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微球三维位置快速精密测量的新方法被引量：3: 2017年; 为了实现对液态环境中微球三维位置的快速精密测量,尤其是轴向的测量分辨力和速度,基于离焦成像测量理论,结合并改进象限插值法和矢径投影算法,提出了一种新的方法,实现了对微球三维方向1nm测量分辨力的跟踪测量。该方法测量效率高,对单个粒子轴向位置的测量速率最快达到每秒上百帧甚至更高。进一步讨论了横向位置测量误差对轴向测量分辨力的影响,分析了轴向方向大范围的跟踪测量分辨力。通过和相同实验条件下的互相关方法对比,说明该方法在实际测量中具有可行性,在实现相同轴向测量分辨力的情况下测量效率更高。; 姚成文雷海常新宇胡春光胡晓东李宏斌胡小唐

液体环境对光镊稳定捕获的影响: 2017年; 具有高精度和高灵敏度的光镊技术在生物领域,特别是生物单分子力谱测量中,有着广泛和重要的应用.对微米量级粒子的稳定捕获是光镊技术开展应用研究的基础.非水环境在生物单分子研究领域越来越受到重视,本文对不同液体环境影响光阱稳定捕获的热力学因素进行研究,结合热力学仿真建立了热梯度力模型,分析了微球在向会聚光束焦点横向运动过程中受到的热梯度力的变化,并与T矩阵理论仿真得到的光阱力空间分布进行比较,总结了液体环境影响热梯度力的关键参数.在异丙醇环境里捕获直径为5μm硅球的实验中,5μm硅球无法进入光阱.针对这一实验现象,结合实验中微球的运动状态,通过分析仿真的光阱力和热梯度力在空间上的分布差异,给出了合理的解释,证明了上述理论的可行性,为评估不同溶液环境里激光热效应对光阱捕获微球的影响提供了分析方法.; 胡春光王思蓉高晓晴苏晨光李宏斌胡晓东胡小唐; 关键词：光镊

基于离轴显微干涉术的单幅干涉图相位求解(英文)被引量：1: 2015年; 提出一种用于测量微结构表面形貌的离轴显微干涉术。该技术的实验装置为一个优化的马赫-曾德尔干涉仪。其特点为参考波是具有一定载频的倾斜波。该技术中应用CCD记录离轴显微干涉图,并用傅里叶变换方法对记录的干涉图在傅里叶面进行频谱滤波求解相位。不同于经典显微干涉术,离轴显微干涉图的载频较高,仅需单幅干涉图即可得到相位信息。因此该技术在测量中具有防振、快捷有效的特点。利用一个标准微台阶以及微孔阵列的形貌检测结果验证该技术的有效性,同时与轮廓仪的测试结果进行对比,证明结果一致。被测物也应用Mirau干涉显微镜进行测试,实验结果表明经典显微干涉图干涉信息载频不足,仅使用单幅干涉图不能得到正确相位,该组实验证明了离轴显微干涉术相对于传统显微干涉术的优越性。; 曾雅楠雷海常新宇胡晓东胡小唐; 关键词：表面形貌离轴载频显微干涉

光镊力谱系统微球位移的纳米精度测量被引量：1: 2015年; 广泛用于生物单分子研究的光镊力谱技术,其皮牛级的力学测量性能依赖于光阱刚度和微球位移的精确测量.为实现纳米精度的位移测量能力,在分析背焦平面干涉法测量精度的基础上,提出了基于四象限光电探测器(QPD)和现场可编程门阵列(FPGA)开发板的测量方案,并建立了相应的测量系统.实验采用精密位移台驱动固定微球往复经过光阱,对系统的测量性能进行了标定.结果表明,该方案的探测灵敏度达到12.1 m V/nm,探测精度优于3 nm,探测分辨力小于1 nm,满足生物单分子拉伸力谱测试对微球位移探测的要求.; 胡春光章承伟安然雷海胡晓东李宏斌胡小唐; 关键词：光镊

蛋白质力谱测试中生物分子链耦联技术被引量：1: 2019年; 蛋白质力谱测试是研究生物学的重要组成部分.蛋白质力谱测试的成功取决于两大技术:一是分子尺度的力谱测量能力,即皮牛量级的力学分辨力和纳米级别的空间分辨力;二是蛋白质样品制备能力,通过将微观生物分子链与介观微球/探针/基底耦联,实现对分子尺度蛋白质的有效测量.然而,蛋白质样品的耦联情况很难在视觉上直接观测,耦联效果的好坏决定测试的成败.因此,蛋白质样品相关制备方法、耦联工艺一直是单分子力谱测试中的研究重点.针对3种主要单分子力谱测试技术即光镊、磁镊及原子力显微术对测试蛋白质的需求特点,特别是对多分子链耦合样品的测试需求特点,介绍了多种基于基底修饰、蛋白质修饰和DNA链修饰的提高连接待测蛋白质与DNA链/微球/探针/玻片/云母片的方法,分析了各自的优缺点,并总结了典型的应用,为相关领域中样品的制备提供参考方案.; 胡小唐胡小唐李帅李帅胡春光韩梦柯马国腾李宏斌胡晓东; 关键词：光镊耦联

光镊力谱系统双光束串扰因素研究: 2017年; 为了降低和消除光镊力谱系统中双光阱之间的干扰,进一步提高测试精度,本文对双光阱光镊系统中两光束间串扰的成因及其对力谱测量的影响展开了研究.研究发现,高倍物镜组与样品池构成的光学结构会引起光束偏振态的改变,是双光束串扰形成的主要因素;偏振分光棱镜自身的分光特性是串扰产生的另一因素;光阱捕获的微球,虽然改变了光束的形状和传播方向,但在光束串扰方面贡献很小.双光束的串扰信号叠加在探测的光强信号上,影响了光阱刚度和位移灵敏度的标定,最终导致力学测量的偏差.光镊系统中双光束的串扰量在同一次实验的一定时间内基本稳定.根据双光阱光镊系统的这一特点,本文提出了实时测量双光阱光镊系统两光阱独立存在时和同时存在时双光阱的刚度和位移灵敏度的方法,并经多次实验求平均后得到两种情况下双光阱的刚度和位移灵敏度的比值,在后续实验中,将该比值作为修正参数对实测的力谱曲线进行修正.结果表明,该方法有助于减小双光束串扰的影响,优化力谱测量结果,测试精度提高3.4!.; 胡春光王国庆李宏斌胡晓东胡小唐; 关键词：串扰参数修正

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国家自然科学基金(61223008)