传统的光学显微系统受到阿贝衍射极限原理的限制，无法分辨尺度小于~200nm的事物，为了突破衍射极限，超分辨荧光显微技术应运而生，在生物成像等领域得到广泛应用。根据成像采集过程，超分辨方法主要可分为两类。一种是单分子定位显微方法（SMLM），通过荧光分子的光开关特性，孤立每个发光分子进行单独定位。此类方法具有不受衍射极限限制的特点，可以得到10-40nm的超高分辨率，但由于分子激活漂白的循环步骤使得采集速度和成像时间较慢。另一种是如结构光照明等宽场成像的超分辨显微技术，可以通过获得相邻区域/荧光分子间一定程度的响应差异来实现分辨率的提升。宽场成像的方法具有较高的时间采集效率，但由于同时激发视野内的全部分子，使得其分辨能力往往在100nm以上。目前还缺乏一种方法在理论上可以有效的兼顾宽场成像的时间采集效率和单分子定位方法的空间分辨率，因此亟需提出一种基于宽场成像对荧光分子高效调制的技术方案。 超分辨方法其本质都是通过识别单个荧光分子的独立的发射特性获得该分子的空间定位。如果可以对宽场成像中衍射极限以内各个发光分子荧光发射差异实现主动控制，则有可能获得更好的超分辨显微结果。近期，物理学院介观物理国家重点实验室极端光学研究团队提出了基于量子相干控制原理主动调制分子荧光发射而获得超分辨荧光显微的方法（SNAC），在宽场成像下实现了分辨率的提升。课题组在ZnCdS量子点体系下获得衍射极限范围内各个量子点的差异化激发。通过设计多个整形脉冲，单个ZnCdS量子点的荧光差异性会得到增强。课题组通过周期性改变整形脉冲和傅立叶增强提取荧光响应的差异。同时，主动控制的图像采集方案可以有效的抑制系统中不随调制周期变化的泊松随机噪声和CMOS工艺导致的固定噪声，极大的提升了信噪比。接着，利用独立开发的混合周期（Combination-FFT）和多高斯拟合定位算法获得最终的超分辨重建结果。研究模拟了邻近双点荧光发射的超分辨定位，其结果可以很好的分辨出低至50nm的相邻荧光分子。对于密集标记的线性结构，SNAC的分辨能力同样有显著性的提高，获得了30nm左右的径向定位精度。在量子点标记的COS7细胞样品的维管结构区域清晰的观测到了维管的平行取向和姿态排布以及纤维交叉区域的95.3nm的邻近双峰，显示出了比已有多种宽场超分辨方法更好的重建结果。这个研究将脉冲整形作为新的控制维度引入荧光超分辨，并将宽场超分辨成像技术的分辨率提升到了与单分子定位方法接近的50nm的水平。

PIV 粒子图像测速技术一般用于小尺度流场测定，研究团队研发了大尺度PIV 气流速度测试装置，利用电导轨对 PIV 片光源和相机实现精确定位，实现室内测量无人化操作，对室内空间流场关键区域精细测量和全场流动拼接技术，将测定范围扩大至 1.2m×2.2m。下图是在气态缩尺模型实验中拍得由 20 幅和 18幅图拼接的速度场。 

