应用于生物检测的微流体聚焦芯片的研制

为了完成生物检测实验中待检测微球的单列通过,基于流式细胞仪的技术原理,设计了一种微流体聚焦芯片,并利用Intellisuite软件对聚焦进行仿真和设计。用微浇铸方法制作基于聚二甲基硅氧烷的微流控芯片,并采用插针式封接,提高了芯片成品率。通过实验制作芯片,并将它应用于测试,成功地实现了直径为10μm的悬浮待检测微球呈单列顺序排列。     

改性壳聚糖Ca2+微球的制备及分析

采用"保护氨基—改性反应—脱保护恢复氨基"技术对壳聚糖(CTS)改性制备了壳聚糖衍生物2-N-羧甲基-6-0-二乙胺基乙基-壳聚糖(DEAE-CMC).用DEAE-CMC吸附(络合)钙制备DEAE-CMC和钙的络合物DEAE-CMC-Ca2+,采用乳化交联法制备改性壳聚糖Ca2+微球.通过红外光谱对CTS,DEAE-CMC和DEAE-CMC-Ca2+进行表征,利用热失重分析对CTS,DEAE-CMC和DEAE-CMC-Ca2+进行热稳定性比较,并用激光粒径仪表征微球粒径的分布,得到微球的平均粒径为8.92μm.     

悬浮芯片系统的结构组成及应用进展

悬浮芯片技术是基于荧光编码微球、激光检测、流式细胞技术、数据分析系统于一体的高通量生物芯片检测平台,能同时检测多达100甚至500种不同的蛋白质、多肽、DNA或RNA等目标分析物. 该技术具有重复性好、灵敏度高、特异性强、操作简单等优点. 介绍了悬浮芯片技术的原理、系统构成及生物学应用,并与其他常规蛋白及核酸检测技术进行比较,从而使其更加广泛服务于基础科学和临床试验等方面的研究.     

悬浮芯片系统的结构组成及应用进展(邀请论文)

悬浮芯片技术是基于荧光编码微球、激光检测、流式细胞技术、数据分析系统于一体的高通量生物芯片检测平台,能同时检测多达100甚至500种不同的蛋白质、多肽、DNA或RNA等目标分析物.该技术具有重复性好、灵敏度高、特异性强、操作简单等优点.介绍了悬浮芯片技术的原理、系统构成及生物学应用,并与其他常规蛋白及核酸检测技术进行比较,从而使其更加广泛服务于基础科学和临床试验等方面的研究.     

激光诱导光谱对山药中元素的检测分析

为了证明激光诱导击穿光谱(LIBS)技术应用于山药中元素快速检测的可行性,采用该技术对山药样品进行分析,分别获得了对未处理和经过预处理的山药样品激光诱导击穿光谱。通过与标准元素光谱数据进行比对,观察到Ca、Fe、Mg、Mn四种元素的特征谱线;研究同一激光波长下、单脉冲激光能量变化对等离子体光谱效果的影响,以及同一单脉冲激光能量下、不同波长激光对等离子体光谱效果的影响。结果表明,在相同波长下,随着激光能量强度的变化,Ca元素的特征谱线强度随能量显著增加,证实了激光诱导击穿光谱技术应用于农产品检测的可行性,为后续利用激光诱导击穿光谱进行农产品检测提供了实验基础。     

基于ARM7激光频率稳定度检测的研究

为了检测稳频激光器的光频稳定程度,采用"拍频"技术将高频难测的激光转化为频率相对低的光拍频信号,再利用光电探测器转化成电信号,设计光电检测电路对该电信号进行放大、滤波、脉冲转换,通过基于 ARM7 TDMI 芯片 LPC2214的实验系统硬件平台运用阿仑方差计算处理数据,得出激光的相对频率稳定度.最后通过实验验证了系统在频率稳定度检测方面的可靠性,证实该系统可广泛应用于半导体激光器稳定性能的测试中.     

基于光轴正交的高分辨率激光探针仪实验研究

针对激光探针分辨率低、精度差的问题,提出了一种高分辨率和高精度的激光探针系统。采用光轴正交的双反射镜和大数值孔径聚焦物镜,实现了集成同轴监测和同轴光谱采集系统的激光探针仪,在同轴监测系统作用下,同轴光谱采集系统的微区对准精度达±9μm;基于铝金属样品,实验研究了激光输入能量与分辨率的关系曲线,且在激光输入能量为1.45μJ时,在铝金属表面获得的极限分辨率为2.66μm,并能够采集到有效强度的光谱信号。     

大功率半导体激光器实用化微通道热沉

根据大功率半导体器无氧铜微通道热沉的实用化制备工艺特点,利用商用CFD软件FLUENT对微通道热沉内部微通道散热区层间折转通道宽度和热沉前端面壁厚度进行优化设计,并采用化学腐蚀结合扩散焊技术制备无氧铜微通道热沉,微通道尺寸为27 mm×11 mm×1.5 mm.利用低电光转换效率大功率半导体激光阵列器件对所制备热沉进行散热能力测试,激光阵列宽1 cm,腔长1 000μm,条宽200μm,填充因子为50%,微通道热沉热阻0.34 K/W,能满足半导体激光阵列器件高功率集成输出的散热需求.     

