序言：作為思想的載體和知識的探索者，寫作是一種獨特的藝術，我們為您準備了不同風格的5篇生物光電技術，期待它們能激發您的靈感。

篇1

關鍵詞電感耦合等離子體質譜；激光剝蝕；元素成像；單細胞分析；鼠腦切片；金納米顆粒

1引言

生物體內的微量元素具有十分重要的生物功能，參與多種生物化學過程[1＼]，如金屬離子常作為蛋白質的活性中心，催化和調節生物體內的化學反應[2＼]。微量元素還與一些疾病的發生發展密切相關[3＼]。研究發現，阿爾茨海默?。ˋlzheimer′sdisease，AD）患者大腦的沉積斑中有高濃度的銅、鋅、鐵離子[4＼]；金屬離子在腦組織微區內的代謝紊亂、氧化應激與AD的形成和損傷關系密切[5＼]。因此，生物樣品中微量元素的分析和檢測，特別是元素的原位微區分析，無論對于研究微量元素在生物體內的結構、功能和生物效應，還是對于闡明與微量元素相關疾病的發病機理，尋找這些疾病的預防和治療策略，都具有重要的意義。

生物體內微量元素的分析主要使用原子吸收、原子發射、原子熒光、無機質譜等原子光譜/質譜儀器完成。常規方法大都需要使用強酸消化樣品，前處理過程冗長而繁瑣，一般只能得到元素總量的信息，而無法得到元素在生物樣品中的分布信息。如果采用具有空間分辨能力的原位分析方法，如二次離子質譜[6＼]、激光電離飛行時間質譜[7＼]、同步輻射X射線熒光[8＼]、激光燒蝕電感耦合等離子體質譜（Laserablationinductivelycoupledplasmamassspectrometry，LAICPMS）[9＼]等方法，可以實現生物樣品中元素的原位、微區分析，得到元素成像圖。

在上述原位元素分析方法中，LAICPMS由于具有空間分辨率好（約5μm）、分析檢出限低（10

4g/L級）、儀器商品化程度高、運行成本較低等優點，逐漸成為應用最廣泛的元素成像方法[10，11＼]。楊紅霞等[12＼]利用LAICPMS原位分析了印度芥菜中的7種元素，得到了植物莖中的元素分布圖；馮流星等[13＼]將同位素稀釋法應用于LAICPMS的定量分析，建立了生物切片中Fe元素的原位定量分析方法。本實驗詳細描述LAICPMS元素成像的步驟和方法，并將建立的方法應用于鼠腦切片和單個細胞的元素成像分析。

2實驗部分

2.1儀器與試劑

NWR213Nd：YAG激光剝蝕系統（美國NewWave公司）；四極桿電感耦合等離子體質譜儀（NexION300DICPMS，美國PerkinElmer公司）；冷凍切片機（德國LEICA1900）；NuncLabTekII腔室載玻片（美國賽默飛世爾科技有限公司）

本實驗所用小鼠（C57BL/6J）購自中國醫學科學院實驗動物研究所；高純Ar氣和He氣購自北京普萊克斯公司；LAICPMS調諧用標準物質（SRM612），30nm金納米顆粒（RM8012）購自美國國家標準與技術研究院（NIST）；細胞培養基、小牛血清、PBS、胰酶、青霉素、鏈霉素均購自美國賽默飛世爾科技有限公司。

2.2樣品前處理

3月齡正常小鼠麻醉后，用生理鹽水快速灌注15min，再斷頭取腦組織。將腦組織快速冷凍，制成30μm厚的冠狀切片，置于干燥器中備用。

小鼠巨噬胞（RAW264.7）用含有10%小牛血清（FBS）、100μg/mL鏈霉素、100units/mL青霉素的DMEM/F12培養基在培養箱中（37℃，5%CO2）培養。NIST金納米顆粒超聲處理后，用純水稀釋至合適的濃度，加入細胞培養液。細胞暴露于0.1mmol/L金納米顆粒4h后，JP吸出細胞培養液，用PBS反復清洗后，將細胞轉移至腔室載玻片，待細胞貼壁后，除去腔室間的隔斷，將載玻片置于干燥器中備用。

2.3LAICPMS實驗

激光剝蝕產生的氣溶膠由He氣載帶出樣品ZH（池，通過三通與Ar氣混合后進入ICPMS分析。ICPMS用NIST612調諧，使U、Th信號最強且得到較低的氧化物產率（UO+/U+）。LAICPMS所用的儀器參數見表1。

LA采用線剝蝕模式，激光剝蝕時自動觸發ICPMS以時間分辨模式采集質譜數據。所得數據用MicrosoftExcel處理，用IgorPro.（美國WaveMetrics公司）軟件畫出元素成像圖。

3結果與討論

激光燒蝕系統可以作為ICPMS的固體進樣裝置，工作時激光束先剝蝕樣品表面，產生的固體氣溶膠被載氣運送至等離子體而完成電離，然后在質譜中得到檢測。LAICPMS的準確分析需要盡可能地滿足下面3個條件：（1）激光剝蝕產生的氣溶膠與固體樣品的組成相同；（2）氣溶膠可以高效率地傳輸至質譜；（3）進入質譜的氣溶膠可以完全電離[14＼]。在實際分析過程中，上CM（203/5述條件常常很難完全滿足，這樣會導致“元素分CM）ZH）餾”（不同元素在LAICPMS分析過程中的行為差異）的產生。為了校正激光能量、樣品厚度、漂移對質譜響應的影響，LAICPMS元素成像分析時，需要選用適合內標元素。還要使用基體匹配的標準，以獲取準確的定量分析結果。研究表明，相比過去常用波長的激光器（如266nm），使用213nm波長的NdKG-3∶KG-5YAG激光剝蝕得到的樣品更為均勻，元素分餾效應更小[15＼]。使用氦氣作為載氣，可以有效地提高氣溶膠的傳輸效率，從而提高分析的靈敏度[16＼]。因此，在本實驗中，使用波長為213nm的激光，采用He氣作為載氣，并采用13C的信號作為內標校正元素。

