王龙飞 1,2胡雨旺 1,2张泽光 1,2刘悦 1,2薛常喜 1,2,*
作者单位
摘要
1 长春理工大学光电工程学院,吉林 长春 130022
2 长春理工大学先进光学设计与制造技术吉林省高校重点实验室,吉林 长春 130022
非球面 光学元件 模压成型 注塑成型 快速制造技术 aspheric surface optics elements precision glass molding injection molding rapid manufacturing technology 
光电工程
2024, 51(1): 230171
王金阳 1夏津 1张慧亮 1,2,3,*
作者单位
摘要
1 河北工程大学数理科学与工程学院,河北 邯郸 056038
2 河北省计算光学成像与光电检测技术创新中心,河北 邯郸 056038
3 河北省计算光学成像与智能感测国际联合研究中心,河北 邯郸 056038
表面增强拉曼散射(SERS)是一种非接触式、无损伤、高灵敏的光谱分析技术,具备分子指纹识别能力,在材料学、化学、物理学、地质学和生命科学等学科有着广泛的应用。相较于传统的刚性基底,柔性SERS基底能够对非平面表面的分析物进行原位检测和现场实时检测。然而,设计和制备高灵敏、高重现性的柔性SERS基底仍存在一些挑战。因此,综述了柔性SERS基底的最新研究进展,探讨了5种不同类型柔性SERS基底的制备、性能和应用以及未来发展趋势,对SERS基底的研究具有一定指导意义。
光谱学 表面增强拉曼散射 柔性薄膜 纳米材料 快速检测 
激光与光电子学进展
2024, 61(9): 0900010
Author Affiliations
Abstract
1 School of Physics, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
2 School of Computer and Electronic Information / School of Artificial Intelligence, Nanjing Normal University, Nanjing 210023, China
3 School of Optoelectronic Engineering and Instrumentation Science, Dalian University of Technology, Dalian 116024, China
In this paper, a cost-effective and miniaturized instrument is proposed, which is based on a tunable modulated grating Y-branch (MG-Y) laser for rapid temperature measurement using a Fabry-Perot interferometer (FPI) sensor. The FPI sensor with a 1 463-μm cavity length is a short segment of a capillary tube sandwiched by two sections of single-mode fibers (SMFs). This system has a broad tunable range (1 527 nm–1 567 nm) with a wavelength interval of 8 pm and a tuning rate of 100 Hz. Temperature sensing experiments are carried out to investigate the performance of the system by demodulating the absolute cavity length of the FPI sensor using a cross-correlation algorithm. Experimental results show that the sensor can reach the response time as short as 94 ms with the sensitivity of 802 pm/℃. Benefiting from the homemade and integrated essential electrical circuits, the entire system has the small size, low cost, and practical application potential to be used in the harsh environment for rapid temperature measurement.
