1 河南农业大学机电工程学院, 郑州 450002
2 河南农业大学园艺学院, 郑州 450002
超级电容器因具有功率密度高、充放电速度快和循环寿命长等优点而备受关注, 但是较低的能量密度限制了其广泛应用。开发新型高效电极材料对改善超级电容器电化学性能至关重要。金属有机框架材料(MOFs)具有比表面积大、结构孔径可控和活性位点丰富等特点, 故在能量转化和储存领域受到了广泛关注。但是由于MOFs的结构稳定性和导电性较差, 其作为超级电容器的电极材料时, 无法获得满意的电化学性能。以MOFs为前驱体制得的MOFs衍生物的稳定性和导电性优于原生MOFs, 显著提高了超级电容器的电化学性能。本文综述了超级电容器用纳米MOFs衍生碳化物、氧化物、氢氧化物、磷化物、硫化物电极材料的研究现状, 总结了MOFs衍生超级电容器电极材料的合成策略, 为超级电容器用MOFs衍生纳米材料的研究提供指导意义。
超级电容器 电极材料 衍生材料 碳材料 策略选择 结构调制 supercapacitor electrode material MOF MOF derivative material carbon material strategy selection structural modulation
1 北京理工大学光电学院，北京 100081
2 北京市混合现实与新型显示工程技术研究中心，北京 100081
3 北京理工大学计算机学院，北京 100081
4 北京理工大学医学技术学院，北京 100081
5 中国人民解放军总医院激光医学科，北京 100853
手术导航综合运用器官分割建模与手术规划、位姿标定与跟踪定位、多模态图像配准与融合显示等技术，使医生精确定位病灶与手术工具的位置，透过组织表面对内部组织进行观测，可大幅提升手术的安全性，缩短手术时间并提高手术效率。常规手术通常使用超声、内窥镜或X光等单模态影像进行手术过程引导，信息单一且均为二维影像，空间立体信息缺失，手术过程严重依赖医生经验；而多模态图像引导的手术导航技术通过融合多模态图像的优势，在三维空间提供病灶的结构或功能信息，大幅提升医生对血管、神经以及重要组织结构的空间辨识力。由此，本文针对多模态图像分割建模、手术方案决策、手术空间位姿标定与跟踪、多模态图像配准、图像融合与显示等多模态图像引导手术导航的关键技术进行总结和分析，提出其进一步发展面临的挑战并展望其未来发展趋势。多模态图像引导手术导航技术已成为神经外科、颅颌面、骨科、经皮穿刺、血管介入等临床科室精准治疗的新兴手段，具有重要的应用前景。
手术导航 手术机器人 多模态医学影像 医学图像处理 定位跟踪 配准融合 光学学报
2023, 43(15): 1500002
1 盐城工学院信息工程学院, 江苏 盐城 224051
3 盐城工学院汽车工程学院, 江苏 盐城 224051
采用了一种针对针的放电结构, 将其放置在一个高纯氩气的密闭腔室中, 通过施加正极性的过电压产生可重复的大气压纳秒脉冲放电, 并提出建立大气压放电的连续辐射模型来诊断氩气纳秒脉冲放电中的电子温度。 实验利用电压和电流探头分别获取放电过程中的电压和电流波形图, 其放电脉宽约为20 ns。 通过消色差透镜、 单色仪和ICCD等光学系统的组合来测量放电正柱区在不同时刻(0<t<20 ns)的时间分辨发射光谱。 结果表明, 放电中连续谱的强度随时间先增加(0<t<10 ns)后减小(10 ns<t<20 ns), 但是氩原子的谱线强度则随时间的增加而一直增大。 研究表明连续谱强度与电子密度成正相关, 因而电子密度随着时间也是先增加而后减小, 这与放电电流的变化规律是完全一致的。 根据连续谱模型拟合得到放电过程中(0<t<10 ns)的电子温度为(1.4±0.2) eV。 随着驱动电压的下降(10 ns<t<20 ns), 电子温度逐步减小至0.9 eV。 在0<t<10 ns中, 激发态氩原子主要是由电子碰撞激发产生的, 因而谱线强度随着电子密度的增加而增大。 然后, 随着电子温度的减小, ${Ar_{2}}^{+}$复合反应速率激增, 导致电子与离子的复合过程主导产生激发态氩原子, 即谱线强度继续增大。 通过加入0.5%的水蒸气以获取OH的振转光谱。 实验发现, OH(A)的产生机制使其偏离玻尔兹曼平衡分布, 本文采用了双温的OH(A-X)光谱模型来考察气体温度。 在放电过程中, 气体温度保持不变, 大约为400 K。 此外, 水蒸气的加入使得短波长的连续谱发生显著增强。 光谱分析认为H2O在放电中能够解离产生H2, 继而与氩原子的亚稳态发生能量转移生成激发态H2($a^{3} \sum^{+}_{g}$)。 H2($a^{3} \sum^{+}_{g}$)将会自发辐射跃迁到排除态H2($b^{3} \sum^{+}_{u}$), 同时发射短波长的连续谱。 由于短波长的连续谱对电子温度(Te>1 eV)的响应较为灵敏, 所以载气中少量的水蒸气将会对连续谱诊断电子温度带来较大的影响。
