量子频标中的原子物理

频率是自然界中测量得最准的物理量.量子频标是频率的测量标准,它是利用原子跃迁谱线的稳定而准确的频率作为参考频率.频标研究中存在几乎所有的原子物理问题,如原子结构与光谱、原子与电磁场的相互作用以及原子碰撞等问题值得深入研究.本文就量子频标的基本原理和应用,量子频标中存在的原子物理问题做以简要评述.

W^（71＋）离子态─态双电子复合速率系数的计算

基于Ｃｏｗａｎ相对论多组态ＨＦＲ程序，计算了高离化类锂钨（Ｗ７１＋）离子在０．１～９ｋｅＶ能量范围内，对应于△ｎ＝０，１的态─态双电子复合速率系数。讨论了速率系数随电子温度，复合类型及中间双激发态中俘获电子的主量子数的变化。

高离化类锂离子(Z=72～75)的态-态双电子复合

基于相对论多组态ＨＦ程序，采用畸变波理论和独立共振近似，计算了０．１～９．０ｋｅＶ温度范围的类锂高电荷离子Ｈｆ６９＋，Ｔａ７０＋，Ｗ７１＋和Ｒｅ７２＋对应于原子实Δｎ＝０，１激发的态－态双电子复合速率系数。讨论了复合速率系数随电子温度，原子序数，复合类型以及双激发态中俘获电子的主量子数的变化关系。计算结果表明，不同复合通道的速率系数存在很大差异。

创新激光技术 发展生物医学——全自动光镊-光刀显微操纵系统

生命科学和纳米科技是21世纪的带头学科,上述领域研究离不开显微操纵和精确的单粒子检测,激光光镊作为集显微观察、显微操纵和力学测量为一体的先进的高技术设备,它具有无接触、无污染、可在液态或气态环境无损原位操纵几十微米至几十纳米的单个粒子（如细胞、细菌、气溶胶粒子、大气悬浮粒子、碳纳米管等）,是生物、医药、软物质、微纳米材料、物理、化学和环境科学等领域难得的理想研究工具。

小脑齿状核MRI功能成象研究

通过测量齿状核T1弛豫时间，设计出齿状核功能成象破坏稳态梯度回波序列的成象参数，并用此序列在一正常志愿者，在静止和刺激时交替扫描3次，进行齿状核功能成象，刺激时齿状核信号平均强度是静止时的1．2倍．

类镍Hf^（44＋）、Ta^（45＋）、W^（46＋）、Re^（47＋）、Pt~

本文用多组态Ｄｉｒａｃ－Ｆｏｃｋ（ＭＣＤＦ）法计算了类镍Ｈｆ４４＋、Ｔａ４５＋、Ｗ４６＋、Ｒｅ４７＋、Ｐｔ５０＋、Ａｕ５１＋能级的精细结构和ｎ＝３—４偶极跃迁辐射的振子强度，得到了和实验符合得相当好的结果（对有实验数据的跃迁波长而言），并对组态的选取、核模型的影响、Ｂｒｅｉｔ修正和ＱＥＤ效应作了讨论指出对于本文研究体系，ＱＥＤ效应对跃迁的贡献可以忽略。

Cu的类F、类Ne和类Na离子的相对论多组态计算和相关效应的讨论

本文应用加Briet与QED修正的相对论多组态方法对Cu的类F、类Ne和类Na离子的精细结构能级和跃迁参数进行了计算,获得的数据和文献值符合很好。对相对论多组态方法中的相关效应做了分析与讨论,以高剥离度Cu离子为例,总结出判断非动力学相关与动力学相关效应大小的一些规则。

用MRI无损检测胆囊中的胆汁成分(英文)

为了探索用磁共振成象方法无损伤检测胆囊中的胆汁成分的可能性，我们用0.5T的磁共振成象仪，对38例禁食期胆囊疾病患者（12例急性无并发症胆囊炎及胆结石，1例化浓性胆囊炎，2例急性出血性胆囊炎，14例慢性胆囊炎及胆结石，5例胆囊息肉，4例障碍性黄疸进行了轴向腹部胆囊部位T1-加权自旋-回波成象.结果表明：禁食或胆囊疾病患者胆汁中胆固醇（p＝0.014），脂肪酸（p=0.001），和铁（p＜0.001）的浓度对T1-加权成象（TR／TE＝620／25ms）的肝-胆信号强度比有明显的负影响，同时发现总蛋白质，总胆红素及Na+，K+，Cl-，Mg++离子的浓度对肝-胆MRI信号强度比无显著影响，由此可见，T1-加权MRI中的肝-胆信号强度比反映了胆囊中的胆汁成分，其中影响肝-胆信号强度比的最重要因素是胆囊中胆汁所含胆固醇、脂肪酸和铁的浓度．

