纳米技术与精密工程 /nm/oa &nbsp;液体环境对光镊稳定捕获的影响 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017601 &nbsp;具有高精度和高灵敏度的光镊技术在生物领域,特别是生物单分子力谱测量中,有着广泛和重要的应用.对微米量级粒子的稳定捕获是光镊技术开展应用研究的基础.非水环境在生物单分子研究领域越来越受到重视,本文对不同液体环境影响光阱稳定捕获的热力学因素进行研究,结合热力学仿真建立了热梯度力模型,分析了微球在向会聚光束焦点横向运动过程中受到的热梯度力的变化,并与T矩阵理论仿真得到的光阱力空间分布进行比较,总结了液体环境影响热梯度力的关键参数.在异丙醇环境里捕获直径为5 μm硅球的实验中,5 μm硅球无法进入光阱.针对这一实验现象,结合实验中微球的运动状态,通过分析仿真的光阱力和热梯度力在空间上的分布差异,给出了合理的解释,证明了上述理论的可行性,为评估不同溶液环境里激光热效应对光阱捕获微球的影响提供了分析方法.<br /> 2017年11月15 00:00 2017年6期 431 437 1411572 胡春光1, 王思蓉1, 高晓晴1, 苏晨光1, 李宏斌1,2, 胡晓东1, 胡小唐1 基于傅里叶变换红外光谱技术检测奶粉中香兰素的新方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017602 违规使用香兰素是影响婴幼儿奶粉食用安全的重要因素之一,对其进行快速检测具有重要的意义.本文采用长光程傅里叶变换红外光谱(FTIR)以顶空采样的方式,对掺杂香兰素的奶粉体系中的挥发性气体进行高灵敏检测,巧妙规避了奶粉复杂基质对香兰素分析的干扰,并显著提升了香兰素检测的灵敏度.为了进一步提升定量分析方法的检测灵敏度,本文发展了多尺度建模方法,该方法有机结合了离散小波变换(DWT)和偏最小二乘法(PLS),充分利用气体红外光谱中的时/频多尺度信息,从复杂、变动的奶粉红外光谱中准确提取微弱的香兰素吸收信息.结果表明,DWTPLS算法可显著提升模型的预测精度和可靠性,进而推动长光程红外光谱检测技术在奶粉安全检测中的应用. 2017年11月15 00:00 2017年6期 438 443 956175 陈达, 邹建, 谭棕, 刘俊鑫, 李奇峰 基于Geant4仿真的CsI(Tl)闪烁体厚度优化 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017603 由闪烁体和光电转换器件构成的闪烁体探测器是工业CT系统中最常用的探测器,其中闪烁体负责将X射线转换为可见光信号,再经过光电转换器件转换为电信号进行探测.闪烁体作为探测器的一部分,其厚度直接影响发光效率和探测分辨性能.本文基于蒙特卡罗仿真平台Geant4建立仿真模型,对碘化铯CsI(Tl)闪烁体在不同厚度、不同X射线能量(20~80 keV)下的特性进行模拟,分析闪烁体厚度对闪烁体转换效率以及分辨力的影响.通过仿真获了特定输入能量下对应的闪烁体的理想厚度值.仿真结果可以为闪烁体参数设计和优化提供参考. 2017年11月15 00:00 2017年6期 444 448 687935 陈津平1, 杨峻雄2, 邹晶1,2,3, 胡晓东1,2,3, 吕寒玉2 一种显微CT系统图像畸变校正方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017604 基于透镜耦合的光耦探测器由于其高分辨力、倍率选择多样化的特点,被应用到显微CT系统中.然而,光耦探测器的成像畸变影响了显微CT系统的成像质量.为此提出一种适用于显微CT系统的图像畸变校正方法.建立理想图像和实际畸变图像的多项式函数关系,利用特征点坐标求取畸变系数,并利用畸变系数对图像进行畸变校正.实验结果表明,所提方法能够有效地校正畸变,校正后系统的空间分辨力由原来的8.5 μm提升到4.2 μm.标准网格板图像校正后网格线的弯曲得到明显改善,网格间距趋于平均,离散程度变小.同时,该畸变校正算法复杂度低,具有较高的实用性. 2017年11月15 00:00 2017年6期 449 454 2578918 邹晶, 徐晓茹, 胡晓东, 赵金涛 基于微电极阵列的大鼠脑内L-DOPA刺激谷氨酸释放和神经电信号检测 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017605 左旋多巴(L-DOPA)是帕金森症的主要治疗药物之一,长期使用具有神经毒性,其作用机理复杂.