芯片级铯原子钟关键技术研究

芯片级铯原子钟关键技术研究

随着技术的进步,高端电子设备对时间和频率参考的精度和稳定性方面都提出了更严格的要求。由于准确度高,长期稳定性好,传统原子钟被广泛应用于GPS 授时、导航定位、导弹及卫星定位、天文观测、精密仪器仪表校准,通信、高速交通管理、地球物理勘探等领域。

但是,传统原子钟体积大,功耗高,价格昂贵,使之在手持电子设备和移动电子设备中的应用受到一定的限制。芯片级原子钟(CSAC,Chip-scale Atomic Clock)的出现,为上述应用提供了一条新的途径。

芯片级原子钟系统主要有三大部分组成,即物理封装、微波射频模块和微处理器伺服环路控制模块。其中最核心的部分是物理封装部分,该部分由垂直腔表面发射激光器(VCSEL,Vertical Cavity Surface Emitting Laser)、微光学透镜组、MEMS(Micro-Electro-Mechanical Systems)铯蒸汽泡、铟锡氧化物

(ITO,Indium Tin Oxide)加热器和光电探测器组成。

微波射频模块利用一个高品质因数的薄膜体声波谐振器(FBAR,Film Bulk Acoustic wave Resonator)构建的压控振荡器(VCO,Voltage Controlled Oscillator)实现。伺服环路控制模块由低功耗的单片机进行控制,主要包括温度控制伺服环路、垂直腔表面发射激光器的电流控制伺服环路、射频功率和频率伺服环路四个部分。

与传统的小型原子钟相比,芯片级原子钟在三个方面进行了改进:一是用微型的VCSEL激光器代替了铷灯(或铯灯);二是用稳定的微波信号源直接调制VCSEL激光器替代体积庞大的微波谐振腔;三是用微小的MEMS铯蒸汽泡代替大的含有铯(或铷)蒸汽的玻璃泡。这些改进在频率精度和稳定性相同的情况下,大幅

度降低了芯片级原子钟的功耗(从大于10W降低到100mW以下)和体积(从大于

230cm3减小到10cm3以下),扩大了芯片级原子钟的应用领域,但同时也带来了新的技术挑战。

本文就芯片级原子钟系统的关键技术,展开了研究,主要工作如下:(1)设计

了满足芯片级原子钟系统需要的FBAR:以氮化铝(AlN)为压电层材料,通过理论

分析、数值建模、仿真等,设计出谐振频率为4.6GHz,品质因数为754的FBAR器件。(2)提出了制备MEMS铯蒸汽泡的新方法,解决了MEMS铯蒸汽泡漏气的问题:通过制备工艺优化,采用同时加载特定静电键合电压和合适温度等成功制备同时包含缓冲气体和铯的MEMS铯蒸汽泡,该方法制备出的MEMS铯蒸汽泡在时隔1年被测得重合的铯吸收谱线,证明新的方法解决了MEMS铯蒸汽泡漏气的问题。

(3)设计了透明ITO薄膜的制备工艺流程,解决了满足一定透光率的局部加

热问题:利用优化的射频磁控溅射参数制备出高透射率的ITO薄膜,由该薄膜构

成的加热结构对895nm波长激光的透射率为82.3%,将非真空物理封装加热到85℃的时间小于420s。(4)设计了低功耗的真空组装结构,实现了CSAC的物理封装:

组装结构由VCSEL、四分之一波片、MEMS铯蒸汽泡、ITO加热器、光电探测器组成,该组装结构被压焊在电路板上,之后被真空封装;通过使用低导热系数材料减小了物理封装热传导,将物理封装功耗降低到300mW。

该物理封装被测试到铯的吸收谱线和微波调制的铯吸收谱线,证明物理封装可以满足芯片级原子钟系统的要求。

生物芯片研究进展分子生物学论文

生物芯片研究进展 摘要 生物芯片是切采用生物技术制备或应用于生物技术的微处理器是便携式生物化学分析器的核心技术。通过对微加工获得的微米结构作生物化学处理能使成千上万个与生命相关的信息集成在一块厘米见方的芯片上。生物芯片发展的最终目标是将从样品制备、化学反应到检测的整个生化分析过程集成化以获得所谓的微型全分析系统或称缩微芯片实验室。生物芯片技术的出现将会给生命科学、医学、化学、新药开发、生物武器战争、司法鉴定、食品和环境卫生监督等领域带来一场革命。本文主要阐述了生物芯片技术种类和应用方面的近期研究进展。 关键词 生物芯片，疾病诊断，研究运用，基因表达 基因芯片的种类 基因芯片产生的基础则是分子生物学、微电子技术、高分子化学合成技术、激光技术和计算机科学的发展及其有机结合。根据基因芯片制造过程中主要技术的区别，下面主要介绍四类基因芯片。 一、光引导原位合成技术生产寡聚核苷酸微阵列 开发并掌握这一技术的是Affymetrix公司，Affymetrix采用了照相平板印刷技术技术结合光引导原位寡聚核苷酸合成技术制作DNA芯片，生产过程同电子芯片的生产过程十分相似。采用这种技术生产的基因芯片可以达到1×106/cm2的微探针排列密度，能够在一片1厘米多见方的片基上排列几百万个寡聚核苷酸探针。 原位合成法主要为光引导聚合技术（Light-directed synthesis），它不仅可用于寡聚核苷酸的合成，也可用于合成寡肽分子。光引导聚合技术是照相平板印刷技术（photolithography）与传统的核酸、多肽固相合成技术相结合的产物。半导体技术中曾使用照相平板技术法在半导体硅片上制作微型电子线路。固相合成技术是当前多肽、核酸人工合成中普遍使用的方法，技术成熟且已实现自动化。二者的结合为合成高密度核酸探针及短肽列阵提供了一条快捷的途径。 Affymetrix公司已有诊断用基因芯片成品上市，根据用途可以分为三大类，分别为基因表达芯片、基因多态性分析芯片和疾病诊断芯片，基因表达分析芯片和基因多态性分析芯片主要用于研究机构和生物制药公司，可以用来寻找新基因、基因测序、疾病基因研究、基因制药研究、新药筛选等许多领域，Affymetrix公司主要生产通用寡聚核苷酸芯片；疾病诊断芯片则主要用于医学临床诊断，包括各种遗传病和肿瘤等，目前Affymetrix公司生产

