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亚纳秒被动调脉微芯片固体激光器

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亚纳秒被动调脉微芯片固体激光器相关的论坛

  • 长春光机所在低发散角半导体激光器芯片技术上获得突破

    2W,斜率效率0.531W/A,快、慢轴发散角被降低到7.5o和7.2o,出光光斑近圆形 (如图2)。 该类器件结构不仅可以用于量子阱激光器,还可以拓展到不同波长、不同增益介质的半导体激光器,如量子点、量子级联激光器等,这可以从芯片结构角度彻底改变半导体激光器发散角大而不对称的缺点。该器件核心结构已经申请国家发明专利4项,目前,研究人员正在抓紧时间优化工艺,进一步提高器件的性能,努力实现实用化。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201211/W020121102346159410465.png图1. (a)半导体激光器结构示意图及典型远场图,(b)布拉格反射波导激光器结构示意图。http://www.cas.cn/ky/kyjz/201211/W020121102346159426694.png 图2. (a)808nm 布拉格反射波导激光器L-I-V特性,内插图为激射谱,(b) 3A工作电流下的远场发散角,内插图为测量的二维远场光斑图。

  • 【原创】激光的知识

    实际应用的激光器种类很多,如以组成激光器的工作物质来说可分为气体激光器、液体激光器、固定激光器、半导体激光器、化学激光器等。在同一类型的激光器中又包括有许多不同材料的激光器。如固体激光器中有红宝石激光器、钇铝石榴石(Nd:YAG)激光器。气体型的激光器主要有He-Ne(氦-氖)、CO2及氩离子激光器等。由于工作物质不同,产生不同波长的光波不同,因而应用范围也不相同。最常用而范围广的有CO2laser及Nd:YAG激光。有的激光器可连续工作,如He-Ne laser;有的以脉冲形式发光工作。如红宝石激光。而另一些激光器既可连续工作,又可以脉冲工作的有CO2laser及Nd:YAG laser。   (一)固体激光器  实现激光的核心主要是激光器中可以实现粒子数反转的激光工作物质(即含有亚稳态能级的工作物质)。如工作物质为晶体状的或者玻璃的激光器,分别称为晶体激光器和玻璃激光器,通常把这两类激光器统称为固体激光器。  在激光器中以固体激光器发展最早,这种激光器体积小,输出功率大,应用方便。由于工作物质很复杂,造价高。当今用于固体激光器的物质主要有三种:掺钕铝石榴石(Nd:YAG)工作物质,输出的波长为1.06μm呈白蓝色光;钕玻璃工作物质,输出波长1.06μm呈紫蓝色光;红宝石工作物质,输出波长为694.3nm,为红色光。主要用光泵的作用,产生光放大,发出激光,即光激励工作物质。  固定激光器的结构由三个主要部分组成:工作物质,光学谐振腔、激励源。聚光腔是使光源发出的光都会聚于工作物质上。工作物质吸收足够大的光能,激发大量的粒子,促成粒子数反转。当增益大于谐振腔内的损耗时产生腔内振荡并由部分反射镜一端输出一束激光。工作物质有2条主要作用:一是产生光;二是作为介质传播光束。因此,不管哪一种激光器,对其发光性质及光学性质都有一定要求。  (二)气体激光器  工作物质主要以气体状态进行发射的激光器在常温常压下是气体,有的物质在通常条件下是液体(如非金属粒子的有水、汞),及固体(如金属离子结构的铜,镉等粒子),经过加热使其变为蒸气,利用这类蒸气作为工作物质的激光器,统归气体激光器之中。气体激光器中除了发出激光的工作气体外,为了延长器件的工作寿命及提高输出功率,还加入一定量的辅助气体与发光的工作气体相混合。  气体激光器大多应用电激励发光,即用直流,交流及高频电源进行气体放电,两端放电管的电压增压时可加速电子,带有一定能量,在工作物质中运动的电子与粒子(气体的原子或分子)碰撞时将自身的能量转移给对方,使分子或原子被激发到某一高能级上而形成粒子数反转,产生激光。气体激光器与固体激光器相比较,两者中以气体激光器的结构相对简单得多,造价较低,操作简便,但是输出功率常较小。因气体激光器中的工作物质不同。因此分中性(惰性)原子、离子气体、分子气体三种激光器。  中性原子气体激光器这类激光器中主要充有以惰性气体(氦、氖、氩、氪等)的物质。  氦-氖(He-Ne)激光器 首台氦-氖激光器诞生于1960年,它可以在可见光区及红外区中产生多种波长和激光谱线,主要产生的有632.8nm红光、和1.15μm及3.39μm红外光。632.8nm氦-氖激光器最大连续输出功率可达到一W,寿命也达到一万小时以上。借助调节放大电流大小,使功率稳定性达到30秒内的误差为0.005%,十分钟内的误差为0.015%的功率稳定度;发散角仅为0.5毫弧度。氦氖激光器除了具有一般的气体激光器所固有的方向性好,单色性好,相干性强诸优点外,还具有结构简单、寿命长、价廉、频率稳定等特点。氦氖激光在精确指示,激光测量,医疗卫生方面有很广泛的用途。  氦氖激光器的工作原理:氦氖激光器的激光放电管内的气体在涌有一定高的电压及电流(在电场作用下气体放电),放电管中的电子就会由负极以高速向正极运动。在运动中与工作物质内的氦原子进行碰撞,电子的能量传给原子,促使原子的能量提高,基态原子跃迁到高能级的激发态。这时如有基态氖原子与两能级上的氦原子相碰,氦原子的能量传递给氖原子,并从基态跃迁到激发的能级状态,而氦原子回到了基态上。因为放电管上所加的电压,电流连续不断供给,原子不断地发生碰撞。这就产生了激光必须具备的基本条件。在发生受激辐射时,分别发出波长3.39μm,632.8nm,1.53μm三种激光,而这三种激光中除632.8nm为可见光中的红外,另二种是红外区的辐射光。因反射镜的反射率不同,只输出一种较长的光波632.8nm的激光。  He-Ne激光器结构:此类激光器的结构大体可分为三部分,既放电管、谐振腔和激发的电源。现在临床上最常应用的为内腔式。  He-Ne激光的放电管,最外层是用硬质玻璃制成。放电的内管直径约2~3mm,管长几厘米到十几厘米,放电管越长功率越大,相应的放电电压就高。管内主要按5:1~10:1的比例充入氦氖混合气体达到总气压约2.66~3.99Pa。管的一端装有铝圆筒作阴极(其圆管状结构主要是为了减少放电测射),另一端装有钨针作阳极,放电管两端装有反射镜(即一头为全反射镜,出光一端为半反射镜)。这就构成了激光放电管。  在氦氖激光器中,采用的谐振腔有球面腔或平凹腔。一般腔镜内侧镀有高反射率的介质。在其中一端反射率为100%,另一端反射率由激光器的增益而定。放电毛细管长度约15~20cm,He-Ne激光器的半反射镜的半反射镜的反射率98.5%~99.5%。谐振腔的轴线和放电毛细管轴偏离不超过0.1mm。  He-Ne激光器的外界激励能源与固体激光器不相同,不能使用光泵激励,而采用电激励的方法。把工作物质封入放电管中,供以直流、交流及射频等方式激励气体放电。通过放电过程把能量传给工作物质,促使气体中的离子、原子被激发。医疗中使用的激励方法主要是以直流电激发出光。大体结构主要有高压变压器、整流与滤波回路、限流与稳流回路组成。

