杜国浩粉画作品

杜国浩上海应用技术学院艺术与设计学院绘画系副教授．中国美术家协会会员，上海美术家协会理事。作品曾获第十届全国美术展览银奖、首届中国粉画展银奖等奖项。

锂电池正极材料化学及形貌的X射线纳米谱学成像研究

锂离子电池高镍三元正极材料是储能领域的研究热点之一,多次循环后材料内部化学不均匀性与形貌缺陷,会造成电池失效与性能衰退,深入了解电池容量衰减变化及其原因需要对材料进行快速、高效无损的观测和分析。基于同步辐射的硬X射线全场透射显微镜(TXM)是一种可无损研究物质内部结构且具有纳米分辨的成像技术。随着高亮度、高性能同步辐射光源的发展,同步辐射的TXM技术获得了快速发展,使得TXM成像方法具有更高的实验效率和空间分辨率。X射线纳米谱学成像(TXM-XANES)是将TXM与X射线吸收近边结构谱(XANES)有机结合的成像方法,TXM-XANES能够从纳米尺度上表征微米级能源材料的内部元素空间分布及化学态等信息,解决了常规方法由于表征材料局部区域而缺乏整体表征,或表征集合平均值特性而错过材料局部化学状态变化的问题。TXM-XANES作为基于TXM发展的多模态联合表征技术,已逐渐成为能源材料研究的重要实验方法之一。介绍了上海光源纳米三维成像线站及TXM成像系统,阐述了X射线纳米谱学成像方法的原理及其特点。X射线纳米谱学成像和纳米CT方法对锂离子电池正极高镍层状三元氧化物材料LiNi_(0.6)Co_(0.2)Mn_(0.2)O_(2)(NCM622)粉体进行了表征,获得了纳米尺度下NCM622单颗粒样品中Ni元素化学态的空间分布信息及单颗粒的三维结构信息。对电池材料的三维X射线纳米谱学成像方法进行了介绍和展望。

20 Hz高时空分辨X射线单色光动态显微CT研究

与白光X射线动态显微CT(Micro Computed Tomography)相比,单色光X射线动态显微CT具有较低的辐射损伤和较高的密度分辨率,但是更难以平衡其空间和时间分辨率。目前,单色光X射线动态显微CT的最高时间分辨率可达到13.3 Hz,探测器有效像素尺寸为5μm。为了构建具有更高时空分辨率的单色光X射线动态显微CT系统,基于上海光源快速X光成像线站(BL16U2)的高通量密度单色光,将高速转台与三镜头大数值孔径快速X射线成像探测器相结合,构建了实验系统。以速发型聚氨酯材料为研究对象进行了验证实验,在15 keV单色光下动态显微CT的时间分辨率达到了20 Hz,探测器有效像素尺寸为2.2μm。对气泡运动进行相关定量分析,证明该系统具有高时空分辨率和高对比度分辨率,可以对复杂运动系统进行四维时空定量分析,为BL16U2线站用户进行高时空分辨率的复杂原位研究提供了强大的实验平台。

同步辐射在显微CT中的应用

计算机X射线断层成像技术(CT)是利用X射线的穿透能力对物体进行扫描,所得信号经过反投影的算法而得到物体二维分布的一种成像方法,已经在医学诊断、工业探伤等领域广泛应用。但是由于实验室光源的低通量,光源点大小及其单色性等限制了其向高分辨发展,通常其分辨率在0.5mm左右。利用微焦点X射线源作为光源的显微CT分辨率可以达到微米量级,但是由于其光通量低且为非单色光,对不同样品有不同程度的束线硬化,影响了其真实分辨率。同步辐射作为一种新兴的光源有高亮度、高光子通量、高准直性、高极化性、高相干性及宽的频谱范围的特点,配合高分辨的X射线探测器,可以发展同步辐射显微CT,其分辨率可达10μm以下。利用同步辐射的高空间相干性开展位相衬度显微CT的研究,对低吸收物质也可以清晰三维成像。新建的上海光源的X射线成像及生物医学应用线站开展了三维显微CT方面的研究,经过初步试验,得到了较好的结果。

新型大量程LTP控制系统及数据处理系统

讨论了最近研制成功的新型大量程长程面形仪(LTP)中精密线性导轨扫描、定向移动以及高精度任意步长等运动的控制;采用面阵CCD获取准直激光束通过位相板形成的衍射图像、经采集卡数字化,由计算机完成数据处理。数据处理中实现了MATLAB与VC++程序间的通信,采用质心法分离测量光斑以及参考光斑,并利用MATLAB中神经网络算法求取位相板衍射图像中暗线位置,达到了设计要求的精度。

