光学元件亚表层损伤检测和规律研究

为了分析光学元件的加工工艺与亚表层损伤的关系,验证亚表层损伤/表面粗糙度比例预测模型的正确性,探索一种能够快速检测亚表层损伤的方法.文中基于激光散射和共聚焦显微成像理论,分析了共聚焦显微系统测量亚表层损伤的可行性;对三种不同工艺加工的光学表面,利用OPTELICS S130五波长共聚焦显微镜获得光学表面亚表层损伤的三维立体图和纵向数据图,在TalySurf CCI上测量了光学表面的粗糙度,分析了加工过程中磨粒直径变化规律对表面粗糙度和亚表层损伤深度的影响,验证了亚表层损伤深度和表面粗糙度之间呈单调递增了的非线性关系.研究结果表明,共聚焦显微成像技术可以实现亚表层的非破坏性定量检测.     

基于机器视觉的IC快速定位检测

针对视觉检测中IC元件定位图像特征,提出了一种亚像素级圆形定位标志快速精确的检测方法,将点Hough变换的快速性和亚像素检测的精确性有机结合,提高了检测效率.实验结果表明,该方法具有效性和可靠性,为进一步检测芯片缺陷提供了保障.     

一种快速计算机集成成像

为了提高计算机集成成像技术的记录速度,提出了一种快速计算机集成成像技术。该技术基于无深度反转的一次记录原理,在一次记录过程中,忽略距离微透镜阵列近的物点,而记录距离微透镜阵列远的物点,从而获得无深度反转的微图像阵列。实验中采用Direct3D软件对3Dsmax软件创建的场景进行无深度反转的一次记录,快速地生成微图像阵列,并用光学再现的方式对其进行再现。实验结果证明,该方法的记录时间达到了0.56 s,实现了快速记录,并且真实地、无深度反转地重建出了立体图像。     

荧光聚多巴胺-金量子点应用于癌细胞的高效成像检测

为了准确识别癌细胞,制备了一种具有荧光性能的聚多巴胺-金量子点.该量子点纳米材料是基于前人方法,在室温下以多巴胺为唯一前体控制合成来制备小尺寸聚多巴胺,然后在高温、过氧化氢存在的条件下利用产生的羟基自由基去破坏聚多巴胺的π-π结构来生成具有荧光性能的聚多巴胺量子点,并在其表面通过还原氯金酸形成聚多巴胺-金量子点;利用荧光成像技术,通过观察聚多巴胺-金量子点的荧光淬灭情况来实现对癌细胞中谷胱甘肽(GSH)的检测.结果表明,该量子点纳米材料可以实现对癌细胞的特异性荧光成像检测,为开发高效的识别生物传感器和对癌细胞的精准识别提供了一种有效的策略.     

基于插值函数的三维图像表面重建算法

在放射医学、核医学、无损检测及评价和数据压缩等众多领域,研究在不破坏被检测物体的情况下,观察物体内部组织的结构及空间位置,具有重要的理论意义和应用价值.为了获取物体内部的数据信息,通常采用射线扫描方式,然后根据实际需要,运用不同方法进行图像重建.本文研究受损的颅骨扫描图像,提出基于插值函数三维图像表面重建算法,改进了已有的图像重建过程.从数据采集到图像重建的全过程都在计算机上实现,并给出了背景物质检测、图像分割、图像剥离和三维图像表面重建仿真结果.最后对结果进行分析,证明了基于插值函数的三维图像表面重建算法可以有效地提高重建图像的质量.     

基于光学非球面的大尺寸精密检测平台技术

针对光学非球面元件精密面形测量的需要,提出了一种大尺寸精密检测平台的测量与控制技术。通过讨论检测平台离线测量原理,采用高精度直线电机、0.1μm接触式/非接触式测量传感器以及自主开发测量评价软件为核心的软硬件控制方案,完成了大尺寸精密检测平台的设计与搭建,并针对光学非球面元件的测量特点,开发了配套的测量软件,以实现大口径光学非球面元件的面形测量与评价。光学非球面元件的测量实验结果表明:该检测系统可以有效地应用于非球面表面形貌的精密测量。     

量子点免疫层析试条定量检测系统的设计

一种量子点免疫层析试条定量检测系统,由量子点免疫层析试条、试条架、扫描系统、电荷耦合器（CCD）、信号放大器、模／数转换器（A／D）、微处理器（MCU）、输出显示装置、打印机、键盘和一张与试条配套的IC卡构成。微处理器读取Ic卡参数后控制试条架运动以适合扫描系统的光纤探头对试条进行自动扫描,采集的特征波长反射荧光经CCD、信号放大器、模／数转换器传输给微处理器进行光信号识别和浓度计算,输出显示装置显示结果。该系统能快速准确实现样品多元指标定量检测,具有检测快速、灵敏度高、结果客观、使用灵活等特点,在生物医学样品检测方面具有广泛应用前景。     

量子点制备及应用进展

量子点是一种具有独特光电性质的新型荧光纳米材料,以高增益、低噪声和高功率放大等优点引起了广泛的关注与应用.本文以量子点的结构和主要特性为核心,概述量子点的制备方法及表面修饰的意义,简述量子点在生命科学、农业检测、光电子、环境科学等领域的研究及应用进展.     

