流场测量

9月23日，在第六届中国企业论坛科学家讲坛上，中国工程院院士谭久彬作了题为“新一代国家测量体系与质量强国建设”的主题报告。他指出，要努力建设一流的仪器产业和一流的测量体系，致力于建设质量强国。　　谭久彬从建设质量强国面临的问题和困难破题，总结工业发达经济体近百年来测量科技创新与制造业相互促进、协调发展的历史经验，深入分析我国提升制造质量的迫切性与特殊性，以及当前国家测量体系存在的紧迫问题，并用一些典型案例深入浅出地讲解，阐释了加快构建新一代国家测量体系的初步构想，建设新一代国家测量体系的机遇和后发优势。　　他认为，百年科技发展一般规律，科学是从测量开始的，没有测量就没有科学。工业发达国家的经验显示，没有成体系的精密和超精密测量能力，就没有充分的精准数据，就没有精度调控、性能调控和质量调控。体系完整、强大的仪器产业体系是工业测量体系建设的基础。“凡是科技强国，都是仪器强国；凡是制造强国，都是仪器强国；凡是仪器强国，都有一个强大的国家测量体系来支撑着高端制造的高质量发展。”谭久彬说。　　“要想造得出，必先测得出，要想造得精，必先测得准。”谭久彬表示，构建新一代国家测量体系是实现产业高质量发展的必然选择，也是补齐我国工业短板，特别是高端装备制造质量短板的必由之路。目前我国制造业正处于由制造自动化向数字化、网络化和智能制造转型的过程中，大力推进精密和超精密测量技术发展和新一代测量体系建设比以往任何时候都更加迫切。要抢抓第四次工业革命历史机遇，切实发挥我国工业测量数据资源厚重优势，走数字化、网络化、智能化并行推进的创新之路，以精密测量、超精密测量和完整精度测量能力整体提升，推进我国高端装备制造产业能力跃升和制造业整体水平提升。　　中国科技新闻学会党委副书记、副理事长兼秘书长，中国科协科学技术传播中心副主任陈锐在主持中阐述了对新质生产力的理解，他表示，这一全新概念肯定了新产业孕育的新动能，界定了新时期推动经济发展的决定力量，指明了我国经济高质量发展的主攻方向，加快发展新质生产力，必须坚持科技创新引领，实现人才强、科技强进而促进产业强、经济强。他表示，中国式现代化是在新时期、新理念和新格局下的一次伟大实践，是一场广泛而深刻的经济社会系统性变革，需要积极探索并持续推进“政产学研金介贸媒”协同联动的全社会组织动员模式，进一步开辟新赛道、增强新动能、塑造新优势，以新质生产力厚植产业经济高质量发展的沃土，在推进中国式现代化建设中谱写国资央企新篇章。

探索材料角度相关的磁输运性质是凝聚态物理学中应用广泛和重要的课题研究方向。该研究通常需要很宽的样品温度范围，比如从室温到几开尔文或更低，还需要强大的矢量磁场。控制矢量磁场对此类研究尤为重要。然而，传统的超导矢量磁体不仅价格昂贵，而且场强也有限：三个方向上至少两个方向的磁场强度通常不能超过2T。 德国attocube公司是上著名的端环境纳米精度位移器制造商。近期，该公司推出的atto3DR低温双轴旋转台，将施加在样品上固定方向的单一磁场（垂直或水平方向）的改变为三维矢量磁场。通过这种方式，在任何其他方向上也可立即获得非常高的磁场（例如9 T或12 T）。因此，它相当于提供了9T-9T-9T矢量磁铁的等效系统，这是目前尚无法实现的。此外，与常规矢量磁铁（如5T-2T-2T）只能在旋转中提供大2T的磁场相比，此解决方案的成本也非常低。 另外，双旋转轴的应用保证了样品在任意磁场方向上的变化和灵活性，通过水平固定轴的旋转，可控制样品表面与外界磁场的倾角（+/- 90°）；而沿面内固定轴的旋转提供了另外+/- 90°的运动，从而实现样品与磁场形成任意相对方向。同时还兼容2英寸样品空间和He气氛，配备Chip carrier，提供多达20个电信号接口。 1. 为什么要旋转你的样品？ 物理学家、化学家和材料科学家正在不懈地寻找具有理想性能的新材料。新材料几乎每天都会被合成出来，并经历各种各样的测量和表征。费米面的表征在材料表征中起着核心作用，因为将电子结构与材料的性质相关联，可以设计出具有所需性质的材料，并针对特定的应用进行调整。