2011年8月31日星期三

Ⅰ型γ分泌酶抑制剂在恶性胶质瘤放射增敏中的作用与机制研究

题名:Ⅰ型γ分泌酶抑制剂在恶性胶质瘤放射增敏中的作用与机制研究
作者:林骏
学位授予单位:南方医科大学
关键词:胶质瘤;;γ分泌酶抑制剂;;放射增敏;;肿瘤干细胞
摘要:

 前言恶性胶质瘤是最常见的原发性恶性脑肿瘤,其浸润性生长的特点及对放、化疗的不敏感导致临床治疗相当棘手。手术切除配合术后放疗是目前最常用的治疗手段,但疗效差强人意,约70%的恶性胶质瘤在术后1年复发[1-4]。究其原因,肿neodymium magnets瘤难以彻底切除,残留瘤细胞对后续放疗的敏感性差是导致恶性胶质瘤复发率高的主要因素。因此,如何提高恶性胶质瘤的放疗敏感性成为攻克这一肿瘤的主要努力方向。

 肿瘤细胞放射抗性的产生多与下列因素有关：①肿瘤细胞超强的DNA损伤修复能力。部分肿瘤细胞高表达DNA损伤修复相关蛋白,能迅速修复受损DNA,因此对放射治疗产生抗性[5]。②肿瘤细胞较强的抗凋亡能力[15]。恶性肿瘤细胞中某些促存活、抗凋亡通路及分子,如表皮生长因子受体通路,PI3K-Akt通路,p53, Survivin等往往高表达,致使肿瘤细胞抵抗射线诱导的凋亡。最近有文献报道,Notch通路是促进恶性胶质瘤细胞放疗抗性的一条重要信号通路,而其机制正是通过上调胶质瘤细胞内Akt等抗凋亡通路的表达[8]。因此削弱肿瘤细胞的DNA损伤修复能力,促进其凋亡是恶性肿瘤放射增敏的主要策略之一。③肿瘤干细胞的放疗抗性。近年来研究发现,肿瘤干细胞在恶性肿瘤的放射抵抗中发挥不可忽视的作用[13],其机制正与肿瘤干细胞超强的DNA损伤修复能力及抗凋亡能力有关。存活下来的肿瘤干细胞成为肿瘤复发的根源。这一点,我们在实验中也有类似发现。

 目前对肿瘤细胞放射增敏的研究已进展到分子治疗手段,例如针对放射敏感基因的小分子干扰RNA(siRNA).单克隆抗体[14]等。但这些方法都存在一些问题——基因转移效率低成为制约基因治疗应用的瓶颈；针对单一基因的治疗在体内实验中很难得到令人满意的结果,等等[15]。这些都促使我们寻找一种新的更安全有效,且易于操作的放疗增敏方法,而我们的研究工作发现,γ分泌酶抑制剂(gamma secretase inhibitor, GSI)有望成为一类理想的放射增敏剂。

 GSI能抑制细胞内γ分泌酶的活性。过去,人们对GSI的研究多集中在阿尔茨海默病的治疗上[16]。近年来人们发现,GSI还具有很强的抗肿瘤效应[17],而这主要是通过抑制Notch信号通路实现的。Notch信号通路已被证实与多种肿瘤的发生进展密切相关,如急性淋巴细胞性白血病[21,21]、卵巢癌[22]、乳腺癌[23]、髓母细胞瘤及恶性胶质瘤等[24,25]。目前已被体外/体内实验证实具有抗肿瘤活性的GSI有多种[26-30],但有关GSI抗恶性胶质瘤的研究还很少,特别是GSI在恶性肿瘤放射增敏中的作用未见报道。因此,我们着手进行该方面研究。

 目的以人恶性胶质瘤细胞株U87、U251细胞为主要实验对象,通过体内/体外实验,研究Ⅰ型γ分泌酶抑制剂(GSI-Ⅰ)对胶质瘤细胞的细胞毒作用及放射增敏作用,并以CD133+胶质瘤干细胞为切入点,探讨GSI-Ⅰ放射增敏的作用机制,为GSI的抗肿瘤效应提供新证据,为恶性胶质瘤的临床治疗,特别是辅助放疗提供新思路。

 方法第一部分实验中,我们采用MTT法检测梯度浓度的GSI-Ⅰ对U87、U251细胞生长曲线的抑制作用,利用流式细胞术分析GSI-Ⅰ对U87、U251细胞细胞周期及凋亡的作用,利用免疫印迹法及荧光实时定量RT-PCR等技术研究GSI-Ⅰ对U87、U251细胞中Notch信号通路及其下游一些细胞周期、凋亡相关蛋白表达的影响,初步探讨GSI-Ⅰ细胞毒作用的分子机制。

 第二部分实验中,我们采用克隆形成实验分析低浓度GSI-Ⅰ对U87、U251细胞放射敏感性的影响；利用磁式细胞分选技术(Magnetic Activated Cell Sorting, MACS)分离U87、U251细胞中的CD133+/CD133-细胞,CD133+细胞培养于无血清的神经干细胞培养基中,CD133-细胞培养于含血清的MEM培养基中。分别研究低浓度GSI-Ⅰ对CD133+/CD133-胶质瘤细胞的放射增敏作用。利用荧光标记的CD133抗体和流式细胞术,分析GSI-Ⅰ对U87、U251细胞及1例原代培养恶性胶质瘤细胞中CD133+细胞比例的影响。采用体外成球实验及台盼蓝染色实验分析GSI-Ⅰ对CD133+/CD133-胶质瘤细胞的毒性作用。最后,利用裸鼠成瘤实验在体内检测GSI-Ⅰ对胶质瘤细胞的成瘤抑制作用及放射增敏作用。

 结果第一部分实验主要研究GSI-Ⅰ对胶质瘤细胞株U87及U251的细胞毒作用。MTT结果显示,GSI-Ⅰ对U87及U251细胞的生长曲线有抑制作用,且随着浓度与时间的增加而加大。进一步研究表明,GSI-Ⅰ对胶质瘤细胞的毒性作用主要为细胞周期阻滞及诱导凋亡：2.5μmol/L GSI一Ⅰ作用48h后,U87细胞的G1期细胞比例从43.8±1.99%增加至52.96±1.36%(P=0.003),而S期细胞比例从24.81±1.5%减少为9.34±0.53%(P=0.000),G2期细胞比例略有增加；U251细胞则观察到在G1期、S期细胞比例下降的同时,G2期细胞比例大幅增加(从10.43±1.39%到46.97±2.24%,P=0.000)；在诱导凋亡方面,1μmol/L GSI-Ⅰ作用24h或48h,U87细胞的凋亡率较低,分别为2.8±0.48%和2.99±0.55%；U251细胞的凋亡率稍高,分别为3.85±0.52%和9.22±0.25%;2.5μmol/L GSI-Ⅰ作用48h后,U87细胞的凋亡率达到10.29±0.94%,U251细胞的凋亡率则高达22.99±0.94%。

 为探索GSI-Ⅰ细胞毒作用的可能机制,我们采用RT-PCR、qRT-PCR及Western Blot技术检测GSI-Ⅰ对细胞内Notch信号通路的阻断作用及对一些细胞周期、凋亡相关蛋白的影响。结果显示,Notch-2.Notch-3在U87、U251细胞中表达；GSI-Ⅰ作用12-24小时即可降低Notch靶基因Hes-1的表达,证明GSI-Ⅰ对Notch通路有阻断作用。GSI-Ⅰ作用后两种细胞的抗凋亡蛋白Akt及S6K的磷酸化程度略有降低。U87细胞的Cyclin D1表达下调,U251细胞的CyclinB1表达下调,两种细胞的CDK2都有明显下调。说明GSI-Ⅰ对胶质瘤细胞株的抗凋亡及细胞周期蛋白的活性及表达有影响。这可能是GSI-Ⅰ抗胶质瘤效应的分子机制之一。

 第二部分实验主要探讨GSI-Ⅰ的放射增敏作用及体内抗肿瘤作用。克隆形成实验显示,低浓度GSI-Ⅰ对U87、U251细胞有显著的放射增敏作用。为探讨放射增敏机制,我们用Western Blot技术检测与DNA修复有关的细胞周期检测点蛋白CHK1、CHK2的表达,发现无影响；检测抗凋亡蛋白Akt的磷酸化水平,发现放射后Akt磷酸化水平增加,在GSI-Ⅰ的作用下则明显降低,提示抑制Akt的活性可能参与GSI-Ⅰ的放射增敏作用。

 我们还发现,CD133+胶质瘤干细胞的放射抗性要高于CD133-胶质瘤细胞,而GSI-Ⅰ则显著降低CD133+胶质瘤干细胞的放射抗性。流式细胞分析显示,放射后胶质瘤细胞中的CD133+细胞比例大幅增加,而1μmmol/L GSI-Ⅰ作用24小时可显著减少CD133+细胞比例,提示GSI-Ⅰ通过消除CD133+胶质瘤细胞达到放射增敏的效应。体外成球实验显示,GSI-Ⅰ可明显抑制CD133+胶质瘤干细胞的体外成球能力。台盼蓝染色实验显示,1μmmol/L GSI-Ⅰ对CD133+胶质瘤细胞的毒性大于CD133-胶质瘤细胞,而随着GSI-Ⅰ浓度的增加,它对CD133+/CD133-胶质瘤细胞的毒性作用无差异。说明低浓度GSI-Ⅰ可靶向抑制CD133+胶质瘤干细胞。qRT-PCR结果显示,CD133+U87细胞中Notch-2、Notch-3受体及靶基因Hes-1的表达水平明显高于CD133-细胞,提示GSI-Ⅰ的靶向抑制CD133+胶质瘤细胞可能与此有关。

 裸鼠实验表明,经1μmmol/L GSI-Ⅰ处理的U87细胞,其体内成瘤能力下降,瘤体积比对照组小。对正常U87细胞http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php成瘤的瘤组织,瘤周注射GSI-Ⅰ,可导致瘤组织大片坏死。免疫组化染色结果显示,GSI-Ⅰ能显著降低移植瘤细胞中Hes-1和Nestin的表达,说明Notch信号通路被阻断且肿瘤细胞的“干细胞特性”(Stem-like character)被削弱。

 结论1、GSI-Ⅰ在体外可抑制胶质瘤细胞增殖并诱导凋亡,在体内可抑制成瘤并导致瘤组织坏死,具有明确的抗恶性胶质瘤效应。

 2、低浓度GSI-Ⅰ(1μmol/L)单独作用对恶性胶质瘤细胞的抑制作用有限,但能显著增加胶质瘤细胞的放射敏感性,而这种放射增敏作用是通过靶向抑制放射抗性较强的CD133+胶质瘤细胞实现的。
学位年度:2010

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3.0T MRI R2'和T2'随年龄变化规律及在急性缺血性脑中风中的初步临床应用

题名:3.0T MRI R2'和T2'随年龄变化规律及在急性缺血性脑中风中的初步临床应用
作者:刘珍友
学位授予单位:天津医科大学
关键词:血氧水平依赖;;磁共振成neodymium magnets像;;年龄依赖;;缺血性脑中风;;脑缺血半暗带
摘要:

 一.R2’和T2’成像随年龄变化规律

 目的了解在3.0T磁共振上R2、T2、R2*、T2*、R2’、T2’各个年龄组的正常值,探讨正常人上述各值随年龄变化的规律；了解R2、T2、R2*、T2*、R2’、T2’两侧大脑半球和男女性别之间有无差异。

 材料和方法共59位志愿者参与本研究,年龄25～76岁,平均49.73±14.65岁。其中男28人,平均年龄50.25±15.07岁；女31人,平均年龄49.26±14.51岁。将所有志愿者以10岁为一个年龄组,共分为6组,分别为21～30岁10例,31～40岁9例,41～50岁12例,51～60岁11例,61～70岁10例和70岁以上组7例。半卵圆中心和脑室周围高信号按照轻重程度分为0-Ⅵ级,作为脑白质稀疏的程度。将扫描得到的T2map和T2*map原始图像转到ADW4.3工作站,处理后得到R2、T2、R2*、T2*、R2’、T2’图像。在上述各序列图像中测量双侧额叶白质、枕叶白质、皮层下白质、尾状核头、壳核、苍白球、丘脑的值并记录进行统计分析。

 结果总体上脑内中央灰质核团R2、R2*、R2’所测的数值与年龄均呈正相关,而T2、T2*、T2’所测的数值与年龄均呈负相关。总体脑白质除了R2和T2分别与年龄呈负相关和正相关外,其余R2*、T2*、R2’、T2’与年龄均无相关性。尾状核、壳核R2值左侧稍高于右侧(t=-3.607～-3.749,P=0.037～0.000)；额叶及枕叶白质T2(t=11.16～3.659,P=0.000～0.001)值均显示左侧稍低于右侧。男女性别间各序列均没有统计学差异(P>0.05)。T2、T2*弛豫时间随脑白质稀疏等级增高而增加,与其呈正相关(r=0.270～0.276,P<0.05),而T2’则与脑白质稀疏没有相关性(P>0.05)。

 结论①脑内中央灰质随年龄增加,T2、T2*、T2’值逐渐降低,而R2、R2*、R2’值逐渐升高；②脑白质区随年龄增加,T2值逐渐升高,而R2值逐渐降低；R2’和T2’值与年龄没有相关性；③尾状核、壳核R2值左侧稍高于右侧；额叶及枕叶白质T2值左侧低于右侧；④男女性别间各个部位R2、T2、R2*、T2*、R2’、T2’值均无统计学差异；⑤T2’值与脑白质稀疏没有相关性。

 二.BOLD成像在急性脑梗死中的初步临床应用

 目的了解R2’和T2’在急性脑梗死中的表现,并与MR／-DWI比较,探讨其在判断脑缺血半暗带中的价值。

 材料和方法14例发病时间<24h的急性缺血性脑中风患者,其中男8例,女6例,年龄44～75岁,平均56.36±9.28岁。发病时间6～22h,平均16.73±4.65h。患者于就诊首日和发病后7～20天分别进行MRI检查。首次检查DWI高信号区定义为初始病灶面积(LO),第二次复查的T2WI或T2-FLAIR图像上病灶面积定义为最终梗死面积。最终梗死面积小于第一次DWI面积的部分定义为组织存活区(ST),最终梗死面积大于第一次DWI面积者为病灶扩大区(LG)。扫描序列包括横轴位T1WI、T2WI、DWI、T2-FLAIR、T2map、T2*map、3D-TOF MRA、FAIR。总的检查时间约为20min。将所得图像在ADW4.3工作站Functool软件中采用图像重叠的方法,分别手动绘出每个序列图像的病灶形态,并进行比较。

 结果根据影像表现,初次检查时DWI和R2’图像上异常信号的面积大小可分为三种情况：①R2'>DWI,共4例；②R2'=DWI,共6例；③R2’<DWI,共4例。在第一种情况下,病灶区R2’为稍高信号,LG区R2’信号升高的程度最大,周围区次之,中央区最小。复查时R2’变为低信号,最终梗死面积与R2’异常信号区面积相同。第二种情况,初次检查时R2’上异常信号区的面积与DWI上高信号区的面积相当,最终梗死面积无显著变化。第三种情况下,初次检查时R2’异常信号区的面积小于DWI上高信号区的面积。在R2’图上,病灶中间为低信号,边缘为高信号,在外围为等信号,呈内低外高分层状表现。最终梗死灶的面积与初次R2’上低信号区的面积相似。

 结论①在发病24小时内,脑内梗死灶在BOLD图像上可以分为三种情况：R2'>DWI、R2'=DWI和R2’<DWI,它们分别具http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php有不同的演变过程；②相对于传统MRI成像序列,BOLD图像可以更精确的显示最终梗死面积,明确的判断出梗死核心和半暗带；③利用BOLD图像,可以显示部分患者位于DWI高信号区内的半暗带组织；④在判断缺血核心和半暗带方面,R2’和T2’具有相同的作用。
学位年度:2010

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hTERT启动子靶向性活体光学实时成像技术在肿瘤诊断及疗效评估中作用的实验研究

题名:hTERT启动子靶向性活体光学实时成像技术在肿瘤诊断及疗效评估中作用的实验研究
作者:余松涛
学位授予单位:第三军医大学
关键词:端粒酶;;hTERT启动子;;活体显像;;靶向治疗;;慢病毒
摘要:

 背景及目的:

 恶性肿瘤是目前危害人类健康最严重疾病之一。恶性肿瘤及其转移灶的早期诊断是患者预后的重要决定因素。在过去的几十年中,医学成像设备的发展使肿瘤诊断得到质的提高,如超声、计算机断层扫描(CT)、磁共振成像(MRI)等普遍而有效的检查设备。但这些检查方法并不能从本质上区分病变的良恶性,而且对neodymium magnets一些小的病灶不易发现。正电子发射断层扫描(PET)是目前鉴别占位性病变良恶性的最佳方法,但PET有时对炎性占位和恶性肿瘤不易辨别。近年来新发展起来的肿瘤特异性成像技术,能够借助肿瘤标记物从根本上区分恶性肿瘤和正常组织。肿瘤特异性显像技术是指利用恶性肿瘤的标记物作为靶向元件,定向导入报告基因如荧光蛋白或荧光素酶,使其在肿瘤细胞内特异性的表达,采用高敏的体外检测设备捕获瘤内报告基因发出的荧光信号,从而对肿瘤的生长、侵袭、转移以及对治疗的反应进行实时无创的监测。

 肿瘤特异性显像技术的第一步是如何选择肿瘤靶向元件,使报告基因在肿瘤细胞内特异性表达。过去研究者倾向于选择组织特异性肿瘤标记物如癌胚抗原CEA,甲胎蛋白AFP及前列腺特异抗原PSA等。利用他们的抗原性或者利用他们的基因启动子作为靶向元件,进行肿瘤特异性的诊断或治疗研究。但是这些组织特异性肿瘤标记物都只针对特殊组织发挥作用,应用范围局限于某一特定来源的肿瘤,不能作为广谱的肿瘤特异性标记物用于研究。

 端粒酶(telomerase)是一种核糖核蛋白酶。人端粒酶主要由端粒酶RNA(hTR)、端粒相关蛋白1(TP1)和端粒酶逆转录酶(hTERT)组成。近年来的研究表明,hTERT是端粒酶复合物中的限速成分,与端粒酶一样,它在绝大多数肿瘤中表达,而在正常体细胞中少有表达。hTERT的这种肿瘤特异性表达的特性,使其成为近年来最受欢迎的广谱肿瘤特异性标记物,在肿瘤靶向的诊断及治疗中受到越来越广泛的应用。由于hTERT的表达受hTERT启动子的调控,基于hTERT的广谱肿瘤特异性,hTERT启动子也为许多研究者用于肿瘤靶向性诊断及治疗的研究。有研究表明,hTERT启动子的核心序列长约260bp,其中有含有一种E-box序列(CACGTG),该序列可以和原癌基因c-myc家族编码的一种螺旋-环-螺旋拉链基元蛋白因子结合而上调hTERT的表达。

 小动物无创活体显像平台是由高敏感CCD摄像探头检测动物体内发出的微弱荧光信号。报告基因如GFP或luciferase在体内发射出的荧光信号极弱,而且当其透射出体外时往往伴有动物皮毛或粪便的自发荧光的干扰。最新的平台采用超冷探头能够检测极微弱信号,同时采用多光谱滤光片能够滤去报告基因波长范围外的杂光,得到高质量的图像。其在医学研究中的主要优点是无创性、可对小动物进行整体成像、可长时反复成像。

 基于以上分析,本研究采用hTERT启动子作为肿瘤靶向性元件,为提高其在肿瘤细胞中的活性,降低其在正常体细胞中的活性,根据文献报道对其序列进行优化改建。在改建后的hTERT启动子下游加载GFP报告基因,由可整合的慢病毒转移至裸鼠的肿瘤细胞内表达,采用激光共聚焦或小动物荧光成像系统,体内外研究基于hTERT启动子的慢病毒对恶性肿瘤的靶向性成像能力。在此基础之上,将hTERT启动子下游加载治疗基因胞嘧啶脱氨酶(CD)和报告基因GFP同时表达,将其构建成hTERT启动子靶向的治疗慢病毒,并通过激光共聚焦或小动物荧光成像系统,体内外实时无创性研究基于hTERT启动子的治疗性慢病毒对恶性肿瘤的靶向杀伤作用。为基于hTERT启动子的活体光学实时成像技术在肿瘤诊断及治疗效应评估中的应用提供理论依据。

 研究方法

 1. hTERT启动子设计及功能检测:根据文献优化设计并合成hTERT启动子,将其克隆到标准的启动子功能检测系统pGL3-basic质粒中,同时构建含CMV、SV40或野生型hTERT启动子的对照组。采用双荧光素酶实验测定启动子在端粒酶阳性或阴性的肿瘤细胞以及原代培养的成纤维细胞中的活性,以确定优化型hTERT优化型启动子的端粒酶靶向性。

 2.基于hTERT优化型启动子肿瘤靶向性活体光学成像在肿瘤诊断中作用的研究:采用第三代慢病毒转移质粒作为骨架质粒,将GFP报告基因克隆至其多克隆位点,构建CMV启动子驱动GFP表达的慢病毒载体(pLenti-CMVp-GFP);将hTERT优化型启动子替代CMV启动子,构建hTERT启动子驱动GFP表达的慢病毒载体(pLenti-hTERTp-GFP)。四质粒包装系统包装并浓缩病毒,采用荧光定量PCR检测病毒滴度。体外实验:将上述两种慢病毒分别体外感染端粒酶阳性肿瘤细胞或端粒酶阴性的肿瘤细胞和原代培养的成纤维细胞,采用激光共聚焦观察GFP的表达;体内试验:构建皮下生长端粒酶阳性或阴性的荷瘤裸鼠模型,并将上述两种病毒分别瘤内注射,采用活体成像系统观察上述两种慢病毒对肿瘤的靶向性显像,进一步采用组织化学技术检测肿瘤组织内GFP蛋白的表达。

 3.基于hTERT优化型启动子肿瘤靶向性活体光学成像在肿瘤治疗效应实时无创评估中作用的研究:以pLenti-hTERTp-GFP作为骨架质粒,在优化型hTERT启动子下游克隆CD自杀基因(pLenti-hTERTp-CD/GFP),以pLenti-hTERTp-GFP作为阴性对照。四质粒包装系统包装并浓缩病毒,采用荧光定量PCR检测病毒滴度。体外实验:将上述慢病毒体外感染端粒酶阳性和阴性的肿瘤细胞,并检测GFP和CD的表达;在感染了病毒的细胞内加入CD前药5-FC,并采用MTT实验检测细胞的存活率,以确定该治疗型病毒在体外对细胞是否产生杀伤效应。体内试验:构建端粒酶阳性和端粒酶阴性皮下荷瘤裸鼠模型,将上述两种慢病毒分别瘤内注射,感染后一周给裸鼠腹腔注射前药5-FC,在活体成像仪下观察病毒对肿瘤生长的抑制过程以及整体动物水平下肿瘤生长的特点,全程测量并记录肿瘤体积的变化;进一步组织学检测肿瘤CD蛋白的表达,激光共聚焦显微镜下观察GFP蛋白的表达。

 结果

 1.双荧光素酶实验发现hTERT优化型启动子能够在端粒酶阳性肿瘤细胞内特异性表达荧光素酶,且其表达水平与CMV、SV40启动子接近,略高于野生型hTERT启动子;而在端粒酶阴性肿瘤细胞和原代培养的成纤维细胞内不表达荧光素酶。提示该优化型hTERT启动子具有在端粒酶阳性肿瘤细胞内特异表达下游基因的能力,由于端粒酶在85%以上的恶性肿瘤中表达,因此,hTERT优化型启动子可以作为肿瘤靶向元件用于肿瘤活体荧光成像。

 2.酶切及测序证实成功构建了含有hTERT启动子驱动GFP表达的慢病毒质粒(pLenti-hTERTp-GFP)及CMV启动子驱动GFP表达的对照质粒(pLenti-CMVp-GFP)。病毒包装后检测其滴度达108数量。体外实验发现pLenti-hTERTp-GFP慢病毒能够在端粒酶阳性肿瘤的细胞内表达GFP,而在端粒酶阴性的肿瘤细胞以及原代培养的成纤维细胞内不表达GFP,而pLenti-CMVp-GFP慢病毒在端粒酶阳性及端粒酶阴性的肿瘤细胞内均表达GFP,提示pLenti-hTERTp-GFP慢病毒具有明显的端粒酶靶向性。体内试验发现,pLenti- hTERTp -GFP慢病毒感染24小时后,采用活体光学成像系统在端粒酶阳性的荷瘤鼠中就能观察到瘤内荧光,并持续稳定表达30天,荧光范围和强度随肿瘤的生长而扩大增强,能够实时反应肿瘤的位置和大小以及有无转移,而在端粒酶阴性的荷瘤鼠中则未见明显荧光;对照慢病毒pLenti-CMVp-GFP感染后,在端粒酶阳性及端粒酶阴性荷瘤鼠中均可见荧光表达。组织化学检测发现pLenti- hTERTp -GFP慢病毒感染后,只在端粒酶阳性的肿瘤内有GFP蛋白的表达,而端粒酶阴性肿瘤内未见GFP蛋白表达;而对照慢病毒pLenti-CMVp-GFP感染后,在端粒酶阳性及端粒酶阴性肿瘤内均可见GFP蛋白表达。

 3.酶切及测序证实成功构建了含有hTERT启动子驱动CD和GFP的慢病毒质粒(pLenti-hTERTp-CD/GFP),以pLenti-hTERTp-GFP慢病毒作为空白对照。包装病毒后检测其滴度均达108数量级。体外研究发现pLenti-hTERTp-CD/GFP慢病毒感染细胞后,采用RT-PCR和Western blot技术在端粒酶阳性肿瘤细胞内均可检测到CD和GFP表达,而在端粒酶阴性的肿瘤细胞内未检测到CD和GFP的表达;体外细胞杀伤实验表明,pLenti-hTERTp-CD/GFP慢病毒感染细胞后能够对端粒酶阳性肿瘤细胞产生显著杀伤效应。体内研究发现在端粒酶阳性的荷瘤鼠模型中,pLenti-hTERTp-CD/GFP慢病毒瘤体内注射后,肿瘤生长速度明显慢于pLenti-hTERTp-GFP慢病毒瘤体内注射的肿瘤,而在端粒酶阴性肿瘤中,无论哪一种慢病毒瘤体内注射,均不会影响肿瘤的生长;进一步组织学检查发现在端粒酶阳性肿瘤中,pLenti-hTERTp-CD/GFP慢病毒瘤体内注射的肿瘤,其CD和GFP均有表达,而pLenti-hTERTp-GFP慢病毒瘤体内注射的肿瘤仅有GFP蛋白表达,在端粒酶阴性的肿瘤中,无论哪一种慢病毒瘤体内注射,均未见CD和/或GFP的表达。

 结论

 1.优化后的hTERT启动子具有很好的肿瘤靶向性。可以作为广谱肿瘤靶向元件,应用于肿瘤的靶向显像及靶向治疗。

 2.含有优化型hTERT启动子驱动GFP的慢病毒在体外和体内均能感染肿瘤细胞,并在端粒酶阳性肿瘤细胞内特异表达GFP。结合小动物活体成像平台,该病毒能够对端粒酶阳性肿瘤进行无创的实时荧光成像,为肿瘤的早期特异性诊断和在体生物学行为研究提供依据。

 3.含有优化型hTERT启动子驱动CD和GFP的慢病毒能够在体外和体内感染肿瘤细胞,并在端粒酶阳性肿瘤细胞内特异表达CD和GFP。在体外感染端粒酶阳性细胞后能对其产生显著的杀伤效应。瘤体内注射后,能长期持续抑制端粒酶阳性肿瘤的生长,结合活体荧光成像系统,可以实时无创地观察到自杀基因在肿瘤内表达的范围和强度,以及对肿瘤生长抑制的全部过程。

 以上研究显示将hTERT启动子进行优化改建后,在第三代慢病毒的携带下能够在端粒酶阳性的肿瘤细胞内特异表http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php达报告基因或(和)治疗基因,结合小动物活体荧光成像系统,能够在动物整体水平对在体肿瘤进行靶向性实时无创成像,为肿瘤的靶向性诊断及治疗效果的实时无创评估提供了重要的实验依据。由于端粒酶在85%以上的恶性肿瘤中表达,因此对这种实时无创的肿瘤成像方法的深入研究将为肿瘤诊断和治疗提供一种新的诊疗模式。
学位年度:2010