高热流密度芯片冷却用微槽道热沉的优化及数值模拟

分析了高热流密度芯片的冷却要求,对微槽道热沉的优化设计和数值模拟进行了研究.优化结果表明,矩形微槽道热沉的冷却效果最好,微槽道的宽度和槽栅的宽度分别为125μm和50μm,相应的热阻为8.252 K/W.数值模拟结果表明,芯片最高温度为360.482 K,优化的微槽道热沉完全可以满足高热流芯片对温度的要求.     

内嵌式微球透镜的光纤飞秒激光加工技术及应用

利用聚焦的高重复频率飞秒脉冲在聚甲基丙烯酸甲酯薄片内部制作了具有优良光学性能的微球凸透镜及微球凹透镜.微球凸透镜的加工原理是基于飞秒激光诱致折射率变化机制,而微球凹透镜的制作是基于多光子效应及高重频激光脉冲序列的热积累效应.以微球凹透镜为例,对比了不同聚焦条件下制作微球透镜的加工效率及效果,讨论了选择聚焦透镜所需综合考虑的因素.提出了采用本方法可针对特定的应用需求设计并精确制作微光学系统.最后,讨论了内嵌式微透镜在微流控器件中增强荧光信号收集能力与成像能力的潜在应用价值,以及单步制作功能集成的微流控芯片的可能性.     

串联组合型微气泡发生系统的在线测试评价研究

微气泡的质量决定了其在水质工程、矿物浮选工艺等领域中的应用效果,因此在投入使用前应对其粒径分布进行测试评价。借助美国Microtrac公司S3500型激光粒度仪,对国内某公司研制的"微孔管剪切+旋流筛分"组合微气泡发生系统成功实施了激光散射在线测试评价研究。测试结果表明:该系统所产生微气泡粒径集中在50~100μm之间;对基于微孔介质的微气泡产生技术而言,微孔管选择较小孔径的材料有利于得到高质量的微气泡;筛分过程能够有效去除大气泡,进而影响实际输出气泡的整体平均粒径。     

基于FTIR光谱辐射计的激光反射率测量方法研究

激光反射率测量技术对激光制导武器的研制具有重要意义.本文论述了傅立叶变换红外光谱辐射计(FTIR)以及漫反射板在测量激光反射率中的应用.利用朗伯板作为标准,基于相对测量法用FTIR进行激光反射率测量实验,并分析了影响实验精度的因素以及解决方案.结果表明,利用文中所述的测量方法得到的朗伯板反射率与其标准值具有良好的一致性.     

微纳结构几何特征检测技术的研究现状与发展趋势

微纳结构的几何特征对微纳结构功能器件的性能有着至关重要的影响,研究如何对微纳结构的几何特征进行高效超精密检测是发展微纳结构功能器件的必然要求.评述了现有的检测技术原理及应用,主要涉及:X射线显微成像术、扫描透射电子断层扫描成像技术、电子显微镜、扫描探针显微镜和激光共聚焦断层扫描显微镜等,分析比较了各种技术的优缺点与应用状况.得出了用X射线显微成像技术和扫描透射电子断层扫描成像技术是目前检测微纳结构表面形貌及内部结构的最理想手段,前者更适合于对较厚微纳结构进行三维成像,后者的成像精度较高,并阐述了微纳结构几何特征检测技术的改进方向与发展趋势.     

基于TDLAS-WMS的高灵敏度电子鼻传感器设计

为了对痕量有害气体(甲烷为例)进行非接触式检测,本文基于可调谐二极管激光吸收光谱(TDLAS)与波长调制光谱(WMS)相结合的检测技术,采用中心波长为7.5μm的量子级联激光器(QCL),设计并研制出高灵敏度电子鼻传感器系统.在室温条件下,通过调节QCL注入电流,使其发光光谱扫过甲烷(CH4)气体吸收谱线.同时采用紧凑型herriott气室(长度为40 cm,容积为800 m L),使得系统总光程达到16 m.利用该传感器系统,对不同浓度的CH4进行测量,结果显示,测量相对误差小于7%,检测下限为1×10~(-9).同时,研究人员可以通过更换其他激射波长的QCL,实现对其它有害气体的检测.     