3.1剝蝕模式的選擇

元素成像可采用點剝蝕模式（Spotablation）或線剝蝕模式（Lineablation）完成（圖1）。在點剝蝕模式中，激光在樣品表面每隔一定距離取一點剝蝕樣品，重復操作直到激光采樣的點陣覆蓋整個樣品。在此模式下，采集的數據真實反映每個采樣點上的元素信息，激光光斑越小，采樣點越多，得到的元素成像圖的分辨率越高。而在線剝蝕模式中，在樣品表面每隔一定距離設置一條剝蝕線段，重復設置剝蝕線段，直到激光采樣的線段覆蓋整個樣品。工作時激光沿直線連續剝蝕樣品，此時，元素成像圖的分辨率取決于激光光斑、剝蝕頻率、線掃描速率，以及剝蝕線間的距離等條件。

LAICPMS分析時，如果采用點剝蝕模式，在兩個剝蝕點之間需要耗費較多的時間等待質譜信號回到本底水平，才能進行下一點的分析。這樣減少了有效質譜分析時間的比例，增加了元素成像分析所需要的時間。所以在本實驗中，采用線剝蝕模式，并使用兩種剝蝕參數分別應用于鼠腦切片和細胞樣品（見表1）。需要注意的是，由于剝蝕參數的選擇，最終得到的元素成像圖在激光掃描的方向常會拉長變形，一般需要在最后處理過程中恢復原始比例。

3.2激光能量的選擇

與地質樣品不同，生物樣品的含水量較高，因此在剝蝕時，必須有效地控制剝蝕條件，既要實現完全剝蝕樣品，又要避免用過高的能量剝蝕而使樣品中的水大量汽化，造成樣品不規則撕裂和嚴重的元素分餾。此外，在分析生物樣品時，選擇較低能量密度（

3.3鼠腦和細胞的元素成像圖

元素C作為生物樣品的內標校正元素，Fe，Cu，Zn是生物體中重要的必需微量元素，具有多種生物功能。所以，本研究選擇分析以上元素。LAICPMS分析得到的鼠腦元素成像見圖3。從圖3可以清楚地分辨小鼠腦的不同區域，并可以看出Fe，Cu，Zn等重要微量元素在各個腦區中的分布情況。由于Fe元素在ICPMS中受到ArO+等多原子離子的嚴重干擾，所以得到的Fe元素成像圖不如其它元素成像圖清晰。JP文獻＼[18＼]報道，采用碰撞反應池技術可以消除測量時的質譜干擾，得到更加清晰的Fe元素成像圖。由于缺乏可用于LAICPMS定量分析的生物標準參考物，定量元素成像分析相對困難。國外實驗室常自制基體匹配的生物切片標準物質，采用外標校正的辦法，實現生物樣品的定量元素成像[10＼]。

如果LAICPMS技術與免疫組織化學方法相結合，使用元素標記的抗體與切片上的待測抗原反應，通過分析標記的元素，可以得到切片上蛋白質（抗原）的分布信息，進一步拓展LAICPMS在生物成像分析的應用范圍。Seuma等[19＼]成功得到了兩種癌癥生物標志物在組織上的成像。利用類似的方法，Wang等[20＼]同時得到了Fe，Cu，Zn等金屬元素和β淀粉樣蛋白在老年癡呆模型鼠腦切片中的元素和分子成像圖。

圖4是暴露金納米顆粒后的單細胞光學成像和元素成像圖。在本實驗條件下，除了Mg元素外，不能得到其它天然微量元素的清晰成像。@主要是由于細胞中的這些元素含量較低，或者是由于分析這些元素時存在較為嚴重干擾。從圖4可見，Mg和Au元素濃度較高的位置與光學顯微鏡中細胞所在位置重合，而在沒有細胞的位置，Mg和Au元素濃度很低。因此可以確定，Mg和Au的元素信號分別來自于細胞本身和進入細胞的金納米顆粒。

為了準確得到單個細胞中的元素含量，需要發展合適的定量標準和校正方法。Wang等使用微噴系統制備了與細胞大小和含碳量相似的標準液滴，作為基體匹配的單細胞定量標準，成功實現LAICPMS定量分析單細胞中的金屬納米顆粒[21＼]。此外，現有的激光器最小光斑約為5μm，如果希望用LAICPMS技術得到單個細胞中的元素成像圖，則需要進一步提高空間分辨率。Becker等提出的近場剝蝕技術，將LAICPMS空間分辨率提高到亞微米級，有望真正實現單個細胞成像分析[22＼]。

4結論

本研究建立了LAICPMS元素成像方法，得到了鼠腦切片、單細胞等不同水平生物樣品的元素成像圖。LAICPMS由于具有空間分辨率高、檢出限低、運行成本較低等優勢，有望作為其它生物成像技術的有力補充，在生物醫學研究中得到更廣泛的應用，發揮更重要的作用。

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AbstractTraceelementsplayaveryimportantroleinbiologicalorganismandcloselyrelatedtomanydiseases.Thenewanalyticalmethodsareurgentlyneededforinsitudeterminationoftraceelementsinbiologicaltissuesorsinglecells.Amethodbasedonlaserablationinductivelycoupledplasmamassspectrometry（LAICPMS）wasdevelopedforsuchinsituanalysis.Lineablationmodewaschosenandtheoutputenergyofthelaserwasalsooptimizedatalowfluenceoflessthan1J/cm2.Thetwokindsofelementalbioimagingofbothacoronalsectionfrommousebrainandsinglecellsexposedtogoldnanoparticleswereobtainedbythedevelopedmethod.Becauseoftheuniquecharacteristics，suchasgoodspatialresolution，excellentdetectionlimit，andreasonablerunningcost，LAICPMSwillbeappliedwidelyandbecomeausefultoolinbiomedicalresearchinthefuture.