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多器官功能障碍综合征小鼠脾脏耐受性树突状细胞及其负向免疫调节作用的研究

题名:多器官功能障碍综合征小鼠脾脏耐受性树突状细胞及其负向免疫调节作用的研究
作者:刘茜
学位授予单位:中国人民解放军军事医学科学院
关键词:多器官功能障碍综合征;;脾脏;;树突状细胞;;免疫耐受;;PD-L1;;PIR-B;;调节性T淋巴细胞
摘要:

 目的:研究多器官功能障碍综合征(MODS)脾脏树突状细胞(DC)在MODS病程中功能活性和免疫耐受性的变化,证实MODS晚期脾脏耐受性DC的形成及其对免疫器官损伤与机体免疫抑制的影响,阐明耐受性DC诱导机体免疫耐neodymium magnets受的机制和作用通路,并探讨PD-L1抗体对机体免疫耐受状态的改善作用。

 方法:采用酵母多糖腹腔注射致MODS模型,320只C57BL/6小鼠随机分为三个实验组:正常对照组、MODS组和PD-L1抗体干预组,又进一步分为6h,12h,24h,48h,5d和12d组6个时相组。各组实验动物分别留取血清和组织,并应用MiniMACS免疫磁珠分离脾脏DC和T细胞用于体外细胞学实验。运用流式细胞术、免疫组化/免疫荧光与RT-PCR方法检测DC对CD11c,MHC-II、CD86、PD-L1、PD-1与PIR-B等的表达及T细胞对多种表面标志物的表达,采用ELISA方法检测血清、脾组织及细胞培养液中IL-12p70、IL-12p40、IL-10、TNF-α、IL-1β、HMGB-1及IL-2等细胞因子的水平变化,运用混合淋巴细胞反应实验检测DC对T细胞的免疫激活作用和MTT法检测T细胞增殖功能,应用TUNEL及流式细胞术检测脾脏免疫细胞凋亡,光镜观察各组脾脏的病理形态学改变。

 结果:脾脏DC在MODS早期和急性损伤期对MHC-II、CD86等成熟标记分子表达增高,在缓解期和晚期MHC-II、CD86表达明显下降;脾脏DC对PD-L1的表达在MODS急性损伤期较正常对照组短暂升高,在晚期持续显著升高;在正常对照组脾脏DC对PD-1无表达,而在MODS病程各期均见表达,自早期至晚期PD-1含量逐渐升高;耐受性分子PIR-B在DC中表达自缓解期开始明显升高并持续至晚期;MODS早期分泌因子IL-12p70增加,IL-12p40及IL-10量少,晚期脾脏DC表达IL-10、IL-12p40增加而IL-12p70降低。MODS晚期,脾脏CD4~+T细胞在MODS急性损伤期仅表达少量PD-1,而在MODS晚期CD4~+T对PD-1表达量明显升高;MODS晚期CD4~+CD25~+foxp3~+Treg数量明显增加,且与PD-L1~+DC表达密切相关;脾脏T细胞增殖能力减弱,分泌IL-2减少,T细胞免疫功能抑制;MODS晚期DC混合淋巴细胞培养中抑制T细胞增殖的功能,PD-L1抗体能降低DC对T细胞增殖的抑制。HMGB-1在急性损伤期以后持续升高,晚期达峰值;MODS晚期脾白髓萎缩,淋巴细胞明显减少,呈现大量凋亡现象; PD-L1抗体干预组,T细胞增殖功能增强及IL-2分泌增加,Treg含量减少,脾脏白髓面积恢复至正常组水平。

 结论:

 1、检测了MODS病程中脾脏树突状细胞免疫表型表达,发现脾脏DC自MODS缓解期对MHCⅡ类分子和共刺激分子(CD86)表达就开始减少,晚期达到低谷;而对共抑制分子(PD-L1)和耐受性分子(PIR-B)的表达在缓解期升高并持续至晚期。MODS晚期DC含量虽仍较多,但其功能状态已从病程早期的过度活化变成了晚期的活性低下,而且还演变成为耐受性DC。提示在MODS晚期耐受性DC占据了主导地位,是机体免疫抑制的主要免疫细胞学因素。

 2、MODS晚期脾脏树突状细胞高表达PD-L1发生免疫耐受变化的同时,脾组织中IL-12p40和IL-10等含量明显升高,CD4~+T细胞高表达PD-1,脾脏T细胞数量减少,增殖减弱,Treg含量增加及细胞凋亡增多。表明耐受性DC可以通过启动PD-L1/PD-1通路分泌免疫抑制因子、诱导T细胞失能,在MODS晚期发挥负向免疫调节作用,引起机体免疫抑制和多器官衰竭。

 3、首次运用http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php流式细胞术与免疫荧光方法检测并发现MODS病程中树突状细胞存在PD-1的表达,伴随MODS晚期DC活性降低和耐受性形成,DC对PD-1的表达明显升高。而正常小鼠无PD-1表达。推测DC表面PD-1受体的出现和含量变化,可能与诱导DC免疫耐受及PD-L1/PD-1通路形成有关。

 4、应用PD-L1抗体阻断PD-L1/PD-1通路,可以使树突状细胞分泌IL-12p40减少而IL-12p70增加,促进T细胞增殖及分泌IL-2数量增加。提示阻断PD-L1/PD-1通路的方式可以作为改善MODS晚期免疫功能的一个治疗靶点。
学位年度:2010

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水合氯醛保护LPS/D-GalN诱发小鼠致死性肝损伤和zymosan诱发腹膜炎及其机理研究

题名:水合氯醛保护LPS/D-GalN诱发小鼠致死性肝损伤和zymosan诱发腹膜炎及其机理研究
作者:潘庆军
学位授予单位:南方医科大学
关键词:水合氯醛;;致死性肝损伤;;腹膜炎;;脂多糖/D-氨基半乳糖;;酵母多糖A;;NF-κB;;细胞因子;;凋亡
摘要:

 急性尤其是致死性感染或非感染性炎症是临床与基础研究的重要课题,也是新药研发的重要目标。人们在化学药物、植物提取物,包括中草药中不懈地寻找新的先导化合物,同时也发现一些已经被批准的,或长期用于临床其他方面的neodymium magnets药物具良好的抗炎活性。近年来,人们发现一些麻醉剂除了止痛及肌肉松弛作用还具有消炎和抗感染的影响,如利多卡因,氯胺酮,异氟醚和戊巴比妥可显著提高小鼠和内毒素休克大鼠存活率,防止或减轻肝脏和肾脏损伤及盲肠穿刺(CLP)所致的感染性腹膜炎。我们在前期研究中毒性休克与过敏性休克的动物实验中偶尔发现作为麻醉剂的水合氯醛影响了休克动物的血液动力学参数。而目前国内外尚无有关对水合氯醛影响急性炎症过程与转归的报道。尤其令我们感兴趣的是,水合氯醛做为一种古老而安全的临床常用的镇静剂与辅助麻醉药物已有百年的应用历史。目前仍在儿科的高热惊厥辅助治疗,在磁共振成像(MRI)和超声心电图的辅助操作中经常使用,并在许多国家被用于动物实验的麻醉。此外,正是因为水合氯醛在临床的应用并未过时,对其药理机制及安全性评价也仍被重视。也许,我们的发现与研究可为使这一古老的药物在抗炎领域展示新的用途。

 在本研究中,我们采用了两个经典的动物模型,即脂多糖／D-氨基半乳糖(LPS/D-GalN)诱发的急性致死性肝损伤和酵母多糖诱发的急性非致死性腹膜炎。其中LPS/D-GalN诱发的急性致死性肝损伤模型是一种被广泛使用了20多年的实验动物模型,其机制是导致急性肝功能衰竭而死亡,被认为与人类基于内毒素血症或败血症合并肝衰竭相关,如人类全身炎症反应综合征(SIRS)在非感染状态下可出现类似败血症表现。因此,该模型被用于研究内毒素血症合并急性肝损伤的机理、治疗策略与药物筛选。我们的研究中采用的另一个经典模型是有酵母多糖诱发的腹膜炎,属相对温和的非致死性的急性炎症。在确定LPS/D-GalN模型条件时,我们选择较大剂量的LPS与D-GalN,旨在建立一个比较严重的、存活时间很短的重症肝损伤,即造成一个比较极端的状态以观察水合氯醛的干预效果；而另一个模型是非致死性炎症,以此观察水合氯醛是否对这类更接近于临床多见的非致死性炎性状态具干预作用。

 在观察并确定了水合氯醛可干预两种模型动物炎症的一般表现与指标的同时,我们对其作用机制做了初步的探索,其重点放在LPS/D-GalN诱发的急性致死性肝损伤模型。主要包括促炎症细胞因子水平及核因子κappaB (NF-κB)的活性改变。参考Bozza等对临床败血性休克患者的预后相关细胞因子谱的研究,我们选择IL-6,肿瘤坏死因子α(TNF-α)和MCP-I做为检测评价指标。其中,TNF-α已被证明和LPS/D-GalN攻击小鼠后生存率密切相关。MCP-1在急性致死性炎症如败血症中是一个重要的细胞因子,可平衡促炎和抗炎反应。

 在明确水合氯醛的体内保护作用的基础上,我们设计了探讨机制的体外实验。具体为用小鼠巨噬细胞系RAW264.7细胞和小鼠腹腔巨噬细胞为研究对象,观察水合氯醛体外作用对这两种细胞NF-κB炎症信号分子激活和炎症因子生成的影响。观察水合氯醛处理是否会引起靶细胞(选择RAW264.7和腹腔巨噬细胞)的凋亡,以及通过什么途径诱导靶细胞的凋亡,以及与体内应用水合氯醛干预所诱发的凋亡是否一致。

 第一章水合氯醛对LPS/D-GaIN诱发致死性肝损伤和zymosan诱发腹膜炎小鼠模型的保护作用

 基于本研究采用水合氯醛(chloral hydrate, CH)一次性干预模式,在短时间内发挥作用,研究模型之一首先选择较严重的急性重症炎症模型：LPS2630(10μg)/D-GalN(800mg/Kg)诱发的急性致死性肝损伤模型(中位生存时间9.20h)。用CH以不同剂量(80,160和320mg/Kg)在LPS/D-GalN攻击后不同时间点(0,1,3和5h)体内一次性干预,发现CH干预以剂量依赖的方式延长小鼠的生存时间,以160和320mg/Kg组存在显著差异(分别P=0.024,P=0.001)。同一剂量(320mg/kg)在LPS/D-GalN攻击后0,1,和3h干预与对照组比较显著延长小鼠生存时间(分别P=0.002,P=0.004和P=0.002)。干预组3h点MCP-1,IL-6和TNF-a的水平显著低于对照组,而后IL-6和TNF-a在6h点逐渐上升显著高于对照组。干预组ALT在干预后3,6和9h点,均显著低于对照组,而AST9h点显著低于对照组。肝脏充血程度在9h点干预组较对照组显著减轻,HE染色显示两组均有肝脏小叶结构破坏和严重的肝细胞坏死和出血,在6和9h点对照组显著严重于干预组。两组血清皮质酮水平无显著差异,但干预组均低于对照组。而用有效干预剂量CH(320mg/Kg)被证明处理正常小鼠是安全的。

 实验结果也证实了CH(320mg/Kg)可有效抑制：zymosan A诱发的急性腹膜炎。表现为干预组腹腔渗出液白细胞总数高峰显著推迟至少16h,在5和8h点细胞数量较对照组显著减少(分别P=0.03,P=0.006)。腹腔渗出液蛋白含量结果类似,高峰值延迟约4h,尤其是在0.5和1h点两组有显著差异急性腹膜炎小鼠诱发后1,2和8h点,TNF-α,MCP-1和IL-6的水平均显著低于对照组。

 本章工作证明水合氯醛(320mg/Kg)体内干预对LPS/D-GalN诱发的急性致死性肝损伤和zymosan诱发急性腹膜炎小鼠具有显著的保护作用,可以显著降低和延迟炎症相关因子的产生。

 第二章水合氯醛干预对炎症信号转导分子NF-κB抑制的体内外研究

 基于CH(320mg/Kg)一次性体内应用可改变LPS/D-GalN诱发致死性肝损伤和zymosan诱发腹膜炎模型小鼠血液中炎症因子TNF-α,IL-6和MCP-1的水平。推测CH干预是否与抑制炎症因子合成的关键上游控制元件NF-κB有关。为证实这一推测设计了以整体成像技术与体外转染细胞系研究NF-κB活性。

 体内研究选择NF-κB转基因小鼠NF-κB-RE-RE-luc(Oslo),用LPS/D-GalN诱发急性致死性肝损伤(同前),CH(320mg/Kg)干预显著降低LPS/D-GalN诱发的NF-κB转基因小鼠NF-κB控制下的荧光素酶报告基因的表达。无干预对照组荧光素酶表达在4h点达到高峰,干预组在3,4,5和6h点均显著低于对照组(均为P=0.000)。肝脏,肠道和肺脏为主要受累器官,CH干预能显著降低受累器官荧光素酶表达(分别P=0.002,P=0.026,P=0.015)。

 体外细胞模型研究采用转NF-κB荧光素酶报告质粒RAW264.7细胞和小鼠腹腔巨噬细胞。结果表明：CH(0.5和1 mg/ml)干预显著降低由LPS/LTA刺激转染NF-κB荧光素酶报告质粒RAW264.7的荧光素酶报告基因的表达活性。显著抑制LPS/LTAJ刺激腹腔巨噬细胞IL-6和TNF-α的产生。

 本章通过体内外即整体与细胞水平研究发现CH干预可以显著抑制由LPS/D-GalN,LPS和LTA刺激引起的炎症信号转导分子NF-κL活性,以及下游炎症因子的生成。

 第三章CH诱发单个核细胞凋亡及其机制研究

 体外选择CH不同浓度(0.25,1和2 mg/ml)在体外对RAW264.7细胞和腹腔巨噬细胞进行干预。采用观察细胞形态和功能(如吞噬功能)改变,早期凋亡检测,Hochest 33258染色,DNA ladder等多种方法验证是否确实引起了靶细胞的凋亡这一关键环节。

 结果显示：CH处理RAW264.7细胞形态由典型的梭形,变圆直至脱落悬浮；PI/FITC染色经流式检测显示CH诱导RAW264.7细胞从早期向晚期凋亡的转换过程,并可被典型的DNA ladder所证实；Hochest 33258染色发现核明显固缩密度增加、凝聚和断裂；而且吞噬能力较正常对照被显著抑制。CH处理小鼠腹腔巨噬细胞具有同样的诱导凋亡效果。此外,CH(320mg/Kg)干预LPS/D-GalN诱发致死性肝损伤小鼠的脾脏单个核细胞凋亡,干预组在2和3h点较对照组显著诱发了脾脏单个核细胞的早期凋亡(分别P=0.001,P=0.000)。

 为阐明CH以何种方式诱导靶细胞的凋亡,用RAW264.7细胞为模型在体外研究,同时观察无干预及CH(320mg/Kg)干预的正常小鼠与肝损伤小鼠的脾脏组织切片。发现体外CH(0.5和1mg/ml)处理RAW264.7细胞12和24h均可诱发RAW264.7表达Fas,但不表达FasL;Fas在正常小鼠脾脏少量表达,水合氯醛(320mg/Kg)一次性干预9h后,其脾脏细胞Fas表达显著升高。

 本章采用多种方法检测体外RAW264.7细胞和腹腔巨噬细胞,体内模型的小鼠脾脏单个核细胞以及脾脏的凋亡,证明水合氯醛在体外干预可以诱导单个核细胞从早期到晚期的典型凋亡过程,且同时高表达Fas。

 统计学处理

 所有数据都表示为平均值士标准差(Mean±SD)。小鼠生存时间分析采用Kaplan-Meier分析进行对照组和CH干预组比较,显著性差异用Breslow检验。相同时间点CH干预组和对照组各因素比较使用独立样本t (Independent-student T test)检验。对照组(NS)和水合氯醛干预组(CH)RAW264.7细胞荧光信号relative light unit (RLU)(fold change)比较用one-way ANOVA。处理软件均为SPSS 13.0,P<0.05认为有显著性差异。

 结论

 研究发现CH(320mg/Kg)干预可以保护由LPS/D-GalN攻击小鼠的急性致死性肝损伤,显著延长其生存时间；且在急性致死性肝损伤诱导后1到3个1进行干预仍然显著有效。CH(320mg/Kg)干预可以减轻zymosan A诱发的急性非致死性腹膜炎小鼠的炎症程度。CH(320mg/Kg)干预可降低和延迟以上2个急性炎症模型小鼠血清促炎细胞因子IL-6,TNF-α, MCP-1水平,降低肝损伤小鼠肝脏病理损伤程度。

 采用整体成像技术证实CH(320mg/Kg)干预可以保护NF-κB转基因小鼠,抑制由LPS/D-GalN诱发的NF-κB分子的活性。体外细胞水平研究证实CH(0.5mg/ml)处理转染NF-κB荧光素酶报告质粒的RAW264.7细胞, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php 可抑制由LPS和LTA刺激引起的胞内NF-κB活性。同时CH(0.5和1mg/ml)处理腹腔巨噬细胞,可抑制由LPS和LTA刺激诱发的IL-6和TNF-α的生成。采用多种凋亡检测方法证实CH干预可以诱导RAW264.7细胞和腹腔巨噬细胞从早期到晚期的典型凋亡过程,且凋亡的RAW264.7细胞高表达Fas；水合氯醛(320mg/Kg)一次性干预正常小鼠9h后,其脾脏细胞Fas表达显著升高。
学位年度:2010

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脑电Alpha节律研究

题名:脑电Alpha节律研究
作者:熊红川
学位授予单位:电子科技大学
关键词:脑电;;节律;;alpha行波;;皮层丘脑模型;;谱分裂;;电位质心;;质心分布概率密度成像;;磁共振成像
摘要:

 脑电信号的节律性在介观和宏观尺度上都有明显的表现。不同节律的脑电在脑功能中被认为具有不同的作用。越来越多的研究neodymium magnets表明,由于大脑的极端复杂性和内部系统间的相互作用,即使是在最简单的脑功能作用时,不同节律也存在复杂的变化。

 本文着重研究了其中alpha节律的相关问题,从理论模型、行波、成像、MRI直接检测等多个方面考察研究alpha节律。主要内容如下:

 1.利用脑电皮层丘脑模型(corticothalamic model),对脑电功率谱密度进行了仿真,考察了alpha波谱峰分裂现象,认为模型中神经冲动传导的非均匀延时是产生alpha节律功率密度谱分裂的基础,而皮层与丘脑间的反馈连接的强度变化则是分裂现象只在少数人中观测到的重要原因。

 2.利用脑电质心的概念,研究了alpha节律的行波现象。对alpha行波的轨迹进行了研究。考察了滤波对轨迹的影响。提出了质心极值(extrium points of center of mass)的概念。其分布总是出现在枕区和前额区。这个结果较好地描述了alpha波的空间分布特性。

 3.计算了不同参考电极对脑电电位“质心”计算的影响。用仿真和实际数据计算比较了平均参考、连接耳参考、头顶参考和近期出现的近似零参考技术REST(reference electrode standardization technique),结果表明,采用REST可使得电位“质心”的计算误差在多数情况下更小。说明在进行“质心”等与脑电波形相关的计算的时候,采用近似的零参考技术可以获得更真实的结果。

 4.利用脑电质心概念,发展了脑电质心分布概率密度成像方法,并提出用梯度和标准差对此种图像均匀性进行分析和评估。将该成像方法应用于睁闭眼状态下的脑电alpha频段,其均匀性分析和分区统计能很好地刻画alpha波阻塞现象,表明该方法是一种可行的脑电分析手段,为脑电分析提供了一种新的途径。

 5.用理论仿真的方法研究了树突电流模型的神经活动磁场(neuronal magnetic field,NMF),并测算相关神经磁场利用磁http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php共振成像(magnetic resonance imaging, MRI)方法直接检测的可能性;设计了用nc-MRI(neuronal current MRI)检测EEG中alpha波活动的实验,即利用睁眼阻断alpha波的现象,探讨用nc-MRI信号检测alpha波的可行性。结果表明,所得MR信号在alpha频段有明显的变化,且主要在alpha活动明显的枕区有比较一致的变化,从而初步证明了在特定的条件下,应用nc-MRI检测神经电流活动信号是可能的。
学位年度:2010

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磁力机械多场耦合及多学科优化设计

题名:磁力机械多场耦合及多学科优化设计
作者:李露
学位授予单位:合肥工业大学
关键词:磁力机械;;场量分析;;动态特性;;多场耦合;;多学科优化设计;;信息传递
摘要:
 磁力机械的工作过程涉及到机械学、电磁学、材料学等多个学科,其内部普遍存在着电磁场、温度场、运动场等多个物理场,场内及场间存在着相互制约关系和耦联作用,它们决定了各子系统物理参数的变化关系和工作可靠性。磁力机械的分析研究与设计优化必须考虑这些耦合关系。论文系统地研究了磁力机械中neodymium magnets存在的多场耦合及分析方法,并引入了考虑多场耦合的多学科优化设计方法,在一定程度上完善了磁力机械设计体系,并为求解类似的机电耦合系统提供了解决方案。
 论文从课题的研究背景出发,对磁力机械、动态特性研究、多场耦合及多学科优化问题的概念、特点、国内外研究现状进行了归纳总结,指出了现有设计分析方法的不足,分析了考虑多场耦合的多学科优化设计的重要意义。列举了磁力机械分析中的物理场数学模型,提出了通用的场描述数学模型,并讨论了场量方程的耦合矩阵形式,为全文的研究奠定了基础。
 论文在对多种局部耦合问题分类分析的基础上,建立了磁力机械的全局耦合分析模型,讨论了多场耦合的求解思路。系统性地研究了多场耦合问题的求解方法,包括场分解方法、耦合策略、耦合算法等。通过对各子问题求解过程的共性分析,明确了可进行表达、传递的数据信息和方法,并提出使用语义描述、数据传递及知识工程建立多场耦合分析系统的方法。为分析动态特性、热效应等具体的多场耦合问题提供了方法基础。
 对于磁力机械设计中的动态特性分析问题,论文在通用模型的基础上给出了适应不同情况的数学模型。针对微分方程,提出了基于交替迭代策略的间接耦合方法和基于全耦合策略的将耦合矩阵方程进行时空离散的直接耦合方法,求解了电-磁-运动的动力学耦合场问题,计算了动态设计参数,得到了动态特性曲线。对于磁力机械中电磁及机械运动共同作用下的温度场问题,论文详细分析了随时间变化的热源、热边界,热系数、传热机制等,并将机械损耗产生的热量纳入分析热源中。论述了磁力机械温度场与电磁场、机械运动的耦合关系,使用时步迭代方法解决了电磁-机械-热耦合问题,通过摩擦式电磁离合器主动组件的三维温度场分析实例详细说明了考虑耦合的温度场有限元分析方法和过程。
 将考虑多场耦合的多学科设计方法引入到磁力机械的优化设计中,避免了复杂系统计算时间过长、逻辑混乱http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php的问题,以及传统串行算法割裂学科间耦合关系难以求解全局最优解的问题。为了解决CO算法不容易收敛的问题,提出了CO与SAND方法结合的二级多学科优化算法,给出了算法架构和计算流程。计算证明该方法有效地减少了子系统优化迭代次数,增强了算法的收敛性能。由于学科分析采用计算机模拟,计算时间长,因此优化中采用近似技术减少了繁琐的模拟计算,节省了时间和计算资源。最后用摩擦式电磁离合器的优化实例详细说明多学科优化设计方法的分析过程,并计算得到了优化结果,达到了多个优化目标。
学位年度:2010

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铁电薄膜材料及在介质移相器中的应用研究

题名:铁电薄膜材料及在介质移相器中的应用研究
作者:陈宏伟
学位授予单位:电子科技大学
关键词:铁电薄膜;;临界晶粒尺寸;;界面效应;;择优取向;;介质移相器;;基片改性
摘要:
 可调微波器件用铁电薄膜材料,必须具有高的介电系数电压变化率(即调谐率)、低的介质损耗、高的温度稳定性、长的使用寿命以及良好的抗疲劳特性等性能,目前主要有BaxSr1-xTiO3 (BST)、BaZrxTi1-xO3 (BZT)、PbxSr1-xTiO3 (PST)等。本论文采用射频磁控溅射法制备BST铁电薄膜,通过对临界晶粒尺寸、界面neodymium magnets效应、择优取向、可靠性等的研究优化BST薄膜性能,同时对BZT、PST材料进行了初步探讨,探索了廉价陶瓷基片替代单晶基片的可能性,并采用微细加工工艺制作了BST薄膜介质移相器,取得以下主要结果:
 (1)通过调节退火温度和时间,实现了对Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜晶粒尺寸的控制。研究发现:Ba0.6Sr0.4TiO3薄膜的晶化临界尺寸约为10 nm,铁电临界尺寸约为20 nm。
 (2)在BST/Pt界面有7~8 nm的过渡层,厚的界面过渡层主要是因为高能Ti原子扩散导致的。通过减小初始射频溅射功率,过渡层厚度可减小至2~3 nm,εr-V曲线的对称性从52.37%提高到95.98%,而且调谐率、正负剩余极化强度之差(△Pr)以及正负矫顽场强之差(△EC)显著改善。
 (3) BST薄膜的结构强烈地依赖基片取向,生长在LaAlO3 (100)基片上的BST薄膜(简称BST-100)为(h00)方向择优,而生长在LaAlO3 (110)基片上的BST薄膜(简称BST-110)为(110)方向择优。BST-110薄膜比BST-100薄膜具有更高的调谐率、更大的优值以及更低的漏电流。
 (4)研究了Pt/Ti/LAO (100)衬底上BST薄膜的可靠性,发现在-30°C~130°C范围内,随着温度升高,BST薄膜的介电系数、介质损耗、调谐率(在300 kV/cm时)缓慢增加;频率在20 Hz ~1 MHz范围内,BST薄膜的介电系数、介质损耗、调谐率变化很小;在反转1亿次后,BST薄膜的调谐率稍有减小、介质损耗略有增大。
 (5)当x = 0.20时,BaZrxTi1-xO3陶瓷的晶体结构接近顺电相;而x < 0.20时,属于四方铁电相。而且随着Zr含量的增加,BZT陶瓷的扩散相变行为增强。BaZrxTi1-xO3陶瓷中Zr/Ti增加导致矫顽场强和剩余极化强度均减小。
 (6)生长在LaAlO3 (100)基片上的BaZr0.1Ti0.9O3薄膜为明显的(h00)择优,是立方-立方的生长,而BaZr0.2Ti0.8O3薄膜没有明显的择优。BaZr0.1Ti0.9O3薄膜比BaZr0.2Ti0.8O3薄膜有更大的晶粒、更高的介电系数、更高的调谐率以及更大的剩余极化强度和矫顽场强,同时BaZr0.1Ti0.9O3薄膜有更大的介质损耗和漏电流密度。表明Zr4+离子可降低介电系数、抑制非线性特性。
 (7)室温下,x≥0.45的PbxSr1-xTiO3 (x = 0.2~0.8)陶瓷为四方相。PbxSr1-xTiO3陶瓷在x = 0.40和0.45时的电滞回线显示反铁电行为。对于Pb0.45Sr0.55TiO3陶瓷,反铁电行为随着烧结温度、最大外加电场的增加而增加。而且过量Pb增加也导致反常的电滞回线。反铁电行为是由于具有强应力的混合结构、电畴钉扎、氧空位所致。
 (8)在被覆玻璃釉的改性http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php
基片上制备了BST铁电薄膜电容器,其微结构、介电性能、漏电流特性与在单晶LaAlO3基片上制备的BST薄膜相当。即改性基片可替代价格昂贵的单晶基片和机械抛光基片。
 (9)采用优化的BST铁电薄膜和图形化工艺,成功制备了薄膜型介质移相器,实现了360°相移。在16.5 GHz、40 V直流偏压下,最大连续线性移相度达到405°;0 V、40 V的插入损耗分别为-16 dB、-12 dB。
学位年度:2010

