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铅的激光诱导击穿光谱研究：形貌模拟与检测应用

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铅的激光诱导击穿光谱研究：形貌模拟与检测应用

作者：姜琛昱天津大学

学位级别：硕士

随着短脉冲激光的不断发展,激光光谱学领域出现了激光诱导击穿光谱术(LIBS)。本文从分子动力学模拟和实验装置的改进两个角度入手,对LIBS进行了讨论,其主要内容包括:(1)理论模拟方面,本文基于EAM势并结合“分区”和“分层”的物理模型,... 详细信息

随着短脉冲激光的不断发展,激光光谱学领域出现了激光诱导击穿光谱术(LIBS)。本文从分子动力学模拟和实验装置的改进两个角度入手,对LIBS进行了讨论,其主要内容包括:(1)理论模拟方面,本文基于EAM势并结合“分区”和“分层”的物理模型,编写了激光烧蚀铅样品的二维分子动力学程序,顺利完成了飞秒激光烧蚀纯铅的形貌模拟,模拟时间最长至1ns,与LIBS实验中等离子体形成的时间更为接近。通过对烧蚀模拟结果的分析,得到了烧蚀现象的特征:烧蚀样品可分为晶体区、熔融区和烧蚀区三部分,三个区域的粒子分别具有固体、液体和气体粒子的运动特征;得到了烧蚀后的等离子体形貌、烧蚀孔洞的形状以及烧蚀深度,在激光烧蚀样品后的1ns时刻,烧蚀形貌的长度和宽度符合实际中等离子体的大小(mm量级);对烧蚀孔洞的深度和在实验中对光谱的影响进行了分析。(2)在实验和应用方面,首先进行了实验设备对比,从理论和应用两个方面阐述了选用常规CCD的原因;其次采用多次测量求平均值的方法,对LIBS的信号重复性进行了验证,确定了纯铅样品的最佳激发能量;深入分析了发射光谱中的“凹谷”:采用“暂稳态”假说对“凹谷”的形成进行了解释,极大地丰富了“暂稳态”假说的内容,并对Pb的特征谱线缺失现象进行了分析;最后以不同含铅量的玻璃等作为样品,从定性和定量两个方面对实验设备实现铅检测的可行性进行分析,认定本实验装置完全可以实现铅的快速检测,定性检出限在74ppm,定量检测误差为10%以内;提出了采用空间分辨光谱来降低检测限的设想。

关键词：激光诱导击穿(碎裂)光谱术等离子体分子动力学模拟激光烧蚀铅快速分析

基于常规组合光谱仪下的LIBS快速铅检测研究

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光谱学与光谱分析 2010年第6期30卷 1652-1656页

作者：姜琛昱张贵忠傅饶陆茵菲汪淼姚建铨天津大学精密仪器与光电子工程学院天津300072 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所(筹) 江苏苏州215163 光电信息技术科学教育部重点实验室(天津大学) 天津300072

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种实时在线的无损检测技术,可以满足工农业生产以及生物医学领域检测仪器高速化和自动化的要求。采用波长为1064nm的调Q脉冲为激发光源,常规组合光谱仪中的CCD为探测器,以纯铅、玻璃、焊锡等为样品,在建... 详细信息

激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是一种实时在线的无损检测技术,可以满足工农业生产以及生物医学领域检测仪器高速化和自动化的要求。采用波长为1064nm的调Q脉冲为激发光源,常规组合光谱仪中的CCD为探测器,以纯铅、玻璃、焊锡等为样品,在建立的LIBS实验装置上对样品的铅含量进行定性定量检测。通过对不同铅含量样品的检测,初步确定了在自行搭建的全国产化系统下,铅的检测极限为0.0074%,定量检测误差多在4%左右,2～3min即可完成定性定量分析。实验结果表明,采用光栅光谱仪和非增强型CCD完全可以实现LIBS的快速铅检测,其检测极限和检测精度基本达到了商用标准,并大大降低了实验装置成本,对LIBS在国内同行的相关实用化研究具有一定的借鉴作用。

关键词：激光诱导击穿光谱铅快速检测常规光谱仪 CCD

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2型糖尿病患者呼吸丙酮影响因素分析

生物化学与生物物理进展 2015年第5期42卷 483-490页

作者：陈珠英孙美秀龚智勇袁渊赵晓萌刘伟超姜琛昱王振南李迎新中国医学科学院生物医学工程研究所天津300192

呼出气中的丙酮是糖尿病的潜在生物标志物,本文利用基于光腔衰荡光谱（cavity ringdown spectroscopy,CRDS）技术的呼吸丙酮分析仪对2型糖尿病患者（type 2 diabetic,T2D）呼出气中的丙酮浓度进行定量测量,分析丙酮与患者临床指标的关系... 详细信息