若能够地控制磁输运测量中的场方向有助于提取样品各向异性的信息。能够旋转样品在面内和面外场之间切换，或沿所需方向（例如，沿准一维样品，如纳米管或纳米线）对准就显的尤为重要。 Attocube公司研发的压电驱动的纳米旋转台有效地取代了价格昂贵的矢量磁铁，甚至提高了它们的性能，不仅扩大了其任意方向上的大可用磁场，而且也能很好的实现自动化的测量。更为重要的一点是：它们优于传统无法避免的机械滞后性的机械转子。此外，当需要超高压条件时，例如在ARPES中，与机械旋转器相比，压电陶瓷旋转台提供了额外的优势-压电陶瓷旋转台不会导致超高压室泄压或者漏气。2. Attocube提供的解决方案2.1 attocube 的纳米精度旋转台 attocube提供了多种可以组合的压电驱动纳米定位器，其中包括水平旋转台和竖直旋转台（attocube纳米旋转器-ANR/ANRv）。旋转台组合包括一系列不同尺寸和方向，以及适用于低温环境、超高真空和/或高磁场的不同环境下的需求。由于其体积非常紧凑，attocube的旋转台能够适配于大多数的超导磁体样品腔。图1: ANR portfolio [4]2.2 atto3DR：在3D中模拟强矢量磁场 atto3DR双旋转器具有两个立的旋转台，它们组合在一起，从而提供相对于样品表面的所有方向上的全磁场（例如14 T），如引言中所述。atto3DR如图2所示。atto3DR可以提供普通低温版本，同时也可根据具体需求提供用于低温真空（如稀释制冷机）的定制版本；有关mK温度下的应用案例，请参阅应用部分。图2: atto3DR：（a）带有无铅陶瓷芯片载体的样品架，配备20个触点；（b） 面内ANR；（c） 另外一个面内的ANR[4]。 3. 应用案例 在概述了ANRs、atto3DR的主要特点和优点之后，本文后一章将重点介绍通过使用基于我们的旋转器获得的传输测量的研究结果。3.1 基于ANR旋转台的应用案例3.1.1 在强磁场和200 mK条件下考察的g因子的各向异性 在Zumbühl集团（瑞士巴塞尔）与RIKEN（日本Saitama）、SAS（斯洛伐克布拉迪斯拉发）和UCSB（美国圣巴巴拉）课题组的合作进行了以显示GaAs量子点中各向同性和各向异性g因子校正的分离实验。这项研究是在两个立的横向砷化镓单电子量子点上进行的。为了在实验上确定g因子修正，通过测量具有不同强度和方向的平面内磁场的隧穿速率来得到自旋分裂。自旋分裂定义了自旋量子位的能量，是磁场中自旋的基本性质之一。在这里，他们测量并分离了两个GaAs器件中对g因子的各向同性和各向异性修正，发现与近的理论计算有很好的一致性。除了公认的Rashba和Dresselhaus项，作者还确定了动量平方依赖的塞曼项g43和穿透AlGaAs势垒gP项[5]。 此项工作是在attocube纳米精度旋转台ANRv51的帮助下完成的：样品安装在压电驱动旋转器上，并在磁场平面内旋转。由于旋转台有电阻编码器，因为能够读出旋转器的状态角度。此外，ANRv51可在高达35 T的磁场环境下使用，并可在低至mK的低温范围内使用-该实验在稀释制冷机中进行，电子温度为200 mK，磁场高达14 T。该磁场强度在任意面内方向上施加，只能通过旋转器实现不同角度下的测量。图3: sample in chip carrier mounted on ANRv513.1.2 mK位移台在材料输运性质随磁场角度的变化研究中的应用 北京大学量子材料科学中心林熙课题组成功研制出基于attocube低温mK位移台研制的低温强磁场下的样品旋转台，用于测量材料的输运性质随磁场角度的变化研究。 该系统是基于Leiden CF-CS81-600稀释制冷机系统的一个插杆，插杆的直径为81 mm，attocube的mK位移台通过一个自制的转接片连接到插杆上，如图4所示，位于磁场中心的样品台的尺寸为5 mm*5 mm，系统磁场强度为10T。