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基于五元杂环桥联有机配体及荧光素有机配体的自组装化学和性质研究

题名:基于五元杂环桥联有机配体及荧光素有机配体的自组装化学和性质研究
作者:刘启奎
学位授予单位:山东师范大学
关键词:1, 3, 4-Oxadiazole;; 1, 2, 4- Triazole ;;晶体结构;;荧光素配体;;吸附-分离;;可调谐发光;;非线性光学;;金属-有机框架;;自由基;;碘富集
摘要:
 以自组装战略为基础的有机-无机配位聚合物和超分子组装体化学是目前国际化学界最活跃、最前沿的研究领域之一。关于配位作用驱动的离散型和聚合型的金属-有机框架的研究是非常活跃的交叉学科研究领域。同时,这些金属-有机超分子组装体不仅具有迷人的结构,而且在荧光、磁性、催化等方面具有neodymium magnets良好的潜在应用价值。本文合成了一系列1, 3, 4-Oxadiazole及1, 2, 4-Triazole杂环桥联的弯折型配体和荧光素配体,研究了它们的配位反应化学。共合成了48个未见文献报道的配位化合物,通过红外、元素分析、单晶衍射及粉末衍射等方法表征了它们的结构,并对部分化合物的荧光性质、分子吸附与分离、非线性光学性质、顺磁共振波谱和热稳定性进行了研究。
 I.利用1, 2, 4-Triazole杂环桥联配体与过渡金属离子Cd(II)中心组装合成了超分子组装体Cd(L6)2,其单晶具有良好的热稳定性(能稳定到300?C),并在其单晶上实现了对C6-C8甲基及卤代惰性芳香小分子的可逆吸附-解吸附和有效分离。研究了利用客体吸附得到的5个主-客体超分子组装体(Aromatics?Cd(L6)2)所展现出的客体调控的荧光性质,进一步丰富了主-客体超分子组装体可调谐发光性质的研究。
 II.我们合成的超分子组装体Cd(L6)2能够可逆地吸附-解吸附一系列含活性官能团的芳香异构体。并在单晶上实现了温和条件下对含活性官能团芳香异构体气相和液相状态的完全分离,拓展了超分子组装体主体框架(MOFs)做为有机小分子分离材料方面的应用范围。同时得到的主-客体超分子组装体限域性空间中的芳香分子的活性官能团能够被很好地保护,表现出不同于其自由状态的物化性质。这是超分子限域性空间中客体分子物化性质发生改变的有一例证。超分子组装体Cd(L6)2限域性空间中的客体分子在光诱导下可产生客体自由基并通过主-客体氢键作用稳定其中,因此,Cd(L6)2可视为该类自由基物种的发生器和存储器。拓展了超分子限域性空间储存和稳定活性物种的范围,为在温和条件下研究有机自由基的形成机理和反应化学奠定了理论基础。
 III.在超分子组装体Cd(L6)2的单晶上实现了对二氯甲烷、氯仿、四氯化碳客体小分子的可逆吸附-解吸附和有效分离。并通过1H NMR谱进一步证明了上述结果。
 IV.利用超分子组装体Cd(L6)2实现了从低浓度的气相和水相中对单质碘和I3-的高效富集,同时由于单质碘和I3-对Cd(L6)2主体框架荧光发射光谱的动态淬灭,Cd(L6)2可以作为检测单质碘和I3-的荧光传感器。为气相和水相中碘元素的检测和富集提供了重要的实验基础。
 V.利用1, 3, 4-Oxadiazole杂环桥联配体与过渡金属离子Hg(II)中心组装合成了三个一维手性螺旋链,并研究了它们阴离子响应的二阶非线性光学和固态荧光性质。
 VI.利用1, 3, 4-Oxadiazole和1, 2, 4-Triazole杂环桥联配体与过渡金属离子中心自组装得到了16个结构新颖的配位化合物,并讨论了配体构型、阴离子及溶剂效应对对最终配位化合物结构的影响。
 VII.利用荧光素羧酸配体、含氮共配体与过渡金属离子Cd(II)反应得到了2个聚合型的配位化合物。利用1, 2, 4-Triazole杂环桥联的羧酸配体与稀土离子Eu(III)和Tb(III)反应得到了2个聚合型的配位化合物,并研究它们的固态荧光性质。我们设计合成了一系列1, 3, 4-Oxadiazole、1, 2, 4-Triazole杂环及http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php荧光素桥联的弯折型配体,研究结果证明上述配体是构建结构新颖的超分子组装体的良好前体,它们与d-block金属离子及镧系稀土金属离子之间的自组装反应能够得到结构新颖,物化性质优良的超分子组装体,为设计合成分子吸附与分离和自由基存储的分子容器以及可调谐发光材料奠定了实验基础。
学位年度:2010

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碳纳米管材料的微波吸收机理研究

题名:碳纳米管材料的微波吸收机理研究
作者:彭志华
学位授予单位:湖南大学
关键词:碳纳米管;;吸波材料;;等离子体;;聚合物;;复合物;;微波吸收机理;;微波吸收系数;;磁共振吸收
摘要:
 碳纳米管(carbon nanotubes, CNTs)具有中空的层状结构和独特的电磁性能,是理想的准一维纳米材料。碳纳米管对电磁波特别是微波的屏蔽与吸收是当今材料科学领域的研究热点之一。人们对碳纳米管材料微波吸收特性的实验研究已取得了较大的进展。近年来,一些性能优异的碳纳米管微波吸收材料相继被合成,neodymium magnets在军事隐身和民用微波防辐方面展示出巨大的应用前景。本论文系统探讨了碳纳米管的本征微波吸收机理,重点研究了碳纳米管中氢等离子体的微波吸收机理、碳纳米管／聚合物复合材料的微波介电特性与吸波机理及铁磁性金属填充碳纳米管的微波吸收机理。
 对碳纳米管的结构特征、制备与纯化、生长机理、理化性质、应用前景、研究领域、研究方法、研究成果及吸波材料的基本理论进行了全面评述,对碳纳米管微波吸收材料的研究进展进行了系统分析,并简要介绍了课题来源和主要研究内容。
 从碳纳米管电磁参数和微波吸收特性的实验结果出发,分析探讨碳纳米管的微波损耗机理,并得出结论：(1)在微波辐射下,碳纳米管表面形成电偶极子,产生极化电流,电磁波的能量转换为其他形式的能量,同时,这些偶极子和微波场相互作用导致晶格振动以发热的形式引起微波损失；(2)电磁场的交叉极化使螺旋型手性碳纳米管对微波的吸收增加；(3)微波在碳纳米管孔结构中的多重反射和散射将导致电磁波能量的损失；(4)碳纳米管的结构缺陷能增强极化效应,从而增加介电损耗；(5)碳纳米管所具有的小尺寸效应、表面效应(比表面积大)、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应等有利于其微波吸收；(6)碳纳米管的电容率较大,但碳纳米管的磁导率相对较小,限制了其作为吸波材料性能的进一步提高,纯的碳纳米管作为微波吸收剂的吸波性能不是很强。
 对铁催化高压歧化生长的碳纳米管的微波吸收机理进行了深入的探讨。运用双流体理论和唯象模型,导出了碳纳米管中氢等离子体的微波复电容率和微波吸收衰减系数,构建了碳纳米管中氢等离子体的微波吸收模型,从理论上证明了铁催化高压歧化生长的碳纳米管氢等离子体中的带电粒子对微波产生的碰撞吸收是其主要微波吸收机理。计算分析表明：随着碳纳米管氢等离子体中自由电子数密度的增加,最大衰减系数|Attmax|和最大吸收系数αmax增加,吸收峰向高频方向移动；随着电子碰撞有效频率的增加,最大衰减系数|Attmax|和最大吸收系数αmax减小,吸收峰缓慢地向低频方向移动；只要恰当地控制碳纳米管中等离子体的自由电子密度,就能够实现对特定微波段的强吸收。
 以材料显微结构—性能关联理论为基础,在充分考虑了碳纳米管的几何结构、碳纳米管和聚合物基质各自的复电容率的实部和虚部的基础上,运用等效的电阻-电容(RC)网络模型和对数混合法则,导出了碳纳米管／聚合物(绝缘体)复合材料的复电导率、复电容率和微波吸收系数,构建了其微波吸收模型。同时得出结论：碳纳米管添加到聚合物中,使材料的复电导率、复电容率明显增大,微波吸收能力显著增强。碳纳米管／聚合物复合材料的微波电导率、微波吸收系数与频率之间存在良好的线性关系。
 系统论述了金属填充碳纳米管的制备方法,深入探讨了铁磁性金属填充碳纳米管的微波吸收机理,理论上证明了铁磁性金属填充碳纳米管对微波的强烈吸收主要是样品中铁磁性金属纳米粒子在微波作用下产生了磁共振的结果。研究发现,随着铁磁性金属填充碳纳米管薄膜厚度的增加,其共振频率vγ,向低频方向移动,随着http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php样品中铁磁性金属纳米粒子含量的增加,vγ向高频方向移动。因此,通过改变样品厚度和碳纳米管中铁磁性纳米粒子含量,可以实现对特定频率微波的强吸收的重要结论。
 本论文的研究目的是为研制性能优异的碳纳米管微波吸收材料提供理论依据。
学位年度:2010

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中高磷铁水转炉双联脱磷的应用基础研究

题名:中高磷铁水转炉双联脱磷的应用基础研究
作者:刁江
学位授予单位:重庆大学
关键词:中高磷铁水;;脱磷;;双联;;炉渣;;资源化利用
摘要:
 铁矿石资源是十分重要的非可再生自然资源，是人类社会赖以生存和发展的不可或缺的物质基础。随着钢铁行业的飞速发展，世界范围内高品位优质铁矿石资源逐渐枯竭。以储量丰富的高磷铁矿为代表的低品位复杂铁矿资源的开发利用逐渐受到关注。作者通过文献和调研，分析了选矿方法、化学方法、冶炼方法以及微生物方法等主要脱磷方法各自的优缺点，认为冶炼方法尤其是转炉双联冶炼工艺为neodymium magnets解决我国高磷铁矿石资源利用的有效方法。本论文以中高磷铁水转炉双联脱磷过程为对象，通过开展热力学、动力学、石灰溶解行为、双联炉渣资源化利用等方面的研究，丰富中高磷铁水脱磷基础理论；探索转炉双联工艺处理中高磷铁水的可行性；为其工业应用提供理论依据和实践指导。
 采用无氟CaO-FetO-SiO_2渣系，以少量Na_2O和Al_2O_3作助熔剂对磷含量0.42%的铁水进行了热力学实验。脱磷率为74~91%；磷分配比P log L为1.75~1.92；P_2O_5活度系数logγP_2O_5为-15~-17；磷酸盐容量43-PO logC为19~21。研究发现有关脱磷热力学分析的经典公式并不适用于本实验条件。本文在分析脱磷渣组分和光学碱度对P log L、logγP_2O_5和43-PO logC的影响的基础上，用SPSS软件回归出了组分、光学碱度与上述热力学参数的关系式。计算结果与实测结果较为吻合。采用CaO-FetO-SiO_2-(Al_2O_3, Na_2O)炉渣进行了中高磷铁水脱磷动力学研究。发现2~6%的Al_2O_3与Na_2O均能起到提高初期脱磷速度的作用。Na_2O还可抑制回磷现象。低硅铁水具有较好的脱磷效果。基于双膜理论建立了脱磷动力学方程，从表观脱磷速率常数kP、总传质系数kO和传质参量A·kO三个方面对脱磷动力学方程进行了多角度解析。实验各炉次的kP在0.868~8.602×10-3g/(cm2·s)之间；kO在0.005~0.024cm/s之间。Al_2O_3和Na_2O可明显增加kO。铁水硅含量越低，kO越大。各炉次前两分钟平均A·kO值在0.16~0.36cm3/s之间，随着反应的进行，A·kO值逐渐降低。对于无回磷现象的炉次，A·kO逐渐降低直至趋近于零；对于发生回磷现象的炉次，A·kO逐渐降低为负值。基于Robertson模型建立了多组分耦合反应动力学模型。模型计算结果与实测结果趋势一致。分析了界面氧活度aO*与炉渣组分和铁水成分的关系，炉渣FeO含量越高，铁水碳、硅、锰含量越低，则aO*值越大。分析了渣量和CO析出的表观速率常数GCO对计算结果的影响。渣量越大、GCO越小的条件下aO*越大，越有利于脱磷。
 采用二次回归正交组合设计的方法研究了CaO-FetO-SiO_2-Al_2O_3-Na_2O-P_2O_5炉渣对石灰溶解行为的影响。分析了各因素的单独影响及其交互作用效应。进行了石灰在CaO-SiO_2-FetO-P_2O_5-X系炉渣中的旋转溶解动力学实验。发现CaO在液相中的传质是石灰溶解的限制性环节。CaF2对促进石灰溶解的作用最强,Na_2O次之,Al2O3的影响最弱。回归出高P2O5含量炉渣中石灰溶解速度与线速度的关系式和对流传质方程。传质系数计算值为7.63×10-4~1.70×10-3。根据Arrhenius公式计算出的石灰溶解活化能为43kcal/mol。对于中高磷铁水冶炼,如欲在低氟或无氟的情况下造好具有一定碱度的脱磷初渣,应保证一定的铁水温度、炉渣ΣFeO/SiO_2比和动力学搅拌等一系列的工艺条件。
 在双联炉渣资源化利用方面,分析了脱磷渣和脱碳渣的矿相组成;探讨了脱磷渣的黏性特征和脱碳渣的熔化特征;分析了利用高磷炉渣制钢渣磷肥的可行性。由于CaF2极易同磷结合生成氟磷灰石,使脱磷渣枸溶率急剧降低,制备钢渣磷肥需走无氟路线。用改性-磁选的方法探索了脱磷渣中磷的富集与分离行为,发现可以取得良好的效果,实现了大部分磷的回收。采用正规离子溶液模型计算炉渣组元有效浓度,并将其应用于前人建立的返回渣利用配方模型。结合计算结果进行了脱碳渣返回利用热态实验,发现本实验条件下20%的返回渣比例较合适。返回渣冷却效果计算结果表明其冷却能力低于原脱磷剂。此外,用分子动力学方法对CaO-SiO_2-P_2O_5-(CaF_2)熔渣结构进行了模拟计算,丰富了熔渣结构理论。对于深入了解转炉渣结构,尤其是高P_2O_5含量炉渣结构和性质有着重要的意义。
 进行了80t转炉双联脱磷工业试验。铁水磷含量0.25~0.3%的条件下,脱磷炉平均脱磷率73%,脱磷渣平均P_2O_5含量5.01%;铁水磷含量0.37~0.44%的条件下,脱磷炉脱磷率67.6%,脱磷渣平均P_2O_5含量7.25%。脱磷渣中P_2O_5含http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php量高,是制造钢渣磷肥的良好原料。半钢经脱碳炉少渣冶炼后,终点磷含量均小于0.015%,满足低磷钢冶炼要求。针对中高磷铁水冶炼的特点,对各种脱磷工艺进行了综合评价,认为利用转炉双联工艺冶炼低磷钢的技术路线可行。转炉双联工艺对于处理国内的高磷铁矿具有良好的应用前景。
学位年度:2010

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2011年8月24日星期三

轴向磁场控制的旋转电弧开关及其电弧运动的研究

题名:轴向磁场控制的旋转电弧开关及其电弧运动的研究
作者:郭锐
学位授予单位:华中科技大学
关键词:旋转电弧开关;;轴向磁场;;电弧运动;;B-dot探针;;链式模型;;电极烧蚀
摘要:

 开关是脉冲功率技术中的关键元件之一,开关的特性直接决定了脉冲功率系统的性能。气体放电开关作为大电流闭合开关的一种,在脉冲功率系统中得到了广泛的应用。此类开关一般在高电压、大电流条件下工作,在开Neodymium Magnets关导通过程中会产生高温电弧,电弧与电极之间的相互作用直接影响到开关的特性和使用寿命。本文针对开关在大电流、高库仑量工作条件下电极烧蚀小、长寿命的要求,设计研究了一种轴向磁场控制的旋转电弧开关,并对其中的电弧运动特性进行研究。

 首先介绍了该轴向磁场控制的旋转电弧开关的原理及结构设计,此开关通过使电弧运动,增大电极与电弧的接触面积,减小电弧输入到电极表面的热流密度,从而达到减小电极烧蚀,延长开关使用寿命的目的。开关的结构设计具有以下几个特点：开关电极采用同轴圆柱结构,电极形状经过优化,使得间隙中的电场分布均匀,保证电弧的起弧点分散在电极表面；电流流经内电极时从上下两路分流,保证这两个电流对电弧的作用力平衡：在开关上下分别设置一组线圈,当开关通过电流时,该线圈产生类似磁镜位形的磁场结构,在开关间隙处磁场的轴向分量占主要部分,电弧在该轴向磁场的作用下围绕电极作旋转运动,而径向分量使得电弧向电极中部即磁场最弱处运动。利用时序放电实验平台进行了开关的大电流实验,目前开关通流能力达到峰值电流250kA,单次转移电荷量745C,开关电极烧蚀轻微。

 为研究开关中电弧的旋转运动,采用B-dot探针法进行测量。分析了在三种测试方式下探针的信号波形,通过比较,选择了其中两种测试方式进行测速实验。对影响探针信号的各因素如电弧方向、电弧直径和电流密度分布等进行了分析,结果表明,电弧方向对探针信号波形的影响最大,分析了由此对判断电弧位置及计算电弧速度带来的测量准确性的问题,证明采用B-dot探针来研究电弧运动速度是可行的。

 在时序放电实验平台上进行了电弧测速实验,电流波形采用近似梯形波。根据测速实验结果,在单次放电过程中,在不同条件下,存在电弧运动速度的变化滞后于电流的变化及电弧运动存在低速-高速-低速的转变过程这两个现象；对不同电流、不同线圈匝数下多次测速实验的结果数据进行拟合得到了适用于此开关的电弧运动速度公式,即电弧运动速度可以由间隙中的轴向磁感应强度唯一确定,且为指数关系；当线圈匝数为2匝时,电弧在起始阶段出现停滞现象。

 借鉴链式模型对开关中的电弧运动过程进行了建模和仿真。该模型将电弧视为若干小电流元链接而成,每个电流元都看作圆柱体,其位置、方向和长度等遵循一定的原则进行设置和计算,所有电流元的运动就构成了整个电弧的运动。考虑弧根特性,引入电极表面阻力系数和弧根跳跃规则,对一般的链式模型进行了改进。通过该模型分析了电弧运动速度特性及电弧在运动过程中的形态变化,主要研究了电极表面阻力对电弧运动速度及形态的影响,当电极表面阻力大小不同时,电弧的运动速度和形态分别由内电极弧根和弧柱决定。结合实测速度结果,在一定条件下推测了电弧直径的大小,并得到了电弧直径与轴向磁感应强度之间关系的拟合结果。
学位年度:2010

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绕线转子无刷双馈电机建模分析和电磁设计研究

题名:绕线转子无刷双馈电机建模分析和电磁设计研究
作者:熊飞
学位授予单位:华中科技大学
关键词:无刷双馈电机;;绕线转子;;绕组设计;;磁场分析;;数学模型;;等效电路;;电磁设计
摘要:

 无刷双馈电机是一种新型交流感应电机,其结构与传统异步电机相似,能实现异步,同步和双馈等多种运行方式。这种电机取消了电刷和滑环,具有结构简单、坚固耐用、功率因数可调和变频器容量小等优点,在风机和水泵Neodymium Magnets等负载的变频节能调速系统和变速恒压恒频的船用轴带发电、水力以及风力发电系统中有广阔应用前景。

 无刷双馈电机性能好坏的关键因素在于转子结构。目前国内外无刷双馈电机的转子主要采用特殊笼型和磁阻两种结构,但这两种结构存在绕组导体利用率低,转子谐波含量高等缺点。相对而言,本文所研究的绕线转子,接线方式灵活,能通过合理的设计、调整和控制,做到绕组导体利用率高,转子谐波含量低,因而具有更好的性能指标及实用性。

 本文以绕线转子无刷双馈电机为研究对象,研究工作目的在于：对这种电机进行深入的理论研究,建立有效的数学模型和等效电路,编写方便、可靠和精确的电磁设计计算程序,推动电机的实用化进程。

 本文的工作主要包括如下几方面的内容：

 首先,在回顾国内外学者对无刷双馈电机研究的发展进程基础上,总结绕线转子无刷双馈电机的工作原理、绕组结构和运行方式,重点对定子绕组和转子绕组设计理论进行论述,提出定子绕组和转子绕组的一般原理性设计方法和连接方式,并对定子绕组和转子绕组进行磁场分析。

 其次,给出绕线转子无刷双馈电机在静止abc坐标系下的分析模型,通过坐标变换,详细推导出电机在任意dqn坐标系下的分析模型,获得电机的基本等效电路和不同的电磁转矩计算公式。在此基础上,提出一种用于分析电机谐波影响的链型等效电路,并建立用于电机稳定性分析的小信号模型,得出电机稳定运行的条件,及根据不同的控制策略分析输入条件,并且研究在开环电压控制下的稳定条件和参数变化对稳定性的影响。

 然后,对绕线转子无刷双馈电机功率和容量分配关系、极对数选择、主要尺寸确定以及电磁负荷选择这些电机设计一般原则性问题进行研究,给出电机的电磁设计流程图和利用Visual C++6.0开发的计算程序,并对电磁设计中各部分计算方法和程序功能进行说明,提出电机的参数计算公式、实验测定方法以及实验估算方法。

 最后,设计一台型号YZR200L,7/5对极绕线转子无刷双馈电机的实验样机,对样机的等效电路参数进行计算,对样机在不同的运行方式下性能http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets进行仿真和实验研究,计算和实验结果验证前面所推导的数学模型、等效电路和电磁设计计算程序的正确性。
学位年度:2010

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大型发变组复杂异常工况下主保护新技术研究

题名:大型发变组复杂异常工况下主保护新技术研究
作者:金明亮
学位授予单位:华中科技大学
关键词:大型发变组;;差动保护;;复杂和应涌流;;保护误动;;二次谐波制动;;瞬时功率;;抽水蓄能;;低功率保护;;动模试验
摘要:

 大型发变组的安全可靠运行对保障电力系统安全稳定具有重大作用,但其运行工况较为复杂,从而给发变组主保护带来了较大影响,因此不断提高发变组主保护性能及研究新保护原理具有重要意义。本文主要围绕大型发变Neodymium Magnets组复杂异常工况及相关保护问题展开研究,内容包括发变组复杂和应涌流机理及特征,复杂和应涌流导致的差动保护误动原因与对策,基于瞬时功率原理的新型发电机主保护,抽水蓄能同步电机弱功角稳定性及新型低功率保护等。

 针对复杂和应涌流导致差动保护误动问题,构建了复杂和应涌流研究模型,利用LAPLACE变换获得了变压器磁链和电流的解析表达式。通过推导分析和数字仿真研究指出,在系统电源、发电机电源和负荷电流的共同作用下,复杂和应涌流呈现出指数函数与双曲函数联合特征,变压器副方其它形式的电源均对复杂和应涌流有影响。揭示了复杂和应涌流中二次谐波变化特征,分析了复杂和应涌流中非周期分量对电流互感器的影响,为后文研究新保护技术提供了理论基础。

 结合复杂和应涌流机理特征和电流互感器暂态饱和特点分析了复杂和应涌流导致变压器差动保护误动的原因,并进行了相应的数字仿真。通过仿真研究指出了复杂和应涌流暂态过程中保护侧差流,制动电流和二次谐波含量变化特征,提出了基于差流和二次谐波二维特征的变比率制动变压器差动保护。该保护不受复杂和应涌流影响,动作灵敏可靠,有效解决了常规差动保护在复杂和应涌流暂态过程中的误动问题。

 通过数字仿真和现场录波数据分析指出了在复杂和应涌流暂态过程中发电机差动保护原因,结合二次谐波制动和比率制动提出了一种加强制动型发电机差动保护。该保护通过加强制动功能来防止复杂和应涌流或外部故障导致保护出现误动行为,同时采用基于差流和制动电流计算公式的制动开放判据来避免发电机内部相间故障下保护出现拒动。各项试验数据和结果均证明了加强制动型发电机差动保护具有很高的灵敏性和可靠性,已经在工程现场获得成功应用。

 数字化电站技术的发展将使电压量能可靠用于主保护,因此基于电流电压量的功率保护技术因其简单可靠的特点将得到大力发展应用。论文基于两相(α,β)坐标系统对发电机内外部故障时其输出的瞬时功率进行了研究,提出了瞬时功率不对称度定义,并以瞬时功率不对称度为主判据,结合不平衡功率的相位特征提出了一种新型发电机不对称故障保护。动模试验结果表明,该保护具有很高的灵敏性和可靠性,且该保护接线简单,易与其它类型保护集成互补使用。

 对抽水蓄能电站保护进行了整定计算,为解决抽水蓄能同步电机处于抽水工况下电机低功率保护易出现误动问题,论文研究了同步电机处于抽水工况下功率振荡特点,分析了常规低功率保护容易出现误动的原因。通过数字仿真和现场数据分析,提出了一种新型多段式低功率保护。该保护的各段低功率定值与延时定值相匹配,能适应电机功率振荡不同阶段的特点,具有较高的可靠性。

 论文最后对全文研究成果进行了总结,并指出了下一步研究方向。
学位年度:2010

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绕线转子无刷双馈电机及其在独立电源系统中的应用研究

题名:绕线转子无刷双馈电机及其在独立电源系统中的应用研究
作者:张经纬
学位授予单位:华中科技大学
关键词:无刷双馈电机(BDFM);;绕线转子;;齿谐波;;等效电路;;发电机
摘要:

 无刷双馈电机(BDFM)取消了电刷和滑环,不仅具有结构简单,运行可靠的优点,而且可以有效降低变频装置的容量和电压等级,因此被认为在变速驱动(ASD)和变速恒频发电(VSG)中有广泛的应用前景,但是由于受到性能的制约,目前为止尚未进入工业应用。制约无刷双馈电机性能的主要原因在于转子的结构。特殊Neodymium Magnets笼型转子被认为最有可能应用于大容量电机,但是存在谐波含量大,导体利用率低等缺点,导致电机体积大、效率低。相对而言,绕线转子接线灵活,可以通过合理的设计,提高两种基波极对数的绕组系数,削弱或消除其它谐波,从而克服特殊笼型转子的固有缺点,因此有望取代特殊笼型转子推动无刷双馈电机进入工业应用。本文针对绕线转子的设计方法、绕线转子无刷双馈电机的理论建模和发电运行特性展开了如下几个方面的工作：

 首先,从谐波分析的角度探讨了无刷双馈电机转子的结构特点和设计要求,归纳总结了现有绕线转子的三种设计方法,即“共轭法”、“变极法”和“齿谐波法”,提出了一种采用“极幅调制法”的三相绕线转子设计方法。

 其次,详细推导了绕线转子无刷双馈电机的d-q轴数学模型,在此基础上建立了基于F-B-O坐标系统的复数分析模型。根据绕线转子产生的磁动势的特点,将转子绕组等效为两套正弦分布的绕组,建立了电机的三相分析模型,给出了电感参数的计算方法。探讨了互感矩阵的常数化与参照坐标系选取的关系,通过选取转子速坐标系,对转子电量只需采用一套独立的常数变换矩阵即可实现互感矩阵的常数化。在此基础上,推导了基于F-B-O坐标系统的复数分析模型。

 在上述的F-B-O复数分析模型基础之上,建立了基于功率绕组频率的稳态耦合电路,经过绕组折算得到无刷双馈电机同步运行时的稳态等效电路,探讨了该等效电路的参数计算方法,提出了一种实验与遗传算法相结合的参数估算方法。

 然后,在无刷双馈电机稳态等效电路的基础上,探讨了无刷双馈发电机稳态运行时的调整特性和外特性。在绕线转子无刷双馈电机d-q数学模型的基础上,推导了该电机应用于独立电源系统时在空载和带载两种情况下的数学模型。

 根据绕线转子无http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets刷双馈发电机应用于独立电源系统时的特点,探讨了该类电机设计时的若干问题,包括极对数的选择,计算功率和电磁负荷的选择,以及转子绕组对于两种基波极对数的绕组系数之比的优选等。

