Nano‐Ruby: A Promising Fluorescent Probe for Background‐Free Cellular Imaging

Bioprobes based on fluorescent ruby nanoparticles, which are suitable for ultrasensitive imaging, are reported. A stable aqueous/buffer colloid, permitting facile conjugation to proteins, is produced by femtosecond laser ablation of ruby and the nanoparticles (mean size 17 nm) are photostable, with long lifetime (1–4 ms) 694 nm emission. With time‐gating complete (>20 dB) suppression of cell autofluorescence and suppression of exogenous fluorophores is observed. Nanoparticles are imaged in as‐grown cells and those immunolabeled with quantum dots. Immunoassay binding to target biomolecules is also demonstrated.     

基于侧扫声纳的船舶吨位测量技术研究及应用

在自动化测量技术迅速发展的今天,国内外对船舶吨位的测定却主要依据船舶图纸及证件,存在着诸多弊端。为解决上述问题,本文在对侧扫声纳成像原理分析后,认为侧扫声纳对水面目标同样可以成像,设计了利用侧扫声纳测量内河航道过闸船舶实载总吨位的测量方案。为了对测量方案进行验证,本文使用Starfish 450F型侧扫声纳于常州魏村船闸开展实地测量实验,所得理论计算结果与实际丈量结果误差较小,证明了本文提出的船舶吨位测量技术的可行性,对船舶吨位自动化测量的实现具有一定的价值。     

数百千伏电压下杆箍缩二极管模拟

为了探索杆箍缩二极管(RPD)在冲击加载下物质低密度区成像应用中的可行性,开展了低电压(≤500 kV)运行条件下RPD箍缩物理特性模拟研究。基于Particle-in-cell(PIC)模拟方法,从二极管加载电压幅值、阴极盘厚度、阴阳电极孔径比等方面开展了二极管模拟,从电子箍缩效率、质子流、电子利用率、电场和磁场分布等角度对箍缩物理过程进行了分析。模拟表明：低电压运行条件下普通结构二极管电流较低,不能为电子提供足够的磁场力从而导致较低的电子箍缩效率;采用组合杆结构,并优化阳极杆到轫致辐射靶区的过渡区设计,是在低电压条件下实现小焦斑、高剂量辐射光源的值得探索的技术途径。     

11 MeV能损型质子照相空间分辨能力模拟

透射质子的能损和散射角是质子照相成像模糊的主要来源。基于Zumbro聚焦成像磁透镜的质子照相技术,可基本消除散射角引起的成像模糊,实现几十μm的空间分辨,但无法对能损信息进行优化是其空间分辨能力难以进一步提升的主要原因。为利用透射质子的能损信息,进一步提高质子照相的空间分辨能力,提出了一种新型的成像磁透镜,称之为能损型聚焦成像磁透镜。基于11 MeV低能能损型质子照相的实验束线和Geant4模拟软件,建立全过程照相模型,研究11 MeV能损型成像束线的空间分辨能力。模拟研究表明：对于10 μm厚的Al箔,考虑点扩散函数等测量系统成像模糊的影响,11 MeV能损型成像束线可实现约30 μm的空间分辨。与等大型Zumbro磁透镜相比,空间分辨能力得到显著提升。     

雷达信号处理技术在太赫兹成像中的应用

太赫兹成像采用的成像算法多来自于其他频段已经成熟的成像算法,而针对太赫兹波特性的成像算法还不多见,因此在太赫兹频段形成了成像机理及算法研究的空白。按照经典电磁理论、光学原理对太赫兹成像进行分类,指出了雷达成像与太赫兹成像之间的关系。并通过研究太赫兹雷达目标散射特征,分析了不同太赫兹源的衍射极限成像分辨力。最后,从信号处理的角度介绍了太赫兹雷达信号处理及成像算法的研究现状。     

五通道Z箍缩等离子体K壳层线谱成像

采用5个针孔配接5块对数螺线晶体单色器方案,研制了一台五通道靶室内置式X射线单色成像器,并利用该成像器在阳加速器上成功获取了铝丝阵负载Z箍缩内爆等离子体的K壳层自辐射五通道单色线谱图像。该成像器结构紧凑,安装调节简便精准,能谱分辨力高（小于1.3 eV）,能够清楚分辨Al的类氦主共振线（1 598.4 eV）和互组合线（1 588.3 eV）,以及类氢主共振线（1729 eV）及其伴线（1 727.7 eV）光谱图像。由于阳加速器驱动能力有限,这些图像均由若干的离散热斑组成,并且大都集中在柱状等离子体轴线上,说明这些热斑附近的电子温度和密度较周围要高;类氦主共振线较类氢主共振线图像强度高、热斑区域大,反映了Z箍缩等离子体温度不够高,原子被激发到类氢离子的数量远少于类氦离子。     

