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[成果] 1800120476 湖北
Q51 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2017
成果简介:中国在蛋白质动态学研究中发展了一系列高精度、高灵敏度、应用普适度高的新技术新方法,不仅能够在体外对蛋白质的动态构象进行准确表征,还能捕获并研究活细胞水平的蛋白质动态特征。研究揭示了以泛素、多聚泛素为代表的几类重要的蛋白质体系的动态构象及其对应的生物学功能机制;系统揭示了细胞自噬相关蛋白在活细胞的结构和动态过程;在活细胞水平解析了离子通道蛋白的门控机制。(1)发展了一系列高性能顺磁探针,并整合多种技术手段研究蛋白质动态学。(2)发展了在活细胞水平研究蛋白质动态结构的一系列创新方法。(3)发展蛋白质复合体的表达纯化技术,应用冷冻电镜解析了若干高度动态蛋白质复合物的结构并揭示其功能。(4)在活细胞水平系统揭示了细胞自噬相关蛋白的结构和动态过程以及离子通道蛋白的门控机制。
[成果] 1700320044 湖北
Q6-3 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:该项目属分析化学中的核磁共振(NMR)波谱分析研究领域。NMR能够提供生物体系中精确的化学组成和含量,以及高分辨的分子构象和功能等丰富信息。在生物分子所处的丰水环境中直接研究相互作用和动态过程,能更加客观地阐述分子生物功能的本质。然而,传统观点认为NMR实验要求氘代溶剂和纯样品,主要原因是:1)超强的水(溶剂)峰不仅会掩盖样品信号,而且会导致辐射阻尼效应,使NMR实验难以进行;2)复杂体系的NMR谱峰重叠严重,分子识别和信息获取极为困难。该成果突破了制约生物NMR波谱分析的瓶颈,发展了描述水NMR特性的理论并建立了两种效率均超过10<'6>的水峰抑制方法,建立了分离分析NMR谱方法。为推动生物波谱分析领域的发展和提升中国在相关领域的国际影响作出了显著贡献。主要科学发现如下:1)建立了描述超强水信号导致的辐射阻尼现象的线形理论(RDL),丰富和完善了NMR理论体系;建立了效率>10<'6>的水峰抑制方法(PSPR, W5)。诺贝尔奖获得者Wüthrich教授引用RDL解释了蛋白质NMR研究中出现的非线性现象(JMR 1998, 130: 262)。W5在NMR顶级刊物JMR1998, 132: 125发表后,被引次数(293)在当年论文中排第三。W5被作为水峰抑制的“标准方法(PNAS2007, 104:15699)”,用于生物NMR研究(如Nature 2011,474:173)或发展新方法(如Chem Rev 2004,104:3675)等,使用者分布在35个国家/地区的326个研究机构。2)突破了NMR不能分离混合物的传统认识,建立了系列分离分析不同大小分子和不同官能团CH<,n> (n=0,l,2,3)的NMR谱的方法(DMSE等),构建了全部天然氨基酸的化学位移各向异性(CSA)数据库。Anal Chem副主编Larive教授评价DMSE能“更准确地测定”弛豫时间等参数(Anal Chem 2003, 75: 527),采用多量子相干是应对极具挑战的大分子扩散编辑的可选方法(Anal Chem 1999, 71: 389R)。所构建的CSA数据库被用作生物分子结构和动力学研究的基础数据(PNAS 1998, 95: 13407),能提高分析精度(JACS 2003, 125: 15623),使用者分布在23个国家或地区的118个研究机构。3.建立了研究药物与蛋白质弱结合和竞争结合的分析模型,首次定义了表征药物结合强弱的指标log(SF<,50>),在血清中研究并阐明了布洛芬抗脂蛋白氧化的分子机制。所建分析模型和方法被63个实验室用于测定药物-蛋白质复合物的离解常数和结合位点数目(如Eur J Pharm Sci 2009,37:191),或佐证实验结果(如J Mol Struct, 2011,993: 302)。医药学家Dolegowska和Naruszewicz教授认为该成果是“阐述脂蛋白抗氧化机制的重大发现”(J Exp Animal Sci 2007,43:283)。8篇代表性论文被SCI他引576次,其中单篇最高SCI他引267次,并被其它47篇SCI论文作为标准方法使用。W5被主要NMR厂商作为仪器内置标准方法提供给用户(>5000台),并被收入10部工具书/专著。该成果相关工作被综述期刊Concepts Magn Reson多篇文章作为专节介绍,国际同行用“最先进”、“最好”、“显著进展”等词语高度评价相关工作,2006年获湖北省自然科学一等奖。
[成果] 1700320021 湖北
O45 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2016
