气溶胶微生物粒子本征荧光计数仪器设计

针对气溶胶微生物粒子实时监测的需求,对基于微生物粒子本征荧光和光散射检测方法和装置进行了研究。分析了粒子光散射检测的基本原理,对微生物粒子荧光活性分子以及金黄色葡萄球菌等6种微生物进行了荧光光谱的测试和分析,确定了405nm激发光和双路散射光的整体设计方案。通过对气路和检测腔结构的重要参数仿真,实现了其优化设计,最后,完成了检测装置的构建。初步测试结果表明:该装置实现了对粒子散射光和荧光的同步探测,可以对普通尘埃粒子和微生物粒子进行区分和计数,为进一步开展气溶胶微生物粒子浓度的实时监测仪器研发奠定了基础。

基于Linux的嵌入式生化分析仪信号采集系统驱动程序设计

为了满足生化分析仪小型化、智能化的发展要求,同时以适应现代数据采集系统朝着快速、高精度,以及多参数等发展趋势,本文提出了一种嵌入式生化分析仪的信号采集系统驱动设计方案。该方案在分析了仪器信号采集系统工作原理的基础上,根据所用芯片特点,结合嵌入式电路I/O端口设计,采用最新的Linux-2.6内核技术,设计了信号采集系统在Linux下的驱动程序模块,实现了数据的采集工作以及对前端CCD积分时间的软件控制。经测试,该方法采集数据达到了很高的实时性和稳定性,同时由于驱动程序中以参数形式实现了仪器前端CCD积分时间的灵活控制,提高了整个嵌入式生化分析仪的测量精度。

一种提高快速光纤珐-珀非扫描式相关解调系统信号稳定性的算法

光纤珐-珀非扫描式相关解调系统的解调速度是限制其应用的一个关键问题.本文提出了基于超辐射发光二极管的快速光纤珐-珀非扫描式相关解调系统,分析了该系统的光学模型和信号特性,设计了基于小波包络提取的信号稳定性算法.理论计算表明:噪声使系统采用最大值解调时有4.33%的误差,而采用小波提取包络最大值解调算法能使解调误差仅为0.33%.研制了快速光纤珐-珀非扫描式相关解调仪,并验证了该算法的可行性.当实验系统解调频率为1.5kHz时,采用该算法解调,解调的腔长误差仅为5nm.实验结果表明:该方法有效地提高了系统的稳定性和解调准确度,为快速光纤珐-珀非扫描式相关解调法的稳定解调提供了一种有效的算法.

基于F-P标准具和Music算法的FBG动态应变传感系统

提出了基于可调光纤环形激光器结构,并采用F-P标准具解调的光纤布拉格光栅(FBG)动态应变传感系统,具有高达60dB的光学信噪比。F-P标准具用来作为一个边缘滤波器探测FBG波长的漂移,这样的解调方式具有稳定性高的优点。为了提高动态应变测量系统的分辨率,采用了Music算法进行频谱分析。实验结果显示,在700Hz时的动态应变分辨率达到了0.1με/Hz1/2,是传统FFT算法的10倍。

基于无机卤化物钙钛矿湿度传感器的呼吸率监测系统

呼吸率检测中存在主观因素强、信号提取复杂、设备不易获取和有线连接不方便测试者移动等问题。人体呼吸周期为3 s-6 s,呼吸气流是呼吸动作的最直接反应,与周围空气存在湿度差。本文采用研制的新型无机卤化物钙钛矿湿度传感器测量呼吸率,克服了市面上湿度传感器响应和恢复时间长(10 s以上)的问题。系统使用Zigbee无线通信传输检测信号,使信号检测和处理部分分离,方便测试者移动。使用上位机软件进行数据处理计算呼吸率,并根据呼吸暂停阈值判断呼吸状态。测试结果表明,系统可实时准确监测呼吸率,最大误差1次/分钟,具有准确率高、信号处理简单、便携和成本低的优势。

大面积多壁碳纳米管薄膜光电响应实验

为了研究大面积多壁碳纳米管(MWNTs)的光电响应特性,利用剥离技术和旋涂法制备了大面积MWNTs薄膜器件;采用532nm激光作为激励光源,当激光照射薄膜器件不同位置时,测试其光电流和光电压。实验结果表明,激光诱导产生的光电流/电压与光照位置有关,当光照位置在器件两端时,光电流、光电压最大,两端的光电流分别为0.04μA、-0.06μA和光电压分别为0.04mV、-0.06mV;当激光照射在器件几何中心时,光电流、光电压趋于0。分析表明,光热电效应是光电流、电压产生和变化的主要原因。

GaN负电子亲和势光电阴极的激活工艺

以金属有机化学气相沉积(MOCVD)外延的p型GaN为阴极发射层材料,通过对激活过程中阴极光电流的在线监测,考察了Cs激活,Cs/O交替激活以及高低温两步激活对GaN阴极光电发射性能的影响。实验结果表明,单用Cs激活就可制备出量子效率约为20%的GaN光电阴极,Cs激活后再进行2～3个Cs/O循环激活可小幅度提高量子效率,高低温两步激活不能进一步提高量子效率。利用偶极层表面模型对实验现象进行了解释。

