1 解放军总医院第二医学中心，北京 100853
2 中国科学院自动化研究所中国科学院分子影像重点实验室，北京 100190
3 中国科学院大学人工智能学院，北京 100049
4 解放军总医院第一医学中心，北京 100853
5 中国人民解放军总医院肾脏疾病全国重点实验室，北京 100853
浅静脉清晰成像对于透析患者动静脉内瘘术前手术路径规划和术中引导手术治疗等具有重要作用，对临床疾病的诊断和治疗具有重要作用。目前临床上常用的血管成像方法能够清晰地实现血管的成像，但对静脉血管网的成像效果难以满足临床需求。笔者利用临床获批的荧光染料吲哚菁绿（ICG）开展了前臂血管的近红外二区（NIR-II）荧光成像，结合人工智能算法获得分辨率更高的血管NIR-IIb荧光图像，更准确地描绘浅表细小血管的直径。在此基础上，笔者继续结合Fluent流体仿真模拟方法，辅助医生在术前判断主干引流静脉，并在术中结扎中选择主干引流静脉进行保留，对大侧枝引流静脉进行结扎，提高患者肾透析血液通路手术的成功率。利用荧光血管造影技术结合模拟方法引导肾透析血液通路手术将桡动脉接入头静脉，手术的早期通畅率为100%（8/8），而接受常规手术的对照组的早期通畅率为73.33%（11/15）。本研究验证了NIR-II荧光血管造影技术的安全性和有效性，并在此基础上进一步验证了荧光成像结合人工智能算法在肾透析血液通路手术中潜在的应用价值。
医用光学 近红外二区荧光 荧光血管造影 吲哚菁绿 人工智能 计算机仿真模拟
1 苏州科技大学化学与生命科学学院，江苏 苏州 215009
2 苏州大学功能纳米与软物质研究院江苏省碳基功能材料与器件重点实验室，江苏 苏州 215123
为获得新颖高效的热激活延迟荧光（TADF）材料，以二苯并吡啶并喹喔啉（BPQ）为受体（A），三苯胺（TPA）、吩噁嗪（PXZ）为供体（D），合成两种TADF材料：BPQPXZ和BPQTPA。研究表明，两种材料都具有典型的延迟荧光特性、较小的单重态与三重态的能级差（ΔEST）和较大的振子强度（f）。基于强受体强供体组合的BPQPXZ的器件实现了深红光发射，发射波长达到660 nm，但受能隙的影响，外量子效率（EQE）仅有1.0%。基于强受体弱供体组合的BPQTPA，因其TPA刚性小于PXZ，BPQTPA的供受体扭曲程度小，轨道交盖程度大，f更大，故BPQTPA具有更大的荧光量子产率（82.7%）。同时因TPA的给电子能力比PXZ弱，BPQTPA内电荷转移效应减小，导致发射峰蓝移，因此基于BPQTPA的器件发射555 nm的黄光，与BPQPXZ相比，BPQTPA器件的启亮电压降低至2.8 V，电流效率、功率效率分别提高了32倍和36倍，EQE提升了6倍，达到7.0 %。
材料 延迟荧光 有机发光二极管 二苯并吡啶并喹喔啉 电致发光
1 江南大学物联网工程学院轻工过程先进控制教育部重点实验室，江苏 无锡 214122
2 绿视芯科技（无锡）有限公司，江苏 无锡 214000
叶绿素荧光检测技术作为一种无损检测技术应用十分广泛。传统叶绿素荧光检测技术激发信号时使用的阶跃或调制脉冲（PAM）频带窄，而光合系统是一个高阶的宽带系统，难以激发出光合系统所有的动态特性，使叶绿素荧光信号含有的信息丰富度受限。目前市面上的叶绿素荧光仪均不具备宽带激励功能，限制了新兴的人工智能算法能够处理复杂信号、挖掘丰富信息的能力。针对该问题，基于伪随机二进制序列（PRBS）信号，设计开发了一套具有宽带激励功能的叶绿素荧光仪。该仪器同时能测量传统的叶绿素荧光诱导动力学曲线（OJIP）与PAM曲线，对5种不同植物在3种激发光下的叶绿素荧光的信息熵进行对比，结果表明，PRBS激发的叶绿素荧光具有最高的信息熵。该仪器能够提供信息更丰富的叶绿素荧光信号，有望为植物生理及环境胁迫检测提供新型的科学仪器。
