用于双光子激发荧光寿命显微成像的高重复频率皮秒扫描相机

建立了一台基于新研制的高重复频率皮秒扫描相机的双光子激发荧光寿命显微成像系统,重点介绍所研制的高重复频率皮秒扫描相机。为了在高时间分辨力的同时扩大时间测量范围,实现大面积两维空间高时间分辨取样测量,从而提高采样速率和更有效地发挥扫描相机的作用,设计和研制了一种大面积、高时间分辨力扫描变像管和一种重复频率高达1MHz的斜坡电压扫描电路。基于上述关键部件所研制的扫描相机具有重复频率高、扫描速度可调、时间分辨力高、工作面积大、非线性低、触发晃动小等优点。用钛宝石飞秒激光器作为激光脉冲源,通过脉冲提取器将76MHz的高重复频率降低为1MHz,采用可调延时器和标准具对扫描相机的时间分辨力、扫描速度和非线性进行标定。该系统的时间分辨力达到6.5ps,非线性为2.60%,可测量的时间范围从十几皮秒到几十纳秒。测量了若丹明6G和香豆素314两种标准荧光染料的荧光寿命,取得了与参考文献一致的实验结果。     

荧光寿命成像显微技术

介绍荧光寿命成像显微（FLIM）技术及其在生物物理、生物化学及临床医学诊断等领域的最新研究成果和发展现状，并就其未来的发展及应用研究进行了讨论。     

压缩感知在条纹相机成像中的应用

条纹空间分辨率从中心到边缘逐渐降低,为了改善条纹管像面的边缘空间分辨率,构造了一个基于压缩感知的条纹相机成像重构模型.压缩感知目标函数采用正交匹配法实现,并对重构参数进行了优化.原成像结果与重构结果对比表明:压缩感知重构图的对比度比原图提高了5%,极限分辨率比原图提高了2lp/mm,并且离轴远区的改善效果好于中心区的改善效果.压缩感知重构方法可以改善像面边缘的成像对比度从而提高条纹相机成像的静态空间分辨率.     

Si(111)衬底上生长的GaN的形貌与AlN缓冲层生长温度的关系

利用LP-MOCVD技术在Si（111）衬底上,用不同温度生长AlN缓冲层,再在缓冲层上外延GaN薄膜．采用高分辨率双晶X射线衍射（DCXRD）技术和扫描电子显微镜（SEM）分析这些样品，比较缓冲层生长温度对缓冲层和外延层的影响，并提出利用动力学模型解释这种温度的影响．进一步解释了GaN外延层表面形貌中“凹坑”的形成及“凹坑”与缓冲层生长温度的关系．结果表明，温度的高低通过影响缓冲层初始成核密度和成核尺寸来影响外延层表面形貌．     

用于激光聚变的X射线条纹相机阴极检测系统

研制了一套X射线条纹相机光电阴极检测系统,用于激光惯性约束聚变中阴极的快速标定和检测。通过三位一体的条纹变像管设计,条纹变像管电子光学系统的优化,真空室、控制系统的制备,系统的装调、集成和测试,研制了光电阴极检测系统。组建了阴极系统静态测试平台,标定了其静态特性,测试结果显示:3条条纹像中心的偏移率在狭缝方向为2.8%,在垂直于狭缝方向为6.6%,平均放大倍率1.29,误差在0.8%,边缘空间分辨率大于10 lp/mm。该系统可以满足激光聚变诊断研究对于X射线条纹相机光电阴极的检测需求。     

高定位精度三维动态追踪成像系统研究及应用

在活体细胞内研究其亚细胞结构以及细胞器和分子之间或不同分子之间的相互作用过程是目前生命科学研究的主要挑战,而发展一种能够实时检测完整细胞内多个生物分子随时空变化的单分子探测和追踪技术对于研究生命过程中的分子机制具有重要意义。设计并搭建了基于变形光栅和双螺旋点扩展函数的显微成像系统,实现了在三维空间内扩展景深和纳米定位功能,极大地扩展了成像深度。通过模拟分析,该系统在高定位精度下可实现12μm厚样品的动态探测,并实现了完整活细胞中动态粒子的实时定位和追踪。     

一种实现显微荧光寿命图的测量方法

将脉宽120fs、重复率76MHz激光引入激光扫描显微镜的激发光路,利用其扫描系统对荧光标记样品激发扫描,将激发出的荧光从荧光探测光路引入备用的外部探测口;在探测口接一快速光电倍增管,将光电倍增管的信号送给时间相关单光子计数器,获得时间相关的荧光强度图;最后通过计算机处理获得荧光寿命图。应用此系统对青色荧光蛋白(CFP)、黄色荧光蛋白(YFP)荧光寿命进行了测量,并应用CFP、YFP实现荧光共振能量转移的测量。通过实验看出利用已有的激光扫描显微镜,配合较先进的寿命测量方法,可以很好地实现显微荧光寿命图的测量。     

Si基外延GaN中位错的光助湿法化学显示

采用1000W卤钨灯作为光源,对GaN外延膜在KOH溶液中进行化学腐蚀,以显示晶体位错.采用扫描电子显微镜、原子力显微镜观察位错密度及表面形貌,得到了清晰的腐蚀图形.提出了腐蚀机理,光照激发位错处产生电子-空穴对,加速位错处的腐蚀速率.GaN表面出现了大量的六角腐蚀坑(位错露头).优化了KOH溶液的腐蚀条件.     

高压功率晶体管在扫描相机中的应用

本文讨论了使用高压功率晶体管作为开关器件研制的扫描电路,并在变象管扫描相机中应用,获得了良好的结果,大大提高了扫描电路的耐大电流冲击性,提高了相机的可靠性与稳定性,最高扫速可达10mm/ns,扫描非线性最大为3%,触发晃动为±30ps.工作频率高达20kHz.     

飞秒激光标定X射线条纹相机的时间特性

受激光惯性约束聚变诊断需求,为神光Ⅲ研制了一台工程化X射线条纹相机系统。使用130 fs钛宝石激光器搭建了X射线条纹相机的动态测试系统,标定了条纹相机的时间性能。实验结果显示X射线条纹相机的时间晃动13.7 ps,四个挡位的固有延时为26.3 ns、31.5 ns、41.2 ns、68.6 ns,全屏时间为1.9 ns、3.9 ns、7.9 ns、14.5 ns。相机的四个时间量程跨度一个数量级,且具有近似的2次方关系,可以兼顾不同超快脉冲测量和对比。该相机时间性能优良,可以满足目前我国激光聚变诊断研究对X射线条纹相机的需求。