从访谈看我国原子钟研制水平

从访谈看我国原子钟研制水平 弄虚作假，夸大其词——真TM恶心！ 编者按：十年前，国家为落实“科教兴国“的伟大战略，启动了在中国教育和科学发展史上具有开创性意义的“211工程”。工程的实施，在学科建设、人才培养、科技创新等方面为北京大学这样一所百年名校的发展，提供了重要的物质支持和精神支撑。在短短的十年左右的时间中，全体师生团结进取，开拓创新，以奋发向上的精神面貌和丰硕的学术科研成果，为中华民族的进步不断作出着新的贡献。我们将陆续推出——回眸北大“211工程”的系列报道，让大家在了解和思考中，进一步增强建设世界一流大学的豪情壮志，在新阶段的历史征程中，不负国家和人民的期望，书写更加辉煌的篇章。 2006年4 月17，18号北京大学将接受“211”工程二期项目的验收。“构建新一代原子钟研究平台”正是“211工程”中重要的一个项目。在迎接验收前夕，记者特地采访了该项目的带头人、北京大学信息科学技术学院副院长、博士生导师、量子电子学研究所所长、教育部量子信息与测量实验室主任陈徐宗教授。 记者：陈教授您好！首先非常感谢您在百忙中接受我的采访！您知道再过10天我们北京大学就要接受“211”工程二期项目的验收，您可以谈一下在过去几年中我们这个项目获得“211”工程资助的资金数额以及在这些资金的资助下推动了哪些研究项目，进展如何呢？ 陈教授（以下简称陈）：好的，我也正想利用这个机会向大家汇报一下。在过去几年中我们这个项目获得了“211工程”二期资金300百万，利用这批资金我们主要做了三件事： 第一，研制成功我国（也是世界上）第一个长期连续运转的光轴运铯原子钟（至今已连续运转2年多），长期稳定度达:10-10,准确度到达10-11打破了美国等的禁运，满足国内地面高精度小型化原子钟的需求；第二，研制出高性能的铷原子钟，使铷原子钟稳定度从目前的1×10-13/日提高到2－3×10－14/日的国际先进水平，该原子钟已被选为我国二代卫星导航系统的核心部分； 第三，我们建立了新型原子钟的基础研究平台，该平台可以开展以超冷原子与超高精度光学梳状发生器为基础的新型原子钟研究，取得的成果为： （1）实现了玻色—爱因斯坦凝聚，获得了中国稳定最低的物质材料，温度为50纳开尔文，而绝对零度是0开尔文,我们知道绝对零度是无法实现只能靠近。 （2）实现了多种原子激光(包括：脉冲原子激光、连续原子激光、准联系原子激光、磁场加速原子激光等)。国际上共有43个实验室获得了玻色—爱因斯坦凝聚，其中只有8个获得了脉冲原子激光，我们北大量子电子实验室就是其中之一。而连续原子激光世界上只有2个实验室获得，一个是2005年诺贝尔物理学奖获得者德国慕尼黑大学教授、马克斯普朗克-l量子光学研究所所长Theodor.W.Hansch教授领导的小组，另一个就是我们北大的实验室。 （3）建立了高精度飞秒锁相光梳与半导体激光频率标准测量系统。利用此平台，我们获得了国际973项目：“超冷原子光晶格微波原子钟”、“主动式钙原子光钟”、“主动式钙原子光钟”与国家自然科学重大基金项目“光学频率向微波频率精密传递”等项目的支持。 记者：听了陈教授的介绍，真是欢欣鼓舞！陈教授，我对您刚才提到的一些比较专业的术语比如玻色—爱因斯坦凝聚、一些数据的实际概念都不是完全了解。另外我也想问一下原子钟的工作原理。 陈：首先玻色—爱因斯坦凝聚是爱因斯坦在70年前提出的，我们知道在常温下原子是很活跃的，很难控制，而到达一定低温后所有的原子会表现出同一个状态形成一种“凝聚”。打个不恰当的比方——本来操场上有很多穿着各种衣服在锻炼的同学，他们打球、踢球、跑步等等，而现在让他们都穿上统一服装做广播体操，并且假设每个人都是一模一样的。而玻色—爱因斯坦凝聚状态下的原子就类似这个情形。至于上面所说的一些数据，10－12也就是说原子钟30万年差一秒，我们现在研制成功的10－15也就是说3000万年差一秒。 而天稳定度我们这样说吧，卫星在运转过程会出现偏差，每天都要调整，如果卫星携带的原子钟天稳定度高，那么调整幅度就比较小，调整起来就比较方便。至于原子钟的工作原理嘛，我们知道电子在原子内进