成果介绍 成果名称：锅炉炉膛温度场声学可视化技术 成果参与单位：华北电力大学 成果完成人：沈国清 炉内温度场的分布是反映燃烧过程的重要参数，直接影响到锅炉的安全性和经济性。炉膛温度作为反应炉膛内部燃烧情况最直接、最及时、最重要的参数，是燃煤锅炉安全高效环保运行最主要的控制参数，是垃圾焚烧炉二噁英排放最主要的控制手段，是SNCR优化最直接的运行依据，是钢铁、冶炼等工艺环节提高成品率最关键的控制参数。 由于炉膛处于高温、高尘、超大空间、湍流等复杂恶劣的测量环境，接触式测量技术不断出现结焦、温度漂移、短时间内烧毁等问题，更换频繁、维护工作量大。常规接触式测量技术难以在炉膛高温测量上持久应用，以致炉膛温度测量难以实现连续准确实时监测，燃烧调整赖以依靠的炉膛温度参数处于“缺失”状态，炉膛燃烧成为了运行调整的“黑匣子”。现有的垃圾焚烧炉脱硝普遍采用SNCR脱硝工艺，没有精确的温度窗口检测手段，喷氨调节无温度场分布数据依据，脱硝效率低，氨逃逸量高。 温度场声学可视化技术作为一种非接触式测量方法，对测量环境要求不苛刻，能直观、及时的反应炉内温度场分布，实现炉内高温、多尘、湍流等恶劣环境下的实时在线测量，也可以为喷氨调整提供最直接的温度窗数据，提高脱硝效率，减少氨逃逸量。 创新点 能够给出实时的二维温度场信息，包括区域温度图、等温线图和三维温度立体图，运行稳定可靠。便于运行人员及时判断温度分布和火焰中心是否偏移，防止水冷壁局部过热超温。通过使用该技术，为机组的燃烧优化调整提供了参考，降低煤耗，节省燃料成本；延长面命，节省换管费用；减少锅炉NOx排放，节省脱硝成本。 市场前景 自主研发的声学测温系统性能价格比优于国外同类系统。系统价格仅为国外同类产品的一半，系统的测量精度、温度场分辨率、稳定性等性能指标均优于采用国外产品和技术。在系统软硬件升级、备品备件供应、售后服务与人员培训等方面具有明显的优势与市场竞争力。 应用案例 获奖情况

提出采用规则几何纳米结构和掺杂来实现光场在纳米尺度上的精确局域化和调控，实现了单层石墨烯规则几何纳米结构剪裁中红外电磁场在单原子二维平面的局域分布、波长与强度调控。通过构建单层石墨烯规则几何纳米结构，利用边界对表面等离激元波的反射，形成多重干涉效应，实现了对10.7 μm入射波的光场局域化，并且通过纳米结构的几何形状调控其空间分布，结果以封面文章发表在Light: Science & Applications 2017, 6, e17057上。另外，通过对单层石墨烯进行硝酸根化学掺杂，实现了单层石墨烯表面等离激元强度提高了约2倍、波长由150 nm提高到了280 nm还发现了二维层状范德华α-MoO3晶体的中红外双曲声子极化激元效应，将声子极化激元体系推广至半导体。二维层状α-MoO3晶体具有丰富的光学声子模式，该研究揭示了它们能够与中红外电磁场进行有效地耦合激发声子极化激元，从而实现二维平面上高度的电磁场局域。另外，该研究利用α-MoO3晶体较大的层间间距，通过金属离子插层的方法，实现了对其声子极化激元的传播调制以及“关闭”

这种基于单臂碳纳米管和石墨烯复合材料的新型纳米材料，可吸附电磁辐射和屏蔽电磁干扰，并具有比传统用材重量更轻、机械性能更好和热稳定性更高的优点，以有效抑制各种电磁波造成的辐射、干扰和信息泄露。该新型纳米材料经过数十家科研机构的实际应用，已相继开发生产出高性能锂离子电池、多功能复合材料和超级电容器、高频晶体管等，并获得了国家“863”纳米专项、国家自然科学基金和天津市重点项目基金的支持，进一步推动了碳纳米管和石墨烯的产业化应用。

煤炭气化，即在一定温度、压力下利用气化剂与煤炭反应生成洁净合成气（以CO、H2的混合物为主），是实现煤炭洁净利用的关键技术，可为煤基化学品（合成氨、甲醇、烯烃等）、整体煤气化联合循环发电（IGCC）、煤基多联产、直接还原炼铁等系统提供龙头技术，为现代能源化工、煤化工、冶金等行业的技术改造和节能降耗提供技术支撑。 单喷嘴粉煤加压气化技术属高效、节能、环保的气流床气化技术。干煤粉经位于气化炉顶部的喷嘴弥散后进入气化炉内（气化炉可采用耐火砖衬里，也可采用水冷壁衬里），与氧气反应生成以含CO、H2和CO2等气体为主的合成气。从气化炉出来的粗合成气经新型洗涤冷却室、混合器、旋风分离器和水洗塔等设备的洗涤和冷却后进入后序工段；气体洗涤设备内的黑水则经高温热水塔进行热量回收和除渣后成为灰水再返回气体洗涤设备内，全气化系统实现零排放。 该技术煤种适应性广，如果采用水冷壁衬里，则可气化灰熔点超过1500℃煤种，具有广阔的应用前景。 该技术工艺指标先进，以耐火砖衬里气化炉、北宿精煤进料为例，其合成气中（CO+H2）含量约90%，碳转化率不低于98%，与水煤浆进料相比，比氧耗降低16%～21%、比煤耗2%～4%。该技术生产强度大，专利实施许可费低。