基于MRI的动物肝脏脉管分割与三维重建

目的探索基于磁共振成像的肝脏脉管(血管、胆管)三维重建的方法,以显示肝脏中血管、胆管走行立体图像,从而指导劈离式肝脏移植手术。方法综合利用二维图像的多种平滑和分割方法,得到肝实质和肝脉管二维图像序列,并在此基础上三维重建肝实质和肝脉管。结果由MR图像序列可三维重建清晰的肝实质和肝血管立体图像,并且可得到肝叶、段间血管及胆管的走行及相互关系。结论利用MRI和图像分割以及图像三维重建技术指导劈离式肝移植手术,具有重要的临床意义。

软骨细胞体外增殖去分化的拉曼光谱分析

基于显微拉曼光谱技术,对组织工程的软骨种子细胞在传代增殖过程中的去分化进行单细胞分析。首先,对体外单层培养的第1-4代(P1-P4)大鼠软骨细胞样本进行了单细胞拉曼光谱检测,由此识别出软骨细胞中各种碱基、糖基、氨基酸等主要物质分子结构的特征峰集合。随后,分析拉曼光谱中若干重点特征峰强度随细胞传代次数的变化,发现软骨细胞体外增殖过程中核酸(789、1094、1576 cm^(-1))含量降低、Ⅱ型胶原(特异组分为羟脯氨酸,1207 cm^(-1))和蛋白聚糖(特异组分为糖胺聚糖,1042、1063、1126、1160 cm^(-1))合成下降、脂质(1304 cm^(-1))及磷酸盐(957 cm^(-1))含量增加等分子水平变化,从而在活体单细胞层次初步揭示了去分化引起软骨细胞增殖变缓、分泌减弱、形态纤维化等现象的分子机制。

心脏灌注磁共振成像的图像配准

医学时序图像的配准是医学图像分析诊断的基础 ,也是图像融合等图像处理需要先行解决的问题。本研究提出了一种新的基于图像分割和相关法的算法 ,用于准确、快速实现心脏灌注核磁共振成像 (MRI)图像的配准。该方法以图像相关系数为目标函数 ,利用迭代运算确定心脏图像的水平位移、垂直位移和旋转角度等参数。该算法优点在于充分考虑了心肌灌注图像的特殊性以及被测对象的身体物理运动、生理运动。结果表明 ,此方法能有效地对心脏灌注磁共振图像进行配准处理。

单颗粒气溶胶液滴吸湿挥发特性研究

大气气溶胶粒子的热动力学过程主要源于多元物质的非理想混合,其演化过程包括液-液相分离、吸湿-挥发、非平衡传质等。相关物理化学参数是理解气溶胶演化过程、分析演化动因、预测演化路径的基础,而精确的单粒子测量是获取这些重要参数的关键。利用自主开发的气溶胶拉曼光镊系统,实现了单颗粒气溶胶液滴无接触长时间捕获,并通过改变气溶胶粒子所处环境的相对湿度,模拟了实际大气中悬浮气溶胶液滴的吸湿-挥发热力学演化过程。通过测量单颗粒液滴粒子的腔共振拉曼光谱信号,结合相应的物理模型精确测量了氯化钠、蔗糖和柠檬酸三种不同气溶胶液滴粒子在吸湿-挥发过程中的粒径、折射率、扩散系数、挥发通量等重要物化参数,分析了有机/无机气溶胶液滴的吸湿-挥发特性对相对湿度变化的不同响应以及气溶胶液滴可能存在的玻璃态、胶态等相变行为,为理解实际大气气溶胶吸湿-挥发过程提供了重要参考。

α粒子激励下氩激发态光谱

用自制的单光子计数系统,测定了氩在α粒子激励下的发射光谱.在 300～600 nm范围,认证得到4条 Arl,24条 ArⅡ1条ArⅢ谱线.实验研究了谱线强度随气体压强的变化规律.经初步统计分析,提出在472.8 nm,487.9nm等谱线上实现核泵浦激光振荡的可能性.