科研阅读大作业 光钟相关技术研究进展

光钟相关技术研究进展 1.时间频率标准 1.1时间频率标准发展历史 时间和授时系统是人类文明发展中的一个重要组成部分，很难想象如果没有了钟、手表或者手机来告诉我们时间，我们的生活将会怎样？在进行时间测量时，人们总是选取某种周期运动过程。人类进行测量时间的周期运动过程大体可分为三类[1]：一、转动体的自由旋转。如地球自转，由此导出了恒星时系统和太阳时系统，后者演变为应用广泛的世界时系统；二、开普勒运动。即伴星体在引力作用下绕主星体轨道运动，例如地球绕太阳的运动，月球绕地球的运动，由此导出了历书时系统；三、谐波振荡。绝大多数机械钟和电子钟所依据的振荡运动都属于此类，包括原子辐射或吸收电磁波的振荡运动，其中前两类周期运动是天文学测量时间的基础，第三类谐波振荡产生了一般意义上的时钟，以原子钟最为精确。 直到1928年，时间才有了明确的定义。国际天文学协会(The InternationalAstronomicalUnion)推荐由天文年鉴来确定时间，称为“世界时”。而对于时间的基本单位“秒”的国际定义当时还没有，直到20年后才形成。20世纪50年代，1秒被定义为1个平均太阳日的1 /86400；然而，由于太阳日在一年中并非完全相同，所以在1956 年国际单位制“秒”被修改成1900年1月1日历书12时开始地球公转一周时间的1/31556925.9747，该定义在1960年的第11届国际计量大会(the General Conference on WeightsandMeasure, CGPM)上被批准通过。 随着原子物理的发展，科学家们认识到那些未受干扰的原子的能级跃迁可以提供近乎完美的时间标准，其非常尖锐的共振跃迁可以用作为频率参考基准。由于频率是时间的倒数，所以时间标准本质等价于频率标准。因此时间/频率标准的本质是将一个稳定度尽可能好、频谱尽可能纯的电磁波(光波、微波)频率锁定到一个频率稳定度最好、准确度最高的参考谐振频率上。经过多年努力，“秒”终于脱离了地球物理学的范畴，在1967的第13届国际计量大会上，第一次由原子时间来定义“秒”，即铯原子133同位素基态的两个超精细能级之间跃迁所对应的辐射波的9192631770个周期所持续的时间[2]。由秒定义可知其跃迁频率在微波频段，约9GHz，因此利用微波跃迁频率建立起来的时间/频率标准有时称为“原子微波钟”，我们现行的秒定义就是基于该跃迁的“微波钟”，这一定义一直延续至今。 1.2原子钟简述 所谓原子钟，就是利用量子力学原理制成的高稳定度和高准确度的时间/频率信号产生系统。由于跃迁波长的不同，原子钟又可分为微波钟和光钟，它们都是由振荡器和计数器两个基本部分组成。原子钟主要有两个性能指标：不确定度和稳定度都是相对值。其中不确定度表示原子钟输出频率与标称频率值的符合程度，稳定度表示在取样时间内原子钟输出频率的变化程度。 如图1所示为原子钟的基本原理图[3]。本地振荡(本振)发出的频率信号通过频率综合系统，将信号频率转换到原子跃迁线附近。将此信号输入原子系统，使原子与辐射场发生相互作用。辐射场频率偏离原子跃迁线频率的大小和方向决定着原子在不同能级间布居数的变化，通过探测布居数的变化得到鉴频信号。鉴频信号再通过伺服电路得到反馈信号，将反馈信号输出至本振，使其对本振的频率进行纠正。本振同时还会向外输出信号，经过上述反馈控制作用，该输出信号即为频率稳定在原子跃迁线上的信号。

用于GNSS的SpT星载原子钟及时间系统介绍

第36卷第10期2011年10月武汉大学学报 信息科学版 Geo matics and Informat ion Science of W uhan U niver sity Vo l.36N o.10 Oct.2011 收稿日期:2011-09-12。 文章编号:1671-8860(2011)10-1177-05文献标志码:A 用于GNSS 的SpT 星载原子钟及时间系统介绍 王庆华1 Droz Fabien 1 Rochat Pascal 1 (1 S pectraT ime 公司,Vauseyon 29,瑞士纳沙泰尔,2000,瑞士) 摘 要:研究了空间铷钟和被动型氢钟的地面批量和寿命试验测试结果,以及卫星在轨试验所达到的最新性能结果。基于这些星载钟的试验结果,对全球卫星导航系统的地面时间站的关键设备及其相关算法作了简要描述,并介绍了一种新颖的在轨技术,即从星载原子钟组(ON CLE)直接产生高度稳健的时间频率信号。关键词:星载原子钟;卫星导航系统;氢钟;铷钟;时间系统中图法分类号:P228.42 准确及高稳定度的宇航级原子钟是精密卫星导航系统中的关键设备,现有的美国全球定位系统(GPS )和俄罗斯全球导航卫星系统(GLONASS),以及即将到来的中国北斗卫星导航系统、欧洲伽利略卫星导航系统、印度区域性卫星导航系统(IRNSS )和日本准天顶卫星系统(QZSS)都装载着不同类型的原子钟。 宇航级原子钟必须满足从发射到多年自动运行条件下的严格要求:确保在整个项目寿命期间满意可靠的工作性能,满足对其质量、体积及功耗的限制,经受发射环境(如冲击、加速度、振动)和工作环境(真空、热循环、电磁干扰和电磁兼容、辐射、磁场及其他空间危害)的能力。 不同航天任务对空间原子钟类型的选择是通过对可靠性、质量、性能及价格等诸多因素综合权衡后的结果。表1列出了各导航系统中应用的不同类型的星载原子钟,其中伽利略星载钟的选择考虑到可靠性(技术多样性)和12a 伽利略任务的寿命要求,采用了 双钟技术 。 表1 不同导航卫星系统中的星载原子钟T ab.1 Onbo ard A tomic Clo cks on Different Nav igat ion Systems 美国GPS 俄罗斯GLONASS 欧洲伽利略中国北斗印度IRNSS 日本QZSS 铷钟铯钟 氢钟铷钟 铷钟 铷钟 铯钟铷钟 (未用于GPS IIR) SpectraTime 公司(SpT ,原T em ex Neuch -a ^tel Time 公司)为欧洲、中国和印度的多个导航系统以及其他空间项目提供空间铷钟和被动型氢钟[1],并为全球卫星导航系统的地面精密时间主站和未来星载频率系统提供高性能的时频同步设备和解决方案。 SpT (Spectra T ime)公司为多个导航系统(欧洲、中国和印度)及其他空间项目提供空间铷钟和被动型氢钟。伽利略在轨验证试验卫星(GIOVE)于2005-12和2008-04的两次发射,以及北斗卫星的相继发射,使这两种原子钟技术拥有了若干年的飞行经历。迄今为止(2011-01)SpT 公司已生产交付了60多台铷钟和15台被动型氢钟的飞行件,并进行了批量钟的特性鉴定。 1 空间铷钟(RAFS)和被动型氢钟 (PHM) 伽利略在轨验证试验卫星(GIOV E)于2005-12和2008-04的两次发射,以及北斗卫星自2009-04的相继发射,使这两种原子钟技术拥有了若干年的飞行经历。迄今为止SpT 公司已生产交付了60多台铷钟和15台氢钟的飞行件(正样),并进行了批量钟的特性鉴定。1.1 铷钟地面性能 在于1991年启动的为Radio -Astron 航天任务设计的铷钟基础上,SpT 公司自1996年起开展了铷钟在导航领域的研制工作。

