光电子能量角度分布和空间电荷效应对变像管条纹相机的影响

基于飞秒条纹相机系统和飞秒电子衍射系统设计需求,通过蒙特卡罗方法模拟研究了在阴栅加速区光电子能量、角度分布和空间电荷效应对光电子时间弥散和能量弥散的影响。确定了紫外和软X射线波段入射光电阴极时,光电子六种初始能量分布的时间弥散精确值。分析了光电子发射电流密度、加速电场和时间弥散的关系。发现了电子脉冲在加速区轴向速度的线性啁啾、能量弥散变化和在自由区不相同。

光学旋涡与轨道角动量光通信

光学旋涡(optical vortices,OV)光束包含螺旋型相位因子,具有全新的自由度——轨道角动量(orbital angular momentum,OAM).OAM本征值为l,且理论上拓扑荷l可取任意整数,这为光学旋涡在光通信系统中的各种应用提供基础.目前有很多方法可用于光学旋涡的产生与检测,而光学旋涡在光通信系统中的应用也正是基于这些方法.OAM在自由空间光通信系统中的应用机制可分为OAM键控(OAM状态作为调制方式)和OAM复用(OAM光束作为复用信道).针对这两种机制已展开大量的理论研究和实验探索,认为光学旋涡可为丰富自由空间光通信系统的调制方式和增加传输容量提供潜在的解决方案.光学旋涡光束的OAM和角向位置的不确定性关系也为之带来了与生俱来的安全优势.光学旋涡的独有特性为光通信系统的性能改善提供了巨大潜力.

X射线微分相衬成像系统莫尔条纹对比度的改善（英文）

为制作高质量的铋吸收光栅以提高X射线微分相衬成像系统性能,针对表面改性环节对微铸造技术进行改进,以Bi2O_3取代Si O_2作为改进的浸润层.在周期为3μm、深度为150μm的分析光栅结构上制作了具有高填充率的分析光栅,获得了该光栅的扫描电子显微镜照片.为进一步表明改进微铸造技术制作分析光栅的优越性,与改进前的分析光栅进行对比.将两种光栅先后置于X射线微分干涉相衬成像系统中,分别获取了系统莫尔条纹.从最终的条纹对比度上判断,改进后的微铸造技术制作的分析光栅填充率明显提高.

神光Ⅲ原型装置自瞄准X射线扫描相机研制

根据神光Ⅲ原型装置的特点,配套研制一种通用X射线扫描相机.相机既可用于高时间分辨的实验诊断,也可用于神光Ⅲ原型装置各束激光同步性能的检验.该相机在结构上,具备二维摆动调节和轴向进给调节的运动功能,实现了高精度自行瞄准,XY指向误差≤25 mm,轴向定位误差≤10 mm;在控制上,实现了全部高压的远程控制;在性能指标上,尤其是动态范围,也有较大的提高.动态测试表明,该系统时间分辨率<31 ps,动态范围>900.

超声对X射线分析光栅铋填充率影响研究

改进的微铸造技术利用Bi2O3代替Si O2作为浸润层,以提升X射线吸收光栅中铋的填充率.通过源光栅发现,铋填充率很大程度上取决于初始浸润材料Bi(NO3)3的覆盖程度.提出使用超声的方法,使丙酮携带Bi(NO3)3进入高深宽比分析光栅结构内部,并覆盖在侧壁表面,待Bi(NO3)3高温分解为Bi2O3后,利用Bi2O3与铋的浸润性使铋完全进入分析光栅结构内部.实验结果表明,相比不使用和使用频率如40、120及170 k Hz的超声,80 k Hz的超声更有助于提高铋的填充率,同时还表明超声具备向高深宽比结构内辅助填充物质的能力.

飞秒激光标定X射线条纹相机的时间特性

受激光惯性约束聚变诊断需求,为神光Ⅲ研制了一台工程化X射线条纹相机系统。使用130 fs钛宝石激光器搭建了X射线条纹相机的动态测试系统,标定了条纹相机的时间性能。实验结果显示X射线条纹相机的时间晃动13.7 ps,四个挡位的固有延时为26.3 ns、31.5ns、41.2 ns、68.6 ns,全屏时间为1.9 ns、3.9 ns、7.9 ns、14.5 ns。相机的四个时间量程跨度一个数量级,且具有近似的2次方关系,可以兼顾不同超快脉冲测量和对比。该相机时间性能优良,可以满足目前我国激光聚变诊断研究对X射线条纹相机的需求。

