基于FTIR,ICP-MS的仿生Mg-Ag-HA/明胶抗菌生物涂层的制备与表征

目前,傅里叶变换红外光谱（FTIR）技术具有待测样品数量少、对特征基团灵敏度高、样品制备和分析简单等优点;电感耦合等离子体质谱（ICP-MS）的优势也较为显著：微量元素的高灵敏度检出率,低检测限和多元素的同时分析;协同上述两种方法,可快速对功能医用材料的化学元素和基团进行鉴定,从而为仿生医用抗菌材料的研发提供新的设计思路和理论依据。羟基磷灰石(HA)因其优异的骨传导和骨诱导特性被用于薄膜材料,钛植入表面HA薄膜已进入临床应用阶段。但是,HA的本真脆性和缺乏抗菌性,常常导致植入失败。因此,开发一种耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层成为当前急需要解决的难题。研究目的在于在钛表面制备耐磨性好且抑菌性优的促成骨功能涂层,初步探讨了涂层的抗菌离子缓释规律和生物活性。开拓性地在工业纯钛表面制备了明胶、银和镁离子改性的羟基磷灰石(Mg-Ag-HA/明胶)抗菌涂层。将银(Ag)引入羟基磷灰石涂层(HA)以改善其抗菌性能,镁(Mg)作为第二元素以提高生物相容性,明胶可以同时提高HA的生物相容性和力学性能。ICP-MS测定涂层中镁和银元素的释放量和可持续性。所得到的新型Mg-Ag-HA/明胶的SEM结果、Ca/P比值、化学特征峰和晶相通过FTIR, SEM,EDAX和XRD进行表征。结果表明：明胶的羧基与HA的钙离子之间已形成Ca-COO化学键,明胶和Mg-Ag-HA构成了有机-无机复合涂层;Mg和Ag元素被成功地引入到了HA晶格中,且分布均匀。模拟体液浸泡后,Mg-Ag-HA/明胶涂层试样表面有新的缺钙型的HA生成,且球形磷灰石中检测到新的Mg,Na和Cl元素;结果表明,新型复合涂层样品具有良好的生物活性。SEM和LSCM实验结果观察发现,小鼠颅骨成骨细胞在Mg-Ag-HA/明胶上粘附良好,细胞伸展大量伪足,未见细胞毒性。明胶的加入大大降低了复合镀层中Mg2+和Ag+的释放速率,提高了复合镀层的生理稳定性,为镀层保持长期抗菌功能提供了保证。Mg-Ag-HA/明胶作为钛基涂层材料具有良好的抗菌离子释放能力和优异的生物相容性,为新型抗感染外科植入体的研发提供了新思路。     

内/外部励磁方式下高温超导环的俘获场特性

高温超导磁体在闭环运行时,可以提供稳定磁场,但是由于高温超导带材无法实现无阻焊接,成为高温超导磁体闭环运行的技术瓶颈.本文利用第二代高温超导带材制备闭环超导环,采用内部励磁和外部励磁对超导环进行励磁,在液氮温度中(77 K)测量超导环的中心俘获磁场.结果表明超导环在内部励磁俘获的磁场值比外部励磁俘获的磁场值高;外部励磁中,超导环中插入铁芯柱能提高俘获场;内部励磁中,超导环在螺线管闭环运行俘获的磁场值比开环运行俘获的磁场值高.结果对于高温超导闭环磁体励磁和高温超导带材磁通动力学研究具有很重要参考价值.     

纳米氧化锌对细叶蜈蚣草(Egeria najas)光合作用的影响

采用细叶蜈蚣草(Egeria najas)作为受试植物,分别用不同浓度的ZnO NPs处理细叶蜈蚣草六天,通过OJIP荧光动力学曲线和脉冲瞬态荧光动力学曲线评估暴露在不同浓度的ZnO NPs悬浮液中的细叶蜈蚣草的光合性能。当细叶蜈蚣草暴露在ZnO NPs悬浮液中,光系统Ⅱ关闭的净速率（M_O）、J点的相对可变荧光强度（V_J）和单位反应中心用于热能耗散的能量（DI₀/RC）有明显的下降趋势（p<0.05）,最大光化学量子效率（Φ_P0）、捕获的激子中用来推动电子传递的效率（Ψ₀）、电子传递的量子产额（Φ_E0）、实际光化学量子效率（′_PSⅡ）有上升的趋势（p<0.05）。表明ZnO NPs增强了光系统Ⅱ反应中心之间的连通性、促进了光系统Ⅱ受体侧的电子传递和光能的利用,即ZnO NPs在某些方面促进了细叶蜈蚣草的光合作用。用相应浓度的Zn2+溶液来处理细叶蜈蚣草,当细叶蜈蚣草暴露在Zn2+溶液中,光系统Ⅱ关闭的净速率、J点的相对可变荧光强度和单位反应中心用于热能耗散的能量有明显的上升趋势（p<0.05）,最大光化学量子效率、捕获的激子中用来推动电子传递的效率、电子传递的量子产额、实际光化学量子效率有下降的趋势（p<0.05）,单位反应中心吸收的光能（ABS/RC）、捕获的光能（TR₀/RC）和非调节性能量耗散量子产量（′_NO）有明显的上升趋势（p<0.05）,即Zn2+降低了光系统Ⅱ反应中心之间的连通性、抑制了光系统Ⅱ受体侧的电子传递和光能的利用并使反应中心失活,即Zn2+抑制了细叶蜈蚣草的光合作用。在ZnO NPs处理细叶蜈蚣草的实验中并没有发现光合作用受抑制情况,表明ZnO NPs的促进作用强于其释放的游离Zn2+的抑制作用。     