KeywordsInductivelycoupledplasmamassspectrometry；Laserablation；Elementalbioimaging；Singlecellanalysis；Mousebrainsections；Goldnanoparticles

篇2

讓遠程特殊高等教育在特區先行先試

2001年初夏,深圳市委黨委中青干部班開班。深圳電大的胡新生被選派去學習。就是在這次中青班上,胡新生結識了時任深圳市殘疾人聯合會組宣部主任?！拔覀冊谕粋€組,相互交流。一次,他問我做什么的,我說我是搞遠程教學研究的。他一聽,很有興趣,并向他展示了我校的教學模式?！?/p>

看了胡新生的遠程教學演示,這位組宣部主任一下子被吸引住了,若有所思,說了句:這一教學模式很適合我們的殘障朋友。這句話點燃了胡新生的激情:“好呀!我正想找一個群體進行遠程教學研究,你說的殘疾人這個特殊群體非常適合!”兩人一拍即合。

隨即,深圳市殘聯安排了胡新生為殘疾人講了一次課,新穎的多媒體輔助教學讓這些殘障人士“耳目”一新,學習熱情高漲。胡新生意識到,“殘障”阻擋不了他們的求知欲,最關鍵的是學習方式、教學工具的選擇,讓這些殘障人士學習無障礙。

胡新生在教學實踐中清楚地看到,遠程教育形式可以較大限度地避開由于身體和生理缺陷給殘疾人帶來的制約,適合殘疾人的生理、心理和學習特點,能夠為殘疾人提供比較靈活、便利的接受高等教育及終身學習的機會。特別是信息技術的飛速發展,為殘疾人接受較高質量的高等教育提供了許多新的可能性。因此,他認定,遠程教育對殘疾人高等教育的發展可以起到特殊重要的作用。

2001年9月23日,深圳電大與深圳市殘聯聯合辦學的全國首屆“殘疾人遠程教育大專班”正式開學。這個班是在深圳市殘疾人聯合會的參與指導下,深圳廣播電視大學充分利用自身的開放教育優勢,創新地應用現代遠程教育技術手段,面向有學習能力的殘疾人(主要是指三類殘疾人:肢體殘疾、聾啞和盲人)開展的現代遠程教育實踐探索。這一探索是深圳電大利用開放教育的理念和現代遠程教育手段為殘疾人發展高等教育創造出的一種新模式。

深圳電大是全國電大面向殘疾人開展遠程教育的先行者。深圳電大數任校長都對殘疾人教育進行了大力支持。深圳電大時任校長曾仲培在中央電大殘疾人教育學院成立之初為之傾注了大量的心血。近年來,該校黨委書記、校長鄧孟忠更是將發展殘疾人教育作為一項公益事業來做,認為這是深圳電大應當承擔的社會責任,抽調深圳電大的精干人員在教學和支持服務方面給予了大力支持。

“深圳殘疾人遠程教育模式”面向全國推廣

2002年12月1日,中央電大、深圳電大、深圳殘聯在京舉行中央電大殘疾人教育學院建設合作協議簽字儀式,學院建設工作正式啟動。

2004年2月16日,在深圳廣播電視大學開設的殘疾人遠程教育大專班的基礎上,經報教育部高教司備案,中央廣播電視大學殘疾人教育學院在深圳市掛牌成立。中國殘聯、教育部、中央電大的領導出席了掛牌儀式,時任中國殘聯主席的鄧樸方也為學院的揭牌題詞。該學院的成立標志著電大系統開始打造殘疾人教育同殘疾人福利事業與就業共同發展的新平臺,填補了中國社會殘疾人繼續教育結構的空白。

自掛牌成立之時,中央電大副校長、殘疾人教育學院院長嚴冰就明確指出,殘疾人教育學院辦學思路定位為:充分利用全國電大系統的教育資源和全國殘聯系統的組織網絡優勢及政策優勢,運用網絡現代遠程教育方式,面向全國的殘疾人和殘疾人工作者開展學歷教育和各種培訓,逐步構建起比較完善的殘疾人遠程高等教育系統,為建立滿足全民學習需要的終身教育體系做出貢獻。

深圳電大是全國電大面向殘疾人開展遠程教育的先行者。中央廣播電視大學副校長、殘疾人教育學院院長嚴冰深情地說,“深圳電大和深圳殘聯合作,較早在面向殘疾人開展遠程教育方面進行了有益的嘗試,為全國電大殘疾人教育的發展提供了經驗?！焙律J為,中央電大殘疾人教育學院設在深圳,這是對深圳電大工作的充分肯定,同時,也為深圳電大開展殘疾人教育提供了強大的支撐,深圳電大更應利用這樣的平臺,為全國電大的殘疾人教育做出更多的貢獻。

經過多年的發展,中央電大殘疾人教育學院的辦學規模正在逐漸擴大,在全國設立的教學點已達33個,且有不斷增加的趨勢。在具體辦學實踐中,逐漸把“深圳市殘聯+深圳電大兩個單位”的辦學模式拓展為“殘聯+電大兩個系統”的辦學模式,具體的辦學模式主要有三個層面:一是省殘聯和當地省級電大合作辦學;二是中心城市殘聯和當地電大合作辦學;三是地市級殘聯和當地電大合作辦學。在辦學規模不斷擴大的同時,招生規模也逐漸增長,目前共招收殘疾學員5553名,已有1550名學員順利畢業,促進了全國殘疾人教育事業的發展。

創新探索背后的巨大心血

近年來,中央電大殘疾人教育學院在許多方面都進行了創新探索,這其中凝聚著胡新生的巨大心血。

殘疾人教育學院自主開發了陽光學習網,充分發揮了現代信息技術的優勢,為學習者提供了一個完整的、虛擬的校園環境,使教、學、考都能夠基于網絡完成。這是國內首建的殘疾人專屬的學習網站。在其中教學模塊,可以實現教學中的遠程面授輔導、教學資源、形成性作業、實踐指導、課程導學等。胡新生談到陽光網的設計、開發及使用時談到,陽光學習網在構建適合殘疾人現代遠程教育模式中起到了非常重要的作用,為滿足殘疾人的學習需求提供了一個非常好的平臺。據悉,陽光網曾榮獲2003年“用友軟件杯”全國電大多媒體課件和教學網頁制作大賽特別獎。

由于生理上的特點,對于殘疾人來說,適合健全人的“正?！狈绞綄τ谒麄儾⒉弧罢！?傳統的教學和學習方式不完全適合殘疾人。在學習方式上,殘疾人和非殘疾人既有同質性,又有異質性,但是在設計教學方式時,不能簡單地把兩種特性相加,而應該具有一個完整的體系。胡新生說,中央電大殘疾人教育學院根據實際情況,設計、實施了一種“混合”教學模式?！耙环矫鎸⒅w殘疾學生、聾啞學生、視障學生和非殘疾學生混合編班,在一起實施教學,符合當今國際流行的全納教育理念;另一方面課堂教學、個性化自主學習、協作學習、導學輔導、網上教學和網上考核等多種教與學手段相互補充、取長補短、綜合應用。”