为了研究LDOPA对大脑纹状体谷氨酸神经通路在体神经元的影响,采用微机电系统(MEMS)技术制备了一种16通道植入式微电极阵列(MEA)芯片,其上集成了直径10 μm的电生理、电化学双模信号检测位点,能够实时记录脑内神经递质谷氨酸和动作电位(spike)、局部场电位(LFP)等神经电信号的同步变化.将这种MEA植入大鼠纹状体,在皮层施加L-DOPA(100 μL,2 mmol/L)刺激后,随着纹状体内谷氨酸浓度的迅速增加,神经元spike发放频率和LFP低频段功率同步衰减.实验结果从神经元层次在体验证了L-DOPA的神经毒性,可为帕金森症治疗药理研究提供线索. 2017年11月15 00:00 2017年6期 455 459 1196612 范心怡1,2 , 张松1,2, 宋轶琳1, 徐辉任1,2, 肖桂花1,2, 杨丽丽1,2, 蔡新霞1,2 一种集成微流道的薄膜体声波液体浓度传感器 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017606 基于MEMS工艺制造的薄膜体声波谐振器(FBAR)是一种新型的质量传感器,在气相环境中具有极高的Q值,但在液相环境中,由于液体阻尼作用,FBAR的Q值大幅降低.本文提出了一种谐振器与微流道集成的解决方案,避免了谐振器和液体的大范围接触,有效提高了谐振器的Q值.通过设计新的加工流程,利用标准MEMS工艺实现了微流道和谐振器的集成.将该集成器件用于葡萄糖浓度的检测,结果表明其具有较小的检测极限和极高的线性度.由于充分利用了MEMS技术能进行大批量器件加工的特点,可极大地降低器件成本.集成微流道后,大大降低了样品的使用量,可实现对微升级别样品的检测,在微量检测中具有重要的应用前景. 2017年11月15 00:00 2017年6期 460 465 2338966 刘梓枫, 梁骥, 张孟伦 wMPS测角精度评定方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017607 室内空间测量定位系统(workshop measuring and positioning system, wMPS)作为一种新型的网络式大尺寸坐标测量系统,其发射站测角精度直接影响最终测量精度.针对wMPS缺乏有效的测量精度评价方法,设计了wMPS单站测角精度评定装置,研究了利用多齿分度台、自准直仪等高精度仪器作为精度溯源基准的测角评定方法,分析了该方法引入的系统误差.实验表明:wMPS单站测角精度优于2″(k=1).最后,利用激光跟踪仪与wMPS进行空间坐标比对,比对结果验证了该测角精度评定方法的准确性,表明wMPS具有较高的测量精度,满足大尺寸测量要求. 2017年11月15 00:00 2017年6期 466 472 942420 董超, 林嘉睿, 杨凌辉, 任永杰, 邾继贵 基于后方交会的室内空间测量定位系统定向方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017608 为了实现室内空间测量定位系统(wMPS)发射站定向参数的快速、精确校准,提高其方法的适应性,研究了一种新的发射站定向方法.本方法借鉴工程测量中的后方交会原理,在wMPS发射站数学模型基础上,引入坐标控制场建立冗余光平面约束,得出参数优化函数.通过拉格朗日乘子法求取定向参数初值,进行优化解算.本方法可以实现发射站的自动定向.搭建了实验平台并以激光跟踪仪测量结果作为比对基准,验证了校准方法的准确性.由本方法完成定向的wMPS测量点位误差优于±0.3 mm,且满足大尺寸坐标测量的精度要求. 2017年11月15 00:00 2017年6期 473 479 1466244 倾敏, 林嘉睿, 郭思阳, 杨凌辉, 任永杰 贝塞尔光束的圆孔衍射特性研究 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017609 贝塞尔光束由于具有无衍射传输特性和自恢复特性而被广泛应用于粒子捕获和生物光子学等领域.采用柯林斯衍射积分公式研究了贝塞尔光束经过小直径圆孔障碍物后在无衍射传输区域以外的衍射特性,并利用直径为100 μm和150 μm的圆孔障碍物进行了实验验证.结果表明,在圆孔所确定的无衍射传输区域以外,衍射光斑不再符合贝塞尔结构分布,而是外环较亮、中心较弱,同时存在多个更弱中间圆环的多环结构,环数与圆孔允许通过的贝塞尔光束环数一致,各环尺寸随传播距离线性发散.另外,根据模拟结果,在衍射区域以外的“中空”演化现象随着圆孔障碍物孔径的增大逐渐明显,且各环的光强维持恒定比值,不随传输距离改变.通过对贝塞尔光束过小孔径圆孔障碍物后的衍射特性研究,进一步丰富了当前的贝塞尔光束衍射传输理论,对贝塞尔光束的应用研究具有指导意义. 