半导体ee是什么岗位

半导体ee是硬件工程师岗位。

Electronics Engineer，电子工程师，即硬件工程师。硬件工程师负责电子硬件的技术开发。硬件工程师是若干专业类型的工程师之一（包括硬件、软件、机械、工业设计），向系统工程师和PDT(Product Development Team产品开发团队）开发代表报告。

职业要求

自动化、电子、无线电、电气、机械等相关专业本科以上学历。

要求具有扎实的理论基础、丰富的电子知识，具有良好的电子电路分析能力。

其中硬件工程师需要有良好的手动 *** 作能力，能熟练读图，会使用各种电子测量、生产工具，而软件工程师除了需要精通电路知识以外，还应了解各类电子元器件的原理、型号、用途，精通单片机开发技术，熟练各种相关设计软件，会使用编程语言。另外良好的沟通能力和团队精神也是一名优秀的电子工程师必不可少的。

等离子体(pla *** a)又叫做电浆，是由部分电子被剥夺后的原子及原子团被电离后产生的正负离子组成的离子化气体状物质，尺度大于德拜长度的巨观电中性电离气体，其运动主要受电磁力支配，并表现出显著的集体行为。它广泛存在于宇宙中，常被视为是除去固、液、气外，物质存在的第四态。电浆是一种很好的导电体，利用经过巧妙设计的磁场可以捕捉、移动和加速电浆。电浆物理的发展为材料、能源、信息、环境空间、空间物理、地球物理等科学的进一步发展提供了新的技术和工艺。

电浆是不同于固体、液体和气体的物质第四态。物质由分子构成，分子由原子构成，原子由带正电的原子核和围绕它的、带负电的电子构成。当被加热到足够高的温度或其他原因，外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子，就像下课后的学生跑到 *** 场上随意玩耍一样。电子离开原子核，这个过程就叫做“电离”。这时，物质就变成了由带正电的原子核和带负电的电子组成的、一团均匀的“浆糊”，因此人们戏称它为离子浆，这些离子浆中正负电荷总量相等，因此它是近似电中性的，所以就叫电浆。