系统的制冷功率为340 μW@120mK，得益于attocube低温位移台低的发热功率及工作时非常小的漏电流，使得旋转台能够很好的在＜200mK的温度下工作（工作参数：60V，4Hz, 300nF）。 图4. 实现的旋转示意图和ANR101装配好的实物图 图5. 侧视图，电学测量的12对双绞线从旋转台的中心孔穿过 图6中是GaAs/AlGaAs样品在不同角度下测试结果，每一个出现小电导率的点，代表着不同的填充因子。很好的验证了其实验方案的可行性和稳定性。图6. Shubnikov–de Haas Oscillation at T = 100 mK3.1.3 25 mK和强磁场下的自旋弛豫测量 基于量子点的自旋量子位是未来量子计算机的一个有希望的核心元件。2018年，一项国际合作（(Basel, Saitama, Tokyo, Bratislava and Santa Barbara）在理论预测电子自旋弛豫现象15年后，次通过实验成功证明了一种新的电子自旋弛豫机[8]。图7: Measurement setup with sample on an ANRv51 for rotating around the angle ϕ in the plane of the magnetic field. 在25 mK 的稀释制冷机和高达14 T的磁场条件下，半导体纳米结构（GaAs）中的电子自旋寿命在0.6 T左右达到了一分钟以上的新记录。有关此记录的更多信息，请参见[9]。对于该实验设置，使用了attocube的ANRv51，只有它完全符合mK温度和高磁场系统的要求。此外，在GaAs二维电子气体中形成的单电子量子点样品可以与平面内磁场相对于晶体轴作任意角度的旋转。3.1.4 从缓慢的Abrikosov到快速移动的Josephson涡旋的转变 来自瑞士苏黎世ETH的Philip Moll及其研究组使用attocube的ANR31研究了层状超导体SmFeAs（O，F）中磁旋涡的迁移率，发现旋涡迁移率的大增强与旋涡性质本身的转变有关，从Abrikosov转变为Josephson[12]。该实验中如果磁场倾斜出FeAs平面，即使小的未对准（图8: Flux -flow dissipation as a function of the angle between the magnetic field (H = 12 T) and the FeAs layers (= 0°) for several temperatures.图9: Rotator setup showing the ANR31/LT rotator carrying the sample and two Hall sensors.3.1.5 用于量子输运分析的超低热耗散旋转系统 在2010新南威尔士大学（澳大利亚悉尼）的La AYOH ET.A.课题组分析了半导体纳米器件中的量子输运。他们的主要目标是获得一个合适的旋转系统来研究各向异性塞曼自旋分裂。为了充分观察测量这种效应，需要在保持温度低于100mK的情况下，在磁场（高达10T）方向旋转样品。该样品安装在陶瓷LCC20器件封装中的AlGaAs/Ga/As异质结构。两条铜线连接到载体上。使用带RES传感器的ANRv51进行位置读出，该小组设计了一个具有两个可选安装方向的样品架（见图10）：一个具有芯片载体的平面内旋转，另一个具有芯片载体的平面外旋转（见图）。ANRv51非常适合此应用：先其由非磁性材料制成，完全兼容mK，并具有一个小孔，可将20根铜线送至转子背面。在他们的论文中，研究小组仔细描述了不同驱动电压和频率下，旋转器的散热作为转速的函数[13]。在缓慢的旋转速度下，散热可以保持在低限度，即使连续旋转，仍然能让系统温度低于100 mK。当关闭旋转器时回到25 mK基准温度的时间仅仅为20 min。此外，由于滑移原理，旋转台可在到达终目标位置时接地，从而确保位置稳定性和零散热。