血清C反应蛋白荧光免疫层析检测方法的建立

针对人体急性炎症反应的快速检测,建立了基于量子点碲化镉(CdTe)的荧光免疫层析分析方法及快速定量检测卡,实现血清中炎症标志物C反应蛋白(CRP)的快速定量检测.该检测卡采用双抗体夹心法,首先利用酶联免疫方法筛选出CRP测定最佳包被抗体与标记抗体,然后通过N-羟基琥珀酰(NHS)和1-乙基-3-(3-二甲氨基丙基)碳二亚胺盐酸盐(EDC)共价偶联法,将CdTe量子点与CRP鼠源单克隆抗体偶联,制备抗体荧光标记物,同时优化不同条件下单克隆抗体与CdTe量子点的偶联效果,琼脂糖凝胶电泳进行鉴定,进而构建CRP荧光免疫层析检测卡,通过建立量子点荧光强度与CRP标准品浓度之间的定量关系,从而实现人体血清中CRP的定量检测.结果表明,CRP检测卡定量检测线性范围为0.1~1000ng/ml,临床样本测试结果显示与进口试剂具有良好的相关性.因此研究为急性炎症反应的快速诊断,及荧光免疫层析检测卡的研发提供了技术基础.     

光学石英玻璃加工表面微结构特征

光学石英玻璃是光学精密器件的常用材料,其表面加工质量直接决定光学器件性能。借助光学显微镜和AFM,研究光学石英玻璃加工后表面微观形貌与损伤层厚度,探索表面缺陷与亚表层损伤形成机理。结果表明,切片表面损伤最严重,损伤最大深度近50μm;粗磨表面次之,损伤最大深度近30μm;精磨后表面粗糙度与损伤层厚度皆大大降低;粗抛样表面存在少量划痕与破点;精抛样在显微镜下观察不到表面缺陷,损伤层厚度小于1μm。古典抛光表面粗糙度小、光洁度优于CMP表面,但CMP表面产生划痕或破点的几率远小于古典抛光。     

CdTe@SiO2荧光微球定量分析孔雀石绿的含量

孔雀石绿具有良好的杀菌性能,在运输过程中可以有效延长鳞片受损鱼的寿命,因此虽然国家禁止在水产品中使用孔雀石绿,在市场中仍有售卖。以孔雀石绿为模板剂制得分子印迹二氧化硅包覆CdTe量子点,并给予孔雀石绿浓度与CdTe量子点荧光强度的降低之间的线性关系,建立了一种定量分析孔雀石绿含量的方法。孔雀石绿浓度范围为0.89-4.83 μmol/L,最低检出限为0.03867 μmol/L。该方法具有良好的选择性,为开发新型荧光传感器奠定实验基础。     

CdTe量子点与盐酸克伦特罗的相互作用研究

通过水热法合成CdTe量子点,基于盐酸克伦特罗与CdTe量子点之间的相互作用,建立了一种盐酸克仑特罗的定量分析方法。研究发现盐酸克伦特罗对CdTe量子点具有荧光增强作用,且荧光强度的升高（F/F₀）与盐酸克伦特罗浓度之间具有良好的线性关系,回归方程为F/F₀=0.3970C_clenbuterol+1.024,检出限为0.3402 nmol·L^-1,该方法为研发通过荧光方法对盐酸克伦特罗进行定量分析提供了实验依据。     

CdTe量子点荧光猝灭法测定尼群地平的研究

以L-半胱氨酸为稳定剂,在水溶液中合成了CdTe量子点.以该量子点为荧光探针,基于荧光猝灭法对尼群地平进行了定量检测.考察了缓冲体系、缓冲液浓度、缓冲液pH值、反应时间、量子点浓度等多种因素的影响,并对反应机理进行了初步的探讨.在0.03 mol/L、pH值为5.78的Tris-HCl缓冲液中,当量子点浓度为5.72×10^-4mol/L、反应时间为10 min时,该方法的线性范围为0.38-77μg/mL,检出限为0.28μg/mL.该方法已成功用于药片中尼群地平的测定,与中国药典中的标准方法比较,结果满意.     