基本介绍中文名 ：电浆 外文名 ：pla *** a 类目 ：物理学 又叫 ：电浆 构成,发展史,离子效应,主要套用,技术,不稳定性,核聚变,科研贡献, 构成 看似“神秘”的电浆，其实是宇宙中一种常见的物质，在太阳、恒星、闪电中都存在电浆，它占了整个宇宙的99%。21世纪人们已经掌握和利用电场和磁场产生来控制电浆。最常见的电浆是高温电离气体，如电弧、霓虹灯和日光灯中的发光气体，又如闪电、极光等。金属中的电子气和半导体中的载流子以及电解质溶液也可以看作是电浆。在地球上，电浆物质远比固体、液体、气体物质少。在宇宙中，电浆是物质存在的主要形式，占宇宙中物质总量的99%以上，如恒星(包括太阳)、星际物质以及地球周围的电离层等，都是电浆。为了研究电浆的产生和性质以阐明自然界电浆的运动规律并利用它为人类服务，在天体物理、空间物理、特别是核聚变研究的推动下，近三、四十年来形成了磁流体力学和电浆动力学。 电浆由离子、电子以及未电离的中性粒子的集合组成，整体呈中性的物质状态。电浆可分为两种：高温和低温电浆。电浆温度分别用电子温度和离子温度表示，两者相等称为高温电浆；不相等则称低温电浆。低温电浆广泛运用于多种生产领域。例如：等离子电视，婴儿尿布表面防水涂层，增加啤酒瓶阻隔性。更重要的是在电脑晶片中的蚀刻运用，让网路时代成为现实。 电浆发生器 高温电浆只有在温度足够高时发生的。恒星不断地发出这种电浆，组成了宇宙的99%。低温电浆是在常温下发生的电浆（虽然电子的温度很高）。低温电浆可以被用于氧化、变性等表面处理或者在有机物和无机物上进行沉淀涂层处理。 电浆 （Pla *** a）是一种由自由电子和带电离子为主要成分的物质形态，广泛存在于宇宙中，常被视为是物质的第四态，被称为等离子态，或者“超气态”，也称“电浆体”。电浆具有很高的电导率，与电磁场存在极强的耦合作用。电浆是由克鲁克斯在1879年发现的，1928年美国科学家欧文·朗缪尔和汤克斯（Tonks）首次将“电浆”（pla *** a）一词引入物理学，用来描述气体放电管里的物质形态[1]。严格来说，电浆是具有高位能动能的气体团，电浆的总带电量仍是中性，借由电场或磁场的高动能将外层的电子击出，结果电子已不再被束缚于原子核，而成为高位能高动能的自由电子。 电浆是物质的第四态，即电离了的“气体”，它呈现出高度激发的不稳定态，其中包括离子(具有不同符号和电荷)、电子、原子和分子。其实，人们对电浆现象并不生疏。在自然界里，炽热烁烁的火焰、光辉夺目的闪电、以及绚烂壮丽的极光等都是电浆作用的结果。对于整个宇宙来讲，几乎99．9%以上的物质都是以电浆态存在的，如恒星和行星际空间等都是由电浆组成的。用人工方法，如核聚变、核裂变、辉光放电及各种放电都可产生电浆。分子或原子的内部结构主要由电子和原子核组成。在通常情况下，即上述物质前三种形态，电子与核之间的关系比较固定，即电子以不同的能级存在于核场的周围，其势能或动能不大。 普通气体温度升高时，气体粒子的热运动加剧，使粒子之间发生强烈碰撞，大量原子或分子中的电子被撞掉，当温度高达百万开到1亿开，所有气体原子全部电离。电离出的自由电子总的负电量与正离子总的正电量相等。这种高度电离的、巨观上呈中性的气体叫电浆。 电浆和普通气体性质不同，普通气体由分子构成，分子之间相互作用力是短程力，仅当分子碰撞时，分子之间的相互作用力才有明显效果，理论上用分子运动论描述。在电浆中，带电粒子之间的库仑力是长程力，库仑力的作用效果远远超过带电粒子可能发生的局部短程碰撞效果，电浆中的带电粒子运动时，能引起正电荷或负电荷局部集中，产生电场；电荷定向运动引起电流，产生磁场。电场和磁场要影响其他带电粒子的运动，并伴随着极强的热辐射和热传导；电浆能被磁场约束作回旋运动等。电浆的这些特性使它区别于普通气体被称为物质的第四态。 在宇宙中，电浆是物质最主要的正常状态。宇宙研究、宇宙开发、以及卫星、宇航、能源等新技术将随着电浆的研究而进入新时代。 发展史 19世纪以来对气体放电的研究19世纪中叶开始天体物理学及20世纪对空间物理学的研究；1950年前后开始对受控热核聚变的研究；以及低温电浆技术套用的研究，从四个方面推动了这门学科的发展。 19世纪30年代英国的M.法拉第以及其后的J.J.汤姆孙、J.S.E.汤森德等人相继研究气体放电现象，这实际上是电浆实验研究的起步时期。1879年英国的W.克鲁克斯采用“物质第四态”这个名词来描述气体放电管中的电离气体。美国的I.朗缪尔在1928年首先引入电浆这个名词，电浆物理学才正式问世。