 最后,介绍了绕线转子无刷双馈发电机实验系统的构成,计算了样机的参数,仿真了该样机应用于独立电源系统时,在电压和频率闭环控制下的动态响应特性,通过与实验结果的对比,验证了本文建模和参数计算的正确性。
学位年度:2010

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绕线转子无刷双馈电机及其在独立电源系统中的应用研究

题名:绕线转子无刷双馈电机及其在独立电源系统中的应用研究
作者:张经纬
学位授予单位:华中科技大学
关键词:无刷双馈电机(BDFM);;绕线转子;;齿谐波;;等效电路;;发电机
摘要:

 无刷双馈电机(BDFM)取消了电刷和滑环,不仅具有结构简单,运行可靠的优点,而且可以有效降低变频装置的容量和电压等级,因此被认为在变速驱动(ASD)和变速恒频发电(VSG)中有广泛的应用前景,但是由于受到性能的制约,目前为止尚未进入工业应用。制约无刷双馈电机性能的主要原因在于转子的结构。特殊笼型Neodymium Magnets转子被认为最有可能应用于大容量电机,但是存在谐波含量大,导体利用率低等缺点,导致电机体积大、效率低。相对而言,绕线转子接线灵活,可以通过合理的设计,提高两种基波极对数的绕组系数,削弱或消除其它谐波,从而克服特殊笼型转子的固有缺点,因此有望取代特殊笼型转子推动无刷双馈电机进入工业应用。本文针对绕线转子的设计方法、绕线转子无刷双馈电机的理论建模和发电运行特性展开了如下几个方面的工作：

 首先,从谐波分析的角度探讨了无刷双馈电机转子的结构特点和设计要求,归纳总结了现有绕线转子的三种设计方法,即“共轭法”、“变极法”和“齿谐波法”,提出了一种采用“极幅调制法”的三相绕线转子设计方法。

 其次,详细推导了绕线转子无刷双馈电机的d-q轴数学模型,在此基础上建立了基于F-B-O坐标系统的复数分析模型。根据绕线转子产生的磁动势的特点,将转子绕组等效为两套正弦分布的绕组,建立了电机的三相分析模型,给出了电感参数的计算方法。探讨了互感矩阵的常数化与参照坐标系选取的关系,通过选取转子速坐标系,对转子电量只需采用一套独立的常数变换矩阵即可实现互感矩阵的常数化。在此基础上,推导了基于F-B-O坐标系统的复数分析模型。

 在上述的F-B-O复数分析模型基础之上,建立了基于功率绕组频率的稳态耦合电路,经过绕组折算得到无刷双馈电机同步运行时的稳态等效电路,探讨了该等效电路的参数计算方法,提出了一种实验与遗传算法相结合的参数估算方法。

 然后,在无刷双馈电机稳态等效电路的基础上,探讨了无刷双馈发电机稳态运行时的调整特性和外特性。在绕线转子无刷双馈电机d-q数学模型的基础上,推导了该电机应用于独立电源系统时在空载和带载两种情况下的数学模型。

 根据绕线转子无刷双馈发电机应用于独立电源系统时的特点,探讨了该类电机设计时的若干问题,包括极对数的选择,计算功率和电磁负荷的选择,以及转子绕组对于两种基波极对数的绕组系数之比的优选等。

 最后,介绍了http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets绕线转子无刷双馈发电机实验系统的构成,计算了样机的参数,仿真了该样机应用于独立电源系统时,在电压和频率闭环控制下的动态响应特性,通过与实验结果的对比,验证了本文建模和参数计算的正确性。
学位年度:2010

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缺位的Dawson型磷钨酸盐衍生物的合成、结构及性质研究

题名:缺位的Dawson型磷钨酸盐衍生物的合成、结构及性质研究
作者:张春丹
学位授予单位:东北师范大学
关键词:多金属氧酸盐;; Dawson型磷钨酸盐;;高核磁簇;;磁性质;;电催化活性
摘要:

 本论文利用缺位的Dawson型磷钨酸盐簇为反应前躯体,通过与过渡金属、主族金属和金属有机配合物反应生成新型的多金属氧酸盐Neodymium Magnets化合物,研究这类化合物的合成条件及规律,以及新物质的结构与性能间的关系。

 利用水热合成与常规水溶液合成方法,合成了几种新型的多金属氧酸盐化合物,通过元素分析,IR,TG, EPR,NMR和单晶X-射线衍射对晶体结构进行了表征,对化合物的热稳定性,磁学性质和电化学性质进行了初步研究。

 1、六缺位的K_(12)[H_2P_2W_(12)O_(48)]·24H_2O与过渡金属在水溶液中反应生成的赤道位三铁取代的化合物及其性质: K_4Cs_2Fe_2[P_2W_(15)(FeOH)_3O_(59)]·22H_2O (1)

 这个化合物的显著的结构特点是三个Fe取代的位置不同于经典的极位三取代的化合物,而是取代了Dawson型磷钨酸盐阴离子簇赤道位的三个W的位置。利用X-ray、TG、IR、变温磁化率研究、电化学等表征了化合物的结构、稳定性、磁性,电化学及电催化性质。磁学性质研究表明化合物1的三个取代的FeIII之间显示了强的反铁磁性相互作用,磁性结果的拟合也证明了这一点。由于化合物1不溶于水和一般的有机溶剂,以化合物1为修饰剂的本体修饰碳糊电极(1-CPE)被用来研究它的电化学性质和对亚硝酸盐和抗坏血酸的电催化活性。

 2、缺位的Dawson型磷钨酸盐与主族金属在水溶液中反应生成的化合物及其性质: K_(10)[H_6{P_2W_(13)O_(51)}_2Sb_4]·21H_2O (2) [(CH_3)_2NH_2]_5[H_2{P_2W_(17)SbO_(61)}]·18H_2O (3)

 化合物2代表了第一个以主族元素为夹心原子的Dawson型道赤位夹心化合物。与同主族四面体配位的P (V)和As (V)不同,由于Sb (III)的孤电子对的空间效应导致了三角锥的配位几何构型,并在分子中心含有一个立方的空笼。该化合物的成功的合成和结构的表征为缺位的Dawson多阴离子与主族金属元素的反应提供了一个吸引人的模型。化合物3是Sb(III)单取代的Dawson型磷钨酸盐,由于Sb(III)的孤电子对效应而显示了特殊的四配位模式。利用X-ray、TG、IR、UV-vis、NMR、电化学等表征了化合物的结构、稳定性、电化学及电催化性质。UV-vis和~(31)P NMR证明了2在水溶液中的稳定性。化合物2溶于0.5 M CH_3COOK + CH_3COOH缓冲溶液中的电化学研究表明其对NO2-的还原具有很好的电催化活性

 3、以缺位的Dawson型多阴离子为反应前躯体,水热条件下合成具有高核磁簇的化合物及其性质(Phen = 1, 10-phenanthroline, bdc =1,4-benzenedicarboxylate): [Cu_2(Phen)_4Cl][Cu_2(Phen)_3(H_2O)Cl][P_2W_(18)O_(62)]·H_2O (4) [Cu_7(Phen)_7(H_2O)4Cl_8][P_2W_(18)O_(62)]·6H_2O (5) K_2[{(CuPhen)_2Cl_2}_2(bdc)]2[P_2W_(18)O_(62)]·6H_2O (6)

 使用不同的多金属氧酸盐前驱体和Cu-phen复合物在水热条件下合成出三个基于[P_2W_(18)O_(62)]~(6-)多阴离子簇的无机-有机杂化化合物。在这几个化合物中通过Cl和对苯二甲酸(bdc)配体桥连不同的Cu-phen复合物片段组合成了新的具有不同核性的Cu-phen复合物。在化合物4与5中,由于Cu-Cl-Cu键角分别接近180o和90o而导致了它们的CuII之间分别显示了反铁磁性和铁磁性相互作用。在化合物6中通过Cl和bdc桥的连接不同的Cu-phen复合物片段组合成了新的四核的Cu-phen复合物,该化合物的磁行为显示了反铁磁性和铁磁性相互作用的混合。它们的高热稳定性、在不同溶剂中的低溶解性及富含多金属氧酸盐的特性使它们有可能成为理想的电催化材料。电化学研究表明5和6对于亚硝酸盐的还原具有很好的电催化活性。这个工作表明反应原料、阴阳离子http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets的尺寸和反应物比例的适当结合在水热条件下能够形成具有不同的结构和功能的新型材料。

 4、以缺位的Dawson型多阴离子为反应前躯体,水热条件下合成一维链状化合物及其性质(bpy = bipyridine): (4,4’-H_2bpy)_4[{Cu(4,4’-Hbpy)_2(4,4’-bpy)}{P_2W_(18)O_(62)}]·7H_2O (7) [Cu(2,2’-bpy)]_2 [H_2P_2W_(18)O_(62)]·8H_2O (8)

 在水热条件下合成出两个基于[P_2W_(18)O_(62)]~(6-)多阴离子簇的无机-有机杂化物。化合物7是由过渡金属配位聚合物链{Cu(4,4’-Hbpy)2(4,4’-bpy)}_n~(n+)和多金属氧酸盐簇[P_2W_(18)O_(62)]~(6-)连接形成的一维链状化合物。而化合8则是由两个[Cu(2,2’-bpy)_2]复合物片段与[H_2P_2W_(18)O_(62)]~(4-)交替连接形成的一维链状化合物。
学位年度:2010

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Keggin型钨酸盐及Lindqvist型钼酸盐衍生物二阶非线性光学性质的理论研究

题名:Keggin型钨酸盐及Lindqvist型钼酸盐衍生物二阶非线性光学性质的理论研究
作者:姚婵
学位授予单位:东北师范大学
关键词:多酸化合物;;电子性质;;非线性光学性质;;电荷转移;;密度泛函理论
摘要:


多酸化合物是由前过渡金属离子通过氧连接形成的金属氧簇化合物,多酸具有优异的光、电、磁和化学反应特性,这些特性使多酸化合物在催化、医学、光电材料等领域显示出巨大的应用潜力。随着计算机技术的发展,通过量子化学计算手段对多酸化合物的结构和性质进行表征的准确性越来越高,拟合实验结果的同时Neodymium Magnets也可以成功预测实验结果,从而指导实验合成。随着现代光通讯、光计算和光信号处理等的迅速发展,非线性光学的研究逐渐受到了研究者的关注,对比光学实验测得的宏观量,理论计算可以得到非线性光学系数张量的具体分量,更直接的获得有用的信息,建立结构和性质间的关系。多酸化合物由于其丰富的电子性质和结构可调性,在非线性光学领域具有潜在的应用价值。本论文利用密度泛函理论计算探讨了一系列Keggin型钨酸盐衍生物和Lindqvist型钼酸盐衍生物的几何结构、电子光谱、电荷转移机理和非线性光学性质等,为建立结构与非线性光学性质之间的关系奠定理论基础,为实验提供有价值的理论依据并为进一步寻找具有较大二阶非线性光学系数的多酸基有机无机杂化材料提供基础。研究工作主要包括以下四个部分:


1.采用密度泛函方法计算了一系列的三明治型卟啉-金属-多金属氧酸盐化合物,计算结果预测此类化合物具有显著的二阶非线性光学响应。电子光谱表明,沿y轴方向从多酸配体到卟啉配体的电荷转移对体系的二阶非线性光学响应起到关键性的作用。多酸配体充当电子给体,卟啉配体充当电子受体。通过密度泛函计算发现,取代效应对体系二阶非线性光学响应的影响很大。主要的结论如下:(1)卟啉配体部分引入吸电子基有利于体系的二阶非线性光学响应;(2)配位金属原子对体系二阶非线性光学系数的影响不大;(3)多酸配体中心杂原子被重原子取代(Ge > Si > P)可以有效增加体系的二阶非线性光学响应。本部分的研究表明此类三明治型电子给受体通过配位金属连接起来的新型有机无机杂化化合物有望成为较好的二阶非线性光学材料,为实验工作提供理论支持。


2.采用含时密度泛函理论研究了分子式为[PW11O39(RSi)2O]3-的有机硅衍生物的二阶非线性光学性质,揭示此类体系有趣的电荷转移特征,为新型非线性光学材料的设计提供必要的理论信息。我们的计算结果表明,对于此类体系,随着有机链的增长,多酸阴离子从充当电子受体转变成充当电子给体,并且在有机链的长度不够长时,在有机链末端引入胺基供电子基团(NH2)和硝基吸电子基团(NO2)可以改变多酸阴离子充当的角色,但是当有机链足够长时,多酸阴离子则完全充当电子给体。通过我们的计算结果,我们可以通过在适当的有机取代链末端引入利于电荷转移的辅助吸电子基团或供电子基团从而获得大的二阶非线性光学响应。


3.研究选取[SiW12O40]4-和[SiV3W9O40]7-两种多酸阴离子,通过含时密度泛函方法计算这两种阴离子不同质子化位置时的无外场和有外场存在的二阶极化率,我们发现质子化后体系的非线性光学性质与质子化位置有着紧密的关系,质子化位置影响体系跃迁能,从而获得不同大小的二阶极化率。也就是说,我们可以通过表征质子化后体系的非线性光学性质来预测质子化的位置,寻找到一种新的质子化位置探针,希望这个工作可以给实验工作带来新的启发和新的思路。


4.采用密度泛函方法研究了一系列以乙炔基卟啉基团为共轭桥,Lindqvist型多酸做电子供体,硝基做电子受体的化合物的二阶非线性光学性质,得到了如下结论:(1)此类体系均获得大的二阶非线性光学系数,约为2000×10-30 esu;(2)卟啉环中心的金属Zn离子可以增强卟啉的电子共轭性;(3)电子供电子集团http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets取代卟啉桥可以增强体系的二阶非线性光学响应;(4)Lindqvist型的钨酸盐供电子能力强于Lindqvist型钼酸盐;(5)二维体系14具有大的β和u值,可以成为潜在的非线性光学材料;(6)这些体系的电荷转移是从Mo≡N三键和与之相连的C≡C三键到锌卟啉和苯环及吸电子基硝基。本章研究表明此类电子给受体卟啉共轭桥连接起来的有机无机杂化化合物有望成为较好的二阶非线性光学材料。
学位年度:2010

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Lindqvist型多酸衍生物的电子性质的量子化学研究：有机无机杂化的功能材料

题名:Lindqvist型多酸衍生物的电子性质的量子化学研究：有机无机杂化的功能材料
作者:Muhammad Ramzan Saeed Ashraf Janjua
学位授予单位:东北师范大学
关键词:多酸化合物;;有机无机杂化材料;;钼;;电荷转移;;电子性质;;氧化还原;;非线性光学性质;;密度泛函理论
摘要:

 通过超分子排列方法用各种有机配体设计和合成大量的结构奇特的杂化多金属氧酸盐(POMs)引起了广泛关注,并加快了这类材料的发展。我们使用量子化学方法设计一些更多所谓阴阳离子盐和主客体化合物的杂化材Neodymium Magnets料,这些材料具有活性的电荷磁性质并能够发生解吸附-再吸附过程。多酸可以接受或释放一定数量的电子,并保持结构的完整性,从而充当很好的多电子传播器。这一特性可以使无机有机杂化的多酸化合物活跃在电极修饰和电催化研究中。这些基于多酸的无机有机杂化材料在电学,光学和信息技术领域拥有巨大的发展前景。我们已经对有机无机杂化的功能材料进行了一系列的研究。

 本论文中,采用量子化学方法中的时间依赖的密度泛函方法(TDDFT)对基于多酸的杂化材料的电子性质、偶极极化率、偶极距变化(Δμ)、态密度和二阶非线性光学响应(NLO)进行研究。

 1.第一部分是对功能材料的有价值的补充,在这里,电荷转移方向通过有机配体的链长的改变而改变,六钼酸盐到有机胺的电荷转移是增加这种功能材料的NLO响应的主要决定因素。原为电子受体的多酸簇变成电子供体,而有机胺作为电子受体,它们通过π共轭桥连接实现电子转移,而这种多酸作为电子供体的材料为功能化材料化学开辟了新的领域。本章对一维(D-D-A-A),二维和三维非线性光学材料的理论设计证明有机无机杂化的多酸衍生物具有很大的NLO响应。

 2.第二部分主要报道了二氮烯苯基取代的多酸化合物可调的NLO性质,并且可以提供一种新途径设计并合成基于有机无机杂化多酸衍生物的高效功能材料。含有有机配体的多酸簇改变了体系电荷转移特征,实现了功能材料的新领域。本章采用DFT方法研究二氮烯苯基取代的六钼酸盐的非线性光学性质。二氮烯苯基取代的作为电子供体提高了第一超极化率,NLO性质通过配体的共轭链的增长而增加。因此,可以调节二氮烯苯基取代的六钼酸盐的NLO行为使之成为高效的NLO材料。

 3.六钼酸盐中衍生物有机部分中三联吡啶的引入使之成为超分子化学中有效的分子前驱体。将多酸簇桥联到悬挂的三联吡啶上可以产生供受体化合物并成为潜在的非线性光学材料。本章研究发现改变三联吡啶上的不同取代基可以改变体系的非线性光学响应,并为实验合成新型的功能材料提供合成方案。轨道分析表明多酸和三联吡啶的电荷转移程度在二维的有机金属/多酸杂化体系中增加。这次研究为研究三联吡啶取代的六钼酸盐的大的NLO性质提供了重要的思路。

 4.本章研究发现,有机胺http://www.everbeenmagnet.com/en/products/110-sintered-neodymium-magnets取代的六钼酸盐衍生物的NLO响应可以从218.61×10~(-30) esu增加到490.10×10~(-30) esu。本章采用TDDFT方法研究了有机胺取代的六钼酸盐衍生物的偶极极化率和二阶非线性光学响应。具有吸电子能力的F原子的引入在调节这类有机无机杂化的多酸化合物的NLO响应起到很重要的作用,尤其化合物6[Mo6O18(NC16H8F2(CF3)2I)]2-的静态二阶极化率(βvec)达到490.10×10~(-30) esu。因此我们研究的体系可以成为很好的NLO可控的光学材料。对βvec的主要贡献分析显示沿着z轴从多酸到有机配体的电荷转移由于末端苯环上F原子的加入而提高,并且电荷转移从头部的多酸向末端的氟化的苯环移动。计算的βvec值可以通过在有机胺基团末端的苯环上引入不同的卤素原子进行调节。此外,两个三氟甲基在有机胺末端苯环上I原子两侧的取代极大影响了体系的非线性光学响应,并且使从多酸到有机胺配体的电荷转移随之增加。不同卤素原子的取代给体系的NLO响应的改变带来连锁反应。由于末端基团吸电子能力的增加,体系1到6的NLO响应按照以下顺序增加:CH3 (1) < F (2) < Cl (3) < Br (4) < I (5) < CF3 (6)。因此,我们可以利用这种连锁反应去增大电子受体的能力从而提高对体系NLO响应的影响程度。因此,本章的研究为调节有机胺取代的六钼酸盐的NLO性质提供了有力的研究手段。

 5.三联吡啶取代的六钼酸盐的非线性光学响应可以从体系1的886.55×10~(-30) esu增大到体系7的4622.92×10~(-30) esu。本章采用TDDFT方法对三联吡啶取代的六钼酸盐衍生物的偶极极化率和二阶非线性光学性质进行了研究。量子力学计算发现体系7[Mo_6O_(18)(N_4C_(25)H_(14)(CF_3)_2 (CN)_2)]~(2-)在所有体系中的NLO响应最大。吸电子基团(F, Cl, Br, I, CF3和CN)在三联吡啶末端的引入使电荷转移沿着z轴从多酸簇向三联吡啶转移,从而导致体系7产生更有效的二阶NLO响应。通过取代而造成分子组成上的微小改变却能够导致NLO上极不相称的巨大变化,这种变化称为蝴蝶反应。

 6.本章采用DFT方法研究了钒硅酸盐[Si8V14O50]12-以及相关离子,并对杂原子GeIV, PV, AsV和SiIV的变化对体系的电子和氧化还原性质的影响进行了研究。用GeIV,AsV和PV取代SiIV为实验合成其他的类似钒硅酸盐,钒锗酸盐,钒磷酸盐和钒砷酸盐以及他们的杂多阴离子衍生物提供了一条新途径。
学位年度:2010

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氧化铪/氮氧化铪栅介质金属氧化物薄膜晶体管的研制

题名:氧化铪/氮氧化铪栅介质金属氧化物薄膜晶体管的研制
作者:袁龙炎
学位授予单位:武汉大学
关键词:薄膜晶体管;;金属氧化物半导体;;高介电常数介质;;氧化锌;;氮氧化铪
摘要:
 薄膜晶体管(TFT)作为平板液晶显示器中的核心元件,在提高液晶显示器的显示性能及拓宽显
示应用领域上具有举足轻重的地位。传统的非晶硅有源层薄膜晶体管器件由于迁移率较低(-1 cm2／V
·s),受可见光影响较大,且价格Strong magnets居高不下,亟需发展新型的薄膜晶体管器件。本论文主要从薄膜晶体管
的各个组成部分——电极、有源层和绝缘层等三个方面对器件性能的影响为出发点,探寻提高薄膜晶体
管工作性能的途径。
 源漏电极是薄膜晶体管的电流输出组件,联系着有源层和外部电路,其与有
源层之间形成欧姆接触以及较小的接触电阻是薄膜晶体管正常工作的先决条件；另外,器件的电流通过
电极输出,要求电极本身的电阻不能太大。采用低功函数低电阻率的氮化铪薄膜作为氧化锌(ZnO)薄膜
晶体管的电极,可以保证与有源层形成欧姆接触并获得较低的接触电阻。研制成功的ZnO-TFT,其驱动电
流为1.95μA,场效应迁移率为1.56 cm2／V·s,电流开关比为-4×102。
 有源层是薄膜晶体管的工作
层,经栅电压诱导产生导电沟道,形成电流的通路。金属氧化物半导体具有比其它有源层材料更高的场
效应迁移率,且在可见光范围内透明,能制成全透明的TFT器件,是透明电子器件的核心组成部分。本文
通过脉冲激光沉积法(PLD)制备的氧化铟镓锌(IGZO)薄膜,其禁带宽度为3.50eV-3.61 eV,在可见光范围
内光的透射率在80%以上。在室温和400℃的衬底温度下制备了电阻率分别为103-104Ω·cm半导体性质
的IGZO薄膜以及电阻率为-10-2Q·cm的IGZO高导电薄膜。薄膜的最高霍尔迁移率为54 cm。／V·s,用
高介电常数(high-κ)的Ba0.6Sr0.4TiO3作为栅介质制备的IGZO-TFT器件的工作特性为：饱和驱动电流
为0.14 mA,场效应迁移率为5.8 cm2／V·s,电流开关比为2×105。
 栅绝缘层的电学性能以及其
与有源沟道之间的界面特性对薄膜晶体管的阈值电压、业阂值特性以及场效应迁移率都有较大的影响
。本文通过磁控溅射方法制备了high-κ介质材料氮氧化铪(HfOxNy),并对其光学和电学特性进行了研
究。本文发现在氧化铪(HfO2)介质中掺入氮元素可以提高结晶温度,并可以改善其与介质接触界面的质
量。通过对HfOxNy作为栅介质的Al/HfOxNyα-IGZO的MIS电容的电学特性研究,发现HfOxNy能显著改善
界面质量,形成较低的界面态密度,并能提高栅介质的可靠性。本文利用HfOxNy/HfO2/HfOxNy叠层结构
作为栅绝缘层制备的IGZO-TFT具有优异的性能,场效应迁移率为10.2cm2/V·s,电流开关比为-106,饱和
驱动电流达到了0.33 mA。
学位年度:2010

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钙钛矿结构金属氧化物薄膜的室温可逆电阻开关特性研究

题名:钙钛矿结构金属氧化物薄膜的室温可逆电阻开关特性研究
作者:张婷
学位授予单位:河南大学
关键词:La_(0.67)Ca_(0.33)MnO_3(NBT)薄膜;;电阻开关;;阻抗谱;;溶胶-凝胶;;脉冲激光沉积技术
(PLD);;界面效应;;氧空位;;电化学工作站;;Na_(0.5)Bi_(0.5)TiO_3(NBT)薄膜
摘要:
 随着器件尺寸低于100m,半导体工业就面临技术和基本理论的双重挑战,电子器件的微型化发
展成为中心议题载入了国际半导体技术蓝图中。为了克服基于电荷存储的传统半导体存储器件的限制,Fridge magnets
各种新型的非易失性存储器件应运而生,其中包括相变存储器、聚合体存储器、磁存储器和电阻存储器
。在这些新型存储器中,阻变存储器(RRAM)以其非易失特性、结构简单、低功耗、高速度、高密度集成
等优良性能受到越来越多的关注,被认为是下一代“通用”存储器的强有力候选者之一。室温下具有电
阻开关性能的材料更是受到研究人员的青睐。在众多的绝缘材料如二元氧化物、复杂钙钛矿结构氧化
物、硫化物以及有机材料中纷纷发现这种新奇的电阻开关效应。为了揭示这种奇特效应真正的动力学
原因,迄今已经取得多方面的研究成果。然而,至今还没有哪一个理论模型能够对此现象作一个清析而
完整的解释,理论分析还相当欠缺,仍然有大量的研究空间存在。因此,能够从基本物理理论去揭开电阻
变化的神秘面纱是一项重要http://www.chinamagnets.biz/about.php而有深刻意义的挑战。为了澄清电阻开关出现的具体位置和机理,本论文围
绕钙钛矿结构氧化物室温下的电阻开关特性,并通过改变薄膜制备技术和实验条件等手段对几种材料的
电阻存储特性进行了详细的研究,获得了一些有意义的结果,主要结果如下：
 1.利用电化学工作
站对Au-La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)-FTO异质结的电阻开关特性进行了研究,发现该三明治结构室温下具
有明显的可重复性、非线性、非对称性和回线型的电流电压关系,这种Ⅰ-Ⅴ特性可能归因于Au/LCMO界
面陷阱引起的Poole-Frenkel (PF)和空间电荷限制电流(SCLC)双重机制共同作用的结果。采用直流偏
压和脉冲电压的激励均可获得两个以上的稳定的电阻态,表明此电阻开关效应具有多级电阻开关特
性。
 2.采用溶胶凝胶(sol-gel)技术在FTO导电玻璃上成功制备了钒离子(V5+)掺杂的
La0.67Ca0.33MnO3 (LCMO)薄膜,在电化学工作站上对Au/V:LCMO/FTO异质结的电阻开关特性进行了研究
,发现该结构室温下显示出可逆电阻开关特性,结果表明非晶格氧与氧空位以及阳离子空位之间的相互
作用对三明治结构中的LCMO层中的载流子的输运起作用。如果采取合适的掺杂浓度,3%V5+掺杂LCMO可
以有效提高器件的电阻开关性能。最大电阻变化率可以达到700%。直流偏压对Ⅰ-Ⅴ帼线的影响揭示了
束缚电荷的分布对多极电阻开关现象的出现起至关重要的作用。
 3.利用脉冲激光沉积(PLD)技
术在FTO导电玻璃上成功制备了La0.67Ca0.33MnO3(LCMO)薄膜与SrTiO3氧化物异质结,利用电化学工作
站对Au/LCMO/STO/FTO异质结的电阻开关特性进行了研究,观测到明显的电阻开关效应的Ⅰ-Ⅴ特征曲线
,通过交流阻抗测试,揭示了界面相关的电阻开关特性,值得注意的是,随着直流偏压的不断升高,阻抗谱
中的圆半径逐渐减小,这是典型的法拉第电荷输运特征,这表明,电阻开关可能归因于界面处局域电化学
反应而引起的电荷和质量转移,这些结果同时暗示氧空位的迁移可改变界面处的电荷分布,从而改变了
界面电阻。
 4.利用溶胶凝胶(sol-gel)技术在FTO导电玻璃上沉积Na0.5Bi0.5TiO3 (NBT)薄膜,以
Au为上电极获得了三明治结构的原件,基于电化学工作站的电学测试,室温下获得了可逆的电阻开关特
性并且观测到了负阻现象。局域阻抗谱揭示一个界面相关的电学特性。直流偏压依赖的阻抗谱显示在
Au/NBT/FTO异质结界面上发生电荷和质量转移,被认为是氧空位的第一和第二电离能对高、低电阻态转
化起作用,通过改变所施加的脉冲电压的频率范围(降低低频值),发现阻抗图中半圆减小,同时发现随着
随着低频率值的减小,高低阻态的变化却越来越大,通过模拟电场获得了不同的电阻态,这些结果为在导
电玻璃基底上实现高密度存储提供了可能。
学位年度:2010