  • 氦氖激光器与半导体激光器的性能有何差异?

    [font=宋体]同样作为激光器,氦氖激光器稳定性比普通半导体激光器的稳定性更高,主要原因在于激光器受温度影响,激光波长会发生偏移,氦氖激光器的温度稳定度相比半导体激光器更稳定,受环境影响更小。[/font]

  • 【转帖】He-Ne激光器与半导体激光器

    半导体激光器又称激光二极管(LD),是二十世纪八十年代半导体物理发展的最新成果之一。导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性高、使用寿命长、功耗低,此外半导体激光器是采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低等。因此应用领域日益扩大。目前,半导体激光器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域过去常用的其他激光器,已逐渐为半导体激光器所取代。它的应用领域包括光存储、激光打印、激光照排、激光测距、条码扫描、工业探测、测试测量仪器、激光显示、医疗仪器、军事、安防、野外探测、建筑类扫平及标线类仪器、激光水平尺及各种标线定位等。以前半导体激光器的缺点是激光性能受温度影响大,光束的发散角较大(一般在几度到20度之间),所以在方向性、单色性和相干性等方面较差.但随着科学技术的迅速发展,目前半导体激光器的的性能已经达到很高的水平,而且光束质量也有了很大的提高.以半导体激光器为核心的半导体光电子技术在21 世纪的信息社会中将取得更大的进展,发挥更大的作用。 在气体激光器中,最常见的是氦氖激光器。1960年在美国贝尔实验室里由伊朗物理学家贾万制成的。由于氦氖激光器发出的光束方向性和单色性好,光束发散角小,可以连续工作,所以这种激光器的应用领域也很广泛,是应用领域最多的激光器之一,主要用在全息照相的精密测量、准直定位上。He-Ne激光器的缺点是体积大,启动和运行电压高,电源复杂,维修成本高。

  • 激光器咨询

    激光粒度分析仪实验系统一般用什么型号的激光器?搭建个实验系统,测固体颗粒用的,比如:金刚石粉之类的,粒度范围在0.1微米到1000微米。

  • 小型超短脉宽激光器

    各位有经验的前辈, 最近在做一些LIBS的研究, 选了一款500ps脉宽 355nm紫外小型固态激光器,峰值功率超过20KW,大家讨论一下可做哪些材料的LIBS, 多谢!

  • 【分享】DNA 芯片的制备与应用

    DNA 芯片的制备与应用DNA 芯片的出现,是生物技术领域的一次革命,虽然现在无法预知它带给我们的变化。但由于它在人类基因组计划,基因表达和药物筛选等方面的潜在用途。目前已有越来越多的公司和研究机构加入到DNA芯片的设计与开发。DNA芯片技术集成了集成电路制造,照相平板印刷,DNA合成,探针的荧光标记, 激光共聚焦扫描和计算机等技术. 体现了生物学技术与其他学科和技术的相互交叉和渗透。DNA芯片的基本原理DNA 芯片的基本原理将不同序列的小片段DNA分子有序地排列在一块玻璃,硅或滤膜等固体载体上,以此作为生物信息的的存贮载体,运用荧光检测和计算机软件进行数据的比较和处理,可以进行如基因表达分析、 基因的多态性(polymorphism)检测、DNA 测序和在基因组范围内进行基因型分析等.具有高效和高信息量的优点。荧光的检测技术包括共聚焦激光扫描和CCD 图象处理技术。即由激光共聚焦显微镜或光电倍管进行激光诱导荧光扫描,得到不同辉度的荧光图像,用杂交后的荧光强度表示核酸的量。由计算机进行数据的自动化处理和定量分析。由于DNA分子在载体上面按列和行整齐地排列,因此,DNA芯片也叫做微排列或微矩阵(micro-array). DNA 芯片的分子杂交原理与Southern 和 Northern 的分子杂交是相同的。都遵循DNA 的碱基配对和序列互补原理。尽管这一技术的基本原理和以前的滤膜杂交相同。但其精度、规模,速度和自动化程度都是经典的杂交技术不能比拟的。它能够在七英寸的玻璃片上排列千百万个DNA探针,一次杂交即可完成数据的收集和分析。DNA芯片技术将使传统的基因表达,基因作图,序列测定,突变和多态性检测发生革命性的变化,从而大大加快人类基因组计划研究的进度。同时这项技术也在植物基因组的研究和农业育种方面带来革命性的变化。随着后基因组时代的到来,DNA芯片技术将显示出巨大的潜力和优人的前景。根据芯片中核苷酸分子的种类,DNA芯片可以分为寡聚核苷酸芯片和cDNA芯片。这两种芯片在制作和应用上都有很大的不同。