图10: Rotation system assembly for rotating the sample in two separate configurations with respect to the applied magnetic field B.3.2. atto3DR 应用案例3.2.1 范德华异质结器件在低温40mK中旋转 理解高温超导物理机制是凝聚态物理学的核心问题。范德华异质结构为量子现象的模型系统提供了新的材料。近日，国际合作团队（团队成员来自美国伯克利大学，斯坦福大学，中国上海南京以及日本韩国等课题组）研究石墨烯/氮化硼范德华异质结具有可调控超导性质的工作发表在《Nature》杂志上。在温度低于1K的时候，该异质结的超导的特特性开始出现，电阻出现一个明显的降低，出现一个I-V电学曲线的平台[14]。图11: 图左低温双轴旋转台；图右下：石墨烯/氮化硼异质结器件，图右上，电输运测试结果，样品通过旋转后的方向与与磁场方向平行。 电学输运工作的测量是在进行仔细的信号筛选后，在本底温度为40mK的稀释制冷剂内进行的。样品的面内测量需要保证样品方向与磁场方向平行，因而使用了德国attocube公司的atto3DR低温双轴旋转台。该atto3DR低温双轴旋转台可以使样品与单轴线管的超导磁场方向的夹角调整为任意角度。通过电学输运结果，证实了样品中存在的超导与Mott缘体与金属态的转变，证明了三层石墨烯/氮化硼的超晶格为超导理论模型（Habbard model）以及与之相关的反常超导性质与新奇电子态的研究提供了模型系统。3.2.2 30mk下的扭曲双层石墨烯的轨道铁磁性 范德华异质结构，特别是魔角双层石墨烯（tBLG），是当今固态物理研究的热点之一。尽管之前对tBLG的测量已经表明，铁磁性是从大滞后反常霍尔效应中推断出来的，随后又指向了Chern缘体，但A.L.Sharpe及其同事通过输运测量实验表明，tBLG中的铁磁性是高度各向异性的，这表明它是纯轨道起源的——这是以前从未观察到的[15]。 为了进行测量，该小组将封装在氮化硼薄片中的tBLG样品安装在attocube atto3DR双旋转器上，通过巧妙设计，使其在电子温度低于30 mK的条件下正常工作，在高达14 T的磁场中，使用霍尔电阻对倾斜角度进行专门的现场校准，以便在实验过程中控制准确的面内和面外方向。图12: Angular dependence of hysteresis loops in twisted bilayer graphene, measured with atto3DR at 磁性输运测量通常涉及可变温度和强磁场。能够旋转样品是提取有用信息的关键先决条件，如三维费米表面、电荷载流子的有效质量和密度，亦或块体材料、薄膜或介观结构的各向异性相关的许多其他参数。使用基于压电陶瓷的旋转器有助于获得比矢量磁场更高的矢量场，而且能够大大降低成本。因此，attocube ANR及其成套解决方案——atto3DR——对于每一位在具有磁场依赖和低温下进行电气和磁性输运测量的研究人员来说，都是佳和的解决方案。5. 参考文献[1]L.W. Shubnikov, W.J. de Haas, Proc. Netherlands Roy. Acad. Sci. 33, 130 (1930)[2]Fermi Schematics, Sabrina Teuber, attocube systems AG[3]http://www.phys.ufl.edu/fermisurface/[4]attocube systems AG[5]L.C. Camenzind et al., Phys. Rev. Lett. 127, 057701 (2021)[6]U. Zeitler et al., attocube Application Note CI04 (2014)[7]P. Wanget al., Rev. Sci. Instrum. 