机械形态性能激光分光瞳差动共焦布里渊—拉曼光谱测量原理与传感系统

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51535002
  • 项目类别:
    重点项目
  • 资助金额:
    280.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2015
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2016-01-01 至2020-12-31

项目摘要

In high-end manufacturing such as femtosecond laser machining, ion etching and electron beam machining, the real-time chromatography measurement with high resolution for the configuration and performance parameters of the material micro-region is urgent to be researched, which has important science significance and application prospect for reflecting the evolvement process of physical property, chemical property, scale effect and interface effect in machining process. To achieve the scale-span and high resolution chromatography measurement of configuration and performance parameters of the material micro-region, laser differential confocal Brillouin-Raman spectra measurement principle and sensing technique is researched in the project, which simultaneously detects the geometrical structures, Brillouin spectra and Raman spectra from micro-region, then deals with the signals with integration, decoupling and spectrum Separation, and achieve high resolution chromatography measurement of multi performance parameters including geometrical structure, composition, stress, elasticity and density. The research works include the physical base of light scattering for configuration and performance parameter measurement, laser differential confocal Brillouin-Raman spectra measurement principle, the focusing properties of a radially polarized beam for excitation facula compression, sensing system establishment and measurement principle verification, and decoupling and characterization of multi-performance parameters, and so on. The technique specifications are axial resolution of ≤2nm, lateral resolution of ≤0.1micrometer, Brillouin spectrum resolution of ≤0.5GHz and Raman spectrum of ≤1 wave number.
在飞秒激光加工、离子束刻蚀、电子束加工等高端制造中材料微区“形态”和“性能”参数的高分辨、实时、层析测量是目前亟待研究的重大测试问题,其对于揭示和反映制造过程中物理性质、化学性质、尺度效应和界面效应的演变过程具有重要的科学意义和应用前景。本项目针对微区形态性能参数的跨尺度、高分辨、层析测量问题,提出研究激光分光瞳差动共焦布里渊—拉曼光谱测量原理及传感技术,其通过同时探测微区几何结构、布里渊光谱和拉曼光谱信息,再经测得信息的融合、解谱、解耦等处理,达到微区几何参数、成分、应力、弹性、密度等多性能参数的高分辨层析测量。研究包括:形态性能参数测量光散射物理基础、激光分光瞳差动共焦布里渊—拉曼光谱测量新原理、径向偏振光紧聚焦光斑压缩方法、传感系统构建与原理验证、多性能参数解谱、解耦与表征等。指标:轴向分辨力≤2nm,横向分辨力≤0.1微米,布里渊光谱分辨力≤0.5GHz,拉曼光谱分辨力≤1波数等。

结项摘要

布里渊光谱、拉曼光谱显微成像技术可以实现样品微区形态参数和性能参数的无损探测,已广泛应用于生物医学检测、材料科学、物理化学等领域中。针对飞秒激光加工等高端制造中材料微区形态、性能参数的高分辨实时层析测量需求,本项目提出了分光瞳激光差动共焦布里渊—拉曼光谱测量新原理及其传感技术,取得的具体研究成果包括:.1)提出了分光瞳激光差动共焦布里渊-拉曼光谱探测方法,该方法将分光瞳激光差动共焦显微成像技术与共焦布里渊光谱探测技术有机融合,实现了微区几何参数、布里渊光谱和拉曼光谱测量的高空间分辨能力、高识别能力和高层析成像能力的同时探测,为跨尺度微细结构形态性能参数的高分辨测量提供有效技术手段。.2)开展了激光共焦分辨力改善方法的研究,提出了高空间分辨的分光瞳横向差动共焦显微成像方法,有效提升了形态参数测量的空间分辨力及轴向定焦能力;提出了一种基于超分辨图像复原技术的分光瞳激光差动共焦布里渊光谱成像方法,改善了布里渊光谱图像及三维形貌图像的空间分辨力,实现高空间分辨布里渊图谱成像。.3)构建了高空间分辨分光瞳激光差动共焦布里渊-拉曼成像系统,开展了相关实验分析研究,实现了细结构形态性能参数同时探测的“图谱合一”成像。构建的分光瞳激光差动共焦布里渊-拉曼光谱测量系统轴向分辨力优于1.5nm,横向分辨力优于100nm;拉曼光谱分辨力优于1cm-1,布里渊光谱分辨力优于0.5GHz,光谱空间分辨力优于0.5μm;实现了直角坐标范围100mm×100mm、轴向范围10mm以上的大范围测量;由测得的微区几何参数、布里渊散射光谱信息和拉曼散射光谱信息可以解算出微区形态性能参数。.围绕研究内容发表论文33篇,其中SCI论文21篇,在Photonics Research、Applied Surface Science、Optics Express、Optics Letters 期刊发表6篇,申请或授权发明专利12项。培养博士研究生5名,硕士研究生7名。

