基于多种敏感膜的多参数细胞微生理计研究

基于对多种离子敏感膜的研究,结合微透镜阵列,设计了一种基于光寻址电位传感器(LAPS) 新型多参数微生理计,实现同时并行检测H ,Na ,K ,Ca2 等多种不同离子.已经测得H ,K ,Ca2 -敏LAPS的灵敏度分别达到50 mV/pH,43 mV/pK以及25 mV/pCa,线性度良好.     

基于多种敏感膜的多参数细胞微生理计研究

基于对多种离子敏感膜的研究，结合微透镜阵列，设计了一种基于光寻址电位传感器（LAPS）的新型多参数微生理计，实现同时并行检测H^＋，Na^＋，K^＋，Ca^2＋等多种不同离子。已经测得H^＋，K^＋，Ca^2＋ -敏LAPS的灵敏度分别达到50mV/pH，43mV/pK以及25mV/pCa，线性度良好。     

基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像

提出一种基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法。在该方法的拍摄过程中, 首先通过微透镜阵列1拍摄三维场景获得微图像阵列1, 再通过一个包括虚拟显示和虚拟拍摄两个步骤的像素映射算法, 生成与微图像阵列1参数不同的微图像阵列2。在显示过程中使用的微透镜阵列2与拍摄时的微透镜阵列1具有不同的参数, 微图像阵列2通过微透镜阵列2重建出全真的3D图像, 重建的3D图像没有图像缩放和畸变。同时本文还推导了微图像阵列1、2和微透镜阵列1、2各参数应满足的数学关系。实验结果验证了理论推导的正确性。     

微结构光寻址电位传感器阵列芯片的研制

详细介绍了采用MEMS技术研制的三维微结构LAPS阵列芯片,芯片表面划分成5×7个敏感单元,其中每个敏感区表面设置40×40个硅尖阵列,芯片背面对应地形成光耦合阵列窗口.一个5×7矩阵的红外LED作为光源控制的耦合到芯片背面的阵列窗口.给出了LAPS阵列芯片的扫描电镜照片和多种生化参数的光寻址测试结果,分析讨论了芯片厚度、LAPS曲线线性度对系统性能的影响.     

基于矩形微透镜阵列的红外焦平面集成技术研究

微小型化是红外焦平面探测器发展的必然趋势,微小型化将使目前焦平面阵列存在的占空比小、光能利用率低的问题体现的更加明显,针对这一状况,提出一种利用分子间引力的光胶技术将矩形孔径球面微透镜阵列集成于红外焦平面之中。采用几何光学理论分析了微透镜阵列的聚能效应,设计并制作“栅线”和“方孔”双对准标记,采用衍射光栅同轴对准方法使两种器件的对准精度达到0.1?m。对集成前后红外焦平面阵列性能进行测试,发现响应率提高了近40%,探测率提高了约20%,红外焦平面的噪声从758.89?V下降到668.23?V。最终得到结论：光胶法用于两种器件的集成具有耐温性好、变形小、强度高等优点,集成后红外焦平面的探测性能显著提高,有利于探测器微小型化发展。     

基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法

提出一种基于不同微透镜阵列参数的集成成像微图像阵列生成方法。在该方法的拍摄过程中,首先通过微透镜阵列1拍摄三维场景获得微图像阵列1,再通过一个包括虚拟显示和虚拟拍摄两个步骤的像素映射算法,生成与微图像阵列1参数不同的微图像阵列2。在显示过程中使用的微透镜阵列2与拍摄时的微透镜阵列1具有不同的参数,微图像阵列2通过微透镜阵列2重建出全真的3D图像,重建的3D图像没有图像缩放和畸变。同时本文还推导了微图像阵列1、2和微透镜阵列1、2各参数应满足的数学关系。实验结果验证了理论推导的正确性。     

平面交叉型微透镜阵列的制作及成像特性研究

介绍了采用光刻离子交换工艺制作平面交叉型微透镜阵列的方法。利用积分形式的光线方程式讨论了平面交叉型微透镜的近轴光学特性，研究了微透镜的光线轨迹方程式和一些重要的近轴成像特性，利用ABCD定理得到了平面交叉型微透镜像距、焦距、像高、横向放大率和主平面位置的数学表达式，焦距的理论计算结果和实验数据吻合得很好。     

微辐射热计的光学与热学设计

针对四臂微桥结构的微辐射热计的光学和热学设计，分析了Si02红外吸收层／poly-Si热敏感薄膜电阻层／Si02支撑薄膜层的多层薄膜的光学特性，研究了Si02红外吸收层的厚度对多层膜系平均红外吸收率的影响。与常规设计思想不同的是，没有假设微辐射热计的平均红外吸收率一定，而将不同厚度的Si02红外吸收层所对应的膜系平均红外吸收率用于微桥的热学设计中，通过有限元分析软件ANSYS5。7，得到Si02红外吸收层的最佳厚度，并对微桥支撑臂进行了优化设计。     

VO_x微测辐射热计的研制

文中讨论了影响非制冷微测辐射热计的主要因素 ,介绍了器件中结构设计和材料的选取 ,给出了工艺过程和器件的测试结果     

非制冷微测辐射热计的热平衡分析

非制冷微测辐射热计焦平面阵列技术在国外已取得了令人瞩目的成就,与其它红外探测器相比,微测辐射热计更适于开拓民用市场,目前国内在这方面的研究也已成为热点。文章介绍了微测辐射热计的物理模型及其理论计算方法,利用黑体辐射和传热理论,建立了微测辐射热计的热平衡方程,并利用MATLAB软件获得了数值运算结果。分析表明,热传导、热容、偏置方式等时微测辐射热计性能的影响是设计考虑的关键。     