细胞内分子检测及成像技术研究

针对复杂生物学系统的研究和观测,指出对活体细胞内的分子及其相关事件,以高时空分辨率实现可视化、跟踪和定量处理,采用远场荧光成像是目前细胞内分子检测及成像的主要工具.在述评的基础上,介绍该课题组在活体细胞内分子检测及成像中的荧光显微成像和非标记检测技术的研究进展.围绕提高荧光显微成像分辨率,研究图像信息获取速率高的宽场成像方法,包括结构光照明和单分子定位显微.在结构光照明显微研究中,采用可编程的数字微镜器件代替需要精确移动的光栅对生物样品进行显微成像,获得了超分辨显微成像;在单分子定位显微成像研究中,搭建单分子定位显微成像系统,实测分辨率达到48nm,并获得了HeLa细胞突起中微丝束结构的纳米分辨图像;针对厚样品成像时存在的荧光串扰难题,提出利用双波长空间非相干光干涉照明,理论分析证明,其可实现厚度为35nm半高全宽的单一薄层的轴向选择性激发.在非标记检测成像技术方面,围绕相干反斯托克斯拉曼散射(coherentanti-Stokes Ramanscattering,CARS)方法中存在的问题展开研究.为获得完整的物质分子CARS光谱,利用飞秒激光脉冲泵浦PCF获得超连续谱激光输出同时作为泵浦光和斯托克斯光,实现超宽带时间分辨CARS光谱探测和显微成像技术;通过数值模拟获得优化超连续谱激光输出的时谱结构的实验条件,初步实现了满足实验所需的SC激光光源;通过调节探测光脉冲与SC激光脉冲之间的时间延迟实现时间分辨CARS,达到有效抑制非共振背景噪声,提高系统探测灵敏度的目的.利用超宽带时间分辨CARS光谱探测和显微成像技术,获得多种有机溶液在387～4092cm-1范围内,光谱分辨率达14cm-1的不同分子的CARS光谱信号;通过分析探讨实现超分辨CARS显微成像技术的途径,提出利用双探测光实现纳米分辨的方案.未来研究方向,在荧光显微方面,将结合双波长空间非相干光干涉照明和轴向纳米定位,实现完整细胞三维纳米分辨荧光成像,通过发展高量子效率的小分子荧光开关材料及高灵敏度高帧频的探测器,将单分子定位显微应用到活细胞三维纳米成像和分子追踪上;在非标记成像方面,将重点发展基于CARS原理的单分子检测和纳米成像方法,尤其是基于改进后的超连续谱的超宽带CARS光谱技术和纳米分辨的CARS显微技术.     

微笔-激光直写组合加工制备多电极阵列系统

针对传统的硅基微加工技术因依赖掩模光刻技术而柔性化程度低的不足,以石英玻璃为基底、金为微电极材料体系,利用微笔-激光直写组合加工技术制作了带有微区温控特性的多电极阵列系统.实验结果表明:金电极导体线宽44μm,膜厚12μm,平均电阻率1.2×10-6Ω.cm,电极阻抗随频率的升高而降低,在低频时表现为容抗特性,具有较好的阻抗重复精度;用于微区温控的环形加热电阻在15～28V,通电电压对微区加热温度的关系具有较好的线性控制能力,环形热敏电阻在15.0～80.0℃范围内的电阻温度系数值为2 805×10-6/℃,温度响应性能满足应用要求.     

光学式非接触厚度-微位移测量仪的研制

在激光三角测量法原理基础上，应用光学系统成像技术，利用光电位置传感器PSD获得象点移动量，并根据象点移动量建立与被测物厚度-微位移变化之间的数学模型，通过象点位置变化的计算，研制了光学式非接触厚度-微位移测量仪．实现了被测物厚度-微位移变化量的测量．该测量仅的量程为1000μm，分辨力小于0．2μm．     

基于微透镜阵列的重金属离子阵列传感器研究

研制了一种基于微透镜阵列的光寻址电位阵列传感器,用以实现同一溶液中多种重金属离子的同时检测.采用脉冲激光沉积（PLD）技术在LAPS上制备Cu2+、Cr6+、Pb2+、Fe3+4种重金属离子的敏感薄膜,并利用微透镜阵列把单束激光转化成激光点阵作为LAPS阵列的光源,从而得到4×4的重金属离子敏感LAPS阵列,实现了对这4种重金属离子的检测.实验结果表明,LAPS阵列传感器能够同时检测浓度为10-5~10-3 mol/L的以上4种金属离子混合溶液.     

激光莫尔传感器在精密定位中的应用

应用激光莫尔信号传感器设计了一套精密定位装置 ,可实现高精度位置检测及精密自动定位 ;系统采用的激光补偿技术及差动光栅技术 ,极大地提高了位置检测信号的灵敏度与定位精度 .实验结果表明 ,精密定位装置可获得± 0 1μm的定位精度 ,对集成电路制造技术等精密加工工程领域具有重要的实用价值     

肉品品质检测技术综述

介绍了人工嗅觉与人工味觉检测技术、计算机视觉技术、近红外光谱技术、高光谱图像检测技术等无损检测技术的发展概况.应用高光谱图像技术对肉品品质进行无损检测是当前的研究热点之一.介绍了该技术的基本原理和国内外肉品品质高光谱图像检测技术的研究现状,并展望了高光谱图像检测技术在肉品品质检测中的研究前景,以期对我国相关研究人员的研究工作提供参考.