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第三届全国质谱分析学术报告会

作者：杨静马潇潇贾佳范培迅钟敏霖欧阳证清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

激光解吸附离子化技术(LDI)在分析大分子时易导致分子碎裂,而基质辅助激光解吸电离(MALDI)引入了有机小分子基质吸收和转移激光能量,有效减少了分子碎裂,提高了生物大分子的分析能力。然而,基质在低质量范围所产生的强背景峰对小分子物... 详细信息

激光解吸附离子化技术(LDI)在分析大分子时易导致分子碎裂,而基质辅助激光解吸电离(MALDI)引入了有机小分子基质吸收和转移激光能量,有效减少了分子碎裂,提高了生物大分子的分析能力。然而,基质在低质量范围所产生的强背景峰对小分子物质的分析造成严重影响[1]。为了发展一种通用的激光离子化技术,实现不同大小生物分子的高灵敏度质谱分析,我们提出采用一种高效抗反射金属材料作为激光解吸附电离的基底,无需加入基质即可实现激光解吸附离子化。利用新一代高功率高频率超快激光系统直接扫描材料表面,在原位加工出具有特定形式的微观结构。通过优化激光参数,可以连续调控金属材料表面微纳米结构尺度的变化。本文使用的材料在铜表面加工形成,具有均匀的周期孔阵列,同时表面覆盖大量纳米颗粒(图1)。该微纳米复合结构可同时发挥微米结构的几何陷光作用,以及纳米结构的表面等离子体吸收作用,使表面在宽光谱范围内总反射率下降到10%,在紫外波段反射率下降到3%,即所谓―黑色金属‖[2]。超高的紫外光吸收特性以及良好的光热转换效率极大促进了材料上的热解吸过程。目前该抗反射材料已成功应用于多种物质的软激光解吸电离,如糖类、药物和氨基酸等,灵敏度高(最低检测限达到2 fmol),且几乎没有碎片离子和背景峰干扰。我们进一步将抗反射材料用于对复杂样品的分析,实现了洋葱提取液中低聚糖的检测,检测到聚合度(DP)为1～6的低聚糖。综上,我们发展了一种高灵敏度且无需基质的生物分子的激光软电离方法。目前,正利用该方法开展脂质、DNA和蛋白质分析,并期望最终用于质谱成像分析。

关键词：激光解吸附电离抗反射材料微纳米复合结构质谱分析

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紫外光电离质谱技术在解析生物分子结构中的应用

紫外光电离质谱技术在解析生物分子结构中的应用

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第三届全国质谱分析学术报告会

作者：李海方欧阳证清华大学化学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室

质谱不仅可以通过测量质荷比来测定生物分子的分子量,更重要的是可以通过一系列对生物分子的离子化方法来多级处理生物分子达到对其结构的多方面综合解析[1-2]。生物分子的离子化方法有碰撞激发方法、化学激发方法和光激发方法。碰撞激... 详细信息

质谱不仅可以通过测量质荷比来测定生物分子的分子量,更重要的是可以通过一系列对生物分子的离子化方法来多级处理生物分子达到对其结构的多方面综合解析[1-2]。生物分子的离子化方法有碰撞激发方法、化学激发方法和光激发方法。碰撞激发方法主要有基于气相粒子（如N2、He、Ar等惰性气体）的碰撞诱导解离（Collision-InducedDissociation,CID）,和表面碰撞诱导解离（Surface-Induced Dissociation, SID）。总体来说,CID方法属于低能解离方法,适用于裂解热力学易断裂的化学键,如多肽骨架中的C-N胺键;而SID方法有利于活化能较高的碎裂过程。化学激发方法也可称之为基于电子的活化方法,如电子捕捉解离（Electron Capture Dissociation, ECD）和电子转移解离（Electron Transfer Dissociation, ETD）,该方法可以裂解键能较强的N-Cα键。光激发方法有红外多光子解离（Infrared Multiphoton Dissociation, IRMPD）和紫外光解离（Ultraviolet Dissociation,UVPD）。IRMPD方法由于IR光子的能量较低（每个光子～0.1e V）,通常需要吸收多个光子来积累能量诱导生物分子解离。生物分子中的C-C键、C-N键和P-O键可以有效吸收IR光子,用于相应化学键的解离。在生物分子的结构解析中,IRMPD多用于含磷多肽分子的结构解析[3]。与IRMPD方法相反,UVPD属于高能粒子活化方法,其单UV光子的能量通常在～3-8 eV。由于UV光子的能量（如常用的157 nm光子能量为7.9 eV;193 nm光子能量为6.4 eV）可以使多数生物分子从基态跃迁到电子激发态,进而可以使其在激发态上发生碎裂,产生较碰撞活化方法更加丰富的碎片离子,这为生物分子结构的解析开启了一条新的道路[4-5]。由于多数生物分子都含有C-C键和C-N键,其可以吸收IR光子发生多光子解离,致使IRMPD方法使生物分子发生解离的选择性不强;而生物分子吸收UV光子则需要其结构中包含特定的发色基团,故UVPD方法具有更强的选择性,在表征生物分子的结构上也具有特异性。由于多肽或蛋白骨架上的胺键可以吸收157和193nm波长的UV光致其发生活化解离,故可以将多肽或蛋白整体看成是一个发色基团,因此这两个波长的UV光是UVPD方法中最常用两个UV波长[3-5]。对一些没有发色基团的生物分子,需通过―标签‖（Tagging）的方法将发色基团嫁接到要研究的生物分子上,即可采用UVPD方法通过测定诊断离子来解析其结构[6]。目前,实验室正在基于MaxisImpact四极杆-高分辨飞行时间质谱（德国布鲁克公司）建立紫外光可调谐的紫外光电离方法来研究多肽、蛋白质等生物分子的结构。

