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纳米金改善激光诱导等离子体探测方法研究 被引量:3
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作者 宋言明 张雄雄 +2 位作者 孙广开 孟凡勇 娄小平 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第1期21-27,共7页
针对提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)中等离子体的发射光谱强度的问题,提出一种在铜样品表面沉积金纳米颗粒的方法。在样品表面沉积纳米金颗粒后对铜进行激光诱导击穿(NELIBS),得到NELIBS和LIBS下的发射光谱强度增强因子、信噪比等参数... 针对提高激光诱导击穿光谱技术(LIBS)中等离子体的发射光谱强度的问题,提出一种在铜样品表面沉积金纳米颗粒的方法。在样品表面沉积纳米金颗粒后对铜进行激光诱导击穿(NELIBS),得到NELIBS和LIBS下的发射光谱强度增强因子、信噪比等参数。实验表明,通过在铜样品表面沉积金纳米颗粒的LIBS(NELIBS)可以有效增强等离子体辐射光谱信号强度,铜元素谱线增强因子最高可达8.01,微量元素镁元素谱线增强因子最高为6.01,且增强因子均随激光能量的增加而逐渐减小并趋于稳定;NELIBS可以明显改善信噪比,铜元素在激光脉冲能量为80 mJ时达到最优,镁元素在激光能量为50 mJ时达到最优。对谱线Cu I 521.8 nm和Mg II 279.569 nm进行洛伦兹拟合,并得到半高全宽,发现纳米金颗粒使谱线半高全宽增加,谱线Mg II 279.569 nm的半高全宽增加了165.58%,谱线Cu I 521.8 nm的半高全宽增加了30%。样品中的微量元素因谱线强度低、信噪比差而无法探测到,通过此方法可以有效提高探测能力。 展开更多
关键词 激光诱导击穿光谱技术 纳米增强激光诱导击穿光谱技术 金纳米颗粒 光谱信号 信噪比
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基于飞秒激光制备的光子晶体光纤Fabry-Perot温度传感器 被引量:4
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作者 张东亮 周康鹏 +3 位作者 钟国舜 何巍 张雯 祝连庆 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第9期1124-1129,共6页
提出并设计了一种基于飞秒激光在光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)中制备光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的方法。采用飞秒脉冲激光作为加工光源,结合放大倍率100×的物镜以及三维加工平台在PCF侧面采用逐线刻写... 提出并设计了一种基于飞秒激光在光子晶体光纤(photonic crystal fiber,PCF)中制备光纤法布里-珀罗(Fabry-Perot,F-P)传感器的方法。采用飞秒脉冲激光作为加工光源,结合放大倍率100×的物镜以及三维加工平台在PCF侧面采用逐线刻写方式进行加工。通过对飞秒激光光斑在光纤上的聚焦位置以及刻写功率进行优化,在PCF上刻写了深度均为80μm、间隔为800μm的两条划线,实现了周期为0.98nm的全光纤F-P结构制备;实验中,对传感器在40~120℃温度范围内的光谱特性进行了测试与分析,每隔10℃进行一次数据采集,随着温度逐渐增加波长向长波方向漂移,通过对该采样点数据进行线性拟合,得到该测试点的波长温度灵敏度为9.73pm/℃,拟合线性度为0.997。 展开更多
关键词 飞秒激光 光子晶体光纤 FABRY-PEROT 温度
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用于易燃易爆危险化学品快速识别的手机拉曼系统 被引量:2