深陷阱对有机磷光双掺杂体系电致发光器件效率衰退的影响

研究利用溶液法制备的有机磷光双重掺杂体系电致发光器件的光致发光特性与电致发光特性,并研究了在这种体系中深能级陷阱导致的器件效率衰退现象。首先利用紫外光谱仪和光致瞬态寿命测试系统对基于旋涂法制备的以宽带隙材料4,4’-bis(N-carbazolyl)-1,1’-biphenyl（CBP）为主体,绿色磷光材料tris(2-phenylpyridine) iridium(Ⅲ)（Ir(ppy)₃）和红色磷光材料tris(1-phenylisoquinolinato-C2,N)iridium(Ⅲ)（Ir(piq)₃）为客体材料的薄膜进行了光致发射光谱测试和薄膜在Ir(ppy)₃发光峰516 nm处的光致发光寿命测试,实验发现在Ir(ppy)₃掺杂比例保持定值时,随着深能级掺杂材料Ir(piq)₃的引入,其光致发光光谱中Ir(ppy)₃的相对发光强度减弱且发光寿命变短,当Ir(piq)₃掺杂浓度继续提高时,薄膜光致发光光谱基本保持不变且Ir(ppy)₃的发光寿命基本不变。实验说明在低浓度掺杂下两者的三线态能级之间存在着能量传递,但当掺杂浓度达到高浓度时,能量传递主要来自于主客体之间的传递,两者作为独立的发光中心发光。然后利用溶液法制备了发光层分别为CBP∶Ir(ppy)₃,CBP∶Ir(ppy)₃∶Ir(piq)₃和CBP∶Ir(ppy)₃∶PTB7的三组器件,器件结构为ITO/PEDOT∶PSS/Poly-TPD/EML/TPBi（15 nm）/Alq₃（25 nm）/LiF（0.6 nm）/Al（80 nm）。在Ir(ppy)₃和Ir(piq)₃共掺杂器件和Ir(ppy)₃单掺杂器件的对比实验中发现,加入一定比例的深能级材料后,器件的电致发光光谱发生改变,Ir(piq)₃的相对发光强度增强,器件发光效率下降且效率滚降现象明显。通过对器件进行J-V测试,发现在Ir(ppy)₃单掺杂器件中陷阱填充电流随着掺杂材料浓度的提高而提高,但在加入等浓度深能级材料Ir(piq)₃后,陷阱填充电流基本保持一致。瞬态电致发光测试表明,随着Ir(ppy)₃掺杂比例的提高,器件内由于陷阱载流子释放而产生的瞬时发光强度降低,这是由于Ir(ppy)₃具有一定的传导电荷作用,会减少器件中的陷阱载流子,这进一步说明了具有较深能级的Ir(piq)₃是限制载流子的主要能级陷阱。同时发现随反向偏压的增大,瞬态发光强度增大且发光衰减加速,这是因为位于深能级陷阱的载流子在高电压下被释放,重新复合发光,说明深能级陷阱的确限制住了大量载流子,而由于主体三线态激子具有较长的寿命,激子间相互作用产生的单线态激子在高反压下解离,从而引起三线态激子-极化子相互作用的加剧,导致发光衰减加速。在窄带隙聚合物材料PTB7与Ir(ppy)₃共掺杂器件实验中发现,随着PTB7掺杂浓度提高,陷阱浓度变大且器件效率降低,具有较深能级的PTB7成为了限制载流子的深能级陷阱。因此说明在双掺杂有机磷光电致发光器件中,深能级材料会成为限制载流子的能级陷阱,引起载流子大量堆积,从而导致三线态激子与极化子相互作用加剧,使器件的发光效率衰退。     

