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成果創新點 成果圖片： 主要技術創新路徑：高速三維容積成像，有重要原始 創新性； 關鍵技術指標：成像光譜范圍 690 – 950 nm，1200 – 2400 nm； 傳感器陣元數目 1024； 單波長成像時間分辨率 1 幀每秒；空間分辨率 300 μm； 成像深度至 3-4 cm； 技術成熟度 關鍵技術研發階段 市場前景 研發的多排光聲斷層成像儀

主要技術創新路徑：高速三維容積成像，有重要原始創新性； 關鍵技術指標：成像光譜范圍 690 – 950 nm，1200 –2400 nm； 傳感器陣元數目 1024；單波長成像時間分辨率 1 幀每秒；空間分辨率 300 µm；成像深度至 3-4 cm；

我國的高光譜成像技術起步較晚，但受日益增長的并十分迫切的社會、經濟需求的激勵，光譜成像技術及應用得到快速發展，光譜分析被用來解決物理學、化學、生物學、地質學、地球物理學、醫學和其它學科中的基礎問題和應用問題。技術團隊完成以柱面C_T消像差專利結構和Offner結構為核心的紫外、可見光、近紅外、短波紅外、中波紅外五型高光譜成像儀產品研發，實現寬波段覆蓋、成像性能好、光譜分辨率高于國外同價位產品，競爭力高。同時積極拓展開發成像光譜儀產品的應用，已研發兼具空間成像和光譜分析能力的微細樣品成像分析儀器——顯微成像光譜儀，用于材料和生物應用。此外配套研制了功能強大的成像光譜數據采集與處理分析軟件，提出了全并行處理機制，大大縮短光譜數據獲取和光譜重建時間，較國外產品用戶體驗更便捷友好，便于大面積推廣。 圖1.短波紅外成像光譜儀

利用超表面與圖像傳感器集成的新方案實現快照式光譜成像芯片，結合計算光譜分析原理及重建算法，研制出了可見光波段、高精度的光譜成像芯片。

X線數字直接成像裝置是我們多年科研工作的階段性成果。這是一種利用現代數字成像技術和計算機圖像處理系統，提高傳統X線機的質量和檔次的X線成像和明室透視裝置。該裝置采用了數字圖像凍結技術，實現明室透視，改善了放射醫生的工作環境。與普通X線透視相比，由于成像時間短，可以保持在屏幕上供醫生仔細觀察，從而降低了X線劑量。同X線電視系統相比，不僅價格低，而且可以得到同

