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介质微球超分辨光学成像：原理、技术与应用

北京工业大学学报 2025年第01期51卷 100-120页

作者：李红梅闫胤洲蒋毅坚北京工业大学机械与能源工程学院北京工业大学物理与光电工程学院

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色，为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而，传统光学显微系统受到衍射极限的制约，最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来，突破衍射极限、实现更... 详细信息

光学显微技术在生物学、医学、材料学、精密测量学等领域扮演着至关重要的角色，为微纳尺度的探索提供了强大的工具。然而，传统光学显微系统受到衍射极限的制约，最大分辨率极限约为光波长的一半(λ/2)。近年来，突破衍射极限、实现更高成像分辨率成为显微成像领域的研究热点。介质微球透镜通过调控光场，能够将入射光束聚焦于微球底部的极窄区域形成光子纳米射流，打破了阿贝(Abbe)衍射极限，使出射光束半峰全宽小于λ/2。与其他超分辨成像技术相比，微球超分辨成像具有简单直接、无须荧光染料标记、实时成像、可与现有显微系统相兼容等优势，为学术研究和实际应用开辟了新的机遇。该综述首先介绍了介质微球超分辨光学成像原理；随后，详细分析了影响微球超分辨光学成像能力的关键因素，包括微球光学性质、适用环境以及可控性等；最后，探讨了微球超分辨光学成像技术在生物医学、半导体器件、纳米材料科学领域中的应用。此外，还展望了微球超分辨光学成像技术未来发展面临的主要挑战。

关键词：介质微球透镜超分辨成像光学纳米成像远场纳米显微镜光子纳米射流非荧光纳米显微镜

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等参理论发展概述

中国科学:数学 2025年第01期 145-168页

作者：葛建全钱超唐梓洲彦文娇北京师范大学数学科学学院北京理工大学数学与统计学院南开大学陈省身数学研究所

自Cartan开创实空间形式中等参超曲面的研究以来,经历了一个世纪的曲折发展,等参理论已经与数学及理论物理的多个领域产生了密切联系和交叉渗透.本文旨在概括性综述等参理论的发展、推广和理论应用.

关键词：等参超曲面等参函数极小子流形

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非负随机变量函数的期望的另一公式及其应用

南阳师范学院学报 2025年第1期24卷 35-37页

作者：王霞马晓雯北京工业大学数学统计学与力学学院北京100124 齐鲁师范学院数学学院山东济南250200

探讨了随机变量函数的数学期望问题,特别是考虑了随机变量非负且函数在非负实数区间上严格单调递增的正的一阶可导函数的情况。提出了一个新的公式来计算这类函数的数学期望,该公式的积分表达式与非负随机变量的尾概率和函数的导数有关... 详细信息

探讨了随机变量函数的数学期望问题,特别是考虑了随机变量非负且函数在非负实数区间上严格单调递增的正的一阶可导函数的情况。提出了一个新的公式来计算这类函数的数学期望,该公式的积分表达式与非负随机变量的尾概率和函数的导数有关。通过Fubini定理和变量替换方法给出了两个计算期望的公式,然后提供了两个应用实例,通过实例展示了如何将定理应用于具体的函数。

关键词：非负随机变量随机变量的函数数学期望

功能可恢复SFCB-ECC-混凝土桥墩抗震性能

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 13-23页

作者：白玉磊靳晓杰张玉峰韩世文城市与工程安全减灾教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124 哈尔滨工业大学(深圳)土木与环境工程学院广东深圳518055

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合... 详细信息

为实现高耐久功能可恢复结构,设计了钢-FRP复合筋(steel-FRP composite bar,SFCB)替代钢筋,塑性铰区使用高延性水泥基复合材料(engineered cementitious composites,ECC)替代混凝土的新型组合柱。在0.13轴压比下,对SFCB-ECC-混凝土组合柱进行低周往复荷载试验研究。评估了SFCB中FRP体积分数(0%,43.6%,100%)和塑性铰区基体类型(ECC,混凝土)对组合柱抗震性能和可恢复性的影响。之后通过OpenSees进行了轴压比、SFCB配筋率和ECC强度的参数分析。结果表明:SFCB可使试件获得稳定的二次刚度,在2%位移角前,试件无需修复即可快速恢复原有功能;组合柱残余变形随SFCB中FRP体积分数增加而减少,但其初始刚度和峰值承载力也相应降低;在塑性铰区使用ECC可进一步减少残余位移,同时显著提高峰值承载力和延性;参数分析显示增大轴压比将提高SFCB-ECC-混凝土组合柱承载力,但会降低延性;随SFCB配筋率和ECC强度提高,组合柱承载力也相应增大;在实际工程中可合理设计SFCB和ECC材料特性以满足特定结构刚度、强度和可修复性的要求。