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作者 李天舒 姚齐峰 +2 位作者 李红 王帅 董明利 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期196-201,共6页
危险化学品泄漏,公共场所爆炸等安全问题时刻威胁公众安全,亟需研究用于危化品现场检测的便携、快速、准确的探测装置。虽然现有的检测装置能够实现对样品的识别,但由于体积大,需要预处理,不适合现场快检。因此,提出了将拉曼系统与手机... 危险化学品泄漏,公共场所爆炸等安全问题时刻威胁公众安全,亟需研究用于危化品现场检测的便携、快速、准确的探测装置。虽然现有的检测装置能够实现对样品的识别,但由于体积大,需要预处理,不适合现场快检。因此,提出了将拉曼系统与手机融合,使其更加便捷,便于实现对危险化学品的现场快速识别。该仪器采用了大数值孔径镜头(F/2.0)替换传统反射光谱仪中凹面反射镜(F/4.0),光学收集效率提高了近4倍,同时利用体相位全息光栅和狭缝空间耦合技术,提高了系统的灵敏度。文中利用设计的拉曼系统对10种易燃易爆危险化学样品进行光谱测试,实现了对危化品的现场检测,10种危化品与数据库的匹配系数能达到95%以上,具有快速、准确、无损的优势,对日后的安检应用领域具有重要意义。 展开更多
关键词 手持拉曼 拉曼光谱 化学检测 快速识别
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基于光纤阵列的气流传感方法研究 被引量:2
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作者 赵利明 李红 +2 位作者 宋言明 董明利 祝连庆 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期599-604,共6页
提出了一种基于光纤光栅阵列的光纤气流传感器。单模光纤光栅的栅区长度为10 mm,将三根光纤光栅均匀环绕布设于硅胶基体。传感器外界环境温度以及气流流速的改变都会引起传感器反射谱的变化。通过监测反射谱可以实现对外界物理量的测量... 提出了一种基于光纤光栅阵列的光纤气流传感器。单模光纤光栅的栅区长度为10 mm,将三根光纤光栅均匀环绕布设于硅胶基体。传感器外界环境温度以及气流流速的改变都会引起传感器反射谱的变化。通过监测反射谱可以实现对外界物理量的测量。实验分析可知,硅胶基体与光纤光栅有着很好的耦合效果,通过改变硅胶基体的长度使得传感器的传感特性得到有效改善。实验研究结果表明,在正常室温情况下,传感器的中心波长漂移量与流速成二次函数关系且传感器具有方向传感特性。本文提出的光纤阵列气流传感器结构紧凑、制作工艺简单、可靠性高。 展开更多
关键词 光纤光栅 气流传感器 应变 流速 角度
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全光纤粗锥MZ级联PCF-FP结构双参数特性研究 被引量:1
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作者 周康鹏 何巍 +2 位作者 张雯 刘锋 祝连庆 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第7期209-216,共8页
为了在测量NaCl溶液浓度的同时实现对温度的监测,提出了一种基于马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)级联法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot Interferometer,FPI)的干涉型传感器。在单模光纤上通过熔融放电制作出一对腰锥直... 为了在测量NaCl溶液浓度的同时实现对温度的监测,提出了一种基于马赫-曾德干涉仪(Mach-Zehnder Interferometer,MZI)级联法布里-珀罗干涉仪(Fabry-Perot Interferometer,FPI)的干涉型传感器。在单模光纤上通过熔融放电制作出一对腰锥直径155μm、间隔1.5 cm的MZI,其对比度为10 dB、周期29.85 nm;在MZI尾纤的一端与光子晶体光纤(Photonic Crystal Fiber,PCF)相对熔接并在距熔接点176μm处将PCF切平,形成对比度为8 dB、周期为5.71 nm的FPI。