基于MEMS-FPI片上光谱芯片的多组分痕量气体检测系统 被引量：3

1

作者 刘兆海 安昕辰 +1 位作者 陶治 刘向 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2024年第2期359-366,共8页

气体的特征吸收频率可以通过红外光谱技术进行提取,但以可调谐激光吸收光谱法(TDLAS)为标志的气体光谱检测技术难以兼顾宽波段与高精度。因此,高集成度、高速度和高稳定性的多组分痕量气体的检测技术一直是科研界研究的热点。为了拓宽... 气体的特征吸收频率可以通过红外光谱技术进行提取,但以可调谐激光吸收光谱法(TDLAS)为标志的气体光谱检测技术难以兼顾宽波段与高精度。因此,高集成度、高速度和高稳定性的多组分痕量气体的检测技术一直是科研界研究的热点。为了拓宽红外激光器检测的范围,本项目研发了中心波长分别为1543、1579、1626、1653、1690与1742 nm波段可调谐的多通道、可调频分布式反馈(DFB)激光器作为光源。利用MEMS-FPI片上光谱芯片探测带宽窄(约5 nm)、工作波长可精准调控、滤波效率高等一系列优势,实现了与多波长红外激光器的同步探测,完成多种混合气体的稳定高精度的识别与浓度检测,有效抑制了背景气体的相互干扰。该系统采用可寻址的MEMS-FPI光谱芯片的多通道波长调制(WMS)技术,通过单路锁相放大电路分别对不同气体吸收谱线的二次谐波(2f)信号进行解调与数字采集。实现了甲烷(CH4),硫化氢(H_(2)S),乙烯(C2H4)等七种气体标志物的快速痕量级检测。能够兼顾多组分识别与低气体检测下限(识别速度2 s以内),检测下限相比于传统宽光谱直接测量方法降低了约700倍。实验结果表明,本系统对甲烷的检测下限可达到0.2μL·L^(-1),且二氧化碳的检测下限为10μL·L^(-1),丙酮的检测下限为2μL·L^(-1),乙烯、硫化氢的检测下限为1μL·L^(-1),氨气的检测下限为5μL·L^(-1),氯化氢的检测下限为4μL·L^(-1),完全满足包括双碳背景下的低浓度温室气体监测、医疗领域人体呼出气体检测与诊断在内的一系列痕量级多组分气体检测的应用需求。 展开更多

关键词 多组分痕量气体检测 TDLAS 近红外光谱 mems-fpi光谱芯片

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SERS@Au微阵列芯片快速检测细菌性结膜炎病原体

2

作者 刘文博 李含 +5 位作者 徐瑗聪 刘梦东 王惠琴 林太凤 郑大威 张萍 《光谱学与光谱分析》 北大核心 2025年第2期476-482,共7页

急性细菌性结膜炎是一种常见的眼科疾病,医治不及时会严重损害视力。目前针对细菌性结膜炎常规的诊断方法仍为微生物培养法,该方法灵敏度高,但耗时耗力,难以满足快速检测的需求。该研究开发了一种SERS@Au微阵列芯片,将其作为增强基底收... 急性细菌性结膜炎是一种常见的眼科疾病,医治不及时会严重损害视力。目前针对细菌性结膜炎常规的诊断方法仍为微生物培养法,该方法灵敏度高,但耗时耗力,难以满足快速检测的需求。该研究开发了一种SERS@Au微阵列芯片,将其作为增强基底收集细菌性结膜炎相关金黄色葡萄球菌、大肠杆菌、铜绿假单胞菌和表皮葡萄球菌的SERS图谱。结果表明,该芯片具有良好的增强效果、重现性和稳定性。选取400~1800 cm^(-1)波段,通过建立SVM模型和OPLS-DA模型对四种致病菌进行判别分析,区分准确率分别达到97%和90%。采用SERS@Au微阵列芯片对加标泪液进行检测,仅需短暂培养即可快速、准确、便捷、无损筛查致病菌,减少患者的痛苦。该研究开发的SERS@Au微阵列芯片与便携式拉曼光谱仪配套使用,具有准确、便携、快速、现场检测及微量样品检测的特点,适用于眼科细菌性感染疾病的快速筛查。该方法无需标记、无需鉴定培养基、对患者无损,实现了对复杂生物样本混合感染的快速检测,大大提高了检测效率,有望成为眼科疾病的新型辅助筛查手段。 展开更多