大气压放电 发射光谱 纳秒脉冲放电 电子温度 连续谱 Atmospheric pressure discharges Optical emission spectroscopy Nanosecond pulsed discharges Electron temperature Continuum radiation 光谱学与光谱分析
2021, 41(8): 2337
红外与激光工程
2020, 49(3): 0314001
对空间离轴反射式CCD相机的杂散光情况进行分析,通过对CCD的照度图进行分解,对占CCD照度图能量较大的杂散光光路进行解析,确定杂散光路径。根据仿真结果,针对两个成像通道提出杂散光抑制措施并对抑制措施进行优化设计。经过再次仿真,两个成像通道杂散光系数得到大幅降低。根据相机观测对象,利用点源透过率(PST)作为检验杂散光抑制措施有效性的指标。当离轴角为30°,相机的PST达到10 -8数量级,满足设计指标要求。
散射 杂散光抑制 双向反射分布函数 杂散光系数 点源透过率 激光与光电子学进展
2020, 57(3): 032902
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
自适应共焦检眼镜以其高分辨率、动态成像等光学特性，已经在生物医学和临床医学的多个领域得到了广泛而具体的应用。为了能够将非圆形光瞳滤波器等瞳面调制技术运用于其中，并不对波前探测产生影响，系统需要利用两个光源分别进行成像和波前校正。本文首先设计了一套基于双光源的自适应共焦检眼镜，对不同光源的人眼像差进行测量，分析了其主要差异。然后对双光源系统的像差校正能力和高分辨成像能力进行了验证，系统闭环后的图像的亮度、对比度和分辨率都有了显著的提高。最后验证了使用半圆形光瞳实现暗场成像的可行性，并得到了模拟人眼的明暗场图像。
自适应光学 共焦检眼镜 双光源 adaptive optics confocal laser ophthalmoscope two sources
王媛媛 1,2,3,4,5,*何益 1,2魏凌 1,2李凌霄 1,2,3[ ... ]张雨东 1,2
1 中国科学院自适应光学重点实验室，四川 成都 610209
2 中国科学院光电技术研究所，四川 成都 610209
3 中国科学院大学，北京 100049
4 温州医科大学附属眼视光医院，浙江 温州 325035
5 温州医科大学，浙江 温州 325035
针对三种不同空间分辨率的双压电片变形镜(Bimorph DM)，采用仿真实验分析其对3~35 项Zernike 静态像差和实际人眼(包括疾病人眼)像差的拟合能力。实验表明，Bimorph 变形镜特别适用于校正低阶像差，拟合误差小于0.15，随着空间分辨率的增加，Bimorph 变形镜对Zernike 像差和人眼像差的拟合能力总体表现为增强的趋势，其中，35 单元的Bimorph 变形镜的像差拟合能力最优，对前20 项Zernike 像差的拟合误差稍优于传统分立式压电变形镜。通过对Bimorph 变形镜像差拟合能力的实验分析，为人眼视网膜高分辨率系统的Bimorph 变形镜选型提供了分析方法，也为进一步提升Bimorph 变形镜的像差校正能力奠定了研究基础。
自适应光学 双压电片变形镜 Zernike 像差 像差拟合 视网膜成像 adaptive optics bimorph deformable mirror(DM) Zernike aberrations aberration fitting retina imaging
上海大学, 省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室, 上海 200072
采用高温原位拉曼光谱技术, 研究了Li2B4O7从常温至1 373 K温度范围内的拉曼光谱。 在升温过程中, 晶体的拉曼光谱出现展宽和红移现象, 且强度降低。 晶体熔化时, 由2个［BO4］和2个［BO3］组成的［B4O9］环状结构转变成(B3O6)3- 六元环和［BO3］结构, ［BO4］结构减少直至消失。 基于密度泛函理论, 计算了Li2B4O7晶体的拉曼光谱, 对其振动模式进行了分析归属。 利用量子化学从头计算法计算了由［B3O6-BO3］为基础相互连接形成的x(Li2B4O7)(x=2, 3, …, 9)的环状团簇模型的拉曼光谱, 对Li2B4O7熔体的结构进行了模拟分析。 计算结果表明Li2B4O7熔体的阴离子基元为三个(B3O6-BO3)组成的大三元环超级结构。