亮蓝与石墨烯/CdTe量子点复合物相互作用的荧光光谱性能研究

成功地合成了石墨烯/CdTe量子点复合物,并基于亮蓝对石墨烯/CdTe量子点复合物的较强的荧光猝灭作用,研究了亮蓝与石墨烯/CdTe量子点复合物相互作用的光谱性能。研究发现,亮蓝的紫外吸收光谱和石墨烯/CdTe量子点复合物的荧光发射光谱相互重叠,亮蓝荧光发射强度的增加和石墨烯/CdTe量子点复合物荧光发射强度的降低,推断两者之间发生了荧光共振能量转移。此外,石墨烯/CdTe量子点复合物荧光强度的降低（F₀/F）与亮蓝的浓度之间具有良好的线性关系,线性范围为12.62-94.65nmol·L^-1,最低检出限为6.4nmol·L^-1,可用于溶液中亮蓝的定量分析,为建立新型荧光传感器提供了理论和实验基础。     

生物功能化AgInS_2量子点的制备及其生物应用

为制备水相、低毒、生物兼容性较好的三元量子点,通过水相合成法制备三元银铟硫(AgInS_2)量子点,并用叶酸(FA)对其进行修饰,利用透射电子显微镜、紫外-可见-近红外分光光度计、荧光分光光度计、傅里叶红外光谱仪等表征手段对纳米复合材料的形貌、光学性质、化学组成、细胞毒性及荧光成像进行了研究。结果表明,水相AgInS_2量子点的尺寸约为5nm~6nm,经叶酸(FA)修饰后,细胞毒性较低,在乳腺癌细胞中成像时红色荧光更明显,说明通过叶酸的修饰可提高量子点的生物兼容性。因此这类具有较好水溶性和生物兼容性的FA-AgInS_2量子点可直接应用于生物成像研究,为乳腺癌的快速体外检测打下了良好的实验基础。     

QDs-脂肪酶复合物作为探针指示酶催化酯水解反应

通过共价键成功地将量子点(CdTe)与脂肪酶连接,并采用荧光光谱法对结合物进行了表征.此外将结合物进一步应用于酶催化酯水解反应,发现随着酯水解反应的不断进行,量子点的荧光强度会发生相应的线性降低,这将成为研究酶催化酯水解动力学的新方法.     

荧光探针用于食品添加剂定量分析的实验设计

为了让学生掌握荧光分光光度计的使用方法,了解如何采用荧光传感器对食品添加剂进行定量分析,设计了一个研究型的综合实验。基于食品添加剂胭脂红对石墨烯量子点（GQDs）的荧光猝灭作用,在考察溶液酸度和孵育时间对猝灭反应影响的基础上,建立胭脂红浓度与石墨烯量子点荧光强度变化的关系曲线,并对购得的饮料溶液中胭脂红含量进行了定量分析。在实验过程中引入机理讨论,不仅能拓宽学生的知识面,而且能提高学生解决实际问题的能力。本实验集科研性和趣味性于一体,使学生体会到科研的乐趣,激发学生的学习兴趣。该实验操作简单、易行,适用于本科生的综合实验能力训练。     

Novel Formaldehyde Sensor based on Hydrogen Peroxide/Melamine Modulated Photoluminescence of Nitrogen-doped Graphene Quantum Dots

A modulated photoluminescence nanosensor was developed for the quantitative detection of formaldehyde with nitrogen-doped graphene quantum dots and melamine. The sensing system was based on the different activated effects of melamine and hydrogen peroxide on the photoluminescence intensity of nitrogendoped graphene quantum dots. Under the optimal conditions, the modulated photoluminescence sensing system can be used to detect formaldehyde with a good linear relationship between the nitrogen-doped graphene quantum dots photoluminescence difference and the concentration of formaldehyde. The novel sensing system provided new directions for the detection of formaldehyde with high selectivity and quick response.     

Citrate-stabilized CdSe/CdS quantum dots as fluorescence probe for protein determination

A rapid, ultrasensitive and convenient fluorescence measurement technology based on the enhancement of the fluorescence intensity resulting from the interaction of functionalized CdSe/CdS quantum dots (QDs) with bovine serum albumin (BSA) was proposed. The citrate-stabilized CdSe/CdS (QDs) were synthesized by using Se powder and Na₂S as precursors instead of any pyrophoric organometallic precursors. The modified CdSe/CdS QDs are brighter and more stable against photobleaching in comparison with organic fluorophores. At pH 7.0, the fluorescence signal of CdSe/CdS is enhanced by increasing the concentration of BSA in the range of 0.1–10 μg/mL, and the low detection limit is 0.06 μg/mL. A linear relationship between the enhanced fluorescence peak intensity (ΔF) and BSA concentration (c) is established using equation ΔF=50.7c+16.4 (R=0.996 36). Results of determination for BSA in three synthetic samples are identical with the true values, and the recovery (98.9%–102.4%) and relative standard deviation (RSD, 1.8%–2.5%) are satisfactory.