项目成果

期刊论文数量(28)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(12)
基于小波变换的共焦拉曼图像去噪方法
  • DOI:
    10.13741/j.cnki.11-1879/o4.2019.03.013
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    方松琼;邵荣君;邱丽荣;王允
  • 通讯作者:
    王允
高分辨力分光瞳差动共聚焦传感技术研究
  • DOI:
    10.19650/j.cnki.cjsi.2017.09.017
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    刘超;王允;赵维谦;祝连庆
  • 通讯作者:
    祝连庆
Filter-based ultralow-frequency Raman measurement down to 2 cm(-1) for fast Brillouin spectroscopy measurement
基于滤波器的超低频拉曼测量低至 2 cm(-1),可实现快速布里渊光谱测量
  • DOI:
    10.1063/1.4983144
  • 发表时间:
    2017
  • 期刊:
    Review of Scientific Instruments
  • 影响因子:
    1.6
  • 作者:
    Liu Xue-Lu;Liu He-Nan;Wu Jiang-Bin;Wu Han-Xu;Zhang Tao;Zhao Wei-Qian;Tan Ping-Heng
  • 通讯作者:
    Tan Ping-Heng
Three-dimensional super-resolution correlation-differential confocal microscopy with nanometer axial focusing accuracy
具有纳米轴向聚焦精度的三维超分辨率相关微分共焦显微镜
  • DOI:
    10.1364/oe.26.015759
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    Optics Express
  • 影响因子:
    3.8
  • 作者:
    Zhao Weiqian;Sun Yingbin;Wang Yun;Qiu Lirong;Shao Rongjun;Cui Han
  • 通讯作者:
    Cui Han
Optical system design of aberration-corrected Czerny–Turner imaging spectrometer with high resolution
高分辨率像差校正车尔尼·特纳成像光谱仪光学系统设计
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2019.125015
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Li Shucheng;Zhao Weiqian;Xu Hexuan;Qiu Lirong;Wang Yun
  • 通讯作者:
    Wang Yun

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其他文献

被测件随机移相干涉面形测量方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光学精密工程
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵维谦;李文宇;赵齐;邱丽荣;王允
  • 通讯作者:
    王允
Research of precision conditioning circuit in laser differential confocal sensor
激光差分共焦传感器精密调理电路的研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Applied Mechanics and Materials
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵维谦
  • 通讯作者:
    赵维谦
点探测器位置对双轴共焦显微技术的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    激光与光电子学进展
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    江琴;邱丽荣;赵维谦;沙定国
  • 通讯作者:
    沙定国
基于CCD虚拟针孔探测的双轴共焦显微技术
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    光学技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    邱丽荣;沙定国;江琴;赵维谦
  • 通讯作者:
    赵维谦
基于二次曲线拟合的共焦拉曼光谱探测方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    光谱学与光谱分析
  • 影响因子:
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  • 作者:
    崔晗;王允;邱丽荣;赵维谦;朱恪
  • 通讯作者:
    朱恪

其他文献

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AI技术路线图

赵维谦的其他基金

高散射体激光双轴差动共焦显微拉曼光谱原位成像方法与技术
  • 批准号:
    61475020
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    94.0 万元
  • 项目类别:
    面上项目
透明靶丸内轮廓形貌及壳层厚度分布测量技术研究
  • 批准号:
    11076004
  • 批准年份:
    2010
  • 资助金额:
    36.0 万元
  • 项目类别:
    联合基金项目
超分辨差动共焦显微镜的研制
  • 批准号:
    60927012
  • 批准年份:
    2009
  • 资助金额:
    120.0 万元
  • 项目类别:
    专项基金项目

相似国自然基金

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  • 批准号:
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  • 资助金额:
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相似海外基金

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AI项目解读示例

课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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