90, 023905 (2019)[8]L.C. Camenzind et al. Nat Commun 9, 3454 (2018)[9]https://www.unibas.ch/en/News-Events/News/Uni-Research/New-mechanism-of-electron-spin-relaxation-observed.html[10]Y. Pan et al., Sci. Rep. 6, 28632 (2016)[11]A.M. Nikitin et al., Phys. Rev. B 95, 115151 (2017)[12]P.J.W. Moll et al., Nature Mater. 12, 134 (2013)[13]L. A. Yeoh et al., Rev. Sci. Instrum. 81, 113905 (2010)[14]G. Chen et al., Nature 572, 215 (2019)[15]A.L. Sharpe et al., Nano Lett 2021, 21, 10, 4299 – 4304 (2021)

仪器信息网讯 2021年5月15-16日，中国计量测试学会多相流测试专业委员会第十二届年会暨中国多相流测试学术会议在吉林成功召开。会议由中国计量测试学会多相流测试专业委员会主办，东北电力大学能源与动力工程学院、吉林省电机工程学会共同承办。15日下午，5个不同主题的分会场同期举办，会期1天，吸引了相关领域与会者的热烈关注。颗粒和液滴测量技术分会场共设置4个特邀报告和26个主题报告，精彩纷呈；由8位分会场主席相继主持。以下为部分精彩报告摘要。颗粒和液滴测量技术分会场天津大学教授 谭超报告题目：《超声/电学双模态层析成像系统》多相流广泛存在于自然界和工业生产中，是一种复杂和时变的流体结构，被测参数多，测量人员难以在非扰动的条件下准确、可靠地获取关键过程参数，实现流动过程的可视化动态监测。其中，流态分布的多变性、流态转变的瞬态性以及流场与测量场的耦合性是制约多相流参数检测技术发展的瓶颈问题。报告详细介绍了谭超及其研究团队在过程层析成像方面的研究进展；团队采用模块化设计，通过电阻层析成像、电容层析成像、超声层析成像多模态组合方式，可获得多相流电导率、介电常数、声阻抗、传播时间、多普勒频移等更丰富的信息。中国科学院上海高等研究院副研究员 赵陆海波报告题目：《气液鼓泡体系多尺度气泡可视化实验及模拟研究》气液鼓泡体系反应器因其结构简单、传质传热性能好等优点被广泛应用于能源和环境等领域，如费托合成、加氢反应、羰基化反应、CO2吸收转化、废水处理等过程，核心是对于气泡流动过程多尺度现象认识及流控、传质和反应过程强化的应用。赵陆海波与研究团队采用光场成像等可视化测量方法研究多尺度气泡尺寸时空分布，并结合群平衡模型(Population Balance Model—PBM)建立可预测多尺度气泡鼓泡过程预测的CFD模型，通过电阻层析成像（Electrical Resistance Tomography—ERT）验证了模型的准确性，初步建立了可应用于多相反应过程强化研究的可视化测量及数值模拟方法。中国矿业大学副教授 董良报告题目：《数字孪生智能选矿中的多相流测试技术》全球步入以智能制造为主导的时代，选矿技术也应顺应国家战略规划需求，向智能化方向发展。数字孪生以数字化方式创建物理实体的虚拟模型，通过虚实交互反馈、数据融合分析、决策迭代优化等手段，可为选矿过程提供更加实时、高效、智能的运行或操作服务。报告重点阐述了智能选矿过程涉及的重介质分选过程智能化、浮选过程智能化、粗煤泥分选智能化等关键技术，并对颗粒粒度、密度、浓度等在线测试技术提出数字孪生智能选矿中的多相流智能感知需求，为智能选矿提供技术指导。上海理工大学副教授 于海涛报告题目：《基于高斯光束入射下彩虹散射的液滴测量研究 》雾化广泛应用在燃烧、医药、农业、消防、日常生活等领域，在雾化燃烧、雾化干燥、雾化冷却等众多过程中，测量液滴粒径大小及分布、速度、温度、蒸发速率等参数，对雾化过程中气液流动、传热机理的研究极为重要。在众多液滴测量技术中，彩虹测量技术是液滴测量的重要方法之一，可以实现液滴粒径、折射率和温度的同步测量。于海涛及其研究团队专注于高斯光束入射下彩虹散射的液滴测量研究，报告基于德拜级数展开理论和广义洛伦兹-米理论研究液滴的彩虹散射特性，并根据彩虹散射计算液滴的折射率和粒径。现场精彩一览伴随着分论坛的结束，大会圆满闭幕。第13届中国多相流测试学术会议将由中国计量大学承办，2022年杭州再会！