另據殘院院長嚴冰介紹,在專業建設方面,殘疾人教育學院力求建設能夠與殘疾人學習、就業密切聯系,與他們未來發展需求相一致的專業,使殘疾學生在接受了系統的專業教育后能夠獲得適于自己的、更大的職業發展空間?！氨热?數字媒體專業很適合存在嚴重行動障礙和聽力障礙的學生學習和就業。為了更進一步適合殘疾人就業,這個專業又能派生出平面設計、網頁制作、影視設計、動漫設計這4個方向以滿足不同的就業需求?！?/p>

經過多年的不斷總結和完善,中央電大殘疾人教育學院基本形成了獨具特色的、扁平化的教學管理模式。在教務和日常的教學管理方面,由學院直接面向各教學點進行教學、教務、學籍和考務管理,而胡新生也在辦學的過程中更是如魚得水,在辦學思路上愈加明確,教學理念上更加務實。他親自為殘疾人授課,設計教學和管理模式,為殘疾人遠程教育付出了巨大的心血。被教育部、全國殘聯授予“2010年交通銀行杯特殊教育園丁獎”。

篇3

關鍵詞：紅外光點測試系統；射箭技術

中圖分類號：G804.66文獻標識碼：A文章編 號：1007-3612(2007)05-0629-05

射箭在我國是一項古老而又年輕的體育運動項目。隨著時代的變遷，射箭的技術和動作姿勢 ，以及對射手們的訓練也逐漸有了較為完整的理論指導。本研究借助Qualisys紅外光點運動測試系統對北京射箭隊運動員的射箭技術進行生物力學分 析，一方面探討應用這一測試設備對射箭技術進行分析與診斷的可行性與操作方法，另一方 面對北京射箭隊運動員的射箭技術進行分析與診斷，提出技術改進建議。

1研究對象與方法

1.1研究對象研究對象為北京射箭隊運動員，基本情況見表1。

1.2研究方法 應用Qualisys紅外遠射運動測試系統對運動員射箭技術進行采集與分析。該系統由于不需要 人工識別測量點，消除了坐標數據獲得過程中的人為誤差，而且該系統拍攝頻率可以達到每 秒500幅，因此特別適合于測試身體運動位移細微的動作技術。

本研究分別在受試者弓（四個點）、兩側手中指掌指關節、腕關節、肘關節、肩關節、髖關 節粘貼標志點。數據采集頻率為每秒100幅。由于硬件設備計算速度的限制，采集時間設為6s。

進行正式測試前，首先對測試空間進行坐標參數標定，標定通過后要求受試者在標定范圍內 完成整個射箭動作。由于采集時間的限制，本研究只能采集到運動員整個動作技術中基本階 段的開弓、固姿與瞄準、繼續用力與撒放動作。

選擇運動員10環動作進行數據分析。數據處理應用Qtools、Excel等計算軟件。以弓上標志 點位移的突然變化作為撒放時刻。本研究中Y軸正方向指向箭發射方向，X軸正方向與Y 軸垂直，指向運動員右側，Z軸正方向指向豎直上方。

2結果與分析

射箭整個動作技術可分為準備階段、基本階段、結束階段三個動作階段，由于采集時間的限 制，本研究只對射箭基本階段中的開弓、固勢與瞄準、繼續用力與撒放動作技術進行分析。

2.1開弓階段 開弓動作是舉弓動作的繼續，在持弓臂伸展的基礎上拉弓臂后伸，背部肌群的收縮和拉弦臂 肩帶內收肌群的力量將弓沿箭線拉開。開弓的技術規范是保持身體姿勢，特別是前臂和軀干 的角度不變。拉弓臂以肩關節為圓心，以上臂長為半徑做圓周運動，外觀是肘的引伸，實際 是以背肌開弓，拉弦手的手指、手背、手腕并不用力。拉弦手要沿箭線直接靠向頜下，不可 去迎合弓弦和拉弦手。

2.1.1拉弦手運動情況 圖1所示前四名受試運動員開弓階段拉弦手在不同平面上的位移情況。從圖1可以看出，運動員拉弦手在水平面內的運動并不是直接向后的，而是在向后拉弦開弓的同時均有向 左（靠內）方向的運動，說明此時運動員向內拉弦靠向頜下。拉弦手在矢 狀面內的運動也不是水平向后的，而是向后拉弦的同時有向下運動的現象，且多數運動員是 向下運動到一定位置后又有上挑動作出現（如圖1矢狀面中B、C、D三名運動員）。圖中所示 拉弦手 的運動與技術要求是不符的，因為開弓階段拉弦手除了應沿箭線向后運動外不應向任何方向 運動，否則瞄準面將有可能發生偏離，導致在固勢瞄準階段需進一步調整。

2.1.2持弓臂運動情況 圖2所示A和C兩名運動員持弓手開弓階段在三個方向上的位移情況。從圖中可以看出， A運動員在三個方向上的位移均無規律，不但在垂直方向和左右方向上飄忽不定，甚至在前 后方向上也由前向后移動了近4 mm，說明該運動員持弓臂撐弓能力不足，表現為極不穩定 的持弓技術。而C運動員持弓手在開弓階段的運動雖也有變化起伏，但相對而言比較平緩穩 定。該運動員持弓由左向右、由上向下開弓瞄準，在前后方向上略有后移。圖2是本研 究中持弓手在開弓階段運動最無規律和最有穩定規律的兩名運動員，其他運動員持弓手動作 介于這兩名運動員之間。

2.1.3軀干運動情況 開弓階段運動員軀干應保持穩定。本研究將兩肩連線和兩髖連線的交角定義為軀干扭轉角， 并用這一指標評價運動員軀干上下兩部分的相對扭轉運動。從圖3中所示A、D、E3名運動員 在開弓階段軀干扭轉角度變化可以看出，多數運動員軀干在開弓階段一直在扭轉。本研究中 軀干扭轉幅度平均為4.4°，最大幅度為6.1°，只有一名運動員軀干幾乎沒有扭轉，扭轉角 度僅為0.2°。開弓階段軀干扭轉的原因是由于肩背部肌群收縮用力撐弓拉弦，當用力不平 衡時兩肩產生相對于下身的扭轉動作。