MG-Y laser interrogator rapid temperature measurement cross-correlation algorithm 
Photonic Sensors
2024, 14(1): 240125
作者单位
摘要
贵州民族大学 物理与机电工程学院,贵州 贵阳 550025
利用基于光学记忆效应的单帧散斑自相关方法,研究了光透过随机散射介质的快速成像。短的相机曝光时间内的高质量快速成像需要尽可能消除影响成像质量的因素。通过引入旋转散射片来消除光束的空间相干性,避免相干噪声对成像质量的影响。光斑对比度可衡量光束的空间相干性被消除的效果,影响光斑对比度数值的主要因素有三个:旋转散射片介质颗粒度即目数、转速、相机曝光时间。实验分析了220目数和600目数两种旋转散射片和不同转速、相机不同曝光时间的情况。结果表明,转速提高和相机曝光时间的增加均使得光斑对比度下降并提升散斑相关成像质量,相机曝光时间超过一定值后,光斑对比度和成像相关系数随散射片转速和曝光时间的变化相对较小。因此对于相机曝光时间短的单帧散斑快速成像,选择最合适的散射片转速对高质量成像非常重要。通过优化算法来提升成像质量。根据对光学传递函数约束的迭代算法,无需利用目标的先验信息即可恢复系统的点扩展函数,该点扩展函数适用于不同形状、不同大小的目标,结合单帧散斑自相关算法可实现快速成像,与仅使用单帧散斑自相关算法的情况相比成像质量显著提升。
散射成像 快速成像 点扩展函数 相位恢复算法 旋转漫射器 scattering imaging rapid imaging point spread function phase retrieval algorithm rotating diffuser 
红外与激光工程
2023, 52(12): 20230345
作者单位
摘要
1 南阳职业学院机械与汽车工程学院,河南 南阳 474500
2 郑州科技大学机电工程学院,河南 郑州 450064
3 西峡乐力嘉液压科技有限公司,河南 南阳 474500
采用3D打印成形方法制得内燃机用沉积态Ti600钛合金,利用相关仪器表征各取向(与激光扫描方向成45°、扫描方向和沉积方向)上的钛合金微观组织,并通过MTS万能拉伸机测试了其在各取向上的室温静态压缩特性。研究结果标明:在沉积方向上形成了很高的温度梯度,导致β相出现外延生长,生成了等轴晶组织,β相柱状晶尺寸接近400 μm;各取向的试样中都形成了密排六方类型的晶体组织;45°角取向试样发生了(101)择优取向。各取向的试样断口处形成了许多韧窝和撕裂棱,表现为韧性断裂现象;按照韧窝尺寸大小排序依次为沉积方向、扫描方向、45°;45°取向试样达到了更高强度,其屈服强度接近890 MPa,同时断裂强度为980 MPa,沉积方向与扫描方向试样的强度基本相同;45°取向试样(101)取向生长减弱了材料变形阶段晶粒协调能力,抑制了变形过程的发生,达到了最高的强度,并且塑性发生降低。
3D打印成形 钛合金 微观组织 静态压缩 力学性能 laser rapid prototyping titanium alloy microstructure static compression mechanical properties 
应用激光
2023, 43(6): 0073
作者单位
摘要
国营芜湖机械厂,安徽 芜湖 241007
针对0Cr16Ni6合金开展激光快速修复试验,利用光学显微镜(OM)和扫描电镜(SEM),观察分析所得接头的接头显微组织构成,利用显微硬度计检测接头硬度。研究表明:激光快速修复0Cr16Ni6合金接头分为基体、热影响区以及熔覆区;随着激光热输入的增加,热影响区组织形貌变化不大,与基体相似,由块状铁素体、奥氏体及其上析出的碳化物和少量板条状马氏体组成,且与熔覆区存在明显的分界线;熔覆区顶部区域组织分布均匀,主要为树枝晶,熔覆区中部呈现树枝晶向柱状枝晶过渡的趋势,熔覆区下部为柱状枝晶,枝晶尺寸随着激光热输入的增加而增大;熔覆区主要由基体γ相、强化相γ′和γ′′相及沿枝晶边界析出的白色不规则相δ和MC相等组成;随激光热输入的逐渐增加,热影响区宽度D和深度H的变动不大,仅存在±0.05 mm以内的微小波动;熔宽d和熔高h逐渐增加;熔覆区平均硬度值随单位时间内热输入量的增加,呈现先增加后减小的趋势,且各区域显微硬度值排序为熔覆区>基体>热影响区。
激光快速修复 显微组织 显微硬度 激光热输入 laser rapid repair 0Cr16Ni6 0Cr16Ni6 microstructures microhardness laser heat input 
