1 成果简介本项目设计并制备一种用于旋转放疗设备的快速宽野动态多叶光栅，研究并实现其机构、传动和驱动等关键技术。研究内容主要由以下三个方面组成，包括多叶光栅机构设计与分析、快速宽野动态多叶光栅精密传动技术、快速宽野动态多叶光栅驱动技术。 本项目的主要研究内容包括： （ 1） 快速宽野动态多叶光栅机构设计与分析 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，可实现放射线束宽野和剂量的实时动态调节，使实施的宽野和剂量分布与计划剂量相适应。多叶光栅叶片尺寸形状以及空间位置排布设计，不仅影响多叶光栅整体机械运动性能和多叶光栅使用寿命，而且直接决定多叶光栅适形度和调强能力，从而影响放疗剂量分布，并最终主导治疗效果。多叶光栅叶片的设计主要是围绕着提高适形度、减少透射半影、降低漏射、三维适形、动态调强等功能展开。多叶光栅叶片设计主要包括叶片对数、叶片高度、聚焦形式、端面设计、横截面设计等。另外，为满足高速高精度运动参数指标要求，叶片轻量化设计意义重大。在叶片的制造方面，如何实现复杂外形钨合金叶片的高精度加工工艺以及异性材料可靠拼接的复合叶片工艺，将是是本项目研究的重点之一。 （ 2） 快速宽野动态多叶光栅精密传动技术 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用高精度轻量化传动设计，提高叶片运动速度和运动精度，满足复杂肿瘤的治疗需求。该多叶光栅传动包括直驱传动及导轨设计。直驱传动用于驱动叶片直线往复运动，导轨用于精确导向。由于多叶光栅运动往复运动，需要频繁加减速，实现快速切换能力，为了满足叶片高速精密运动，需要高速精密的功能部件、高刚度的结构件和结合部以及轻量化的结构件提供保证。 （ 3） 快速宽野动态多叶光栅驱动技术 现有的开关式多叶光栅采用气压驱动的方式，叶片通过撞击停止，降低了机械零件的使用寿命，并产生很大的噪声，同时气路传输增加整个医疗设备的复杂度。本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用新型高速直线电机驱动单元，可克服气动驱动方式的缺点，并能实现开关状态之外，叶片运动过程中的位置和速度的精确控制。在后续研究开展中，叶片中间位置和速度的精确控制可应用于新型螺旋断层放射治疗算法，提高治疗效率和治疗精度。 本项目的创新点主要包括： （ 1）提出一种新型快速宽野动态多叶光栅 本项目拟开发的快速宽野动态多叶光栅，叶片可快速的实现开关，开或关时间约 30ms，采用直线电机驱动方法以实现每个叶片（共 32 对）的独立运动，同时要精确控制每个叶片的速度和位置，以实现放射线束强度和区域的实时动态调节，以达到理想的照射剂量分布。拟开发的多叶光栅叶片物理厚度不大于 3mm，叶片高度不小于 100mm，叶片漏射率小于 2%。 （ 2）提出一种快速宽野动态多叶光栅机构传动方法 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用直驱传动技术和高精度轻量化传动设计，优化导轨受力和精度控制，实现叶片机械到位精度 0.1 mm，叶片机械重复定位精度 0.05mm。 （ 3）提出一种快速宽野动态多叶光栅驱动方法 本项目建议开发的快速宽野动态多叶光栅，采用新型高速直线电机驱动单元，叶片不仅可工作于开关状态，同时，也可实现叶片运动过程中的位置和速度的精确控制。叶片最大行程不小于 50 mm，叶片最大运动速度大于 500 mm/s，叶片加速度大于 2 g。在上述高速度高加速叶片驱动技术基础之上，本项目拟开发的多叶光栅可实现工作噪声低于 70 db。2 应用说明现阶段快速宽野动态多叶光栅基本成型，处于产业化前期，本项目提出的快速宽野动态多叶光栅，填补了国内二元多叶光栅的空白，性能指标达到国外同类产品的技术水平，且在射线效率、噪声和寿命等方面更具有优势。形成的知识产权、技术标准的种类和数量很多，获得国内发明专利和软件版权不少于 53 项。目前泰来 1 号产品研发过程中，已经申请的发明专利有 5 项：（ 1）一种多定子多动子阵列式直线电机驱动装置（ CN 102195439 A）；（ 2）用于医疗设备的 X 射线源在线切换系统及方法（ CN 102283666 A）；（ 3）肿瘤精确靶向放疗设备的时钟同步方法（ CN 102294082 A）；（ 4）用于肿瘤治疗的摆台装置和精确靶向治疗设备（ CN 102188779 A）；（ 5）多驱动单元组成的进给系统（ CN 101618517 B）。已经申请的软件版权有 10 项，医疗设备直线电机设计软件；医用多叶光栅调试软件；医用多叶光栅数控加工自动编程软件；放疗多叶准直器控制软件； TL2012 医用环形加速器出束控制软件；环形医用加速器安全联锁软件；包络断层放疗算法软件；医用加速器环形机架断层运动控制软件；医用加速器调试软件；医用肿瘤 3D 建模与数控加工自动编程软件。3 效益分析多叶光栅技术是放疗设备的关键所在，国外设备由于技术领先占据了国内外的高端市场，但这远不能满足市场的需求。据统计，目前全世界每年对放疗设备的顾客需求量是 300台/年，以多叶光栅每台 30 万美元计算，且仅占据 1/3 市场，则能够产生的效益巨大。4 合作方式技术转让或合作开发，商谈。5 项目所属行业领域医疗健康领域。