关键词：质谱离子化方法光激发紫外光电离结构解析

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电-气耦合离子仿真及其应用

电-气耦合离子仿真及其应用

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第三届全国质谱分析学术报告会

作者：周晓煜欧阳证清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

质谱仪的性能极大程度地取决于其中电场-气流场对离子的操控能力。在质谱仪关键器件设计方面，例如差分压力接口(Differential pressure interface)中的离子传输和迁移腔(Drift cell)中的离子分离等等，电场-气流场对离子的影响至关重... 详细信息

质谱仪的性能极大程度地取决于其中电场-气流场对离子的操控能力。在质谱仪关键器件设计方面，例如差分压力接口(Differential pressure interface)中的离子传输和迁移腔(Drift cell)中的离子分离等等，电场-气流场对离子的影响至关重要，而对其过程的准确表征极具挑战性。

关键词：离子轨迹仿真气流场离子迁移质谱

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基于光栅的宽视场无透镜数字全息技术

基于光栅的宽视场无透镜数字全息技术

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2017中国光学学会全息与光信息处理专业委员会年会

作者：张文辉曹良才张浩宗嵩金国藩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

近年来无透镜数字全息成像技术因其结构简单、成像速度快，可以定量相位成像，被广泛应用于显微成像、粒子场测量等领域。但是受限于系统的空间带宽积，无透镜数字全息的成像视场有限。尤其是成像器件有限的像素数使得只有物光波的一小...

近年来无透镜数字全息成像技术因其结构简单、成像速度快，可以定量相位成像，被广泛应用于显微成像、粒子场测量等领域。但是受限于系统的空间带宽积，无透镜数字全息的成像视场有限。尤其是成像器件有限的像素数使得只有物光波的一小部分可以被探测并重建。

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具有遮挡效果的三维计算全息分层算法

具有遮挡效果的三维计算全息分层算法

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2017中国光学学会全息与光信息处理专业委员会年会

作者：张浩曹良才金国藩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

本文提出了一种可以提供遮挡效果的高质量三维计算全息分层算法。该方法通过利用基于单视点渲染的分层计算，可实现三维场景全部深度信息的编码与重建。三维场景可以根据深度信息分割为多个平行于全息图的平面，每个平面中的强度信息通...

本文提出了一种可以提供遮挡效果的高质量三维计算全息分层算法。该方法通过利用基于单视点渲染的分层计算，可实现三维场景全部深度信息的编码与重建。三维场景可以根据深度信息分割为多个平行于全息图的平面，每个平面中的强度信息通过对应深度区间的平行投影来进行渲染，这种分区间渲染的方法可以保证被遮挡信息在相应平面的具有强度分布。

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无透镜全息成像系统的快速分块压缩全息算法

无透镜全息成像系统的快速分块压缩全息算法

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2017中国光学学会全息与光信息处理专业委员会年会

作者：萌张华曹良才张浩隋晓萌金国藩清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084

近年来，无透镜同轴全息(LIDH)技术被应用在高空间带宽积显微成像上，并获得了十亿像素的高分辨率大视场成像。但传统的衍射反传播算法存在明显的噪声，而压缩全息算法可以很好的去除LIDH 重构结果中的孪生像和高阶噪声，同时可以实现...

近年来，无透镜同轴全息(LIDH)技术被应用在高空间带宽积显微成像上，并获得了十亿像素的高分辨率大视场成像。但传统的衍射反传播算法存在明显的噪声，而压缩全息算法可以很好的去除LIDH 重构结果中的孪生像和高阶噪声，同时可以实现三维物体的重构[2]。压缩全息是一种凸优化的迭代算法，由于其全局搜索空间大，数据处理时间长，在实际应用中受到限制。

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基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法

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物理学报 2016年第14期65卷 35-41页

作者：廖磊易旺民杨再华吴冠豪清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京卫星环境工程研究所北京100094

本文提出了一种基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法.系统采用两个带通滤波器产生两个具有一定波长差的单波长,用于产生合成波长.本方法结构简单,能量利用率高.与双频激光干涉仪在40 mm范围内的比对结果表明,该方法比对残差的标... 详细信息

本文提出了一种基于合成波长法的飞秒激光外差干涉测距方法.系统采用两个带通滤波器产生两个具有一定波长差的单波长,用于产生合成波长.本方法结构简单,能量利用率高.与双频激光干涉仪在40 mm范围内的比对结果表明,该方法比对残差的标准差为91 nm.

