实验原理 AFM是SPM家族中应用领域最为广泛的表面观察与研究工具之一。其工作原理基于原子之间的相互作用力。当一根十分尖锐的微探针在纵向充分逼近样品表面至数纳米甚至更小间距时，微探针尖端的原子和样品表面的原子之间将产生相互作用的原子力。原子力的大小与间距之间存在一定的曲线关系。在间距较大的起始阶段，原子力表现为引力，随着间距的进一步减小，由于价电子云的相互重叠和两个原子核的电荷间的相互作用，原子力又转而表现为排斥力。这种排斥力随着间距的缩短而急剧增大。AFM正是利用原子力与间距之间的这些关系，通过检测原子间的作用力而获得样品表面的微观形貌的。   仪器概述 AFM采用对微弱力极其敏感的微悬臂作为力传感器──微探针。微悬臂一端固定，另一端置有一与微悬臂平面垂直的金字塔状微针尖。当针尖与样品之间的距离逼近到一定程度时，两者间将产生相互作用的原子力，其中切向力（摩擦力）Ft使微悬臂扭曲，法向（纵向）力Fn将推动微悬臂偏转。我们所关心的主要是纵向力Fn，它与针尖──样品间距成一定的对应关系，即与样品表面的起伏具有对应关系。微悬臂的偏转量十分微小，无法进行直接检测，采用光学方法将偏转量放大，可推知微悬臂偏转量（即原子力）的大小，最终获得样品表面的微观形貌。   仪器特点 特有的卧式探头 卧式AFM探头设计，使原子力作用方向与重力方向垂直而互不干扰；降低了探头的整体重心；克服了原有粗调与微调逼近机构的垂直蠕动；具有独特的卧式可视化光路。探头及仪器性能更加稳定和优越。   稳定的三轴压电扫描器 采用互相正交的三轴压电陶瓷扫描控制器，X、Y、Z三轴压电陶瓷之间互不耦合，可保证扫描图像不因耦合而失真；扫描器具有更好的扫描线性和独立性、更高的强度和刚度，兼具更强的扫描驱动力，能同时适用于较小与较大、较轻与较重样品的扫描成像。   优化的检测与控制系统 采用优化的微纳米扫描与反馈控制电路系统，配以多路高精度A/D&D/A控制接口，可获得更高的扫描分辨率、更好的重复性和更佳的图像质量。   完善的软件界面与功能 功能强大、界面友好，可适用于Windows XP/Win7/Win8/Win10等操作系统。一般操作者均可轻松而熟练地掌握，只需点击鼠标，即可完成从图像扫描到图像处理及数据信息计算的全部操作。可用鼠标任意选择局部扫描区域，实现图像平移、定位和缩放；可设定扫描次数并自动控制扫描停止；具有实现X、Y方向的面扫描和线扫描的功能；可获得样品表面的纳米级三维形貌结构和截面线；高质量的彩色/黑白平面图像显示与三维立体图像显示；具有图像的二维和三维纳米标尺标注功能及粒径测量功能；具备纳米级表面微观粗糙度的统计及计算功能；可精确测定样品表面的微纳米级台阶高度和深度；完善的图像处理功能，包括裁剪、粘贴、旋转、对比调节、亮度调节、颜色调整、背景色调整、图像平滑、滤波等。   简单便捷的仪器操作 AFM的操作十分简单和便捷，一般操作人员即可完成，无需专人操作和维护。安装探针、安装样品、粗调和微调进样、图像扫描、图像存储等操作，均可在1分钟内完成。特别适用于科学研究、教学实验及产品检测。   高稳定性与抗干扰能力 AFM既可在良好的实验条件下完美工作，也可在有一般实验室、普通桌面、有轻微振动、有环境干扰、有光照等条件下正常运作，快速扫描观察各种微纳米样品，获得理想的图像和微纳米结构信息。具备更好的稳定性和抗震性，更强的抗（光、电、磁等）干扰能力，更快的扫描速度（最快1幅图像/1~6秒，作为对比，进口仪器的扫描速率一般为1幅图像/10~20分钟甚至更慢）。   高适用性广泛应用领域 可同时适用于科学研究、本科生和研究生的教学实验及纳米技术产品的检测，广泛适用于各种金属/非金属、导体/非导体、磁性/非磁性材料样品的扫描检测。对被测材料样品无特殊要求，免去繁琐的样品制备过程，可直接扫描获得微纳米结构信息。   实验内容与典型实验数据 部分扫描测试样品的AFM图像   部件列表 描述 数量 原子力显微镜探头 1 控制机箱 1 直流高压电源 1 A/D&D/A控制接口卡 1 AFM微探针 15组60 tips USB光学显微镜 1 一体机, 含AFM扫描控制软件 1 样品 5 剪刀、镊子、启子、放大镜等工具 1