论文 生物芯片技术

生物芯片技术——生物化学分析论文 08应化2 江小乔温雪燕袁伟豪张若琦 2011-5-3

一、摘要： 生物芯片技术，被喻为21世纪生命科学的支撑技术，是便携式生化分析仪器的技术核心，是90年代中期以来影响最深远的重大科技进展之一，是融微电子学、生物学、物理学、化学、计算机科学为一体的高度交叉的新技术，具有重大的基础研究价值，又具有明显的产业化前景。由于用该技术可以将极其大量的探针同时固定于支持物上，所以一次可以对大量的生物分子进行检测分析，从而解决了传统核酸印迹杂交（Southern Blotting 和Northern Blotting 等）技术复杂、自动化程度低、检测目的分子数量少、低通量(low through-put)等不足。 二、关键词 生物芯片；检测；基因 三、正文 （一）、生物芯片的简介 生物芯片技术是一种高通量检测技术，通过设计不同的探针阵列、使用特定的分析方法可使该技术具有多种不同的应用价值，如基因表达谱测定、突变检测、多态性分析、基因组文库作图及杂交测序（Sequencing by hybridization, SBH）等，为"后基因组计划"时期基因功能的研究及现代医学科学及医学诊断学的发展提供了强有力的工具，将会使新基因的发现、基因诊断、药物筛选、给药个性化等方面取得重大突破，为整个人类社会带来深刻广泛的变革。该技术被评为1998年度世界十大科技进展之一。（1）它包括基因芯片、蛋白芯片及芯片实验室三大领域。 基因芯片(Genechip)又称DNA芯片(DNAChip)。它是在基因探针的基础上研制出的，所谓基因探针只是一段人工合成的碱基序列，在探针上连接一些可检测的物质，根据碱基互补的原理，利用基因探针到基因混合物中识别特定基因。它将大量探针分子固定于支持物上，然后与标记的样品进行杂交，通过检测杂交信号的强度及分布来进行分析。 蛋白质芯片与基因芯片的基本原理相同，但它利用的不是碱基配对而是抗体与抗原结合的特异性即免疫反应来检测。蛋白质芯片构建的简化模型为：选择一种固相载体能够牢固地结合蛋白质分子(抗原或抗体)，这样形成蛋白质的微阵列，即蛋白质芯片。 芯片实验室为高度集成化的集样品制备、基因扩增、核酸标记及检测为一体

铯的基本常识.

铯的基本常识 铯是低熔点金属，纯净的金属铯呈金黄色，密度1.878，熔点28.4℃，沸点669.3℃。在碱金属中，铯的熔点和沸点最低，蒸气压最高，正电性最强，电离势和电子逸出功最小。在室温下，金属铯在空气中猛烈燃烧，在纯氧中则会发生爆炸，生成超氧化铯。铯与水剧烈作用，甚至与-116℃的冰也能剧烈反应，生成氢氧化铯和氢气。因此，铯必须在严密隔绝空气的情况下保存在液体石蜡中。铯与有限量氧气作用，可生成氧化铯，还能与卤素发生反应。铯和其他碱金属可形成低熔点合金，如含钠12％、钾47％、铯41％的合金，熔点为-78℃；含铷13％、铯87％的合金,熔点为-39℃；含钠5.5％、铯94.5％的合金，熔点为-29℃。 铯在地壳中含量比较少, 主要分散在锂辉石、锂云母、铁锂云母中，在钾长石、天河石、钾盐和光卤石等矿物中与钾、钠、锂呈类质同像存在。主要的铯矿物是铯榴石（2Cs2O•2Al2O3•9SiO2•H2O），含Cs2O 34.6％。还有硼铯铷矿,含Cs2O 3.5％；铯绿柱石，含Cs2O1.72～3.6％，但较稀少。 铯化合物的提取：从铯榴石中提取铯化合物的方法有盐酸法，还有氯化焙烧法、盐熔法和硫酸法。盐酸法是将经过拣选或浮选的铯榴石的精矿(含Cs2O 20～30％)磨细后，以浓盐酸搅拌浸出，精矿中的铯转化成氯化铯，以水稀释，并加入三氯化锑盐酸溶液，析出氯化锑铯复盐(3CsCl•2SbCl3)。由于锑铯复盐在盐酸溶液中的溶解度比铷、钾复盐小，铷、钾大部分留在母液中而与铯分离。锑铯复盐加入10倍重量的水，煮沸，水解生成白色的碱式氯化锑沉淀，反应式为：3CsCl•2SbCl3＋2H2O→3CsCl＋2SbOCl↓＋4HCl，氯化铯重新进入溶液。溶液中通入H2S气体，除去残余的锑及其他重金属。将精制液煮沸，蒸发浓缩，冷却结晶，经干燥得到氯化铯。 氯化焙烧法是将铯榴石同碳酸钙和氯化钙混合，在800～900℃焙烧后以水浸出。盐熔法是将铯榴石与氯化纳和碳酸钠混合，于800～850℃熔融，再以水浸出。两种方法的浸出液经过净化均可以用4-仲丁基-2(α-甲苄基)苯酚(简称BAMBP)-脂肪烃煤油萃取，以盐酸或二氧化碳加水反萃，得氯化铯或碳酸铯产品。 金属铯的制取：常用金属热还原法以钙还原氯化铯。此法在小于10-3托真空下,温度700～900℃进行还原反应，产生的铯蒸气，经冷凝后成液态收集。熔盐电解法制取金属铯是以液态铅作阴极，石墨作阳极，于700℃电解氯化铯，由阴极得到含铯8.5％的铅铯合金。合金于600～700℃真空蒸馏，除去铅等杂质，制得纯铯。 铯的主要工业用途是制造光电池、光电倍增管和电视摄象管以及用作真空管的吸气剂。由钠和铊激活的碘化铯可制作工业和医疗用的X射线图象放大板或荧光屏。用铯形成的人工铯离子云，可以进行电磁波的传播和反射。铯在多种有机、无机合成中用作助催化剂或催化剂。铯盐还用于生产激光用的玻璃、低熔点玻璃和纤维透镜玻璃。铯还可用于制作铯原子钟。在铯离子热电转换器、铯离子发动机、磁流体发电系统以及超临界蒸气发电系统等新能源研究中均用到铯。多种铯盐用于微量分析和用作药物。 金属铯的活性很强，在空气中燃烧会喷溅，产生浓密的碱性烟雾，伤害眼睛、呼吸系统和皮肤。因此在生产、贮存及运输时必须严格防止金属铯同空气或水接触。金属铯转移时，