应用激光
2023, 43(6): 0064
作者单位
摘要
1 上海市环境科学研究院,上海 200233
2 同济大学环境科学与工程学院,上海 200092
3 华太极光光电技术有限公司,上海 200093
采用反射式太赫兹时域光谱技术测试涂料的时域光谱,通过第 1次反射和第 2次反射的反射峰比值,得到判定涂料为水性还是溶剂型的临界阈值。该方法无需复杂的样品前处理,仅需将涂料置于测量容器中即可完成测试。一次性纸杯或聚乙烯塑料容器、不同的测试人员和测试时间对临界阈值均无影响,为生态环境监管领域提供了一种快速、准确辨别水性涂料和溶剂型涂料的方法。
太赫兹时域光谱 反射式 涂料 快速辨别 terahertz time domain spectroscopy reflective coatings rapid identification 
太赫兹科学与电子信息学报
2023, 21(5): 594
作者单位
摘要
1 湖南农业大学农学院, 湖南 长沙 410128 中国农业大学农学院, 北京 100193国家能源非粮生物质原料研发中心, 北京 100193
2 中国农业大学农学院, 北京 100193国家能源非粮生物质原料研发中心, 北京 100193
3 湖南省农业信息与工程研究所, 湖南 长沙 410125湖南省智慧农业工程技术研究中心, 湖南 长沙 410125湖南省产业技术基础公共服务平台, 湖南 长沙 410125
4 湖南农业大学农学院, 湖南 长沙 410128
5 王晓玉
检测生物质原料的灰分含量是高效转化能源的基础, 但传统高温灼烧法测试耗时长、 成本高, 而近红外光谱分析技术能够实现无损、 快速及低成本对未知样本定性或定量的分析。 以5个地点、 10种类型的1 465份生物质原料样品为研究对象, 应用“筛选分类集合法”将样品划分9个集合, 构建近红外光谱生物质样品灰分含量模型。 主要结果为: 玉米秸秆(M)、 小麦秸秆+玉米秸秆+棉花秸秆(WCM)和小麦秸秆+杂草+园林叶(WWL)主因子数分别为5、 6和6; M集合的交叉验证决定系数(R2cv)为0.975, WCM集合的预测决定系数(R2p)为0.983, 模型拟合度最高; 长白皮+棉花秸秆集合(WC)的均方根标准误差(RMSE)最小分别为0.588 7和0.486 4, M集合的交叉验证相对分析误差(RPDcv)最高为6.3, WCM集合的预测相对分析误差(RPDp)最高为7.8, 模型预测精度最高; M集合的交叉验证平均相对偏差ARDcv最小为6%, WCM集合预测平均相对偏差ARDp最小为8%, 木质(W)集合RMSECV/RMSEP为1.01, 模型稳健性最高; 9个生物质样品灰分含量集合模型的R2范围为0.753 8~0.979 4, 建模集与预测集偏差较小均具有较好的线性关系, 其中, H集合(R2=0.942 5)、 M集合(R2=0.979 4)和WCM集合(R2=0.978 7)其拟合度与线性关系最优; L集合(木材边角料)的R2最低, 其值为0.753 8, 判断影响的主要因素是样品中含有泥沙、 粘合剂和油漆等杂质。 为解决常见生物质发电厂原料检测评估问题, 利用9个生物质灰分集合模型对11种生物质样品计算平均相对偏差(ARD)进行预测评估, 草质样品模型预测效果好(ARD范围为3.7%~16.5%)。 应用“筛选分类集合法”划分样品集合来建立近红外光谱生物质灰分含量模型, 其拟合度、 稳健性和精确度都较全样品集合模型性能更高。
生物质样品 筛选分类集合法 近红外光谱技术 快速检测 模型构建 Biomass samples Screening classification set method Near-infrared spectroscopy Rapid detection Model construction 
光谱学与光谱分析
2023, 43(10): 3143
作者单位
摘要
北京工业大学环境与生命学部, 北京 100124
