|
搜索
搜 索
高等教育领域数字化综合服务平台
量子相干控制超分辨荧光宽场显微成像
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。
北京大学
2021-04-11
锅炉炉膛温度场声学可视化技术
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
华北电力大学
2023-07-13
中远红外波段光场局域化和剪裁
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”
中山大学
2021-04-13
大尺度 PIV 气流速度场测试装置
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。
上海理工大学
2021-01-12
多孔介质结构单元的设计与流动传热优化研究
能源和环境问题是社会健康和谐发展的永恒主题，多孔结构结构单元在这些领域的广泛应用将产生不可估量的经济和社会效益。与传统连续介质材料而言,多孔介质结构单元一般具有相对密度低、比强度高、比表面积高、重量轻、隔音、隔热、渗透性好等优点。由于其本身具有的独特性能，多孔介质结构单元已经在我们的日常生活和现代工业生产中得到广泛的应用，包括燃料电池材料、气体传感器、气体隔离器、粒子吸附材料、隔热材料、隔音材料、热交换器、生物反应器等等。 多孔介质结构单元内的单相/两相流动与传热现象在许多工程和科学领域中都有着广泛的研究，涉及包括农业技术，水利工程，生物工程，机械工程，石油化工工程及核动力安全等多个领域。本项目通过对多孔介质结构单元内的流动与传热效应及其特性进行实验和数值理论分析，研究多孔介质结构单元对其内流动传热的影响，改进和提高不同条件下特殊结构的多孔介质单元的使用效能；在此基础上，研发设计新型多孔介质结构单元，并分析其内流动和换热强化/弱化机理。本项目研究一方面是适应当前国内外工程热物理学科前沿研究需要，另一方面也为多孔介质结构单元的实际工程应用提供多种选择和优化设计。
西安交通大学
2021-04-11
一种气体燃料用多孔介质燃烧器
一种气体燃料用多孔介质燃烧器，包括燃烧器外壳和点火电极，燃烧器外壳的上部分为用于填充多孔介质的多孔介质燃烧室，燃烧器外壳的下部分减缩形成用于气体混合的预混室；点火电极伸入所述的多孔介质燃烧室内腔顶部，多孔介质燃烧室从外向内依次贴覆保温层和耐火层，多孔介质燃烧室的内腔填充至少一层多孔介质层；预混室的内腔设有增混件，预混室的底部向下延伸形成用于与外界燃气管道以及助燃气管道连通的开口；预混室与所述的开口之间填充扰流件。本实用新型的有益效果：增混构件增强燃气与助燃气的混合效果；多层多孔介质间隔布置，增强对上游预混气体的预热效果，减少热力NOX的生成；上游多孔介质的孔径大于下游，有效防止回火。
浙江大学
2021-04-13
仿生水空两栖跨介质航行机器人
仿生飞乌贼软体跨海空航行器首次提出软体跨海空航行理念 仿生样机自由在水下和空中穿梭航行，与麻省理工大学Media lab合作研究成果软体跨海空航行器发表在机器人领域的顶级会议 International Conference on Robotics and Automation（ICRA 2019 第一作者）。铁路隧道排水系统巡检机器人根据铁路隧道排水系统的实际环境，设计一款巡检机器人，能够在水下、水面、淤泥等复杂情况下行 走。巡检机器人携带一个高清摄像头，通过与机械臂的紧密配合，能够对铁路隧道排水系统的侧沟、中 心沟，以及侧旁的盲管入口进行有效的观测。通过多传感器融合技术实现巡检机器人在复杂环境中作业， 并且实时传输摄像头、传感器等反馈的数据，为使用者提供隧道内部环境的检测信息
北京交通大学
2023-05-08
一种基于不同存储介质的混合文件系统