叶绿素荧光 宽带激励 叶绿素荧光仪 信息熵 激光与光电子学进展
2024, 61(8): 0815002
1 广东晶科电子股份有限公司， 广东 广州 511458
2 华南理工大学物理与光电学院 广东省光电工程技术研究开发中心， 广东 广州 510640
3 华南理工大学 微电子学院， 广东 广州 510640
大功率白光LED封装主要分为玻璃荧光片封装和荧光粉胶封装。本文提出一种用荧光胶封装大功率白光LED的方法，优化白光LED的发光面的均匀性，并分析了荧光胶封装和用荧光片封装的大功率白光LED的光热性能。实验结果表明，在1 400 mA电流驱动下，荧光胶封装白光LED的光通量为576.07 lm，比荧光片封装白光LED的光通量高15.5%，光转换效率为35.8%。在温度从25 ℃提升到125 ℃的过程中，荧光胶封装器件的亮度衰减了20%，色温从5 882.11 K提高到6 024.22 K。荧光胶封装的白光LED在常温下的热阻为1.7 K/W，与玻璃荧光片封装的热阻接近。在840 h高温高湿老化和1 600 h高温老化实验中，荧光胶封装的相对光衰均能稳定在97%。
大功率白光LED 玻璃荧光片 荧光粉胶 光热性能 热稳定性 high power WLEDs PiG PiS photothermal performance thermal performance
深圳信息职业技术学院 信息与通信学院， 广东 深圳 518172
温度是表征物理化学性质的最基本参数之一，精确的温度测量对于现代科学技术发展起着至关重要的作用。传统基于稀土离子热耦合能级对（TCLs）能量传递的荧光温度传感器因TCLs之间能量差的限制存在测温灵敏度低及信号区分困难等问题。为寻求更优的解决方案，本研究探索了氧空位缺陷发光在荧光温度传感器领域的应用前景。本文通过高温固相法合成了BaMgSiO4陶瓷，由于在高温烧结过程中有少量Ba2+和Mg2+蒸发，陶瓷中会产生氧空位以保持材料电中性。这些氧空位所形成的缺陷能级在332 nm紫外光激发下，发射出372，400，527 nm三种波长的发射光。这三种发射光强度对温度有着不同的敏感性，使得其能够良好应用于荧光温度传感领域。其中，I372和I527组成的温度传感系统相对测温灵敏度在298 K时为2.90%·K-1，高于传统TCLs荧光温度传感器的测温灵敏度，突破了TCLs温度传感器的灵敏度天花板。另外，由于372 nm和527 nm波长相差较大，使得BaMgSiO4陶瓷有着室温下绿光发射到458 K高温下蓝光发射的显著变化，实现了温度监控可视化。因此，BaMgSiO4陶瓷因其独特的氧空位缺陷发光特性，为开发荧光温度传感器提供了一种高精度和可视化的新选择，为荧光温度探测技术提供了一条新思路。
氧空位缺陷发光 荧光温度传感材料 能量传递 可视化 luminescence from oxygen vacancy defects fluorescence temperature sensors energy transfer visualization
1 长春理工大学 物理学院， 纳米光子学与生物光子学吉林省重点实验室， 吉林 长春 130022
2 佐治亚南方大学 物理与天文系， 美国佐治亚州 斯泰茨伯勒 30460