关键词 表面增强拉曼光谱 微阵列芯片 细菌性结膜炎 正交偏最小二乘判别分析 支持向量机 快速检测

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傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原FPGA芯片系统研究 被引量：6

3

作者 殷世民 梁永波 +2 位作者 朱健铭 梁晋涛 陈真诚 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2015年第12期3580-3586,共7页

针对傅里叶变换红外成像光谱仪实时数据处理技术的要求,研究了一种基于FPGA的集干涉图非均匀性校正、光谱复原、光谱辐射定标于一体的傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原芯片系统。该系统对输入信号做了标准化设计,以流水线方式输出... 针对傅里叶变换红外成像光谱仪实时数据处理技术的要求,研究了一种基于FPGA的集干涉图非均匀性校正、光谱复原、光谱辐射定标于一体的傅里叶变换红外成像光谱仪实时光谱复原芯片系统。该系统对输入信号做了标准化设计,以流水线方式输出目标的复原光谱信息,可嵌入到各种类型的红外/可见光傅里叶变换成像光谱仪的实时数据处理系统中,具有体积小、运算速度快、稳定可靠及易于升级等优点,为基于光谱特征的目标实时识别奠定了良好的技术基础。 展开更多

关键词 傅里叶变换 红外成像光谱仪 实时 光谱复原 芯片系统

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芯片式流通池顺序注射可更新表面反射光谱分析系统的研究 被引量：6

4

作者 王建雅 方肇伦 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2002年第1期126-130,共5页

本文提出一种用于流动注射或顺序注射分析进样可更新表面反射光谱法检测的芯片式流通池 ,并将此流通池与顺序注射系统及检测系统相匹配。流通池采用三层组合结构 ,流通池通道刻在中间层的硅橡胶膜上 ,多孔滤层横嵌于硅橡胶膜上的通道处... 本文提出一种用于流动注射或顺序注射分析进样可更新表面反射光谱法检测的芯片式流通池 ,并将此流通池与顺序注射系统及检测系统相匹配。流通池采用三层组合结构 ,流通池通道刻在中间层的硅橡胶膜上 ,多孔滤层横嵌于硅橡胶膜上的通道处以实现对微珠的截留。流通池检测窗口面积约为 3 6mm2 ,填充微珠体积 2 2 μL ,微珠层厚度 6 0 0 μm。与流通池相接的多股双岔光纤分别与光源、检测器相耦合 ,以实现对微珠表面的反射光谱检测。工作中采用Cr(Ⅵ )与固定在PolysorbC 18微珠表面的DPC的显色反应做为模型系统对流通池和仪器系统进行优化。微珠表面反射光谱在 5 40nm处检测 ,Cr(Ⅵ )采样量 10 0 μL ,载流流速为 1 0mL·min- 1 时 ,线性范围为 0～ 0 6 μg·mL- 1 Cr(Ⅵ ) ,检测限为 6ng·mL- 1 ,分析精度RSD(n =11)为1 5 % ,进样频率 6 4样·h- 1 。文中讨论了分析体系的设计思路 ,微珠层厚度、微珠注入量、载流流速。 展开更多

关键词 芯片式流通池 流动注射 顺序注射系统 反射光谱 Cr(Ⅵ)-DPC 1 5-二苯基卟巴腙 铬(Ⅵ) 光谱分析 显色反应

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无泵负压进样-芯片电泳分离-激光诱导荧光光谱法测定儿茶酚胺类物质 被引量：1

5

作者 胡红美 王修中 +3 位作者 徐春秀 殷学锋 孙秀梅 郭远明 《理化检验（化学分册）》 CAS CSCD 北大核心 2012年第4期377-380,共4页

提出了用芯片电泳分离-激光诱导荧光光谱法测定儿茶酚胺类物质的方法。采用自制的无泵负压进样系统,避免了进样歧视效应。在优化的条件下,去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)和肾上腺素(E)可在1 min内完全分离。3种儿茶酚胺的平均迁移时间依... 提出了用芯片电泳分离-激光诱导荧光光谱法测定儿茶酚胺类物质的方法。采用自制的无泵负压进样系统,避免了进样歧视效应。在优化的条件下,去甲肾上腺素(NE)、多巴胺(DA)和肾上腺素(E)可在1 min内完全分离。3种儿茶酚胺的平均迁移时间依次为30.59,37.23,46.43 s,其相对标准偏差(n=7)依次为1.10%,1.28%,0.45%。3种物质的线性范围为0.3～5.0 mg.L-1(NE及DA)和0.05～4.0 mg.L-1(E),检出限(3S/N)依次为30,30,10μg.L-1。 展开更多