高温原位拉曼光谱 密度泛函理论 量子化学 Li2B4O7 Li2B4O7 In situ high temperature Raman spectroscopy Density functional theory (DFT) Quantum chemistry 光谱学与光谱分析
2018, 38(6): 1736
Author Affiliations
Abstract
1 The Key Laboratory on Adaptive Optics, Chinese Academy of Sciences, Chengdu 610209, China
2 University of Chinese Academy of Sciences, Beijing 100039, China
3 School of Ophthalmology & Optometry and Eye Hospital, Wenzhou 325035, China
4 Wenzhou Medical University, Wenzhou 325035, China
A bimorph deformable mirror (DM) with a large stroke of more than 30 μm using 35 actuators is presented and characterized for an adaptive optics (AO) confocal scanning laser ophthalmoscope application. Facilitated with a Shack–Hartmann wavefront sensor, the bimorph DM-based AO operates closed-loop AO corrections for human eyes and reduces wavefront aberrations in most eyes to below 0.1 μm rms. Results from living eyes, including one exhibiting ～5D of myopia and ～2D of astigmatism along with notable high-order aberrations, reveal a practical efficient aberration correction and demonstrate a great benefit for retina imaging, including improving resolution, increasing brightness, and enhancing the contrast of images.
110.0110 Imaging systems 110.1080 Active or adoptive optics 170.1790 Confocal microscopy Chinese Optics Letters
2017, 15(12): 121102
上海大学,材料科学与工程学院，省部共建高品质特殊钢冶金与制备国家重点实验室和上海市钢铁冶金新技术开发应用重点实验室,上海 200072
本文利用原位高温拉曼光谱技术并结合量子化学从头计算方法研究了Li2O-WO3二元系钨酸盐熔体中稳定存在的结构单元随成分变化的趋势,给出了其在不同成分下微结构的具体模型,并对其主要振动模式进行了归属。研究表明成分不同会导致四面体基团聚合形成不同长度的链状,且Li2O与WO3摩尔比越小,也即WO3的含量越多,其链的长度越长；结合量子化学从头计算理论分析,认为当熔体的摩尔比为1∶1、1∶2、1∶3以及1∶4时,对应的阴离子基团模型分别为[WO4]2-、[W2O7]2-、[W3O10]2-和[W4O13]2-,其中[W2O7]2-、[W3O10]2-和[W4O13]2-分别由两个、三个、四个[WO4]2-以共顶形式连接而成。
钨酸盐熔体 原位高温拉曼光谱 量子化学从头计算方法 molten tungstates in-situ high-temperature Raman spectroscopy quantum chemistry ab initio calculation method