成果简介:量子计算与量子通信的研究对于未来信息技术发展及国家信息安全极为重要,是近年来国际物理学与信息科学关注的重要交叉科学前沿之一。当集成电路元件小到单原子或单分子尺度时,量子力学规律将起主要作用。上世纪80年代,著名物理学家费曼提出了用原子作为量子计算单元的设想,一直以来“让原子分子做计算”是科学家的梦想。原子分子是纯净的量子系统,是量子信息处理基础研究的理想体系。但从实际应用的角度看,基于原子分子的量子信息处理体系在量子比特扩展性、退相干性、应用安全性等方面面临着亟待解决的困难。该成果解决了基于原子分子体系量子信息处理中量子比特扩展、量子纠缠体系制备、退相干抑制、自由空间量子通信背景噪声抑制及通信安全等关键科学问题。取得重要的科学发现有:1.提出并实现了基于原子分子的多量子比特扩展新方案。基于丙氨酸分子利用二维多量子相干谱在算符空间实现了磁等价核量子比特扩展和无退相干子空间,演示了其避错能力,被国际同行认为是用原子核自旋率先实现无退相干子空间的三个重要实验之一;实验实现了冷原子双色电磁诱导透明,扩展了频域空间量子信息的存储能力,被国际同行认为是同时减慢多频光子实现光子纠缠的三个重要方案之一;基于多原子体系设计了无退相干子空间的多种实验方案。该发现点有助于原子分子体系量子比特的有效扩展。2.提出了单原子及其组合(Hybrid)体系的退相干抑制和量子纠缠制备实用方案。实验实现了单原子蓝失谐光阱,解决了传统红失谐光阱中单原子相干时间短的问题;基于线性光学元件和投影测量方法提出了纠缠态浓缩实用方案,被Nature等期刊论文大量引用;提出的基于人工原子的量子纠缠方案被国际同行认为是成功结合腔量子电动力学的实验方案;解析地描绘了退相干对绝热量子逻辑门的影响,明确指出了在强耦合环境下“失协(discord)”更适合表征量子关联,得到国际同行的认可。该发现点有助于增强原子及组合体系用于量子信息处理的鲁棒性。3.提出并实现了基于原子滤光的自由空间量子通信,发展了两路量子通信协议。在日光条件下采用原子滤光方法,实验实现了230米强背景光抑制的自由空间量子密钥分发,被国际同行认为是在自由空间量子通信中背景噪声光谱滤波的最佳方式;发现了两路量子通信协议中存在的拒绝服务攻击漏洞,提出了针对该协议的攻击方案,被德国学者称为“蔡氏拒绝服务攻击”;基于密集编码和单光子分别提出了量子通信新协议,受到国内外同行的广泛关注。该发现点使全天候自由空间量子通信成为可能,对确保量子密码通信安全具有重要意义。共发表SCI论文232篇。8篇代表性论文被SCI论文他引852次,单篇最高SCI论文他引191次;20篇主要论文被SCI论文他引1539次。被SCI论文他引超过134次的论文有6篇,获授权中国发明专利3件、美国发明专利1件。项目部分成果于2009年获湖北省自然科学一等奖。
[成果] 1700020471 湖北
TM92 应用技术 照明器具制造 公布年份:2015
成果简介:无极灯不存在灯丝断裂、测射直接影响寿命的因袭,它可维持光通量的时间很长,因此无极荧光灯的寿命只处决于灯体工艺和材料,以及电子元器件的品质,理论上讲完全可达数万小时的寿命。武汉物理与数学研究所属公司研究的无极荧光灯主体产品分别是100W、120W、150W和180W。外感型低频大功率无极灯和50W内感式高频无极灯,产品的性能指标通过省科委组织的专家评审,产品属完全自主知识产权,经测试和推广应用。
[成果] 1700020147 湖北
TH7 应用技术 医疗仪器设备及器械制造 公布年份:2015
成果简介:武汉物理与数学研究所研制的肺部磁共振成像仪器不仅能对肺部结构进行成像,而且能提供肺部气体交换的功能信息,从而可以用于病灶早期研究和诊断分析,该肺部气体交换功能信息是所有其他影像学方法都无法提供的。该肺部磁共振成像仪器系统由超极化气体装置和一套多核多通道MRI系统组成,并包括相应的数据处理和图像重建技术。已经获得6项国家专利授权,并获得科技部创新方法项目、中国科学院知识创新工程重要方向项目等重大项目支持。
[成果] 1700020148 湖北
TB9 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:Rb87原子的0—0跃迁频率具有很高的稳定性。铷原子频标就是利用该跃迁频率作为量子鉴频参考去锁定其石英晶体本振,从而使石英晶体本振的输出频率具有与原子跃迁频率同样的高稳定性特征。小型时间频率标准广泛应用于数字移动通信系统、电力系统、多点定位系统、无线频谱监测和导航系统中。开展时间频率标准小型化研究,实现铷频标的超小型化、高可靠性,对满足国家需求有着十分重要而深远的意义。典型的稳定度指标为:1×10-11/S;1×10-12/100S;5×10-11/月,时间同步精度<20ns,体积<0.2升,功耗<10W,工作温度-55~70度,振动满足国军标要求。
[成果] 1700020149 湖北
TH7 应用技术 钟表与计时仪器制造 公布年份:2015