关键词 芯片电泳 激光诱导荧光光谱法 儿茶酚胺类物质

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芯片式光谱仪光束耦合与对准监测系统设计 被引量：1

6

作者 刘智颖 姜馨 +1 位作者 李明宇 贾文波 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2020年第8期132-137,共6页

针对芯片式光谱仪的光束耦合与对准监测难的问题,提出了一种集成光学系统,避免光纤与芯片式光谱仪接收端接触产生磨损;有效解决光纤遮挡导致无法监测耦合效果的问题。光学系统由耦合前部分系统、监测后部分系统和复合共用系统三部分组成... 针对芯片式光谱仪的光束耦合与对准监测难的问题,提出了一种集成光学系统,避免光纤与芯片式光谱仪接收端接触产生磨损;有效解决光纤遮挡导致无法监测耦合效果的问题。光学系统由耦合前部分系统、监测后部分系统和复合共用系统三部分组成,复合共用系统需同时配合耦合前部分系统与监测后部分系统分别完成光束耦合与对准监测的功能。采用多重组合方式对整体系统进行设计,针对6μm入射光纤与20μm×20μm的芯片式光谱仪接收端,在(1550±50)nm的工作谱段对光纤光束与芯片式光谱仪接收端耦合系统与监测系统进行了设计,并通过LightTools软件对耦合系统进行能量分析,计算耦合效率为0.733。整体系统结构简单且无需手动调节,可同时进行光束耦合与对准监测,为芯片式光谱仪的耦合及监测提供了一种新方法。 展开更多

关键词 芯片式光谱仪 光束耦合 共用光路 对准监测

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结合组织芯片技术的人体胃管状腺癌组织太赫兹光谱检测 被引量：3

7

作者 张逸 黄平捷 +3 位作者 葛维挺 曹雨齐 侯迪波 张光新 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第2期397-405,共9页

太赫兹波技术在生物医学领域具有广泛应用前景,结合人体胃管状腺癌组织检测,针对太赫兹时域光谱(THz-TDS)组织检测点位与实际病理难以配准的问题,在处理石蜡包埋的胃组织的过程中引入组织芯片技术,为实验样本的精准定位检测提供了可行... 太赫兹波技术在生物医学领域具有广泛应用前景,结合人体胃管状腺癌组织检测,针对太赫兹时域光谱(THz-TDS)组织检测点位与实际病理难以配准的问题,在处理石蜡包埋的胃组织的过程中引入组织芯片技术,为实验样本的精准定位检测提供了可行方法。开展了人体胃正常组织和癌变组织太赫兹检测实验,结合主成分分析方法,对比分析了组织芯片技术配准的实验组与未配准的对照组的太赫兹吸收系数和折射率谱。此外对比研究了采用支持向量机和逻辑回归的太赫兹胃管状腺癌判别方法。研究结果表明,使用组织芯片方法有助于提升组织取材的精准性从而提高癌变样本和正常样本光谱数据的区分效果。 展开更多

关键词 太赫兹时域光谱 胃管状腺癌 组织芯片技术 病变检测

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基于芯片实验室技术的表面增强光谱学在分析科学中的应用 被引量：1

8

作者 张浩 龚力 +3 位作者 谢方艳 张卫红 陈秋兰 陈建 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2017年第2期350-355,共6页