关键词：频率梳外差干涉绝对距离测量合成波长法

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基于飞秒激光模间拍频法的大尺寸测距方法

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物理学报 2016年第8期65卷 46-52页

作者：张晓声易旺民胡明皓杨再华吴冠豪清华大学精密仪器系精密测试技术及仪器国家重点实验室北京100084 北京卫星环境工程研究所北京100094

本文基于飞秒激光模间拍频法实现多波长相位式绝对距离测量,通过改变光频梳重复频率合成波长扩大测距量程,并采用监测臂和双快门切换系统补偿和消除由电路产生的相位差单向漂移和大幅抖动.实验中以20倍重复频率的拍频进行测量,在30 min... 详细信息

本文基于飞秒激光模间拍频法实现多波长相位式绝对距离测量,通过改变光频梳重复频率合成波长扩大测距量程,并采用监测臂和双快门切换系统补偿和消除由电路产生的相位差单向漂移和大幅抖动.实验中以20倍重复频率的拍频进行测量,在30 min内相位测量的标准偏差为0.022?;与双频激光干涉仪比对1125 mm行程内位移测量结果,测距精度优于50μm;实验验证了合成波长方法扩大量程方案的可行性,获得的测距重复性优于3μm,该系统理论上可扩展量程至7.5 km.

关键词：模间拍频法飞秒激光大尺寸测距

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适用于平方公里阵列望远镜的1f-2f光纤频率分发系统优化

适用于平方公里阵列望远镜的1f-2f光纤频率分发系统优化

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第八届中国卫星导航学术年会

作者：郭倚辰王波袁一博王力军精密测试技术及仪器国家重点实验室清华大学精密仪器系清华大学物理系

在2015年,我们针对平方公里阵列射电天文望远镜(SKA)的时频同步需求,提出了适应星形拓扑结构的1f-2f高精度参考频率传输与同步方案。在2015年9月,该方案在SKA南非台址的架空光纤上进行了外场实验,实验结果显示该方案对光纤温度的变化较... 详细信息

在2015年,我们针对平方公里阵列射电天文望远镜(SKA)的时频同步需求,提出了适应星形拓扑结构的1f-2f高精度参考频率传输与同步方案。在2015年9月,该方案在SKA南非台址的架空光纤上进行了外场实验,实验结果显示该方案对光纤温度的变化较为敏感,架空光纤温度的剧烈变化引入的噪声不能被系统完全补偿,致使系统频率传输稳定度恶化。通过一系列对比实验和分析,我们将频率传输稳定度的恶化的主要原因归咎于系统中微波器件的泄漏。进而我们针对此原因改进了原有的1f-2f系统,新的方案在光纤温度变化40℃/天的情况下,稳定度达到4.0×10-14/秒和3.0×10-16/104秒,在光纤温度变化20℃/小时的情况下,稳定度达到3.0×10-14/秒和3.0×10-16/104秒。该实验结果证明,改进的1f-2f系统具有与原始系统相当的稳定度指标,但对大幅度和快速温度变化具有更好的适应性,适用于SKA等国际大科学工程的复杂应用环境。

关键词：参考频率分发平方公里阵列光纤传输温度变化

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基于色散探测的平行线偏型Ramsey-CPT原子钟的研究进展

基于色散探测的平行线偏型Ramsey-CPT原子钟的研究进展

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第八届中国卫星导航学术年会

作者：孙晓林程鹏飞徐迟左娅妮张建伟王力军清华大学物理系清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室清华大学精密仪器系

传统CPT原子钟由于使用圆偏振光泵浦,大量原子被极化到CPT暗态,即磁子能级的极值态,无法有效参与0-0钟跃迁,极大地限制了原子钟的性能。本文介绍一种可以克服该问题的基于色散探测的脉冲式CPT原子钟,其双色光脉冲经方波调制相位获得0和... 详细信息

传统CPT原子钟由于使用圆偏振光泵浦,大量原子被极化到CPT暗态,即磁子能级的极值态,无法有效参与0-0钟跃迁,极大地限制了原子钟的性能。本文介绍一种可以克服该问题的基于色散探测的脉冲式CPT原子钟,其双色光脉冲经方波调制相位获得0和π/2的相位,并交替与原子相互作用。本文还研究了模拟式和数字式两种探测钟信号和闭环锁定的方法。

关键词：小型化原子钟 Ramsey-CPT 色散探测

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