儿童发育性髋关节脱位的磁共振形态学定量

发育性髋关节脱位（developmental dysplasia of the hip，DDH）作为一类常见的、严重威胁儿童健康成长的髋关节疾病会严重影响到儿童的肢体发育和生活质量，其早诊断、早治疗非常重要.磁共振成像（magnetic resonance imaging，MRI）技术可提供丰富的有关髋关节发育情况的形态学信息.目前，基于磁共振图像的DDH临床诊断主要凭借医生的肉眼观测，对医生要求甚高，而且无法定量判断DDH病情.本文提出了一种针对儿童DDH磁共振图像的形态学定量评估方法，通过对DDH病理改变密切相关的形态学参数的自动测定，完成形态学参数的定量评估，为临床提供辅助的量化参考.该方法包括磁共振图像预处理、股骨及盆骨分割、髋关节三维模型重建，以及结合了厚度搜索、三维霍夫变换和最小二乘拟合等算法实现的中心边缘角（center-edge angle，CEA）、髋臼角（acetabular index，AI）和股骨颈前倾角（femoral neck anteversion，FNA）等重要指标的自动测量.儿童DDH形态学定量评估方法的建立对儿童DDH的筛查、诊断和确诊患儿手术方案的制定，以及术后的动态随访，都具有重要参考价值.     

制作高性能表面增强拉曼散射衬底

采取真空热蒸发镀膜的方法在普通玻璃、毛玻璃、硅片等衬底上镀银膜,并用扫描电子显微镜观察了镀银毛玻璃的表面形貌,通过激光散射实验得出毛玻璃的粗糙度.实验结果表明,镀银毛玻璃衬底具有很好的表面增强拉曼散射活性,所能探测罗丹明6G的最低浓度为10-10 mol/L.     

1.15 kW连续波全固态Nd:YAG激光器

研制了五组双线二极管列阵侧面泵浦Nd: YAG棒的高效率、高功率激光头。将一块90° 石英旋光片插入两个这样的激光头中间并置入热近非稳对称平平腔，产生了1157 W高光束质量（M2 ~ 39）1064 nm连续波输出，据我们所知，这是侧面泵浦双棒Nd: YAG激光器产生的最高功率。     

V型腔腔内和频产生3 W连续波589 nm黄光激光器

报道了双Nd：YAG棒串接V型折叠腔腔内KTP和频全固态黄光激光器，得到了3 W连续波589 nm黄光输出.为了提高黄光输出功率，采用了两种手段：一是通过优化腔型设计使得两束基频在腔内达到了最佳的空间重合，二是通过选择合适大小的二极管激光器的抽运功率使得两束基频在腔内达到了最佳的功率配比. 关键词： 全固态激光器 Nd：YAG激光器 黄光 腔内和频     

一种用于fMRI的嗅觉刺激装置设计与验证

为了实现任务态f MRI的嗅觉刺激装置的设计和功能验证.满足嗅觉f MRI实验的自动化刺激要求.首先,针对嗅觉刺激和人体嗅觉感受的特点,结合使用环境的要求,总结嗅觉f MRI的实验设计方法,归纳出用于f MRI的嗅觉刺激装置的具体需求.将刺激装置分为气路系统和控制系统、气路系统采用洁净空气通过气味溶液产生相应的气味气体,通过多支路切换达到输出不同气味的目的;控制系统采用虚拟仪器方案,其软件基于Lab VIEW平台编程,提供可输入刺激序列的人机界面,并根据要求控制电磁阀切换不同气路.然后,使用该刺激装置对单个被试进行嗅觉刺激并成像,刺激气体采用乙酸异戊酯和吡啶,实验为组块设计,使用Siemens 3.0 T MRI仪器EPI序列进行扫描,数据处理采用基于Matlab软件的SPM8和Mars Ba R工具包.选取眶额叶和岛叶中的脑激活团簇作为感兴趣区域(ROI)进行分析,激活信号在时间上的强度变化与刺激序列变化基本一致,吡啶组块的激活信号强度大于乙酸异戊酯组块激活强度,且其强度变化比乙酸异戊酯组块更符合刺激序列.ROI分析证明刺激装置基本满足嗅觉f MRI实验需要,具有较强的可用性.此外,在相同的刺激时间和间隔时间下,人脑同一区域对不同刺激气味的激活反应可能不同.     

基于原子磁力计的穿戴式脑磁图动态测量研究

脑磁图作为一种无创的脑功能成像技术，依靠超高的时间及空间溯源分辨率，在脑科学研究和临床应用领域中有着极其重要的价值.本文介绍了自主搭建的基于原子磁力计的穿戴式脑磁图系统，通过设计匀场补偿线圈组并结合参考传感器阵列，实现被试头部运动区域内剩磁在±1 nT以内，保证动态测量过程中传感器输出维持在动态范围以内；同时提出了一种虚拟合成梯度去噪方法，显著抑制了环境共模噪声；最终在被试者头部自然运动状态下，成功检测到高信噪比的α节律信号与听觉诱发磁场信号，证实了该系统的有效性，为穿戴式脑磁图应用推广提供更多的可能性.     