CSR-LINAC IH-RFQ的高频电磁设计

中国科学院近代物理研究所在CSR-LINAC项目中设计了一台108.48 MHz的IH型RFQ直线加速器。该RFQ可以将质荷比为3~7的离子从4 keV/u加速到300 keV/u。在完成束流动力学设计的基础上,主要针对RFQ腔体的高频电磁设计展开了研究,同时利用了电磁场仿真和束流动力学模拟来研究腔体的四极场不平整度和二极场及其动力学影响。未经调谐的情况下,腔体的谐振频率为108.15 MHz,腔体空载品质因子Q₀为5 910,腔体功耗为123 kW。通过在支撑板两端增加底切的设计,将腔体的四极场不平整度由-21%~ 12%优化至±2.5%,满足了束流动力学要求。腔体的二极场为-3%~ -2.2%,使得束流在垂直方向小幅振荡,RFQ的垂直方向接受度减小5%。为了保证功率馈入时反射较小,将耦合器设置在临界耦合状态,耦合面积为940 mm2。为了补偿腔体的频率偏差和漂移,设计了调谐量分别为707和132 kHz的固定调谐器和可动调谐器。The 108.48 MHz IH type RFQ for CSR-LINAC project is under design at Institute of Modern Physics, Chinese Academy of Sciences. This RFQ can accelerate heavy ions with mass to charge ratio of 3~7 from 4 keV/u to 300 keV/u. According to the beam dynamics requirement, the RF structure design has been finished. The quadrupole field unflatness and dipole field of the cavity were studied by electromagnetic simulation and beam dynamics simulation. The frequency of the cavity without tuning is 108.15 MHz, the Q₀ of the cavity is 5910, and the RF power loss is 123 kW. The quadrupole field unflatness of ±2.5%,which was -21%~12% before optimizing, is achieved to meet dynamics requirement through the undercuts in cavity supporters. The dipole field of -3%~ -2.2% causes the oscillation of the beam center and acceptance reduction of 5%. The power coupler must be in critical coupling state with the coupling area of 940 mm2 for minimum reflection coefficient. The tuners, consist of coarse and fine tuners with frequency shift of 707 and 132 kHz respectively, is used for tuning of frequency deviation of the cavity.     

HIRFL-CSR complex

The construction and commissioning of HIRFL-CSR were finished in 2007. From 2000 to 2005 the subsystem and key devices of CSR were successfully fabricated, such as magnet, power supply, UHV system, e-cooler, electric-static deflector with the septum of 0.1 mm, and the fast-pulse kicker with the rise time of 150 ns. After that the CSR commissioning activities were performed in 2006 and 2007, including the accumulation of those heavy ions of C, Ar, Kr and Xe by the combination of stripping injection （STI） or multiple multi-turn injection （MMI） and e-cooling with a hollow e-beam, wide energy-range synchrotron ramping by changing the RF harmonic-number at mid-energy, the beam stacking in the experimental ring CSRe, the RIBs mass-measurement with the isochronous-mode in CSRe by using the time-of-flight method, and the ion beam slow-extraction from CSRm.     

基于DLT模型的摄像机标定简化方法

在忽略摄像机镜头畸变误差的情况下,通过建立像坐标系与物坐标系,利用DLT模型,结合最优化算法的标定方法和两步法,由于在物坐标系中平面物体的任意一点在Z轴上的分量为0,减少变量数至5个,从而推导出一种简化的摄像机标定方法.借助实例,在文中建立的2个命题的基础上,通过对圆的切线、切线交点及所成像的几何关系确定的的坐标进行参数求解,得到确定模型的二维像和三维像.此外,考虑到更为一般的情况,引入畸变误差(径向误差),对模型先忽略误差项,得到初始参数值,然后利用迭代方法求解.     

傅里叶变换轮廓术中物体高度最佳恢复条件

在分析傅里叶变换轮廓术中传统的高度与相位关系的基础上,推出了高度与相位的普通关系式,提出了物体高度最佳恢复条件的新理论,给出了简单的物理解释.由此得出结论：物体高度最佳恢复时的几何参量α（双瞳连线与参考面夹角）大小与系统几何结构参量a、b有关.计算机仿真验证了：当a=600 mm、b=3 000 mm时,可得物体高度最佳恢复时的α=arcsin (1/5),此时所得的标准差为0.269 7;作为对比：当α=0时,所得的标准差为0.295 6.实验验证了：α=arcsin (1/5)时的恢复效果比α=0时的恢复效果更好些.     

双频光栅傅里叶变换轮廓术频谱混叠研究

讨论了用双频光栅方法对包含突变成份的物体产生的变形条纹进行傅里叶变换时,可能会出现频谱混叠问题.推出了低频光栅的频谱f1与高频光栅的频谱f2不相互混叠的条件,分析了探测器非线性会引起同一光栅间频谱发生混叠情况.考虑到通常情况下低频光栅频谱f1与高频光栅频谱f2的混叠起主要作用,因此在该情况下用计算机仿真与实验验证了：当f2<2f1时,f1与f2相互混叠,物体面形难以恢复;当f2>2f1时,f1与f2不相互混叠,物体面形恢复得很好.     

基于船姿测量的舰载光电经纬仪视轴稳定方法研究

利用船姿测量仪和光学编码器测出视轴稳定初始时刻的纵横摇角度和经纬仪方位俯仰角度,通过坐标变换技术将稳定点从甲板坐标系转换到大地坐标系中.实时测量由舰船摇摆引起的纵横摇角度变化量和编码器角度变化量,计算出视轴稳定点在大地坐标系中的偏离误差.利用伺服控制系统有效地补偿该误差,由此达到舰载光电经纬仪视轴稳定的目的.实际舰载跟踪试验证明了本文设计的视轴稳定系统准确度高,能够较好地隔离船摇对经纬仪视轴稳定的影响.