  • 德研发快速检测水质的激光器

    据新华社柏林10月23日电 德国科研人员利用激光技术,推出了一种饮用水快速检测法,仅需几分钟就可得出检验结果。 德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所日前发表研究公报称,一种特殊的红外线激光器可以对自来水厂的饮用水样本进行自动分析。这种激光器的体积仅为鞋盒大小,其工作原理是,每种化合物分子都有特定的吸收光谱,用红外线激光照射水样本并分析其吸收光谱就可以确认化合物的种类。 这套红外线激光器已在德国黑森林地区的金齐希河自来水厂进行试用。在六周的时间里,这套仪器每隔三分钟就会对饮用水样品进行自动检测,共进行了约2.1万次检测,结果非常精确。 除对饮用水进行日常检验分析外,这套仪器还能快速检验出水中的危险物质,这将有助于政府部门对水污染事件作出快速反应。

  • 基因芯片扫描系统

    GeneChip System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]是最可靠的临床研究平台,也是唯一被FDA批准/ SFDA,试管和CE标志芯片系统,适用于临床检测基于RNA和DNA。  [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000 dx v . 2是扩大Affymetrix临床的基础装备,装备还包括FDA批准,试管和CE标志Affymetrix基因分析试剂和人类基因组U133 v2.0芯片,即利用人类基因组U133 v2.0 cGMP制造芯片的版本。  Affymetrix的临床工具包提供了一种进入市场的有效方法,使测试开发人员能够节省时间、金钱和监管风险。  Affymetrix的基因芯片技术已经得到了成千上万的研究人员的信任,在芯片应用中产生了高度可重复的结果。[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统1]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102HW11.jpg[/img]  [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S 3000Dx v.2 基因[b][url=http://hplc17.com]芯片扫描系统[/url][/b]适用于:  [b]科研[/b] 自信地分析或研究宝贵的人类样品  [b]诊断检测的开发[/b] Affymetrix合作伙伴已经开发并商业化了一些获得FDA批准的体外诊断和符合CE-IVD的诊断检测  [b]常规检测[/b] 一个系统,多种应用[img=GeneChip® System ([url=https://insevent.instrument.com.cn/t/Mp]gc[/url]S) 3000Dx v.2基因芯片扫描系统2]http://17wab.cn/uploads/allimg/180726/1-1PH6102JYW.jpg[/img]  [b]功能/应用范围:[/b]  1.基因功能研究   2.基因表达谱分析、基因诊断、序列分析   3.药物筛选与新药开发   4.基因多态位点及基因突变检测   5.其他方面的应用,如环境保护、农业和蓄牧业等领域的应用。  [b]主要附件:[/b]  专用芯片杂交箱640 全自动洗涤工作站 电脑  [b]主要技术指标:[/b]  扫描分辨率2.5微米,存储16bit图象,固态绿色激光器,检测波长570纳米。  [b]技术特色:[/b]  一、  1.强大的类比性   2.巨大的信息产出率   3.高度敏感性和专一性   4.高度重复性   5.微型化、自动化   6.哺育新的实验方法。  二、全基因组表达谱,基因组SNP检测。

  • 半导体激光器的优点和缺点

    半导体激光器又称激光二极管(LaserDiode,LD),是二十世纪八十年代半导体物理发展的最新成果之一。半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外,半导体激光器采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低。目前,半导体激光器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器,已逐渐被半导体激光器所取代。此外,半导体激光器品种繁多,既有波长较长的红外、红光,也有波长较短的绿光、蓝光,可以利用这些优势拓展激光粒度仪的测量范围, 提高测量精度。早期的半导体激光器激光性能受温度影响大,光束的发散角也大( 一般在几度到 20 度之间 ),所以在方向性、单色性和相干性等方面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展,目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平,光束质量也有了很大提高,因此世界上大多数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源,半导体激光器用作激光粒度仪的光源时,在控制电路上须采取恒流和恒温措施,以保证输出功率的稳定。