光寻址电位传感器的机理研究

从半导体物理学及电化学的角度对光寻址电位传感器（LAPS）的机理进行了较为深入的研究。详细阐述了LAPS的基本构造,并通过分析LAPS的电路模型及少数载流子的影响得出了各种参数对LAPS的影响,从而为制造高性能的LAPS提供了理论基础。     

基于支持向量机的光寻址电位传感器温度补偿研究

针对光寻址电位传感器(LAPS,light addressable potentiometric sensor)测量精度易受温度 影响的问题,提出一种基于支持向量机(SVM)的LAPS温度补偿方法。根据在多温度条件下LAP S传感 器对缓冲液pH的实测数据,利用SVM建立LAPS温度补偿模型,通 过核函数把LAPS输出饱和光电流与温度间的非线性关系映射到高维特征空间,在高维空间中 用线性回归实 现该映射的非线性处理,对LAPS的温度特性进行非线性逼近,补偿温度对LAPS输出的影响。 实验结果表 明,在(20±1)、(20±2)和(20±5) ℃温度变化情况下,经过温度补偿后LAPS系统输出 pH的标准偏差 分别为补偿前的1/3、1/4和1/6,均小于0.05pH,LAPS 温度补偿算法可以明显补偿温度影响,提高LAPS的测量精度。     

基于小波变换的光寻址电位传感器信号去噪研究

基于(LAPS)(光寻址电位传感器)技术的生化传感器中的光生电流是一种微弱的非平稳信号,信噪比(SNR)低。为了提取清晰的LAPS信号,且鉴于传统的傅里叶方法去噪后信号失真严重,本文采用小波变换的方法对LAPS信号进行去噪处理。通过小波变换将信号分解为3层,得到各层的小波系数以及阈值。根据每一层系数特点,按阈值进行分别处理,得到新的小波系数。最后根据新的小波系数,重构信号。对去噪后的信号进行频谱分析发现,信号频谱为有效的LAPS信号谱段。将傅里叶去噪和小波去噪方法进行对比发现,小波去噪得到信号的SNR和平滑度(SR)要高于傅里叶去噪,表明小波变换是LAPS信号去噪的有效方法。     

微透镜阵列提高LED多芯片封装取光效率的仿真

提出在LED多芯片平面封装表面添加微透镜阵列,以提高取光效率。仿真分析了微透镜阵列的半径、间距和排列方式等对取光效率的影响。分析结果表明,通过在封装平面添加微透镜阵列,可以极大地提高取光效率,微透镜的填充因子是影响取光效率大小的关键因素,填充因子越大,则其取光效率越高;微透镜的排列方式对出射光强的分布也会产生影响。     

EIS并列型光寻址半导体体液分析传感器研究

本文以光寻址电位传感器为基础,研究具有EIS结构并列型半导体体液分析传感器。重点研究了背面照射时,偏置电压、光调制频率和光功率等对传感器光电压的影响,并给出优化条件。该传感器在优化测试条件下,对样品液中的pH(1～10pH范围)、pO2(0.9～10ppm范围)和葡萄浓度(10-5～10-2M范围)具有灵敏响应特性。     

光寻址电位传感器系统光源选定与设计

针对光寻址电位传感器光源的要求，在理论上从半导体的光学特性出发对光源进行了分析，讨论了照射光源的要求和中心波长及器件的确定，设计了寻址光源驱动电路及光路，经过实际使用，实现了激发光束的照射．     

基于标准CMOS工艺的片上太阳敏感器研究

微纳卫星对于载荷的苛刻要求使得太阳敏感器的微型化研究具有重要意义。为了解决光学器件和处理电路的集成兼容问题,文章基于标准CMOS工艺提出一种新型片上太阳敏感器,以金属走线层构建微型墙结构,两侧均匀分布pn结构成光电传感器,通过检测两侧光电流比例解算出入射光角度。文章从工艺实现、模型建立、数值仿真和实验测试等方面验证了器件的合理性和可行性。最终,片上太阳敏感器阵列芯片质量为1.5g,尺寸为304.2mm³,检测精度为±1.6°,视场范围为80°,可满足微型化需求。     

基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统的研究

介绍了一种基于线阵CCD的光刻机调焦调平系统,讨论了其检测和控制原理.介绍了调焦调平系统的光学结构,并建立起了理想的单点高度测量与整场调焦调平的算法模型.     

光寻址电位传感器的噪声特性研究

研究光寻址电位传感器(LAPS)的器件噪声特性 。通过对LAPS半导体场效应器件的结构分析,建 立LAPS的理论模型,并进一步分析LAPS器件噪声信号的来源、种类及特性。以 pH缓冲液中H离子 浓度为检测对象,搭建基于NI采集卡和Labview环境的LAPS测试系统,对影响LAPS信号噪声 特性的光源 波长、光源调制频率、光源强度和Si衬底厚度等因素进行了仿真和实验研究。结果表明,增 大光源波长和光源强度 是提高输出信号幅值和信噪比(SNR)的最有效方法。