一、项目简介 智能计算MR成像主要是基于脉冲序列设计、成像、重建、处理与分析的全链路优化思想，利用人工智能领域的深度学习与大数据方法，研究新体制智能计算成像理论、方法与应用，突破现有系统将成像与分析分治难以兼顾的不足，从而为医学临床和科研提供新的、更快的成像手段、更好的成像质量以及更符合实际需求的成像模式。 二、前期研究基础 无 三、应用技术成果1）基于深度学习的信息保持压缩感知重建（左图为填零重建、右图为所提方法）

超高速流式成像分析仪是数字显微技术、微流体力学和图像处理技术的综合应用，用于自动分析颗粒或液体中的悬浮细胞。当样品流过检测区时，仪器会捕捉样品的影像，影像中的每个颗粒将被分析，生成关于颗粒的数量、尺寸、透明度、形态等方面的数据。也能用于实时分析颗粒的动态过程。形态分析软件还可用于分析特殊形态的颗粒，或者用于分离一些亚颗粒群体。该成像仪器利用高速重复频率的激光脉冲作为主动照明光源，利用时空频映射对成像区域进行频分扫描，该扫描完全利用光源本身的光谱特性实现，没有使用机械或电子的扫描装置，因此可以大大提升扫描成像的速度。目前实现了超高速成像仪的帧率可以达到1 百万帧/秒至 20 亿帧/秒的帧率，可以连续记录 10 万帧以上的影像数据，成像分辨率小于1 微米，可以连续观察非周期性的无规律的偶发事件。在应用方面，已经进行了超高速无标记流式细胞成像实验，可以实现对血液细胞当中的早期癌细胞（CTC）进行高精度高通量的筛查，成像通量超过 100 万细胞/秒，是目前常用的流式细胞仪的 1000 倍。另外，在高速气溶胶（PM2.5、PM10）成像机制上也进行了应用，可以实现气溶胶喷口速度在 10 米/秒的情况下进行颗粒成像，目前国际上还没有类似的仪器出现。因此，超高速激光扫描显微成像仪拥有传统检测仪器不具备的特殊功能，通过高速成像，获取传统仪器无法得到的信息，解决多个交叉领域的关键问题。

高速细胞检测一直是生物、医学领域非常有挑战性的工作，而流式细胞检测以其较大的 检测通量成为高速细胞检测的首选方案。本成果超高速流式成像分析仪灵活运用了高速光纤通信、微波光子技术及光信号处理技术，结合高速数据处理和生物医学技术，实现了对传统 细胞成像速度的巨大突破。与此同时，在获取了海量的细胞图像之后，根据具体应用的需求 进行快速数据压缩、人工智能图像分类处理、细胞特征提取等操作。通过细胞图像获取每一 个细胞的核心参数，从而将复杂的生物学现象（细胞）快速转换为直观可读的信息呈现形式， 为细胞特性的分析以及疾病的诊断提供第一手的，准确的资料。 创始团队基本来自于清华大学，拥有雄厚的研发能力，并与北京大学、武汉大学、东京 大学、加州大学洛杉矶分校、北京天坛医院实验室等知名高校及科研机构建立项目合作。同时获得天使轮投资，拥有发明专利两项，并获得第二十二届全国发明展览会—金奖，第十二届北京发明创新大赛—金奖，受到业内一致好评。 超高速流式成像分析仪是数字显微技术、微流体力学和图像处理技术的综合应用，用于自动分析颗粒或液体中的悬浮细胞。当样品流过检测区时，仪器会捕捉样品的影像，影像中的每个颗粒将被分析，生成关于颗粒的数量、尺寸、透明度、形态等方面的数据。也能用于实时分析颗粒的动态过程。形态分析软件还可用于分析特殊形态的颗粒，或者用于分离一些 亚颗粒群体。该成像仪器利用高速重复频率的激光脉冲作为主动照明光源，利用时空频映射 对成像区域进行频分扫描，该扫描完全利用光源本身的光谱特性实现，没有使用机械或电子 的扫描装置，因此可以大大提升扫描成像的速度。目前实现了超高速成像仪的帧率可以达到 1 百万帧/秒至 20 亿帧/秒的帧率，可以连续记录 10 万帧以上的影像数据，成像分辨率小于1 微米，可以连续观察非周期性的无规律的偶发事件。

超导高场核磁共振成像系统是利用超高场超导磁体（7.0T，9.4T，11.7T）和核磁共振成像技术对小动物、生物样品、有机材料、石油岩心等样品实现高分辨率的成像，它采用零液氦消耗、超高场磁体、软件无线电控制、高灵敏射频接收等技术大幅度提高核磁共振成像效果，项目将打破国外公司垄断，具有广阔的市场前景。