CFC替代品HCFC-141b工业性试验研究

本文对氯氟烃（ＣＦＣＳ）替代品ＨＣＦＣ＿１４１ｂ进行了工业性试验的研究，论述以偏氯乙烯为原料生产ＨＣＦＣ＿１４１ｂ的工艺过程和操作参数，为ＨＣＦＣ＿１４１ｂ工业化放大提供依据。

CFCs发泡剂替代品的应用和开发进展

对CFCs发泡剂替代品HCFCs和HFCs的应用和开发进行了论述 ,提出了开发HFCs发泡剂HFC -245fa和HFC -365mfc的迫切性。

基于同步辐射X射线相衬显微CT技术的竹木复合材料胶合界面特征研究

第三代同步辐射光源X射线相位衬度显微CT能获得样品内部结构的边缘增强图像,实现对低Z材料成像。利用上海同步辐射光源X射线相衬显微成像技术,实现了竹木复合材料中EPI和MUF胶合界面和胶黏剂渗透特征的无损探测,并基于这些特征分析了几种不同加工工艺对胶黏剂在木材和竹材中渗透的影响。该技术为人造板工艺解剖学研究提供了一种重要无损检测手段。

一种新型X射线相衬成像实验室系统

目前的X射线相衬成像研究大都采用同步辐射光源。光源点尺寸达微米量级的X射线管辐射具有较好的空间相干性,也可用于相衬成像研究。本文报道了一种基于纳聚焦X射线管的新型相衬成像实验室系统,光源点尺寸可达500 nm。实验结果表明,该系统可对低Z样品如生物软组织、有机样品等的内部结构成清晰像,分辨率可达微米量级。与已有系统相比较,其空间分辨率和有效通量都有相当大的提高。锥形光束张角约为30°,通过纵向扫描机构调节样品与光源点间距可调整投影放大率,从而降低对探测器分辨率的要求。适用于大样品研究,且可实现样品的横向二维扫描。在医学、生物学、材料科学及化学反应动力学等领域有重要应用前景。

犬红细胞抗原1.1血型多克隆抗体的制备与鉴定

为了制备犬红细胞抗原1.1(DEA1.1)血型多克隆抗血清,用犬血型快速检测卡分别鉴定DEA1.1阳性犬和DEA1.1阴性犬,用DEA1.1阳性犬完整红细胞免疫DEA1.1阴性犬。多次免疫后采集阴性犬血清,用抗球蛋白血凝试验验证多抗血清的符合率。结果显示,制备的多抗血清与商品化的多抗血清符合率为98%。抗球蛋白试验检测抗体血凝效价为211。试验表明,制备的犬血型DEA1.1多克隆抗体能达到血型鉴定的要求,能满足国内犬临床输血中DEA1.1血型检测的要求。

非常规油气储集孔隙多尺度连通性的定量显微CT研究

非常规油气储集孔隙结构复杂多样,以纳米级孔喉系统为主,局部发育毫米-微米级孔隙和裂隙。孔、裂隙大小、形态及三维连通性等微观结构特征对油气赋存状态、运移方式、渗流特征等地质问题研究具有重要意义。常规方法无法实现微纳孔隙多尺度三维结构及连通性分析。本文采用同步辐射多能CT技术,结合数据约束模型(DCM)方法对非常规油气储集微纳孔、裂隙研究,可实现多尺度三维可视化表征,进一步获得孔、裂隙体积统计分布及其三维连通结构等信息。基于上海光源显微CT实验平台,针对碳酸盐岩及陆相页岩两种样品,成功获得了孔、裂隙三维结构以及统计分布、三维连通结构等定量信息。实验结果表明,该方法有望成为非常规油气储集研究强有力的手段。

上海光源X射线成像实验站相位衬度CT初步结果

X射线相位衬度CT能获得样品内部结构的边缘增强图像,可观察到传统X射线吸收CT无法观察到的生物软组织内部微细结构,具有巨大发展潜力。经初步调试,上海光源X射线成像实验站的8-72.5keV单色X射线输出已能用于实验研究。本文在X射线成像实验站上开展生物样品(蝗虫)同轴X射线相位衬度CT研究,获得蝗虫样品的切片重构图像和三维重建图像。结果图像中,蝗虫样品的翅膀、表面纹理和内部组织分布情况清晰可见。