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粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究

题名:粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究
作者:李娟
学位授予单位:西安电子科技大学
关键词:电磁散射;;时域有限差分法;;粗糙面;;目标;;并行算法
摘要:
 本文采用时域有限差分方法(Finite Difference Time Domain, FDTD)深入系统地研究了粗糙
面及其与目标的复合电磁散射问题。首先研究了时谐场源激励下粗糙面及其与目标的复合电磁散射特
性;随后从时域角度出发,分析了脉冲波Fridge magnets源激励下均匀介质、色散粗糙面以及它们与目标的复合散射特
性;最后研究了各向异性媒质的散射特性,并精确求解了无耗半空间中目标的远区散射场。论文的主要
工作如下:
 1、基于二维空间中FDTD方法的基本原理,系统地分析了时谐场源激励下一维粗糙面
及其与二维目标的复合散射特性,包括一维单层粗糙面的散射、一维分层粗糙面的散射、一维单层粗糙
面与二维目标以及一维分层粗糙面与二维目标的复合散射问题。并将FDTD的计算结果与MOM的结果进行
了比较,结果表明具有很好的一致性。
 2、采用三维空间中并行FDTD方法的基本原理并结合二维
粗糙面散射基本理论,详细地研究了时谐场源激励下二维单层粗糙面的散射、二维分层粗糙面的散射以
及二维单层粗糙面与三维目标的复合电磁散射。并将二维单层粗糙面的散射结果与基尔霍夫近似方法
的结果进行了比较,结果表明两者在中小散射角范围内吻合得很好。
 3、推导了二维和三维FDTD空
间中瞬态场的外推公式,从时域角度出发,分别研究了脉冲波源激励下一维粗糙面的散射、一维粗糙面
与二维目标的复合散射、二维粗糙面http://www.chinamagnets.biz/about.php的散射、二维粗糙面与三维目标的复合散射特性,并与时谐场源激
励下的结果进行了比较和验证。
 4、推导了Debye媒质、Lorentz媒质以及Drude媒质的ADE-FDTD公
式,为了能更好的吸收外向行波,引入CPML来截断色散媒质。从时域角度出发,数值计算了脉冲波源激励
下一维半空间Debye、Lorentz以及Drude媒质的反射和透射系数,并与解析法的结果进行了比较。另外
以单极和双极Debye模型为例,分析了一维色散海水、土壤及其与二维目标的复合电磁散射特性,并与时
谐场源激励下的结果进行了验证。
 5、根据Yee元胞理论,采用均值及插值技术,详细推导了二维和三
维空间中电、磁各向异性媒质的FDTD公式,研究了二维和三维各向异性目标的电磁散射特性,并与文献
中的结果进行了比较和验证。同时采用MIPML来截断各向异性媒质,以TM波模式为例,数值计算了一维各
向异性粗糙面的散射系数角分布。
 6、从麦克斯韦方程出发,利用无耗半空间中平面波的混合方式引
入法,得到了精确的近场结果,同时运用半空间中近—远场的外推公式,获得了无耗半空间中目标的远区
散射场,并与文献中三波法的结果进行了比较和验证。
学位年度:2010

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粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究

题名:粗糙面及其与目标复合电磁散射的FDTD方法研究
作者:李娟
学位授予单位:西安电子科技大学
关键词:电磁散射;;时域有限差分法;;粗糙面;;目标;;并行算法
摘要:
 本文采用时域有限差分方法(Finite Difference Time Domain, FDTD)深入系统地研究了粗糙
面及其与目标的复合电磁散射问题。首先研究了时谐场源激励下粗糙面及其与目标的复合电磁散射特
性;随后从时域角度出发,分析了脉Fridge magnets冲波源激励下均匀介质、色散粗糙面以及它们与目标的复合散射特
性;最后研究了各向异性媒质的散射特性,并精确求解了无耗半空间中目标的远区散射场。论文的主要
工作如下:
 1、基于二维空间中FDTD方法的基本原理,系统地分析了时谐场源激励下一维粗糙面
及其与二维目标的复合散射特性,包括一维单层粗糙面的散射、一维分层粗糙面的散射、一维单层粗糙
面与二维目标以及一维分层粗糙面与二维目标的复合散射问题。并将FDTD的计算结果与MOM的结果进行
了比较,结果表明具有很好的一致性。
 2、采用三维空间中并行FDTD方法的基本原理并结合二维
粗糙面散射基本理论,详细地研究了时谐场源激励下二维单层粗糙面的散射、二维分层粗糙面的散射以
及二维单层粗糙面与三维目标的复合电磁散射。并将二维单层粗糙面的散射结果与基尔霍夫近似方法
的结果进行了比较,结果表明两者在中小散射角范围内吻合得很好。
 3、推导了二维和三维FDTD空
间中瞬态场的外推公式,从时域角度出发,分别研究了脉冲波源激励下一维粗糙面的散射、一维粗糙面
与二维目标的复合散射、二维粗糙面的散射、二维粗糙面与三维目标的复合散射特性,并与时谐场源激
励下的结果进行了比较和验证。
 4、推导了Debye媒质、Lorentz媒质以及Drude媒质的ADE-FDTD公
式,为了能更好的吸收外向行波,引入CPML来截断色散媒质。从时域角度出发,数值计算了脉冲波源激励
下一维半空间Debye、Lorentz以及Drude媒质的反射和透射系数,并与解析法的结果进行了比较。另外
以单极和双极Debye模型http://www.chinamagnets.biz/about.php为例,分析了一维色散海水、土壤及其与二维目标的复合电磁散射特性,并与时
谐场源激励下的结果进行了验证。
 5、根据Yee元胞理论,采用均值及插值技术,详细推导了二维和三
维空间中电、磁各向异性媒质的FDTD公式,研究了二维和三维各向异性目标的电磁散射特性,并与文献
中的结果进行了比较和验证。同时采用MIPML来截断各向异性媒质,以TM波模式为例,数值计算了一维各
向异性粗糙面的散射系数角分布。
 6、从麦克斯韦方程出发,利用无耗半空间中平面波的混合方式引
入法,得到了精确的近场结果,同时运用半空间中近—远场的外推公式,获得了无耗半空间中目标的远区
散射场,并与文献中三波法的结果进行了比较和验证。
学位年度:2010

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基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮支撑技术研究

题名:基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮支撑技术研究
作者:田丰君
学位授予单位:吉林大学
关键词:压电换能器;;近场声悬浮;;支撑;;超声波轴承;;轴系
摘要:
 高速与超高速旋转机械的开发应用对轴承的性能提出了越来越高的要求。为最大限度地减小
摩擦阻力矩,轴承系统的润滑方式也逐步由固体、半固体润滑向具有良好减摩性的液体和气体润滑方向
发展。高精度、非接触、低摩擦Fridge magnets等新型轴承的开发与利用成为轴承研究领域所面临的新课题。

在功率超声范畴内,当声源以超声频率振动时,声源表面会形成较强的声场和辐射压力,这种声辐射压可
以平衡物体的重力,具有承载特性,从而使声源表面与物体之间被空气膜隔开,形成超声波悬浮,超声波
轴承便是在此基础上开展研究的。超声波悬浮轴承的提出,开创了轴承研究领域一个新的方向,也使得
压电驱动技术的发展与应用得以丰富。超声波轴承与传统的磁悬浮以及气体静、动压悬浮轴承相比,在
悬浮支撑的实现方式上是完全不同的,目前,对这一新型非接触悬浮轴承的开发仍处于基础研究阶段,对
其悬浮支撑技术的研究十分必要。
 结合国家自然科学基金“飞轮储能系统高速轴系的超声波悬浮支
撑技术研究”,以夹心式压电换能器为基础,本文对超声波振动下的声悬浮技术进行了比较全面、系统
的研究。夹心式压电换能器是构造超声波轴承系统的关键部件,也是悬浮支撑技术研究的重点。夹心式
压电换能器在功率超声领域里技术成熟、应用广泛,这为声悬浮技术的研究奠定了良好的基础。在本文
的研究过程中,理论探讨与实验分析相结合,对构造超声波悬浮轴承用的夹心式压电换能器进行了较为
深入的研究。
 本文对基于夹心式压电换能器的超声波近场声悬浮的相关理论问题进行了分析探讨
；设计开发了振动输出端分别为平面型、圆锥面型以及凹柱面型等结构形式的夹心式压电换能器；分
析了夹心式压电换能器的振动模态、谐振频率、端面振幅以及阻抗匹配等,获得了换能器的基本性能参
数并优化了换能器的结构;创建了换能器的数学模型,分析了这些具有特殊结构的换能器的声悬浮特性
；在此基础上,完成了包括推力轴承、凹柱面径向支撑轴承以及双向角支撑轴承等多种结构形式的超声
波悬浮支撑系统的设计与制作；实验研究了超声波悬浮支撑系统的承载能力、动摩擦力矩、极限转速
、悬浮支撑状态以及影响悬浮轴承工作性能的因素等。论文通过大量的实验研究验证了换能器和悬浮
支撑系统结构的合理性及其可行性。
 本文的研究表明,振动输出端为平面、圆锥面以及凹柱面
等结构形式的夹心式压电换能器处于纵向超声振动状态时,均可形成对外载荷的悬浮支撑,其支撑能力
决定于换能器的振动模态、振动频率以及输入功率等；基于这三种夹心式压电换能器所构造的超声波
悬浮支撑系统能够实现轴系的正常运转,并且具有较高的转速和良好的减摩性能,悬浮支撑的超声波轴
承系统具有可应用性。
 超声波悬浮支撑技术的研究拓展了压电超声学在机械领域中的应用,研究工
作具有创新性,也具有一定的http://www.chinamagnets.biz/about.php探索性。本文的研究工作是超声波轴承研究的一个必经阶段和重要组成部
分,这些工作的开展与进行,旨在为今后对这一技术的深入研究奠定良好的基础并提供有价值的参考。
学位年度:2010

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2011年8月22日星期一

石墨烯及其掺杂体系电子结构性质的理论研究

题名:石墨烯及其掺杂体系电子结构性质的理论研究
作者:杜恭贺
学位授予单位:西北大学
关键词:石墨烯;;电子结构;;密度泛函理论(DFT);;能隙;;吸附能
摘要:
 石墨烯是一种新型二维平面碳纳米材料,其特殊的单原子层结构决定了它具有丰富而新奇的性质。过去几年中,石墨烯已经成为了备受瞩目的国际前沿和热点,在众多领域有着潜在的巨大应用价值。本文利用基于第一性原理的密度泛函理论,对石墨烯及其掺杂体系电子结构性质进行理论模拟和计算,为其在纳米电子器件,储能,新型传感器等领域的应用提供理论指导。
 对一定尺寸的石墨烯研究发现,随着Strong magnets尺寸的增大,能隙逐渐减小,材料由半导体性质逐渐向金属性质过渡,电荷密度主要集中在边缘部分,特别是集中于zigzag边缘。设计了一系列石墨烯量子点并对其进行了理论模拟计算。研究发现,当石墨烯量子点包含六个苯环且呈正三角形结构排列时,其同时具有磁性和光致发光现象。用含时密度泛函理论对其进行激发态的计算,得到了该量子点的电子吸收光谱,找到了和实验观测到的波长相一致的吸收光谱,提出石墨烯量子点的光致发光源于zigzag边缘效应。对其磁性分析发现,由于三重态比单重态更稳定,就可以提供具有未成对电子的顺磁中心而使其具有磁性,因而要想使石墨烯具有磁性,就需要有一定的孤对电子。
 研究H2在石墨烯表面的吸附发现,H2在本征的单层石墨烯表面是很弱的物理吸附作用,H2和石墨烯表面的距离较远,吸附能也很小。当有Al或Li+掺杂后,吸附能大大增加,体系的几何构型和电子结构等都有了显著的改变,H2与掺杂的石墨烯之间具有较强的物理吸附,从而大大增强了石墨烯基探测器对H2的灵敏度。
 对石墨烯储锂机理研究发现,锂离子吸附在石墨烯碳环心位时最稳定,其吸附能相比碳纳米管大大增加,通过对Li+-石墨烯体系的电子态密度分析发现,有一部分电子从石墨烯转移到锂离子上,增强了体系的导电性质http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php。锂离子要想穿越单层石墨烯势垒,需要1.726eV的能量,而穿越有空穴的石墨烯势垒则需要更大的能量。研究发现,石墨烯作为锂离子电池的新型负极材料,有着很大的优越性和应用性。
 并五苯分子也可以看作是zigzag边缘的石墨烯量子点,因为其高的电荷迁移率而成为一种倍受重视的有机半导体材料,为了增加其在有机溶剂中的溶解性同时又保持高的电荷迁移率,我们在并五苯分子中引入极性取代基F,Cl,Br。采用密度泛函理论研究了它们的分子构型,偶极矩,前线分子轨道,电离势和亲和能以及重组能。研究发现,这些卤代并五苯和并五苯一样具有很低的重组能(＜0.2eV),因而具有很高的电荷迁移率。更为重要的是,当取代基位于2位置或者2,9位置时卤代并五苯是极性分子,因而易溶于有机溶剂而便于器件的加工和性能的稳定(并五苯不溶于有机溶剂),这表明它们是一种优于并五苯的新型有机半导体材料。
学位年度:2010

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新型多孔金属有机羧酸骨架化合物的设计合成，结构与性质

题名:新型多孔金属有机羧酸骨架化合物的设计合成，结构与性质
作者:孙福兴
学位授予单位:吉林大学
关键词:多孔材料;;金属有机骨架化合物;;晶体结构;;拓扑;;气体吸附;;液体吸附;;荧光;;磁性;;稳定性
摘要:
 本论文依据晶体工程学原理,从多孔材料的应用与功能性出发,致力于应用金属有机骨架化合物的设计合成策略,研究多孔金属有机骨架化合物的合成规律,以及多功能性质。本论文主要使用羧酸配体从事金属有机骨架化合物的合成与性质的研究,以逐步实现金属有机骨架化合物的半定向和定向合成为主要目的。本论文选择不同特点的有机配体合成出十六个金属有机骨架化合物,并研究了这些材料的孔性质以及光Strong magnets磁等方面的性能。这些研究结果主要包括:
 使用低对称性的三节点有机羧酸配体构筑了一个具有单一手性孔道的结构,以及两个具有非心LiGe拓扑结构的同构化合物;使用4,4’-联吡啶成功的将(6,3)层状结构柱撑成了双层的二维结构和三维开放骨架结构;使用含氟的羧酸配体与过渡金属构筑了六个稳定的金属有机骨架化合物;成功的合成了两个新型的由金属锰,钴构筑的与HKUST-1同构的化合物;用含氮配体构筑了一个具有pcu拓扑的化合物,配体在反应过程中发生了氧化反应。
 本论文详细的阐述了上述化合物的合成条件、结构,以及稳定性,光学,磁学,吸附等性质。在丰富金属有机骨架化合http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php物的合成化学和结构化学的同时,为该类材料的定向合成和性质开发积累了有价值的实验事实。
学位年度:2010

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过渡金属硼磷酸盐化合物的合成、结构与性质研究

题名:过渡金属硼磷酸盐化合物的合成、结构与性质研究
作者:杨玮婷
学位授予单位:吉林大学
关键词:硼磷酸盐:9971,过渡金属:600,合成法:258,化合物结构:180,开放骨架:168,磷酸锰:133,模板剂:122,环孔:79,丙二胺:74,结构与性质:63,磷酸钒:62,无机阴离子:60,基本结构单元:59,三维:47,磁性研究:46,混合价态:42,基团:42,居里常数:38,论文研究:37,原子:36
摘要:
 本论文研究了开放骨架过渡金属硼磷酸盐化合物的合成、结构及相关性质。利用硼酸熔融法和水热法,合成了一系列具有新颖骨架Strong magnets结构的硼磷酸盐化合物,对其合成、结构及相应的性质进行了详细的研究。主要结果如下:?
 1.利用硼酸熔融法从H_3BO_3-V_2O_5-Na_2HPO_4·12H_2O体系合成出了一个具有新颖三维开放骨架硼磷酸钒化合物Na_2[VB_3P_2O_(12)(OH)]·2.92H_2O。该化合物包含多维交叉的8元环、12元环和16元环孔道,是首例含有笼状结构的硼磷酸盐化合物。
 2.利用硼酸熔融法从H_3_BO_3-MnCl_2·2H_2O-H_3PO4-NH_2COCH_3体系合成出了一个具有新颖开放骨架硼磷酸锰化合物(NH_4)_6[Mn_3B_6P_9O_(36)(OH)_3]·4H_2O。该化合物沿[001]方向具有一维12元环直孔道,自由孔径为7.105×7.138 A。硼磷酸阴离子部分结构含有新颖的B/P比为2/3的基本结构单元。磁性研究表明该化合物含有弱的铁磁性成分。
 3.以二乙烯三胺为模板剂,在水热条件下合成了一个新的具有B/P比为4/7和混合价态铁的层状硼磷酸盐化合物(C_4N_3H_(16))(C_4N_3H_(15))_(0.5)[Fe_2B_4P_7O_(26)(OH)_4]。该化合物中含有罕见的无机阴离子双层结构,双层内含有沿[100]方向的8元环孔道。这个平行于ab面的无机双层彼此之间通过氢键连接构成三维的超分子骨架,含有拟10元环孔道。磁性研究表明该化合物在温度低于9.6 K时呈现亚铁磁性行为,2.0 K时的矫顽场和剩磁分别为2440 Oe和0.17μB。
 4.以1,2-丙二http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php胺和哌嗪为模板剂,在水热条件下合成了三个同构的含有机模板剂的过渡金属硼磷酸盐(C_3H_(12)N_2)[MnB_2P_3O_(12)(OH)]、(C_3H_(12)N_2)[FeB_2P_3O_(12)(OH)]和(C_4N_2H_(12))[FeB_2P_3O_(12)(OH)]。该系列同构化合物的骨架具有沿[011]、[011]和[100]方向的8元环、8元环和9元环三维交叉孔道。这些化合物的合成表明在合适的条件下1,2-丙二胺与哌嗪具有类似的模板能力,能够导向相同的骨架结构,但是对骨架的对称性和孔道形状有影响。
学位年度:2010

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手性酞菁类化合物的合成、自组装性质及分子内手性信息传递研究

题名:手性酞菁类化合物的合成、自组装性质及分子内手性信息传递研究
作者:吕伟
学位授予单位:山东大学
关键词:酞菁;;三明治型配合物;;纳米结构;;自组装;;手性
摘要:
 手性是自然界和生命体中普遍存在的现象,手性分子识别及自组装是许多生物化学现象的本质。研究手性分子的合成、组装及构效关系可以用来模拟生命过程中的手性识别与手性的相互作用,对于从分子水平上模拟生物功能,研究生物体内各种生物现象具有重要意义。卟啉酞菁化合物以及三明治型稀土卟啉酞菁配合物作Strong magnets为新型的功能材料,由于其具有迷人的、独特的光学、电学、磁性以及其它的与其分子内部大环之间π-π相互作用有关的物理性质,因此使得它们在分子电子学、分子信息存储和非线性光学上具有潜在的应用价值,在材料科学领域拥有广阔的应用前景。因此对于手性四吡咯大环衍生物的设计合成及其组装的研究也将具有重要的科研和应用价值。近年来,手性卟啉酞菁配合物的有序超分子聚集体和纳米尺度组装研究已经成为了热点领域。但是,到目前为止,对手性卟啉酞菁配合物的报道还很少。本论文主要主要设计、合成了具有特定分子结构和特殊性质的新型手性酞菁及其衍生物,通过自组装方法,将上述合成的目标化合物组装成各种高级有序的聚集体材料,探讨组装过程的机理和动力学过程,研究分子结构对分子在聚集体中排列方式的影响以及聚集体结构和性质之间的关系,总结变化规律,系统的总结研究各种具有更高性能的新型分子功能材料的思路和方法。此外,本论文还研究了分子水平上三明治型酞菁类配合物分子内手性信息的传递和表达,为从该类大环配合物的分子结构和电子结构的层面上研究手性产生机制,总结变化规律,探讨设计合成新型光学活性分子提供了重要的思路和方法。
 其内容主要包括以下几个部分：
 1、光学活性自由酞菁的合成及其自组装纳米级空心球结构的研究
 有机功能分子自组装得到的有序纳米结构被预期在纳米科学与纳米技术中获得广泛的应用。自组装过程是一种自发的过程,是指分子间通过非共价键例如,氢键、配位键、堆积效应、静电相互作用、亲／疏水相互作用等形成的结构稳定、复杂有序且具有某种特定功能的纳米聚集体或超分子结构的过程。由各种分子材料制备得到的各种各样形貌的自组装有机纳米结构的报道层出不穷：纳米线、纳米棒、纳米颗粒和纳米管等等。然而,对化学家和材料学家来说,通过模拟和设计分子的结构调节分子间作用力以获得所希望的有机纳米结构材料的形貌仍然是一个挑战。在本章中,通过分子设计、合成和表征,我们研究了一种新颖的由四个辛基链通过两个联萘基团连接到酞菁分子环上的光学活性自由酞菁分子(1),利用相转移方法,通过组装成有机纳米聚集体,利用紫外(UV)、红外(FT-IR)、透射电镜(TEM)、扫描电镜(SEM)等表征手段系统比较研究了该分子在添加表面活性剂(CTAB)和不加表面活性剂(CTAB)两种情况下的自组装性质。研究结果表明,酞菁环非周边位置两个位阻较大的联萘基团的引入不仅将光学活性引入到酞菁大环,而且空间位阻的存在降低了相邻酞菁分子间的π-π相互作用。同时,联萘基团周边四个辛基长链的引入增强了自由酞菁分子(1)和CTAB分子间的疏水相互作用。因此,该自由酞菁分子自组装为纳米颗粒的形貌。恰恰不同的是,加入CTAB后,该自由酞菁分子组装得到了纳米级空心球的形貌。该工作是第一例由酞菁化合物制备的有机纳米级空心球结构,为酞菁化合物制备纳米级空心球结构提供一条新的有效参考途径。
 2、手性孟醇取代自由酞菁的设计、合成、和自组装纳米螺旋纤维结构的研究
 共轭分子体系自组装形成的各种不同结构稳定且复杂有序的纳米聚集体主要是通过分子间π-π键和其它非共价http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php键的协同作用所得到的。所以,人们通常在共轭分子体系周围引入不同的功能基团来改变共轭分子的结构来调节它们之间的作用进而控制自组装纳米结构的形貌。由于生物大分子及超分子具有美妙的螺旋结构,为了更好地了解并利用这些现象,人类依靠非共价作用获得了大量结构可控的螺旋状超分子。近些年来,由于具有螺旋状结构的π共轭分子在仿生学、化学传感器、催化剂及光化学器件方面具有潜在的应用价值,对于它们结构的精确控制吸引了越来越多的关注。具有光化学活性的酞菁组装成的螺旋超分子结构吸引了广泛的研究兴趣,而这正是由于其不仅可作为智能软纳米材料运用在数据存储和处理领域、也可作为螺旋蛋白质结晶的手性模板手性,还可用于传感器、生物光电设备、手性光学设备、催化以及生物化学等方面。基于上述原因,人们合成了大量含有手性取代基的酞菁化合物并试图将其构建成各式的超分子结构。关于手性酞菁衍生物的研究报道是最近十几年才出现的；而对于手性酞菁分子的超分子组装研究则是从1999年才开始的。R. J. M. Nolte在science上报道了具有手性侧链冠醚结构的酞菁在溶液中的自组装,形成了具有螺旋结构的纤维。在本文中,我们首次详细的描述了一种新颖的自由酞菁化合物(D)-／(L)-2(3),9(10),16(17),23(24)-四(2-异丙基-5-甲基环己氧基)酞菁分子的设计、合成、表征、及其自组装性质。原本该酞菁分子在CD光谱(圆二色谱)上不表现分子手性,但当往该酞菁分子的氯仿溶液中加入一定量的甲醇时,由于酞菁环之间强的分子间π-π相互作用,以及手性侧链中多个手性中心的手性识别作用,使自组装过程中手性孟醇取代基对中心酞菁发色团的不对称振动增强,从而在氯仿和甲醇的混合溶剂中发生分子内手性传递,分级组装形成高级有序的手性纤维状纳米结构(既有左旋也有右旋),使手性在超分子层次得到了表达。该项研究结果代表我们对分子设计与合成的前提下制备自组装螺旋纳米结构的继续努力,它将为研究人工合成共轭体系在超分子水平上手性信息传递和表达提供有益的帮助,对通过分子设计和合成得到可控的分子堆积模式和纳米形貌有着很好的指导作用。
 3、联二萘酚取代金属锌酞菁可控形貌的纳米级自组装性质的研究
 由于在纳米科学和纳米技术方面的众多应用,将有机功能分子自组装为形貌可控的纳米结构吸引了人们越来越多的研究兴趣。在各种非共价键相互作用的基础上,人们由大量功能分子制备得到各种各样的纳米结构如纳米线、纳米带、囊泡、纳米管等。其中,纳米空心球结构因其在药物传递、化学存储、光纤维、化学催化、以及制备功能结构复合材料的模板等众多方面的潜在应用而被广泛关注。酞菁(Pc)由于独特的大环平面、刚硬的分子结构以及电子特征,展示了迷人的光谱性质、光物理性质、光化学性质和自组装性质。作为理想的非共价键超分子体系构筑单元,酞菁可用于制备分子水平上的电子、光学器件如电子线、电子开关、电致发光装置、场效应晶体管、光电装置等,因而被倾注了越来越多的研究兴趣。尽管有丰富的非共价作用作为工具,对于化学家和材料科学家来说,理解各种非共价作用的协同作用对控制和调节有机自组装纳米结构的形貌和尺寸的影响依然是个挑战。本文中我们对比研究了典型的芳环共轭体系金属锌酞菁化合物Zn{Pc(OBNP)2)在添加DABCO之前和之后的自组装性质。结果表明除了π-π相互作用,金属配位键的协同作用导致溶液中不同的分子堆叠方式,从而在自组装过程中产生了不同形貌的纳米结构。酞菁锌化合物Zn{Pc(OBNP)2)的氯仿溶液中,酞菁锌分子间π-π相互作用导致形成了纳米级空心球结构。往溶液中加入DABCO后,酞菁锌分子中的金属锌离子与DABCO中未饱和的氮原子配位,形成Zn-NDABCO配位键,协同于π-π相互作用,形成了不同于空心球形貌的纳米带。研究结果表明非共价相互作用如π-π相互作用和金属配位作用间的协同作用在控制和调节酞菁化合物自组装形貌中起了非常重要的作用。本部分的工作代表了我们在阐明各种非共价作用(π-π相互作用、金属配位作用等)的协同作用和控制、调节酞菁化合物自组装纳米形貌之间相互关系方面的努力,同时也为我们通过分子修饰制备形貌可控的纳米级自组装结构提供了有益帮助。由于酞菁化合物丰富的光、电、化学性能,作者期望本文的研究结果有助于分子水平的纳米级电学、光学性能的开发。
 4、光学活性卟啉酞菁双层稀土金属配合物的合成、表征及及分子水平上手性信息传递和表达的研究
 最近几年,手性三明治型卟啉酞菁稀土金属化合物由于其特殊的结构、性质、以及在大量信息存储和处理的纳米级软材料、以手性结构为模板的螺旋纳米晶体(蛋白质等)、手性传感、光生物电子学、手性光学装置、催化剂、生物化学等众多方面的潜在应用,其合成和性质研究引起人们越来越多的研究兴趣。两个或三个四吡啶基通过一个或两个稀土金属离子连接起来的特殊分子结构使这些稀土配位多面体具有特殊的四方反棱柱几何结构,使这些化合物有可能通过各种不同特殊对称性的卟啉酞菁配合基获得手性。除了利用手性拆分的方法制备手性三明治型酞菁卟啉金属配合物外,还可以利用含非中心对称G2v对称性π-体系的手性分子为原料合成光学活性的三明治型配合物。据我们所知,周边取代基中含手性碳的光学活性的三明治型酞菁卟啉金属配合物至今依然很少。到目前为止,在分子水平上,手性碳原子的手性很难传递到卟啉、酞菁等大环配合物上。在本章中,我们描述了一系列新颖的β位手性孟醇四取代对称酞菁双层稀土配合物(D)-和(L)-M(Pc*)2[M=Eu(1),Y(2),Lu(3)]和不对称酞菁双层铕配合物(D)-和(L)-Eu(Pc)(Pc*)(4).尽管Eu(Pc)(Pc*)(4)在酞菁配合基的Soret带和Q带吸收区域都不显示CD信号,但两个对映体(D)-和(L)-4都在孟醇的电子吸收区域显示了CD信号。随着酞菁周边孟醇取代基数目的增加,对称酞菁双层稀土配合物M(Pc*)2(1-3)的(D)-和(L)-对映体都在酞菁配合基的Soret带和Q带吸收区域显示CD信号。第三章中我们已经知道自由酞菁(D)-和(L)-2(3),9(10),16(17),23(24)-四(2-异丙基-5-甲基环己氧基)酞菁在酞菁配合基的整个电子吸收区域都不显示CD信号,比较之下可以清楚的说明强烈的分子内π-π相互作用对增强手性取代基的不对称振动从而导致分子水平上手性信息的传递和表达有重要作用。该研究结果代表我们设计和制备手性三明治型稀土配合物的努力之一,它将为研究分子水平共轭体系手性信息传递和表达提供新视野。
 我们还报道了第一例光学活性的混杂三明治型酞菁卟啉稀土金属配合物[MⅢH{Pc.(OBNP)2)(TClPP)](M=Y(1),Eu(2)；OBNP-联二萘,TClPP=meso-四(4-氯苯基)-卟啉)的合成和表征。为了通过偶极-偶极作用增强对混杂三明治型稀土酞菁和卟啉双层中四吡咯大环发色团的不对称扰乱,手性联二萘酚基团被引入到酞菁环的非周边位置。结合电子吸收光谱和磁圆二色谱(MCD)的结果,圆二色谱(CD)技术证明混杂三明治型卟啉酞菁稀土金属配合物在不同溶剂中有不同的构象,从而显示不同的光谱性质。基于(S)-[YⅢ{Pc-(OBNP)2)(Por)]-两个大环配体之间的扭转角不同,根据时间密度函数理论(TDDFT)计算结果,(S)-[HYⅢ{Pc(OBNP)2)(TClPP)]在DMF和CHCl3中也同样产生了不同的电子吸收光谱和CD光谱性质,这些现象显示溶剂诱导的混杂三明治型酞菁卟啉稀土金属配合物分子构象的改变。当前的工作揭示了混杂三明治型卟啉酞菁稀土金属配合物的光谱性质随着溶剂的改变(DMF和CHCl3)而发生的改变是由于双层配合物分子与溶剂分子之间的相互作用不同,导致双层配合物分子的构象改变。据我们所知,这是第一例对溶剂诱导的三明治型双层四吡咯大环金属配合物光谱性质改变的解释。
学位年度:2010