呼出气中的丙酮是糖尿病的潜在生物标志物,本文利用基于光腔衰荡光谱（cavity ringdown spectroscopy,CRDS）技术的呼吸丙酮分析仪对2型糖尿病患者（type 2 diabetic,T2D）呼出气中的丙酮浓度进行定量测量,分析丙酮与患者临床指标的关系,探索影响呼出气中丙酮浓度的因素,以期为糖尿病呼吸丙酮的临床应用提供参考.利用CRDS技术的呼吸丙酮分析仪测量147名T2D患者（81名男性,66名女性,年龄14~83岁）的512个呼出气体样品和52名健康人（30名男性,22名女性,年龄20~48岁）的119个呼出气体样品.对呼出气中的丙酮浓度与相应的血糖（blood glucose,BG）、糖化血红蛋白（glycohemoglobin A1C,A1C）、性别、年龄、身体质量指数（body mass index,BMI）、糖尿病患病年限及气体样本采集状态等指标,进行相关性统计分析并构建丙酮的多元线性回归模型.结果表明,性别、气体样本采集状态、BMI、年龄、A1C及BG等指标影响T2D患者的呼吸丙酮浓度.健康人呼吸丙酮浓度与性别、年龄及BMI无相关关系.T2D患者呼吸丙酮与BG及A1C均有弱相关关系,相关系数分别为0.093和0.1246.男性呼吸丙酮平均体积分数（1.75×10-6）显著性高于女性（1.15×10-6）,且男性呼吸丙酮浓度随年龄的升高而降低（R=-0.154）.男性呼吸丙酮浓度与BMI呈负相关（R=-0.2）,且BMI〈25的患者呼吸丙酮平均体积分数（1.75×10-6）高于BMI〉25的患者（1.25×10-6）.女性呼吸丙酮浓度与患病年限呈正相关（R=0.17）,而男性呈负相关（R=-0.14）.男性和女性空腹呼吸丙酮浓度均高于餐后2 h的呼吸丙酮浓度.多元线性回归分析结果表明,影响呼吸丙酮浓度的因素为：性别（β=0.374）、气体样本采集状态（β=-0.289）、A1C（β=0.083）、BG（β=0.002）、BMI（β=-0.046）及年龄（β=-0.009）.

关键词： 2型糖尿病呼吸丙酮相关关系多元线性回归模型光腔衰荡光谱

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西和县提升行政效能惠民利民 001

陇南日报

作者：杨洁姜琛昱

西和讯(记者杨洁通讯员姜琛昱)西和县把提升行政效能作为“优化发展环境、塑造良好形象”的重要抓手，转变干部工作作风，打造便民利民的行政服务中心，积极为广大农民、企业法人和其他社会组织提供优质、高效、便捷的服务，受到社...

西和讯(记者杨洁通讯员姜琛昱)西和县把提升行政效能作为“优化发展环境、塑造良好形象”的重要抓手，转变干部工作作风，打造便民利民的行政服务中心，积极为广大农民、企业法人和其他社会组织提供优质、高效、便捷的服务，受到社会一致好评。　　依照国家和省市相关法律

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西和县妇幼保健工作成效斐然 002

陇南日报

作者：杨洁姜琛昱

西和讯(记者杨洁通讯员姜琛昱)近年来，西和县以“降消”项目的实施为契机，进一步巩固和提高农村两个系统化管理，建立健全乡村两级妇幼保健网络，有力推进了妇幼保健管理服务水平，为降低全县孕产妇死亡率，消除新生儿破伤风发病...

西和讯(记者杨洁通讯员姜琛昱)近年来，西和县以“降消”项目的实施为契机，进一步巩固和提高农村两个系统化管理，建立健全乡村两级妇幼保健网络，有力推进了妇幼保健管理服务水平，为降低全县孕产妇死亡率，消除新生儿破伤风发病率，提高人口素质打下了坚实基础。　　?

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西和5537万元落实民生保障政策 002

重组腺相关病毒小鼠骨骼肌中近红外荧光蛋白表达及活体成像

陇南日报

作者：杨洁姜琛昱

西和讯(记者杨洁通讯员姜琛昱)西和县加快推进社会保障体系建设，切实保障和改善民生，目前已有5537万元资金用于落实民生保障政策。　　近年来，西和县以“保民生、保发展、保稳定”为主题，全县参加养老保险、失业保险、工伤保险...