基于累积量标准差的超分辨光学涨落成像解卷积优化

超分辨光学涨落成像方法通过计算一组随机闪烁图像序列的累积量来提高空间分辨率.在实际实验中,由于计算的图像序列帧数有限,每个像素上累积量估计的误差将显著影响重构图像的均匀性和连续性.传统超分辨光学涨落成像技术由于缺乏对累积量估计的误差分析,在其后续的Lucy-Richardson解卷积算法中,没有对累积量重构图像的噪声添加约束条件.本文利用基于单组有限长数据的累积量标准差公式,计算了超分辨光学涨落显微图像每个像素上的累积量标准差,并将结果引入Lucy-Richardson解卷积算法中作为迭代优化的偏差阈值.模拟和实验结果表明,在相同图像序列长度下,该优化方法显著提高了超分辨重构图像的均匀性和连续性;在同等图像质量下,该方法可缩短图像序列帧数至原来的一半以下,有望用于活细胞动态超分辨成像.

一种基于双光束干涉和非线性相关的身份认证方法

提出了一种基于双光束干涉结构和非线性相关算法的身份认证方法.该方法在传统双光束干涉加密结构中引入基于"随机二值振幅分布"的相位恢复技术,将多幅图像分别编码至对应的稀疏相位分布,并通过叠加复用技术和非线性相关算法,实现了多级别的身份认证功能.其认证过程中不同级别用户所持有的相位密钥是一个稀疏相位分布,数据量更小,便于存储和传输.此外,认证时的输出图像虽然含有标准参考图像的核心信息却具有视觉上的不可分辨性,降低了信息泄露的风险.理论分析和数值仿真结果都证实了该方案的有效性和可行性.

非接触式眼压计与Goldmann压平眼压计测量眼压值一致性的Meta分析

背景非接触式眼压计（NCT）是临床常见的眼压测量设备，其测量值受角膜参数等多种因素的影响，近年有ll缶床研究针对NCT与“金标准”Goldmann眼压计（GAT）测量眼压值一致性的报道，但尚缺乏循证评价。目的从循证医学的角度评价NCT与GAT测量眼压值的一致性。方法采用严密制定的检索策略检索MEDLINE、EMbase、中国生物医学文献数据库、中国期刊全文数据库文献，检索年限为从各数据库建库至2016年6月。按照纳入和排除标准筛选文献，提取样本量、平均年龄、样本特征、随访时间、NCT与GAT眼压测量等数据。使用Cochrane协作网提供的Review Manager5．3．0软件进行合并效应量的检测，6篇文献间经，。检验存在异质性，采用随机效应模型校正后对NCT与GAT测量的眼压值进行分析。结果初步检索共获得24篇文献，筛选后共纳入NCT与GAT测量眼压值的比较研究6篇，总样本量为478眼。采用随机效应模型校正后，NCT的眼压测量值较GAT眼压测量值高0．02mmHg（1mmHg=0．133kPa），差异无统计学意义[加权均数差（WMD）=0．02，95％可信区间（CI）：-0．59～0．63，P=0．95]。漏斗图法显示文献存在发表偏倚。结论NCT与GAT测量正常人群眼压结果具有较好的一致性，但尚需更多大样本比较研究提供支持。

透明背脊皮翼视窗在肿瘤活体成像中的应用

综述一种新型活体光学成像辅助工具背脊皮翼视窗的历史沿革,介绍背脊皮翼视窗的构建和基于背脊皮翼视窗的活体光学成像系统,阐述其在肿瘤活体成像研究中的应用,结合本课题组研究指出背脊皮翼视窗在原位、实时、长时间肿瘤血管增生及相关肿瘤机制研究中有广阔的应用前景.

温度对超声法合成CsPbBr3纳米颗粒的影响

超声法是目前可在空气环境中制备高性能CsPbBr_3纳米颗粒的有效方法之一。将Pb Br2和Cs2CO3加入到含有十八烯(ODE)、油酸(OA)和油胺(OLA)的混合物中,在超声作用中反应即可得到CsPbBr_3纳米颗粒。为了研究了温度对超声法制备CsPbBr_3纳米颗粒的影响,自制了反应装置来实现对溶液温度的精确控制。研究发现,反应温度在超声法制备CsPbBr_3纳米颗粒过程中起到重要作用。只有当温度高于70℃时,采用超声法才能获得CsPbBr_3纳米颗粒。随着反应温度的升高,制备CsPbBr_3纳米颗粒过程反应速度会增加,所需时间越来越短。在制备过程中,CsPbBr_3纳米颗粒的荧光强度随着反应时间延长变得越来越强,中心波长则先蓝移后红移,这和CsPbBr_3纳米颗粒成核过程有关。最后,在80℃条件得到高质量单分散立方CsPbBr_3纳米颗粒,平均粒径为20 nm,在紫外光激发下可发出很强的绿色荧光,中心波长为518 nm,发射峰宽度为16 nm,显示了优越的光学性能。此外,还研究了表面配体(OA/OLA)的使用量对超声法制备CsPbBr_3纳米颗粒的影响。