成果简介:被动型相干布居囚禁原子钟(CPT原子钟)具有体积小、功耗低、启动快等优点,是一种应用前景广阔的原子钟,能够应用在导航、通讯、交通、电力、金融等领域,为其提供高性价比的频率基准。本所实现了中国首台CPT原子钟,申请CPT原子钟相关国家发明专利12项,其中6项已经授权。2010年湖北省科学技术厅将本所研制出的CPT原子钟样机认定为湖北省重大科学技术成果。
[成果] 1700020526 湖北
TP2 应用技术 技术检测 公布年份:2015
成果简介:超声检测成像系统包括:超声CT成像、综合孔径成像、A、B、C、P扫描、信号的处理以及图像的三维显示和专用计算机软件等。现已研制成功的新一代主要有三种类型:(1)水浸式超声检测成像系统;(2)化工炉管弯头超声成像;(3)夹持式超声检测成像系统。“超声CT成像及信号处理方法研究”获湖北省自然科学三等奖,“转化炉炉管超声检测设备”和“高温钢胚缩孔超声检测方法研究”获中科院科技进步三等奖;获得国家专利十多项,研制出的专利产品“水浸式超声成像检测系统”和“化工炉管超声在役自动检测系统”处于国内领先水平。
[成果] 1600090029 湖北
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:该项目属数学理论研究。非线性薛定谔(NLS)方程是量子力学的基本方程,也是现代偏微分方程重要的研究领域之一。国际著名的数学家如:菲尔兹奖获得者P.L.Lions、J.Bourgain、T.Tao等都在NLS方程的研究中做出了杰出的贡献。孤立波解的研究对于了解NLS方程解的动力学行为,如:稳定性、长时间行为等,有着重要的作用。NLS方程孤立波解的研究实际上就是对带位势的稳态NLS方程的研究即:对带位势的非线性椭圆型偏微分方程的研究。位势函数/势阱的特性对NLS方程描述的物理现象(如:波色-爱因斯坦凝聚)有着本质的影响。如何从理论上严格分析位势函数和非线性项对NLS方程解的存在与性质的影响,揭示物理现象背后的本质,就是课题组长期以来的研究课题。课题组的主要创新点:揭示了势阱对一类渐近线性的稳态NLS方程解的影响:当势阱深度可变时,前人方法只能处理阱深很大的问题。通过对阱深参数以及非线性项渐近参数取值范围的精准划分,分片研究,用统一的方法证明了问题对任意参数的可解性,解决了前人不能处理的问题,并建立了判定问题可解性的一个非常直观的方法,得到了解的渐近性质;对常数位势的情形,确定了这类问题可解时位势常数的最佳取值范围,该思想还被用来研究了源于非线性光学的一类Maxwell方程行波解。证明了一类带位势的稳态非线性薛定谔泊松(SP)方程非球对称解的存在性,回答了西班牙Ruiz教授在【JFA,2006】中提出的一个开问题;揭示了非线性项增长较慢情形下的势阱深度对SP方程解的存在及其性态的影响。建立了k-Hessian方程相应的最佳Moser-Trudinger不等式。证明了带变号位势的稳态NLS方程变号基态解的存在性,发现了位势变号时变号解的“双倍能量”性质不再成立,揭示了其基态解不可能由Nehari流形上的约束极小化问题得到;证明了含有衰减位势的稳态NLS方程基态解的存在性,推广了著名数学家Ambrosetti等在【JEMS,2005】上的研究结果。该成果20篇核心论文均发表在JEMS,JDE,JFA等知名SCI期刊上,SCI他引182次,其中8篇代表作SCI他引131次,单篇最高SCI他引68次,引用期刊包括Mem.AMS,Adv.Math.,Arch.Rat.Mech.Anal.,Comm.PDE等著名杂志。
[成果] 1500520245 湖北
TH7 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2015
成果简介:卫星定位导航技术广泛用于信息、交通、航运、电力、测绘、救灾领域,与互联网和移动通信一并称为当代三大IT产业,对社会经济发展影响巨大。中国于2004年启动北斗二代卫星导航系统建设任务。星载原子钟是北斗卫星的核心载荷,对系统的定位和授时精度具有决定性影响。星载原子钟在中国属技术空白领域,具备研制能力的只有美国、瑞士等少数西方国家。因此,实现星载原子钟技术突破,关乎北斗系统工程建设成败。研制满足北斗卫星应用需求的星载原子钟,需要解决原子钟精度、可靠性、寿命和卫星环境适应性等四大关键技术问题,其中难度最大的是原子钟精度,即原子钟的频率稳定度和准确度。该项目围绕原子信号的增强和稳定开展技术攻关,取得系统性成果,为实现星载铷钟的高精度指标奠定了基础。主要技术发明和创新成果如下:1)发明了开槽管式微波谐振腔。首次利用一个一体化的金属结构产生的电感、电容等效作用,实现了类TE011模振荡,微波腔具有场模式优越、体积小、刚性强的特点,解决了铷原子钟高稳定度、小型化和抗振动冲击等设计难题。这种微波腔还具有尺寸灵活和谐振频率范围宽的特点,可用于其它类型原子钟。2)发明了一种高性能铷光谱灯。