除了軀干扭轉動作外，本研究運動員開弓階段軀干還有不同程度的晃動。圖4顯示本研 究A和C兩名受試運動員開弓階段軀干在水平面內的移動情況。從圖中可以看出，不同運動員 身體晃動趨勢并不相同。但X方向運動要遠大于Y方向運動。由于X方向是水平面內垂直于箭 線的方向，也即運動員站立時的前后方向，因此圖中曲線顯示運動員在開弓過程中軀干的 運動主要向前移重心，移動幅度平均為5.8 mm，而在運動員左右方向，即箭線方向的運動幅 度不大，平均為1.2 mm，且有的運動員向左（前）運動，有的運動員向右（后）運動。 圖3開弓階段軀干扭轉角度變化圖4兩名運動員開弓階段軀干在X、Y方向上的位移

2.2固勢與瞄準 固勢是開弓動作的延伸，是動作形成的關鍵一環，是射好一支箭的基礎。其結構的規范與否 直接關系到命中率，所以固勢動作的質量一定要高。圖5所示運動員右肘關節在開弓向固勢過渡過程中的位移情況，從圖中可以看出，運動員右 肘向后運動的速度在開弓階段較快，而固勢階段速度明顯下降但并沒有停頓。 固勢動作緩慢接近停止，因此隨著固勢時間的延長，相關肌肉可能會出現松弛的現象。

據比賽現場觀測統計，運動員低環位中靶的箭往往瞄準時間偏長。而瞄準時間偏長，往 往是由于瞄準動作不順利，動作不協調造成的。從肌肉收縮的松弛特性來分析，當瞄準時間 偏長時，射箭用力的諸肌肉中的彈性成份會產生松弛現象。此時，雖然運動員主觀感覺上仍 保持原先的用力狀態，或加力進行瞄準動作，但實際上拉弓或推弓力已因松弛特性而有所下 降。瞄準時間偏長的箭，肌肉用力受到松弛特性的影響較大，是瞄準時間偏長的箭命中環位 偏低的另一個原因。本研究中運動員平均固勢瞄準時間為3.54 s，最少為2.50 s，最多為4. 30 s。 2.2.1兩臂用力分析 開弓、繼續用力動作，就是兩臂通過肌肉用力，抵抗和克服弓的彈性力的作用，使弓的 拉距不斷擴大的肌肉用力過程。因此射箭時的兩臂用力形式與弓的彈性力的作用形式相適應 。

由于弓的彈性力對持弓臂產生壓力與內合力的作用。因此持弓臂相應產生推力與抗內合 力。持弓臂所產生的推弓力合力并非沿著持弓臂縱軸發生推力，而是與縱軸形成一定大小的 夾角。這樣才能很好地克服弓的彈性力的作用，將弓穩固地支持住。該力產生兩個分力，一 個分力沿著持弓臂縱軸，抵抗和克服弓的彈性力的壓力作用；另一個分力與持弓臂縱軸垂直 ，抵抗克服弓的彈性力的內合力的作用，所以亦稱抗內合力。

推弓力是由持弓臂肩部的前鋸肌收縮，使肩胛骨產生外展（遠離脊柱）活動，使肩胛骨 穩固地固定在合適的位置，通過肩胛骨的肩關節面對持弓臂產生推力?？箖群狭κ峭ㄟ^持弓 臂肩關節的三角肌后份的收縮力，使持弓臂產生水平伸的動作趨勢，產生抗內合力，將持弓 臂固定在合理的持弓位置。

為了抵抗弓的彈性力的作用，將弓拉開，拉弓臂通過勾弦手指對弓產生拉弓力。所以拉弓力 也稱開弓、繼續用力動作的動力。拉弓力也可以分解為沿著拉弓臂上臂的縱軸，背向肩關節 的一個分力來抵抗弓的彈性力的壓力的作用，另一個分力與上臂縱軸垂直，它是克服和抵抗 內合作用，其作用是使弓的拉距不斷地增大，所以該力是開弓、繼續用力動作中起主要作用 ，也是開弓的動力。由解剖學知識，不難了解到，前一分力主要由前鋸肌收縮力產生的。后 一分力主要由三角肌后份收縮力產生的。

2.2.2拉弦手運動 圖6所示4名運動員固勢階段拉弦手在水平面和矢狀面的運動情況。圖中看出， 在水平面內，雖然拉弦手一直保持向后運動，但仍同時具有向左或右（即向內或向外）的運 動，有的運動員還十分明顯。拉弦手在向后運動的同時還伴隨著向下 運動。在固勢時拉弦手需要繼續用力，人弓系統在動態中瞄準撒放，但拉弦手幅度過大或不 平緩的運動顯然是不合理的，特別是在左右和上下方向的運動，將影響箭線的方向，給瞄準 造成困難。圖6固勢階段拉弦手水平面上、矢狀面的位移情況

2.2.3持弓臂的運動 開弓、繼續用力動作階段，弓的拉距是在不斷擴大的。因此作用于運動員兩臂的弓的彈性力 也相應增大。

射箭時運動員的持弓臂手會在前后方向、左右方向及上下方向上產生位移。從圖7中可以看 出，多數運動員的弓在固勢階段有向后運動的現象，說明運動員前撐用力并不積極。有的運 動員在固勢階段后期弓還有忽前忽后、左右晃動的現象。例如F運動員雖然向后運動幅度很 小，但整個固勢階段出現了兩次向前向后和向左向右的反復。運動員A的弓一直較大幅度的 向后運動，聯系圖6中其拉弦手的運動狀況可以發現，在固勢階段該運動員具有整體向后運 動的趨勢。以上情況說明，持弓臂的前撐用力技術尚有待完善。

除運動員F外（圖7），多數運動員弓在上下方向的運動幅度很小。顯然，F運動員在固勢 過程中弓晃動明顯。

在運動幅度上，運動員在左右方向平均移動56 mm，最大70 mm，最小43 mm；在前后方向上 平均移動4.2 mm，最大5.5 mm，最小3.1 mm；在上下方向上平均移動8.7 mm，最大為105mm，最小為6.7 mm。顯然在運動員主要為箭線方向的移動。這一結果可說明兩方面情況：一 方面說明瞄準開始時，準星在上下方向較靠近靶心，而在左右方向上則較遠離靶心。因此瞄 準動作在左右方向上的移動要大于上下方向上的移動；另一方面說明，依據肩部肌肉配布情 況，決定了持弓臂在上下方向上容易穩定，而在左右方向上，活動較大，不易穩定。所以測 試結果表明，左右方向上位移量要大于上下方向上的位移量。以上狀況是否合理，有待進一 步分析。