镍纳米粉在磁学、电学、催化、医药和生物等众多的领域中有着广泛的应用。镍纳米粉的制备方法有多种，其中常见的方法为镍化合物的湿化学法还原。与一般的物理制备法相比，湿化学法具有成本相对低廉、技术路线相对简单和容易实现放大生产等优点，但是用该法制备镍纳米粉通常在水相中进行，制备出的纳米粉粒径不均匀，且易团聚。如果采用多醇还原法可以制备粒径相对均匀的镍粉，但粉体的尺寸一般在亚微米级，难以控制在20纳米以下。本项目通过“一锅法”在有机溶剂中还原镍化合物来制备单分散、非团聚的镍

气溶胶是大气中固态、半固态与液态颗粒的总称，粒径可从几纳米到数百微米，组成涵盖有机物、无机物、生物分子与生物体等多种组分，且具有扩散性强、折光性好等特点。气溶胶的物理化学性质与动态变化，对气候、空气污染、环境工程、军工制造、生物化学循环与人类生命健康具有重要意义。实现气溶胶物理化学性质与动态变化精细表征是气溶胶领域的前沿课题，要求建立悬浮单气溶胶的高端研究平台。基于气溶胶单颗粒悬浮技术的高端测量平台，深刻认识气溶胶表界面反应机制，准确判断气溶胶相变过程，时时跟踪气溶胶非平衡过程，精准测量有机气溶胶的饱和蒸气压，实现气溶胶理化性质广泛而准确的计量，构建气溶胶理化性质的标准测量方法，搭建自主化测量平台，是国家高端仪器研发与国产化亟待解决的前沿课题。 当前气溶胶的表征方法均处于单打独斗的测量状态，无法对单气溶胶进行多性质、多维度、长时间的观测，存在较大局限。2018年荣获诺贝尔奖的光镊技术，作为最前沿的量子计量技术，可以对悬浮单液滴进行长时间精准测量。通过同时测量液滴受激拉曼信号与模态，实现粒径、折射率的绝对测量，进而得到饱和蒸气压等理化性质。同时测量液滴自发拉曼，还可以观测液滴的化学组成演变。 负责人通过在光镊技术近十几年的实践与应用，实现了高精度测量，粒径误差小于1nm，折射率误差小于0.0002，并且能够以天为单位，长时间稳定测量。本项目的目标是基于光镊技术的成长与积淀，建立气溶胶理化性质的标准测量装置与测量方法，优化当前原理样机的光学与工程设计，提升装置的稳定性，实现气溶胶光镊悬浮单颗粒测量技术的工程化与商业化。此外，作为拓展性目标，通过测试，采用国产元器件，推进高端仪器的国产化。 光镊测量装置具有广阔的市场前景。不仅为研究气溶胶的理化性质和环境影响提供了新手段，也可以为发动机研发，生物化学战剂效果提供新启示，还可用于检测和分析环境、药物、食品等液体样品中的微粒物质，为相关行业提供质量控制提供新标准。根据国际权威机构的预测，全球气溶胶监测市场年均增长率为8.2%。该方法具有明显的技术优势和应用潜力，可满足不同领域对气溶胶监测的需求。 本成果已在国内外多个知名期刊发表论文，并已开展相关专利布局，基于拉曼与细颗粒物测量已拥有国家专利2项。另有3项国家专利的申请正在准备中。本成果的升级与完善已得到国家自然基金委国家重大科研仪器研制项目资助，并已与多个科研机构和企业建立合作关系，取得了良好的效果和反馈。