采用独特的屏蔽和热设计,解决了发光等离子体稳定性问题,显著减小了光强起伏对原子跃迁信号稳定性的影响;解决了真空过热难题,大气和真空环境中工作状态一致,无须在轨切换;灯泡材料采用特殊抗碱玻璃,显著减小了铷的消耗,延长了谱灯工作寿命。3)发明了一种低噪声微波链路技术。该链路具有结构简洁、体积小、谱纯度高的特点,其输出的微波信号用于激励原子跃迁,所产生的原子信号稳定,电路附加噪声低,为实现铷钟的高稳定度指标提供了电子技术保证。4)发明了一种铷吸收泡泡频精密控制技术。通过在线检测泡频和以加热方式微调缓冲气体压力的方法,将铷原子跃迁频率控制在10<'-9>精度,高出传统方法约两个数量级,为实现铷钟频率准确度指标奠定了基础。技术成果已获授权发明专利6件,其中1件为美国专利,用于研制星载铷钟和星载氢钟,星载铷钟实现了在北斗系统的应用。相关成果获军队科技进步一等奖、二等奖各1项,湖北省技术发明一等奖1项,核心专利“原子频标微波腔”获第十六届中国专利优秀奖,项目团队获“北斗系统工程建设突出贡献集体”和“突出贡献个人”荣誉国家最高科技奖获得者、北斗系统工程总师孙家栋院士认为,用这些技术研制的星载铷钟,“填补了该技术领域的国内空白,为中国卫星导航技术实现第二步战略目标做出了重要贡献”。著名原子钟专家李天初院士认为,微波腔技术“是中国科技工作者在原子频标方面做出的不可多得的创新性贡献”,“对推动中国原子钟特别是星载原子钟的发展具有普遍意义”。该技术的应用,使中国星载原子钟技术打破了国外垄断,实现了从无到有的重大跨越,打通了北斗工程的技术瓶颈,对提升中国原子钟和空间技术水平具有积极意义,产生了显著的经济社会效益。
[成果] 1400050441 湖北
O43 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:该项目属于原子分子物理研究领域,重点是利用单个囚禁冷却的钙离子进行精密光谱的实验与理论研究。原子分子精密谱测量是促进物理学发展的重要动力。精密测量的有效数字每提高一位,往往预示着新的物理效应或自然规律的发现,相对论、量子力学等现代物理学理论就是在不懈地追求精密中发展起来的。光频标作为精密光谱研究的重要方向,是精度最高的时间频率标准,推动着原子分子精密谱测量领域的发展。由精密光谱测量导致的高精度光频标可应用于新的时间基准、全球定位系统(GPS)和信息高速公路等方面,在国防和国民经济中起着至关重要的作用,关系到国家计量标准、国家信息和国防建设等重大国家需求。在该项目实施之前,国内在光频标方面还没有布局,急需在光频标的关键物理研究方面取得突破,推动国内原子分子精密谱研究乃至整个物理学科的发展。项目组经过近10年的努力,对囚禁冷却单个钙离子的精密光谱的关键物理问题和相关技术进行了细致的研究,在此基础上实现了国内首台光频标。项目的特色和创新点如下:1.囚禁离子动力学的相关物理问题,探索并解决了影响单离子稳定囚禁和有效冷却的关键物理与技术问题;对光谱探询所需的激光器的线宽压窄以及长期漂移的抑制;光频标的锁定的相关物理与技术问题。2.光频测量中的外场和环境效应,包括:1)囚禁冷却单离子的运动效应;2)对离子所在位置的磁场进行精确测量和控制,研究磁场和激光偏振对激光冷却和跃迁谱线的影响;3)通过精密的电场控制,研究囚禁场、激光场和黑体辐射等对跃迁谱线的影响。3.国际上首次基于GPS系统在E-15精度上测量了单个钙离子光频跃迁的绝对频率。该项目在2012年5月通过了中科院组织的成果鉴定会,以中国计量院李天初院士为主任的鉴定委员会一致认为“该钙离子光频标是国内第一台光频标,该成果达到国际先进水平”。2012年9月,项目组实验测量得到的钙离子4S1/2-3D5/2光频跃迁值被国际计量局时间频率咨询委员会(CCTF19)采用,作为钙离子光频跃迁频率的更高精度的推荐值。钙离子光频标实现使中国同美国、德国、英国、加拿大、奥地利和日本一样具有了精密囚禁离子光钟。这是中国近二十年来第一次对修改光学标准频率作出的贡献。光频标研制成功为中国高精度时频技术奠定了基础,并会推动精密测量物理的研究。
[成果] 1400520882 湖北
TQ42 应用技术 工程和技术研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:由不同类型的表面活性剂组成的混合溶液结构和物理化学性质,是近年来胶体与界面科学界备受关注的研究热点。该项目分别研究了具有不同化学结构(快交换和慢交换)的双子表面活性剂和不同类型的常规表面活性剂(阴、阳和非离子型)的混合溶液(12-2-12/TX-100、14-2-14/TX-100、SDS/TX-100、12-2-12/TTAB、14-2-14/TTAB、SDS/CTAB)中,混合胶束生成的机制和两种混合的表面活性剂的相互作用,发展和完善了适用于复杂体系胶束分子间相互作用的NMR方法,得到:在混合溶液中,具有更低cmc的表面活性剂组分先形成胶束,随着溶液总浓度的不断升高,另一表面活性剂组分再融入已形成的胶束中形成混合胶束的胶束的形成机制;通过NMR方法,研究了二元混合溶液中,常规表面活性剂(TX-100,Brij-35,TTAB,SDS)对双子表面活性剂14-s-14(s=2,3,4)交换动力学的影响及机制,分别从溶液黏度、静电相互作用和疏水相互作用这三方面解释了影响机制;这个课题还扩展做了应用在膜生物化学领域中一种重要的增溶剂,CHAPS(3[(3-胆固醇氨丙基)-二甲基氨基]-1-丙磺酸)胶束模型研究。课题发表6篇文章,其中SCI收录5篇。该项目的完成为研发满足特殊要求的高性能表面活性剂提供了普适性NMR分析方法。它所得到的混合溶液中交换动力学的一些规律性,为下一个基金课题的申请,打下了基础。