另外從對弓上下兩個標志點之間的相對位移研究發現，在固勢瞄準階段弓上下兩點之間相對 位移極小，說明弓在這一階段的變形可以忽略不計。綜合弓在三個方向的位移可以說明，固 勢階段影響弓的穩定性的因素主要是平動，它對箭的準確性產生一定影響。而弓的轉動和變 形對穩定性的影響極小，幾乎可以忽略。

2.2.4軀干運動 軀干保持穩定是固勢瞄準的基礎。圖8所示固勢階段運動員軀干扭轉情況。聯系開弓階段運 動員軀干扭轉情況和圖8中曲線變化可以看出，開弓階段軀干發生扭轉的運動員在固勢階 段繼續保持扭轉動作，但在固勢階段后期扭轉停止，而開弓階段軀干沒有扭轉的運動員在固 勢階段依然保持軀干無扭轉運動。

在固勢階段，本研究運動員軀干扭轉幅度平均為1.5°，最大為2.3°，最小為0.3°。

圖9是本研究兩名運動員固勢瞄準階段軀干在前后和上下方向的運動情況。不同運 動 員軀干運動方向并不相同，運動幅度也有一定差別。瞄準動作是通過身體多環節精細、協調 配合運動情況下完成的。它并不要求運動員在瞄準的一開始就力求“對準”靶心并穩住不動 地等待撒放。如果這么做，會使瞄準動作僵化。由于人體生理、心理、肌肉收縮等多方面因 素的影響，要想保持軀干絕對不動是不可能的，與其肌肉緊張身體僵硬的試圖保持軀干固定 ，不如使其平穩的運動，并在運動中瞄準、撒放。因此，固勢階段軀干向某一方向平穩的運 動是提高瞄準質量的基礎，合理的做法，是要求運動員在瞄準的開始時，有規律對準靶心附 近某一位置，然后用平穩的動作，較快的速度、準確地向靶心逼近，并在運動中進行撒放。

同開弓階段一樣，運動員軀干在其前后方向（X方向）運動的幅度要遠大于在其左右方向（Y 方向）上的運動。本研究中運動員在固勢階段身體在前后（X方向）移動的幅度平均為8.6 m m，最大為11.5 mm，最小為6.1 mm，在左右（Y方向）移動的幅度平均4.7 mm，最大為6 .3 mm，最小為3.4 mm。圖9兩名運動員固姿瞄準階段軀干在X、Y方向上的位移

2.2.5人弓整體運動情況 固勢瞄準階段雖然要求身體相對“固定”，但不是絕對不動，相反，在瞄準時還要強調 繼續用力不能停頓。因此，身體與弓的運動形式將對能否高質量瞄準撒放產生重要影響。圖 10顯示了本研究中一名運動員在開弓、固勢瞄準和撒放過程中兩髖中點、兩肩中點、 頭和弓中部點四個位置在不同方向上的運動情況。從圖中可以看出該運動員在各個方向均沒 有做到人弓運動同步。在X方向弓和兩髖中點運動基本同步，但卻與頭和兩肩中點的運動方 向相反。在Y方向，開弓階段頭與其他三點運動方向相反，在固勢前半階段四點運動同步， 但到后半段兩髖中點的運動方向與其他三點運動相反。在Z方向，人體上三點運動基本同步 ，但弓的運動呈波浪式下降。本研究其他運動員人弓運動情況與其近似，只是在運動幅度上 略有差異。

圖11是A運動員持弓臂各關節點和弓在整個開弓、固勢階段在三個方向上的位移情況 。在X方向和Y方向開弓和固勢前半段各點運動同步性較差，但固勢后半段已基本做到同步運 動，說明該運動員能及時調整持弓臂各肌肉力量的分配，保持持弓的穩定。在Z方向除肩關 節外，持弓臂肘、腕、手和弓四點位移基本同步，都是呈波浪式下降。這說明該運動員持弓 臂腕肘關節固定良好，但肩關節穩定性較差。本研究其他運動員也有類似的現象發生，但幅 度稍小。圖11A運動員持弓臂固姿階段X、Y、Z方向位移

2.3撒放動作 由于紅外光點運動分析系統不能記錄運動員動作技術影像，因此本研究無法準確判定固勢瞄 準與撒放動作之間的特征畫面，同理也不能準確判定撒放瞬間畫面。因此，本研究反復觀察 研究運動員動作技術和紅外光點記錄數據之間的關系，以弓上標志點位移的突然變化作為撒 放時刻。

觀察拉弓臂勾弦手上的紅外光點檢測資料發現，拉弦手撒放過程中普遍存在短暫的向前，即 向拉弓動作相反方向的移動。其位移幅度平均為4.5 mm，最多為9.7 mm，最少為1.3 mm，經 歷時間平均為50 ms。圖12中是本研究兩名運動員撒放前后鉤弦手在前后方向的位移曲線。 從中可以看出，瞄準階段鉤弦手平穩持續地向后運動，但在撒放前后卻有短暫且明顯的向前 運動，之后才是撒放后手的向后運動。由于不能準確判斷撒放時刻，因此我們也不能判定鉤 弦手的這種運動是撒放前特別忌諱的“松撒”錯誤，還是撒放后“反向”運動。圖12拉弦手撒放前后在前后方向的位移

“松撒”不但會減少箭發射的能量，而且破壞了原先的瞄準狀態，對箭命中環位造成不利影 響。但從對射箭動作的不利影響來講，“反向”運動與“松撒”的不良影響的性質是一樣的 ，只不過是在動作的大小程度上有差異而已。因此“反向”運動與“松撒”是同類性質的不 良動作，但它卻普遍存在，因此這一現象應引起我們的重視 與研究。

3結論

1) 本研究應用Qualisys紅外光點測試系統對射箭技術中人、弓微小運動進行了細致的記錄 與描述。由于紅外光點測量系統的測量采樣頻率及分辨率極高，測試誤差小，因此該測量手 段可作為射箭技術特別是運動員和弓穩定性的測量與研究的理想手段。