西和讯(记者杨洁通讯员姜琛昱)西和县加快推进社会保障体系建设，切实保障和改善民生，目前已有5537万元资金用于落实民生保障政策。　　近年来，西和县以“保民生、保发展、保稳定”为主题，全县参加养老保险、失业保险、工伤保险的人数分别达到了8536人、5403人和3437人

关键词：

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中国生物工程杂志 2014年第10期34卷 67-72页

作者：田婷昌剑张欣姜琛昱张运海刘晓玫张春中国科学院长春光学精密机械与物理研究所长春130033 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所苏州215163 中国科学院大学北京100049

近红外荧光蛋白因激发光和发射光波长位于近红外区,在动物组织中光吸收和光散射最低,更适宜于动物活体组织的深层成像。构建了一种携带近红外荧光蛋白(near-infrared fluorescent protein,iRFP)713基因的重组表达质粒pAAV-iRFP713,将重... 详细信息

近红外荧光蛋白因激发光和发射光波长位于近红外区,在动物组织中光吸收和光散射最低,更适宜于动物活体组织的深层成像。构建了一种携带近红外荧光蛋白(near-infrared fluorescent protein,iRFP)713基因的重组表达质粒pAAV-iRFP713,将重组表达质粒与辅助质粒共转染AAV-293细胞,包装重组腺相关病毒(recombinant adeno-associated virus,rAAV)rAAViRFP713。重组腺相关病毒表达载体感染体外培养的癌细胞,48h后,荧光显微镜检测显示近红外荧光蛋白在癌细胞中高效表达,荧光明亮。重组腺相关病毒表达载体注射小鼠骨骼肌,48h后,用近红外荧光活体成像系统检测证明近红外荧光蛋白在小鼠骨骼肌中表达较强,活体组织成像清晰。实验结果表明近红外荧光蛋白在体内体外均能很好地表达并荧光成像,为动物活体组织标记和成像的研究提供新方法。

关键词：腺相关病毒活体成像近红外荧光蛋白基因表达分子标记

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光在柱状生物组织中传输的特性

中国激光 2012年第10期39卷 69-74页

作者：孙美秀张立云康美玲姜琛昱张春平中国医学科学院生物医学工程研究所天津300192 南开大学物理科学学院光子学中心天津300094 军事交通学院天津300161

利用蒙特卡罗方法对同一组光学参数分别模拟了半无限大平面、单层柱状和双层柱状生物组织中的吸收光子数密度,结果显示不同边界情况下光在生物组织中的传输有明显的差别。讨论了边界对生物组织中光传播的影响,模拟了柱状生物组织中的能... 详细信息

利用蒙特卡罗方法对同一组光学参数分别模拟了半无限大平面、单层柱状和双层柱状生物组织中的吸收光子数密度,结果显示不同边界情况下光在生物组织中的传输有明显的差别。讨论了边界对生物组织中光传播的影响,模拟了柱状生物组织中的能流率随空间坐标的变化,并与实验结果进行了比较,验证了模拟计算的正确性。

关键词：生物光学柱状生物组织中的光传输蒙特卡罗模拟光学特性参数

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激光光谱技术在呼吸气体分析中的发展与未来

中国激光 2018年第2期45卷 191-199页

作者：姜琛昱孙美秀李迎新王储记中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 中国科学院生物医学检验技术重点实验室江苏苏州215163 中国医学科学院生物医学工程研究所天津300192 美国密西西比州立大学美国密西西比ms39762

呼吸气体分析技术在疾病诊断和代谢监测方面无创性、实时性的优势使其成为一个颇具前途的研究领域,也是未来新型诊断仪器的发展方向。目前大多呼吸生物标志物的检测和定量分析均采用气相色谱-质谱联用技术。近几年来,激光光谱技术和激... 详细信息

呼吸气体分析技术在疾病诊断和代谢监测方面无创性、实时性的优势使其成为一个颇具前途的研究领域,也是未来新型诊断仪器的发展方向。目前大多呼吸生物标志物的检测和定量分析均采用气相色谱-质谱联用技术。近几年来,激光光谱技术和激光光源的发展加速推进了呼吸气体分析研究的进展。与质谱技术相比,激光光谱技术不但具有高灵敏度、高选择性的优点,而且具有低成本、实时性及即时检测(POCT)的功能特点。目前,在已确定的35种呼吸生物标记物中,研究人员采用可调谐半导体激光吸收光谱、光腔衰荡光谱以及光声光谱技术进行了多种呼吸生物标记物人体呼吸气体实验,其相应生物标记物的光谱"指纹"涵盖了从紫外到中红外的光谱范围。

关键词：医用光学呼吸气体分析生物标记物可调谐半导体激光吸收光谱光腔衰荡光谱光声光谱