  • 【资料】激光共聚焦扫描显微镜一些介绍

    激光共聚焦扫描显微镜简介一、 激光共聚焦显微镜的基本组成激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope LSCM)是20世纪80年代发展起来的一项具有划时代意义的高科技新产品,是当今世界最先进的细胞生物学分析仪器。激光共聚焦显微镜利用激光作为光源,在传统光学显微镜基础上采用共轭聚焦的原理和装置,以及通过针孔的选择和PMT的收集,并带有一套对其所观察到的对象进行数字图像分析处理的系统软件。与传统光学显微镜相比,它具有更高的分辨率,实现多重荧光的同时观察并可形成清晰的三维图象等优点。所以它问世以来在生物学的研究领域中得到了广泛应用。激光共聚焦显微镜主要有四部分组成:1、显微镜光学系统。2、扫描装置。3、激光光源。4、检测系统。整套仪器由计算机控制,各部件之间的操作切换都可在计算机操作平台界面中方便灵活地进行。1.1 显微镜光学系统  显微镜是LSCM的主要组件,它关系到系统的成象质量。显微镜光路以无限远光学系统可方便地在其中插人光学选件而不影响成象质量和测量精度。物镜应选取大数值孔径平场复消色 差物镜,有利于荧光的采集和成象的清晰。物镜组的转换,滤色片组的选取,载物台的移动调节,焦平面的记忆锁定都应由计算机自动控制。1.2 扫描装置  LSCM使用的扫描装置在生物领域一般为镜扫描。由于转镜只需偏转很小角度就能涉及很大的扫描范围,图象采集速度大大提高,512×512画面每秒可达4帧以上,有利于那些寿命短的离子作荧光测定。扫描系统的工作程序由计算机自动控制。1.3 激光光源  LSCM使用的激光光源有单激光和多激光系统。多激光器系统在可见光范围使用多谱线氩离子激光器,发射波长为457nm、488nm和514nm的蓝绿光,氦氖绿激光器提供发射波长为543nm的绿光,氦氖红激光器发射波长为633nm的红光,新的405nm半导体激光器的出现可以提供近紫外谱线,但是小巧便宜而且维护简单。1.4 检测系统  LSCM为多通道荧光采集系统,一般有三个荧光通道和一个透射光通道,能升级到四个荧光通道,可对物体进行多谱线激光激发,样品发射荧光的探测器为感光灵敏度高的光电倍增管PMT,配有高速12位A/D转换器,可以做光子计数。PMT前设置针孔,由计算机软件调节针孔大小,光路中设有能自动切换的滤色片组,满足不同测量的需要,也有通过光栅或棱镜分光后进行光谱扫描功能的设置。二、激光共聚焦显微镜的特点以及在生物领域的应用传统光学显微镜相比,激光共聚焦显微镜具有更高的分辨率,实现多重荧光的同时观察并可形成清晰的三维图象等优点,在对生物样品的观察中,激光共聚焦显微镜有如下优越性:1、对活细胞和组织或细胞切片进行连续扫描,可获得精细的细胞骨架、染色体、细胞器和细胞膜系统的三维图像。2、 可以得到比普通荧光显微镜更高对比度、高解析度图象、同时具有高灵敏度、杰出样品保护。3、***图象的获得,如7 维图象(XYZaλIt): xyt 、xzt 和xt 扫描,时间序列扫描旋转扫描、区域扫描、光谱扫描、同时方便进行图像处理。 4、细胞内离子荧光标记,单标记或多标记,检测细胞内如PH和钠、钙、镁等离子浓度的比率测定及动态变化。5、荧光标记探头标记的活细胞或切片标本的活细胞生物物质,膜标记、免疫物质、免疫反应、受体或配体,核酸等观察;可以在同一张样品上进行同时多重物质标记,同时观察; 6、对细胞检测无损伤、精确、准确、可靠和优良重复性;数据图像可及时输出或长期储存。 由于共聚焦显微镜的以上优点,激光共聚焦显微镜在以下研究领域中应用较为广泛:1、细胞生物学:如:细胞结构、细胞骨架、细胞膜结构、流动性、受体、细胞器结构和分布变化、细胞凋亡机制;各种细胞器、结构性蛋白、DNA、RNA、酶和受体分子等细胞特异性结构的含量、组分及分布进行定量分析;DNA、RNA含量、利用特定的抗体对紫外线引起的DNA损伤进行观察和定量;分析正常细胞和癌细胞细胞骨架与核改变之间的关系;细胞黏附行为等 2、生物化学:如:酶、核酸、受体分析、荧光原位杂交、杂色体基因定位等,利用共聚焦技术可以取代传统的核酸印迹染交等技术,进行基因的表达检测,使基因的转录、翻译等检测变的更加简单、准确。3、药理学:如:药物对细胞的作用及其动力学;药物进入细胞的动态过程、定位分布及定量 4、生理学、发育生物学:如:膜受体、离子通道、离子含量、分布、动态;动物发育以及胚胎的形成,骨髓干细胞的分化行为;细胞膜电位的测量.荧光漂白恢复(FRAP)、荧光漂白丢失(FLIP)的测量等。 5、遗传学和组胚学:如:细胞生长、分化、成熟变化、细胞的三维结构、染色体分析、基因表达、基因诊断; 6、神经生物学:如:神经细胞结构、神经递质的成分、运输和传递; 7、微生物学和寄生虫学:如:细菌、寄生虫形态结构; 8、病理学及病理学临床应用:如:活检标本的快速诊断、肿瘤诊断、自身免疫性疾病的诊断; 9、免疫学、环境医学和营养学。如:免疫荧光标记(单标、双标或三标)的定位,细胞膜受体或抗原的分布,微丝、微管的分布、两种或三种蛋白的共存与共定位、蛋白与细胞器的共定位;对活细胞中的蛋白质进行准确定位及动态观察可实时原位跟踪特定蛋白在细胞生长、分裂、分化过程中的时空表达,荧光能量共转移(FRET)。

  • 半导体激光器的优点和缺点有哪些?

    [font=&]半导体激光器又称激光二极管(LaserDiode,LD),是二十世纪八十年代半导体物理发展[/font][font=&]的最新成果之一。[/font][font=&]半导体激光器的优点是体积小、重量轻、可靠性好、使用寿命长、功耗低。此外,半导体激[/font][font=&]光器采用低电压恒流供电方式,电源故障率低、使用安全,维修成本低。目前,半导体激光[/font][font=&]器的使用数量居所有激光器之首,某些重要的应用领域,过去常用的其他激光器,已逐渐被[/font][font=&]半导体激光器所取代。此外,半导体激光器品种繁多,既有波长较长的红外、红光,也有波[/font][font=&]长较短的绿光、蓝光,可以利用这些优势拓展激光粒度仪的测量范围, 提高测量精度。[/font][font=&]早期的半导体激光器激光性能受温度影响大,光束的发散角也大( 一般在几度到 20 度之[/font][font=&]间 ),所以在方向性、单色性和相干性等方面的性能并不理想。但随着科学技术的迅速发展,[/font][font=&]目前半导体激光器的的性能已经达到很高水平,光束质量也有了很大提高,因此世界上大多[/font][font=&]数品牌的激光粒度仪都使用半导体激光器做为光源,半导体激光器用作激光粒度仪的光源时,[/font][font=&]在控制电路上须采取恒流和恒温措施,以保证输出功率的稳定。[/font]

