光子学报
2023, 52(12): 1214001
金刚石微槽在微电子散热器件和光学器件等领域都有非常大的潜在应用价值。系统研究了激光脉冲能量、扫描速度、扫描次数、重复频率和离焦量对金刚石微槽形貌、微槽宽度、微槽深度及微槽深度与宽度的比值的影响规律。研究结果表明,金刚石微槽的深度与激光脉冲能量、扫描次数呈正相关,随着激光脉冲能量和扫描次数的增大,微槽深度逐渐增加,并且当激光脉冲能量达到200 μJ,扫描次数增加到30时,微槽深度趋于稳定;金刚石微槽的深度与扫描速度呈负相关,当扫描速度为5 mm/s时,可获得深度较大的微槽;微槽的深度随着激光重复频率的增大而增加,当激光重复频率达到60 kHz时,微槽的深度趋于稳定。当离焦量从负值变化到正值时,微槽的深度先增加后减小,当离焦量为-1 mm时,微槽的深度达到最大。在激光脉冲能量为200 μJ,扫描速度为5 mm/s,扫描次数为30,重复频率为60 kHz,离焦量为-1 mm的优化参数下,能够获得微槽深度与微槽宽度的比值大于12的金刚石微槽。
激光技术 紫外纳秒激光 单晶金刚石 微槽 激光工艺参数 中国激光
2022, 49(10): 1002406
疼痛是肿瘤患者最常见的症状之一, 长期以来, 临床肿瘤治疗过程中对于疼痛症状的控制仍然不能得到足够的重视。 疼痛促进肿瘤的作用机制也尚未得到全面的解析。 Substance P(SP)作为介导疼痛的神经肽在癌痛患者血清中高表达。 通过同步辐射显微红外光谱成像对SP刺激后的肿瘤细胞进行红外光谱采集分析, 以期揭示疼痛促进肿瘤的可能机制。 结果显示在乳腺癌细胞系MDA-MB-231, MCF-7及肺癌细胞系A549, SPCA-1中, 反映蛋白质二级结构的酰胺Ⅰ在1 655 cm-1附近的吸收峰发生蓝移, 说明SP刺激肿瘤细胞可能引起肿瘤细胞蛋白质二级结构的改变。 在MDA-MB-231和A549细胞系中, 光谱1 500~1 600 cm-1波段和1 600~1 700 cm-1中酰胺Ⅰ吸收峰和酰胺Ⅱ吸收峰也显著下降, 说明在这两种细胞系中, 肿瘤细胞的蛋白质表达也出现明显降低。 A549细胞系中, 光谱1 070~1 090 cm-1区段和1 230~1 250 cm-1中磷酸二酯基团的正反伸缩振动峰位蓝移, 表明疼痛介质SP刺激A549细胞系还影响了该细胞系核酸的结构, 提示SP可能引起肿瘤细胞抑癌基因的损伤及癌基因的激活。 同步辐射显微红外光谱通过对单一肿瘤细胞的光谱成像分析, 揭示了持续性疼痛症状通过神经递质的释放影响肿瘤细胞的生物学活性, 可能是通过改变肿瘤细胞内蛋白质及核酸的结构实现的。 光谱学结果显示, 疼痛等不良症状的存在, 疼痛相关物质的释放可能影响肿瘤细胞内蛋白质结构和表达及肿瘤细胞核酸变化, 对肿瘤的治疗产生不利影响。 提示在临床肿瘤治疗过程中, 不仅需要重视对肿瘤细胞的杀灭, 更需重视对周边症状的对症控制。
同步辐射显微红外光谱成像 P物质 乳腺癌 肺癌 Synchrotron radiation infrared microscopic imaging Substance P Breast Cancer Lung Cancer 光谱学与光谱分析
2020, 40(11): 3579
1 长光卫星技术有限公司, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
为了满足卫星平台热控指标及空间相机桁架的精密控温需求, 同时尽量降低卫星主动热控功耗, 合理规划了卫星热传递网络, 并进行了相机高精度控温设计。根据卫星结构布局、单机功耗分布和低倾角空间外热流特点进行了任务分析, 确定了热设计的重点和难点。然后进行了卫星热控系统的详细设计, 通过标定测温电路, 采用多层表面均温措施和开设各组件间的热交换通道, 合理利用整星资源进行了一体化热控设计, 并进行了热仿真分析。最后开展了卫星热平衡试验, 对热设计方案进行验证。卫星在轨飞行数据表明, 卫星各单机温度处于-.5~28.8 ℃, 相机桁架的温度波动和均一性小于±0.15 ℃, 在轨平均功耗为9.3 W, 满足平台的控温指标与相机的成像需求。热控分系统质量为1.5 kg, 仅占比整星质量的3%, 为低成本商业遥感卫星的热设计奠定了良好的基础。
