温度传感的稳态荧光方法研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    61665008
  • 项目类别:
    地区科学基金项目
  • 资助金额:
    39.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    F0503.传输与交换光子器件
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

Fluorescent temperature sensing has attracted numerous attention for biological applications. Since some sensing techniques have been developed, more other mechanisms are proposed here demonstrating temperature-dependent ratio of fluorescence. The first one originates from phonon-assisted energy transfer process, where the phonon density depends on temperature. The second type occurs in an excitation/absorption process, while electrons distribution in the initial state follows the Boltzmann's principle. The third mechanism describes a resultant change of relative intensity as a combined effect of broadening and shifting of an emission band. And the last one uses integral intensity of parts of a broadband for the ratiometric sensing.. In addition, shift of emission band barycentre is proposed to be a temperature sensing signal instead of the band peak shift. Accordingly the signal-to-noise ratio can be increased and slight shift can be distinguished even if beyond the spectrometer's definition limit. When other spectrum characteristics e.g. the Full-Width-at-Half-Magnitude are also observed under varying temperature, a steady-state fluorescence has been fully characterised for temperature sensing.. Fine precision and high flexibility can be achieved using the proposed methods. The proposal also means a re-defination of the concept of the fluorescent temperature sensing. The experimental results are capable to contribute enormously to the condensed-matter physics by deeply understanding the relationship between material structure and its performance. Advanced active materials might be developed with any achieved sensing functions behind.
荧光测温技术适合中低温区应用,在生物、化学领域正蓬勃发展。本项目提出处理荧光温度传感信号的多个方法:1,区别于传统荧光强度比技术的四类比例法,包括,当发光离子间存在声子协助能量传递时,温度影响声子密度从而改变不同离子荧光的强度比;激发或吸收光谱的谱峰强度比对应于低能态上的电子分布,符合热平衡分布规律;宽带发光谱带上不同波长处的强度比能反映温敏谱型变化;发光谱带分段的积分强度之比可能随温度变化;2,针对宽带光谱寻峰精度低的问题,以谱带重心频移代替谱带峰值位置频移作为传感信号,能够提高信噪比、分辨出小于光谱仪极限分辨率的频移。结合谱峰展宽等其它传感方式,项目较全面地考虑了稳态荧光的各项光谱特征用于温度传感的可行性。. 项目方法能显著提高荧光测温精度,为具体应用提供更大灵活度,拓展荧光传感的理论内涵;传感方程可以用于检验固体物理、化学理论对材料性能的预期,并指导开发其它传感应用及敏感材料。

结项摘要

温度的荧光式传感方法是近十年兴起的一类测温技术,具有光测技术的典型特性并还有空间分辨率高、可无线传输信号、成本相对低廉等优点,现行技术以荧光寿命型、稀土4f-4f谱线荧光强度比型技术为主,前者工程化较成功,但其测温范围、响应时间特性局限明显。针对医疗、航空、电力等行业对新型测温技术的需求,本项目开发稳态荧光的温度传感技术,基于固体光学原理提出了四类温度传感机制并于实验中验证了它们的性能,开发了谱重心、宽带强度比等高精度光谱数据分析方法,实现了普遍性的荧光材料温敏特性利用,设计制作了基于宽带荧光的荧光强度比型光纤温度传感器;此外,研究了应力、酸碱度、湿度、位置位移等各个其它环境参量对荧光光谱的影响,与荧光温度传感一起形成了全面的荧光式物理量传感技术方向。其中,温度传感实现了近10K低温到1000K以上高温的测温范围、0.1K的分辨率;荧光应力传感达到了2KPa的已知最精细分辨;位移传感达到亚微米分辨率@2.5cm量程。项目在荧光式传感技术领域形成了较全面的自主知识产权保护。项目成果不仅仅为荧光式传感成为类似半导体传感技术的独立学科方向打下基础,还为发光材料的高附加值利用开发了新的领域。

项目成果

期刊论文数量(24)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(15)
专利数量(20)
Spectral analysis for broadband fluorescence: temperature sensing with the YAG:Ce phosphor as an example 2016, 6(11):
宽带荧光光谱分析:以 YAG:Ce 荧光粉进行温度传感为例 2016, 6(11):
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Opt. Mater. Express
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张巍巍;Guoyao Wang;Zibo Cai;Greg W. Baxter;Stephen F. Collins
  • 通讯作者:
    Stephen F. Collins
荧光式传感技术研究进展
  • DOI:
    10.19650/j.cnki.cjsi.j1905627
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    仪器仪表学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张巍巍;程浩;肖慧荣;伏燕军;何兴道
  • 通讯作者:
    何兴道
Thickness measurement and three-dimensional structure imaging of oil slick on water by optical coherence tomography
光学相干断层扫描水面浮油厚度测量及三维结构成像
  • DOI:
    10.1136/bmj.k1717
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Optik
  • 影响因子:
    3.1
  • 作者:
    Yan Feng;Ru Hang;Li Zheng;Shi Jiulin;Luo Ningning;Xie Chengfeng;Zhang Yubao;Zhang Weiwei;He Xingdao;Chen Zhongping
  • 通讯作者:
    Chen Zhongping
水体参量对受激布里渊散射阈值及增益的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    光子学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    许锦;郭洋宁;胡芬;罗宁宁;张余宝;史久林;何兴道
  • 通讯作者:
    何兴道
罗丹明6G/PMMA复合材料荧光的温度传感特性
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    传感技术学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    赵小兵;张巍巍;吴潇杰;徐如辉;秦朝菲;王闽
  • 通讯作者:
    王闽

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其他文献

利用宽带荧光传感应力
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    仪表技术与传感器
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张巍巍;李朝;王国耀;史凯兴
  • 通讯作者:
    史凯兴
缅甸琥珀内含物形态结构在X射线下的可辨识性
  • DOI:
    10.16380/j.kcxb.2016.09.012
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    昆虫学报
  • 影响因子:
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  • 作者:
    郭明霞;杨海东;黎刚;佟一杰;李莎;路园园;石爱民;王博;张巍巍;白明
  • 通讯作者:
    白明
煤炭矿区生态环境管理的博弈分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2015
  • 期刊:
    山东工商学院学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张巍巍;王广成;吴恒亮
  • 通讯作者:
    吴恒亮
大白菜—结球甘蓝易位系外源染色体区段基因标记的开发与应用
  • DOI:
    10.1016/j.ajhg.2016.12.014
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    华北农学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    苏建辉;张乐强;王汝颖;王彦华;张巍巍;马聪;轩淑欣;申书兴
  • 通讯作者:
    申书兴
臭氧对水稻根系活力、可溶性蛋白含量与抗氧化系统的影响
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    植物生态学报
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    王效科;冯兆忠;郑飞翔;欧阳志云;张巍巍
  • 通讯作者:
    张巍巍

其他文献

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张巍巍的其他基金

光谱数据的高精度特征提取研究:以压谱分析为例
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    地区科学基金项目
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  • 项目类别:
    地区科学基金项目

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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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