1929年美国的L.汤克斯和朗缪尔指出了电浆中电子密度的疏密波（即朗缪尔波）。 对空间电浆的探索，也在20世纪初开始。1902年英国的O.亥维赛等为了解释无线电波可以远距离传播的现象，推测地球上空存在着能反射电磁波的电离层。这个假说为英国的E.V.阿普顿用实验证实。英国的D.R.哈特里(1931)和阿普顿(1932)提出了电离层的折射率公式，并得到磁化电浆的色散方程。1941年英国的S.查普曼和V.C.A.费拉罗认为太阳会发射出高速带电粒子流，粒子流会把地磁场包围，并使它受压缩而变形。 从20世纪30年代起，磁流体力学及电浆动力论逐步形成。电浆的速度分布函式服从福克－普朗克方程。苏联的Л.Д.朗道在1936年给出方程中由于电浆中的粒子碰撞而造成的碰撞项的碰撞积分形式。1938年苏联的A.A.符拉索夫提出了符拉索夫方程，即弃去碰撞项的无碰撞方程。朗道碰撞积分和符拉索夫方程的提出，标志著动力论的发端。 1942年瑞典的H.阿尔文指出，当理想导电流体处在磁场中，会产生沿磁力线传播的横波(即阿尔文波)。印度的S.钱德拉塞卡在1942年提出用试探粒子模型来研究弛豫过程。1946年朗道证明当朗缪尔波传播时，共振电子会吸收波的能量造成波衰减，这称为朗道阻尼。朗道的这个理论，开创了电浆中波和粒子相互作用和微观不稳定性这些新的研究领域。 从1935年延续至1952年，苏联的H.H.博戈留博夫、英国的M.玻恩等从刘维定理出发，得到了不封闭的方程组系列，名为BBGKY链。由它可导出符拉索夫方程等,这给电浆动力论奠定了理论基础。 1950年以后，因为英、美、苏等国开始大力研究受控热核反应，促使电浆物理蓬勃发展。热核反应的概念最早出现于1929年，当时英国的阿特金森和奥地利的豪特曼斯提出构想，太阳内部氢元素的核之间的热核反应所释放的能量是太阳能的来源，这是天然的自控热核反应。1957年英国的J.D.劳孙提出受控热核反应实现能量增益的条件，即劳孙判据。 50年代以来已建成了一批受控聚变的实验装置，如美国的仿星器和磁镜以及苏联的托卡马克，这三种是磁约束热核聚变实验装置。60年代后又建立一批惯性约束聚变实验装置。 环状磁约束电浆的平衡问题由苏联的V.D.沙弗拉诺夫等解决。美国的M.克鲁斯卡和沙弗拉诺夫导出了最重要的一种电浆不稳定性，即扭曲不稳定性的判据。1958年美国的I.B.伯恩斯坦等提出分析巨观不稳定性的能量原理。处在环状磁场中的电浆的输运系数首先由联邦德国的D.普菲尔施等作了研究(1962)，他们给出在密度较大区的扩散系数，苏联的A.A.加列耶夫等给出了密度较小区的扩散系散(1967)，这一理论适用于托卡马克这类环状磁约束电浆中的输运过程被命名为新经典理论。 自从苏联在1957年发射了第一颗人造卫星以后，很多国家陆续发射了科学卫星和空间实验室，获得很多观测和实验数据，这极大地推动天体和空间电浆物理学的发展。1959年美国的J.A.范艾伦预言地球上空存在着强辐射带，这一预言为日后的实验证实，即称为范艾伦带。1958年美国的E.N.帕克提出了太阳风模型。1974年美国的D.A.格内特根据卫星资料，认证出地球是一颗辐射星体，为长波辐射和热红外辐射。地球辐射的辐射源是地球，其波长范围约为4～120微米，为长波辐射。辐射能量的99%集中在3微米以上的波长范围内。地球辐射的最强波长约为9．7微米。 在此期间，一些低温电浆技术也在以往气体放电和电弧技术的基础上，进一步得到套用与推广，如电浆切割、焊接、喷镀、磁流体发电，电浆化工，电浆冶金，以及火箭的离子推进等，都推动了对非完全电离的低温电浆性质的研究。 经过30年的发展，电浆所在高温电浆物理实验及核聚变工程技术研究方面中国科学院电浆物理研究所处于国际先进水平，形成了广泛的国际交流与合作，与欧、美、日、俄、澳等近三十个国家和地区建立了稳定合作交流关系，开展多个国际合作项目，成为“第三世界科学院开放实验室”和“世界实验室聚变研究中心”，是国际受控热核聚变计画ITER中国工作组的重要单位之一。 离子效应 电离层由大气的球面组成，其中带有已经被太阳辐射而电离的离子，这就是电浆区，形成不同离子密度的层D、E、F1、F2。在太空飞行器重返大气时，由于摩擦产生的高温在器表面形成了很浓密的电浆，这些电子密度足够高时，会致使电浆频率非常高（一般为8MHz），因此地面和太空飞行器的通信被阻断，直到它的速度降下来才恢复通信。 主要套用 当光打在金属表面时，二维光或是电浆就会被激发。电浆可以被看作是光子和电子的连线。 