可调白光发射的Ce-Tb-Eu共掺钙硼硅酸盐发光玻璃

采用高温熔融法制备了Eu单掺和Ce-Tb-Eu共掺的钙硼硅酸盐发光玻璃。使用荧光分光光度计测量了样品的发射与激发光谱,并通过激发、发射光谱和CIE色度坐标对其发光特性进行了研究。结果表明:改变玻璃基质提高其光学碱度,可以大幅度增加Eu3+/Eu2+比例,增强Eu3+的红光发射。在378 nm单色光激发下,Ce-Tb-Eu共掺发光玻璃的发射光谱中同时观测到了蓝光、绿光和较强的红光特征峰。通过调节Tb、Eu的比例,可以使样品发射光谱的色坐标在白光区域内变化,实现白光调控。

Dy^(3+)含量对Eu^(2+),Dy^(3+)共掺高硅氧发光玻璃发光性能的影响

通过控制Dy3+的掺杂浓度,制备出了不同浓度的Eu2+,Dy3+单掺和共掺高硅氧发光玻璃,测试其激发和发射光谱,讨论了Dy3+浓度对Eu2+,Dy3+共掺样品发光性质的影响。结果表明,Eu2+,Dy3+共掺高硅氧发光玻璃中存在Dy3+向Eu2+的无辐射能量传递现象,且Dy3+的引入会使高硅氧发光玻璃中Eu—O的共价作用减弱,造成Eu2+发射峰蓝移;随着Dy3+浓度的增加,Dy3+→Eu2+能量传递增强,Eu2+发光增强;Dy3+含量继续增加,则Dy3+发光出现浓度猝灭,且Dy3+→Eu2+能量传递减弱。

联合稀疏特性和邻域相似度量的高光谱图像分类

传统的稀疏表示分类方法仅利用图像数据的稀疏特性分类,未利用高光谱图像的邻域信息,为此提出了一种联合稀疏特性和邻域相似度量的分类方法.该方法首先利用稀疏表示揭示出数据的稀疏特性,然后计算在各类样本中的稀疏相似性,并结合邻域特性,构建数据在各类样本中的稀疏-邻域联合相似关系,最后根据联合相似性大小判断数据类别.在利用数据的稀疏特性的同时结合像元的邻域信息,增强各种地物类别间的区分性,提升分类效果.在Indian Pines和Pavia U高光谱数据集上的实验表明:本文算法的分类精度高于其他方法,总体分类精度分别达到了81.69%和86.59%,能得到具有更多同质区域的分类结果图,拥有更好的总体分类精度、平均分类精度和Kappa系数.

全光式石英增强光声光谱系统光纤法珀解调技术研究

基于光纤法珀工作点稳定技术提出了一种适用于全光式石英增强型光声光谱(QEPAS)探测技术的光纤法珀解调系统。利用可调谐光纤激光器作为探测光源,采用法珀干涉光强的直流信号作为误差反馈信号,将工作点锁定在正交相位点上,提高光纤法珀系统的稳定性,从而提高了光声信号探测的准确性。将其应用于全光式石英增强型光声光谱气体探测系统,并在开放环境中完成了对水蒸气的探测实验,得到其归一化噪声等效吸收系数为1.81×10-7W(cm·Hz)。实验结果表明,相比于一般的全光式石英增强型光声光谱系统,该方法的探测灵敏度提高了1.2倍。

变掺杂GaN光电阴极的制备及发射机理研究

为了提高GaN阴极的紫外探测效率，提出了一种由体内到表面、掺杂浓度由高到低的变掺杂GaN阴极材料结构，采用超高真空（Cs，0）激活工艺进行了阴极制备，对均匀掺杂和变掺杂GaN光电阴极的光谱响应特性进行了测试与比较。与传统具有均匀掺杂结构的GaN阴极相比，这种变掺杂结构的阴极在反射工作模式下具有更高的量子效率（量子效率平均提高了30％）和更好的长波紫外响应特性（长波响应提高了43％）。通过比较变掺杂与均匀掺杂阴极在能带结构、光电子体内输运效率、光电子表面发射效率等特性上的差异，对变掺杂GaN光电阴极获得更高量子效率的机理进行了分析。

电子器件封装中引线键合质量的检测方法

引线键合是半导体封装中实现芯片与封装引脚之间连接的关键技术,近年来半导体产业对更高的集成度、更高的可靠性和更低的成本等方面的迫切需求,对引线键合技术提出了更高的要求,因此引线键合的质量检测成为了保证半导体封装质量的关键技术。详细阐述了引线键合中质量检测的技术方法,对比了各种技术的目的和技术特点,总结了各种方法的使用场合,并提出了键合线质量检测尚需解决的问题和发展方向。

稀土掺杂白光高硅氧玻璃的研究进展

稀土掺杂白光高硅氧玻璃的发光特性受其制备工艺参数的影响,文章阐述了稀土掺杂高硅氧玻璃的制备工艺,总结了发射红绿蓝三基色光的高硅氧玻璃的研究进展,提出了白光高硅氧玻璃的实现方法和亟待解决的关键问题。