HPI (High Performance Industrietechnik GmbH)总部位于奥地利兰斯霍芬，为轻金属行业开发、设计、制造和交付交钥匙设备。冶金制造商通常使用轻金属（如铝和镁）来生产轻型合金类产品。HPI为它的其中一个冶金客户创新并开发了一种用于无损材料检测的自动化电导率测量系统。HPI制造的电导率测量系统集成了我们的NORTEC™ 600涡流探伤仪，将我们的涡流探伤仪用于测量和测试以满足质量需求。制造一款以生产线速度验证电导率的系统HPI制造了一款系统来进行电导率测试，用于评估铝板的热处理状态。这些铝板最宽4,200 mm，最长33,000 mm，厚度范围为1 mm到210 mm 。这些铝板会被加工成铝镁合金半成品，供应给航空工业。这家冶金公司需要为其新的轧钢机组配备该系统，其中包括冷轧机、热轧机和板材热处理。其制造工艺要求采用内置的可靠NDT检验解决方案，在提高生产率的同时确保其材料符合国际公认的标准。HPI面临的挑战是开发这样一款系统：在保持一致的测试性能的同时，还需要实现高速测量铝板电导率。正在生产线辊道上运输的大型铝板为什么制造商需要测量金属电导率通过测量电导率能够确定材料允许电流通过的程度，即能够确定材料的电流传导性能。此测试使制造商能够收集有关物质成分的信息。通过这些测试数据，用户可以确定材料是否适合其预期用途。许多行业都在其质量控制和制造工艺中引入电导率测试。其目的是为了验证金属结构是否完整性，以便能够实现最终产品所需的耐用性和性能。必须测量飞机建造中使用的铝材电导率以了解其放电能力，从而确保铝材承受雷击等事件时的材料应力承受能力。电导率测试通过检测合金硬度的变化可以确认材料是否因热处理而受损，令其脆性增加。铝材的优点、缺点和典型缺陷铝材的密度低于其他常见金属。例如，钢材的密度大约比铝材高三分之一。由于重量轻、强度高，铝材是飞机制造的理想材料，一些统计数据估计，现代飞机制造中铝材占比为75–80%。因为主要由铝材制成，飞机可以承载更大的重量，并且更省燃油。铝合金的另一大优点是耐腐蚀性，这增加了飞机的耐用性。飞机经常受到恶劣天气和极端气候的影响，需要耐受从高空的冰冻温度到包括雪和暴雨在内的降水等因素。尽管铝材具有高度耐腐蚀性，但它也是一种化学活性金属，因此某些情况下也会发生腐蚀。铝制组件容易受到各种类型腐蚀，其中包括：表面点蚀晶间腐蚀剥离腐蚀应力腐蚀开裂（SCC）疲劳开裂微振磨损制造工艺（如机加工、成型、焊接或热处理）可能会在铝板（并因此在飞机零件上）留下应力。超过应力腐蚀阈值时，这种残余应力可能会在腐蚀性环境中导致开裂。涡流NDT技术在航空航天应用中的优势涡流无损检测(NDT)技术是一种非接触式金属零件检验方法。此技术广泛应用于航空和航天工业以及其他制造和维修环境中用于检验薄金属材料是否存在潜在的安全相关或质量相关问题。由于涡流检测(ECT)使用电磁耦合，不需要与零件直接接触，因此不需要耦合剂。EDT可用于执行以下检验：表面检验次表层检验（通常3-4 mm）涡流技术的优点：保留漆层和涂层进行检验（无需除漆）较少的表面处理（可以保留污垢进行检验）易于使用，只需较少的培训提供快速结果，适合高速检验和大型零件检验适用于任何导电材料，包括飞机上常用的金属，如铝、不锈钢和钢涡流检测设备的工作原理(A) 流入线圈的交流电产生磁场（蓝色）。(b) 当线圈置于导电材料附近时，会引发材料中产生涡流（红色）。