集成具有一序列微流控操作单元的芯片实验室技术,在微流控通道内铺陈金属纳米粒子(尤其是金、银以及铜纳米粒子)作为衬底,泵入多通道微纳升分析物,用于联用表面增强光谱在痕量、实时、原位、过程反应等检测中具有重要的意义。这种联用... 集成具有一序列微流控操作单元的芯片实验室技术,在微流控通道内铺陈金属纳米粒子(尤其是金、银以及铜纳米粒子)作为衬底,泵入多通道微纳升分析物,用于联用表面增强光谱在痕量、实时、原位、过程反应等检测中具有重要的意义。这种联用检测技术集成了芯片实验室和表面光谱两种技术的优点:芯片实验室技术集成流程式分步操作,实现筛选取样,分段、实时反应检测,减小样品量,稳定测试环境等优势以及表面增强光谱的光谱响应快,灵敏性和选择性强、原位检测等优点。借助于Drude模型以及适当的边界条件,外电场引发金属颗粒价电子的局域等离子振荡,并推导了产生共振的局域表面等离子增强以及受激感应偶极子振荡产生表面拉曼增强的物理电磁增强机制。综述了芯片实验室表面局域等离子检测在生物、医药、食品安全等方面的应用,检测通道的增加促使检测效率有较大的提高,同时检测限能力获得较大的突破。综述了芯片实验室技术结合表面增强拉曼光谱公共安全、生物医学、电化学和生物传感器等领域的应用,表面增强拉曼光谱的高度灵敏性以及指纹性应用于痕量检测。根据芯片实验室技术在研究开发和应用已经获得不断的进展,结合3D打印技术,精准控制多通道结构尺寸,更好地满足设计的需求。表面等离子增强光谱以及表面增强拉曼光谱等表面光谱检测技术在应用上日趋成熟,获得突破传统显微镜的光学极限的分辨能力。这种联用技术在实际定性或者半定量痕量分析检测应用中具有光明的前景。 展开更多

关键词 表面增强光谱 局域表面等离子共振 表面增强拉曼光谱 微流控芯片实验室

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拉曼光谱编码的荧光液相生物芯片检测系统研究 被引量：3

9

作者 谢鲁源 关添 +6 位作者 何永红 侯建勋 徐涛 陈雪静 王蓓 申志远 许杨 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第10期3021-3027,共7页

随着医疗诊断需求的增加,生物分子检测技术越来越受到人们的重视,液相生物芯片技术作为一种高通量,多通道的分子检测手段在近几年得到了飞速发展。通过层层自组装方法制备以微片为载体的拉曼光谱编码液相生物芯片,并利用自行搭建的一套... 随着医疗诊断需求的增加,生物分子检测技术越来越受到人们的重视,液相生物芯片技术作为一种高通量,多通道的分子检测手段在近几年得到了飞速发展。通过层层自组装方法制备以微片为载体的拉曼光谱编码液相生物芯片,并利用自行搭建的一套高灵敏度、高分辨率的光学系统,实现对液相生物芯片的定性与定量分析。光学系统由拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统耦合而成。在拉曼光谱检测系统中激光器发射出785nm波长的激光,通过二向色镜,带反反射镜与物镜汇聚到样品上,样品产生的拉曼散射光,经物镜,带反反射镜,二向色镜与拉曼滤波片,最后通过凹透镜聚焦到光谱仪的狭缝上,光谱仪色散实现在线阵CCD上拉曼光谱的获取。荧光显微成像系统应用光学成像原理,通过调节凹透镜与405nm的激发光之间的距离,使激发光通过物镜均匀的照射到样品之上,样品激发出的荧光,通过物镜,带反反射镜,二向色镜,滤波片与相应的凹透镜,最后成像到面阵CCD上。改进传统便携式拉曼光谱检测系统光路并选用相应波段的带反反射镜与焦距20倍的物镜完成拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统的耦合。为了减少两路系统之间的相互影响选用合适的二向色镜以及滤波片,在提高耦合系统获取数据的准确性中有着重要的作用。该系统通过对反应之后的液相生物芯片进行拉曼光谱检测,以完成对每个编码玻片的定性识别,即解码;同时激发反应后液相生物芯片的荧光并采集荧光强度图,根据每个解码玻片上的荧光强度值完成对目标检测物的定量分析。区别于传统荧光编码液相生物芯片,拉曼光谱编码具有稳定性更强,光谱分辨率更高等优点。该光学系统集拉曼光谱检测系统与荧光显微成像系统于一体,解决了目前未有基于拉曼编码的液相生物芯片的检测系统的问题,并且可同时对多种目标物进行识别和定量分析,提升了实验结果的准确性。 展开更多

关键词 液相生物芯片 光学系统 拉曼光谱编码 荧光强度 定性与定量分析

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基于高光谱成像芯片中布拉格反射镜的设计和制备 被引量：3