2) 固勢階段影響弓的穩定性的因素主要是平動，它對箭的準確性產生一定影響。而轉動對 穩定性的影響極小，幾乎可以忽略。

3) 受試運動員在撒放前后普遍出現“松撒”和“反向”運動的現象。

4) 多數運動員在固勢階段很難做到人弓整體，持弓臂和身體的運動并不同步。

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【關鍵詞】光電倍增管 性能研究 應用研究 研究進展

光電倍增管的縮寫為PMT，其是一種基于光電子發射、電子光學以及二次電子發射等理論，將微弱入射光轉變為光電子同時得到一定倍增的一種高靈敏性的增益器件。對于光探測領域而言，光電倍增管擁有著獨特超高的靈敏度，同時還擁有快速響應等眾多技術優勢。而光電子技術一定會發展成新的知識經濟，以此在新技術領域產生更多的生產力。

1 光電倍增管具有的特性

第一，暗電流。光電倍增管即使在沒有光入射的情況下，也有微弱電流流過。將其稱為暗電流。作為微小電流、微弱光使用的光電倍增管，希望暗電流盡可能小。因熱電子發射受到光陰極面的直接影響，因此使光電倍增管所具有的溫度加以降低，可以有效地降低暗電流。但是用冷卻法降低暗電流時，只能減到漏電電流的水平，并不是可以無限制的降低暗電流。

第二，時間特性。對時間分辨率有較高要求的試驗，要求時間特性一定要好。一般上升時間被定義為輸出脈沖高度值從10%達到90%的時間。下降時間則反之，輸出從90%回到10%的時間。在響應時間測試過程中，上升時間和下降時間測試條件很苛刻。脈沖輸出信號會發生波形失真的現象，容易引起誤差。而渡越時間是指從入射光入射到光陰極面起，到輸出脈沖出現為止的時間。

第三，穩定性。穩定性受到其自身特性、環境條件、光陰極面種類以及工作狀態等眾多因素所決定。造成光電倍增管出現輸出不穩定現象的原因主要是光電倍增管內殘余堿金屬、殘余氣體、焊接不良、接觸不良、跳火、結構松動以及極間放電等。北京濱松光子技術股份有限公司測試穩定性時，使用連續入射光，記錄直流輸出信號隨時間的變化。一般，光電倍增管的穩定性在工作初期變化較大，隨時間推移而穩定。因此應用時建議先將光電倍增管穩定（預熱）30分鐘后再進入工作狀態。

第四，脈沖線性，光電倍增管所具有的一個非常重要的指標便是脈沖線性，出現空間電流、電壓再分配、光電陰極所具有電阻率、信號電流導致的負載電阻出現負反饋等均會造成非線性狀況的發生。如果正常合理使用時，多數的光電倍增管可以實現在較大范圍內進行線性工作。諸如北京濱松光子技術股份有限公司CR364型號的光電倍增管，當其輸出偏離2%時，脈沖線性可達100mA以上?？蓱糜诟吣芪锢矸矫娴难芯俊?/p>

2 光電倍增管應用研究進展

人們對于光電倍增管已經研究了幾十年，其應用的范圍也較為廣泛，如光學、自動化等領域。隨著相關技術的進一步改革和發展，其生產工藝、設備、技術水平也會逐步隨著更新，在參數上也得到不斷提高。在此基礎之上，還會出現很多具有特殊結構和功能的光電倍增管。

楊昆（2013年）[1]提到，多陽極倍增管是一類新型光電輸出元器件，因其具有緊密空間構造、低噪聲以及高增益等獨特性能，使其在列探測器以及位置探測器中擁有著非常廣泛的使用，特別是采取金屬通道結構的倍增極結構之后，多陽極倍增管所具有的性能獲得了極大的改善，每條輸出存在的串擾不大于2%，已經實現大量的應用在陣列探測器中。日本HAMAMATSU研制的R5900系列的金屬通道形式的倍增極結構是最為典型的器件，已經在國際上取得了非常廣泛的應用。

買買提吐送?買買提明（2013年）[2]提到，任何生物都是一個發光源，只是由于不同生物發光的能力都相對較弱，人們肉眼通常都看不見，才會認為生物不會發光。一般光強在幾百光子以下時，被人們稱為是超微弱光。生物體所發出超微弱光的光強都是恒定不變的，如果光強發生了變化，則說明生物體發生了病變。因此，在醫學領域研究通過利用光電倍增管制作探測光強的儀器，并利用生物體的這種特性來測試生物體是否發生了病變。所制作出來的這種儀器通常都會將設備前端制作成一個暗室的形式，這主要是因為生物體所發出的光較為微弱。

表面污染監測儀包含全身α、β表面污染監測儀（C2門）、手足α、β表面污染監測儀和便攜式α、β表面污染測量儀。之前該類產品采用的探測器為流氣式正比計數器，相比于閃爍計數器，其優點是無本底。但由于需要充氣，需要攜帶儲存工作氣體的鋼瓶，進而對儀器工作壽命和便攜性帶來了不足?，F在表面污染監測儀逐漸采用閃爍計數法，通過光電倍增管和復合閃爍體（塑料閃爍體+ZnS（Ag））來對監測對象表面α、β進行計數，進而實現表面污染檢測。

北京濱松光子技術股份有限公司研制的小型端窗雙堿光電倍增管CR332型光電倍增管，采用環形聚焦+直線聚焦結構（Circular and Linear-focused ，C+L），這個結構兼具了環形聚焦結構的緊湊與直線聚焦良好的線性特性，并且迎合市場小尺寸便攜式表面沾污儀的需求。受到市場的一致好評。CR332型光電倍增管具有高增益、高信噪比、高穩定性、時間響應快、低本底、能量分辨率好等諸多特性集于一身，主要應用于核輻射測量、液位監測、核素識別、手腳表面沾污儀、體外診斷等。

3 結語

綜上所述，光電倍增管作為諸多領域研究的重要探測工具，諸如分析化學、天文學、分子物理學、醫學成像以及高能物理學等。隨著今后科技的不斷進步，光電倍增管能夠應用的領域也將不斷地擴大，而其對科技進步有著極大的推動作用。

參考文獻：

[1]Photomultiplier Tubes. HAMAMATSU （2015）.

[2]楊昆，劉新新，李曉葦.基于硅光電倍增管探測器的小動物正電子發射斷層成像裝置的研究進展[J].山東醫藥，2013，06（13）：95-96+98.