X射线大视场相衬成像位移误差的数值分析

随着X射线光栅相衬成像视场的扩大,相位步进法中的位移误差会对相衬图像造成很大影响.提出一种X射线大视场光栅相衬成像位移误差的数值分析方法,通过数值计算获得不同位移误差下两个聚苯乙烯小球的相衬成像结果.理论模型的数值计算结果表明,位移误差会导致小球相衬图像产生明暗条纹的背景干扰,位移误差越大,其相衬图像受背景条纹的干扰越严重.当位移误差达到光栅周期的1/10时,小球相衬信息几乎被背景条纹所淹没,致使其边缘信息无法识别.要获得背景均匀的大视场相衬图像,则位移误差最好控制在光栅周期的1/100以下.分析结果可为X射线大视场相衬成像系统的设计提供参考依据.

基于相移干涉术的光学信息隐藏系统的软件实现

结合双随机相位编码技术与相移干涉术,提出了一种信息隐藏系统,待隐藏信息被加密到多幅干涉图数据中后,通过选取合适的权重因子,它们可以被嵌入到宿主图像中;利用特定的相移再现公式和逆菲涅耳衍射变换,可以实现隐藏信息的提取及解密.通过基于Matcom的Visual C++与Matlab混合编程,设计和开发了一款信息隐藏系统软件,经过界面测试,该软件可以实现图像读取及显示、基本几何参数输入、信息加密及嵌入、信息提取及解密、鲁棒性测试等主要功能.

X射线探测器的多FPGA远程配置

针对光锥阵列X射线探测器中配置多个FPGA时存在的操作复杂、效率低、现场辐射等问题,提出由单ARM对多FPGA进行远程并行配置的解决方案。通过共用配置时钟线和数据线、从串配置模式、ARM同组GPIO口控制同组信号线等方式,保证在硬件上使用较少信号线的前提下实现多FPGA并行配置。在软件设计中将配置数据嵌入程序代码,使配置过程作为系统初始化的一部分完成,从而简化了配置流程、提高了配置效率。实验表明,设计实现了多FPGA的远程并行配置,系统结构简单,与远程主机只需要连接网线和串口线即可,配置时间约为1.6 s。该系统方案可为更大规模阵列FPGA的配置应用提供参考。

莱茵衣藻APC/C复合物基因家族及CrCDC 20表达谱分析

为揭示莱茵衣藻细胞周期调控机制,提高微藻生物量,通过生物信息学方法,对莱茵衣藻参与细胞周期控制的末期促进复合物(anaphase-promoting complex/cyclosome,APC/C)基因家族的性质进行系统分析,包括基因结构、蛋白质特性和进化树分析等.结果显示,莱茵衣藻包含13个APC/C复合物编码基因,在13号染色体存在一个基因簇.除了激活因子细胞分裂周期蛋白20(cell division cycle 20,CDC20)和CDC20同系蛋白1(CDC20 homolog 1,CDH1)相对保守外,莱茵衣藻APC/C复合物的其他亚基与高等植物来源的蛋白质保守性很低.此外,利用实时荧光定量反转录聚合酶链式反应(real-time fluorescence quantitative reverse transcription polymerase chain reaction,rt-RT-q PCR)分析了莱茵衣藻Cr CDC20基因在缺氮或缺硫下表达谱,发现Cr CDC20基因在缺硫下上调表达,在缺氮下下调表达,说明Cr CDC20参与莱茵衣藻的营养缺乏胁迫应答反应.

利用LIBS技术区分皮内痣组织与真皮组织

在激光除痣手术中,医生需依靠肉眼判断痣组织与正常组织边界,导致大量病例存在痣组织清除不完全而复发.本研究提出通过激光诱导击穿光谱(laser-induced breakdown spectroscopy,LIBS)辅助激光除痣手术.将LIBS技术用于激光除痣手术中,通过实时反馈所清除组织的光谱信息,达到完全清除痣组织,避免术后复发的目的.以4组病例的皮内痣组织与真皮组织为对象,采用Ca元素在393. 4 nm和396. 8 nm与Na元素在589. 0 nm和589. 6 nm的特征峰建立数学模型,应用该模型将皮内痣组织与真皮组织区分开,区分成功率达97. 5%.