(c) 零件中的缺陷会干扰涡流的路径。这种干扰可以用仪器测量。当交流电通过ECT探头总成中的一个或多个线圈，且探头靠近由导电材料制成的零件时，会产生交变磁场，将涡流引入零件。这个磁场会产生耦合效应。测试部件中的间断点或特性变化会改变涡流的流动，这会影响探头的工作感抗。探头可检测到材料厚度的变化或缺陷，如受检零件中的裂纹和腐蚀。这些变化以信号的相位和振幅反映在仪器屏幕上，然后由操作员进行解读。HPI的铝板电导率测量解决方案，时长04:48本视频展示了HPI解决方案的演示，该解决方案是用于铝板高速电导率测量的自动化系统。如您所见，NORTEC 600装置集成在扫描仪上的HPI系统中，该扫描仪在检测完轧辊将信息输入测量站之后将ECT探头在校准站和铝板上快速移动。（可参考国际公认标准ASTME 1004-02、MIL STD1537C、EN2004-1和AMS 2772F，以及航空航天行业的客户定制测试规范，为每个金属板预定义测量程序。”—《铝业时报》）集成NORTEC 600 ECT装置的铝板电导率测量系统HPI过去曾使用手动设备进行此类生产线测试；但随着速度和质量要求的提高，尤其是对于航空和航天行业，手动测试变得过时。 奥林巴斯的NORTEC 600涡流探伤仪通过与HPI的全自动检验系统相结合，以此提供了一个较为可靠并具有时间和成本效率的解决方案。HPI为此解决方案配置了自己的应用软件，基本上就是将NORTEC 600装置作为传感器集成到系统中。HPI之所以特别选择了NORTEC 600设备而不是其他涡流探伤仪，是因为该仪器提供了与可编程逻辑控制器(PLC)通信的接口。在电导率测量前后，系统会自动对每个金属板进行校准检查。由于其检测速度很快，手动测量需要花费数小时的数百个检测点仅需几分钟即可完成测量。HPI的客户使用其中两个系统，每个系统上配备两个NORTEC 600探伤仪。作为质量控制流程，电导率质量检查有助于改进HPI的热处理工艺和提高客户满意度。关于NORTEC 600涡流探伤仪NORTEC 600涡流探伤仪是一种便携式设备，采用了先进的数字电路。NORTEC 600装置可轻松无缝地集成到检验系统中。此装置的宗旨是让工业环境中的性能保持一致性。NORTEC 600规格和功能在设计时考虑到了HPI等集成商。设计满足IP66要求−10°C至50°C工作温度范围持续平衡滤波器带有扫频报警的带状图视图6 kHz测量速率通过NORTEC PC软件进行远程控制报警输出模拟输出数字输入质量控制用NDT设备HPI选择将奥林巴斯NORTEC 600涡流探伤仪集成到其自动化NDT解决方案中，是因为该探伤仪可以在不接触材料表面的情况下实现快速可靠的电导率测量。

记者9日从北京航空航天大学李宜彬教授团队获悉，该团队首次利用自主研发的紫外-数字图像（UV-DIC）系统在超高温极端环境应变场测量领域实现了3000℃环境下的成功测量。相关研究成果近日发表于国际无损检测领域的权威杂志《无损检测与评价国际》上。25℃-3000℃散斑图：（a）T=25℃；(b)T=1100℃；(c)T=1500℃；(d)T=1900℃；(e)T=2100℃；(f)T=2300℃；(g)T=2500℃；(h)T=2700℃；(i)T=2900℃；(j)T=3000℃；(k)在加热至3000℃后冷却至25℃的散斑此前，在超高温极端环境应变场测量领域一直缺乏有效测量表征手段，主要难点包括：一是超高温热辐射导致测量图像过度曝光，无法表征；二是使用中性密度、蓝光、偏振等多组滤光片，导致测量步骤繁琐，表征成像效果欠佳；三是作为变形信息载体的散斑在超高温中容易脱落，导致测量失败，无法表征。典型温度下应变场云图：(a)1100℃；(b)2100℃；(c)2500℃；(d)2700℃；(e)2900℃；(f)3000℃该文章通讯作者、北京航空航天大学、天目山实验室助理研究员董亚丽表示，研究人员利用紫外-数字图像（UV-DIC）系统，仅用单个紫外滤光片就有效抑制了3000℃热辐射，同时开发了以碳化铪粉末为散斑材料的超高温散斑制备工艺，最终在3000℃环境下成功测量了石墨热膨胀系数，并清晰记录了被测对象从室温到3000℃的高质量图像。该成果由北京航空航天大学、天目山实验室联合研发。“以上难点在紫外-数字图像相关的应变场测量方法中均被很好地解决，该测量方法能够有效、准确测量热端部件在超高温极端热力耦合条件下的热变形，对于助力我国航空航天技术发展具有积极意义。”李宜彬说。