該系統的分辨率可以達到傳統顯微成像系統的 2 倍以上，可以實現 80 納米 以下的寬場成像。

產品詳細介紹 植物葉綠素熒光成像系統PlantExplorer PlantExplorer系統的成像面積達到20 cm x 20 cm，最快每秒鐘可測量1000張葉綠素熒光成像圖片，在全球第一次實現對快速熒光誘導曲線O-J-I-P相的成像測量；可以基于單個像素或感興趣的區域（ROI）來計算熒光參數；可以實現多光譜測量，在測量光合作用之外，獲取葉綠素指數、花青素指數、NDVI、紅外成像和RGB成像。 利用PlantExplorer測量的熒光成像、葉綠素成像、花青素成像和RGB成像   利用PlantExplorer測量的OJIP曲線 葉綠素a熒光作為光合作用研究的探針，是研究各種逆境脅迫（干旱、高溫、低溫、營養缺失、污染、病害等）對植物影響的強大工具，亦被廣泛用于篩選同一植物品種的不同基因型。葉綠素a熒光不僅能反映光能吸收、激發能傳遞和光化學反應等光合作用的原初反應過程，而且與電子傳遞、質子梯度的建立及ATP合成和CO2固定等過程有關。幾乎所有光合作用過程的變化均可通過葉綠素a熒光反映出來，而熒光測定技術不需破碎細胞，不傷害生物體，因此通過研究葉綠素a熒光來間接研究光合作用的變化是一種簡便、快捷、可靠的方法。針對葉綠素a熒光的測量方法和參數分析方法已經成為光合作用研究的一個重要領域。 在過去的十余年中，針對植物光合作用測量的葉綠素熒光成像技術日趨成熟，并得到了廣泛的應用。隨著LED技術、CCD技術、通信技術等的不斷進步，傳統的葉綠素熒光成像也面臨著新技術的不斷挑戰。 來自荷蘭瓦赫寧根大學的Henk Jalink教授在數十年葉綠素熒光技術研究的基礎上，采用最新的LED技術、CCD技術和通信技術，掀起了對葉綠素熒光成像技術的革命！ Jalink教授設計的葉綠素熒光成像系統，包括標準版PlantExplorer和定制化設計版CropReporter，其中PlantExplorer系統可以： 最快每秒鐘測量1000張葉綠素熒光成像圖片，實現對快速熒光誘導曲線O-J-I-P相的成像測量（全球唯一！！！）； 基于單個像素或感興趣的區域（ROI）來計算熒光參數 實現多光譜測量，在測量光合作用之外，獲取葉綠素指數、花青素指數、NDVI、紅外成像和RGB成像。 針對這些最新的葉綠素熒光技術（包括這里介紹的葉綠素熒光成像系統PlantExplorer和能監測16 m2面積里植物的群體光合作用的CropObserver系統等），Jalink教授創辦了PhenoVation公司進行商業化生產，在國際光合作用領域和植物表型領域都引起了巨大的震動。 PlantExplorer的版本 根據是否能進行多光譜測量，以及是采用高速（High Speed, HS）相機還是高清（High Resolution, HR）相機，植物葉綠素熒光成像系統PlantExplorer有四個版本： 版本 名稱 功能 多光譜高速版 PlantExplorer Spectral HS 高速測量葉綠素熒光成像、可見光成像、葉綠素成像、花青素成像 多光譜高清版 PlantExplorer Spectral HR 高清測量葉綠素熒光成像、可見光成像、葉綠素成像、花青素成像 PSII高速版 PlantExplorer PSII HS 高速測量葉綠素熒光成像 PSII高清版 PlantExplorer PSII HR 高清測量葉綠素熒光成像 主要應用領域 光合作用機理研究，全葉片和整株植物的光合作用測量 環境脅迫對植物的影響 基因型篩選、突變株篩選 脅迫損傷的早期檢測 植物病理學、毒理學、環境科學研究 其它和植物光合作用相關的領域 主要技術參數 相機傳感器類型：CCD 相機曝光時間：典型20-1 000 ms 相機分辨率：高速版30萬像素；高清版140萬像素 Binning：1 x 1到8 x 8 灰階：14比特或16 384級灰階 圖像采集速度：高速版260幀/秒（307 200像素時）～1 000幀/秒（100 000像素時）；高清版20幀/秒 圖像獲取時間：單張葉綠素熒光圖像5-1 000 ms，高速版誘導曲線測量時800 ms可以獲取208-800張圖像。 圖像格式：16位RAW格式 光譜范圍：350～950 nm 鏡頭類型：8 mm定焦，4 光學濾光片（僅適用于多光譜版）：6種高質量光學干涉濾光片，包括熒光、紅光、綠光、藍光、花青素和近紅外濾光片 數據傳輸方式：Ethernet 葉綠素熒光激發光源：紅色LED，光強0-3 000 mmol m-2 s-1 光化光源：紅色LED，光強0-1 000 mmol m-2 s-1 多光譜和彩色圖像光源：白色LED和近紅外LED 成像面積：20 x 20 cm 工作溫度：+5～+40℃ 尺寸：50(W) x 61(D) x 100(H) cm 重量：55 kg 供電需求：110-240 V交流電 功耗：測量葉綠素熒光時峰值3 kW，待機時200 W 成像參數： 多光譜高速版：Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO,  tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI 多光譜高清版：Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd, RNIR, R, RAnth, RRed, RGreen, RBlue, Chl. Index, Ant. Index, NDVI