[成果] 1500400002 北京
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2014
成果简介:该项目属非线性偏微分方程的基础研究领域。流体力学中的数学问题是当代数学研究中的核心问题之一。Navier—Stokes方程和Euler方程是流体力学中的两大数学模型,其研究历来受到人们的广泛关注,例如3维不可压缩Navier—Stokes方程光滑解的整体存在性是著名的Clay研究所七大千禧年数学难题之一。该项目主要研究可压缩Eul-er方程的适定性问题,即解的存在性、唯一性和稳定性。可压缩Euler方程描述了理想气体的运动规律,是超音速流激波的数学基础,其特点是:即使初值足够光滑,解在有限时刻爆破产生奇异;有丰富的波现象,不仅有激波、接触间断波和稀疏波而且这些波还相互作用,使得解的结构异常复杂。与不可压缩Navier-Stokes方程相比,可压缩Euler方程内容更加丰富且数学研究更加困难。该项目的第一个成果证明了等温气体动力学大初值解的整体存在性。可压缩Euler方程中的γ-律气体动力学(γ>1对应于等熵气体,γ=1为等温气体)大初值解的整体存在性是偏微分方程中一个具有挑战性的数学难题。早在1860年,L.Riemann就研究了上述方程的一类特殊初值问题。但对于一般初值问题解的整体存在性,直到1983年才由R.DiPerna在γ>1的某些特殊情形下得到了解决;随后丁夏畦院士等人解决了1<γ≤5/3的情形;菲尔兹奖获得者P.Lions等解决了γ>5/3的情形。但γ=1情形一直没有解决,其主要困难是:解在真空附近有更高程度的奇异性,解的传播速度可能趋于无穷大。该项目于2002年创造性地提出了复数熵,并巧妙地利用复分析方法克服了以上困难,从而完全解决了等温气体动力学大初值解的整体存在性这个令人关注、长期悬而未决的数学难题,在国际上获得了高度评价。该工作2004年获美国工业与应用数学学会杰出论文奖(The SIAM OutstandingPaper Prize),这是中国大陆学者首次获得此项奖励。该项目的第二个成果证明了零压流方程组弱解的唯一性。对于某些特殊双曲守恒律,最近人们发现了一种新的奇异波-δ波,此时解为测度。其中零压流(可压缩Euler方程的简化模型)是研究这一新现象的方程组中最具有代表性的模型。1996年鄂维南院士,Y.Sinai(沃尔夫奖得主)等首先证明了零压流弱解的存在性并发现通常的Lax熵条件不足以保证弱解的唯一性。该项目提出了一个新的熵条件并证明了零压流弱解的唯一性。该项目还将以上方法应用到一类双曲守恒律方程组弱解的适定性理论研究上。 该项目的第三个成果证明了带耗散机制的双曲守恒律方程组解的长时间渐近稳定性。人们猜测带阻尼项的可压缩欧拉方程解的大时间行为将由Por-OUS Media方程描述。该项目提出熵分析方法并证明了以上猜测。此外该项目还进一步研究了Navier-Stokes方程解的长时间渐近稳定性。 该项目发表的8篇代表性论文SCI他引110次,20篇核心论文他引158次,被Dafermos院士和鄂维南院士等评价或引用,获国家自然科学基金委杰出青年基金资助,获美国工业与应用数学学会杰出论文奖、中国科学院青年科学家奖。
[成果] 1400230091 湖北
[P41, TN95] 应用技术 雷达及配套设备制造 公布年份:2012
成果简介:该项目所属于大气与空间探测技术领域。激光雷达是大气和空间探测及监测的重要技术手段。但是,国际国内的技术状况是:要实现对大气和空间全部高程的探测,至少要用米氏(低层)、瑞利(中层)、荧光(高层)三种激光雷达,这使得激光雷达探测的空间连续性受到限制;另一方面,激光雷达的回波信号非常微弱,通常以单个光子的方式出现,使白天强烈的太阳光成为激光雷达的致命干扰,造成大多数激光雷达只能在夜间工作,这使得激光雷达探测的时间连续性受到限制。该发明旨在突破激光雷达在上述两方面的限制,通过运用自主的专利技术,发明了一种新型激光雷达,实现了从近地面(小于1公里)直到约110公里的全高程探测,并同时实现了对部分低中层和全部高层的全天时(昼夜连续)探测。从而大大地提高了单台激光雷达的探测能力和应用范围,为大气、空间的探测科学研究和监测工程应用提供了一种技术创新、功能强大的技术手段。