10

作者 王天鹤 刘舒扬 +1 位作者 张晨 贾晓东 《红外与激光工程》 EI CSCD 北大核心 2019年第10期218-224,共7页

针对传统高光谱成像系统体积质量大、光机结构复杂、成本高等缺点,亟待微小型化的需求,开展高光谱成像芯片中布拉格反射镜设计和制备的研究,根据布拉格分布膜系理论开发的多层膜系结构的模拟器,并根据结构设计完成了5层和7层膜系布拉格... 针对传统高光谱成像系统体积质量大、光机结构复杂、成本高等缺点,亟待微小型化的需求,开展高光谱成像芯片中布拉格反射镜设计和制备的研究,根据布拉格分布膜系理论开发的多层膜系结构的模拟器,并根据结构设计完成了5层和7层膜系布拉格反射镜的制作,利用可见/近红外分光光度计,对布拉格反射镜的反射率进行测量,与模拟器进行对比,由于布拉格镜的实际制备存在"瑕疵",导致误差≤3%,多层膜系结构模拟器可以指导实际布拉格反射镜的制备,为高光谱成像芯片化奠定基础。 展开更多

关键词 高光谱成像芯片 布拉格反射镜设计 法珀腔多光束干涉 多层膜系结构

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基于级联AWG的光谱分析芯片设计

11

作者 韩征 恽斌峰 《光子学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第11期202-211,共10页

基于低损耗氮化硅光波导平台,采用一个1×6阵列波导光栅(AWG)与六个仅中心波长不同的1×25AWG两级级联的架构,优化设计了集成光谱分析芯片。仿真结果表明,该光谱分析芯片的工作带宽、波长分辨率、最小通道插损分别为75 nm、0.5... 基于低损耗氮化硅光波导平台,采用一个1×6阵列波导光栅(AWG)与六个仅中心波长不同的1×25AWG两级级联的架构,优化设计了集成光谱分析芯片。仿真结果表明,该光谱分析芯片的工作带宽、波长分辨率、最小通道插损分别为75 nm、0.5 nm和4.9 dB,且通道间最小相邻、非相邻串扰约为-27.7 dB、-23.0 dB,最大相邻、非相邻串扰约为-22.6 dB、-12.5 dB。 展开更多

关键词 片上集成光谱仪 阵列波导光栅 光谱分析芯片 色散器件 集成光学器件

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高重频火花放电增强激光诱导击穿光谱(LIBS)结合机器学习对铝合金中镁元素的定量分析

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作者 王亚蕊 王朝勇 吴诗磊 《中国无机分析化学》 CAS 北大核心 2024年第10期1457-1464,共8页

铝合金中的镁元素会影响铝合金的性能,因此亟需一种快速、高准确度定量分析铝合金中镁元素含量的方法。采用基于微芯片激光器的高重频火花放电辅助激光诱导击穿光谱技术(HRR SD-LIBS)对铝合金中镁元素进行定量分析。采用移动中位数法对... 铝合金中的镁元素会影响铝合金的性能,因此亟需一种快速、高准确度定量分析铝合金中镁元素含量的方法。采用基于微芯片激光器的高重频火花放电辅助激光诱导击穿光谱技术(HRR SD-LIBS)对铝合金中镁元素进行定量分析。采用移动中位数法对采集的光谱数据进行基线校正以获取净光谱数据,分别建立单变量定标模型和反向传播神经网络(BP)、支持向量机(SVM)和随机森林(RF)等多变量定标模型。结果表明,HRR SD-LIBS技术结合机器学习算法可建立更稳健的多变量定标模型。与常规单变量定标法相比,BP、SVM和RF模型的预测集相关系数(R_(P)^(2))从0.810升高到0.985、0.997和0.994,均方根误差(RMSEP)从0.283下降到0.059 8、0.041 0和0.054 2,平均相对误差从26.62%下降到3.13%、2.82%和3.61%。因此采用基于机器学习的多变量定标法能够显著提升LIBS定量分析准确度。基于小型化的微芯片激光器的HRR SD-LIBS技术结合机器学习算法能够实现对合金样品和其他材料的便携、快速、准确的定量元素分析。 展开更多

关键词 火花放电 激光诱导击穿光谱 微芯片激光器 机器学习 定量分析

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科院成功研制光谱“解码芯片”母机

13

《新疆农垦科技》 2016年第11期I0002-I0002,共1页

中国科学院长春光机所成功研发了制造这种高端“解码芯片”的母机，打破我国在该领域受制于人的局面，并达到国际领先水平。2016年11月11日，国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”在中科院长春光机所通过验收... 中国科学院长春光机所成功研发了制造这种高端“解码芯片”的母机，打破我国在该领域受制于人的局面，并达到国际领先水平。2016年11月11日，国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”在中科院长春光机所通过验收。验收专家组表示，该项成果填补了国内空白，也将扭转我国光谱仪器行业“有器无心”的状况。 展开更多