实验选取1 535~1 555 nm波段MZI和FPI的干涉波谷特征波长,在0~150℃的温度和0%~24%的NaCl溶液浓度变化范围内测得MZI的温度和折射率灵敏度分别为50 pm/℃和9.97 nm/RIU,线性度均大于0.97;而FPI的波谷特征波长对折射率不敏感,温度灵敏度约为8.3 pm/℃,线性度为0.98。最后,通过构建温度-浓度函数关系矩阵得出了对温度和NaCl溶液浓度的灵敏度矩阵。该干涉型传感器对温度和NaCl溶液浓度表现出良好的灵敏度和线性度,可实现上述双参数的同时测量。 展开更多
关键词 光纤干涉型传感器 马赫-曾德干涉仪 法布里-珀罗干涉仪 温度-NaCl溶液浓度 光子晶体光纤
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基于支持向量机的光纤光栅反射光谱类型识别方法研究 被引量:1
6
作者 李怀宝 李红 +2 位作者 娄小平 孟凡勇 祝连庆 《计算机应用与软件》 北大核心 2021年第10期159-163,共5页
为解决光纤光栅传感过程中出现的异常光谱识别问题。提出一种基于支持向量机网络识别反射光谱类型的方法。光谱数据输入网络前先提取其光谱特征,对特征值数据集进行预处理,将数据输入支持向量机网络进行训练。训练完成后,训练集数据识... 为解决光纤光栅传感过程中出现的异常光谱识别问题。提出一种基于支持向量机网络识别反射光谱类型的方法。光谱数据输入网络前先提取其光谱特征,对特征值数据集进行预处理,将数据输入支持向量机网络进行训练。训练完成后,训练集数据识别准确率达到99.95%,验证集数据准确率达到99.9%。基于SVM网络的光纤光栅反射光谱类型识别效果明显,为提高光纤传感网络的可靠性提供新的思路。 展开更多
关键词 光纤传感网络 光纤光栅反射光谱 支持向量机 谱型识别
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基于傅里叶变换的细胞牵引力测量研究 被引量:1
7
作者 温娜 张帆 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期317-326,共10页
为了更快、更直观地进行细胞牵引力的测量,提出了一种基于傅里叶变换的细胞牵引力测量方法。首先,对微柱阵列的像进行二维快速傅里叶变换得到其空间频谱;其次,选取一级衍射斑点中的一个斑点做快速傅里叶逆变换,得到微柱阵列的幅值分布图... 为了更快、更直观地进行细胞牵引力的测量,提出了一种基于傅里叶变换的细胞牵引力测量方法。首先,对微柱阵列的像进行二维快速傅里叶变换得到其空间频谱;其次,选取一级衍射斑点中的一个斑点做快速傅里叶逆变换,得到微柱阵列的幅值分布图;最后,由幅值突变的分布情况及突变的剧烈程度得到微柱阵列偏移量的分布情况,再乘微柱刚度即可得到细胞力的分布。通过仿真实验探究了频点选择、滤波窗口大小、偏移点大小对实验结果的影响,在此基础上对细胞-微柱高倍显微图进行了测量。实验结果表明,该方法在结果呈现方面不亚于质心法,测得的各区域最大细胞力的相对误差在17.37%之内,各区域平均细胞力的相对误差在7.93%之内,运算速度也比质心法快近10倍。 展开更多
关键词 傅里叶变换 细胞牵引力 位移识别 图像处理
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基于光镊技术的血红细胞膜剪切模量测量
8
作者 刘佳琪 祝连庆 +2 位作者 曲兴华 张帆 董明利 《仪器仪表学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第7期244-252,共9页
为了测量细胞外钙离子浓度对人血红细胞力学特性的影响,提出了一种基于光镊技术的细胞膜剪切模量测量方法。在倒置显微镜上集成光镊系统,可利用双光阱对粘贴微球的人血红细胞进行横向拉伸操控并分析细胞形变与光阱力的关系,从而测量得... 为了测量细胞外钙离子浓度对人血红细胞力学特性的影响,提出了一种基于光镊技术的细胞膜剪切模量测量方法。在倒置显微镜上集成光镊系统,可利用双光阱对粘贴微球的人血红细胞进行横向拉伸操控并分析细胞形变与光阱力的关系,从而测量得到细胞膜的剪切模量。通过测量不同浓度氯化钙溶液中血红细胞膜剪切模量,分析了血红细胞力学特性受细胞外钙离子浓度的影响。测量结果显示对比PBS中的正常血红细胞,经浓度为100、200、300、400和500μM的氯化钙溶液处理过的血红细胞膜的平均剪切模量分别减少了7. 8%,20. 3%,34. 4%,48. 4%及59. 3%。为了验证测量结果,建立了血红细胞力学模型并对其施加单向拉伸力进行仿真,得到的仿真结果与测量结果一致。此测量方法为其他细胞力学特性的测量提供了参考。 展开更多