1-（3-二甲氨基丙基）-3-乙基碳二亚胺盐酸盐（EDC）作为一种水溶性交联剂，目前广泛应用于纳米材料研究中。然而，其对石墨烯量子点（GQDs）的光学性质影响很少被关注。本工作以羧基化石墨烯量子点（C-GQDs）为对象，研究EDC交联剂对C-GQDs光学性质的影响，改善了C-GQDs的荧光强度。实验中采用一步水相法得到C-GQDs与EDC复合物（C-GQDs/EDC）。实验结果表明，与EDC反应后，C-GQDs荧光显著增强约23倍。此外，也验证了溶液浓度、光辐照和反应时间等因素对荧光的影响。分析表明，C-GQDs的发光是本征态、表面态和缺陷态能级跃迁的多过程作用结果，而原C-GQDs中丰富的缺陷能级导致了发光性能的减弱。机理分析认为，EDC与羧基间发生的活化反应起到了表面缺陷钝化作用，提高了C-GQDs的表面态激子复合效率。该工作有效改善了C-GQDs发光强度低的问题，扩展了其在发光领域的应用前景，并为GQDs光学性质调控提供了参考方案。
石墨烯量子点 荧光 交联剂 表面态 graphene quantum dots fluorescence crosslinking agent surface states
1 桂林理工大学 材料科学与工程学院， 广西 桂林 541004
2 广西光电功能材料与器件重点实验室， 广西 桂林 541004
Y3Al5O12∶Ce3+荧光粉是目前白光LED的主要发光材料，但在使用时存在封装树脂因散热不佳而发生老化等问题。本文采用无压烧结制备了Y2MgAl4SiO12∶Ce3+透明陶瓷荧光体，用于替代荧光粉体和调控发光性能。首先通过化学共沉淀法制备前驱体粉体，经高温煅烧后采用冷等静压成型，最后在马弗炉中1 600 ℃煅烧制得透明荧光陶瓷。研究了Ce3+掺杂浓度和样品厚度对材料性能的影响，其中掺杂量为0.5%的样品在800 nm处具有56%的透过率，在450 K下发光强度仍能保持室温强度的84%。与蓝光芯片组装成器件测试表明，荧光陶瓷在蓝光LEDs/LDs的激发下发出白光，其CIE色度坐标分别为（0.307 6，0.332 9）和（0.308 0，0.331 6），光效分别为62.6 lm/W和146.3 lm/W。研究结果表明，YMAS∶Ce荧光陶瓷可应用于白光LEDs/LDs领域。
无压烧结 Y2MgAl4SiO12∶Ce3+ 荧光陶瓷 白光LEDs/LDs pressureless sintering Y2MgAl4SiO12∶Ce fluorescent ceramic white LEDs/LDs
1 华中科技大学光学与电子信息学院，湖北 武汉 430074
2 高端生物医学成像省部共建重大科技基础设施，湖北 武汉 430074
显微镜的光学孔径和测量带宽的有限性限制了生物应用中的信息获取，包括在观测生物体系的精细亚细胞结构动力学过程、活体超快瞬态生物学过程，以及介观离体组织的高效三维成像等，这一问题成为多领域生物医学研究的制约因素。传统荧光显微镜的局限性促使研究人员着手探索新型荧光显微成像原理和方法。研究者们引入了人工智能手段，以提高荧光显微成像的速度和精度，从而增加信息获取的通量。本文以细胞生物学、发育生物学和肿瘤医学为视角，详细分析了在这些领域中通量限制带来的挑战。结合深度学习，突破了传统荧光显微成像的通量限制问题，为物理光学和图像处理领域的进一步发展提供了契机。这一创新助力于生物医学研究的推进，使科学家能够更全面、深入地理解生命和健康领域的复杂现象。因此，本研究不仅对生物医学领域具有重要意义，而且为未来的研究和应用提供了崭新的可能性。
荧光显微 深度学习 超分辨成像 超快成像 高通量成像 激光与光电子学进展
2024, 61(16): 1600001