该发明通过巧妙地运用一机两发三收技术方案,并配合多项独特的关键技术,使单台激光雷达具有了全高程和全天时的探测能力。其中,采用“双波长同时产生”、“双回波同时接收”、“两发三收系统联调”等专利和技术,实现了该激光雷达的全高程功能;采用“新型原子滤光器与双通道原子滤光”、“激光线宽压缩与原子自动稳频”等专利和技术,实现了该激光雷达的全天时功能。这些特殊的技术获得6项发明专利、1项实用新型专利和1项软件著作权,具有创新性和自主知识产权。该激光雷达已用于中国大气和空间的探测研究多年,已承担国家基金、国家“973”、“863”计划等多项研究课题,发表相关研究论文40余篇。不少结果系首次发现,得到国内外同行专家好评。由于该激光雷达的创新技术和强大功能,已通过招标被选为国家重大科学工程-“子午工程”北京、合肥、海南三个激光雷达台站的共同技术方案,并已承担完成了此三个台站激光雷达的建设和升级,且已投入正常运行,为中国大气与空间的研究和预报提供东经120°沿线的探测数据。通过该激光雷达的探测工作,作为成员单位和合作单位,分别参加了中国科学院和国家气象局两级空间环境监测与预报中心的工作,负责对中国中高层大气环境的监测,并已在“神舟飞船”的发射和回收,北京奥运期间卫星的通信安全等活动中执行了空间环境保障任务。该激光雷达的发明,大大提高了中国激光雷达的技术水平和国际地位,推动和引领了中国激光雷达大气与空间探测研究工作的发展,并已成功用于国家重大工程和中国航天空间环境安全保障,满足了多项国家重大需求。
[成果] 1400220152 北京
O42 应用技术 [自然科学研究与试验发展, 工程和技术研究与试验发展] 公布年份:2014
成果简介:该成果属于勘察领域。主要创新点包括:发现了含低速层时瑞利波高阶模式具有更高的能量和探测深度,揭示了瑞利波各模式在不同频段具有不同能量分布的内在规律,提出之字形频散曲线是瑞利波诸模式发生跳跃的结果,阐明了瑞利波之字形频散曲线的形成机理;采用遗传算法建立了利用瑞利波高阶模式反演介质参数的物理模型和方法,该方法能自动识别并获取各频段的主导模式,从而能准确反演分层介质的厚度和力学参数,并建立了一整套完善的瑞利波反演的理论体系;提出了一种改进型的传递矩阵方法,清晰地给出了分层介质半空间中声波激发与传播的物理内涵,该方法使常规传递矩阵法中高频区域有效数字丢失问题得到了明显改善,将分层介质半空间中可计算的声场频率上限提高了20%以上。该成果发表论文18篇,其中SCI收录12篇,他引总次数达483次。
[成果] 1400050282 湖北
TN95 应用技术 雷达及配套设备制造 公布年份:2013
成果简介:该项目属于环境领域,摄影测量与遥感方向。中国有18亿亩的耕地,每年因农作物过量施肥造成上百亿元的化肥损失;过量施肥还造成严重的土壤、水体和大气环境污染。对大面积农作物施肥指导是精细农业和遥感的重要科学技术问题。该发明提出地物探测多光谱激光雷达新概念,通过同时获取植被的形状和物性信息,攻克一台遥感设备难以兼容三维空间分辨和多光谱探测的技术瓶颈,有效解决对农作物施肥的大面积、高精度、快速监测难题。该发明研制成功了世界首台地物探测多光谱激光雷达系统,主要发明点为1、发明了多波长激光同时发射和同步接收的关键技术,解决一台遥感设备“同时实现高光谱分辨和高空间分辨观测”的科学难题;2、发明了多光谱激光雷达信号去噪和标定技术、以及大气校正技术,提高探测信噪比,解决对远距离、极微弱光谱和几何信息精确探测的技术难题;3、发明了融合激光光谱探测和三维扫描成像探测一体化的多光谱激光雷达整机技术,使之可适用于飞机、卫星等移动平台,攻克“大尺度”的技术瓶颈;4、发明了多光谱激光雷达波长选择算法,发现了最适合中国主要粮食作物水稻和小麦的激光特征波长,实现了地物探测激光雷达光谱探测能力从无到有的突破,有效提高农作物生长状况遥感监测精度。该项目已完成国家自然科学基金、863项目等多项研究课题,授权发明专利5项,发表科研论文14篇,其中SCI论文2篇,EI论文8篇。英国科学院工程与环境委员会主席Danson教授撰文指出“该发明的多波长扫描激光雷达在探测植被生物特性方面具有很好的应用前景”。该发明已连续数年对湖北水稻栽培基地进行监测,得到了应用推广。更进一步的,地物探测多光谱激光雷达能在保持三维高空间分辨的情况下,通过面向探测目标的不同多波长激光组合,获取大气、水体、植被等目标的多波段信息,还可在气象、林业、地质、水利、资源探测、环境监测、城市规划等方面具有较强的生态、经济和社会效益。
[成果] 1400050207 湖北
TH7 应用技术 医疗仪器设备及器械制造 公布年份:2013