可以建立一个混合原则，由光转变成的电浆在金属表面传播时（该电浆的波长比原始光波的波长小的多）；电浆能被二维光学仪器（镜子、波导、透镜等）处理，电浆能再次转变成光或者电信号。 电浆感测器和癌症治疗仪：NaomiHalas描述了电浆怎样激发小金属层表面的，米粒形状的粒子能量很大，做光谱学试验的光是微分子数量级。在米粒状粒子弯曲顶端处电浆电场比用来激发电浆的电场强很多，并且它在很大程度上改进了光谱的速率和精确性。换一种说法，纳米数量级的电浆不仅可以用来鉴定，还可以用来杀死癌细胞。 电浆 电浆显微镜：IgorSmolyaninov报导称他和他的同事能够拍下来空间解析度在60nm的物体（如果是实用材料，解析度能达到30nm），而用雷射激发只能达到515nm。换句话说，用这种解析度制造的显微镜会比平常使用的衍射方法好的多；而且，这更是远场显微镜――光源不用放在少于光波长的范围内。巨大光极化和光传输：GennadyShvets报导当表面的声子被光激发来制造超棱镜（用平板材料透镜化）显微镜是红外线光显微镜波长的二十分之一。他和他的同事能拍下样品表面下的特征，他们称为“巨大的光传输”，照射到表面的光比一般光的波长小的多。 光频率的未来电浆电路：NaderEngheta支持电浆激发的纳米粒子能够被设计成纳米数量级的电容，电阻，和感应器（电路中的各种元素）。 电路能够接收广播（1010Hz）或者是微波（1012Hz）的频率，而该电路却能达到光频率（1015Hz）。这就能实现小型化以及用纳米天线探测光信号的过程，纳米波导，纳米感测器，并且还有可能实现纳米计算机，纳米存储，纳米信号和光分子接口。 电浆主要用于以下3方面。 ①电浆冶炼：用于冶炼用普通方法难于冶炼的材料，例如高熔点的锆(Zr)、钛(Ti)、钽(Ta)、铌(Nb)、钒(V)、钨(W)等金属；还用于简化工艺过程，例如直接从ZrCl、MoS、TaO和TiCl中分别获得Zr、Mo、Ta和Ti；用电浆熔化快速固化法可开发硬的高熔点粉末，如碳化钨-钴、Mo-Co、Mo-Ti-Zr-C等粉末电浆冶炼的优点是产品成分及微结构的一致性好，可免除容器材料的污染。 电浆 ②电浆喷涂：许多设备的部件应能耐磨耐腐蚀、抗高温，为此需要在其表面喷涂一层具有特殊性能的材料。用电浆沉积快速固化法可将特种材料粉末喷入热电浆中熔化，并喷涂到基体（部件）上，使之迅速冷却、固化，形成接近网状结构的表层，这可大大提高喷涂质量。 ③电浆焊接：可用以焊接钢、合金钢；铝、铜、钛等及其合金。特点是焊缝平整，可以再加工没有氧化物杂质,焊接速度快。用于切割钢、铝及其合金，切割厚度大。 技术 所谓电浆，就电气技术而言，它指的是一种拥有离子、电子和核心粒子的不带电的离子化物质。电浆包括有，几乎相同数量的自由电子和阳极电子。在一个等离子中，其中的粒子已从核心粒子中分离了出来。因此，当一个等离子包括大量的离子和电子，从而是电的最佳导体，而且它会受到磁场的影响，当温度高时，电子便会从核心粒子中分离出来了。 近几年来等离子平面萤幕技术支持下的PDP真可谓是如日中天，它是未来真正平面电视的最佳候选者。其实等离子显示技术并非21世纪才有的新技术，早在1964年美国伊利诺斯大学就成功研制出了等离子显示平板，但那时等离子显示器为单色。现在等离子平面萤幕技术为最新技术，而且它是高质图象和大纯平萤幕的最佳选择。大纯平萤幕可以在任何环境下看电视，等离子面板拥有一系列象素，同时这些象素又包含有三种次级象素，它们分别呈红、绿色、蓝色。在等离子状态下的气体能与每个次象素里的磷光体反应，从而能产生红、绿或蓝色。这种磷光体与用在阴极射线管(CRT)装置(如电视机和普通电脑显示器)中的磷光体是一样的，你可以由此而得到你所期望的丰富有动态的颜色，每种由一个先进的电子元件控制的次象素能产生16亿种不同的颜色，所有的这些意味着你能在约不到6英寸厚的显示屏上更容易看到最佳画面。 电浆 不稳定性 电浆偏离热力学平衡的性质。大体有两类方式。一类是电浆巨观参量如密度、温度、压强及其他热力学量的不均匀性，由此产生的不稳定性使电浆整体的形状改变，称为巨观不稳定性或位形空间不稳定性，可用磁流体力学（见电浆物理学）分析，故又称磁流体力学不稳定性。另一类是电浆的速度空间分布函式偏离麦克斯韦分布，由此产生的不稳定性称为微观不稳定性或速度空间不稳定性，可用电浆动力论分析，故又称动力论不稳定性。 电浆的不稳定性（无论巨观、微观）也可按引起它的驱动能量分类。如磁能引起的电流不稳定性；电浆向弱磁场区膨胀时膨胀能引起的交换不稳定性；密度、温度梯度产生的电浆膨胀能引起的漂移不稳定性；非麦克斯韦分布或压强各向异性对应的自由能引起的速度空间不稳定性等。