2017年11月15 00:00 2017年6期 480 485 1251971 徐帅帅, 栗岩锋, 梁晓晶, 曹辉, 胡明列, 柴路, 王清月 毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱联用的研究进展及元素形态分析的应用 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017610 毛细管电泳与电感耦合等离子体质谱联用(CE-ICP-MS)具有灵敏度高、分析速度快、样品提升量少等优点,广泛应用于元素形态分析领域.本文阐述了在设计CE-ICP-MS接口中存在的问题,包括毛细管电连接、CE与雾化器的流速匹配以及自吸效应的抑制,报道了目前常用的CE-ICP-MS接口方案,指出毛细管与雾化器之间的接口是CE-ICP-MS 联用技术成功的关键.最后,综述了近几年使用CE-ICP-MS联用技术对砷、锰、铬、硒元素进行形态分析的应用进展,并指出该联用技术将会应用到更多的实际样品形态检测中. 2017年11月15 00:00 2017年6期 486 493 1213801 赵学玒, 王博, 龚子珊, 孙传强, 蔡彪, 杜康 工业CT二维空间分辨力的校准方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017611 工业CT的空间分辨力是指从CT图像中能够分辨特定的最小几何细节的能力,是评价一台工业CT系统测量能力的重要参数之一.为了提升工业CT的测量能力及成像质量,需要对其空间分辨力进行校准实验.针对这一问题设计出栅格形及交叉形分辨力线对卡,使用光刻工艺完成其研制过程,并基于此结合本底校正等图像处理方法进行了系统二维空间分辨力校准实验,通过调制传递函数MTF计算出实验系统的空间分辨力数值,验证了此方法可用于校准CT分辨力的实验意义.最后,对如何提升测量准确度的问题进行了探讨. 2017年11月15 00:00 2017年6期 494 498 1005976 陈思文1, 施玉书2, 张欣宇3, 崔芳芳1, 宋旭4, 高思田5, 胡晓东1 改进极大似然法动力调谐陀螺仪闭环辨识 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017612 针对Box-Jenkins(BJ)模型辅助向量法和Newton-Raphson法计算繁杂、收敛速度慢、辨识精度不高等问题和极大似然法无法直接应用在闭环辨识的限制,把结合BJ模型的递推的极大似然(recursive maximum likelihood,RML)参数估计法应用于动力调谐陀螺仪的闭环辨识,提出了不受耦合有色噪声影响的BJ模型近似递推极大似然(BJRML)闭环辨识法,获取了动力调谐陀螺仪的参数估计值并实现陀螺仪在线性能监测.结合动力调谐陀螺仪的闭环简化模型等先验知识,通过数值仿真验证BJRML法辨识结果的无偏一致性与渐进最优性;在实验室条件下采用本方法进行动力调谐陀螺仪闭环辨识实验.仿真结果表明:在有色噪声存在的条件下,BJRML法的辨识结果是一致无偏渐进最优的;闭环辨识实验结果表明:辨识精度优于92%;辨识结果能够跟踪陀螺特性,基本实现陀螺仪性能在线监测. 2017年11月15 00:00 2017年6期 499 506 1346281 王亚辉1, 李醒飞1,2, 纪越1, 赵建远1 基于毛细管的X射线显微成像系统可行性 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017613 本文设计并实现了一套X射线毛细管特性研究实验平台,用于研究准直毛细管光学器件加入前后成像系统在射线调制及成像方面表现出的不同特性,涉及光强放大比、平行度、空间分辨力、对比度等方面,分析了毛细管在调制X射线及其成像特性方面的优势和劣势,实现对显微CT领域应用可行性的研究.在光强增益方面,准直毛细管可以对入射射线增益至50倍以上;其出射射线发散角在2.2 mrad左右,与理论值相契合;因毛细管结构及原理问题,其空间分辨力相比锥束射线有所降低;图像对比度在加入毛细管之后有了显著提高. 2017年11月15 00:00 2017年6期 507 512 1160486 王建英1,邹晶1,2,3,陈津平1,胡晓东1,2,3 基于超声导波的气体泄漏定位技术 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017614 为了快速准确定位气体泄漏,提出了一种基于超声导波的泄漏定位方法.使用超声传感器阵列采集泄漏产生的超声导波信号,通过改进的波束形成方法估计泄漏方向,再利用三角定位法通过多个传感器阵列确定泄漏位置.进行泄漏定位实验,通过实验确定了定位计算时窄带滤波的带宽为20 kHz.