LPRO-101(铷原子钟)

LPRO Rubidum Oscillator USER’S GUIDE and INTEGRATION GUIDELINES S/O/102502D LPRO Rubidium Oscillator for Time & Frequency Reference

Datum — Proprietary Copyright 2000 Datum All Rights Reserved Printed in U.S.A. This material is protected by the copyright and trade secret laws of the United States and other countries. It may not be reproduced, distributed or altered in any fashion, except in accordance with applicable agreements, contracts or licensing, without the express written consent of Datum Irvine. For permission to reproduce or distribute please contact: Publications Supervisor, Datum Irvine, 3 Parker, Irvine, CA 92618-1605. Ordering Information The ordering number of this document is S/O/102502D. To order this document, call 949 598 7600 and ask for the Datum Irvine Sales Department. Notice Every effort was made to ensure that the information in this document was complete and accurate at the time of printing. However, the information presented here is subject to change. Applicable Patents This product is protected under the following U.S. patent numbers: 4,661,782; 5,457,430; 5,489,821; 5,656,189; 5,721,514 and patents pending. Trademarks X72 is a registered trademark of Datum. Other trademarked terms may appear in this document as well. They are marked on first usage. Warranty Datum provides a 2 year warranty on this product.

数据库常用数据类型

(1) 整数型 整数包括bigint、int、smallint和tinyint，从标识符的含义就可以看出，它们的表示数范围逐渐缩小。 l bigint：大整数，数范围为-263 (-9223372036854775808)～263-1 (9223372036854775807) ，其精度为19，小数位数为0，长度为8字节。 l int：整数，数范围为-231 (-2,147,483,648) ～231 - 1 (2,147,483,647) ，其精度为10，小数位数为0，长度为4字节。 l smallint：短整数，数范围为-215 (-32768) ～215 - 1 (32767) ，其精度为5，小数位数为0，长度为2字节。 l tinyint：微短整数，数范围为0～255，长度为1字节，其精度为3，小数位数为0，长度为1字节。 (2) 精确整数型 精确整数型数据由整数部分和小数部分构成，其所有的数字都是有效位，能够以完整的精度存储十进制数。精确整数型包括decimal 和numeric两类。从功能上说两者完全等价，两者的唯一区别在于decimal不能用于带有identity关键字的列。 声明精确整数型数据的格式是numeric | decimal(p[,s])，其中p为精度，s为小数位数，s的缺省值为0。例如指定某列为精确整数型，精度为6，小数位数为3，即decimal(6,3)，那么若向某记录的该列赋值56.342689时，该列实际存储的是56.3427。 decimal和numeric可存储从-1038 +1 到1038 –1 的固定精度和小数位的数字数据，它们的存储长度随精度变化而变化，最少为5字节，最多为17字节。 l 精度为1～9时，存储字节长度为5； l 精度为10～19时，存储字节长度为9； l 精度为20～28时，存储字节长度为13； l 精度为29～38时，存储字节长度为17。 例如若有声明numeric(8,3)，则存储该类型数据需5字节，而若有声明numeric(22,5)，则存储该类型数据需13字节。 注意：声明精确整数型数据时，其小数位数必须小于精度；在给精确整数型数据赋值时，必须使所赋数据的整数部分位数不大于列的整数部分的长度。 (3) 浮点型 浮点型也称近似数值型。顾名思义，这种类型不能提供精确表示数据的精度，使用这种类型来存储某些数值时，有可能会损失一些精度，所以它可用于处理取值范围非常大且对精确度要求不是十分高的数值量，如一些统计量。