电浆中种类多样的不稳定性会导致带电粒子的逃逸或输运系数的异常增大，破坏电浆的约束或限制约束时间。因此，研究电浆的各种不稳定性，阐明其物理机制，探索稳定化的方法，一直是受控热核聚变研究的一个中心课题，也是电浆物理学的重要内容。 电浆 如果电浆柱仅由其中纵向电流产生的角向磁场约束，则稍有扰动后，因收缩处向内的磁压增大，更趋收缩，膨胀处向内的磁压减小，更趋膨胀，形如腊肠，故称腊肠不稳定性，它可切断电浆，附加纵向磁场抵制收缩和膨胀，即可使之稳定。如果载有纵向强电流的电浆柱受扰动稍有弯曲，则凹部磁场增强，凸部减弱，由此引起的磁压之差使扰动扩大，电浆柱将很快弯曲甚至形成螺旋线，这是扭曲不稳定性，可用纵向磁场使之稳定。如果水在上、油在下，则稍有扰动便在重力作用下互换，电浆中与此类似的不稳定性称为互换不稳定性。以上数例均属巨观不稳定性。 核聚变 核聚变是解决未来能源的主要选择。高温电浆研究以实现核聚变为目的。托卡马克类型核聚变研究是当今世界上主要聚变研究途径之一，也是本所主要学科方向。本所先后建成了HT-6B、HT-6M、HT-7和EAST等多套托卡马克核聚变实验装置及其研究系统，参与了国际热核聚变试验堆（ITER）计画与研究。计画未来在中国建造稳态燃烧托卡马克实验堆和中国磁约束聚变示范堆，进而实现纯聚变能源的商用化。 在建设托卡马克和开展电浆物理实验研究过程中，本所发展了保障托卡马克运行的诊断、电源、微波、低温、超导、真空、数据采集处理、材料、安全与环保、电物理及精密仪器加工等一系列高新技术，开展了反应堆新概念设计和相关技术研究。在高功率电源、大型低温制冷、超导储能、高温超导、电物理装备研制等方面的技术已套用于国民经济，其中部分技术已实现产业化。 科研贡献 建国以来，电浆所承担著国家发改委、科技部、国家基金委和中国科学院等多项重大科研项目，获得科研成果200多项，其中重要成果105项。电浆所依靠自己的力量先后建设了常规磁体托卡马克装置HT-6B和HT-6M及中国第一个圆截面超导托卡马克装置HT-7；2006年，世界上第一个非圆截面全超导托卡马克EAST装置又在电浆所自主建成，EAST成功建设被国际聚变界评价为：“是全世界聚变工程的非凡业绩，是全世界聚变能开发的杰出成就和重要里程碑”，该重大成果荣获2008年度国家科学技术进步奖一等奖，入选为2006“中国十大科技进展”和“中国基础研究十大新闻”。 电浆所在与高温热核聚变电浆物理及工程研究密切相关的电浆理论与实验、反应堆技术、大功率电源技术、计算机自动控制与数据采集处理技术、高真空技术、低温制冷技术、低温超导和高温超导技术、特种材料技术、大型微波加热及电流驱动等学科的研究成绩斐然，积聚了学科不一的综合人才队伍。已建成的多套电浆物理诊断系统、2兆瓦波加热系统、2兆瓦波驱动电流系统、总功率达20万千瓦的交直流脉冲电源系统、110千伏变电站、中国最大的2千瓦液氦制冷系统、超高真空系统、20万高斯稳态混合磁体、先进的计算机控制和数据采集及处理系统、大型超导磁体生产和测试系统等先进设施，构建成全面系统的从事电浆物理和聚变工程及技术研发的先进平台。 离子束生物学工程是电浆所科研人员开创的物理学与生物学交叉的新的研究领域，现已形成一门新兴的交叉学科分支——离子束生物工程学。该学科主要研究自然界低能离子辐射对进化和健康的影响，基于离子束和单离子束细胞精确定位照射平台，研究离子束、射线束与生物体相互作用机理。离子束生物工程技术己在工业生物技术、农业、环境健康等领域推广套用，获得了显著的社会效益和经济效益，多次获得国家级重要奖项，并成为这一领域的“leading team”。 太阳能材料与工程研究先后承担了国家重点基础研究973计画、中科院知识创新工程等多个项目，染料敏化太阳电池及光电功能材料和高分子结晶领域的研究，取得了多项具有国际先进的科研成果，为发展具有中国特色的太阳能事业做出积极的贡献。 结合建设创新型国家的发展纲要要求，电浆所确立了低温电浆技术在环境、新能源、化工、新材料等领域的套用研究，取得了一系列具有自主智慧财产权、可对国民经济产生重要作用的高新技术成果。 等离子体所编辑出版的《Pla *** a Science and Technology》是国内电浆专业唯一的英文版学术期刊，已被SCI、SA等国际重要资料库收录。 电浆在催化中的套用主要集中在：低温电浆催化甲烷转化电浆催化共同作用下CO2氧化低碳烷烃反应低温电浆催化处理废气，如VOCs