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關鍵詞 多學科 跨大學科平臺 研究生培養

在我國研究生規模化教育的背景下，提高研究生教育質量，培養高層次創新人才是深化研究生教育改革的核心問題。當今，不同學科的交叉融合成為優勢學科的發展點、新興學科的生長點、重大創新的突破點，同時也是人才培養的制高點。構建跨大學科的科研平臺，探索跨學科研究生培養新模式成為解決高層次創新型人才培養核心問題的重要途徑。

1.跨大學科的科研平臺構建的必要性

隨著研究生招生規模持續增長和研究生培養的多樣化發展，跨學科、跨專業研究生的培養質量和創新能力成為高校關注的重要問題，而科研平臺是支撐學科建設、布局研究領域、整合科技資源、聚集科研人才、爭取重大項目、培育重大成果、促進合作交流的基礎，也是高層次人才培養的關鍵，科研平臺水平是高校教學、科學研究、人才培養、學科建設和管理水平的重要標志。圍繞著創新能力提升、高層次人才培養的核心任務，進行科研平臺的整體謀劃和布局調整，以跨學科大平臺的概念進行平臺構建成為必要。重慶郵電大學適時進行了科研大平臺的謀篇布局和規劃發展，其中光電科研大平臺是跨學科大平臺中的典型實例。

2.工理結合的光電科研大平臺

光電科研大平臺包括中央與地方共建光電器件及系統科研和能力提升平臺、微電子工程重點實驗室、中地共建光信息材料實驗室、中地共建射頻技術平臺，其整體統一在光電信息感測與傳輸技術重慶市科委重點實驗室下，是整合光電工程學院、數理學院等多個學院的科研能力，共同構成的覆蓋光電產業鏈上中下游的光電科研大平臺，平臺示意圖如圖1所示。平臺支撐電子科學技術、光學工程、理論物理、生物醫學工程等多學科的發展，并對信息與通信工程、控制科學與工程等學科的形成有力輻射。大平臺學科涉及面廣，學科交叉明顯，為跨學科的應用型、復合型、創新型高層次人才提供了支撐。

3.光電科研大平臺的研究生培養方向與內容

本跨學科科研平臺主要在光電感測材料、光電感測器件與技術、光電信息傳輸體制與系統三個方向進行研究和高層次人才培養。三個方向彼此關系密切，有機結合，支撐了電子科學技術、光學工程、理論物理、生物醫學工程等多學科的發展和高層次人才培養。

①光電信息材料的理論與技術

光電信息理論與技術體系的形成是光電感測技術應用的重要支撐，是發展新興戰略性產業的物質基礎和技術關鍵。關于光電信息材料的理論與技術的研究近年來在國際國內都十分活躍。本研究方向以信息技術領域的新型功能材料為主要研究對象，以材料的計算機模擬、設計和仿真為主要研究方法，為新型光電信息材料，特別是新型光電傳感材料的研發和改進提供理論指導，并在光電功能轉化、光纖放大器、生物熒光探針等技術方面進行探索。本方向的研究能夠有力支持理論物理專業、電子科學與技術中物理電子學專業的研究生培養。

②光電感測技術與器件

本方向主要對光電感測機理與技術、光電感測器件的設計與工藝技術進行研發。在光電感測機理方面，在光電信息材料理論與技術研究的基礎上，針對位移、振動、角速率、光譜、光熱、氣體痕量分析、生命體征信息等感測對象，對其感測機理進行探索，對慣性傳感、光纖傳感、溫度傳感、光敏傳感、氣敏傳感以及MEMS傳感等單元感測技術進行探討，對感知器件及系統的設計提出新的方案。在光電感測器件的設計與工藝技術方面，根據光電器件的基礎理論及關鍵工藝技術，結合感測信息對象的需求，開展MOEMS傳感器、角速率傳感器、振動傳感器、溫度傳感器、氣敏傳感器等器件及系統的設計與加工工藝技術研究，以此為基礎，研究感測片上微系統、光電混合微系統集成等工藝，為光電信息的傳輸與系統設計提供依托。本方向是電子科學與技術、光學工程研究生培養的重要方面。

③光電信息傳輸體制與系統

光電信息傳輸的目的是將光電器件感知檢測到的信息傳送至上層應用，是感知層與應用層之間的連接紐帶，負責總體數據傳輸和數據控制，提供傳輸連接服務和數據傳輸服務。在研究方向一光電材料理論探索和研究方向二光電感測器件設計的支撐下，結合國內外的技術發展和技術趨勢，本研究方向重點面向智慧醫療應用，主要攻克體征信號處理、信息傳輸體制與標準、微系統結構與應用集成等方面的技術難題，形成智慧醫療與健康信息服務領域完整的自主知識產權，形成基于光電感測與傳輸的共性技術體系，為光電技術的工程化應用提供支撐。本方向是電子科學與技術、生物醫學工程、通信與信息工程研究生培養重要依托。

4.基于跨學科科研大平臺的研究生培養導師團隊建設

學校在研究生培養過程中長期堅持導師團隊的管理方式。基于跨學科科研大平臺的研究生培養首先必須構建具備多學科學術背景、學術經歷和研究領域的教學科研團隊。在光電大平臺基礎上，所涉學院密切合作，形成了一支高素質的學緣結構、學歷結構、學科結構合理的導師團隊。團隊擁有研究生導師30余名，重慶市學術技術帶頭人1名，重慶市巴渝學者1名，擁有智慧醫療系統與核心技術重慶高校創新團隊，同時集成電路設計團隊獲得中國僑界創新團隊貢獻獎。團隊具有指導電子科學與技術、光學工程、理論物理、生物信息工程、信息與通信工程等多學科研究生的多年經驗，為跨學科研究生師生團隊培養模式的具體實施提供了人才保障。

5.人才培養成效

近5年來，本平臺在其他高校掛靠招收博士研究生3人，授予博士學位人數2人。累計招收碩士研究生已達到600余人，授予碩士學位人數超過400人，有20余名碩士生獲得重慶市優秀碩士學位論文。在“挑戰杯”等科技競賽中上百人次獲獎。同時，注重研究生創新實踐能力的培養和提高，健全了研究生培養保障體系和質量監控制度，保障了人才培養的質量。

參考文獻：