实验表明,在长宽为1 m×1 m的实验平板上,该方法对1~2 mm孔径的漏孔的平均定位误差小于10 mm,实现了对气体泄漏声源的准确定位. 2017年11月15 00:00 2017年6期 513 518 1118169 张宇, 王佳强, 边旭 一种改进的变步长LMS算法在天线失配通道校正中的应用 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017615 天线阵列通道之间幅相特性的不一致会对天线阵列的性能有很大影响,故在其工作前要对其各通道的幅度和相位特性进行校正.本文针对天线阵列通道之间与频率无关的恒定通道失配问题,考虑到天线阵列常常工作在干扰噪声比较严重的低信噪比环境下,提出了一种改进的变步长LMS算法对失配通道的幅度和相位进行校正.仿真结果表明,采用误差自相关和遗忘累加均值调节步长的本文算法,可以很好地校正与频率无关的通道失配,与变步长LMS算法相比,在低信噪比环境下所能校正的幅度和相位精度更高,具有收敛速度更快、稳态误差更小、抗干扰能力较强的特点,且易于工程实现. 2017年11月15 00:00 2017年6期 519 525 781933 刘培露1, 李杏华1, 李洪全2, 郝健2 基于表面等离子共振的油品种类检测方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017616 针对油品顺序输送中混油界面的鉴定问题,提出了一种利用表面等离子共振(SPR)技术检测油品种类的方法.论文选取90#汽油、93#汽油、97#汽油作为测量对象,根据不同油品介电常数的差异,通过检测不同油品流经SPR传感器表面后,引起的SPR共振角的变化,获得了不同油品的折射率.实验结果表明,SPR技术能够识别不同的油品种类,测量结果准确可靠,为今后在线、快速、精确的混油检测奠定了技术基础. 2017年11月15 00:00 2017年6期 526 531 957559 王梓, 伍鹏, 朱芮, 杨佳, 张小丽, 栗大超, 曾周末 基于多线激光扫描的叶片轮廓快速测量系统标定方法 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017617 针对现今叶片轮廓测量时,在保证测量精度的前提下提高测量速度的需求,结合工程经验与线激光扫描快速准确的特点,本文提出一种以多个线激光扫描传感器为主体的叶片轮廓快速测量系统,该系统由3个位置固定的线激光扫描传感器完成叶片轮廓测量.在理论上3个传感器测量坐标系之间的旋转矩阵中的未知参数是确定的,故这3个坐标系之间不存在由相对运动引起的直线度误差与定位误差等,主要存在由于安装产生的垂直度误差与平移误差等人为因素误差,因此本文提出并推导了该测量系统坐标系全局标定数学模型,并给出了标定过程与标定结果,通过实际测量叶片轮廓验证了该系统与测量机的测量对比误差为±0.03 mm,测量周期不超过10 s,满足实际测量要求. 2017年11月15 00:00 2017年6期 532 537 1271087 刘博文, 陈世利, 杨毅, 王金桥, 丁航 兆声化学机械复合抛光及其抛光均匀性的实现 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017618 在匹配层结构压电换能器的基础上,通过对兆声压电振子的振动模式进行控制,在横向尺度上实现了兆声抛光工具头振动振幅的均匀化,进而开展了有/无兆声作用下硅片的化学机械抛光实验.抛光后,无兆声作用硅片的表面粗糙度Ra均值达到0.072 μm,兆声作用硅片的表面粗糙度Ra均值达到0.020 μm.测量了被抛光硅片的平面度,相对于无兆声作用硅片的平面度的PV值28 μm,兆声作用硅片PV值显著下降,为21 μm.可见,相对于传统化学机械抛光,兆声化学机械复合抛光能够有效地改善原有抛光工艺,提高硅片抛光表面质量,实现其抛光均匀性. 2017年11月15 00:00 2017年6期 538 544 3184467 翟科1, 任奕1, 李亮2, 何勍1 表面增强拉曼散射基底制造方法的研究现状 /nm/oa/darticle.aspx?type=view&id=2017619 本文回顾了近年来表面增强拉曼散射(surface enhanced Raman scattering,SERS)基底制造方法的研究发展现状.重点就基于新型微纳加工技术发展起来的SERS基底制备方法,包括能量束刻蚀技术、自组装及纳米球刻蚀技术等展开介绍.阐述了SERS技术在机理研究、痕量检测、传感器等方面的应用.最后,对SERS基底研究进行了展望. 2017年11月15 00:00 2017年6期 545 552 2649130 徐宗伟, 李康, 裴君妍, 宋莹, 高婷婷, 王李阳