光電專題

屏幕複合式成像光分布量測儀 [ 下載 PDF ]

余業緯, 陳瑋鑫, 陳彥霖, 陳鶴祥, 孫慶成

發光二極體已發展為現代照明之主要光源之一，於照明設計上，第一步就必須掌握光源之光形分布，除此之外，仍需掌握燈具或被照材料之散射特性－雙向散射分布函數，才能達到精確的照明設計。我們發展一種屏幕複合式成像光分布量測儀，其可以快速地量測發光二極體封裝光形分布及雙向散射分布函數。屏幕複合式成像光分布量測儀使用二維屏幕及相機來擷取部分的光場分布，本文闡述其理論計算與校正方法，並實際量測擴散片之雙向散射分布函數。

人造標靶性光激發之奈米基因剪技術 [ 下載 PDF ]

李映瑩, 蔡宗霖, 謝達斌

基因工程造就了二十世紀生技醫藥發展的榮景，其中最重要的工具就是基因剪刀限制.與基因糨糊連結.。隨著人類與更多物種基因圖譜解碼，基因工程技術為人類疾病、能源與糧食問題提供了一個全新的契機。傳統上基因工程仍以限制.為工具進行基因重組，但受限於辨識序列短且需使用特定的緩衝溶液，使技術在操作上較複雜，也有更多的限制。「人造標靶光激發之奈米剪 (artificial, targeted, light-activatednanoscissor, ATLANS)」是一種能在單一緩衝溶液環境下辨識選定的基因序列，且此序列可長達數十鹼基對以增加其辨識專一性，此外，更能針對細胞核中的雙股 DNA 進行辨識 (現有的基因沉默技術主要是針對 mRNA 之辨識)，並利用可見光波長調控雙股 DNA 之切割 (double strand cleavage)，由基因體上的層次達到更徹底抑制基因表現之目標。此技術使用奈米粒子作為載體並藉以穩定保護切割分子，提升細胞及次細胞層次標靶運送，以及光學活化切割之整體效能。此一技術已成功應用在細胞中抑制選定之螢光基因的表現，預期將能藉由切割特定抗藥基因的表現，達到降低化療投藥劑量及副作用、增強療效與降低癌細胞對處方用藥產生之抗藥性。

三維光學影像擷取系統 [ 下載 PDF ]

李正中, 吳鍇, 蔡瑞章, 駱遠

光學影像系統的發展可回溯至十七世紀，由顯微鏡之父 Anton van Leeuwenhoek 發展第一台光學顯微鏡。迄今，如何快速取得三維 (3D) 影像資訊的光學影像系統，仍是科學家們研究發展的重點。著名的實驗室、研究單位等均投入大量人力與物力發展出各式各樣、不同功能的影像系統，並以三維影像術為研發與應用的焦點。本文將介紹具備快速、不需掃描與高解析度的光學影像系統，包括體積全像影像系統及同步相位干涉術。

LED 照明用之二次光學透鏡最佳化設計 [ 下載 PDF ]

林奇鋒, 方育斌, 楊博華

本研究利用模式搜尋法最佳化 LED 照明之二次光學透鏡。在假設點光源條件之下，利用能量轉換關係與斯乃爾定理，可建構出具有均勻照度功能的光學透鏡。然而，因為尺寸效應的存在，實際的 LED 光源燈具還是會造成照度不均的現象。放大 LED 透鏡尺寸則可消除 LED 尺寸效應，但會影響燈具的機構配置與增加透鏡的製造成本。因此本研究使用模式搜尋法修正 LED 光學透鏡之設計參數，降低 LED 的尺寸效應讓燈具維持高均勻照明，並達到縮小透鏡尺寸的目的。

快速橢偏單層膜計算模組開發 [ 下載 PDF ]

謝余松, 盧宥任, 張益三

橢圓偏光術是一種特殊的薄膜特性量測技術，利用該方法可獲得待測樣品之薄膜厚度、折射率、消光係數與表面粗糙度等重要參數。本文探討將橢偏術應用於單層薄膜之膜厚計算過程所需建立的演算模型、軟體架構及使用者介面設計等項目，經以標準片測試後發現，本文使用的代數解析模型，具有運算時間短、能快速得到膜厚值且能避免多重解之優勢。

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簡易智慧型手機核種偵查儀 [ 下載 PDF ]

