古气候学是研究地球的过往气候的一门学科, 可以预测未来气候变化, 解决有关环境、资源等问题。基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术可以快速、准确、原位分析复杂多样的大面积古气候样本, 获得能够与气候建立联系的元素信息, 在气候变化研究中展现出很好的应用前景。首先介绍了基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术的基本原理, 其次回顾了目前常用的成像系统的仪器配置, 包括激光光源、聚焦系统和光谱探测系统等, 最后介绍了国内外基于激光诱导击穿光谱元素成像技术分析古气候代理物的典型案例。该研究对基于激光诱导击穿光谱的元素成像技术在古气候研究中的应用有很好的指导作用。

为了实现激光器脉冲输出后的电网尖峰电流谐波抑制的目的, 采用一种适用于脉冲功率应用下的有源功率因数校正的方法, 进行了理论分析和实验验证。结果表明, 其工作频率75kHz、输出电压380V、输出电压纹波低于2%、校正后的总谐波含量降低至10%、功率因数达到98%, 有源功率因数校正技术实现了脉冲功率应用下的功率因数校正, 有效地提高了能量转移效率和改善输出脉冲能量的稳定性。该研究有助于提高激光器的性能, 满足其在科研、医疗邻域的应用需求。

元素成像技术是一种基于激光诱导击穿光谱（LIBS）技术的元素光谱强度成像技术, 该技术拥有多元素分析能力、原位成像能力和大面积样本扫描成像能力, 且样本制备简易、成像速度快。首先介绍了LIBS元素分布成像技术的原理, 其次介绍了目前常用的LIBS成像设备, 最后回顾了LIBS成像技术在古气候学、病理分析、药物代谢及植物学分析等领域的相关应用。

藻类的大量繁殖对饮用水源、 养殖业、 旅游业以及人类健康造成了极大的影响。 溶藻细菌作为一种生物控制手段, 在控制藻类爆发方面显示出了极大的潜力。 课题组前期分离获得一株金黄杆菌属溶藻菌Chryseobaterium sp.S7, 研究发现该菌株具有明显的溶藻作用, 作用方式为通过分泌溶藻物质进行间接溶藻, 为进一步揭示该菌的溶藻特征及机理, 以铜绿微囊藻为目标藻种, 运用UV-Vis, EEMs, FTIR和FCM技术, 分析Chryseobaterium sp.S7溶藻过程的光谱特性。 实验结论如下: 将菌株发酵液与藻液共培养7 d, 利用UV-Vis和EEMs技术对藻细胞Chla含量与PC荧光值变化趋势进行分析, 结果显示: 藻细胞Chla含量在第1 d便开始下降, 表明在短时间内, 细菌胞外溶藻物质便可快速作用于藻细胞, 第7 d时Chla去除率为59.37%。 藻细胞PC荧光值也呈现下降趋势, 与Chla变化趋势表现为一致性, 表明在溶藻过程中伴有Chla和PC的减少。 FTIR分析结果显示: 藻细胞结构中的CO, C—H, O—H键分别在1 647, 2 927和3 475~3 437 cm-1处的吸收峰强度明显减弱, 表明藻细胞内的多糖物质和蛋白质结构可能被破坏, 处于2 500~1 700 cm-1范围的若干小吸收峰则进一步表明藻细胞解体的现象。 分别在共培养第3 d和第7 d时对藻液进行PI特异染色, 应用FCM对藻细胞PI特异性荧光和Chla, PC自发荧光特性进行分析, 结果显示, 在细菌S7的溶藻过程中, 藻细胞PI特异性荧光逐渐增强, Chla、 PC自发荧光呈下降趋势、 表明藻细胞膜、 Chla、 PC三者破坏程度在溶藻过程中具有紧密的内在联系和较高的一致性。 溶藻过程中藻细胞表现为多种形式的损伤, 且损伤处于动态变化过程中, 由Q1（Q5）区细胞按顺序逐步向Q4（Q8）区细胞移动。 推测Chryseobaterium sp.S7可能的溶藻过程为: 细菌将溶藻活性物质释放到细胞外, 溶藻活性物质通过破坏铜绿微囊藻细胞膜中的多糖和蛋白质的结构, 增加膜的通透性, 进一步破坏胞体内的Chla, PC和DNA/RNA等物质, 使藻体裂解死亡, 最终形成细胞碎片。 通过对Chryseobaterium sp.S7溶藻过程藻细胞的光谱学特性的分析, 初步揭示了Chryseobaterium sp.S7的溶藻机理, 为微生物控藻及修复技术提供了理论依据。