测序，简单来说就是将DNA化学信号转变为计算机可处理的数字信号。

一代测序

首先讲一下测序的基础方法，Sanger测序 (Sanger et al.,1977)

1977年Frederick Sanger和同事发展出双脱氧测序法（dideoxy sequencing method）或称链终止法，并对噬菌体phiX-174测序以来，测序原理并未有太多变化。后来测序方法的改革也几乎都是在此基础上，缩短时间，降低人力，比如①在每一种ddNTP中掺入不同的荧光标记，使测序在单一反应中就能进行。②使用极薄极长的充胶玻璃毛细管代替大的聚丙烯酰胺凝胶块，新的介质散热更快，使电泳能在高压下进行，降低分离时间等诸如此类的减少分离时间的变革。③更换探查单一核苷酸的方法，用微转换器控制通过的电流检测核苷酸等等。

Sanger法测序需要引物，DNA聚合酶，脱氧核糖核苷三磷酸（dNTPs），有限量的双脱氧核苷三磷酸（ddNTPs）。按照碱基配对原则，dNTPs在引物之后按照模板延伸，ddNTPs的随机加入会由于它缺乏连接下一个的3’羟基而导致反应终止，由于ddNTPs的结合位置随机，我们会得到一系列大小不同的片段，可通过高分辨率变性凝胶电泳分离大小不同的片段，凝胶处理后可用X-光胶片放射自显影或同位素标记进行检测。也正是这个原理，所以测序得到较长的序列的概率低，长序列往往需要双向测序再进行拼接。