关键词：桥梁工程组合柱抗震性能 OpenSees 钢-FRP复合筋高延性水泥基复合材料可恢复

公众环境关注度对生态全要素生产率的影响——以中国主要城市群为例

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华东经济管理 2025年第1期39卷 63-72页

作者：兰梓睿刘保留天津社会科学院生态文明研究所天津300191 北京工业大学生态文明研究院北京100124 北京工业大学经济与管理学院北京100124

文章以2011—2022年中国三大城市群地级市面板数据为研究基础,利用空间杜宾模型分析公众环境关注度对地区生态全要素生产率的影响作用。研究发现:公众环境关注度对地区生态全要素生产率的提升有明显的空间溢出效应;公众环境关注度对生... 详细信息

文章以2011—2022年中国三大城市群地级市面板数据为研究基础,利用空间杜宾模型分析公众环境关注度对地区生态全要素生产率的影响作用。研究发现:公众环境关注度对地区生态全要素生产率的提升有明显的空间溢出效应;公众环境关注度对生态全要素生产率的影响并非短期存在,而是具有长期效应的特征,并呈现边际递增趋势;在有为政府和有效市场的调节作用下,公众环境关注度能够更好地发挥对生态全要素生产率提升的促进作用,从而实现政府、企业与公众三方之间的有机结合。研究结论可为健全生态环境治理体系、提升城市群绿色发展水平提供有益参考。

关键词：区域协调发展公众环境关注度生态全要素生产率有为政府有效市场

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低温下玄武岩纤维混凝土劈拉强度尺寸效应试验

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哈尔滨工业大学学报 2025年第1期57卷 101-109页

作者：余文轩范美妤金浏杜修力清华大学土木水利学院北京100084 城市减灾与防灾防护教育部重点实验室(北京工业大学) 北京100124

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(... 详细信息

为研究极端低温作用下结构尺寸和纤维体积分数对玄武岩纤维混凝土劈拉强度的定量影响规律和作用机制,设计了4种尺寸(边长分别为70、100、150和200 mm)、4种纤维体积分数(分数范围0%~0.5%)的玄武岩纤维混凝土立方体试块在常温和低温下(温度范围20~-90℃)进行了静态劈拉破坏试验。试验结果表明:不同类型混凝土的劈拉强度均随温度降低而线性增大(最大增幅接近130%),呈现出显著的低温增强效应;玄武岩纤维的掺入能略微强化混凝土劈拉强度的低温增强效应。不同纤维体积分数玄武岩纤维混凝土的劈拉强度均呈现出一定的纤维增强效应,并且随体积分数增加而增强;极端低温作用下玄武岩纤维的主导破坏模式由拔出破坏转变为拉断破坏,导致纤维增强效应随温度下降而变强。劈拉强度的尺寸效应随温度下降而更明显,但玄武岩纤维的掺入能减弱尺寸效应(最大削弱程度达25.8%)。本文研究能为玄武岩纤维混凝土材料在极端低温环境下的大规模工程结构应用提供有效参考。

关键词：玄武岩纤维混凝土极端低温纤维含量劈裂拉伸尺寸效应

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北师大版初中数学新教材的特色及变化分析

教学与管理 2025年第1期 44-48页

作者：常海斌宁依敏首都师范大学教育学院北京100048 华东师范大学数学科学学院上海200241

深刻理解和准确解读教材是有效使用教材的前提。北师大版初中数学新教材遵循“教育本位”的教材编写理念,在章首语、栏目设置、问题解决、习题设计和素材选取上各具特色;教材整体采用跨领域混编、螺旋式上升和小结整合式的编写模式,着... 详细信息