产品详细介绍  应用领域： 针对用户、系统集成商等此款高清HDMI采集卡方便各公司的直接使用。在日见兴起的高清采集领域如教育录播，网络视频会议、远程培训、高清医疗、特技展台、多媒体高清视频采集等被广泛应用。   功能特点： · Full HD视频采集,最高可到1080P@30Hz · PCIe 1.0ax1 2.5Gbps总线结构 · 支持各种视频格式的软件编码 · 支持基于微软Directshow构架第三方软件 · 兼容多种流媒体软件：Media encoder，Flash media live encoder(FMLE)，Amcap ，VLC player等。 · 支持硬件ovelay 预监功能 · 支持格式：Flash(flv)、WMV9、Real10、Mpeg4、Divx、Xvid，ts、mp4等 · HDMI 1.4输入接口,HDCP 版本为1.3 · 网络流格式支持：UDP TS、Multicast。 · 标准的Windows 7/XP WDM驱动 · 兼容的播放器包括有:威力导演,X2,X4,完美解码,DVR2.5, Flash player等 · 色度引擎自动增强功能 · 自动检测输入信号的格式和模式 · 自适应静态检测和抖动检测 · 强大的反锯齿显示优化和平滑处理技术，能创造出高清晰度影像效果 · 具有运动自适应隔行处理、数字缩放和行场频变化功能   系统要求： Windows XP /Vista/Windows 7。 Pentium 4处理器，2.0 GHz 或更高版本。 至少10G硬盘空间。 512 MB RAM (推荐1G 以上DDR RAM)。 32位色，分辨率1024*768 以上(支持DirectX 3D，128 MB显存或更高版本)。 DirectX9.0C或更高版本。 采集1080，推荐酷睿双核 2.0 GHz以上CPU。 一个可用的PCI-E 1X/16X插槽。 推荐DX-VA显卡： ATI Radeon 7200 或更高版本。 nVidia Geforce MX 440 或更高版本。 Intel 82865 或更高版本。 CD/DVD-ROM。   采集卡硬件概述： 1.高速传输带宽：高速的PCI-E 1×高速接口，其带宽传输速度是PCI接口插槽两倍以上采用HDMI1.4标准，全面支持蓝光，兼容性超强 2.采用高清接口HDMI1.4，全面支持蓝光标准，高分辨率达到1920×1080@30Hz.HDCP版本支持到:1.3 3.全面支持Windows 7/Vista/XP/Win2003 4.全面支持Windows 7 并向下兼容Windows Vista/XP。同时支持32位及64位操作系统，使您能够更快捷稳定的在计算机中享受高清画面。 5.支持一机多卡,视频会议,网络直播客户关心的音视频同步编码,也完美支持. 6.支持多种格式的软件压缩 7.可支持VCD，SVCD，DVD，MPEG1，MPEG2等多种压缩方式，使压缩后的文件兼容几乎所有媒体播放软件。 8.标准DirectShow接口，支持第三方编辑软件 9.采用微软标准DirectShow接口，可以支持并兼容所有Windows平台下的第三方媒体编辑软件，可使用自己喜好的第三方媒体编辑软件。 10.高品质音视频同步：对每一帧精确采集的严格要求，让您可以享受到真正的数字视频、音频采集，实现完美视、音频同步 11.占用主机CPU率低：实时全分辨率高清无压缩音视频录制，让CPU从视频解压缩的工作中解脱出来 12.具有运动自适应隔行处理、数字缩放和行场频变化等功能，并拥有多种数字图像和数字降噪技术功能特点： 　　· Full HD视频采集,最高可到1080P@30Hz 　　· PCIe 1.0a x1 2.5Gbps总线结构 　　· 支持各种视频格式的软件编码 　　· 支持基于微软Directshow构架第三方软件 　　· 兼容多种流媒体软件：Media encoder，Flash media live encoder(FMLE)，Amcap ，VLC player等。 　　· 支持硬件ovelay 预监功能 　　· 支持格式：Flash(flv)、WMV9、Real10、Mpeg4、Divx、Xvid，ts、mp4等 　　· HDMI 1.4输入接口,HDCP 版本为1.3 　　· 网络流格式支持：UDP TS、Multicast。 　　· 标准的Windows 7/XP WDM驱动 　　· 兼容的播放器包括有:威力导演,X2,X4,完美解码,DVR2.5, Flash player等 　　· 色度引擎自动增强功能 　　· 自动检测输入信号的格式和模式 　　· 自适应静态检测和抖动检测 　　· 强大的反锯齿显示优化和平滑处理技术，能创造出高清晰度影像效果 　　· 具有运动自适应隔行处理、数字缩放和行场频变化功能 　　

产品详细介绍技术指标：SM2-2-544型直线电机 MicroE MII1600直线光栅编码器 Har5/60或HN4/150伺服驱动器 24VDC 10A直流电源 Hiwin直线导轨 安装底板及机械限位 Composer或MotionControl上位机调试软件 客户提供的PC机