空间冷原子钟

空间冷原子钟 从日晷、漏刻计时器（水钟、沙漏等）的出现，到摆钟、石英晶体钟的发明，人类对于时间的把握越来越精确。而从1948年第一台原子钟发明至今，人类计时的精度更是以几乎十年一个数量级的速度提高。2016年9月，由中国科学家研制的世界上第一台在轨进行科学实验的空间冷原子钟（space cold atomic clock），随着中国的天宫二号空间实验室发射升空。空间冷原子钟这一“高冷”的术语带着国人的热情与自豪，成为热词。空间冷原子钟的原理是将激光冷却原子技术与空间微重力环境相结合，在空间轨道上获得比地面上的线宽要窄一个数量级的原子钟谱线，从而进一步提高原子钟精度。这是原子钟发展史上又一个重大突破，在计量学、基础物理、守时、全球导航定位系统等方面都有非常重大的科学研究和工程应用价值。 ●中科院上海光机所研制的“空间冷原子钟”搭载“天宫二号”发射升空，将成为国际上首台在轨运行并开展科学实验的“空间冷原子钟”，同时也是目前在空间运行的最高精度的原子钟。“空间冷原子钟”将激光冷却技术和空间微重力环境结合，有望实现10-16量级的超高精度（约3000万年误差1秒），将目前人类在太空中的时间计量精度提高

1～2个数量级。――《空间冷原子钟专题》（中国科学院上海光学精密机械研究所官网，2017年9月） ●空间冷原子钟主要包括物理单元、微波单元、光学单元和控制单元四大组成部分，每个单元都有非常高的技术指标，其工作原理是利用激光冷却和俘获技术获得接近绝对零度（μK量级）的超冷原子团，然后采用移动光学黏团技术将其沿轴向抛射。在微重力环境下，原子团可以做超慢速均速直线运动。处于纯量子基态上的原子经过环形微波腔，与分离微波场两次相互作用后产生量子叠加态，经由原子双能级探测器测出处于两种量子态上的原子数比例，获得原子跃迁几率，改变微波频率即可获得原子钟的谱线Ramsey条纹。预计微重力环境下所获得的Ramsey中心谱线线宽可达0.1 Hz，比地面冷原子喷泉钟谱线窄一个数量级，利用该谱线反馈到本地振荡器即可获得高精度的时间频率标准信号。――《超高精度空间冷原子钟》（中国科学院空间应用工程与技术中心官网，2016年9月6日） ●空间冷原子钟研制和运行的成功对于基础物理学的研究及科技的应用都意义非凡，比如：空间站内的冷原子钟对卫星上的传统热原子钟进行不受地球大气影响的校准，以及与地面喷泉原子钟形成空-地、地-空、地-地的完整校准。由于卫星全球定位系统的核心技术就在于原子?的精准度，空间冷原子钟的在轨持续运行会大幅度地提高GPS的定位精

现代授时技术及其用途

现代授时技术及其用途–概述 摘要：涵盖的内容 1、基本的准备知识：单位制、频率基、标准器、频标比对方 法和测量技术。一些内容在“时间与频率测量”中学习，而针对性的频标比对和时间测量等内容在本课程中讲。教材，根据情况不断重复和复习。 2、各种可用的传输载体和途径（无线），时间–空间关系 3、时间和频率信号在授时传递中信号的特点及其处理、测量 技术（扩展） 4、重要的基础：时间同步、相位同步（同频、同相）、相位群 同步。源端和用户端的区别, 周期性（1pps）和非周期性的区别、灵活性；相互间的相关性 5、特有的授时比对方法：三种，单、双、共 6、关于授时技术的应用–其重要性反映了学习的价值。导航 定位、时间同步、电力故障检测、国防军工、航空航天等。注意时–空关系。 7、同步技术的扩展：频率准确度、稳定度的传递，例如在原 子钟等量子频标中。 8、授时、定位、导航系统中的一些关键技术：星载钟、时频 信号生成和保持、星–地、星间、地–地的同步监测等。 9、最新的技术进展 10、GPS等全球定位系统

11、 方法、实验（理解）、和科研的关系。 概述 与其他物理量在量值传递等方面很大的不同，时间和频率信号的准确传递可以借助于电磁波信号以无线的方法进行。这主要是因为光和电磁波信号传递速度的高精度以及快速的原因。 高精度传输的参考时间信号是官方的国际时间，协调世界时UTC ；高精度传输的参考频率(时间间隔)信号是国际原子时TAI 。它们都是由国际度量局BIPM 产生的。授时技术的目的是完成全部（全球）或者局部的时间的一致。 授时技术从最初主要是用于时间和频率标准器之间的准确比对及量值传递。这常常表现为频率信号的校准和时间的同步等。而近年来它也更多地被用于导航定位、通讯、大系统的管理和协调、电力传输中的故障检测等。另外，授时技术的用途也更多的表现在导航和长度的精密测量及控制方面。经过了几年对本课程的讲授，我们感觉到应该在更广义的范畴内把授时问题的内涵、相关知识、可应用的领域以及针对不同情况时的灵活应用等交待的更明白。这样才能发挥它的功能。 用符号S 表示电磁波传播的距离、V 表示电磁波传播的速度、d 表示传播延迟，则 d=V S (1) 对于天波一般取V 等于光速c ；对于地波，根据大地导电率的不同，V 不等于光速，要作相应的修正。此外，能否准确的计量出电磁波信号传播的实际距离也是确定各种发播手段准确度高低的关键。 从计量学的发展中，可以看到一条规律。也就是因为时间和频率量的高精度和便于数字化处理等优点，对于其他量值的测量和处理从高精度的考虑就有向频率或者时间量靠近的趋势。同样，又由于时间和频率量便于高精度传输的优点 (其他量值，如电压等就很难通过这样的途径准确的传输)，除了利用这种传输单一地进行时间或者频率量的传递和比对外人们还千方百计地把可能转换或者以时间量值为代表情况下实现其他对象的比对、统一等目的。所以在全球定位星系统(GPS)发展的初期，就有人预测这个系统能够发挥的作用的广度和深度将取决于人们的想象力。如果说，在时间和频率领域授时技术主要的功能是完成时间的同步和频率量值的一致，那末在更广泛的领域它将以时间、相位或者频率为纽带实现不同的控制对象在大空间的统一。这里，最明显的例子就是电力系统的管理、控制和故障检测；在通讯方面对于图像和文字资料的传输所需要的系统等。 为了学习方便，我们先把本课程中的关键的缩写词汇列表如下： （有印象，不要求记；在许多文献中大量应用） BIPM: Bureau International des Poids et Mesures C/A 码：进入探测粗码(Coarse Acguisition of Clear Access) CRL: Communications Research Laboratory, Tokyo CV: Common View