关键词 剪切模量 细胞形变 光镊 细胞外钙离子
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基于光纤光栅传感器的体外血管模型应力测量
9
作者 张妍 张帆 +1 位作者 赵冠棋 初大平 《应用光学》 CAS CSCD 北大核心 2022年第5期1007-1014,共8页
血管中的血液流动会对血管壁产生周向应力,周向应力与血管的结构及功能变化密切相关,测量体外血管模型的周向应力是生物力学研究中较重要的问题。提出了利用光纤光栅测量血管周向应力的方法,基于微流控技术利用钢针模具建立了集成光纤... 血管中的血液流动会对血管壁产生周向应力,周向应力与血管的结构及功能变化密切相关,测量体外血管模型的周向应力是生物力学研究中较重要的问题。提出了利用光纤光栅测量血管周向应力的方法,基于微流控技术利用钢针模具建立了集成光纤光栅的三维圆形血管模型,通过仿真研究了不同流动速度与应力的关系。仿真结果得到流速在8 mm/s~75 mm/s范围内,应力随速度的改变呈线性变化。利用光纤光栅传感器测量了流体流动时产生的周向应力,根据实验得到了光栅波长改变量与速度的关系,流速范围在8 mm/s~75 mm/s之间变化时,速度引起波长的变化为0.173 nm。结合仿真实验得到了应力与光栅波长改变量的关系,为血液流动时产生周向应力的体外测量提供了新思路。 展开更多
关键词 体外血管模型 光纤光栅 周向应力 微流控技术
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光子晶体光纤Fabry-Perot结构温度传感特性研究
10
作者 周康鹏 董明利 +1 位作者 郝群 祝连庆 《计测技术》 2019年第4期80-84,共5页
提出了一种将光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)与单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)拼接而成的法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot Interferometer,FPI)传感器,形成SMF-PCF-SMF结构,其中PCF为F-P腔。反射谱波长周期为2.18nm,条纹对... 提出了一种将光子晶体光纤(Photonics Crystal Fiber,PCF)与单模光纤(Single Mode Fiber,SMF)拼接而成的法布里-珀罗干涉(Fabry-Perot Interferometer,FPI)传感器,形成SMF-PCF-SMF结构,其中PCF为F-P腔。反射谱波长周期为2.18nm,条纹对比度达到13.12dB。研究了FPI传感器的温度响应,在50~400℃分别进行了升温和降温实验,波长灵敏度为12.3pm/℃,线性度大于0.993。该传感器具有交叉灵敏度低、温度稳定性好、线性度高等优点,可用于工业生产、航空航天、生物医学等温度传感领域。 展开更多
关键词 光子晶体光纤 单模光纤 温度传感器 法布里-珀罗干涉仪
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DAISY和LBP描述符结合的三维点云粗拼接方法 被引量:3
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作者 闫蓓蓓 娄小平 《电子测量与仪器学报》 CSCD 北大核心 2020年第8期73-78,共6页