利用荧光CT实现生物医学样品内元素分布的无损成像

荧光CT是一种可无损重建元素空间分布的发射型断层成像技术,对生物医学研究具有重要意义。同步辐射的高通量、高准直和能量可调等特性使荧光CT的生物医学应用成为可能。文章通过优化设计,在上海同步辐射光源建立了一套用于生物医学样品微量元素分析的荧光CT成像系统。通过对实验装置的优化,提高了系统的数据采集速度和空间分辨率。将极大似然-期望最大化重建算法引入到荧光CT,显著提高了图像重建精度。最后采用测试样品和医学样品对系统进行了测试。实验结果表明该系统能正确探测感兴趣元素在样品内的分布,空间分辨率达150μm。可以认为,该系统在图像重建精度、空间分辨率和数据采集速度等方面均可满足大尺度生物医学样品研究的需要。

铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究

第三代同步辐射光源X射线具有高亮度、光谱连续、宽频谱范围、高空间分辨率、高衬度分辨率等独特优越性,可实现光谱精准计算及能量可调,对低Z材料内部结构边缘增强图像方面也具有很强的优势。利用上海同步辐射光源X射线双能减影和相衬成像技术,实现铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究,并获得了Cu的分布图和处理材的内部结构,该技术为防腐处理竹材解剖学研究提供了一个重要无损检测手段。

双能量X射线荧光全息图重构算法消除孪生像的模拟研究

X射线荧光全息术以样品内部的发光原子作为相干光源进行全息成像,可以直接观测到晶体内部原子的三维排列结构。和传统的全息术一样,X射线荧光全息术也遇到了孪生像问题。本文以27个Fe原子成立方排列的结构为模型,采用双能量荧光全息图重构算法研究入射X射线能量的选取对消除孪生像效果的影响。结果表明:记录荧光全息图的两个X射线能量越接近(对于内探测器全息术而言,最小能量差取决于单色器和探测器的能量分辨率;对于内源全息术而言,最小的能量差取决于元素的两个紧邻荧光能量差和探测器的能量分辨率),消除孪生像的效果越好;而入射X射线的能量越高,则原子像的分辨率越高。

中药显微结构的微聚焦管X射线相衬成像研究

采用基于微聚焦管的X射线相衬成像(XPCI)方法研究了多种中药材的显微结构,并与中药图谱及X射线吸收像相对照。实验结果表明,这种新的成像方法可以有效地对中药材的显微结构成像。与传统方法相比,其特点是不破坏样品结构且探测灵敏度较高。最后探讨了这种新的成像方法在中药显微鉴定领域的应用前景。

X射线相衬成像用于生物碱沉淀研究的可行性

生物碱与一些特殊的试剂作用生成沉淀。这些反应可用于生物碱的检测和精制。本文分别在同步辐射装置和微聚焦 X 射线成像系统上用 X 射线相衬成像(XPCI)方法研究了三种不同类型的生物碱沉淀的结构。研究结果显示:在 Hager 试剂作用下,有机胺类的秋水仙碱沉淀呈针状,吡啶类的槟榔碱沉淀呈胶团状,异喹啉类的小檗碱沉淀呈花瓣状。与目测或在光学显微镜下观察到的形态有很大差别。为今后用 XPCI 方法研究更复杂的化学反应体系提供参考和依据。

利用同步辐射扭摆器光源研究X射线同轴轮廓成像质量

利用北京同步辐射光源研究了准平行束X射线同轴轮廓成像中影响成像质量的若干因素。结果表明,同步辐射光束在垂直方向能获得更好的边缘增强效果。尺寸较大的样品能获得更高的衬度。随着样品到探测器距离的增大,衬度增大,但存在一个最佳距离。高分辨率的探测器可以获得较高的衬度和较好的边界锐度。

应用类同轴技术评价小鼠肾脏的进一步研究

目的:应用同步辐射光源的相干性,进行肾脏组织的类同轴成像研究,在前期研究的基础上进一步评价相位衬度成像技术在肾脏组织成像及研究病变模式方面的意义。方法:在上海光源BL13W1线站,取经过甲醛溶液固定后的小鼠肾脏组织样品,置于类同轴光路的样品架上进行成像,以空间分辨率和组织衬度作为评价标准,比较不同年龄的肾脏的形态、结构差异。结果:在样品与成像板距离Z为150cm获得的肾脏成像,具有较高的组织衬度,年龄在10个月、18个月与年龄24个月小鼠肾脏的形态及血管均存在明显差异。结论:类同轴技术能较好显示肾脏的微细解剖结构,而对于适龄和老龄的肾脏之间存在着的血管模式、形态上的差异对于我们在某种程度上研究肾脏的老化特征有一定的诊断价值。