成果简介:该项目属于仪器仪表科学技术和人口与健康领域。高场核磁共振仪器属于高端科学仪器与医疗设备,在国家高技术领域中占有重要的战略地位,但国内高场核磁共振谱仪仍完全依赖进口,而进口的谱仪控制台仍存在三个不足:采用并行总线式的控制方式,不能解决多通道任意扩展的问题;仍未实现全数字化,存在镜像干扰信号;自动数据处理算法不能适用于所有谱图,如自动相位校正不适用于溶剂峰压制后采集获得的谱图等。为满足国家高场核磁共振仪器的需求,突破现有技术的瓶颈,项目组通过多年研究探索,发明了分布式控制技术,突破了数字化谱仪关键技术,研制了高场核磁共振仪器控制台及相关软件,打破了国外垄断。项目技术发明点包括:1.发明了核磁共振谱仪分布式控制技术,与现有技术相比,各功能模块间的通信架构大幅简化,实现了发射机/接收机的任意数量扩展,提供了高场核磁共振仪器多通道发射与接收通道任意扩展的解决方案。2.发明了全数字化核磁共振谱仪的发射、接收及锁场技术,解决了数字接收机中由于数字滤波器同步不准确而产生的相位抖动问题,有效的消除了传统方式固有的镜像干扰。3.发明了核磁共振谱图的自动相位校正和自动基线校正方法,解决了溶剂峰压制等特殊实验谱图的相位校正及基线失真较大谱图的基线校正问题。项目在整机技术方案和关键技术领域都具有自主知识产权,已获得发明专利7项,软件著作权8个,发表相关论文21篇。项目完成了高场核磁共振波谱仪的研制,经国家质检总局组织专家鉴定:“建立了核磁共振谱仪研发平台,为核磁共振谱仪的国产化、产业化打下了基础”。该技术成果已成功应用于国家强磁场基础设施项目以及“十一五”国家科技支撑计划等多项国家重大工程和科研项目;同时,该技术已开始产业化,生产了29台,用户达11家,近三年直接经济效益近1亿元,打破了国外垄断,为发展中国大型科学仪器产业创造了更高平台。
[成果] 1500080454 北京
O17 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2013
成果简介:该项目属非线性偏微分方程的基础研究领域。流体力学中的数学问题是当代数学研究中的核心问题之一。Navier-Stokes方程和Euler方程是流体力学中的两大数学模型,其研究历来受到人们的广泛关注,例如3维不可压缩Navier-Stokes方程光滑解的整体存在性是著名的Clay研究所七大千禧年数学难题之一。该项目主要研究可压缩Euler方程的适定性问题,即解的存在性、唯一性和稳定性。可压缩Euler方程描述了理想气体的运动规律,是超音速流激波的数学基础,其特点是:即使初值足够光滑,解在有限时刻爆破产生奇异;有丰富的波现象,不仅有激波、接触间断被和稀疏波而且这些波还相互作用,使得解的结构异常复杂。与不可压缩Navier-Stokes方程相比,可压缩Euler方程内容更加丰富且数学研究更加困难。该项目的第一个成果证明了等温气体动力学大初值解的整体存在性。可压缩Euler方程中的γ-律气体动力学(γ>1对应于等熵气体,γ=1为等温气体)大初值解的整体存在性是偏微分方程中一个具有挑战性的数学难题。早在1860年,L.Riemann就研究了上述方程的一类特殊初值问题。但对于一般初值问题解的整体存在性,直到1983年才由R.DiPerna在γ>1的某些特殊情形下得到了解决;随后丁夏畦院士等人解决了1<γ≤5/3的情形;菲尔兹奖获得者P.Lions等解决了γ>5/3的情形。但γ=1情形一直没有解决,其主要困难是:解在真空附近有更高程度的奇异性,解的传播速度可能趋于无穷大。该项目于2002年创造性地提出了复数熵,并巧妙地利用复分析方法克服了以上困难,从而完全解决了等温气体动力学大初值解的整体存在性这个令人关注、长期悬而未决的数学难题,在国际上获得了高度评价。该工作2004年获美国工业与应用数学学会杰出论文奖(The SIAM Outstanding Paper Prize),这是中国大陆学者首次获得该项奖励。该项目的第二个成果证明了零压流方程组弱解的唯一性。对于某些特殊双曲守恒律,最近人们发现了一种新的奇异波-δ波,此时解为测度。其中零压流(可压缩Euler方程的简化模型)是研究这一新现象的方程组中最具有代表性的模型。1996年郭维南院士,Y.Sinai(沃尔夫奖得主)等首先证明了零压流弱解的存在性并发现通常的Lax熵条件不足以保证弱解的唯一性。该项目提出了一个新的熵条件并证明了零压流弱解的唯一性。该项目还将以上方法应用到一类双曲守恒律方程组弱解的适定性理论研究上。该项目的第三个成果证明了带耗散机制的双曲守恒律方程组解的长时间渐近稳定性。人们猜测带阻尼项的可压缩欧拉方程解的大时间行为将由PorousMedia议程描述。该项目提出熵分析方法并证明了以上猜测。此外该项目还进一步研究了Navier-Stokes方程解的长时间渐近稳定性。该项目发表的8篇代表性论文SCI他引110次,20篇核心论文他引158次,被Dafermos院士和鄂维南院士等评价或引用,获国家自然科学基金委杰出青年基金资助,获美国工业与应用数学学会杰出论文奖、中国科学院青年科学家奖。
[成果] 1001080196 湖北
O41 应用技术 自然科学研究与试验发展 公布年份:2010