Excel中常用的数据类型

Excel中常用的数据类型 在Excel的单元格中可以输入多种类型的数据，如文本、数值、日期、时间等等。下面简单介绍这几种类型的数据。 1．字符型数据。在Excel中，字符型数据包括汉字、英文字母、空格等，每个单元格最多可容纳32000个字符。默认情况下，字符数据自动沿单元格左边对齐。当输入的字符串超出了当前单元格的宽度时，如果右边相邻单元格里没有数据，那么字符串会往右延伸；如果右边单元格有数据，超出的那部分数据就会隐藏起来，只有把单元格的宽度变大后才能显示出来。 如果要输入的字符串全部由数字组成，如邮政编码、电话号码、存折帐号等，为了避免Excel把它按数值型数据处理，在输入时可以先输一个单引号“'”(英文符号)，再接着输入具体的数字。例如，要在单元格中输入电话号码“64016633”，先连续输入“'64016633”，然后敲回车键，出现在单元格里的就是“64016633”，并自动左对齐。 2．数值型数据。在Excel中，数值型数据包括0~9中的数字以及含有正号、负号、货币符号、百分号等任一种符号的数据。默认情况下，数值自动沿单元格右边对齐。在输入过程中，有以下两种比较特殊的情况要注意。 (1)负数：在数值前加一个“”号或把数值放在括号里，都可以输入负数，例如要在单元格中输入“66”，可以连续输入“66”“(66)”，然后敲回车键都可以在单元格中出现“66”。 (2)分数：要在单元格中输入分数形式的数据，应先在编辑框中输入“0”和一个空格，然后再输入分数，否则Excel会把分数当作日期处理。例如，要在单元格中输入分数“2/3”，在编辑框中输入“0”和一个空格，然后接着输入“2/3”，敲一下回车键，单元格中就会出现分数“2/3”。 3．日期型数据和时间型数据。在人事管理中，经常需要录入一些日期型的数据，在录入过程中要注意以下几点： (1)输入日期时，年、月、日之间要用“/”号或“-”号隔开，如“2002-8-16”“2002/8/16”。 (2)输入时间时，时、分、秒之间要用冒号隔开，如“10:29:36”。 (3)若要在单元格中同时输入日期和时间，日期和时间之间应该用空格隔开。 （信息技术教育室供稿）

生物芯片技术研究进展

生物芯片技术研究进展 张智梁 摘要：随着DNA测序技术的发展和几种同时监测大量基因表达的新技术出现，人类基因组DNA序列分析可能很快完成，并由此产生了生物信息学，而DNA芯片技术应运而生。生物芯片主要是指通过微电子、微加工技术在芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、DNA、蛋白质、组织、糖类及其他生物组分进行快速、敏感、高效的处理和分析，是近些年来发展迅速的一项高新技术。生物芯片主要包括基因芯片、蛋白质芯片、组织芯片等。 关键词：生物芯片；研究进展；应用 生物芯片是指通过微电子、微加工技术在芯片表面构建的微型生物化学分析系统，以实现对细胞、DNA、蛋白质、组织、糖类及其他生物组分进行快速、敏感、高效的处理和分析，其实质就是在面积不大的基片(玻片、硅片、聚丙烯酰胺凝胶、尼龙膜等载体)表面上有序地点阵排列一系列已知的识别分子，在一定条件下，使之与被测物质(样品)结合或反应，再以一定的方法(同位素法、化学荧光法、化学发光法、酶标法等)进行显示和分析，最后得出被测物质的化学分子结构等信息。因常用玻片／硅片等材料作为固相支持物，且制备过程模拟计算机芯片的制备技术，所以称之为生物芯片技术。这项技术是由美国旧金山以南的的一个新兴生物公司首先发展起来的。S.P.AForder及其同事于90年代初发明了一种利用光刻技术在固相支持物上光导合成多肽的方法，并在此基础上于l993年设计了一种寡核苷酸生物芯片，直至l996年制造出世界上第一块商业化的DNA芯片。在此期间国际上掀起了一片DNA芯片设计的热潮，出现了多种类型的DNA芯片技术。DNA芯片在产生的短短几年时间内技术不断，现已经显现出在基因诊断、基因表达分析和新基因的发现、蛋白组学方面的应用、基因组文库作图等生物医学领域中的应用价值。 l、生物芯片的分类 目前常见的生物芯片分为3类：第1类为微阵列芯片，包括基因芯片、蛋白芯片、细胞芯片和组织芯片；第2类为微流控芯片(属于主动式芯片)，包括各类样品制备芯片、聚合酶链反应(PCR)芯片、毛细管电泳芯片和色谱芯片等；第3类为以生物芯片为基础的集成化分析系统(也叫“芯片实验室”，是生物芯片技术的最高境界)。“芯片实验室”可以完成如样品制备、试剂输送、生化反应、结果检测、信息处理和传递等一系列复杂工作。这些微型集成化分析系统携带方便，可用于紧急场合、野外操作甚至放在航天器上。 2、生物芯片的应用 2．1基因测序基因芯片利用固定探针与样品进行分子杂交产生的杂交图谱而排列出待测样品的序列，这种测定方法快速，具有十分诱人的前景。芯片技术能辨别单核苷酸多态性(SNPs)，当基因组序列中的单个核苷酸发生突变，就会引起基因组DNA序列变异。Hacia等用含有48000个寡核苷酸的高密度微阵列分析了黑猩猩和人BRCAl基因序列差异，结果发现在外显子11约3．4kb长度范围内的核酸序列同源性为83．5％～98．2％，提示了二者在进化上的高度相似性。Check 等通过运用DNA微集阵列分析研究与早期心血管疾病相关的候选基冈一丁SP基冈家族，结果发现TSP-1和TSP-4基因错义变异与早期冠状动脉疾病相关，它们在m液凝固和动脉修复中起重要作用，而丁SP一2基冈非编码区的突变却在心脏病的发生过程有一定的保护作用。在卵巢癌发展过程中，基因TP53起到临界