  • 美探索用反物质制造伽马射线激光器 探测微小空间

    美探索用反物质造伽马射线激光器 可对非常微小的空间进行探测 科技日报讯 传统激光器的操作光波可从红外线到X射线一网打尽,而伽马射线激光器则依靠比X射线更短的光波来运行,这就使其能产生波长仅为X射线千分之一的光波,从而能对非常微小的空间进行探测,并在医学成像领域大展拳脚。不过,长期以来,建造伽马激光器一直是个难题。现在,美国科学家让一类名为“电子偶素(positronium)”的物质—反物质混合物作为增益介质,将普通光变成了激光束。 据美国趣味科学网站5月8日报道,在最新一期的《物理评论·原子分子物理》杂志上,马里兰大学联合量子研究所的王逸新(音译)、布兰登·安德森以及查尔斯·克拉克撰文表示,他们发现,当向电子偶素提供特定能量,它将产生在其他能量下无法制造出的激光;而且,要制造出激光束,这种电子偶素必须处于玻色—爱因斯坦凝聚态下。 克拉克解释道,这种奇怪的效应与电子偶素的“性格”有关。每个电子偶素“原子”实际上是一个普通的电子和一个正电子(电子的反物质)。正电子和电子分别带正负电荷。当它们相遇时,会相互湮灭并释放出两个高能光子,这两个光子位于伽马射线范围内,反向移动。 有时,电子和正电子会围绕对方旋转,就像电子围绕着质子旋转组成原子一样。然而,正电子比质子轻,因此电子偶素并不稳定,在不到十亿分之一秒内,电子和正电子会相互碰撞并发生湮灭。 为了制造出伽马射线激光器,科学家们需要使电子偶素的温度非常低,接近绝对零度(零下273摄氏度)。这一冷却过程会让电子偶素进入波色—爱因斯坦凝聚态,这种状态下物质内的所有原子,也就是电子—正电子对,进入同样的量子状态,一举一动整齐划一。 量子状态的一个方面是自旋。电子偶素的自旋数要么为1,要么为0。一束远红外线光脉冲能让电子偶素的自旋数为0。自旋为零的电子偶素会湮灭并产生双方向相干的伽马射线束—激光束。研究人员表示,能做到这一点是因为所有电子偶素“原子”拥有同样的自旋数。如果是自旋为0和自旋为1的电子偶素随机组合,那么,光会朝各个方向散射。 研究人员也计算出,为了让一台伽马射线工作,每立方厘米大约需要1018个电子偶素原子,听起来有点多,但与空气的密度相比还是少很多,同样体积的空气大约有2.5×1019个原子。 在1994年首次提出伽马射线激光器这一概念的贝尔实验室的艾伦·米尔斯表示,研究人员可以借用数学方法,让制造这种激光器所需要的环境更加精确。(刘霞)来源:中国科技网-科技日报 2014年05月10日