本发明公开了一种基于不同存储介质的混合文件系统，所述存 储介质包括非易失的小粒度寻址的介质和非易失的大粒度寻址的介 质，两种介质统一顺序编址；其中，所述非易失的小粒度寻址的介质 用于存放文件系统的元数据，所述非易失的大粒度寻址的介质用于存 放文件系统的数据；所述文件系统在不同的情况对不同的地址范围调 用不同粒度的读或写。本发明将大数据量的读写和小数据量的读写按 不同情况分配相应的介质上，提高了读写速度，提升了文件系统
华中科技大学
2021-04-14
DCD-100型储能电介质充放电测试系统
产品详细介绍 DCD-100型储能电介质充放电测试系统关键词：储能，电介质，充放电目前常规的方法是通过电滞回线计算高压下电介质的能量密度，测试时，样品的电荷是放回到高压源上，而不是释放到负载上，通过电滞回线测得的储能密度一般会大于样品实际释放的能量密度，无法正确评估电介质材料的正常放电性能。DCD-100储能型电介质充放电测试系统专为研究储能电介质材料快速充放电性能而设计，适用陶瓷、薄膜材料，可进行变温下的欠、过阻尼充放电测试。是目前研究储能材料的重要科研设备，是目前高等院校和科研院所的shou选设备。一、产品特点：1、内置直流高压模块，zui大电压：10kV，20KV 多种可选，电流：0-5mA；2、通过电流探头监测放电电流，zui高可达100A-200A；3、可以实现欠阻尼和过阻尼两种测试模式，欠阻尼测试时，放电回路短路，不使用电阻负载，过阻尼测试时，使用较大的高精度无感电阻作为放电负载；4、通过示波器采集数据，并能直接计算储能密度；9、专业的载样平台，适用于陶瓷和薄膜样品测试；10、可以变温测试，0-250℃；11、可以疲劳测试，饱和极化，剩余极化等功能12、本系统采用特殊高压开关，通过单刀双掷控制充电和放电过程，开关可以承受10kV高压，寄生电容小，动作时间短；二、主要参数1、电流探头带宽：120MHz2、峰值电流：0-100A，150 A(多种电流可监测）3、电流采集精度：1mA4、高压源模块：3KV，5KV， 10kV，15KV多可选（电流：0-5mA）5、开关适用：100万次，zui高耐压15kV。6、温控范围：0-250℃。7、温度稳定性和精度：0.1℃8、测试样品：薄膜，厚膜，陶瓷，玻璃等9、可以疲劳测试，饱和极化，剩余极化等多种参数测试10、可以配合各种极化设备进行多种压电材料和介电材料的测试
北京圆通科技地学仪器研究所
2021-08-23
多屏互动
随着电子信息化的发展，移动电子设备已经深入到人们生活的方方面面。在如今的会议场景，数字多媒体的应用极大的提高了办公的效率。多屏互动系统通过实时推送开会人员个人信息和屏幕信息的功能，极大的方便了会议成员之间的交流。同时本系统提供了个性化的会议记录和会议提醒功能，方便用户记录会议信息。因此，本系统在数字化会议互动领域有良好的应用前景。 多屏互动包含客户端、服务器、控制端三个角色。服务器以“黑盒子”的方式直连LCD显示器，以中间件的角色响应控制端的控制指令，控制客户端的操作，并将客户端的屏幕共享投影至LCD显示器；客户端具备历史会议记录管理、与会信息管理、会议纪要、屏幕分享等功能模块；控制端控制客户端的屏幕分享操作，及会议资料的实时推送。其架构如下： 多屏互动系统架构图 多屏互动系统工作于局域网环境内，客户端支持Windows和Android两个版本，服务器支持Windows和Android两个版本，控制端支持Windows和Android两个版本。 客户端登陆服务器获取会议信息，服务器控制客户端的连接上限，保存实时客户端列表，并将用户信息推送至控制端。控制端控制客户端的屏幕分享，每次只允许一个客户端的屏幕共享。在会议过程中，可通过服务器实时推送会议资料。多屏互动系统工作于局域网环境内，客户端支持Windows和Android两个版本，服务器支持Windows和Android两个版本，控制端支持Windows和Android两个版本。 客户端登陆服务器获取会议信息，服务器控制客户端的连接上限，保存实时客户端列表，并将用户信息推送至控制端。控制端控制客户端的屏幕分享，每次只允许一个客户端的屏幕共享。在会议过程中，可通过服务器实时推送会议资料。
电子科技大学
2021-04-10