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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
连续流微反应器技术
上海交通大学
2021-04-11
三分螺旋折流板换热器
该项目应用领域：可替代现有各种管壳式换热器方案，尤其对贵重材料应用的经济性更好，如铜管干式蒸发器、钛管闭式冷却器等。
东南大学
2021-04-10
新型微流控注射器“滤头”
开发了一种新型微流控注射器“滤头”，通过简单将样品注入滤头即可实现微粒的“片上浓缩”
东南大学
2021-04-11
并流湿式烟气脱硫除尘技术
一、 项目简介并流湿式脱硫除尘一体化技术及设备是针对锅炉烟气处理、化工、制药、食品、废气处理等领域的含尘、含硫气体进行净化处理开发的一种运行费用低、脱硫、除尘效率高的环保技术与设备。设备内安装有自主研发的具有自主知识产权的旋风式气液接触元件，含尘、含硫气体与清洗液体同时从设备顶部并流进入，在高速通过旋风式高效接触元件时对产生强烈的破碎、搅拌、冲击作用，增强除尘效果，气体得到净化。并流湿式脱硫除尘流程如下图所示。二、 项目技术成熟程度已应用在实际工业生产中。应用实例包括：1. 在河北邢台英都化工厂含单质硫气体的净化工艺中，成功地解决了原有气体净化系统中气体单质硫含量不达标的问题，除尘效率达到99.8%；设备由原来的直径3米、高32米下降为直径1.6米，高14.64米，设备投资大大降低；运行可靠、操作简单；经河北省产品质量监督检验院检测，总湿板压降120Pa。 2. 本技术和设备在山东得克公司脱硫工程中应用，气量10000Nm3/h，设备直径φ1000，高6100mm，脱硫率达99.5%。三、 技术指标采用气液并流，空塔气速可达到5~15m/s，液气比达到5 L/m3；全塔总压降＜150Pa，脱硫率≥99.5%，总除尘效率可达到99%；对0~5μm粒径的微细粉尘分级效率达到85%；与气液逆流相比，处理相同气量和粉尘浓度时，能耗可降低25%，设备尺寸减小50%～60%，操作费用和设备投资可减少40%以上；操作时不会出现液泛、雾沫夹带或带水现象，塔板上无结垢；操作时不会产生粉尘的再飞扬问题。四、 市场前景并流湿式脱硫除尘一体化技术及设备是针对锅炉烟气处理、化工、制药、食品、废气处理等领域的含尘、含硫气体进行净化处理开发的一种运行费用低、脱硫、除尘效率高的环保技术与设备。氨法、双碱法、镁法、石灰石—石膏法等各种方法锅炉烟气脱硫除尘；钢铁行业烧结烟气的脱硫除尘；化工、制药、食品、建材等行业的工业除尘；烟气脱硫脱硝除尘一体化操作；有害气体的净化、冷却和增湿；处理高温、高湿和有爆炸危险的气体；H2S、HCl、NH3、HF等气体的吸收；恶臭气体的脱臭。五、 规模与投资需求根据不同需求可对应多种解决方案。六、 合作方式技术入股，技术转让等形式。七、 项目具体联系人及联系方式项目负责人及联系人：张少峰电话： 022-60204596 13132081566 邮箱： shfzhang@hebut.edu.cn
河北工业大学
2021-04-11
一种初期雨水弃流装置
本实用新型提出了一种初期雨水弃流装置，包括井体、进水管、弃流管和出水管，井体侧壁上端设有进水口，井体内中部设有隔板，且隔板的最高端不高出进水口，隔板将井体内部分隔成过滤腔和弃流腔，且过滤腔设置在井体靠近进水口一侧，井体侧壁上设有与过滤腔连通的出水口以及与弃流腔连通的弃流口，过滤腔内填充有砂层，井体内靠近进水口处并位于砂层上方设有活性炭层；进水管与进水口连通，弃流管与弃流口连通，出水管与出水口连通。本实用新型能够将小流量的雨水资源通过过滤等方式净化其水质，加以利用；通过纱布网对活性炭层进行固定，以防止
安徽建筑大学
2021-01-12
新型煤粉旋流燃烧器
该种新型煤粉旋流燃烧器的特点如下：⑴使用“变截面中心管”和“挡块”结合的可调煤粉浓缩器，将煤粉气流用惯性分离为内浓外淡的两股环状气流，以实现径向浓淡燃烧。⑵有扩口的外二次风使用较高流速，以强化后期混合。⑶有扩口的内二次风为强旋转射流，用于组织回流区和前期燃烧。⑷外一次风口和内二次风口之间有一个“双锥形喷口”，也就是内、外两侧呈相对的两个锥形的喷口，能辅助内二次风组织流场，形成稳定且有适当回流量的中心回流区；可延迟一、二次风的混合，以保证煤粉的着火和挥发分析出区的还原性气氛；将外一次风中的煤粉引向中心回流区方向，可强化着火；喷口后将形成一圈小的驻涡，帮助稳燃并挤压中心回流区使之变得狭长。⑸外一次风，即淡侧一次风具有隔离浓侧一次风与二次风的作用，使一次燃烧区为一个狭长的还原性区域。⑹内一次风使用了齿形稳燃环，齿后将形成一个个小驻涡，利于着火；齿状阻塞将加强浓一次风与回流区之间的湍流混合；齿状喷口会加大浓一次风的周界长度，也可强化混合，稳定着火。。
西安交通大学
2021-04-11