  • 荧光芯片扫描仪

    荧光芯片扫描仪   由于杂交时产生序列重叠,会有成百上千的杂交点出现在图谱上,形成极为复杂的杂交图谱。序列重叠虽然可为每个碱基的正确读出提供足够的信息,可提高序列分析的可靠性,但同时信息处理量也大大增加了。一般说来,这些图谱的多态性处理与存储都由专门设计的软件来完成,而不是通过对比进行人工读谱。用计算机处理即可给出目的基因的结构或表达信息。扫描一张10cm2的芯片大概需要2-6分种的时间。目前专用于荧光扫描的扫描仪根据原理不同大致分为两类:一是激光共聚焦显微镜的原理, 是基于PMT(photomultiplier tube,光电倍增管)的检测系统(另文介绍);另一种是CCD(charge-coupled devices,电荷偶合装置)摄像原理检测光子。CCD一次可成像很大面积的区域,而以PMT为基础的荧光扫描仪则是以单束固定波长的激光来扫描,因此或者需要激光头,或者需要目的芯片的机械运动来使激光扫到整个面积,这样就需要耗费较多的时间来扫描;但是CCD有其缺点:目前性能最优越的CCD数字相机的成像面积只有16×12mm(像素为10μm),因此要达到整个芯片的面积20×60mm的话,需要数个数码相机同时工作,或者也可以以降低分辨率为代价来获得扫描精度不是很高的图像。由于灵敏度和分辩率较低,比较适合临床诊断用。   生产商业化扫描仪的公司包括:Genomic Solutions公司、Packard公司、GSI公司、Molecular Dynamics、Genetic Microsystems公司、Axon ?Instruments公司等。其中GSI Lumonics 公司ScanArray 系列一直是生物芯片扫描检测系统中的领头产品。2000GSI并入著名的Parkard公司后ScanArray的软、硬件都得到进一步加强。   ScanArray利用其专利的激光共聚焦光学系统,通过计算机控制,对生物芯片的荧光杂交信号进行全自动的扫描采集,并通过分析软件对数据结果进行定量分析。  最高灵敏度高:0.1荧光分子/μm  扫描精度可从5μm-50μm分级调整  全范围扫描时间仅需5分钟,快速方便  多达十种检测滤光片,涵盖所有生物芯片荧光染料的检测,适用于多种荧光标记探针   不同波长依次扫描避免交叉光污染  扫描后的图像还需要进一步的处理,这要求一定的软件支持。现有的分析软件包括:Biodiscovery的ImaGene系列,Axon Instruments的GenePix系列,GSI的QuantArray等  3. 基因芯片上各克隆荧光信号的分析原理   用激光激发芯片上的样品发射荧光,严格配对的杂交分子,其热力学稳定性较高,荧光强;不完全杂交的双键分子热力学稳定性低,荧光信号弱(不到前者的1/35~1/5),不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜,或落射荧光显微镜等检测到,由计算机软件处理分析,得用激光激发芯片上的样品发射荧光,严格配对的杂交分子,其热力学稳定性较高,荧光强;不完全杂交的双键分子热力学稳定性低,荧光信号弱(不到前者的1/35~1/5)(2),不杂交的无荧光。不同位点信号被激光共焦显微镜,或落射荧光显微镜等检测到,由计算机软件处理分析,得到到有关基因图谱。美国GSI ?Lumonics 公司开发出专专业基因芯片检测系统(ScanArray 系列),采用激光共聚焦扫描原理进行荧光信号采集,由计算机处理荧光信号,并对每个点的荧光强度数字化后进行分析。利用QuantArray软件包对扫描的荧光信号进行分析,比  较每个克隆在不同组织间表达水平的差别。软件具体分析步骤如下:   首先,同时导入同一区域两个channel扫描的图像文件;将两个channel扫描的图像用不同的颜色显示并重叠;选择拟分析的区域,输入矩阵的行数及列数以及矩阵的个数等参数;在计算机给出的该区域信号图片上标定网格,使得网格中所包含的横线和竖线的交点个数同每个区域点样的克隆数相同,调整网格,使每个交点均位于点样克隆信号的中心;信号的中心确定后,计算机将自动以交点为中心,按照设定的半径圈定各克隆,并将其内部区域作为待分析的信号,同时在圈定的各克隆周围再按照预设的值圈定一定范围的区域,将该区域内的信号作为背景噪音;计算机分析每个克隆扣除背景噪音后的信号强度,并按照不同的要求对数据进行分析;利用GenePie方式对两个channel信号的进行定量比较分析,此时计算机根据各克隆两个channel扫描的信号,以饼图的形式给出两个channel信号强度的相对比例,同时可以逐个克隆读取计算机分析出的两个channel信号的值及所占的比例,进而确定各克隆在两种组织间的表达差异。  4. Microarray数据分析   Microarray数据分析简单来说就是对Microarray高密度杂交点阵图象处理并从中提取杂交点的荧光强度信号进行定量分析,通过有效数据的筛选和相关基因表达谱的聚类,最终整合杂交点的生物学信息,发现基因的表达谱与功能可能存在的联系。   Microarray数据分析主要包括图象分析(Biodiscovery Imagene 4.0\Quantarray分析软件)、标准化处理(normalization)、Ratio值分析、基因聚类分析(Gene Clustering)。   1. 图象分析:激光扫描仪Scaner得到的Cy3/Cy5图象文件通过划格(Griding),确定杂交点范围,过滤背景噪音,提取得到基因表达的荧光信号强度值,最后以列表形式输出。   2. 标准化处理(Normalization):由于样本差异、荧光标记效率和检出率的不平衡,需对cy3和cy5的原始提取信号进行均衡和修正才能进一步分析实验数据,Normalization正是基于此种目的。Normalization的方法有多种:一组内参照基因(如一组看家基因)校正Microarray所有的基因、阳性基因、阴性基因、单个基因。   3. Ratio分析(Ratio Analysis):cy3/cy5的比值,又称R/G值。一般0.5-2.0范围内的基因不存在显著表达差异,该范围之外则认为基因的表达出现显著改变。由于实验条件的不同,此域值范围会根据可信区间有所调整。处理后得到的信息再根据不同要求以各种形式输出,如柱形图、饼形图、点图、原始图象拼图等。将每个Spot的所有相关信息如位标、基因名称、克隆号、PCR结果、信号强度、Ratio值等自动关联并根据需要筛选数据。每个Spot的原始图象另存文件,可根据需要任意排序,得到原始图象的拼图,对于结果分析十分有利。   4. 聚类分析(Clustering Analysis):实际是一种数据统计分析。通过建立各种不同的数学模型,可以得到各种统计分析结果,确定不同基因在表达上的相关性,从而找到未知基因的功能信息或已知基因的未知功能。Gene Clustering就是根据统计分析原理,对具有相同统计行为的多个基因进行归类的分析方法,归为一个簇的基因在功能上可能相似或关联。目前以直观图形显示GeneCluster结果的程序已有人开发出来,可将抽象的数据结果转化成直观的树形图,便于研究人员理解和分析。  尽管基因芯片技术受到了广泛关注,但在基因表达谱分析中起着关键作用的生物信息学却没能引起大家的足够重视,认为简单人工处理一下原始数据就可以得到有价值的生物学信息,大量有价值的信息就这样被浪费和湮没了。可以肯定地说,没有生物信息学的有效参与,基因芯片技术就不能发挥最大效能。加大基因芯片技术中生物信息学的研究开发力度已成为当务之急。国内外已经进行了有益的尝试,初步开发出供芯片平台管理实验数据的软件包,就目前实际情况来看,生物信息学在基因芯片研究开发中介入的程度已经越来越深,主要涉及基因表达信息分析管理系统及其分析工具和分析方法,简单概括为以下几个方面:

  • 新书推荐《激光光谱学》(第一卷)

    新书推荐《激光光谱学》(第一卷)