PS II高速版：Fo, FJ, FI, Fm, Ft, FJ’, FI’, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, FRO, φEO, φRO,  tFM, A, Sm, PIABS, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd PS II高清版：Fo, Fm, Ft, Ft=5min, Fm’, Fo’, Fv/Fm, φPSII, NPQ, qN, qP, Rfd 功能特性 功能特點 多光譜高速版PlantExplorerSpectral HS 多光譜高清版PlantExplorerSpectral HR PSII高速版PlantExplorerPSII HS PSII高清版PlantExplorerPSII HR 無與倫比的高速相機（1000幀/秒）測量快速誘導曲線 ● ○ ● ○ 出色的高清相機（1.4 M pixel）測量葉綠素熒光 ○ ● ○ ● 成像范圍20 cm x 20 cm ● ● ● ● 自動調節花盆底座高度，使得植物上部與相機保持恒定距離 ● ● ● ● 飽和脈沖強度達3000 mmol m-2 s-1 ● ● ● ● 光化光強度達1000 mmol m-2 s-1 ● ● ● ● 可進行多光譜測量 ● ● ○ ○ 精確獲知葉綠素熒光、葉綠素、花青素和R/G/B圖像每個像素的變化 ● ● ○ ○ 可設置進行延時成像測量 ● ● ● ● 嵌入式電腦進行精確的成像、時間控制、光強控制和數據存儲l  英特爾雙核處理器 8 GB內存 128 GB SSD固定硬盤，Windows 7操作系統 1 TB Hybrid混合硬盤用于數據存儲 ● ● ● ● 隨機配送27寸全高清顯示器 ● ● ● ● 功能強大的控制和分析軟件 ● ● ● ● 注：● 代表有，○ 代表無。 主要測量參數   成像參數 參數解釋 多光譜高速版 PlantExplorer Spectral HS 多光譜高清版 PlantExplorer Spectral HR PSII高速版 PlantExplorer PSII HS PSII高清版 PlantExplorer PSII HR 由儀器控制軟件直接測量出的成像參數 Fo 植物暗適應后當所有反應中心都處于開放態時的初始（最小）熒光成像 ● ● ● ● FJ 植物暗適應后測量JIP誘導曲線（快速熒光誘導曲線）時的J相成像 ● ○ ● ○ FI 植物暗適應后測量JIP誘導曲線（快速熒光誘導曲線）時的I相成像 ● ○ ● ○ Fm 植物暗適應后當所有反應中心都處于關閉狀態時的最大熒光成像 ● ● ● ● Ft 植物接受光照一段時間t后的實時熒光成像 ● ● ● ● FJ’ 植物照光后達到J項的熒光成像 ● ○ ● ○ FI’ 植物照光后達到I項的熒光成像 ● ○ ● ○ Ft=5min 植物照光5 min后的熒光成像 ● ● ● ● Fm’ 照光后當所有反應中心都處于關閉狀態時的最大熒光成像 ● ● ● ● RNIR 近紅外波段的反射光譜成像 ● ● ○ ○ RChl. 葉綠素的反射光譜成像 ● ● ○ ○ RAnth 花青素的反射光譜成像 ● ● ○ ○ RRed 可見光成像的R（紅色）通道反射光譜成像 ● ● ○ ○ RGreen 可見光成像的G（綠色）通道反射光譜成像 ● ● ○ ○ RBlue 可見光成像的B（藍色）通道反射光譜成像 ● ● ○ ○ 由儀器分析軟件分析得出的成像參數 Fv/Fm 植物暗適應后的最大光合效率成像 ● ● ● ● tFM 熒光上升達到Fm的時間 ● ● ● ● FRO 植物暗適應后與I項可變熒光相關的參數FRO=(Fm-Fi)/Fm ● ○ ● ○ jEO 植物照光后與I項可變熒光相關的參數?EO=(Fm’-FJ’)/Fm’ ● ○ ● ○ jRO 植物照光后與I項可變熒光相關的參數?RO=(Fm’-FI’)/Fm’ ● ○ ● ○ A 誘導曲線上部的互補面積 ● ○ ● ○ Sm Fm-Fo的面積歸一化參數 ● ○ ● ○ PIABS 光合性能指數 ● ○ ● ○ jPSII 植物照光后的實際光合效率jPSII =Fq’/Fm=(Fm’-Ft)/Fm’ ● ● ● ● NPQ 非光化學淬滅NPQ=(Fm-Fm’)Fm’ ● ● ● ● Rfd 植物活力指數Rfd=(Fm-Ft=5min)/Fm ● ● ● ● qN 非光化學淬滅qN=(Fm-Fm’)/(Fm-Fo’) ● ● ● ● qP 光化學淬滅qP=Fm’-Ft)/(Fm’-Fo’) ● ● ● ● Fo’ 植物照光后當所有反應中心處于開放態時的最小熒光Fo‘=Fo/((Fv/Fm)+(Fo/Fm’)) ● ● ● ● Chl. Index 葉綠素指數，與葉綠素含量相關 ● ● ○ ○ Ant. Index 花青素指數，與花青素含量相關 ● ● ○ ○ NDVI 植被覆蓋指數 ● 代表有，○ 代表無。 應用實例 1）強光對不同基因型擬南芥的影響 2）缺磷對不同擬南芥的影響 3）熒光成像揭示肉眼看不到的葉片邊緣傷害 4）利用葉綠素熒光成像進行植物病理學研究 5）干旱處理對伽藍菜的影響   我們能提供的遠遠不止這些…… 如下，是1 m高的水稻整株側面成像結果： 此外， 我們的葉綠素熒光成像系統已被成功集成到WPS高通量植物表型平臺中，用于高通量植物葉綠素熒光成像（光合作用）測量！   產地：荷蘭 請訪問 www.phenotrait.com 了解更多詳細內容。