Maxam gilbert 化学法测序 (Maxam and Gilbert,1977)

几乎同时，Maxam和Gilbert发明了化学链降解法测序。

通过化学终止反应测序。首先双链变单链，准备工作完成。采用特定的化学试剂来从DNA链上断裂特定碱基，在5’端磷酸化（32P），四种化学反应：G反应，A+G反应，T+C反应，C反应，分别进行并产生一系列片段。然后进行电泳（electrophoresis），放射自显影（radioautography），最后可以整理得到序列。

二代测序（目前拥有这些测序仪的公司主要有Illumina，Thermo Fisher Scientific（已收购life，ABI， Ion torrent公司，所以在TFS官网可以找到这些测序仪），Roche）

一些和前后都没有紧密联系的概念

深度测序（deep sequencing）不是什么测序方法，而是根据对目的基因测序的depth和coverage（C）对测序方法的归类。如果这个片段被测序了大于7次（coverage>7），那么基本可以说是深度测序，大于100×称为ultra deep sequencing。还有一些概念比如length of genome（G）指全基因组长度，number of reads（N）片段数量，average read length（L）。

C=N×（L/G）

pyrosequencing 焦磷酸测序法 (Ronaghi, 2001) -454 二代测序 (Jarvie, 2005)

焦磷酸测序法

它后来发展称为Roche公司454技术所使用的测序方法。

是一种酶联级联测序技术，准确度可与Sanger媲美，且速度大大提高。具备同时对大量样品进行测序分析的能力，为大通量，低成本，快速地进行单核苷酸多态性（single nucle-otide potymorphisms, SNPs）研究提供了理想的技术支持。改进后的焦磷酸测序技术可以满足上百个核苷酸测序。但是测序长度一般在100bp左右，一直用于短序列分析。它的技术原理是4种酶在同一反应体系种级联化学发光反应，引物与模板DNA退火后，在DNA聚合酶，ATP硫酸化酶（ATP sulfurytase），荧光素酶（luciferase）和磷酸酶（Apyrase）协同作用下，检测荧光，实时测定DNA序列。

454测序-固定的焦磷酸测序体系（2016年被Roche公司淘汰）

首先是序列处理：全基因组DNA处理为小的片段（鸟q法处理的），在一端连接两端分别连接A和B（可以在PCR中产生大量的目的序列），然后解链变成带有adaptors的单链DNA，这个adaptorA的序列可以与小珠子上面的短序列B匹配，这样我们要测序的片段就被固定了。小珠子是不可溶的且与酶不反应的分子，作为固定表面。然后进行乳化PCR，得到了满载分子的小珠子并将它们放入小孔。接下来是焦磷酸测序的原理，引物是adaptorA，每次反应加一种dNTP，如果可以碱基配对，会在DNA聚合酶下结合在引物末端，释放一个分子的焦磷酸（PPi）。在ATP硫酸化酶作用下，PPi与APS结合形成ATP，ATP与荧光素在荧光素酶作用下形成氧化荧光素，产生可见光。反应后冲洗掉剩余dNTP和少量ATP。

大多数现代测序方法都是分为这几步，主旨是实现高通量和自动化。①全基因组片段化。②adapter ligation末端连接短序列。③目标DNA与分子小珠子的结合。④将小珠子加载到孔板。⑤采用适合的方法测序。⑥数据处理。

连接酶法测序（Sequencing by ligation） (Albrecht et al.,2000) -ABI 公司SOLID测序  (Hedges et al.,2011)

连接酶测序法

利用的是DNA ligase的一个特性。连接酶是将DNA分子末端连接在一起的酶，它对DNA结构敏感，如果两条链的碱基不匹配，那么酶的效率很低。

具体如下图，模板链连接P1Adaptor，引入引物Pn与探针寡核苷酸混合物，一般8-9bp，前两个是与模板结合的碱基，中间三个为universal配对，后三个也是且5’连接荧光标记。在酶的作用下，正确配对的探针偏向与模板结合，然后荧光信号被检测并切除，露出5’端，继续反应。中间NNN的碱基部分可以通过加入引物Pn-1的方法，进行错位测序，之后整合数据。