    书名:激光光谱学(原书第4版第1卷基础理论)作者:(德)沃尔夫冈·戴姆特瑞德出版社:科学出版社出版时间:2012-02-01页数:387装帧:平装ISBN:9787030331670封面:http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2013/05/201305061328_438559_1617441_3.jpg内容介绍:《激光光谱学(原书第4版第1卷基础理论)》是W. Demtrcjder教授撰写的两卷本激光光谱学教科书的第1卷,由姬扬译。这套教科书全面地介绍了激光光谱学的基本原理和实验技术,详尽描述了激光光谱学当前研究的全貌。作者多年从事激光光谱学的研究工作,对学科前沿动态了如指掌。全书的文笔简练、叙述翔实,更配有大量插图和实例,是一本非常优秀的教科书。 第1卷介绍了激光光谱学的基本原理。在简短的导论(第1章)之后,概述了光吸收和光发射(第2章)以及谱线的宽度和形状(第3章)中所涉及的基本概念,然后详细介绍了各种类型的光谱仪器(第4章)和激光器(第5章),从理论和实验两个方面为深入理解激光光谱学奠定了坚实的基础。第2卷具体介绍激光光谱学的实验技术、最新进展以及多种应用范例。 目录:译者的话第四版序言第三版序言第二版序言第一版序言第1章 导论第2章 光的吸收和发射2.1 腔模2.2 热辐射和普朗克定律2.3 吸收、受激辐射和自发辐射2.4 基本光度学量2.4.1 定义2.4.2 大面积上的照明2.5 光的偏振2.6 吸收谱和发射谱2.7 跃迁几率2.7.1 自发辐射跃迁和无辐射跃迁的寿命2.7.2 半经典描述:基本方程2.7.3 弱场近似2.7.4 宽带激发下的跃迁几率2.7.5 唯象地考虑衰减现象2.7.6 与强场的相互作用2.7.7 跃迁几率、吸收系数和谱线强度之间的关系2.8 辐射场的相干性质2.8.1 时间相干性2.8.2 空间相干性2.8.3 相干体积2.8.4 相干函数和相干度2.9 原子系统的相干性2.9.1 密度矩阵2.9.2 相干激发2.9.3 相干激发系统的弛豫2.10 习题第3章 谱线的宽度和形状3.1 自然线宽3.1.1 发射谱的洛伦兹线形3.1.2 线宽与寿命之间的关系3.1.3 吸收跃迁的自然线宽3.2 多普勒宽度3.3 谱线的碰撞展宽3.3.1 唯象描述3.3.2 相互作用势与谱线展宽和位移的关系3.3.3 碰撞引起的谱线变窄3.4 渡越时间展宽3.5 谱线的均匀展宽和非均匀展宽3.6 饱和展宽和功率展宽3.6.1 光学泵浦引起的能级粒子数饱和3.6.2 均匀展宽谱线的饱和展宽3.6.3 功率展宽3.7 液体和固体中的谱线形状3.8 习题第4章 光谱仪器4.1 光谱仪和单色仪4.1.1 基本性质4.1.2 棱镜光谱仪4.1.3 光栅光谱仪4.2 干涉仪4.2.1 基本概念4.2.2 迈克耳孙干涉仪4.2.3 傅里叶光谱4.2.4马赫–曾德尔干涉仪4.2.5 萨格纳克干涉仪4.2.6 多光束干涉4.2.7平面法布里–珀罗干涉仪4.2.8共焦型法布里–珀罗干涉仪4.2.9 多层介质膜4.2.10 干涉滤光片4.2.11 双折射干涉仪4.2.12 可调谐的干涉仪4.3 光谱仪和干涉仪的比较4.3.1 谱分辨本领4.3.2 采光本领4.4 波长的精确测量4.4.1 波长测量的精密度与准确度4.4.2 当代的波长计4.5 光的探测4.5.1 热探测器4.5.2 光电二极管4.5.3 光电二极管阵列4.5.4 电荷耦合器件4.5.5 光电发射探测器4.5.6 探测技术和电子仪器4.6 结论4.7 习题第5章 激光:光谱测量中的光源5.1 激光的基本知识5.1.1 激光器的基本元件5.1.2 阈值条件5.1.3 速率方程5.2 激光共振腔5.2.1 开放式光学共振腔5.2.2 开放式共振腔中的场分布5.2.3 共焦式共振腔5.2.4 一般性的球型共振腔5.2.5 开放式共振腔的衍射损耗5.2.6 稳定共振腔和非稳定共振腔5.2.7 环形共振腔5.2.8 被动式共振腔的频谱5.3 激光发射谱的特性5.3.1 主动式共振腔和激光模式5.3.2 增益饱和5.3.3 空间烧孔5.3.4 多模激光和增益竞争5.3.5 模式拖曳5.4 单模激光的实现5.4.1 选择谱线5.4.2 横向模式的抑制5.4.3 单纵模的选择5.4.4 光强的稳定5.4.5 波长的稳定5.5 单模激光器的波长可控调谐15.5.1 连续可调谐技术5.5.2 波长的校准5.5.3 频率偏移的锁定5.6 单模激光的线宽5.7 可调谐激光器5.7.1 基本概念5.7.2 半导体二极管激光器5.7.3 可调谐固体激光器5.7.4 色心激光器5.7.5 染料激光器5.7.6 准分子激光器5.7.7 自由电子激光器5.8 非线性光学混频技术5.8.1 物理背景5.8.2 相位匹配5.8.3 二次谐波生成5.8.4 准相位匹配5.8.5 和频与高阶谐波的产生5.8.6 X射线激光器5.8.7 差频谱仪5.8.8 光学参量振荡器5.8.9 可调谐的拉曼激光器5.9 高斯光束5.10 习题习题解答参考文献阅读心得:我的工作是直读光谱分析,在一次搜索相关书籍时找到这套书,马上拍了下来,介绍了很多理论性的知识,虽然有点难懂,但是阅读完后再理解直读的理论会有很大的帮助。其他方面的知识也长了不少,很值得一读。

  • 世界最强X射线激光器会是什么样子的?

    据国外媒体报道,美国国家加速器实验室近日利用世界上最强大的X射线激光器--直线加速器相干光源激光器再现恒星内部强大的压力与高温情形。这种激光器的激光能量迸发可超过一个小国家全年的发电总量。  在实验中,科学家将X射线聚焦于一个直径比人类头发丝还要细30倍的小点上,在1万亿分之一秒内将金属箔加热到200万摄氏度。金属在如此短的时间内被熔化,其所产生的极度高温和高压状态,通常只有在恒星内部才会出现。  英国牛津大学物理系科学家萨姆-文科博士等人参与了直线加速器相干光源激光器实验。文科博士表示,“如果我们要想了解现存恒星内部的情形以及我们太阳系内外巨型行星中心的情形,那么制造高温、高密度的物质非常重要。直线加速器相干光源激光器是一台神奇的机器,我们已经在多个科学领域取得了重大发现,如材料科学、生物学等。”  直线加速器相干光源激光器的实验成果近日发表于《自然》杂志之上。直线加速器相干光源长约2公里,可以产生密集的X射线爆发,亮度超过地球上任何光源10亿倍。在高峰时,光脉冲的能量甚至比一些小国家一年的发电总量都要多

  • 【求助】关于质谱仪上,激光器的问题

    大家看看我贴的图片1 这个图片中的激光器的参数该怎么翻译?2 脉冲能量稳定性:2%,是什么意义?3 beam divergence(V×H)这个翻译为激光发散角,为什么值是:0.5×0.3mrad?4 有谁知道ABI的激光器用的什么牌子的?5 激光器的衰减参数是多少?