曾訓華

日本福島核災經驗，核能電廠輻射洩漏災變發生，汙染擴散距離長達數十公里時，對應變決策至關重要之特定輻射核種成分與活度調查，傳統作業必須包括：抽取樣本、實驗室運交、精密測量以及資料運算等四個步驟。面積廣大時，執行上述作業步驟費力費時，與掌控事故發展之分秒必爭要求，無期待可能性。雖然可以運用移動式環境偵測車輛，將高精密之實驗裝備運送至事故現場，就地實施取樣及輻射核種分析，但這類裝備主要使用高精密偵檢器及電子週邊，僅能於嚴格控制之溫度與環境下才可發揮正常功能，兼以設備笨重、價格昂貴、高維護成本、有限之數量及妥善率，並不足以應付瞬息萬變、複雜多樣之核輻射事故情境。本研究成果係針對上述缺點，根據行政院核能研究所獨特之脈衝分析晶片發明專利，開發一種成本低廉、輕巧省電、使用碘化鈉偵檢器之低成本能譜分析模組，搭配智慧型手機，適用於大量生產與分發使用，有效地解決大面積汙染調查所需之裝備數量、輸運及妥善率問題。

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智慧型行動裝置之機房環境監控 [ 下載 PDF ]

周世傑, 林炳宏, 廖泰杉, 陳峰志

近年來隨著資訊系統的發展，各企業紛紛導入電子化的設備，而一個維持企業資訊設備運轉的重要地點－資訊機房，成為企業生存的重要設施。近年來智慧型手機愈來愈普及，隨著科技的迅速發展，手機所能提供的服務已經不只是打電話而已。為了達成資訊機房的正常運作，本文提出建置機房監控的預警系統來確保設備的安全運行，如監測機房的溫濕度、水位／漏水、火災、空氣流動、門禁管理、人物移動與影像監視等，並結合智慧型手機能於第一時間通報，及時解決問題，避免危害繼續擴大。

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多功能介電泳晶片系統運用於膀胱癌細胞之期別診斷 [ 下載 PDF ]

黃耀緯, 徐佑銘, 吳耀東, 莊承鑫

本文探討一種具三層式電極與微圓洞陣列之介電泳操控晶片，可程式化捕捉與釋放單細胞並應用於癌細胞電性感測功能。利用非均勻電場所產生之介電泳力來捕捉與釋放膀胱癌細胞，再藉由阻抗分析儀進行癌細胞感測，完成可程式化細胞操控與阻抗量測雙功能之實驗室晶片。實驗前先行利用模擬軟體來觀察微圓洞的結構和三層電極之電場分布情形，以此分布來了解設計細胞操控之正、負介電泳效應。實驗方面，以 LabVIEW 程式搭配 DAQ 系統進行可程式化的操控，將細胞捕捉後再進行單細胞電性量測，以獲得細胞之阻抗值，藉由其阻抗值來辨別細胞的特徵，在獲得特定細胞的判別後，則可進行單細胞的釋放，最後將回收後的標的細胞進行後續的研究作業。本研究將使用 T24 和 TSGH8301 兩種不同期別之膀胱癌細胞當實驗對象，實驗結果顯示 TSGH8301 (grade II) 阻抗值高於 T24 (grade III)，本研究所開發之介電泳晶片不僅可以達到捕捉、固定與可程式化單細胞操控與阻抗量測之能力，在未來亦可應用於體外檢測與藥物篩檢等領域上。

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以石英奈米錐狀陣列作為具抗反射性質之次波長結構 [ 下載 PDF ]

湯喻翔, 黃茂榕, 蘇健穎, 蕭銘華

本研究結合自組裝奈米球微影 (self-assembled nanosphere lithography, SANL) 及感應耦合電漿離子蝕刻 (inductively coupled plasma reactive ion etching, ICP-RIE) 兩項技術，製作出具規模排列之錐狀陣列結構，可應用於光學系統之抗反射層。我們發展一種簡單的製程，成功地在石英玻璃基板上製作出次波長結構，期望能達到寬頻抗反射的效果，以增加入射光對石英玻璃的穿透率。實驗結果證實利用薄光阻格狀結構搭配震盪塗佈法，可以在石英玻璃上製備一單層且整齊排列之聚苯乙烯奈米球，並以此為遮罩進行乾式蝕刻。在乾式蝕刻方面，我們利用 C₄F₈/He 電漿對石英玻璃進行蝕刻，以聚苯乙烯奈米球為遮罩所得到的結構為一圓柱狀，藉由調整蝕刻製程參數，則可得到尖錐狀結構。實驗結果顯示最佳的次波長抗反射結構為高度 190 nm、直徑 108 nm、深寬比可達 1.81:1 之錐狀陣列，並使得波長 300–1000 nm 的入射光之有效反射率下降到 6.75%，達到寬頻抗反射的效果。