关键词 解码芯片 光谱仪器 母机 中国科学院长春光机所 中科院长春光机所 国际领先水平 光栅刻划 研制项目

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PolyA,PolyU及双链复合物PolyA·PolyU的拉曼光谱研究 被引量：3

14

作者 廖昱博 孟耀勇 +1 位作者 雷浩东 王英 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2007年第5期940-943,共4页

测试了PolyA,PolyU及其双链复合物PolyA.PolyU的拉曼光谱,研究了双链形成前后的光谱变化。结果显示(1)15℃下,在pH7.0的0.14mol·L-1NaCl,1mmol·L-1Tris水溶液中,PolyU,PolyA,PolyA.PolyU分别以无规卷曲、A型单螺旋和A型双螺... 测试了PolyA,PolyU及其双链复合物PolyA.PolyU的拉曼光谱,研究了双链形成前后的光谱变化。结果显示(1)15℃下,在pH7.0的0.14mol·L-1NaCl,1mmol·L-1Tris水溶液中,PolyU,PolyA,PolyA.PolyU分别以无规卷曲、A型单螺旋和A型双螺旋结构存在。后两种结构区别于前者的主要光谱标志之一是有序结构在814cm-1附近出现的拉曼峰。另一光谱标志则是1100cm-1附近的谱峰半高宽的大小。PolyA,PolyA.PolyU在该处有着相同的半高宽,而PolyU在该处的谱峰则有明显的展宽。此外,还发现PolyA的有序程度不及PolyA.PolyU,这可以从(813±2)cm-1与1100cm-1的峰强比推知;(2)PolyU,PolyA形成双螺旋复合物之后,多聚核苷酸碱基-碱基堆积力大为增强,主链构象变得更为有序化,从而产生了明显的拉曼减色效应并伴随着相关谱带的频移。在这个过程中,PolyU链比PolyA链所产生的光谱变化更为显著。该研究表明,从这类实验结果中提取特征光谱标志有望实现基因芯片的拉曼光谱检测。 展开更多

关键词 POLYA PolyU 基因芯片 拉曼光谱

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短波红外Hadmard变换高光谱成像技术研究 被引量：6

15

作者 亓洪兴 陈木旺 《红外技术》 CSCD 北大核心 2005年第6期463-468,共6页

Hadmard变换成像光谱技术基于Hadmard变换光学基本原理,采用线阵探测器件实现高光谱成像,多通道探测优势使其在一定条件下可以获得与推帚式高光谱成像相当水平的探测信噪比。本文在阐述Hadmard变换成像光谱技术基本原理的基础上,通过类... Hadmard变换成像光谱技术基于Hadmard变换光学基本原理,采用线阵探测器件实现高光谱成像,多通道探测优势使其在一定条件下可以获得与推帚式高光谱成像相当水平的探测信噪比。本文在阐述Hadmard变换成像光谱技术基本原理的基础上,通过类比光机扫描成像和推帚式成像,论证了Hadmard变换成像光谱技术的探测信噪比优势,设计了一套基于线阵短波红外器件、DMD芯片和双Offner光栅光谱仪系统的高光谱成像光谱仪,并简要论证了其工程可行性。 展开更多

关键词 Hadmard变换 成像光谱技术 短波红外 DMD芯片 双Offner光栅光谱仪

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一种新型光谱表面等离子体共振二维探测方法在DNA微阵列中的应用 被引量：1

16

作者 刘乐 何永红 +4 位作者 马绥华 鲁卫平 赵欣 张雅鸥 郭继华 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2010年第1期154-158,共5页

在此前曾提出过一种新型二维折射率探测方法——并行扫描光谱表面等离子体共振(surface plasmonresonance,SPR)成像方法。在这种方法中,使用线形光照明,CCD得到的图像包含SPR光谱信息和一维空间信息,进而通过计算可得到折射率的一维分... 在此前曾提出过一种新型二维折射率探测方法——并行扫描光谱表面等离子体共振(surface plasmonresonance,SPR)成像方法。在这种方法中,使用线形光照明,CCD得到的图像包含SPR光谱信息和一维空间信息,进而通过计算可得到折射率的一维分布信息。通过一维扫描,就能够得到整个被扫描区域内的折射率二维分布信息。该方法具有高灵敏、高通量的优点,适合微阵列(microarray)的检测,并完善了这种方法的数据处理过程,使用空气折射率作为参考,消除了无法精确控制入射角的难题。使用该方法对手工点制的军团菌mip DNA探针微阵列进行了检测,证明了这种方法高灵敏无标记地探测微阵列的可行性。我们得到的军团菌mip DNA探针制备浓度与其等效折射率的关系,这对基于SPR的微阵列技术的发展有着重要的参考意义。 展开更多