将先进的光纤光栅传感技术与无线传感网络技术相结合,提出并实现了一种可进行多种参量及多维传感测量的光纤光栅无线传感器网络系统。具有测量精度高、抗电磁干扰、组网灵活、网络规模大、集总式控制等点。所设计的系统，由光纤光栅无线传感器节点、中心节点和控制中心组成。光纤光栅无线传感器节点采用电池供电，采用低功耗设计，电池单次工作寿命可达100天。传感器节点间采用无线方式通信。通信半径可达150米。传感器节点可以感测温度、压力、应变、位移、振动等参量。并在控制中心实时显示。整个系统具有数据融合、分析、报警等功能

产品详细介绍慧摩森日前推出一款性能更高的光栅编码器——MII6000系列，这是美国MicroE公司一款新型旗舰产品，——超越了以往产品的性能：　　同M3500的读数头一样，Z向高度仅有8.2mm　　最高分辨率高达1.2nm　　细分误差极低——玻璃光栅尺只有±20nm——优于其他品牌的20μm编码器　　传感器接头上的LED指示灯实时显示信号强度、零限位状态　　读数头能耗低，只有250mW　　数字信号输出：A-quad-B，零位、限位、报警信号或者高速串行接口　　读数头适用于大气环境或真空环境　　对MII6000来说，MII5000所有的性能和特点：金属光栅尺或玻璃光栅尺、线性或旋转运动、双限位、差分输出、周期误差、精度等等，它都能适用。

本光纤光栅传感解调模块基于体光栅+阵列探测器+FPGA，具有动态响应频率高的优点。自带Labivew可安装程序，可实时显示光纤光栅的波长。通过改变光纤光栅传感头的结构，可应用于交通、电力、石化、建筑、核及航空等领域温度（分布）、应力（分布）、应变（分布）、加速度、电流等的监测。 图1 基于体光栅+线阵探测器+FPGA的解调模块 图2 基于Labview的上位机解调界面