  • 氦氖激光器波长如何校准?

    正常情况下,FT-IR的氦氖激光器波长632.8nm是不变的,无需校准。但是在出现波数偏移时,是否需要通过校准激光器的波长来修正呢?如何校准?

  • 【讨论】激光粒度仪谁家的激光器最好?

    我觉得是法国Cilas的,他们用的是半导体激光器。这个公司主要的业务还是激光器这块嘛,在全世界范围来说生产的激光器都是数一数二的。马尔文,贝克曼这些公司都是买了人家的。

  • 3微米光纤激光器发展空间巨大

    目前, 3 μm 波段光纤激光器在高功率化、 降低成本化、 生产规模化等方面还有许多限制。无氧玻 璃在原料提纯、 大尺寸制备、 光纤拉制等方面的工艺 仍显不足, 这也是制约所有中红外发光稀土掺杂光 纤走向实用化的最大障碍。另外, 提高稀土离子浓度虽能提高光纤单位长 度增益, 但也会增加光纤的传输损耗或发生浓度淬 灭现象, 也制约了其发展。而 “级联” 掺 Er 3 + 光纤激 光器由于具有较低的掺杂浓度和纤芯温度具有十分 广阔的研究前景。同时, 掺 Ho 3 + 光纤激光器由于采 用 1150 nm 的抽运光, 斜效率更高, 也具有较好的应 用前景。

  • 基因芯片技术知识概要

    生物科学正迅速地演变为一门信息科学。最明显的一个例子就是目前正在进行的HGP(human genome project),最终要搞清人类全部基因组的30亿左右碱基对的序列。除了人的遗传信息以外,还有其它生物尤其是模式生物(model organism)已经或正在被大规模测序,如大肠杆菌、啤酒酵母、秀丽隐杆线虫以及中国和日本科学家攻关的水稻基因组计划。但单纯知晓生物基因组序列一级结构还远远不够,还必须了解其中基因是怎样组织起来的,每个基因的功能是什么,又是怎样随发育调控和微环境因素的影响而在特定的时空域中展开其表达谱的,即我们正由结构基因组时代迈入功能基因组时代。随着这个功能基因组学问题的提出(后基因组时代,蛋白组学),涌现出许多功能强大的研究方法和研究工具,最突出的就是细胞蛋白质二维凝胶电泳(2-D-gel)(及相应的质谱法测蛋白分子量)和生物芯片(Biochip)技术。一、什么是基因芯片生物芯片,简单地说就是在一块指甲大小(1cm3)的有多聚赖氨酸包被的硅片上或其它固相支持物(如玻璃片、硅片、聚丙烯膜、硝酸纤维素膜、尼龙膜等,但需经特殊处理。作原位合成的支持物在聚合反应前要先使其表面衍生出羟基或氨基(视所要固定的分子为核酸或寡肽而定)并与保护基建立共价连接;作点样用的支持物为使其表面带上正电荷以吸附带负电荷的探针分子,通常需包被以氨基硅烷或多聚赖氨酸等)将生物分子探针(寡核苷酸片段或基因片段)以大规模阵列的形式排布,形成可与目的分子(如基因)相互作用,交行反应的固相表面,在激光的顺序激发下标记荧光根据实际反应情况分别呈现不同的荧光发射谱征,CCD相机或激光共聚焦显微镜根据其波长及波幅特征收集信号,作出比较和检测,从而迅速得出所要的信息。生物芯片包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片。而基因芯片中,最成功的是DNA芯片,即将无数预先设计好的寡核苷酸或cDNA在芯片上做成点阵,与样品中同源核酸分子杂交的芯片。基因芯片的基本原理同芯片技术中杂交测序(sequencing by hybridization,SBH)。即任何线状的单链DNA或RNA序列均可被分解为一个序列固定、错落而重叠的寡核苷酸,又称亚序列(subsequence)。例如可把寡核苷酸序列TTAGCTCATATG分解成5个8nt亚序列:  (1) CTCATATG  (2) GCTCATAT  (3) AGCTCATA  (4) TAGCTCAT  (5) TTAGCTCA这5个亚序列依次错开一个碱基而重叠7个碱基。亚序列中A、T、C、G4个碱基自由组合而形成的所有可能的序列共有65536种。假如只考虑完全互补的杂交,那么48个8nt亚序列探针中,仅有上述5个能同靶DNA杂交。可以用人工合成的已知序列的所有可能的n体寡核苷酸探针与一个未知的荧光标记DNA/RNA序列杂交,通过对杂交荧光信号检测,检出所有能与靶DNA杂交的寡核苷酸,从而推出靶DNA中的所有8nt亚序列,最后由计算机对大量荧光信号的谱型(pattern)数据进行分析,重构靶DNA 的互补寡核苷酸序列。二、芯片类型一般基因芯片按其材质和功能,基本可分为以下几类:(一)元件型微阵列芯片1 .生物电子芯片2 .凝胶元件微阵列芯片3 .药物控释芯片(二) 通道型微阵列芯片1.毛细管电泳芯片2 .PCR扩增芯片3 .集成DNA分析芯片4 .毛细管电层析芯片(三)生物传感芯片1 .光学纤维阵列芯片2 .白光干涉谱传感芯片小鼠基因表达谱芯片(MGEC)附:目前国内基因芯片常见品种(上海博星公司)http://www.biomart.cn/upload/asset/2008/08/01/1217591301.gifhttp://www.biomart.cn/upload/asset/2008/08/01/1217591302.gifhttp://www.biomart.cn/upload/asset/2008/08/01/1217591303.gif

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