用于光声层析成像的虚拟阵列探测及逆拉东变换

提出用固定孔径的换能器虚拟阵列探测器进行数据采集,该换能器只需对样品进行180扫描。实验中,使用调Q Nd: YAG激光器作为光源,激光器输出激光波长为532 nm,重复频率为10 Hz,脉宽为7 ns;使用非聚焦换能器进行光声信号探测,其接收面直径为6 mm,中心频率为2.25 MHz,接收到光声信号用逆拉东变换进行图像重建。以小白鼠的离体爪子作为成像对象,换能器由旋转电机控制并以2作为旋转步长进行180旋转扫描获取实验数据,运用逆拉东变换进行了图像重建。所重建的图像比较清晰地反映了爪子内部的骨骼分布。由此表明,逆拉东变换可以用于光声成像,并且实现了有限角度的光声成像。     

辐射成像系统模拟软件NUCRPD的研发与应用

在辐射成像系统的设计研发中,经常需要计算系统的各项物理性能指标。为了提升产品研发的效率,同方威视联合清华大学,基于蒙特卡罗程序包Geant4,研发了国内首套具有自主知识产权的辐射成像系统模拟软件NucRPD(NUCTECH Radiography Performance Design Tools),其能够快速、精确地模拟系统的各项性能指标。该软件对常用的一些辐射成像系统进行了参数化建模,用户通过修改软件界面上的少量参数,就可以快速建立各类辐射成像系统的几何体、源项、物理模型和统计量,然后在服务器上以并行计算方式完成模拟计算,能在较短的时间内模拟出系统的性能指标,并给出直观的图形帮助用户深入理解模拟结果。NucRPD的模拟结果经过了大量的实验验证,其剂量场分布和物理指标等模拟结果和实验结果符合得很好。NucRPD已经应用于同方威视辐射成像系统产品的设计研发,在产品的物理指标优化和辐射防护优化中发挥了重要作用。     

中子数字成像FPGA抗辐照技术研究

中子数字成像试验中,现场可编程门阵列（FPGA）是重要的成像逻辑控制器件。然而,中子辐照易引起FPGA的单粒子效应,对中子成像引入本底噪声,因此必须采取措施,减少中子辐照对FPGA成像的影响。结合图像周期性的特点,采用三判二的技术方法替代三模冗余,裁决成像关键信号;采用硬件实现的中值滤波算法,平滑由于RAM区单粒子翻转等原因呈现在图像上的噪点。仿真结果表明,本文采用的两种技术方法不但降低资金成本,提高FPGA资源冗余度,而且在取得良好的抗辐照滤波效果的同时,保留图像细节。时序仿真和硬件平台验证了设计的正确性。     

Radiochemical Synthesis of 4-[18F]FluorobenzylAzide and Its Conjugation with EGFR-Specific Aptamers

Central nervous system tumors related to gliomas are of neuroectodermal origin and cover about 30% of all primary brain tumors. Glioma is not susceptible to any therapy and surgical attack remains one of the main approaches to its treatment. Preoperative tumor imaging methods, such as positron emission tomography (PET), are currently used to distinguish malignant tissue to increase the accuracy of glioma removal. However, PET is lacking a specific visualization of cells possessing certain molecular markers. Here, we report an application of aptamers to enhancing specificity in imaging tumor cells bearing the epidermal growth factor receptor (EGFR). Glioblastoma is characterized by increased EGFR expression, as well as mutations of this receptor associated with active division, migration, and adhesion of tumor cells. Since 2021, EGFR has been included into the WHO classification of gliomas as a molecular genetic marker. To obtain conjugates of aptamers GR20 and GOL1-specific to EGFR, a 4-[¹⁸F]fluorobenzylazide radiotracer was used as a synthon. For the production of the synthon, a method of automatic synthesis on an Eckert & Ziegler research module was adapted and modified using spirocyclic iodonium ylide as a precursor. Conjugation of 4-[¹⁸F]fluorobenzylazide and alkyne-modified aptamers was carried out using Cu(I)-catalyzed azide-alkyne cycloaddition (CuAAC) with/without the TBTA ligand. As a result, it was possible to obtain ¹⁸F-labelled conjugates with 97% radiochemical purity for [¹⁸F]FB-GR20 and 98% for [¹⁸F]FB-GOL1. The obtained conjugates can be used for further studies in PET analysis on model animals with grafted glioblastoma.