ABI公司SOLID测序平台

在前期准备上与454测序相似，也会用到小分子的beads。但是测序方法为连接酶法，不是焦磷酸。

鸟q法（shotgun sequencing） (Sutton et al.,1995) 测序- Ion torrent 公司PGM测序 (Merriman et al.,2012)

鸟q法

传统的sanger法适合短一些的序列，当处理比如人类基因组的长序列时，需要鸟q法将长序列变成短序列。并不是一个独特的测序方法，应该算是前处理技术。这些通过鸟q法处理得到的短序列位点和长度随机，称为contigs（重叠群/连接片段）。然后用不同的测序方法测序，将结果输入电脑，它用算法（algorithm）将contigs的重叠部分进行拼接，得到完整序列。

Ion Torrent公司Proton测序仪

此方法比较快速。测序的原理与其他的不同，检测的不是荧光信号，而是核苷酸结合时释放的氢离子H+。同样全基因组→片段化，单链→连接adaptor→adaptors配对连接beads小分子→乳化PCR amplify。这些步骤与其他二代测序一样，不同的是Ion Torrent采用半导体芯片代替之前的孔板，加载携带序列的小分子在芯片上，芯片由可以承载小分子beads的孔和感受pH的传感器构成，这样前期准备就完成了。测序也是逐个加入四种核苷酸，检测产生的氢原子对溶液pH的影响，收集处理信号。

illumina 公司测序平台目前占据大部分市场，以HiSeq系列为主 (Quail et al., 2008)

特点是很便宜，速度也很快。①前期对基因组的片段化以及两端连接adaptorA,B与其他二代测序技术类似，②不同的是它没有用beads，核心反应容器是可以吸附流动DNA片段的测序流动槽（flowcell），每个flowcell上有8个道（lane），lane上面有与adaptorA,B相互配对的序列，所以可以固定DNA。③桥式PCR扩增与变性。先因为adaptorA,B序列而结合，形成拱桥性状，开始扩增，完成后双链和两端会再变性分开，新产生的单链作为模板再开始桥式反应。最后的结果是会产生一簇正反向的目的片段（详见下图）。④测序，检测荧光信号，整合结果。

第三代测序

PacBio公司的SMRT和OxfordNanopore Technologies纳米孔单分子测序技术被称为第三代测序技术。其特点是不需要进行扩增，就是说小分子beads/桥式PCR的步骤是不需要的，而且产生的reads（读长）较长（>20kb）。

PacBio 公司的SMRT (Rhoads and Au,2015)

这个方法有点在上面提了，且速度快，由于是实时检测，所以还可以检测碱基的表观修饰情况，如甲基化。但是缺点是错误率太高，以缺失序列和错位居多。SMRT芯片为测序载体（如同flowcell），不同碱基用不同荧光标记，在合成配对时检测荧光信号。

实现实时长序列测序的关键第一是采用的DNA聚合酶的活性保持，第二是区分配对的反应信号与周围游离碱基的强大背景荧光，采用零模波导孔原理，在反应管(SMRTCell:单分子实时反应孔)中有许多圆形纳米小孔达到降噪检测的目的。

Oxford Nanopore  的MinION (Mikheyev and Tin,2014)

是基于电信号的测序。它的特点是仪器真的非常小，reads更加长（几十甚至上百kb），而且DNA在测序中不被破坏，但是错误率同样很高。它能够直接读取出甲基化的胞嘧啶，而不必像二代测序方法那样需要事先对基因组进行bisulfite处理，这是因为存在表观修饰的碱基激发的电流强度是不同的。这对于在基因组水平直接研究表观遗传等相关现象有极大的帮助。

技术核心是特殊的纳米孔，孔内共价结合分子接头。当DNA分子通过纳米孔时，它们使电荷发生变化，从而短暂地影响流过纳米孔的电流强度（每种碱基所影响的电流变化幅度是不同的），最后高灵敏度的电子设备检测到这些变化从而鉴定所通过的碱基。

参考文献

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