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ZnSe一维纳米材料的液相合成、掺杂、及其光学性质研究

题名:ZnSe一维纳米材料的液相合成、掺杂、及其光学性质研究
作者:张孟
学位授予单位:中国科学技术大学
关键词:ZnSe;;一维纳米结构;;掺杂;;电子顺磁共振;;光致发光
摘要:
 鉴于Ⅱ-Ⅵ族一维半导体纳米材料在材料科学中的重要地位,基于当前液相化学方法合成Ⅱ-Ⅵ族一维半导体纳米材料的研究进展,本论文以ZnSe为研究对象,发挥液相化学合成技术在控制材料的微结构、形貌和尺寸等方面的优势,合成了一系列ZnSe一维纳米结构。具体内容主要包括以下几个方面：
 1.采用温和的溶剂热方法,获得Mn2+取代掺杂的一维[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5 (DETA=二乙烯三胺,x=0-0.3)有机-无机杂化纳米Strong magnets带。我们详细考察了掺杂量对该杂化纳米带的光学性质的影响,并通过高压荧光、低温荧光和电子顺磁共振等手段详细的研究了掺杂的有机-无机杂化半导体纳米结构材料的发光性质。结果表明Mn2+的黄光发射强度会随着温度降低至30K而逐渐增强；加压时Mn2+的黄光发射峰会发生显著的红移而荧光强度也会有显著的下降。以2.54 GPa为拐点,黄光发射峰的位置分别随压强做线性变化并呈现出两个压力常数。在较高压强下的压力常数是由于材料由直接带隙半导体向间接带隙半导体相变产生的,而较低压强下的压力常数则被归结为二乙烯三胺(DETA)分子的压缩效应。
 2.以上述的[Zn1-xMnxSe](DETA)0.5 (DETA=二乙烯三胺,x=0-0.15)有机-无机杂化纳米带为模板,分别以十八烯(ODE)和乙二醇(EG)为溶剂在温和的条件下除去模板中的DETA获得了ZnSe纳米管和纳米线以及Mn2+取代掺杂的纳米管并详细考察了溶剂对产物最终形貌的影响。结果表明,ODE做为溶剂时脱胺得到ZnSe纳米带是热效应的结果,而EG为溶剂得到ZnSe纳米管则是由于取向搭接辅助的克根http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php达尔效应的结果。
 3.在环己胺(CHA)和去离子水(DIW)二元混合溶剂体系中通过调节CHA和DIW的配比合成出超长的ZnSe纳米线,CHA和DIW的配比对产物的最终形貌具有重要影响。通过光致发光的考察发现ZnSe纳米线的带边发射(NBE)在375nm(3.3eV),和体相ZnSe带隙(3.7eV)相比发生显著蓝移,说明这种超长纳米线具有明显的量子尺寸效应。
学位年度:2010

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激光—电弧相互作用及激光-TIG复合焊接新工艺研究

题名:激光—电弧相互作用及激光-TIG复合焊接新工艺研究
作者:吴世凯
学位授予单位:北京工业大学
关键词:激光;;TIG电弧;;光束特性;;电弧特性;;复合焊接工艺;;磁流体动力学效应
摘要:
 激光-电弧复合焊接是将物理性质、能量传输机制截然不同的两种热源复合于一体的先进焊接技术。激光电弧复合焊接能够弥补单纯激光焊接的不足,极大地增强工艺适应性,改善焊缝成形,提高接头质量。近年来,该技术在发达国家受到了广泛关注并得到了积极的研究。激光与电弧的复合不是两种热源的简单相加,深入研究激光-电弧的Strong magnets相互作用机理对深刻理解复合焊接过程,优化焊接工艺具有重要意义。
 复合焊接时,激光辐照母材的热效应及光致等离子体对激光-电弧相互作用产生重要影响;同时电弧吸收激光能量后,导致局部电子密度及电子密度梯度升高,引起吸收和折射效应的进一步增强。本文首先在不考虑这些因素的条件下,以激光在等离子体中的传播理论为基础,通过经典电子-离子碰撞理论,计算了电弧等离子体对入射激光的线性逆韧致吸收系数及折射率;在电子能量方程中引入逆韧致吸收项A(z),根据最小电压原理修正了激光作用电弧后的电弧电子能量方程。从理论上分析了激光作用电弧后,光束特性及电弧特性地变化趋势,揭示了激光-电弧相互作用时光束特性及电弧特性变化的物理机制及影响因素。
 随后,采用3500W扩散冷却CO2激光器、4000W Yb:YAG盘片激光器、Fronius TS5000直流数字电源,借助高速摄像仪、瞬态光谱仪、光束光斑诊断仪及功率计,试验研究了高功率聚焦激光束与TIG电弧相互作用时的光束特性和电弧特性的变化规律。试验中为了避免激光作用母材时的热效应,同时直接测量激光穿过电弧后的光束参量及电弧对激光能量的吸收率,采用聚焦光束垂直穿过直流TIG电弧,焦点位于电弧轴线的布置方式;使用高速摄像仪拍摄了激光作用前后的电弧形态变化,瞬态光谱仪分别记录电弧不同部位的局部光谱,通过对电弧局部位置的光谱分析,采用波尔兹曼图法计算了电弧局部温度,并根据Saha方程计算了电弧等离子体局部电子浓度。着重分析了激光功率、电弧电流、激光作用位置对激光能量传输率、光斑直径、光束传输方向及电弧静特性、电弧形态、电弧功率、电弧轴http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php线温度分布及电子数密度的影响规律;探讨了激光作用电弧后,光束特性及电弧特性发生变化的原因;研究了电弧气氛、激光波长对相互作用的影响规律及作用机制。
 最后在激光-电弧相互作用研究的基础上,针对薄板搭接、对接、T型接头及厚壁对接开展了几种激光-TIG填丝复合焊接新工艺研究。为克服填丝复合焊接的飞溅和焊接烟尘对聚焦镜的污染,根据激光焊接时飞溅颗粒的运动状态和运动规律,基于气体动力学原理设计了超音速非对称拉伐尔腔体结构的横向气帘喷嘴;对比激光填丝焊接,研究了激光-TIG填丝复合焊接的工艺特性、焊缝成形、内部缺陷及工艺适应性;通过工艺参数优化,获得了理想的复合焊接薄壁T型接头及厚板对接接头;将激光电弧复合焊接技术与采用辅助电流的激光焊接方法有机结合,开发了强化电流磁流体动力学效应的激光电弧复合焊接方法。
学位年度:2010

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EEG/MEG反问题数值方法研究

题名:EEG/MEG反问题数值方法研究
作者:王红艳
学位授予单位:吉林大学
关键词:EEG/MEG反问题;;单极子源;;偶极子源;;变分形式;;检验函数;;反差商;;有理插值
摘要:
 EEG(脑电图)和MEG(脑磁图)是直接探测大脑神经功能活动的最新技术,目前已经引起国内外研究人员的广泛关注.本文正是考虑EEG／MEG背景下的反源问题.这里,我们着重研究电磁场中的非组合源及组合源的重构数值方法.
 本文首先建立了静态场及时谐场下的EEG／MEG反问题数学模型,并讨论其唯一性.由于唯一性结论的限制,本文将只考虑点态源的重构.对于静态场模型,我们首先研究非组合源的代数重构方法.从二维圆域中的非组合源的情况Strong magnets出发,我们利用Poisson方程解的复表示形式及Cauchy公式给出代数直接法的基本理论.接着,我们将此代数方法推广到二维及三维空间中的光滑区域,这时采用的是边值问题的变分形式导出源参数之间的代数关系.对于静态场,本文还讨论了组合源的重构,这里采用的是有理插值方法.利用反差商及连分式的性质,通过反演某一特殊形式的有理函数而得到组合源的参数信息.本文的最后研究的是时谐场中的偶极子源的重构.同样地,我们也是利用问题的变分形式导出的代数直接法.我们指出,代数方法理论比较直观,计算起来也更加简便,但是只适用于重构非组合源. http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php 与之相较,有理插值方法的理论则比较复杂,但是可以有效地反演组合源的信息.
学位年度:2010

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托卡马克等离子体中测地声模的理论研究

题名:托卡马克等离子体中测地声模的理论研究
作者:仇志勇
学位授予单位:中国科学技术大学
关键词:带状流;;测地声模;;连续谱;;回旋动理学;;朗道阻尼;;动理学测地声模;;高能粒子;;高能离子测地声模;;本征模;;渐进匹配
摘要:
 测地声模(geodesic acoustic mode, GAM)是环形等离子体中特有的一支静电振荡,其模结构在环向上对称,并在极向近似对称。测地声模的物理机制是由磁场曲率的测地线分量引起的漂移和极化漂移的平衡。由于测地声模可以通过非线性相互作用调节漂移波湍流,从而可以成为一种潜在的对聚变等离子体的输运进行Strong magnets调制的方法而受到了广泛的关注。在本文中,我们用动理学方法理论的研究了测地声模的各种性质,具体内容包括：
 1、我们首先应用流体力学方法推导了GAM的色散关系；并指出,由于径向的等离子体参数的不均匀性,GAM的频谱构成一个连续谱。当考虑动理学效应,如离子的有限拉莫轨道半径效应(FLR)和有限漂移轨道半径效应(FOW)时,GAM的连续谱的奇异性可以被去除。我们用解析和数值的方法研究了由于GAM的连续谱导致的各种物理现象。首先,在不存在外加源场(或汇)时,我们考虑了GAM初始的扰动随时间的演化。在不考虑动理学效应时,GAM的初始扰动会逐渐产生短波结构,并由于相混而与时间成反比衰减。而考虑动理学效应时,初始扰动波包会模转换为短波长的动理学GAM(KGAM)而在径向向外传播。在考虑一个外源(如天线)对GAM的激发时,我们发现：在不考虑动理学效应时,在GAM连续谱频率与外源的频率一致的地方,GAM的模结构具有奇异性,外源可以被等离子体共振吸收,其吸收率与GAM的连续谱的斜率成反比。当考虑动理学效应时,在奇异层附近,外源场被共振模转换为KGAM,并向外传播,其模结构由Airy函数描述。
 2、我们使用回旋动理学方法,系统的研究了GAM/KGAM的色散关系,并得到了GAM的包含了FOW/FLR和平行电场修正的模结构和适用于很大波长范围的GAM的色散关系。在大漂移轨道的共振离子的假设下,我们研究了离子的径向磁漂移与GAM的共振导致的朗道阻尼率。我们的公式,与前人在小漂移轨道共振离子假设下的结论结合,可以给出GAM/KGAM在整个参数范围的阻尼率。我们得到的大漂移轨道共振离子极限下的GAM的阻尼率的解析表达式,在适用范围内与数值结果及TEMPEST的模拟结果吻合很好。
 3、我们非扰的研究了在GAM连续谱存在的情况下,由高能粒子诱发测地声模(EGAM)的非局域理论;在小漂移轨道近似下,得到了由与高能粒子沿磁力线的通行运动的共振相互作用激发的EGAM的非局域色散关系。在对高能粒子采用一个单一抛射角的慢化分布时,得到了局域的EGAM的色散关系,并解析的给出了EGAM不稳定性的抛射角的阈值。当考虑高能粒子和主成份离子的FLR/FOW时,我们可以得到EGAM的非局域的模方程。当高能粒子的密度在径向高度集中,而远离GAM的连续谱的奇异层时,EGAM与GAM的连续谱的耦合非常弱。在高能粒子集中的区域内部,FLR/FOW由高能粒子主导,我们可以得到EGAM的本征模；在远离高能粒子的区域,主成份离子的FLR/FOW主导,EGAM可以与GAM的连续谱耦合而模转换为KGAM向外传播。通过对内外区进行渐进匹配,我们得到了EGAM的非局域色散关系。我们的解析和数值结果显示,在高能粒子的密度在径向高度http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php集中且远离GAM的奇异层时,EGAM被“自捕获”在高能粒子驱动最强的位置,并通过隧道效应耦合到向外传播的KGAM。这也对EGAM提供了一种移动性的能量损失机制,从而对EGAM的激发产生了一个非局域的阈值。我们的数值计算显示当增强与GAM的连续谱的耦合时,EGAM的激发的阈值变大,并数值的给出了EGAM径向的全区域的本征模结构。
 最后,我们总结全文并对未来工作提出展望。
学位年度:2010

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七类稀土铝酸盐的真空紫外发光特性及三类磷酸盐中量子剪裁现象研究

题名:七类稀土铝酸盐的真空紫外发光特性及三类磷酸盐中量子剪裁现象研究
作者:王得印
学位授予单位:兰州大学
关键词:荧光材料;;真空紫外;;发光;;量子剪裁
摘要:
 本论文的主体分为两部分。第一部分主要研究了Eu3+／Tb3+在部分铝酸盐基质中(Ca(La/Gd)Al3O7, Y4A12O9, Sr(La/Gd)A104, Sr3Al2O6, Sr3YAl2O7.5, La4MgAl2O10, Y型沸石)的真空紫外发光性能,其中有一章节研究了Eu3+掺杂的其他氧化物(SrY2O4, Y2O3和Gd2O2CO3)的合成及真空紫外发光性能；第二部分主要neodymium magnets利用Tb3+-Gd3+组合考察了在部分磷酸盐材料(GdPO4, Sr3Gd(PO4)3,Na2GdP04F2)中实现量子剪裁的可能性。
 通过这两部分工作的研究,得到了以下结果：
 一. CaLa1-xAl3O7:xTb3+和CaGd1-xAl3O7:xTb3+系列样品的真空紫外激发光谱主要由峰值位于180 nm基质吸收带和235 nm的Tb3+4f-5d跃迁带组成。在147nn激发下,CaLa1-xAl3O7:xTb3+(0≤x≤1)和CaGd1-xAl3O7:xTb3+(0≤x≤1)猝灭浓度分别为20%。计算得到CaGd1-xAl3O7:xTb3+临界传输距离为11A。CaLa1-XA13O7:xEu3+(0≤x≤1)系列样品的真空紫外激发光谱由峰值185 nm处的基质吸收和峰值位于244 nm Eu3+-02-电荷迁移带组成；在254 nm或147 nm激发下,CaLa1-xAl3O7:xEu3+发射光谱以5D0→7F2(616 nm)和5Do→7F4(701 nm)跃迁发射为主导。
 二.采用柠檬酸溶胶凝胶法合成了Eu3+／Tb3+掺杂的Y4A12O9, SrGdA1O4和SrLaA1O4。Y4A12O9:Eu3+/Tb3+在真空紫外区域激发光谱由位于141 nm和196 nm两个吸收带组成。SrGdA104:Eu3+/Tb3+和SrGdA104:Eu3+/Tb3+基质吸收带位于180～210 nm。Eu3+在Y4A12O9, SrGdA104和SrLaAlO4中电荷迁移带峰值分别位于237 nm,275 nm和289 nm,发射均以Eu3+的5D0-7F2发射为主。Tb3+在Y4A12O9, SrGdA104和SrLaAlO4中的4f-5d跃迁带的峰值分别位于249 nm,248nm和260 nm。
 三.Eu3+掺杂的Y型沸石,Sr3Al206, Sr3YAl2O7.5和La4MgAl2O10在真空紫外区域没有吸收。在这四类材料中Eu3+-02-电荷迁移带的峰值分别位于250 nm,242nm,224 nm和270 nm。在紫外光激发下,四类材料中Eu3+的发射均以5D0-7F2电偶极跃迁为主,峰值分别位于611nm,611 nm,626 nm和611 nm。
 五.采用溶胶凝胶法合成SrY2O4:Eu3+, Sr(Y,Gd)2O4:Eu3+和SrGd2O4:Eu3+三类样品,前两类样品在真空紫外区域位http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php于149 nm处有较强的吸收,而SrGd204：Eu3+在真空紫外区域的吸收却很低。三类样品位于紫外区域的激发光谱都是由位于230 nm的宽带吸收和位于275 nm的肩带组成,归属于Eu3+占据两种格位时的Eu3+-O2-电荷迁移吸收。采用水热法及后续热处理合成了棒状Y203：Eu3+,Gd3+或Li+的加入可以提高Y203：Eu3+在147 nm激发下发光强度。用水热法及其后续热处理合成了Gd2O2CO3:Eu3+, Gd2O2CO3:Eu3+的VUV激发光谱由峰值位于192nm和240nm的两个带组成。
 七.当Tb3+被激发到其4f75d能级时,在GdPO4:Tb3+和Sr3Gd(PO4)2:Tb3+都观察到了量子剪裁现象,量子剪裁过程涉及两个相邻Tb3+离子间的交叉弛豫过程或者相邻Tb3+和Gd3+间的直接能量传递过程,取决于激发光波长；当GdP04：Tb3+被基质晶格激发时(157 nm),同样观察到了量子剪裁现象,用量子剪裁过程解释了GdP04：Tb3+在157 nm真空紫外光激发时能量传递过程。当GdPO4:xTb3+中Tb3+的掺杂浓度(x)由1.5%增加到13%时,在210 nm激发时,GdPO4:xTb3+的交叉弛豫效率由62%增加到75%；在157 nm激发时,GdPO4:xTb3+的交叉弛豫效率由11%增加到57%。当Sr3Gd(PO4)3:Tb3+中Tb3+的掺杂浓度(x)由1.5%增加到13%时,在185 nm激发时,Sr3Gd(PO4)3:xTb3+的交叉弛豫效率由13%增加到26%；在222 nm激发时, Sr3Gd(P04)3：xTb3+的交叉弛豫效率由15%增加到21%。
 八.Na2GdF2PO4:Re3+(Re= Eu3+, Tb3+)基质吸收带的峰值位于172 nm左右。Na2GdF2PO4:Eu3+激发光谱中,Eu3+-02-电荷迁移带强度和自旋禁戒跃迁Eu3+及Gd3+的4f-4f跃迁强度比较通常的氧化物中观察到的小,说明Eu3+-Eu3+和Gd3+-Eu3+能量传递十分有效及由于F的存在造成Na2GdF2PO4:xEu3+中Eu-O的共价性较高。Na2GdF2PO4:Tb3+在基质(172 nm)和Tb3+的4f-5d(224 nm)激发时,都观察到了量子剪裁效应。在172 nm激发时,当Na2GdF2P04：xTb3+的掺杂浓度(x)由1%增加到12%时,Na2GdF2PO4:xTb3+的交叉弛豫效率由9%增加到27%；在224 nm激发时,Na2GdF2PO4:xTb3+的交叉弛豫效率由18%增加到32%。计算得到Na2GdF2PO4:1%Ce3+中Ce3+的5d重心处于36.4×103cm-1,5d轨道劈裂度为9.9×103cm-1。Na2GdF2PO4:1%Ce3+的发射光谱是一个不对称宽带发射,峰值位于350 nm。
 九.Na3Y2(PO4)2F3:5%Eu3+真空紫外激发光谱由峰值位于214 nm的Eu3+-02-电荷迁移带和Eu3+的4f-4f跃迁吸收组成,发射光谱由Eu3+的5Do→7F1磁偶极跃迁(594 nm)发射主导。Na3Y2(PO4)2F3:5%Tb3+真空紫外激发光谱由峰值分别位于147 nm,167 nm,182 nm,216 nm和252nm激发带组成,归属于Tb3+4f-5d跃迁。Na3Y2(PO4)2F3中Eu3+的5D0→7F1发射和Tb3+5D4-7F5发射的寿命分别为4.6 ms和4.2 ms。
学位年度:2010

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结合聚合连接反应和磁性分离系统的单核苷酸多态性检测方法的建立

题名:结合聚合连接反应和磁性分离系统的单核苷酸多态性检测方法的建立
作者:唐一通
学位授予单位:西北大学
关键词:磁性微粒;;苯二异硫氰酸酯;;链亲和素;;单核苷酸多态性;;基因分型
摘要:
 随着大量与人类疾病和药物治疗相关的单核苷酸多态性(Single-Nucleotide Polymorphism, SNP)的发现,出现了多种对SNP进行检测的方法和技术。然而,大多数方法由于受到检测灵敏度低,需要昂贵的实验设备及试剂,或需要专业操作人员等方面的限制,无法在常规的临床检验中推广使用。
 设计特定组成和功能的检测探针,建立了一种对SNP位点、短片段插入或缺失位点进行分型检测的新方法。该法主要包括以neodymium magnets下几个步骤：(1)对SNP位点所在片段进行PCR扩增；(2)在DNA聚合酶的延伸作用(Fill-in)和DNA连接酶的连接作用(Ligation)双重特异性保证的基础上,对等位基因的检测位点进行识别；(3)基于磁分离技术的原理,使用链亲和素磁性微粒对含有检测位点等位基因特异性片段进行纯化,减少反应体系中其它成分对后续分型检测的影响,进一步增强检测体系的特异性。(4)对纯化后的等位基因特异性片段进行扩增以增加检测灵敏度；(5)通过琼脂糖凝胶电泳、ELISA检测或通用寡核苷酸芯片技术三种不同方式实现分型检测。
 琼脂糖凝胶电泳和ELISA检测实现的分型,不需依靠昂贵的检测仪器及试剂,即可达到快速、特异性好和灵敏度高等特点,该法能够在常规实验室实现对肿瘤组织等不均一样本进行低拷贝等位基因的检测。如果利用通用寡核苷酸芯片技术实现基因分型,可以使用单色荧光标记系统,以简单的荧光扫描设备和简便的结果分析方法实现中、高通量的SNP分型检测。
 以苯二异硫氰酸酯(p-phenylene diisothiocyanate/1,4-phenylene diisothiocyanate, PDC)作为双功能交联剂,对氨基末端磁性微粒的表面进行修饰而制备活化磁性微粒。通过将链亲和素共价偶联于活化磁性微粒表面而制备链亲和素磁性微粒用于SNP分型检测研究。
 用聚合连接反应-琼脂糖凝胶电泳方法对药物代谢酶基因CYP3A4、CYP2B6和药物靶点基因EGFR(Epidermal growth factor receptor)的8个SNP位点和一个短片段插入／缺失位点进行了检测,结果表明,此方法具有很好的特异性和灵敏度,能够将仅占0.5%比例的突变型等位基因从混合样本中检测出来。对35例非小细胞肺癌组织样本EGFR,c.2573T＞G(L858R)位点的检测结果显示,用聚合连接反应-琼脂糖凝胶电http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php泳方法能够检测出8例杂合子样本,而用常规的直接测序方法仅能够检测出2例杂合子样本。表明此方法具有较高的灵敏度,适合于对肿瘤等不均一组织样本的SNP检测研究。和琼脂糖凝胶检测方法相比,8例杂合子样本的酶联免疫检测结果,其阳性和阴性信号的对比结果更为明显,表明ELISA显色具有更高的灵敏度,同时可实现更大的通量。
 以聚合连接反应-通用寡核苷酸检测芯片对药物代谢酶相关SNP检测的技术进行了初步研究,药物代谢酶CYP2D6基因上的7个SNP位点进行芯片检测,各个位点的阳性杂交区域均具有明显的荧光信号值,并且具有明显的阳性和阴性信号对比,显示了建立的聚合连接反应-通用寡核苷酸芯片检测方法能够应用于中、高通量SNP检测。
学位年度:2010

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引力场中的轨道效应和黑洞的量子隧穿效应

题名:引力场中的轨道效应和黑洞的量子隧穿效应
作者:龚添喜
学位授予单位:湖南师范大学
关键词:引力场;;整体单极子;;轨道效应;;黑洞;;暗能量;;量子隧穿
摘要:
 随着广义相对论引力效应不断被实验观测所验证,Einstein的广义相对论已成为公认的经典理论。同时,随着科学技术的发展,更多的引力效应被观测到和被验证。引力场中的轨道效应就是其中的一类。其极限情况光子的轨道neodymium magnets效应(引力场中光线的偏转)更是广义相对论的四大经典实验验证之一。
 在第二章中,我们运用一种优美的数学方法,计算了带有电荷和整体单极子的中心质量的引力场中的轨道进动效应。通过对所得结果的分析,我们发现,由于整体对称性破缺,轨道进动效应将增强,但由场源的电荷引起的轨道进动效应削弱了由场源的质量引起的相应效应。我们推广了Schwarzschild场中的轨道效应,通过对天体参数的讨论,得到了相应天体的轨道进动效应,为广义相对论提供了一种可能的实验验证。我们还计算了带有电荷和磁荷的旋转场源外部稳态时空中光子的轨道效应。通过对所得结果的分析,我们发现电荷所引起的光子轨道偏转效应减小了由场源质量所引起的光子轨道偏转效应,但由场源的旋转所引起的相应偏转效应依赖于源的旋转方向与光子运动方向之间的夹角。我们通过对相应的天体参数的讨论得到了一系列有意义的结果。
 第三章介绍了黑洞基本热力学性质,并分别运用Bogoliubov法和Damour-Ruffini(D-R)方法证明了黑洞存在热辐射—Hawking辐射。第四章研究了黑洞的量子隧穿效应—将Hawking辐射看成穿过视界的隧穿过程,进行http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php了直接的推导,得到了隧穿效率表达式。我们运用Keski-Vakkuri, Kraus and Wilczek(KKW)的分析方法计算被暗能量包围的黑洞的温度和熵,其温度和熵不同于相应的Hawking温度和Bekenstein-Hawking熵。我们得到的结果提供了一种处理信息疑难的可能机制—因为该辐射谱不再是纯热谱。
 最后,我们运用由Banerjee和Majhi所发展的非WKB近似的Hamiliton-Jacobi方法,计算了被暗能量包围的黑洞的温度和熵,即修正后的温度和熵。
学位年度:2010