成果简介:量子信息技术涉及国家安全,代表未来信息技术的发展方向,其关键科学问题-量子计算已成为当今物理、信息、计算机、数学等多学科的交叉领域和共同关心的国际研究热点。该项目在国家科技部、基金委及中国科学院的大力支持下,通过以液相核磁共振(NMR)技术为手段,围绕多量子位量子算法、量子效应的模拟、量子信息基础理论问题等开展了实验和理论深入研究。在实验上,用NMR演示了多种量子算法、玻尔互补原理:理论上提出了基于多种物理体系实现量子计算的理论方案。在实验和理论方面取得了重要的创新成果和广泛影响(1995-2006年间共发表SCI论文159篇,其中Phys.Rev.Lett.3篇,Phys.Rev.A/B 27篇,J.Chem.Phys.1篇,Chem.Phys.Lett.3篇,J.Phys.A/B14篇,Phys.Lett.A16篇。被引频次达1182次,他引851次。其中8篇代表作中有2篇他引60余次),为推动量子理论、建立新的绝对安全保密的量子通信技术、发展全新原理的量子计算机做出了重要贡献。理论上建议并在实验上证实使用二维NMR谱技术,基于多量子相干构造无消相干子空间(DFS)及其避错能力(Phys.Rev.Lett.,2005,95:020501)。完成了关于最大纠缠态的数学描述方面的工作(Phys.Rev.Lett.,2004,93:110403),首次实现二位和三位的Hogg量子算法(Physica D,2001,156:179;Phys.Rev.A,2002,65:(042315)。证明了在量子通信中“Ping-pong”协议是不安全的,澄清了在量子通信中“Ping-pong”协议的安全性问题(Phys.Rev.Lett.,2003,91:109801)。提出了一种方案,通讯双方通过公开信道进行对比认证,可以有效防止窃听者的拒绝服务攻击(Phys.Rev.A,2004,69:054301)。对Brüschweiler量子算法进行了改进,使其不使用附加量子位,并在实验上实现了这种新的四位Brüschweiler量子算法(Phys.Rev.A,2002,66:042305)。提出了一种纠缠态浓缩的实用方案(Phys.Rev.A,2001,64:014301)。
[成果] gkls115315
O 应用技术 公布年份:2010
成果简介:2005年5月,中科院武汉物理与数学研究所原子频标实验室CPT原子频标创新组承担了所前沿部署项目《小型CPT原子频标》(编号:O5S502)的研制任务。该课题计划投入经费200万,任务起止年月为2005年5月至2009年6月。  我们采用87Rb作为工作原子,制备CPT态的双色相干光通过微波调制纵腔面发射激光管(VCSEL)获得。 微波由原子钟的10MHz标准频率通过倍频混频实现,以CPT态所对应的窄线宽EIT信号作为鉴频信号实现对原子钟标准频率锁定,这就是CPT原子频标的基本工作原理。目前我们研制的CPT原子频标频率稳定度达到:1.4×10-11/1s,6.1×10-11/10s,2.4×10-12/100s;功耗:2.5W@25℃;体积:165cm3。  我们在近五年的研制过程中,依靠自主创新对CPT频标的原理、电路设计等方面进行了研究,主要采用以下关键技术:  1. 大电流,低功耗的激光管温控电路:我们采用了一种新型的温控电路方案,使得电路消耗的功耗降到不到传统方案的1/4。得益于此电路,所实现的物理系统功耗大大降低。经过实际的检验,该电路工作稳定,调试方便,适用于CPT原子频标电路。  2. 微波信号源设计:3.4GHz微波信号源是CPT原子频标的关键部件,对整机性能指标影响显著。对3.4GHz信号源的基本要求是输出信号稳定度高、杂散小、低相噪和高分辨率。我们设计的3.4GHz信号源具有如下的特点:   (1)采取环路带宽设计方法,改善了信号源的近端相位噪声,并且有效的降低了输出信号的杂散和谐波。  (2)采用了高分辨率的鉴相器,可以有效的提高信号源的输出分辨率,可以精确到0.1Hz。  (3)采用特殊介电常数,可以有效的减小微波电路的体积。  3. ±1级边带的选择:微波对直流的调制我们采用了半波长调制方法,即用3.4GHz去调制直流。这个方案的特点是可以提高相干光的共模抑止比。当微波功率有起伏的时候,±1级边带相干光同时变大或变小,有利于提高相干光的共模抑止比,提高原子钟的性能。  基于上面等技术的应用,我们目前已基本完成小型化CPT钟的研究,完整经历了CPT钟研制的各个环节和阶段,深刻理解了其中的各项技术,并对这些技术拥有完全的知识产权。我们研制的小型CPT原子频标,综合体积、功耗和频率稳定度这几项指标,已达到或超过国外最好水平。   小型化CPT原子频标在导航、保密通讯、战术移动通讯网、导弹制导、电子对抗与雷达系统、交通、电力系统电网同步、金融等领域有着广泛的应用。我们生产的小型化CPT原子频标也已经投入到稳定应用中。
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