拟南芥JAG基因调控花器官中叶绿素a与b比例

拟南芥C2H2锌指家族转录因子JAGGED(JAG)基因是植物发育过程中调控细胞分裂和分化的一个关键基因.为更详细了解JAG基因在植物发育调控中的功能,解析其下游的调控网络,通过对JAG基因诱导过表达植物的花器官进行分析,发现除在花器官形态上表现出差异外,JAG基因还可促进叶绿素a(chlorophyll a,Chla)转变为叶绿素b(chlorophyll b,Chlb).进一步研究发现,调控从Chla向Chlb转化的关键基因CAO的转录水平受JAG转录因子的间接作用会显著上调,从而使花器官中Chla和Chlb比例改变.对比分析JAG下游基因库转录组数据和Ch IPseq结果,找到了23个受JAG直接作用的叶绿体发育相关基因.研究结果表明,JAG基因对植物花器官中叶绿素的生成有重要作用,可通过间接调控CAO基因的表达,控制Chla和Chlb的比例.该工作可为研究JAG基因调控植物器官发育及功能的基因网络提供新启示.

EAST装置上W波段多道极向相关反射仪的研制

在EAST装置上安装了X模极化W波段多道相关反射仪,用于测量等离子体芯部密度涨落。该诊断利用低损耗(<3dB)多工器将4个不同频率(79.2GHz,85.2GHz,91.8GHz和96GHz)的微波耦合在一起,通过同一个天线发射。反射波由两个极向分离(~5cm)的天线接收,通过下变频技术实现外差测量。通过对两个极向天线接收的信号进行相关分析,获得芯部湍流垂直速度。对2018年低约束模式(L模)放电进行分析发现,在电子回旋共振加热(ECRH)等离子体中,芯部湍流垂直速度在电子逆磁漂移方向。而在注入同向中性束(co-NBI)后,芯部湍流垂直速度变为离子逆磁漂移方向。

基于逐步优化的轨道交通网络行车计划衔接

为适应城市轨道交通网络化运营需求,编制列车行车计划应当尽可能缩短乘客的换乘等待时间,方便乘客出行.从实用性和可操作性出发,提出网络换乘的主动衔接和被动衔接概念,在此基础上利用逐步优化的思路对列车行车计划进行优化,优先针对换乘客流大的换乘方向进行衔接,然后按换乘客流大小依次衔接网络上剩余换乘方向,得到优化后的列车行车计划.以上海市轨道交通网络为例验证算法的计算流程和优化结果.结果表明,在网络衔接中不同线路的列车开行间隔呈现相同或者倍数的关系,网络的整体衔接程度较优.

莱茵衣藻CrDRBs基因的克隆和生物信息学分析

双链核糖核酸(ribonucleic acid,RNA)结合蛋白(double-stranded RNA-binding protein,DRB)是一类含有双链RNA结合结构域(dsRBD)的蛋白,在小核糖核酸(micro ribonucleic acid,microRNA或miRNA)的生物合成和作用方式选择方面起着重要作用.为获得莱茵衣藻(Chlamydomonas reinhardtii,C. reinhardtii)中所有CrDRBs的全长序列并进行生物信息学分析,从蛋白质功能结构域Pfam数据库中下载了dsRBD结构域模块,使用HMMER软件基于dsRBD检索C. reinhardtii全基因组序列,获得C. reinhardtii中4个含dsRBD结构域的CrDRB蛋白相关信息.抽提C. reinhardtii总RNA,反转录获得其cDNA,设计相应引物克隆获得其完整的基因ORF序列.设计实时荧光定量PCR引物,以actin基因为内参,分析C. reinhardtii各CrDRBs基因的相对表达.同源比对分析C. reinhardtii各CrDRBs蛋白的dsRBD序列.通过Phyre2软件在线预测其dsRBD的高级结构.将莱茵衣藻CrDRBs的dsRBD与拟南芥的5个DRB成员构建系统进化树分析,初步探讨分析莱茵衣藻CrDRBs各成员的的进化保守性.本研究共获得了4个莱茵衣藻双链RNA结合蛋白,均具有典型的dsRBD结构域,含有3个保守氨基酸.相比已报道的DUS16,其他3个CrDRBs的CDS序列较长,基因表达较高(除CrDRB2外).本研究为下一步揭示莱茵衣藻CrDRB在miRNA调控途径的功能奠定基础.