“光镊Raman光谱”与单细胞检测

Raman光谱是分析物质化学组分和结构的重要检测技术,在化学,材料科学,生物医药,食品卫生,环境检测等诸多领域发挥着独特作用,并不断显现出更强大功能。

多功能光镊系统的构建与单细胞/单分子研究

光镊技术是近二十年发展起来的新的激光显微操纵与测量技术,它具有不接触、无污染,作用力均匀,对生物体无损伤等独特优点,在生物医学,材料科学、物理学。

一种与光镊结合的显微拉曼光谱技术

论述了一种与光镊结合的显微拉曼光谱即"光镊-显微拉曼光谱"系统的构建方案。给出了利用该系统测得的活细胞(大白鼠血细胞,酵母细胞)的微区拉曼光谱,并将红外光镊束缚下的Ar+激光激发的血细胞的拉曼光谱,与用单一Ar+激光光镊束缚并同时激发的血细胞拉曼光谱,以及血细胞直接贴在基底上的拉曼光谱进行了分析对比。实验表明,前者比后两种实验方案的血细胞拉曼光谱信号有显著提高。分析了红外1064 nm光镊激光和可见514.5 nm Ar+激光对活细胞的损伤效应,发现高功率的红外激光对细胞的损伤作用远小于低功率的Ar+激光。并将该系统应用于碳纳米管材料分析,获得了单壁碳纳米管的拉曼光谱。

微球透镜超分辨成像研究进展与发展前景

受衍射极限的限制,传统光学显微镜的分辨率只能达到入射光波长的一半。超分辨显微镜已有很多,但制作工艺复杂,适用样品有限,对成像条件要求苛刻,因此应用受到很多限制。研究表明,将直径为几微米至几十微米的透明电介质微球置于样品表面,能显著提高传统光学显微镜的分辨能力,在白光下即可实现超分辨成像,与其他类型显微镜结合使用时也能保持超分辨能力。这种新型透镜为纳米结构和生物样本的实时超分辨成像提供了一种简单、直接的方式。结合本课题组研究结果,介绍并总结了国内外微球透镜的研究进展。

RAS-RAF蛋白相互作用结构域的单分子力谱分析

利用自行构建的光镊系统,通过in vitro单分子力谱测量,在单分子水平研究了RAS/RAF/MEK/ERK信号传导通路中的重要信号传导蛋白RAF与其上游G蛋白RAS结合的势垒形态。RAS与野生型RAF的单分子结合力分布情况显示,RAS-RAF结合至少涉及RAS结合区(RAS binding domain,RBD)及半胱氨酸富集区(cysteine rich domain,CRD)两个作用位点。而RAS与RAF突变体RAF(Q257R)的单分子结合力分布,存在两个以上的结合域:最可几力为95 pN的包络对应RAS-RAF[RBD]结合;最可几力为117 pN的包络对应RAS-RAF[CRD]结合;最可几力为159 pN的包络对应RAS-RAF[RBD]和RAS-RAF[CRD]同时存在(叠加)时的相互作用。而且在大于200 pN的范围(光镊有效量程之外),RAS与RAF(Q257R)的结合力仍然有相当的概率分布。这说明,突变体RAF(Q257R)比其野生型更易于与RAS结合,且可能涉及新的结合位点。该发现对解释Q257R的致病机理及设计拮抗剂均有重要指导意义。

氦、氖、氩气体压力对氖光谱和能级填充的影响

以２３８Ｐｕ为激发源，测量了不同压力下Ｎｅ、Ｈｅ－Ｎｅ、Ｈｅ－Ｎｅ－Ａｒ体系的氛光谱，并以此为基础计算了Ｎｅ的２ｐ５３ｐ的１０个２Ｐ能级的辐射率Ｉ、相对集居数Ｎ、填充率Ｗ，总结出相应的Ｎｅ压力、Ｈｅ压力和Ａｒ压力对Ｎｅ的５８５．２ｎｍ谱线强度和１０个２Ｐ能级填充的影响规律。

Calibration of optical tweezers based on acousto-optic deflector and field programmable gate array

Accurate calibrations of stiffness and position are crucial to the quantitative measurement with optical tweezers. In this paper, we present a new calibration scheme for optical tweezers including stiffness and position calibrations. In our system, acousto-optic deflectors （AODs） are used as laser beam manipulating component. The AODs are controlled by a field programmable gate array （FPGA） connected to a computer using universal serial bus （USB） communication mode. Our results agree well with the present theory and other experimental results.