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吕梁山西麓新近纪红粘土的磁性地层及古环境研究

题名:吕梁山西麓新近纪红粘土的磁性地层及古环境研究
作者:徐永
学位授予单位:西北大学
关键词:红粘土;;磁性地层学;;古环境;;新近纪;;吕梁山西麓
摘要:
 黄土高原新近纪红粘土堆积蕴含着丰富的古环境变化信息,它真实而详细地记录了东亚季风的发展演化过程和亚洲内陆干早化的历史,对进一步探讨青藏高原的隆升以及全球气候变化提供了载体。在黄土高原东部粉尘堆积的起始时间和西部秦安地区相差较大,而且直接不整合覆盖在中生代砂岩之上,所以粉尘堆积的研究有利于了neodymium magnets解黄土高原东部鄂尔多斯地块中上新世的构造运动。黄土高原的红粘土堆积被普遍认为是风成堆积,所以较老的风成堆积可以为季风的早期演化和长尺度的古气候变迁提供证据。在吕梁山前红粘土堆积中时常夹杂有砂砾石层、湖相层和化石层等典型的水成物质,这些物质良好地记录了晚新生代以来吕梁山山前盆地的演化,中上新世黄土高原的生态环境及气候变化事件。
 在详细调查研究区新近纪地层的基础上,选择了位于吕梁山西麓中部的石楼,复兴和卫家洼3个红粘土剖面,对其进行详细的岩石磁学、磁极性地层、粒度、磁化率、沉积速率、古生物等方面的工作,并和北部保德和府谷地区的红粘土堆积进行对比,研究吕梁山西麓红粘土的古地磁年代、沉积环境、形成过程等,进而探讨吕梁山以及鄂尔多斯地块晚新生代的沉积演化,黄土高原中-上新世的环境变迁。
 吕梁山西麓红粘土上部颜色较深,呈深红棕色或紫红色,成壤作用较强,较下部质地均一,纯净。下部颜色稍浅,呈浅棕红色、淡红色、黄色,其间常夹杂有灰白色砂层、砂砾石层,灰绿色、灰白色的湖相层和数层化石层。这套红土序列的起始年龄集中在7-11Ma。野外岩性特征以及粒度、磁化率、石英颗粒的微形态等方面的研究表明石楼地区红粘土和黄土高原其他地区典型红粘土堆积显示出相似或者相同的特征,判断石楼地区红粘土为风成沉积,而详细的磁性地层研究显示其底界年龄约为11Ma,这是黄土高原东部发现最老的风成物质。复兴和卫家洼红粘土的下部则含有粗颗粒物质,甚至砂层、砂砾石层,磁化http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php率也极低,部分层段还有层理等明显水流作用的痕迹,表明其形成过程中有水流作用的参与。根据红粘土的粒度、磁化率和沉积速率的变化,结合岩性特征和古生物化石,我们将东亚季风演化分为出现并剧烈波动(11.0-8.0Ma),相对加强(8.0-6.5Ma),极度变化(6.5-4.8Ma)和进一步增强(4.8-2.6Ma)四个阶段。
学位年度:2010

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俄国古典欧亚主义研究

题名:俄国古典欧亚主义研究
作者:张海鹰
学位授予单位:吉林大学
关键词:俄国;;欧亚主义;;欧亚洲;;发展地
摘要:
 欧亚主义是20世纪20年代初在俄国侨民知识分子当中产生的一个政治思想流派,并且20年代中期具有了运动的性质。后来由于内部发生分裂等原因,到了30年代只作为一个学术流派存在,以至于30年代末归于沉寂。半个世纪后,在苏联解体前欧亚主义又复兴,90年代中期俄罗斯社会掀起了一场“欧亚主义热潮”。欧亚主义无论其产生还是复兴,都是在俄国社会发生根本变革的历史关键时刻而展现的,由此可见欧亚主义是neodymium magnets和自己祖国的命运联系在一起的。欧亚主义出现的真正动因和目的,就是一些流落他乡的俄国知识界精英殚精竭虑、上下求索,努力为俄国找到一条真正属于自己的道路。
 本文研究重点是古典欧亚主义,主要从历史研究的角度,深入分析其产生的社会背景和思想渊源,全面研究这一思潮包括在其指导下的社会运动整个历史过程;着重阐述几个方面思想观;同时努力对欧亚主义做总体的评价。欧亚主义者在诸多论述方面有合理性,但也存在严重的片面性和极端性。总的来说,欧亚主义是俄http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php罗斯思想发展史不可缺少的阶段,对其研究不仅有着重要的学术意义,而且也有着重要的实际意义。
学位年度:2010

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时间知觉自动与受控加工的神经机制

题名:时间知觉自动与受控加工的神经机制
作者:陈有国
学位授予单位:西南大学
关键词:时间知觉;;自动加工;;受控加工;;时间认知分段综合模型;;时间知觉双加工模型;;时间工作记忆;;事件相关电位(ERP);;时频分析
摘要:
 时间知觉是人类运动、语言、音乐知觉等能力的基础。时间知觉与“知觉到的现在”的内涵大致相同,研究内容包括“知觉到的现在”的上限、时间知觉阈限(同时性阈限和顺序性阈限)以及对事件持续性和顺序性的知觉。近年来时neodymium magnets间知觉的侧重点与研究内容发生了一些变化。在大多数研究中,时间知觉仅限于5秒内的持续性知觉,该范围内的时距信息被整合为一个整体进行加工,持续性和整体性是时间知觉的两个重要特征。
 随着认知神经科学的发展,通过功能性磁共振成像(fMRI)、事件相关电位(ERP)等技术,从不同角度对时间知觉进行了探讨,如内隐与外显计时、自动与认知受控计时系统等,并提出众多理论模型,以解释时间知觉的加工机制,如起搏器-累加器模型、同步-检测模型、资源分配模型、记忆衰减模型、状态依赖网络模型等,但是这些模型并不能很好的解释部分研究结果,例如研究表明在注意和非注意两种条件下,时距的神经表征是不一样的。
 根据认知神经科学的相关研究,本研究假设时间知觉是状态性的,拟通过操纵注意来考察时间知觉的自动与受控加工,假设非注意条件下的时间知觉为自动加工,注意条件下的时间知觉包括自动加工和受控加工。时间认知分段综合模型强调人类对时间的认知具有分段性,不同的时距具有不同的表征,无论对哪一种时距的认知均受多种因素如刺激的物理特征、认知因素和人格特征等的影响。根据该模型,本研究拟考察不同时距范围、不同通道下时间知觉自动与受控加工的神经机制,拟讨论构建时间知觉理论模型的可能性。
 本研究采用ERP和时频分析技术,系统地探讨了时间知觉自动与受控加工的神经机制。研究一通过实验1至实验3考察200ms内极短时距自动与受控加工的神经机制。实验1采用跨通路延迟反应实验模式,将标准刺激和偏差刺激设置为不同的时距,令被试对注意通道的时距进行分辨,探讨了视觉与听觉时间知觉的自动性的差异。实验2也采用跨通路延迟反应实验模式,比较注意与非注意条件下时间知觉所http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php诱发的脑活动,考察听觉与视觉时间知觉受控加工的神经机制。实验3将跨通路延迟反应实验模式与S1-S2匹配范式相结合,进一步考察时间知觉自动加工与受控加工的交互作用。研究二通过实验4和实验5考察1～3秒的短时距的自动与受控加工的神经机制。实验4在非注意条件下,按照固定的刺激间时距(ISI)呈现听觉刺激,通过考察偶尔缺失的声音所诱发电生理活动,探讨大脑能否自动将1～3秒的节奏表征为一整体。实验5令被试分辨不同长度的空时距,等待反应信号出现后按键反应,考察不同长度的时距的受控加工的分段性,以及内隐计时与外显计时的神经机制是否存在差异。研究三通过实验6考察时间工作记忆的神经机制。实验6要求被试分别记忆相同英文字母的空间信息、时间信息以及字母本身,并完成空间、时间和词语的1-back和2-back任务,考察储存时间信息的工作记忆与Baddeley工作记忆模型的关系。研究发现：
 (1)时间知觉的自动加工是建立在感觉记忆加工基础上的；而时间知觉的受控加工是建立在注意控制加工基础上的,可以分为增益感觉信息加工、抑制感觉信息加工、增益时间信息加工、时间信息知觉加工和比较决策加工,时间工作记忆是不同于空间工作记忆和词语工作记忆的新类型的工作记忆。
 (2)不同时间长短的时间知觉的自动加工没有本质的差别,θ和α波参与不同范围时间知觉的自动加工；不同时间长短的时间知觉的受控加工是分段的,对空时距的选择性注意,在大约1000ms前抑制θ和α波,在1000ms后对所有波段的脑电波均进行抑制。
 (3)听觉与视觉时间知觉的自动加工的神经机制是不同的,听时间知觉的自动性高于视时间知觉；而不同通道的时间知觉受控加工具有共同的神经基础,θ波参与时间信息的编码与提取,β和γ波参与时间信息在工作记忆中的维持与比较加工。
 根据本研究与相关研究结果,尝试提出时间知觉双加工模型,对时间知觉的神经机制,以及分段性和视听通道效应作出合理的解释。该模型指出,时间知觉是状态性的,在非注意条件下为自动加工,在注意条件下包含自动加工和受控加工。时间知觉的自动加工是建立在感觉记忆加工的基础上的,无需运用注意,可以对时间信息进行自动的感觉分析、存储和比较,感觉加工区是时间知觉自动加工的神经基础。而受控加工是建立在注意控制加工的基础上的,受意识的控制,可以分为增益感觉信息加工、抑制感觉信息加工、增益时间信息加工、时间信息的知觉加工和决策加工,其相关神经结构可以分为四个系统,增益控制回路位于感觉加工区,编码加工回路包括辅助运动区、纹状体和丘脑,工作记忆回路包括前扣带皮质、前额皮质和后顶皮质,长时记忆回路包括前额皮质、纹状体、丘脑和内侧颞叶。
 本研究在理论和方法上有创新,而且具有较大的应用价值。在理论上,本研究假设时间知觉是状态性的,尝试提出的时间知觉双加工模型能够整合行为、ERP、脑电图(EEG)、fMRI和神经解剖学的相关研究结果,能够对本研究和相关研究的结果进行合理的解释；在方法上,将选择性注意领域的跨通路延迟反应实验模式、工作记忆领域的N-back范式引入时间知觉研究,并将跨通路延迟反应范式和S1-S2匹配范式结合起来,构成一种新的实验范式,还将ERP和时频分析技术结合起来,获得了一些新的发现；在应用上,时间知觉的研究方法与结果可以应用于医学、航天等领域,如帕金森病的早期甄别、评估治疗效果,以及航天员时间知觉能力的测量与改善。
 目前只揭示了时间知觉神经机制的冰山一角,还存在着大量的问题,有待以后的研究进
 一步解答。时间知觉双加工模型的推论还有待检验,在时间认知分段综合模型的指导下,应该综合考虑刺激的物理特征、认知因素、人格特征和情绪状态等对时间知觉的影响,从而发展出一个具有更高生态效度的模型。
学位年度:2010

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基于配体的朊病毒蛋白分析新方法

题名:基于配体的朊病毒蛋白分析新方法
作者:肖赛金
学位授予单位:西南大学
关键词:朊病毒病;;朊病毒蛋白;;早期诊断;;配体;;适配子;;肝素钠;;构象分析
摘要:
 朊病毒病(prion diseases)是一类致死性神经退行性疾病,是细胞型朊蛋白(cellular prion protein, PrP~C)经构象转变形成致病型朊蛋白(scrapie prion protein, prp~(Sc))的结果。上世纪末欧洲疯牛病的大范围爆发及其由牛传染给人的新型克雅氏病的发现使得人们“谈牛色变”,并迫使欧盟迅速建立朊病毒病检测的标准方法。朊病毒病的诊断尤其是早期诊断既能实现该疾病流行趋势的监控、确保肉类产品、输血、手术、血库和血neodymium magnets浆产品安全,又使得该病在永久性脑损伤发生前即可进行有效治疗。基于朊病毒病抗体的传统检测方法因抗体制备复杂、与靶物的亲和力和特异性不高等缺点而无法应用于朊病毒病的早期诊断中。因此简单、快速、准确的朊病毒病早期诊断方法亟待建立。朊病毒蛋白配体因能够特异性的与朊蛋白相互作用而得到科学工作者的广泛关注。如适配子是一类新兴的与靶物具有很高的亲和力和选择性的核酸配体,自发现以来就因具抗体无法比拟的优势成为抗体替代物在各个领域得到广泛应用。本文将配体应用于朊病毒病分析中,建立了一系列基于配体的朊病毒蛋白分析方法。主要研究内容如下：
 1.单标记aptamer分子灯标的设计及朊蛋白的检测中。根据G碱基在距离适当时能猝灭染料如罗丹明、荧光素等的荧光的性质,本文设计了基于G碱基猝灭的单标记适配子分子灯标,成功解决了分子灯标双标记的操作复杂、成本高、适配子亲和力下降等问题。将所设计的适配子分子灯标应用于朊病毒蛋白检测时发现,在朊病毒蛋白浓度为1.1-44.7μg/mL时,荧光强度与蛋白浓度呈现很好的线性关系,检测限为0.3μg/mL (3σ)。与传统的抗体检测方法相比,本文所建立的方法简单、快速且选择性高。
 2.基于适配子和汞离子的朊蛋白免标记检测。根据T碱基能与Hg相互作用形成T-Hg~(2+)-T结构的特点,本文建立了基于适配子和Hg~(2+)的免标记的朊病毒蛋白检测方法。研究结果表明,适配子与Hg~(2+)作用后形成链间双链结构,引起双链嵌入荧光染料Syber Green I的荧光显著增强；但当加入朊病毒蛋白后,朊病毒蛋白与适配子的特异性相互作用促使T-Hg-T结构打开从而双链结构被破坏,Syber Green I的荧光降。当朊蛋白浓度为13.0-156.0 nmol/L时,Syber GreenI的荧光强度与朊蛋白浓度呈现很好的线性关系,线性方程为I_(F-F0)= 58.33-8.42 c_(PrP),相关系数R=0.992。
 3.双适配子策略在多靶物分析中的应用。与单适配子策略相比,双适配子策略具有更高的选择性和灵敏度,并能显著提高分析方法灵敏度。本研究将双适配子策略应用于多靶物分析中并选择凝血酶、腺苷、朊病毒蛋白(PrP)三种与疾病相关的生物分子作为研究对象。结果表明,双适配子策略能够实现同一样品中凝血酶、腺嘌呤核苷酸和朊蛋白的同时检测,且三种靶物的类似物如鸟嘌呤核苷酸、胞嘧啶核苷酸、尿嘧啶核苷酸、IgG、蜗牛酶、牛血清白蛋白等对多靶物测定不产生干扰,显示出双适配子策略在多靶物分析中的高选择性。
 4.双适配子分子逻辑门在朊病毒蛋白构象区分中的应用。作为逻辑门延伸的分子逻辑门以一个或多个复杂的生物或化学反应过程为输入信号,通过一定的逻辑运算简化为单一输出结果,例如疾病的诊断通过分子逻辑门可简化为“患病”或“正常”。本文借助分子逻辑门的优势并将双适配子策略应用其中,成功构建了能够进行“异或”(XOR)和“或”(OR)逻辑运算的双适配子分子逻辑门。结果表明,PrP~C符合“异或”逻辑运算而PrP~(Res)符合“或”逻辑运算。与传统的朊病毒蛋白区分方法相比http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php,本文所构建的双适配子分子逻辑门具有四个优点：(1)双适配子分子逻辑门非常简单且能够应用于朊病毒蛋白不同构象的区分；(2)使用双适配子策略使得分子逻辑门具有极高选择性,无需分离和纯化即可实现血清中的朊病毒蛋白的区分；(3)双适配子分子逻辑门的输入信号(PrP和盐酸胍)和元件(MMPs-Apt1和QDs-Apt2)的成本较低,且都是化学稳定分子,而这是构建更快、更高效、更小型的计算器所必需的；(4)因Apt1只在磁微米粒子表面形成单层而不涉及固定构象,所以元件之一的MMPs-Apt1能够通过简单的方法进行循环使用。
 5.肝素钠诱导朊病毒蛋白构象变化的光谱分析。粘多糖是一种在细胞膜表面和溶酶体中均有表达的朊蛋白配体分子,其在朊病毒病中发生中所发挥的作用目前仍存在争议。本文以肝素钠作为粘多糖的代表,通过共振光散射光谱、荧光光谱和圆二色光谱的变化研究了肝素钠与人重组细胞型朊蛋白(rhPrP~C_(23-231))的相互作用。结果表明,肝素钠与朊蛋白相互作用后光散射和荧光信号均得到增强,且当rhPrP~C_(23-231)浓度为0.41-16.46μg/mL时,rhPrP~C_(23-231)浓度与共振散射光强度呈现很好的线性关系,线性方程：I_(RLS)=183.84+272.40 c_(rhPrP~C_(23-231),相关系数R=0.999。同时对朊蛋白和肝素钠相互作用体系的荧光寿命表征表明,肝素钠促使朊蛋白的荧光寿命有一定程度的延长,而圆二色光谱的表征则表明肝素钠能诱导朊蛋白从富含α-螺旋的构象向富含β-折叠的构象转变。
 本研究基于配体所建立的一系列朊病毒蛋白分析方法,方法简单、快速且灵敏,双适配子逻辑门方法更因具有超高的灵敏度和选择性而有望开发成朊病毒病的早期诊断方法。
学位年度:2010

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细胞移植治疗脊髓损伤的优化方案及PDGF-B在脊髓修复中的作用

题名:细胞移植治疗脊髓损伤的优化方案及PDGF-B在脊髓修复中的作用
作者:刘佳
学位授予单位:昆明医学院
关键词:细胞移植;;脊髓损伤;;SD大鼠;;恒河猴;;PDGF-B
摘要:
 【目的】建立三种干细胞即神经干细胞(NSC)、骨髓问充质细胞(BMSC)和造血干细胞(HSC),及两种支持细胞即嗅鞘细胞(OEC)和雪旺细胞(SC)的体外培养技术,并将两种支持细胞分别和三种干细胞分别联合移植入SD大鼠和猴损伤的脊髓,筛选出细胞联合移植治疗SCI的优化方案,并探讨与其相关的分子表达,找出相对重要的调节neodymium magnets分子,研究该分子在SCI中的作用。为寻找细胞移植治疗SCI的有效方法和相关的分子机制提供实验依据,为指导临床应用干细胞移植治疗SCI提供新思路。
 【方法】
 1.建立嗅鞘细胞、雪旺细胞、神经干细胞、骨髓间充质细胞和造血干细胞的体外培养技术,并对培养细胞进行鉴定。
 2.建立SD大鼠脊髓T10全横断损伤模型。将动物分假手术组、单纯脊髓全横断手术组、脊髓全横断手术注射免疫抑制剂组,NSC移植组、BMSC移植组、HSC移植组、SC细胞移植组,OEC移植组,以及NSC+OEC,BMSC+OEC,HSC+SC联合移植组。术后14d沿原切口暴露损伤脊髓,选取距离瘢痕5mm的脊髓上下端和瘢痕各取左右两个位点(脊髓上下端旁开脊髓后正中沟0.5mm,瘢痕处的左右侧位点参照脊髓上下端的左右位点定位),共6个位点用立体定向仪进行细胞移植(1.0×10~5/5uL,每个位点)。用5mg/kg/天腹腔注射环孢素(CsA)以减轻细胞移植后的免疫排斥反应。
 3.后肢运动功能评分:移植术后1～24周,采用双盲法由三名观察人员每周末进行大鼠后肢BBB运动功能评分。最后将三人所得分值求平均分后进行统计学处理。筛选出促进脊髓损伤功能恢复最好的一组为NSC+OEC联合移植组。
 4.神经电生理检测:对NSC+OEC联合移植组,及其相应对照组进行神经电生理检测,进一步探讨NSC+OEC联合移植组促进SCI的实验依据。
 (1)运动诱发电位(MEP)的测定
 采用了神经电生理经颅磁刺激器对NSC+OEC联合移植组14d组,及其对照组假手术组、脊髓全横断手术注射免疫抑制剂组、NSC移植组和OEC移植组的MEP进行检测。3.6%水合三氯乙醛麻醉固定动物后,用盘状电极通过导电膏粘附于大鼠耳朵作为地线,记录电极置于大腿股四头肌,正负电极间距1cm,磁力板中心置于大脑皮质运动区之上刺激大脑皮质,以刺激强度40%刺激大脑皮质,记录股四头肌收集到得电位变化,待波形稳定且重复3次时中止并描记结果。
 (2)皮层体感诱发电位(CSEP)的测定
 本实验采用了皮层体感诱发仪(MEDTRONIC公司产品-KEYPOINY)对移植14d的NSC+OEC联合移植组,及其对照组假手术组、脊髓全横断手术注射免疫抑制剂组、NSC移植组和OEC移植组进行了检测。电流为方波脉冲型,刺激电极置于大鼠左下肢胫后神经处,正负电极间距为1cm,参考电极置于大鼠鼻正中皮下,记录电极置于大鼠右侧大脑皮层处皮下,接地电极置于大鼠耳朵。参数设置:扫描速度10ms/D,灵敏度10uv/D,滤波低频10Hz,滤波高频2KHz,刺激强度以引起大鼠后爪抖动为止。每次均记录300次波形后将其叠加平均得到最终的检测结果。
 5.植入细胞存活检测:
 在第12和24W末取部分动物用3.6%的水合氯醛进行腹腔注射麻醉,4%的多聚甲醛灌注固定后取材、冰冻切片,荧光http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php显微镜下观察植入细胞存活,迁移。
 6.PCR扩增疤痕组织的神经营养因子及其受体,和凋亡相关因子:
 将14d、21d、28d的各组全横断脊髓(手术注射免疫抑制剂组、NSC移植组、OEC移植组和NSC+OEC联合移植组)活体取出疤痕部位及临近组织,匀浆、裂解、提取总RNA、逆转录合成cDNA,进行神经营养因子NGF、BDNF、NT-3、CNTF、PDGF-B、IGF-1、bFGF、TGF-β1,及其受体TrkA、TrkB和TrkC,和凋亡相关因子Bax、Bcl-2、Caspase-3及内参照β-actin的PCR扩增,琼脂糖凝胶电泳检测扩增产物。测光密度值,进行统计学分析,筛选出有变化的因子。推测其中与SCI有关的重要分子。
 7.用高等动物灵长类猴验证NSC+OEC联合移植治疗SCI的效果:
 建立恒河猴半横断SCI模型。动物分半横断手术注射免疫抑制剂组、NSC移植组、OEC移植组和NSC+OEC联合移植组。通过运动功能评分(1-9周),神经电生理和核磁共振检测(1月),和形态学观察来阐明NSC+OEC联合移植对SCI的促进作用。
 8.选择通过PCR扩增后确定的疤痕组织内有变化的PDGF-B作为切入点:
 通过免疫组化,RT-PCR,Western Blot,细胞培养,RNA干扰,抗体封闭等技术来研究PDGF-BB在SCI中的作用和可能的作用机制。
 【结果】
 1.本实验成功建立了OEC、SC、NSC、BMSC和HSC的体外培养方法,并进行了鉴定。
 2.运动功能评分:所有大鼠脊髓全横断后,双侧后肢完全瘫痪,不能排尿。大鼠靠前肢拖动身体前行。1周末时,手术损伤组大鼠双后肢开始出现1个后肢关节(踝关节)的轻微活动。细胞移植组则开始出现1或2个后肢关节轻微活动(多为膝关节或/和踝关节)。在第2周末时,手术损伤组和细胞移植组大鼠在细胞移植后排尿障碍均较第1周末时稍有好转,膀胱残余尿仍较多,手术损伤组部分大鼠开始出现2个后肢关节的轻微活动,而细胞移植组部分大鼠开始出现1或2个后肢关节大幅运动。各细胞移植组的大鼠BBB评分在整个恢复的过程中均有明显的提高,但变化最明显的的就是OECs+NSCs组。说明OEC+NSC移植对运动功能恢复明显改善。
 3.神经电生理感觉和运动诱发电位检测
 3.1 CSEP检测
 N1波变化:脊髓全横断组没有测到波形,潜伏期无限延长,与假手术组比较差异显著;说明手术切断脊髓后上行传导通路明显受损。细胞移植后,OEC、NSC移植组均分别能测到N1波,其与SCI组相比较,有显著性统计学差异(P=0.001,≤0.001、P=0.045,＜0.05)。但OEC+NSC移植组分别与OEC组和NSC组比较,均无统计学差异(P=0.720、0.323,＞0.05)。说明OEC+NSC移植对感觉神经生理功能恢复改善不明显。
 P1波变化:脊髓全横断组亦没有测到波形,说明潜伏期无限延长,与假手术组比较差异显著;然而OEC、NSC移植组能测到P1波,其与SCI组完全消失的情况相比较,差异显著,P=0.001,≤0.001;然而,需注意的是,仅OEC移植组P1波的潜伏期较与假手术组比较明显延长,有统计学差异;而NSC移植组P1波的潜伏期与SCI组相比较,P=0.069,＞0.05,无统计学差异;OEC+NSC移植组P1波的潜伏期与OEC组和NSC组的相比较,P值分别为0.688、0.247,＞0.05,无统计学差异。进一步说明OEC+NSC移植对感觉神经生理功能恢复改善不明显。
 3.2 MEP检测:
 本实验中,假手术大鼠均能测到明显的诱发电位,这种诱发电位的波幅为均值在6mv左右,潜伏期5ms左右。而SCI后,波幅和潜伏期均测不到,MEP消失。但给予NSC或者OEC移植后,均能测到MEP。只是其潜伏期有些延长(说明传导速度减慢),且恢复波幅明显降低(说明突触功能受损)。细胞联合治疗对MEP没有明显影响。
 4.植入细胞的存活:脊髓切片上可见到GFP标记的绿色荧光细胞。而联合移植组脊髓既可见绿色荧光细胞,又可见Hochest33342标记的细胞核。标记细胞在损伤脊髓瘢痕,及其上段、下端均可见到。说明移植细胞向头、尾侧迁移,并在宿主脊髓存活。
 5.PCR扩增疤痕组织的神经营养因子及其受体,和凋亡相关因子的表达变化发现:①在疤痕组织中均未检测到BDNF、NT-3、bFGF、TrkA、TrkB表达;②NGF各时间点均没有变化。③凋亡基因变化:Bcl-2:在联合移植21d时与NSC移植组比较明显降低,P=0.011,＜0.05,差异有统计学意义;Caspas-3:联合移植组在14d与NSC移植组、OEC移植组相比较,明显增加(P=0.039、0.032,＜0.05),差异有显著统计学意义;但至在21d时,联合移植组与NSC移植组比较Caspas-3表达明显减P=0.006,＜0.01,差异有显著统计学意义;在28d时,各处理方式之间比较,差异无统计学意义。Bax在联合移植组14d时与NSC移植比较,明显增加,P=0.031,＜0.05,差异有统计学意义;但至21d时,联合移植组与手术组比较明显减少,P=0.040,＜0.05,差异有统计学意义;在28d时,各处理方式之间比较,差异无统计学意义。④NTF变化:CNTF在联合移植14d时,与OEC移植组及NSC移植比较表达明显增加,P值分别为0.007、0.001、0.023,均＜0.05,差异有显著统计学意义;在21d,联合移植组与NSC移植组比较明显减少,P值为0.000,＜0.01,差异有显著统计学意义;在28d,联合移植组与OEC移植组、NSC移植组比较均明显减少,P值分别为0.028、0.028,均＜0.05,差异有显著统计学意义。IGF-1:在14d时,联合移植组与OEC移植组及NSC移植比较,明显增加,尸值分别为0.003、0.001,均＜0.05,差异有显著性统计学意义;而在21d和28d时,各处理方式之间比较,差异均无统计学意义;PDGF-B:在14d时,联合移植组、OEC、NSC移植与手术组比较,明显减少,P=0.044,＜0.05,差异有统计学意义;联合移植组与NSC移植比较,明显减少,P=0.047,＜0.05,差异有统计学意义。在21d时,联合移植组与NSC移植组、OEC移植组及手术组比较明显减少,P=0.039、0.039、0.031,＜0.05,差异有统计学意义。在28d时,联合移植组与OEC移植组之间比较显著减少,P=0.011,＜0.05,差异有统计学意义。TGF-betal:在14d时,联合移植组与NSC移植组、OEC移植组和手术组比较明显增加,p=0.001、0.019、0.001,＜0.05,差异有统计学意义;而在21d和28d时,各处理方式之间比较,差异无统计学意义。Trkc:在14d时,联合移植组与NSC移植组比较,明显降低,P值分别为0.031,＜0.05,差异有统计学意义;在21时,联合移植组与手术组比较(P=0.015,＜0.05),和NSC移植组比较(P=0.010,＜0.05)。差异有统计学意义,而在28d时,各处理方式之间比较,差异无统计学意义。
 可以看出,PDGF-B是细胞移植促进损伤脊髓修复中变化最明显的分子,提示其可能是细胞移植改进功能可塑性相关的重要分子。
 6.OEC+NSC移植对恒河猴SCI功能恢复的影响
 6.1后肢运动功能评分:改良的Tarlov's Method评分结果显示损伤侧、细胞联合移植侧评分均较假手术组明显降低,有统计学差异(P＜0.05)。第1周、第2周、第3周、第4周、第7周,OEE+NSE移植细胞联合移植侧Tarlov's Method评分均明显高于损伤侧评分,均有统计学意义(P＜0.05)。
 6.2移植细胞在宿主脊髓存活和迁移情况:在宿主脊髓可观察到大量荧光细胞,向头端或尾端迁徙;说明移植细胞在宿主脊髓存活,迁移。
 6.3神经电生理:
 CSEP:SCI后各组动物的CSEP信号均消失。损伤侧N1波波幅明显低于损伤对侧,有统计学差异(P＜0.05);而NSC联合OEC细胞移植1个月,细胞联合移植侧N1波幅明显高于损伤侧,有统计学意义(P＜0.05);
 MEP:SCI后各动物MEP信号均消失。而细胞移植1个月能检测到MEP,只是损伤侧损伤平面以下节段MEP的波幅明显低于损伤侧损伤平面以上节段的MEP波幅,有统计学差异(P＜0.05);而损伤侧与细胞联合移植侧测得的波幅相比较没有明显差异,没有统计学意义(P＞0.05)。比较之,损伤侧损伤平面以上节段测得的潜伏期较损伤侧损伤平面以下节段测得波幅明显延长,有统计学差异(P＜0.05);而细胞联合移植测得的潜伏期较损伤侧测得的潜伏期明显缩短,有统计学差异(P＜0.05)。
 6.4 MRI:脊髓左侧半横断+细胞移植瘢痕横切面积明显小于单纯脊髓左侧半横断组脊髓损伤对照节段面积,有统计学差异(P＜0.05);而脊髓损伤上1节段和损伤下1阶段脊髓横切面面积无明显差异,均没有统计学差异(P＞0.05)。
 7.PDGF-B在大鼠脊髓全横断损伤后的变化和作用研究:SCT后1天直至损伤后28天,PDGF-B蛋白质和mRNA在损伤脊髓中明显上调。PDGF-B免疫反应的产物分布在疤痕星型胶质细胞中。同时星型胶质细胞明显增值,疤痕组织内的PDGF-B信号分子转录激活因子3(STAT-3)的上调相一致。通过PDGB-B抗体封闭和iRNA对PDGF-B活性分别在蛋白水平和基因水平进行阻断和干扰,导致以下几方面的显著改变:(1)显著下调了PDGF-B下游信号分子的水平;(2)显著减少了星形细胞胶质增生和疤痕的形成;(3)增加轴突再生和出芽;(4)后肢运动功能和感觉功能的显著改善。
 【结论】
 1本实验通过不同的细胞组合治疗方法,在低等啮齿类动物SD大鼠和高等灵长类动物恒河猴SCI模型上证明了NSC联合OEC移植能够最有效促进损伤脊髓的运动功能恢复。是目前较为乐观的有效策略。移植细胞能够在大鼠和猴损伤脊髓长时间存活、迁徙。NSC联合OEC移植作为一种治疗SCI的有效方法,具有潜在的临床应用价值。
 2 NSC联合OEC移植有效促进损伤脊髓的运动功能恢复与多种细胞因子的表达调节有关。其中PDGF-B是较重要的分子。
 3 PDGF-B蛋白和基因干扰,能显著减少了星形胶质增生,抑制疤痕形成,促进轴突再生,并改善后肢运动功能。从而证明PDGF在SCI修复中是一个关键的调节分子。
学位年度:2010