商业遥感卫星 低倾角轨道 热设计 热试验 在轨飞行 commercial remote-sensing satellite low inclination orbit thermal design thermal test flying in orbit 光学 精密工程
2020, 28(11): 2497
1 中国科学院广州地球化学研究所矿物学与成矿学重点实验室, 广东 广州 510640
2 广东省矿物物理与材料研究开发重点实验室, 广东 广州 510640
3 中国科学院大学, 北京 100049
利用金刚石压腔装置和激光加热技术, 在高温高压下对KCl—O2体系进行化学反应研究。 实验中先将样品体系预压到37 GPa, 然后对样品进行激光加热处理, 加热温度(1 800±200) K, 淬火至常温后进行激光拉曼测试。 拉曼测试结果显示KCl—O2体系在高温高压下发生了新奇的化学反应, 生成三方(P-3c1)结构的非传统化合物KCl3、 少量KClO4、 固体Cl2(Cmca)以及可能存在的另外一种非传统化合物KO4。 实验中P-3c1-KCl3高压下测到了11个拉曼振动峰, 基于P-3c1-KCl3第一性原理拉曼光谱的理论计算, 将这11个拉曼振动峰进行振动模式归属。 P-3c1-KCl3在卸压过程中拉曼峰强度逐渐变弱, 于压力小于10 GPa时逐渐分解变成KCl和Cl2, 反映其不能在常压下保存。 KO4在高压下受到金刚石拉曼峰的干扰难以检测到拉曼峰, 而在常压下打开金刚石压腔后测到了KO4的3个拉曼振动峰。 实验显示易吸潮的KO4黑色粉末能够保存到常压。 KCl3和KO4中分别具有带分数负电荷的非线性对称Cl—Cl—Cl聚阴离子链和O—O原子对, 反映高压有利于形成非常规聚阴离子(Cl-3)和阴离子(O-4), 表现出与常压或者低压不一样的化学特性。 实验显示在高压下存在数个不同寻常的化学反应, 通过对反应物和生成物的氧化还原价态分析显示, O得到电子由0价变成负价态, 而Cl失去电子由负价态变成0价或者正价态, 反映高压下O得电子能力强于Cl。 这些新奇的化学反应以及非常规聚氯阴离子化合物P-3c1-KCl3的实验观察为合成具有奇特性质的聚阴离子化合物提供了新的思路。
高压高温 三氯聚阴离子 拉曼光谱 High pressure and high temperature Trichloride Raman spectra KCl3 KCl3 光谱学与光谱分析
2020, 40(5): 1367
针对 30倍连续变焦电视公差灵敏度高, 装调难度大的问题, 运用光学仿真方法分析各分离透镜偏心对光学系统 MTF的影响。结果显示, 前组镜中心偏差对系统像质影响敏感, 会产生非对称像差。本文优选光机界面的结构形式, 使透镜下表面自动定心, 微调上表面将偏心控制在公差范围内。变倍组、补偿组作为运动组件, 在变焦过程中光轴共轴性也是影响系统像质的关键因素。本文采用机械定心工装使运动组件的中心轴线与导杆轴线平行, 再以前组镜透射光轴为基准, 校正所有光学部件光轴与之共轴。光学系统经过精密装调, 小视场像质分辨率达到 2.43″, 接近衍射分辨率极限。
连续变焦 光机界面 定心方法 continuous zoom optical machine interface centering method
空间旋转多光轴系统光轴平行性影响系统指向精度且校准难度高、耗时。基于空间旋转多光轴系统光轴校准原理, 获得了校准理论模型; 结合实验研究, 建立了高精度光轴校准方案; 以机械回转轴为基准, 粗调准和精调准结合, 以调整传感器安装面为粗调, 借助双光楔实现光学量级的精校准; 先校正可见光光轴与机械回转轴的平行性, 再保证激光光轴与机械回转轴的平行性, 最终保证可见光光轴与激光光轴的平行性。试验结果表明, 该校准方案精度高, 指标优于0.1 mrad, 可用于实际工程装调。
空间旋转 高功率激光器 光轴平行性 校准 spatial rotation high-power laser optical axis parallelism calibration