面向高光谱分类的局部几何稀疏保持嵌入

大量维数约简(Dimensionality reducion, DR)方法表明保持数据间稀疏特性的同时,确保几何结构的保持能更有效提取出具有鉴别性的特征,为此本文提出一种联合局部几何近邻结构和局部稀疏流形的维数约简方法.该方法首先通过局部线性嵌入方法重构每个样本以保持数据的局部线性关系,同时计算样本邻域内的局部稀疏流形结构,在此基础上通过图嵌入框架保持数据的局部几何近邻结构和稀疏结构,最后在低维嵌入空间中使类内数据尽可能聚集,提取低维鉴别特征,从而提升地物分类性能.在Indian Pines和PaviaU高光谱数据集上的实验结果表明,本文方法相较于传统维数约简方法能明显提高地物的分类性能,总体分类可达到83.02%和91.20%,有利于实际应用.

基于超透镜阵列的平面人工复眼研究

为了实现轻量化、集成化与大视场的光学成像系统,提出了一种基于超透镜阵列的平面化人工复眼结构。该结构使用基于几何相位原理的不同取向二氧化钛纳米柱结构来实现电磁波调控,使得超透镜阵列面与复眼的像面均为平面,不需要传统曲面复眼所需要的非球面加工。在传统超透镜聚焦相位的基础上叠加倾斜相位,能够较好地抵消光学系统非近轴区域光线离轴照明对成像质量的影响,实现大视场复眼的效果。所设计的复眼主要由一个11×11的超透镜阵列组成,总体尺寸仅为165μm×165μm,总体高度为18.6μm,视场角可达140°×140°。仿真结果表明:光线以较大离轴角(50°)照明的情况下,所提出的复眼结构仍能实现较好的成像效果。

焦距递减的多聚焦人工复眼研究（英文）

为了满足轻量化、微型化和大视场的要求,提出了一种焦距递减的多聚焦人工复眼,子眼以同心圆排布,同一同心圆上的子眼具有相同的焦距,从内到外焦距递减.采用光刻胶回流法制作该曲面人工复眼,通过光刻胶的用量与掩膜的设计将每个子眼的焦距控制在一个特定的范围,从而使所有的子眼能在同一平面聚焦.为了防止微透镜图形的破坏,采用了负压成型技术,制作了聚二甲基硅氧烷腔室用以在注胶时排除异物与空气.透镜材料Norland81具有良好的光学性能,且曝光时间比Norland61要快3至5倍.利用ZEMAX建立复眼模型并进行了模拟仿真,光线追迹结果表明该模型即使在大视场下也能获得清晰像点.

基于BP神经网络的光纤法珀可调滤波器的非线性校正

针对光纤法布里-珀罗可调滤波器的驱动电压与其透射波长呈非线性关系,本文提出了基于BP神经网络的校正方法。该方法使用驱动电压做为神经网络的输入,输出得到经校正的透射波长,并用线性拟合和二次曲线拟合的校正方法与之对比。在一组驱动电压下,三种方法得到的透射波长与光纤传感分析仪Si720读出的标准值相比,使用BP神经网络校正得到的透射波长平均误差为0.11nm,最大误差为0.19nm,比其他两种方法的平均误差分别降低了80.6%和19.7%,最大误差分别降低了83.8%和26.6%。

GaN紫外光阴极材料的高低温两步制备实验研究

GaN紫外光阴极是一种表面具有负电子亲和势(NEA)状态的光电发射材料,具有电子发射效率高、暗发射小、稳定性好等众多优点,是近年来得到迅速发展的一种新型高性能紫外探测材料。采用超高真空原子吸附工艺,对金属有机物化学汽相沉积(MOCVD)外延的p型GaN表面依次进行了高温净化、Cs/O激活、低温净化和Cs/O激活的高低温两步光阴极制备实验。实验结果表明,高温净化后的Cs/O激活可制备出量子效率约为20%的GaN紫外光阴极材料,第二步低温净化后GaN表面仍具有光电发射能力,经过Cs/O激活后可将阴极光电流恢复到接近高温激活结束后的水平,说明GaN阴极材料的制备只需单步高温激活完成。通过比较GaN与GaAs光阴极材料的高低温制备效果差异,对GaN光阴极制备工艺的机理进行了探讨。

高速多通道光纤法布里-珀罗传感器解调系统研究

基于非扫描式相关解调原理，提出了白光干涉型多通道光纤法布里一珀罗传感器高速解调系统。采用斐索干涉仪和高性能线阵CCD实现了法布里-珀罗信号的解调，通过采用对称光路来提高系统光能的利用率，改善硬件系统的信噪比来提高系统的解调速度，实现了多通道法布里-珀罗信号的高速解调。设计加工了实验样机，并对样机进行了性能测试，测试结果表明：系统的分辨力为8nm，稳定性达到7．5nm，解调速度达到1．5kHz。该系统提高了光纤法布里-珀罗传感器的解调速度，拓展了仪器的应用领域。