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羧基功能化超顺磁性复合粒子的制备及其在免疫层析中的应用研究

题名:羧基功能化超顺磁性复合粒子的制备及其在免疫层析中的应用研究
作者:袁航
学位授予单位:吉林大学
关键词:超顺磁性;;免疫层析;;羧基;;灵敏度;;乙肝表面抗原;;盐酸克伦特罗
摘要:
 超顺磁性的复合粒子在生物医学中的应用日趋深入、成熟。但在免疫检测中的应用,目前只集中在利用磁性复合粒子的磁性分离、富集、浓缩的功能上。而其本身具备的具有穿透性、高灵敏度的磁信号,却没有在生物检测中得到广泛深入的应用。原因之一就是现有的合成方式所制备的磁性复合粒子在尺寸大小、生物相neodymium magnets容性、饱和磁化强度、胶体稳定性和标记效率等方面没有办法很好的兼顾,而且,作为较新的标记材料,在与原有的反应体系复合的时候需要进行相应的调整,才能形成有效的技术路线。
 本文通过制备新型Fe3O4/poly(St-co-MPS)/SiO2复合粒子,提高了粒子的稳定性,得到了尺寸合适、高磁化强度、高稳定性的复合粒子;随后,根据免疫检测的特点,对其表面进行了可控数量的羧基修饰,提高了生物相容性,通过系统的比对工作,确定了抗体偶联的调整条件,并针对免疫检测的两大类型:“夹心法”和“竞争抑制法”,进行了整体的匹配调整,改进了增速剂、封闭剂等条件,确定了针对不同样本(血液和尿液)检测的解决方案。
 最终制备的新型磁性复合粒子应用在对乙肝表面抗原和盐酸克伦特罗(瘦肉精)的检测中,达到了快速、高灵敏度http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php的检测效果。并在国家指定的验证机构进行了严格的比对实验,分别达到了现有两个检测项目ELISA方法的灵敏度,而检测时间缩短至20分钟。从而确认了粒子制备和整个反应体系的有效性。
 总的来看,由此得到的技术路线,将快速免疫检测的灵敏度和可靠性大幅提高,也为目前这一领域所面临的技术瓶颈问题找到了解决办法,为其他纳米材料在生物检测方面的应用和相关基础研究提供了参考。
学位年度:2010

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2011年8月18日星期四

抗光折变局域掺杂Ti：Mg：Er：LiNbO_3波导放大器的理论和实验研究

题名:抗光折变局域掺杂Ti：Mg：Er：LiNbO_3波导放大器的理论和实验研究
作者:华平壤
学位授予单位:天津大学
关键词:近化学计量比;;波导放大器;;局域Er/Mg掺杂;;抗光折变;;气相输运平衡
摘要:本论文在国内外率先进行了下述工作:1)缺锂MgO: LiNbO3晶片的制备及其表征, 2)具有抗光折变特性的Er/Mg局域掺杂近化学计量比(NS) Ti:Mg:Er:LiNbO3波导放大器的制备,对其抗光折变特性和放大特性的实验研究neodymium magnets, 3)另外还对放大器的放大性能进行了动态模拟研究。本研究工作促进了以LiNbO3晶体为基底材料的有源器件向实用化阶段的迈进,开启了Ti:Mg:Er:LiNbO3有源波导器件新的应用,如980 nm光泵浦的绿色上转换或中红外(2.7μm)波导激光器,各种频率变换器件。
 本研究工作具体内容包括:
 1.采用z切同成分MgO(5 mol%):LiNbO3晶片(厚度0.47 mm)作为初始材料。利用缺锂气相输运平衡(VTE)制备出不同组分的缺锂MgO:LiNbO3晶片。通过称重法确定了Li2O浓度与VTE处理时间的关系,结果表明Li2O浓度随VTE时间增加而下降,并且在VTE时间>300h后饱和,此时Li2O浓度下降～3 mol%。测量了所制备样品的光学吸收边和OH-振动谱,总结出它们与Li2O浓度之间的关系。X射线粉末衍射结果表明热处理过程并未导致其它晶相的形成,通过缺锂VTE方法制备的晶体能够应用于集成光学。
 2.使用z切同成分LiNbO3晶片(厚度0.5 mm)作为初始材料。利用磁控溅射、光刻-剥离以及热扩散技术在样品表面进行:○1局域Er掺杂○2 Ti/Mg预扩散○3富锂VTE后处理,最终制备出初始Ti条宽度分别为4,5,6,7μm,长度1 cm的NS Ti:Mg:Er:LiNbO3条型波导。对所制备波导进行了全面的表征:1)观察波导模式和测量波导传输损耗,结果表明1.3和1.5μm光都能实现单模传输,但仅能观察到TM模式。1.3μm光在7μm波导中的传输损耗为1.4 dB/cm;2)采用吸收光谱学和折射率测量对样品的Li组分进行了表征。结果表明VTE导致吸收边蓝移,吸收边从319.1±0.3 nm (吸收系数为20 cm-1)减小到318.2±0.3 nm,定性地说明晶体组分趋向化学计量比。通过分析测量折射率的结果可以粗略的计算出晶体的波导层的Li2O浓度为49.8±0.1 mol%;3)通过记录和分析波导在1.5μm处(980nm光泵浦)放大自发辐射谱来表征样品波导区域的晶相。在记录的波导放大自发辐射谱中没有发现ErNbO4特征峰出现,说明VTE后处理没有导致波导区域出现ErNbO4沉淀物。并且,该放大自发辐射谱与普通的Er掺杂LN晶体的典型π-偏振谱一致,进一步说明Er离子是以LiNbO3相形式出现在波导层中;4)通过检验高强度980光泵浦下波导中1531nm小信号光的稳定性来表征抗光折变特性。实验结果表明,与同成分光波导相比,NS Ti:Mg:Er:LiNbO3条型光波导中信号光能够随着耦http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php合泵浦功率的增加而稳定地增强,从而表明该波导具有很好的抗光折变特性;5)放大特性实验结果表明当耦合泵浦功率为216 mW时,信号增强最高达到2.8±0.1 dB/cm,且能保持长时间稳定;6)利用SIMS分析,对波导区域Ti,Er和Mg离子浓度分布进行了表征,获得了详细的Ti,Er和Mg特征扩散参数。
 3.最后我们又分别对1480nm和980nm泵浦下的NS Ti:Mg:Er:LiNbO3波导放大器中1531nm小信号光放大特性进行了详细的数值分析。通过数值分析获得了泵浦功率及信号功率的演化。数值分析结果表明,当980nm泵浦光耦合功率达到216 mW时,经过波导后的信号光功率可以获得1.2±0.1 dB/cm增益。如果加上1.4 dB/cm的波导传输损耗,相当于获得信号增强2.6±0.1 dB/cm,与放大特性实验结果接近。
 本论文的创新点包括: 1)率先开展用于集成光学缺锂MgO: LiNbO3晶片的制备及其性能表征工作。解决了在高掺Mg晶体表明进行局域Er掺杂时掺杂浓度低,扩散系数小的问题。2)首次采用局域Er掺杂,Ti/Mg预扩散,富锂VTE后处理相结合的技术方法成功制备出NS Ti:Mg:Er:LiNbO3光波导。3)所制备的波导具有良好的抗光折变特性,为发展有源光波导器件开拓了新的途径。
学位年度:2010

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自然杀伤淋巴细胞及自然杀伤T淋巴细胞在肾移植患者免疫状态中的作用

题名:自然杀伤淋巴细胞及自然杀伤T淋巴细胞在肾移植患者免疫状态中的作用
作者:鲜万华
学位授予单位:山东大学
关键词:自然杀伤T淋巴细胞;;自然杀伤淋巴细胞;;肾移植;;排斥反应
摘要:20世纪医学领域最辉煌的成就之一,就是器官移植成为脏器终末期疾病的治疗手段。移植的飞速发展,使移植免疫成为热点的研究领域。移植术后如何调整免疫抑制药物的方案及剂量从而使患者免疫状态的天平在排斥及感染之间达到平衡,如何减少或避免免疫抑制药物特别是钙调磷酸酶抑制剂的肾毒性作用是困扰每个肾移植临床医师的问题。目前对移植免疫学机制研究集中于体液免疫和细neodymium magnets胞免疫,随着对移植免疫机制的认识逐渐加深,各种监测移植免疫状态的策略被应用于试验及临床。但对细胞及体液免疫的监测及认识显然仅仅还在起跑线上,现在临床上没有一种检测肾移植受者免疫状态的方法得到大家的普遍接受。
 目前常用的指标有：监测血清肌酐及尿素氮,应用移植肾彩色多普勒了解移植肾血流及肾动脉阻力指数,应用移植肾穿刺行组织病理活检,CSA与FK506血药浓度的检测,应用CT了解移植肾及肾窦形态,应用动态磁共振技术了解皮髓质的时间-信号强度曲线(STC)峰值等。随着移植基础及临床研究的发展,越来越多的免疫内容受到大家的关注,T淋巴细胞最早进入研究者的视野,CD4/CD8已经成为判断移植患者细胞免疫功能的代表,HLAI类、Ⅱ类抗体和MICA抗体的监测,与移植肾体液排斥反应密切相关的C4d,外周血CD15s抗原,IL-2、IL-4、IL-6、IL-10、IFN-γ、TNF-a等多种细胞因子,尿蛋白基因组学等；处于实验探索阶段的还有对Treg、调节性树突细胞和自然杀伤细胞的研究。虽然这方面的研究取得一些进展,但仍没有一种能够用于临床的非常可靠标志移植受者免疫状态的方法。临床及研究中仍以移植受者的症状体征及多种方法的联合应用,希望能准确地判断受者的免疫不足和免疫过度状态,合理地应用免疫抑制药物。
 第一部分探索的是肾移植巨细胞病毒感染后将他克莫司转换为环孢素时的NK及NKT细胞表达。
 目的以普乐可复为基础免疫抑制治疗组急性排斥反应的发生率明显低于以环孢素为基础免疫抑制治疗组,而且副作用少。因此普乐可复治疗方案在越来越多的移植中心得到广泛应用。随着肾移植数量的增多,移植并发感染的患者也越来越多,其中以巨细胞病毒(CMV)感染最为常见。以普乐可复为基础的三联免疫治疗方案中,肾移植患者中出现活动性或潜伏性CMV病毒感染后,常常减量或停用普乐可复,仅给予小剂量激素,有可能发生排斥反应,导致移植。肾功能丧失。本文评价了在CMV感染的情况下将普乐可复转换为以环孢素为基础的免疫抑制方案的安全性和免疫状态。
 方法通过对巨细胞病毒感染的肾移植受者随机分组,予以不同的免疫抑制方案：环孢素转换组和普乐可复减量组,进行临床观察,肾移植术后3月以上应用普乐可复(0.1～0.15mg/kg/d)+骁悉(750mmg q12h)、+类固醇激素(5mg/d)为基础的三联免疫治疗方案的患者中,活动性及潜伏性CMV感染患者共54例,按1：1随机分为2组,除抗病毒及支持对症治疗外,免疫抑制方案的调整如下：A组接受以下治疗方案：环孢素A(3～5mg/kg/d)+骁悉(0～250mgq12h)+口服或静脉应用甲强龙；B组接受以下治疗方案：普乐可复(0.05mg/kg/d+骁悉(0～250mg q12h)+口服或静脉应用甲强龙。C组为正常的肾移植患者对照组,A组患者治疗方案都采用快速转换法,立即撤除普乐可复改用环孢素, http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php  在服用环孢素5～7天后监测CsA浓度,目标浓度为100～150ng/L,如果患者在上述两种免疫方案治疗的情况下持续发热大于38摄氏度超过3天,或感染临床表现和实验室检查加重,则停用上述免疫抑制药物。主要观察的指标：在开始用药后的2、4、8周,对所有患者进行评价。动态监测人肾存活率、血肌酐、内生肌酐清除率,应用流式细胞仪检测外周血CD3+CD4+、CD3+CD8+、CD3-CD16+CD56+NK、CD3+CD16+CD56+NKT细胞的表达,应用PCR方法检测巨细胞病毒DNA定量。
 结果两组患者的人肾存活率无显著差异,FK506+MMF+Pred组和CSA+MMF+Pred组在治疗1～8周血药浓度分别维持在(3.1±1.2)μg/L及124±42μg/L,CsA+MMF+Pred组平均血清肌酐恢复较早,且在第2周和第4周较他克莫司组显著降低。到8周时内生肌酐清除率及在两组之间无显著差异。CD4+/CD8+和CD3-CD16+CD56+在FK506组第2周时开始出现上升,这提示了应用剂量减半的环孢素时,患者免疫抑制状态恢复较快,CD3+CD16+CD56+细胞在各时间点及各组中也存在显著差异。CsA组的巨细胞病毒定量在2周时显著低于FK506组,到第8周时两组巨细胞病毒定量均降低到10~3以下。
 结论肾移植患者CMV感染后除应用抗病毒及支持对症等治疗外,应用普乐可复减量及环孢素转换方案都有良好的患者和移植物存活率。使用普乐可复的肾移植受者在出现CMV感染时,转换成CsA和霉酚酸酯免疫抑制方案后,患者细胞免疫功能及肾功能恢复早,巨细胞病毒显著降低,从而降低住院时间及节约住院费用,小剂量环孢素A可能起着抑制巨细胞病毒的作用。CD3-CD16+CD56+NK细胞CD3+CD16+CD56+NKT细胞在移植肾的免疫中起着重要作用,其表达水平可预示术后感染程度的高低危状态及调整免疫抑制药物后的免疫状态据此调整免疫抑制方案,从而在防治肾移植术后巨细胞病毒感染的同时,评估CMV病毒并发排斥反应的可能性,为临床上CMV感染后免疫抑制剂的调整打下基础。
 第二部分探索的是CD3+CD16+CD56+自然杀伤T(NKT)细胞在外周血中的表达与移植肾排斥的关系,以及不同的血药浓度下NKT细胞的水平。
 目的目前对NKT细胞在肾移植中的作用及机制研究尚少。这项研究的目的就是探讨外周血NKT细胞的表达能否作为反映患者免疫状态的一个指标,根据其表达水平并结合临床来作为免疫抑制药物的调整的指南针。
 方法将92例肾移植受者根据血药浓度水平及有无排斥反应分为3组：正常血药浓度的无排斥组(A)、低血药浓度的无排斥组(B)、排斥组(C),10例正常人群作为对照组(D),采用流式细胞术检测各组外周血CD3+细胞、CD3+CD4+细胞、CD3+CD8+细胞、自然杀伤(NK)细胞(CD3CD16+CD56+)和NKT细胞(CD3+CD16+CD56+)及群体反应性抗体(PRA)的水平。
 结果正常血药浓度的无排斥组(A)、低血药浓度的无排斥组(B)排斥组(C)及对照组CD3+CD16+CD56+NKT细胞的百分数分别是(4.29±2.57)%、(4.31±2.08)%、(1.23＋1.06)%、(3.98±2.26)%；A组、B组与D组比较,NKT细胞百分数、NK细胞百分数及CD4+/CD8+无显著异常改变,PRA阳性比率无显著升高；C组NKT细胞的百分数与正常对照组相比显著降低(P<0.01),NK细胞、CD4+/CD8+均显著高于正常对照组(P<0.05),PRA阳性比率显著升高。
 结论肾移植受者外周血CD3+CD16+CD56+NKT细胞的表达反应了移植肾的免疫状态,当出现排斥反应时NKT细胞低表达；在无排斥反应时NKT细胞的表达稳定,而且不受低血药浓度的影响。CD3+CD16+CD56+NKT细胞在移植肾的免疫抑制中起着重要作用,根据NKT细胞的表达水平可调整免疫抑制方案,从而防治肾移植术后排斥反应的发生,减轻钙调磷酸酶抑制剂的长期肾毒性。
 对NK及NKT细胞在肾移植中的作用及机制研究尚少,课题设计从一定程度上为研究这一类细胞在移植免疫中的作用打开了一个新的窗口,同时也为临床上预测病人的免疫状态提供了一个新的思考方式。当移植受者测得的NK细胞、NKT细胞水平、T淋巴细胞亚群测定显示高免疫状态时,提示可能有排斥的高危险性存在；当移植受者测得的NK细胞活性或联合T淋巴细胞亚群测定显示低免疫状态时,提示可能有感染的高危险性存在,应予及时调整免疫抑制剂的种类和剂量,并应严密随访、监视。由于人体外周血淋巴细胞亚群、NK细胞、NKT细胞比例个体差异较大,系统地观察每个受者外周血CD亚群的变化规律.对肾移植受者术后感染的预防、诊断和治疗必将有很大帮助。目前的研究成果初步显示出NK及NKT细胞的检测应用于预防和监测移植排斥和感染及调整免疫方案中的重要作用。从一定程度上为研究这一类细胞在移植免疫中的作用打开了一个新的窗口。
学位年度:2010

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多孔硅基MEMS非制冷红外探测器微结构与工艺研究

题名:多孔硅基MEMS非制冷红外探测器微结构与工艺研究
作者:杨海波
学位授予单位:天津大学
关键词:非制冷红外探测器;;多孔硅;;氧化钒;;微测辐射热计;;微结构工艺
摘要:本论文基于MEMS非制冷红外探测器,详述了非制冷红外微测辐射热计的原理、关键参数及研究现状,对器件结构及热敏材料进行了研究。提出了一套基于多孔硅(PS)技术的非制冷红外微测辐射热计工艺流程,进行了器件的工艺流程设计,研究了绝热结构对器件性能的影响,并进行热学和力学分析;对MEMS工艺中关键问题进行分析讨论,通过工艺改进、优化探测器制备工艺及测辐射热计支撑结构的设计,neodymium magnets进行工艺流程的调整。
 提出多孔硅作为微测辐射热计绝热层的新思路,在微热敏系统中采用多孔硅作为绝热层可以获得快速的温度变化响应和低的热损耗,提高了系统的稳定性和可靠性。本文对多孔硅的制备方法、孔隙率、厚度、硅片类型及微观结构与性能的关系进行详细研究,并进行了相应的计算机模拟;介绍了多孔硅材料纳米力学及热学测试的一些基本方法;利用显微拉曼光谱法研究了多孔硅绝热层材料的微观结构与其绝热性能的关系;利用纳米压痕仪测量其硬度和杨氏模量,得到多孔硅力学性能与微观结构的关系。
 利用直流对靶反应磁控溅射法制备氧化钒薄膜(VOx),研究了基底条件对氧化钒薄膜微观结构、纳米力学性能及电阻温度性能的影响;对于VOx/PS/Si结构进行了制备和性能测试,研究了多孔硅基底的表面微结构对VOx薄膜的微观结构及生长过程的影响,同时进行了VOx/PS/Si薄膜结构的纳米力学性能测试,并对其电阻温度性能进行了研究。
 对于非制冷红外微测辐射热计结构进行了ANSYS结构设计及Intellisuite工艺模拟。实验通过对非制冷红外微测辐射热计结构设计中将会起主要影响作用的各种因素的理论分析,进而对各种设计思路进行实际建模分析,得到理想中的结构。同时进行了微测辐射热计的工艺流程和版图设计,并进行了工艺验http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php证,并提出相应的工艺优化方案。利用MEMS微制造技术形成微桥结构得以实现微米量级化,进而满足制造非制冷阵列探测系统的需要,为红外成像技术的发展开拓了道路。
学位年度:2010

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伽马线辐射对聚合物电介质电痕破坏现象影响的研究

题名:伽马线辐射对聚合物电介质电痕破坏现象影响的研究
作者:刘弘景
学位授予单位:天津大学
关键词:聚合物电介质;;电痕破坏;;高能辐射;;辐射改性;;低气压;;强磁场;;递归分析
摘要:聚合物电介质材料在电力系统中发挥着重要作用,一旦发生绝缘破坏,就极有可能会导致短路、停电甚至着火、爆炸等事故的发生,后果严重。聚合物电介质材料在宇宙及核聚变环境中受到大量放射线辐射后,其绝缘性能将发生很大变化,高能辐射严重影响了聚合物电介质材料的应用。因此,研究高能辐射对聚合物电介质绝缘特性的影响对于工程电介质的实际使用有着极为重要的意义。随着宇宙航neodymium magnets天事业和核工业的发展,越来越多的电气电子设备将在各种辐射场环境下运行,聚合物电介质材料的使用环境也趋于多样化。很多聚合物电介质在受到高能辐射的同时,还会受到其它一些环境因素如真空、强磁场磁场等极端环境的影响。目前,多因素并存辐射环境下聚合物电介质绝缘性能方面的研究还比较少。所以研究多因素并存辐射环境下聚合物电介质的绝缘破坏具有较大的理论和现实意义。
 本文以广泛应用在变压器、电动机、继电器、电缆以及电容器等电力设备中的聚萘二甲酸丁二醇酯(PBN)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、环氧树脂(EX)、聚碳酸酯(PC)等常用聚合物电介质为试样,采用60Co伽马射线放射源以10 kGy/h辐射率对试样进行辐照处理,辐射量分别达到100 kGy和1000 kGy。基于针-板电痕破坏和IEC60112耐电痕实验法,着重考察了高能辐射及其与低气压、强磁场辐射复合环境下的电痕破坏现象。主要研究工作和取得的成果如下:
 1.针对太空和核聚变环境中聚合物电介质老化绝缘性能下降的现象,本文采用高压脉冲下针-板沿面放电绝缘破坏的方法,研究了高能辐射对PBN、PBT、PET、EX和PPO等常用工程电介质电痕破坏的影响。通过考察绝缘破坏时间和放电能量两个重要参数,得出了高能辐射对它们绝缘破坏特性的影响规律,并结合交联与降解理论从材料化学结构的角度深入探讨了高能辐射环境下聚合物电介质绝缘特性的变化机理。
 2.在研究高能辐射对聚合物电介质绝缘破坏特性影响的基础上,本文进一步考察了辐射改性(将辐射类型不同的电介质混合)对聚合物电介质耐电痕特性的影响。实验参照IEC60112国际标准法,考察了掺加3%聚乙烯的聚碳酸酯(改性PC)高能辐射后侵蚀深度和重量减轻的变化规律。另外还从放电电流的特征入手,运用递归图和递归定量分析的方法,对高能辐射条件下改性PC的耐电痕特性进行了评定,更加直观的揭示了放电电流的变化与聚合物电介质绝缘破坏特性之间的关系。结果表明,辐射改性能够改善高能辐射环境下电介质的耐电痕特性,递归技术可以为分析聚合物电介质的绝缘破坏特性提供很好的帮助。
 3.随着电力电子技术高速发展,越来越多的输电线路和电力设备工作在高原地带。高海拔环境具有低气压和强紫外辐射的特点,这些都对电力设备的绝缘造成了很大的影响。高海拔环境下很多低海拔的经验公式、机理都不再适用,但是这个方面的研究现在还比较少。基于这个背景本文研究了低气压和高能辐射http://www.chinamagnets.biz/Neodymium/Ball-Neodymium-Magnets.php复合条件下的电痕破坏现象,进一步探讨了低气压和高能辐射复合环境对聚合物电介质绝缘破坏特性影响的机理,为高海拔环境下电力设备绝缘破坏的研究打下了一定的基础。
 4.电和磁是密不可分的,由于大电流的作用,很多电力设备像变压器、电动机等当中都分布有强磁场,而GIS断路器开断时的电磁暂态环境中磁场强度也非常大,这些都对于电力电子设备的绝缘特性造成了很大的影响,设备运行的安全性和可靠性也受到了威胁。所以本文研究了强磁场和高能辐射复合条件下的电痕破坏现象,分析了出现各种差异的原因和机理,本研究对强磁场和高能辐射复合环境下电力设备的设计和制造有一定的指导意义。
学位年度:2010

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