针对三维点云拼接需借助点云信息几何特征的问题,采用DAISY描述符和LBP描述符结合的方法提取相邻测量站位重叠区域图像特征,解算出相邻测量站位坐标系之间的位置变换矩阵,从而将多测量站位的三维点云数据初步转换至同一坐标系中。首先,... 针对三维点云拼接需借助点云信息几何特征的问题,采用DAISY描述符和LBP描述符结合的方法提取相邻测量站位重叠区域图像特征,解算出相邻测量站位坐标系之间的位置变换矩阵,从而将多测量站位的三维点云数据初步转换至同一坐标系中。首先,介绍了边缘检测和DAISY描述符的构建;然后,通过欧氏距离对相邻图片特征点进行匹配,根据匹配点之间的关系解算出不同站位下的坐标转换关系。实验结果表明,该方法在不使用其他辅助工具的前提下可以较好实现三维点云数据粗拼接,为点云拼接技术在三维重建和逆向工程等领域的应用提供了理论依据。 展开更多
关键词 特征提取 DAISY描述符 点云拼接
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磁性微柱阵列制备及驱动研究
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作者 许婧怡 张帆 《传感技术学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1033-1038,共6页
在体外对细胞施加力学刺激并观测其响应是细胞力学研究的重要手段,磁性微柱阵列既能测量细胞牵引力,又能够施加定量力学刺激,但现有磁性微柱阵列制备工艺存在尺寸较大、工艺复杂等问题。提出了一种使用干性纳米颗粒,采用二次铸模法制备3... 在体外对细胞施加力学刺激并观测其响应是细胞力学研究的重要手段,磁性微柱阵列既能测量细胞牵引力,又能够施加定量力学刺激,但现有磁性微柱阵列制备工艺存在尺寸较大、工艺复杂等问题。提出了一种使用干性纳米颗粒,采用二次铸模法制备3μm直径磁性微柱阵列的方法,并使用0.32 T的磁场对其进行驱动,得到最大偏转位移为0.6μm。此外,还使用在PDMS微柱中嵌入磁性微球的建模方式得到刚度为54.31 nN/μm的磁性微柱。并且针对磁性微柱整体在显微图像中呈现黑色,微柱的顶面圆心坐标不容易使用常规方法提取的问题,提出了适用于磁性微柱阵列的图像处理算法。为细胞在体外施加力学刺激并进行原位测量提供了新的思路。 展开更多
关键词 生物微机电系统 磁性微柱阵列 细胞牵引力测量 细胞力学刺激 干性纳米颗粒法
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人肝星状细胞系LX-2激活过程细胞收缩力的实时测量 被引量:2
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作者 王春苒 张帆 +2 位作者 单宝娟 刘佳琪 祝连庆 《生物医学工程学杂志》 EI CAS CSCD 北大核心 2019年第5期841-849,共9页
肝星状细胞的细胞收缩力在肝脏损伤、炎症和纤维化的过程中起着非常重要的作用。本文提出了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄微柱阵列测量人肝星状细胞系LX-2细胞收缩力的方法,以实现亚细胞级的细胞收缩力大小、方向、分布及其动态变化... 肝星状细胞的细胞收缩力在肝脏损伤、炎症和纤维化的过程中起着非常重要的作用。本文提出了一种基于聚二甲基硅氧烷(PDMS)薄微柱阵列测量人肝星状细胞系LX-2细胞收缩力的方法,以实现亚细胞级的细胞收缩力大小、方向、分布及其动态变化的测量。首先,运用二次铸模工艺制备了以玻底培养皿为基底的满足100倍物镜成像工作距离的薄微柱阵列,并对微柱表面进行亲水、压印蛋白处理,再在其上接种细胞。然后,将细胞培养在无胎牛血清(FBS)培养基中以使细胞处于静息态,再通过加入FBS的方法使细胞转变为激活态。通过图像处理技术得到不同时刻微柱顶端发生的位移,结合微柱力学仿真结果,计算得到作用在微柱上的细胞收缩力,并对细胞状态激活前后微柱的受力情况进行了分析。本研究的实验结果表明,静息态时,细胞收缩力最大为20 nN;加入FBS激活细胞后,细胞收缩力最大增强至110 nN。本文所述方法可测量单个LX-2细胞在静息态和激活态时的收缩力,对肝纤维化引发的慢性肝病的病理研究、药物筛选具有重要的意义。 展开更多
关键词 肝星状细胞系 收缩力 微柱阵列 激活
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