集成电路光刻作为传统光刻技术的典型代表, 支撑着集成电路芯片的快速发展。新一代光刻技术具有工艺多样化、光刻精度高、光刻效率高的优点, 在研发新型光电子器件、实现3维微纳结构、构建有序纳米孔通道等方面有很大的潜力。回顾了近些年来涌现的多种新型光刻技术, 分析了各自的特征及在新型纳米电子、光子器件、能源、传感等领域中的应用。对未来光刻技术的发展方向进行了展望。

为了研究烧结时间对羟基磷灰石靶的影响,将纯度为99%的羟基磷灰石粉末压制成 圆盘形靶,并在氩气中保持800°C恒温分别烧结12、16、20、24 h。用X射线衍射仪(XRD)和X射线 光电子能谱仪(XPS)检测不同烧结时间的羟基磷灰石靶。结果表明:烧结时间对羟基磷灰石靶的 结晶度和组成元素种类没有明显影响,但对钙磷比值有显著影响。烧结时间从12 h增加 到20 h, Ca/P比值增大;从20 h增加到24 h, Ca/P比值反而减小。20 h、800°C高温烧结的 羟基磷灰石靶具有更好的生物相容性和稳定性。

用脉冲激光沉积法制备类金刚石膜的实验中,保持其它实验参数不变,沉积时间分别取15、20 min和25 min来沉积类金刚石膜。用Raman光谱仪对薄膜的微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行检测。检测结果表明,在其它实验参数不变的条件下,沉积时间从15 min增加到20 min时,薄膜中石墨晶粒数量或体积减小,sp3/ sp2比值和薄膜密度明显增大,薄膜表面粗糙度显著降低。沉积时间从20 min增加到25 min时,薄膜中石墨晶粒数量或体积减小,但是sp3/ sp2比值和薄膜密度都没有明显改变。

为掌握机械瓣膜衬底温度对类金刚石薄膜的影响规律,在实验中保持其 它实验参数不变,机械瓣膜衬 底温度分别取室温和150°C时,用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上制备类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对薄膜的 微观结构进行检测;用原子力显微镜对薄膜的表面形貌和粗糙度进行检测。结果表明:当其它实验参数不变 时,机械瓣膜衬底温度从室温升高到150°C时,薄膜的微观结构没有发生明显改变;薄膜表面的粗糙度减小。 类金刚石薄膜和机械瓣膜衬底之间具有很好的黏附性。

用脉冲激光在机械瓣膜上沉积类金刚石薄膜的实验中, 保持其它实验参数不变, 沉积时间分别取40 min和50 min来沉积类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对机械瓣膜衬底和薄膜的微观结构进行检测; 用原子力显微镜对薄膜的表面形貌进行检测。结果表明: 机械瓣膜和薄膜的微观结构明显不同, 并且在其它实验参数不变的条件下, 沉积时间从40 min增加到50 min时, 薄膜中sp3/sp2的比值略微升高, 薄膜的密度略微增大, 薄膜中石墨晶粒的数量或体积几乎不变, 薄膜的表面形貌和粗糙度几乎不变。用脉冲激光沉积法在机械瓣膜上沉积出的类金刚石薄膜和机械瓣膜之间具有很好的黏附性。

用脉冲激光沉积法制备类金刚石薄膜的实验。首先,衬底温度分别取室温、200 ℃、400 ℃和600 ℃在Si衬底上沉积类金刚石薄膜;其次,衬底温度分别取400 ℃和600 ℃在316L医用不锈钢衬底上沉积类金刚石薄膜。用Raman光谱仪对各种参数的薄膜样品进行检测。结果表明: 在其它实验参数不变的条件下,衬底材料的改变不会导致薄膜微观结构发生明显改变;但是衬底温度升高将导致薄膜中sp2键和sp3键含量的减少、sp3/sp2比值减小、非晶态的sp2键向石墨相的转化并发生晶化、石墨晶粒的数量增多或体积增大。