基于小型化原子磁力计的零场NMR波谱仪搭建与测试

常规高场NMR波谱仪依托超导技术,其体积大、维护成本高,且存在样本磁化率不均匀导致的谱线展宽现象,零场或近零场NMR技术则可实现有效互补．本文自主搭建了一套基于小型原子磁力计的可移动零场NMR波谱仪,采用以多功能采集卡(National Instruments PCIe-6353)为核心的集成控制系统,仪器主磁场强度小于1 nT,可实现高分辨率的J-耦合谱采集．为实现对自旋体系的有效操控,利用样品绝热初态的单脉冲激发实现对三轴脉冲线圈的精确标定．在此基础上,使用改进的组合脉冲序列实现了在¹³C-¹H异核体系下的单自旋选择性操控,验证了零场NMR波谱仪的有效性．     

全固态激光器的热近半球面腔

理论与实验研究了激光二极管侧泵平-平非对称腔.理论分析表明,当谐振腔运行于热稳区边缘时,激光棒内基模半径随泵浦功率迅速增加,使光束质量快速提高并保持较高的输出功率.由于该谐振腔运行于热稳区边缘的特性与近半球面腔相近,所以将此设计称为热近半球面腔.与运行于稳区边缘的平-平对称腔相比,热近半球面腔设计有助于缩短谐振腔腔长.在对热近半球面腔实验研究中,光束质量随泵浦功率迅速增加以及输出功率饱和现象被观察,实验研究与理论分析吻合较好.     

从两方面着手搞好物理教学

物理是自然科学的基础,是科学思维方法的代表,社会的发展不能没有物理学．物理教师就面临着如何搞好物理教学的严峻课题,以便解决物理难学不好拿分的实际．教学中发现,许多学生在课堂上能够听懂、看懂．但是,一做习题,就不知如何下手了,感觉概念、公式太多,全部打架了．学生学不好物理,主要是缺乏形象思维,空间思维的能力和刻苦钻研,知难而上的能力．所以,在教学中重点就是在这两方面入手,提高他们分析问题解决问题的努力,增强他们的自信心．使他们从怕学物理,到喜欢物理．     

以CaCl2为模板合成的高活性和高稳定性铁、氮、硫共掺杂多子孔碳氧还原电催化剂

燃料电池是一种可将化学能通过电催化反应直接转化成电能的装置,具有能量密度高和清洁无污染等优点.燃料电池阴极氧还原反应(ORR)的动力学较迟缓,是电池能量效率损失的主要原因.目前ORR催化活性最高的是铂基催化剂,但由于贵金属铂价格昂贵,储量稀少,且对燃料小分子渗透的抗性较差,严重制约了燃料电池的大规模应用.因此,高性能、低成本的非贵金属催化剂成为燃料电池领域的研究热点.本文选用含氮量高达45％的三聚氰胺-甲醛树脂为碳源和氮源,Fe(SCN)3为铁源和硫源,以CaCl2为模板,在高温和铁的催化作用下将树脂碳化,经酸洗和二次热处理工艺,制备出铁、氮、硫共掺杂的多孔碳(FeNS-PC).干燥后的CaCl2颗粒可防止树脂在高温下交联形成块状碳颗粒,同时起到造孔模板的作用.CaCl2颗粒在温和条件下即可除去,无需强腐蚀性条件,因此不会对催化活性中心造成破坏.在Fe/N/C催化剂中掺杂S可进一步提高催化活性,不添加碳载体可避免低活性的碳载体降低质量活性,多孔结构可促进传质,充分利用活性位点.我们优化了热处理温度,并对催化剂的结构、组分及催化性能等进行了表征分析.结果表明,热处理温度为900℃时,可将树脂完全转化成多孔碳,并获得较高的杂原子掺杂量,可达到最优活性.CaCl2为模板剂可避免使用强腐蚀性试剂去除模板,有利于保留活性位,并得到多孔结构.FeNS-PC-900的比表面积可达775 m2/g.得益于原位掺杂的合成工艺,各掺杂元素在多孔碳表面均匀分布.在酸性介质中,FeNS-PC-900的半波电位可达到0.811V,仅比商业Pt/C催化剂低78 mV;在0.8V电位下的质量活性为10.2 A/g,表现出优异的催化活性.经过10000圈加速衰减测试后,其半波电位仅下降了20 mV,在0.75V电位下持续放电10000s后,其ORR电流仍保持初始电流的84.4％,具有比Pt/C更加优异的稳定性.以FeNS-PC-900为阴极催化剂的质子交换膜燃料电池的最大功率密度可达到0.49 W/cm2,并在0.6V电压下持续放电10h后,其电流仍可保持初始电流的65％,表现出良好的应用潜力.FeNS-PC-900具有高掺杂含量、高比表面积和多孔结构,并且杂原子在催化剂表面均匀分散,在半电池和燃料电池测试中都表现出优异的催化活性和稳定性,表明其是一种非常有潜力应用于燃料电池的非贵金属氧还原催化剂.