外泌体(Exosome)是直径大小为30~150 nm的膜性囊泡, 包裹DNA/RNA, miRNA, 蛋白质和脂质等多种物质并参与微环境中的生物信息传递, 是理想的癌症生物标志物, 在液体活检领域具有重要的应用潜力, 有望成为癌症快速检测的手段之一。 表面增强拉曼光谱(SERS)是分子振动光谱, 可从分子水平上探测物质的精细结构和信息变化, 具有“指纹图谱”的特征。 采用差速离心结合超速离心的方法获得乳腺癌细胞来源的外泌体, 以金溶胶为增强基底, 收集外泌体及其母细胞的SERS图谱, 结合多元统计分析, 进行乳腺癌细胞的快速鉴别与区分。 研究结果表明, 乳腺癌细胞及其外泌体在500~1 600 cm-1波段范围内有特征拉曼信号, 采用非标记检测所获得的图谱信息是样品“whole-organism fingerprint”整体信号的呈现。 根据外泌体的拉曼表型并结合OPLS-DA分析, 能够100%分辨3种不同类型的乳腺癌细胞。 单细胞SERS检测联合PCA-LDA分析, 区分乳腺癌细胞的准确率为83.7%。 通过比较乳腺癌细胞及其外泌体的拉曼特征图谱发现, 二者在拉曼谱图的波数高度表现一致, 但是外泌体在特征波数上显著增强。 具体体现为在506~569、 1 010~1 070 cm-1等波段二者存在相似性, 但外泌体在735、 963和1 318 cm-1等处的特征信号显著高于细胞。 分析认为外泌体结构比细胞更为简单, 核酸、 蛋白质等生物大分子信息更容易被表征。 同时也提示了通过SERS检测外泌体实现快速鉴定乳腺癌的可行性。 采用非标记、 直接检测, 建立了快速检测单细胞及外泌体的SERS分析技术, 结合多元统计分析能够快速鉴别不同类型的乳腺癌细胞, 并从拉曼组学角度探究了外泌体与母源细胞的关系。 该方法具有非标记、 快速、 灵敏、 准确、 简便的优势, 为乳腺癌的体外快速诊断与筛查提供有效的技术手段, 为临床应用奠定基础。
表面增强拉曼光谱 乳腺癌 外泌体 单细胞分析 快速检测 多元统计分析 Surface enhanced Raman spectroscopy Breast cancer Exosome Single-cellular analysis Rapid detection Multivariate statistical analysis 
光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3840
作者单位
摘要
1 中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031合肥学院生物食品与环境学院, 安徽 合肥 230601
2 中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031中国科学技术大学研究生院科学岛分院, 安徽 合肥 230026
3 中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
4 中国科学院合肥物质科学研究院, 安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
5 安徽大学物质科学与信息技术研究院, 安徽 合肥 230601
水体重金属铅(Pb)污染对人类健康及水生态环境具有重要影响。 为实现水体重金属Pb的现场快速检测, 以蛋白核小球藻为吸附剂, 开展了基于蛋白核小球藻富集-X射线荧光(XRF)光谱的水体重金属Pb快速检测研究。 结果表明: 蛋白核小球藻与重金属Pb反应液的pH值为7且反应温度为25 ℃时, 蛋白核小球藻对重金属Pb具有快速高效吸附特性, 在反应时间为5 min时对0.012 8~0.353 5 mg·L-1这一较宽浓度范围内重金属Pb的吸附效率高达92%以上, 但对类金属As的吸附效率却低于5%, 因此基于蛋白核小球藻的富集作用可以有效避免重金属Pb与类金属As共存时As的Kα最优特征谱峰对XRF光谱测量过程中Pb的Lα最优特征谱峰的干扰与影响; 在蛋白核小球藻对重金属Pb的最佳吸附反应条件下, 当反应液样品富集量为10 mL时, 建立了基于蛋白核小球藻富集-XRF光谱的水体重金属Pb定量检测方法, 水体重金属Pb浓度与XRF光谱中Pb的Lα特征谱峰净积分荧光强度间具有良好的线性关系, 相关系数r为0.990, 检测限为7.2 μg·L-1, 低于我国《地表水环境质量标准(GB 3838—2002)》中Ⅰ类水质标准中重金属Pb的标准限值; 采用该方法对合肥市市内派河、 匡河、 南淝河、 四里河及十五里河实际水体水样中重金属Pb进行检测, 回收率均在87.84%~115.66%范围内, 表明所建立的藻富集与XRF光谱法相结合的水体重金属Pb快速检测方法能够很好地应用于实际水体中重金属Pb的快速分析与检测。 该研究为发展水体重金属现场快速监测技术与仪器奠定了方法基础。
X射线荧光 重金属  快速检测 藻富集 X-Ray fluorescence Heavy metals Lead Rapid detection Enrichment with algae 
光谱学与光谱分析
2023, 43(8): 2500

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