深刻理解和准确解读教材是有效使用教材的前提。北师大版初中数学新教材遵循“教育本位”的教材编写理念,在章首语、栏目设置、问题解决、习题设计和素材选取上各具特色;教材整体采用跨领域混编、螺旋式上升和小结整合式的编写模式,着重凸显课程内容的结构化和认知过程的进阶性;四个学习领域以“研究对象”的形式进行内容整合,具有重视代数推理、重构统计量的组合形式以及对综合与实践领域进行主题迭代和核心创变等变化。

关键词：初中数学新教材教材编写特色北师大版教材新教材变化分析

一种基于柱面镜聚焦系统的高灵敏度全谱光谱仪

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光谱学与光谱分析 2025年第1期45卷 222-230页

作者：陈吉文陈作儿赵迎北方工业大学电气与控制工程学院北京100144

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,... 详细信息

很多元素的最灵敏谱线主要分布在紫外波段。一些常被作为检测对象的重要元素,例如C、P和S,其谱线甚至位于200 nm以下的真空紫外波段。然而真空紫外波段内的辐射极易受空气吸收而无法在空气中传输。因此为了适用于紫外波段各谱线的检测,常使用光程短、系统精简的罗兰圆光学系统作为光谱仪的色散系统,并且在进行检测分析时,还需对设备腔体内部建立相对真空的环境进行实验,进而减小实验环境对真空紫外波段内各谱线强度的削弱作用。然而即使在该条件下,P和S这两种元素在真空紫外波段的谱线灵敏度仍然较弱。为此为了实现真空紫外波段范围内的高灵敏度,本研究在距离像面前30 mm处位置设计了一个柱面镜聚焦系统。其采用了材料为CaF_(2)、中心厚度为5 mm以及弧矢面曲率半径为22.06 mm的柱面镜作为核心部件。并利用仿真软件Zemax对设计的光学系统进行仿真与优化,以及从非序列模式下的辐射照度仿真结果可知,柱面镜聚焦系统在几乎不影响分辨率的情况下对各波长成像灵敏度有较大的提升。最后以中低合金钢为检测样品,使用电火花激发光源对样品中各元素在紫外波段内的各谱线进行激发,进而验证光谱仪的各项性能:通过一次拟合、参比拟合以及二次拟合,建立每个元素谱峰强度和实际含量之间的数学模型,并算得各元素的拟合优度R^(2)均在0.99以上;柱面镜聚焦系统显著提高了设备在真空紫外波段的灵敏度,响应提高了1倍以上。实验结果表明,柱面镜聚焦系统的设计方法对于提升罗兰圆色散系统的灵敏度具有一定的参考价值。

关键词：紫外光谱罗兰圆光学系统柱面镜灵敏度拟合优度

基于点云处理的仿人机器人楼梯障碍物识别与剔除方法

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工程科学学报 2025年第2期47卷 339-350页

作者：于乃功谢秋生李洪政北京工业大学信息科学技术学院北京100124 北京市计算智能与智能系统重点实验室北京100124 教育部数字社区工程研究中心北京100124

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人... 详细信息

环境感知对于仿人机器人自主导航和运动规划具有重要研究意义,是实现仿人机器人在复杂环境中进行自主移动进而完成特定任务的基础.在特殊的楼梯场景中仿人机器人环境感知过程面临诸多挑战,楼梯障碍物会破坏阶梯平面特征,导致仿人机器人获取不准确的楼梯参数而出现踏空、摔跤等问题.本文结合区域生长和平面构造方法识别和剔除楼梯障碍物点云,基于剔除障碍物后的楼梯进行三维参数估计.首先利用相邻点的投影之和最小原理准确完成对楼梯水平面的提取;其次根据区域生长算法判定楼梯障碍物聚类情况,构造平面并分析平面内点数以完成对障碍物点云的快速识别与剔除工作;最后对有障碍物楼梯与剔除障碍物楼梯进行楼梯三维感知实验.实验结果表明,本文剔除楼梯障碍物的平均精度为92.43%,且剔除后的楼梯参数感知误差仅为有障碍物时的0.5倍.总体表明所提算法能提高机器人在复杂楼梯环境中的楼梯参数估计精度,能够有效提高仿人机器人在复杂楼梯环境下的感知能力.

关键词：仿人机器人复杂环境感知楼梯区域生长参数估计