NIM4_铯冷原子喷泉钟新一代时间频率基准

收稿日期:2002-08-20 作者简介:李天初,男,研究员。 2004年2月宇航计测技术 Feb.,2004第24卷 第1期 Journal of Astronautic Metrology and Measurement Vol.24,No.1文章编号:1000-7202(2004)01-0020-06 中图分类号:TM93511 文献标识码:A NIM 4#铯冷原子喷泉钟新一代时间频率基准 李天初 李明寿 林平卫 黄秉英 钱进 王平 干云清 辛明德 陈伟亮 石春英 赵晓惠 刘年丰 (中国计量科学研究院,北京100013) 文 摘 回顾了NIM4#钟实现5L K 冷原子云,74cm 原子喷泉和0195Hz 线宽Ramsey 跃迁实验,报道了9119 GHz 微波锁定到铯原子秒定义跃迁,频率稳定性达到(5-7)@10-15(15000s)。目前我们正在进行不确定度评估,可望不确定度进入10-15量级,建立我国新一代时间频率基准装置。 主题词 时间频率基准 原子钟 + 冷原子喷泉钟 NIM 4#Cold Cesium Atomic Fountain Clock a Time and Frequency Primary Standard of New Generation LI Tian-chu LI Ming-shou LIN Ping-wei HUANG Bing-ying QIAN Jin W ANG Ping GAN Yun-qing XIN Ming-de CHEN Wei-liang SHI Chun-ying ZHAO Xiao-hui LI U Nian-feng (National Institute of Metrology,Beijing 100013) Abstract We in this paper review realizations of the 5L K cold atom cloud,74c m atomic fountain,and Ramsey transition with 0.95Hz linewidth;and report the locking of th 9.19GHz microwa ve to the time unit,sec ond,definition transition of the Cesium atom with a stability of (5-7)@10 -15 (15000s)on the NI M4# cold atomic fountain clock.Now we are evaluating the uncertainties with the target to establish the ne w genera -tion time and frequency primary standard,with uncertainty in the order of 10-15,of this nation. Key words Time and frequency standard Atomic clock + Cold atomic fountain clock

生命科学与技术研究进展

1. 什么是系统生物学？ 系统生物学是一种典型的多学科交叉研究，它需要生命科学、信息科学、数学、计算机科学等各种学科的共同参与。它是一种整合型大科学，要把系统内不同性质的构成要素（基因、mRNA、蛋白质、生物小分子等）整合在一起进行研究。对于多细胞生物而言，系统生物学就是要实现从基因到细胞、到组织、到个体的各个层次的整合。 系统生物学包括四个方面： 一、系统结构。包括基因，蛋白间关系以及由此得到的基因蛋白网络和生物通路，以及这些相互之间关系所牵涉到的细胞内和细胞外结构的物理特性和机制。 二、系统动力学。可以通过代谢分析，敏感性分析，动力学分析工具比如分叉分析等，以及识别不同行为所内含的机制等分析方法和手段来理解在不同时间点不同条件下系统的行为。 三、系统的控制方法。掌握这些控制细胞处于各种状态的机制，用来模拟系统，能得到治疗疾病的药靶。 四、设计的方法。基于某些设计的原则和模拟方法，可以修正和构造具有所需特性的系统，而不需要盲目地反复实验。 2. 生物芯片技术对于系统生物学的意义？ 生物芯片是多领域相揉合的产物，生物芯片技术涉及电子技术、成像光学、材料学、计算机技术、生物技术等。简单说，生物芯片就是在一块玻璃片、硅片、尼龙膜等材料上放上生物样品，然后由一种仪器收集信号，用计算机分析数据结果。根据生物分子间特异相互作用的原理，将生化分析过程集成于芯片表面，从而实现对细胞、蛋白质、DNA以及其他生物组分的准确、快速、大信息量的检测。生物芯片技术是系统生物学技术的基本内容。 系统生物学有两个关键技术基础，“组学”数据基础，以及检测和实验技术基础。在检测和实验技术这一方面，生物芯片占有举足轻重的地位。二十世纪末期，生物芯片开始进入大家的视野，它有着传统技术无可比拟的优势：高通量、微型化、自动化。系统生物学需要处理海量的组学数据，如果仅仅依靠传统手段，将举步维艰，借助于芯片技术，将事半功倍。 3. 以某离子通道为例，叙述蛋白结构和功能的测量方法和手段 以BK通道为例，结构测量：首先得到通道的序列，设计引物，通过体外PCR 快速高效的体外扩增该片段，然后连接到合适的载体上导入宿主细胞中进行表达，获得蛋白，通过HPLC进行蛋白分析和分离，将纯化后的蛋白配制成浓溶液，进行晶体生长实验，获得高质量的单晶体后，进行X射线衍射来解析该通道的结构，功能测量：通过量：通过切除部分序列，来测量通道的功能序列，定点突变来确定通道的关键氨基酸。通过特异性药物或毒素与通道的结合相互作用来检测通道的生理活性和功能。 4、有哪些方法可用来确定离子通道生理功能？ （1）电压钳技术 膜对某种离子通透性的变化是膜电位和时间的函数。用玻璃微电极插入细胞内，利用电子学技术施加一跨膜电压并把膜电位固定于某一数值，可以测定该膜电位条件下离子电流随时间变化的动态过程。利用药物使其他离子通道失效，即可测定被研究的某种离子通道的功能性参量