针对传统光栅衍射效应固定不变，不可调节，运用面狭窄的问题，提出了一种磁流体光栅，利用外磁场的强度来控制磁流体的折射率和吸收系数，进而使得磁流体光栅的折射率调制和吸收系数调制随外磁场的改变而改变，实现磁流体光栅衍射效率可调的特性。   所述磁流体光栅包括一个周期性凹槽、一种磁流体、一个光学透明的刚性覆盖层及一个磁场产生装置，磁流体填入周期性凹槽的各个凹槽中，光学透明的刚性覆盖层将磁流体密封在周期性凹槽中，磁场产生装置置于周期性凹槽外，磁场产生装置通电后在磁流体所在的位置产生均匀、可调的磁场，用于改变磁流体的折射率和吸收系数。   所述的周期性凹槽是在光学透明的刚性衬底上用带折射率的光学材料隔成一个个凹槽，制作凹槽的方法采用蚀刻法。所述磁流体，由表面包覆活性剂的磁性微粒和用于分散磁性颗粒的液相载液组成。所述周期性凹槽的深度在1μm—10μm之间、宽度在1μm一200μm之间。所述光学透明的刚性衬底和光学透明的刚性覆盖层为石英(Si02）、光学玻璃。所述的周期性凹槽的周期Λ、深度d、入射光波长λ和磁流体光栅的平均折射率n0满足关系式2πλd／(noΛ)2<<1薄光栅条件，形状选用矩形、锯齿形、余弦形。所述的磁流体的磁性微粒选用四氧化三铁(Fe304)、三氧化二铁(Fe203)、锰锌铁氧体，表面活性剂选用油酸、亚油酸、橄榄油，液相载液选用水、煤油。所述的磁场产生装置包括一个或一对螺线圈和一个可调直流恒流源，该可调直流恒流源用于给电磁铁或螺线圈供电，其输出电流的大小控制电磁铁磁场或螺线圈感应磁场的强度。所述的磁场产生装置产生的磁场平行于衬底或覆盖层的表面、并且垂直于凹槽的长边侧壁。  将磁流体这一液相磁性物质用来制作光栅，利用磁流体的折射率和吸收系数随外磁场强度变化的特点，通过外磁场即可控制光栅的衍射光效率，从而实现了衍射奴率可调的光栅。实现了可在线、实时调节指定阶次衍射光的衍射效率，为光通讯和光子器件领域的性能提高提供了新的方法。

分光部件常用的光栅有平场凹面光栅、中阶梯光栅和凸面光栅，均是中高档 光谱仪器的核心部件。因此国内光谱仪器欲向中高档水平发展，实现此三类光栅的自主研制和产业化是相当必要的。研制高性能、高分辨率的光栅，摆脱高性能 光栅依赖进口的现状，取得我们自己知识产权的技术，是提高我国光谱仪器水平 的重中之重。研究团队在光栅母版与复制光栅研究工作积累上，已经形成了一套 成熟的刻制、全息和复制光栅的研制技术。具备各方面的研究人员，从各类光栅 的理论研究，光栅消像差设计，到各类光栅研制与检测，积累了丰富的经验，尤 其是通

本发明公开了一种基于多光谱图像处理的水稻稻叶瘟病检测分级方法。利用可见/近红外多光谱摄像机实时采集绿光波段,红光波段,近红外波段三个波段通道的单色灰度图像,然后使用MATLAB软件,通过图象处理方法编写应用软件,进行图像处理。包括背景及噪声、干扰等的消除和作物病斑信息的识别分析,实现植物是否发病及病斑位置和分级的准确快速处理。每张图片的病害识别时间仅为数秒。本发明用于快速、准确、稳定、实时、非破坏性的水稻稻瘟病感染诊断并且准确地指出病斑所在的位置以及感染程度分级,减少由于全面喷洒而造成的药物用量,降低生产成本并减少污染,为变量喷药提供数据支持,提高精确喷药的决策水平,实现精细农业起到积极的作用。

清华大学经济管理学院MBA校友导师、职业发展中心学生职业导师，清华大学继续教育学院项目专家，国内多所高校双创导师。

全息光栅由于其可校象差，低杂散光，基底面形不受限制等突出优点，被广泛应用于光谱仪中，本项目围绕各种凹面、凸面的全息光栅的制作，实现小F数（~2），小口径（<10mm）的全息光栅技术的突破。

产品详细介绍MTE系列编码器读数头上的LED状态指示灯，使安装和调试脱离了调试工具和示波器的束缚；同竞争产品相比，价格低廉，高性能，微型读数头。Ｏ.Ｐ.Ｓ系列是一款更高性能和品质的编码器产品，最高分辩率50nm,具有光学限位输出，及LED状态指示。出色的性能和价格优势是提升产品竞争力的理想选择。型号 分辨率 输出方式 最大速度 适用光栅尺O.P.S 400 50nm 数字式 1.5m/s 金属尺带或玻璃圆形光栅O.P.S 200 0.1um 数字式 3m/s 金属尺带或玻璃圆形光栅O.P.S 40 0.5um 数字式 4.5m/s 金属尺带或玻璃圆形光栅O.P.S 20 1um 数字式 4.5m/s 金属尺带或玻璃圆形光栅MTE 20 1um 数字式 7.2m/s 金属尺带光栅尺MTE 8 2.5um 数字式 7.2m/s 金属尺带光栅尺MTE 4 5.0um 数字式 7.2m/s 金属尺带光栅尺