配位聚合物是由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料。 一、項目進展 創意計劃階段 二、負責人及成員 姓名 學院/所學專業 入學/畢業時間 祝渙鈞 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 吳凌志 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 鄭毅 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 王梓 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 武辰禹 化學與化工學院應用化學專業 2019年9月至2023年6月 三、指導教師 姓名 學院/所學專業 職務/職稱 研究方向 覃玲 化學與化工學院 副教授 多功能配位聚合物材料的合成及應用研究 四、項目簡介 配位聚合物是由無機金屬中心與橋連的有機配體通過自組裝相互連接，形成的一類具有周期性網絡結構的晶態多孔材料。它具有多樣的拓撲結構，并且稀疏多孔，密度較低。這些特點使得它在吸附，催化，儲能的各個方面有著優良的效果。 本項目主要目的在于合成鈷/鎳基配位聚合物，選擇合適的有機配體與金屬離子鈷/鎳通過配位鍵構筑得到鈷鎳基配位聚合物，利用單晶衍射、元素分析、紅外光譜等方法對其結構及組成進行表征，或者通過合成和摻雜的方式，調控它的析氫性能，設計出高催化活性和穩定性、低成本的非貴金屬催化劑。 項目組成員通過設計選擇有機配體與金屬離子，通過溶劑熱方法合成了多種金屬有機框架材料，并將其熱解得到衍生材料。通過線性伏安掃描法等多種實驗方法測試了它們的電催化性能，其中化合物Ni-MOF的初始電位為-356mV，Tafel斜率127.3 mV⋅dec-1。Co-MOF通過摻雜Zn2+后，過電位降低到-307 mV，Tafel斜率150.2 mV⋅dec-1。我們還合成了一種對金屬離子（Fe3+）與抗生素（加替沙星）有明顯檢測效果的鋅基材料，可作為多功能探針檢測水中金屬離子和抗生素的殘余量。由于化合物沒有催化位點，我們通過摻雜鈷金屬的方式，改善了它的電催化析氫性能，使它具有較低的初始電位(-423 mV)、較低的Tafel效率(101.9 mV⋅dec-1)和較好的循環穩定性。 項目為研究高性能和穩定性的HER電催化劑及金屬離子和抗生素熒光探針材料的設計合成提供了可行的思路。