关键词 SPR 光谱 成像 微阵列 生物芯片

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真菌鉴别和检测的SERS光谱技术研究进展 被引量：4

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作者 李玲 何薪宇 +2 位作者 李世芳 葛闯 徐溢 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2021年第6期1661-1668,共8页

真菌是一种广泛存在于自然界的病原微生物,具有细胞核、细胞壁等结构,可以引起动、植物和人类的多种疾病。真菌感染是临床上常见的感染性疾病之一,使得近年来针对真菌的高效检测及真菌相关领域的研究备受关注。目前真菌的传统检测方法... 真菌是一种广泛存在于自然界的病原微生物,具有细胞核、细胞壁等结构,可以引起动、植物和人类的多种疾病。真菌感染是临床上常见的感染性疾病之一,使得近年来针对真菌的高效检测及真菌相关领域的研究备受关注。目前真菌的传统检测方法主要有培养、镜检与分子生物学检测法等,均具有操作复杂、耗时等缺点。表面增强拉曼散射(SERS)技术以其不受水分子干扰、能反应分子指纹信息、检测迅速等特点在真菌的检测与鉴别领域逐渐发挥出明显的优势。在简要介绍真菌的结构特点及真菌常用的检测方法基础之上,主要针对拉曼光谱(Raman spectrum)/SRES技术在真菌检测和鉴别中的应用进行调研和讨论。首先通过对Raman/SERS技术的特点以及真菌的结构特征进行解析,根据调研Raman/SERS技术用于真菌检测的相关文献,分析了SERS技术用于真菌检测的可行性,提出SERS技术在真菌检测时会面临检测灵敏度低、信号复杂、选择性和特异性差以及信号重现性和稳定性不佳等难点。为解决以上难题,分析了SERS的增强模式,重点针对SERS的纳米增强介质材料、SERS标签(SERS_(tag))的信号放大效应以及SERS光谱分析技术与微流控芯片分析技术结合等SERS分析新进展,予以了系统地综述和讨论。通过纳米材料选择和纳米微结构的构建,SERS增强介质所产生的SERS增强效应在真菌鉴别以及临床疾病快速诊断中显示出巨大的发展潜力;基于SERS_(tag)产生的信号放大机制,可以有效提高真菌SERS检测的灵敏度、特异性和重现性;在微流控芯片中设计和集成SERS增强纳米微结构,构建基于SERS_(tag)的信号放大策略,开展针对真菌的快速高效测试方法研究,更有望实现真菌样本的高通量及高内涵SERS检测,其在真菌的鉴别和检测上显示出巨大的研究价值和应用前景。 展开更多

关键词 真菌 纳米增强基底 Raman/SERS光谱分析 SERS标签 微流控芯片

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基于耦合微流控芯片的可逆式铵检测及其影响因素研究 被引量：2

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作者 周昊 杨正 《光谱学与光谱分析》 SCIE EI CAS CSCD 北大核心 2019年第12期3749-3754,共6页

