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.     

一种新型的光寻址电位传感器研究

依据光寻址电位传感器(LAPS)工作原理和光生载流子在硅片中扩散理论,提出了一种正面光照的LAPS新结构设计,在正面光照方式的测量池、插件式芯片和硅尖阵列芯片等方面具有创新性.新型LAPS的光电流信号比背面照射的提高了4倍;在检测标准缓冲溶液pH4.00、pH6.86、pH9.18的pH值时,线性相关系数0.9999,灵敏度为50.1mV/pH.重复检测pH9.18标准缓冲溶液四次的标准偏差和变异系数分别为0.57mV、0.048%.最后,分析讨论了三电极测量方法和新型LAPS结构特色、以及LAPS电解质电导对光电流的影响等.     

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。     

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。     

微阵列光寻址生化传感器系统性能研究

该文介绍一种基于电解质溶液-绝缘层-半导体(EIS)结构的光、机、电一体化的微阵列光寻址电位传感器系统(LAPS)。文中研讨了LAPS的基本原理和微阵列光寻址电位传感器系统的制造。通过实验证明了芯片厚度、调制频率、曲线线性度对系统性能的影响,获得多种生化参数的光寻址测试结果。     

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。     

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。     

基于LAPS的EOS接口芯片的设计

文章首先简要介绍了EthernetoverSDH(EOS)的实现过程,然后重点讨论了EOS接口芯片的设计方法.     

多元M阵列的二值结构光编码

在结构光三维(3D)重建系统中,编码模式用来解决 对应点匹配问题,将直接影响测量的精度、分辨率和 实时性。M阵列的结构光模式具有良好的子窗体特性,全局唯一。通过归纳结构光模式应遵 守的规则,利 用改进的拼片算法生成了大尺寸多元M阵列,具有2×2的子窗体特性 ,有8个阵列元素。提出符号选择 机制,采用多条件评判方法确定8个模式符号。用设计的符号代替M阵列元素,生成一种 新颖的分辨率 为1024的M阵列单 帧二值结构光模式,以减少模式的个数及规避 环境光的较强干扰。对生成的编码模式 进行的实验结果表明,利用解码算法可有效地提取生成的M阵列中的符号关键点 的信息,并实现3D目标重建,验证了本文编码模式的有效性。     

Design and fabrication of silicon-based 8×8 MEMS optical switch array

Silicon-based torsion-beam 8×8 optical switch array are designed and fabricated with bulk silicon micromachining technology. Torsion beams and cantilever beams with reflective micromirror situated on the same wafer are fabricated on (1 1 0) silicon. During fabricating the torsion beam actuating structure, the etched hillocks on (1 1 0) plane are obstacles to achieve smooth torsion beam. It is put forward the reasonable ratios mixtures of HF, HNO₃ and CH₃COOH to improve the processes of fabricating torsion beam actuating structure. The slanted under electrodes that can reduce the actuating voltage are designed and fabricated on tilting (1 1 1) plane by wet chemical etching. According to the etching characteristics of (1 1 1) silicon in KOH solution, two designed photomask patterns are proposed in this paper. According to the experimental results, for the 180 μm displacement of mirrors, the device presents the switching time less than 6 ms and the actuating voltage about 65 V. It shows that this optical switch array can make the meet of the optical communication network.     

匹配场处理分布式多阵水下目标三维定位方法

针对水下目标定位问题,提出一种基于匹配场处理的分布式多阵列三维定位方法。首先,各分布式阵列节点采用非相干线性匹配场处理算法,独立对同一个目标进行深度和距离估计,然后对各节点的目标估计结果进行协同定位处理,采用线性最小二乘算法对水平方位定位结果进行修正,以各节点的目标定位深度均值作为目标深度估计。海上试验数据验证表明,所提出方法可有效地实现水下目标三维定位。     

锥状微结构阵列提高OLED出光效率的研究

为提高OLED出光效率,在OLED基底上设计锥状微结构阵列,通过几何光学和光线追迹方法分析了锥状微结构对OLED出光效率的影响。结果表明:锥状微结构阵列最大可以提高60%的出光效率;锥状微结构阵列的占空比、材料折射率和坡度角对出光效率有较大影响;锥状微结构阵列不会改变OLED的辐射角,且有一定的聚光作用。结果为提高OLED出光效率提供一种新的参考和方法。     

激光散射流式细胞仪前向光探测方法研究

流式细胞仪利用微球光散射特性对测试细胞进行分析,细胞病变将改变细胞的光学特性,而粒径和折射率是改变细胞散射光光强分布的两大因素,针对激光散射流式细胞仪前向散射光采用单个光敏元件进行一维探测,只针对细胞粒径进行分析的缺点,提出一种前向散射光线阵式探测的方法。首先,根据微粒的Mie氏散射特性建立了模型。然后根据散射模型仿真结果,对不同散射光曲线的特征权值进行了分析。最后基于K-modes聚类算法,对试验数据进行聚类分析。实验结果证明,该方法不仅能替代传统方法对不同粒径大小的颗粒进行分群,同时可以对相同粒径,不同折射率的微球进行分群,误差小于4.51%。