铵(NH+4)的光谱检测有着重要的意义,随着微流控领域的发展,以快速性、便携性以及多组分检测为目标的微流控光谱分析成效卓著。但是分析中存在的指示剂浪费问题一直没有得到解决。锌卟啉作为一种天然的自发光分子,能够实现NH+4的可逆性检... 铵(NH+4)的光谱检测有着重要的意义,随着微流控领域的发展,以快速性、便携性以及多组分检测为目标的微流控光谱分析成效卓著。但是分析中存在的指示剂浪费问题一直没有得到解决。锌卟啉作为一种天然的自发光分子,能够实现NH+4的可逆性检测,解决这一问题,但却存在选择性低的缺点。针对这些问题,实验设计了一种耦合微流控芯片,由反应芯片、气体扩散芯片和检测芯片组成。其中反应芯片用于将NH+4转化为NH 3,由聚二甲基硅氧烷制成;气体扩散芯片使NH 3扩散进入待测溶液,由上下两片玻璃芯片及夹在中间的一层PDMS材质的气体透过膜制成;而检测芯片则通过多层结构将指示剂固定在其中。指示剂是通过将锌卟啉永久染色在离子交换树脂上制作而成的,在遇到NH 3分子时会产生由绿到紫的变化,而当周围变成纯水环境时,又能够实现从紫到绿的逆向变化。以此耦合芯片为分析平台,搭建了一套小型化的光谱检测系统,以便携式光谱仪为分析器件,通过测量450 nm处的透射光谱强度变化,实现了NH+4的定量检测,同时研究了影响检测结果的三个参数:气体透过膜厚度,流速和指示剂用量。首先通过光谱强度随时间的变化,我们证明了指示过程的可逆性,因而解决了指示剂浪费的问题,时间响应也说明了指示过程的快速性;接着通过与对照实验的对比,说明检测过程具有很高的选择性,能够排除干扰物的影响,光谱变化仅仅是因为NH 3的存在;通过改变气体扩散芯片中气体透过膜的厚度,得到了膜厚和光谱强度变化之间的关系,膜的厚度增加使得检测效果变差,但当膜厚小于10μm时效果基本不变,考虑到机械强度,选择了10μm作为膜的最佳厚度;随即研究了耦合芯片中流速对于光谱强度变化的影响,发现流速的增加会使得光谱强度变化减小,但流速小于5μL·min^-1时效果基本不变;最后又研究了指示剂用量对于光谱强度变化的影响,证明指示剂过多和过少都会影响检测效果,以5 mg为最佳。这套以耦合芯片为平台的光谱分析系统具有体积小,经济性高,响应迅速的特点,能够实现NH+4高选择性、可逆性的定量测量。 展开更多

关键词 NH+4检测 耦合微流控芯片 光谱分析 可逆性 影响因素

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基于微通道的肿瘤标志物磁性SERS传感器制备

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作者 王春艳 江怡娜 +1 位作者 李希望 杨婷 《传感器与微系统》 北大核心 2025年第6期43-46,50,共5页

提出了一种在微通道内快速、低成本开展磁性表面增强拉曼散射(SERS)检测传感器的制备方法。外部磁力作用下,SERS探针之间、SERS探针与磁性捕获基底之间形成更多的SERS活性热点,对肝癌标志物甲胎蛋白(AFP)的定量检出限低至0.1 ng/mL,具... 提出了一种在微通道内快速、低成本开展磁性表面增强拉曼散射(SERS)检测传感器的制备方法。外部磁力作用下,SERS探针之间、SERS探针与磁性捕获基底之间形成更多的SERS活性热点,对肝癌标志物甲胎蛋白(AFP)的定量检出限低至0.1 ng/mL,具有很好的检测灵敏度、重复性、选择性和良好的线性关系。与大体积的芯片外制备方法相比,微通道内磁性免疫传感器的制备可以节省试剂耗量、反应时间短、节约成本和时间,为SERS技术在肿瘤标志物检测领域的应用提供了良好的技术支撑。 展开更多

关键词 微流控芯片 肿瘤标记物 表面增强拉曼光谱 磁性捕获基底

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基于FPGA的红外光谱传感器驱动采集电路设计 被引量：3

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作者 刘浩 任乾钰 +1 位作者 刘佳 贾平岗 《电子测量技术》 北大核心 2021年第2期159-164,共6页

针对传统光谱采集设备体积大,成本高的缺点,基于HAMAMATSU公司开发的MEMS-FPI型光谱传感器C14272,设计了以FPGA作为主控的红外光谱传感器驱动采集电路。电路包括可调谐滤波器的电压驱动模块、光谱与温度的信号采集模块、USB传输模块等... 针对传统光谱采集设备体积大,成本高的缺点,基于HAMAMATSU公司开发的MEMS-FPI型光谱传感器C14272,设计了以FPGA作为主控的红外光谱传感器驱动采集电路。电路包括可调谐滤波器的电压驱动模块、光谱与温度的信号采集模块、USB传输模块等。实验证明,该电路采集的C+L波段ASE光源的光谱与仿真所得光谱相近,实现了对光谱传感器的驱动以及光谱数据的采集。电路可以探测的波长范围为1 350~1 650 nm,全波段光谱分辨率小于18 nm。电路整体设计结构紧凑,成本低,在物质成分定性检测等特定领域有一定应用价值。 展开更多

关键词 FPGA mems-fpi 光谱传感器 红外

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