作者：刘如楠 甘晓 来源：中国科学报近日，中科院近代物理研究所副研究员王伟、宋张勇等实现了入射流强的实时监测与精确测量，为厘清太阳风诱发彗星X射线辐射的物理机制奠定了基础。研究结果近日发表于《欧洲物理杂志Plus》。彗星是太阳系中最冷的星体之一。对太阳风诱发彗星X射线的测量能够预测太阳活动及“太空天气”，对人类更深入地认识太阳系具有重要意义。王伟介绍：“依靠实验很难精确测量X射线产额与截面，误差较大，这导致彗星的X射线辐射机制一直存在较大争议。如果能够精确测量入射流强，就可为X射线产额提供准确数据。”科研人员基于自主研发的束流轮廓监视器和实时束流密度计，在14.5GHz电子回旋共振离子源上建成了太阳风离子诱发彗星X射线的实验室模拟平台。利用该平台，他们开展了太阳风中广泛存在的高电荷态氮、氧离子与镍金属表面相互作用的X射线发射研究。通过精确测量入射流强，研究者获得了X射线产额的准确数据，并在离子入射能量小于5keV/q时观察到X射线产生截面与现有理论预期存在较大分歧，在此基础上提出了内壳多电子激发模型，成功解释了该现象。上述平台建设与研究进展为太阳风诱发彗星X射线的实验室模拟奠定了基础。相关论文信息：https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-03229-x

记者从青海冷湖天文观测基地获悉，世界首台“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”（简称AIMS望远镜）已实现核心科学目标——将矢量磁场测量精度提高一个量级，实现了太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越。AIMS望远镜是国家自然科学基金委员会支持的重大仪器专项（部委推荐）项目，落户于平均海拔约4000米的青海省海西蒙古族藏族自治州茫崖市冷湖镇赛什腾山D平台。据了解，经过5个多月的前期调试观测，目前望远镜技术指标已满足任务书要求，进入验收准备阶段。中国科学院国家天文台怀柔太阳观测基地总工程师王东光介绍，科学数据分析表明，AIMS望远镜首次以优于10高斯量级的精度开展太阳矢量磁场精确测量。“这意味着AIMS望远镜利用超窄带傅立叶光谱仪，在中红外波段实现了直接测量塞曼裂距得到太阳磁场强度的预期目标，突破了太阳磁场测量百年历史中的瓶颈问题，实现了太阳磁场从‘间接测量’到‘直接测量’的跨越。”王东光说，“塞曼裂距与波长的平方成正比，在AIMS望远镜之前，太阳磁场多在可见光或近红外波段观测，由于裂距很小，观测仪器很难分辨。AIMS望远镜的工作波长为12.3微米，在同等磁场强度下，塞曼裂距增加几百倍，使得‘直接测量’成为可能。”  这是2023年4月8日拍摄的AIMS主体结构。新华社记者顾玲 摄AIMS望远镜是国际上第一台专用于中红外太阳磁场观测的设备，将揭开太阳在中红外波段的神秘面纱。“通过消除杂散光的光学设计和真空制冷等技术，我们解决了该波段红外太阳观测面临的环境背景噪声高、探测器性能下降等难题。”中科院国家天文台高级工程师冯志伟介绍，红外成像终端由红外光学、焦平面阵列探测器和真空制冷三个系统组成，包括探测器芯片在内的所有部件均为国产。该终端系统主要用于8至10微米波段太阳单色成像观测，从而研究太阳剧烈爆发过程中的物质和能量转移机制。此外，AIMS望远镜也实现了中红外太阳磁场测量相关技术和方法的突破，在国内首次实现中红外太阳望远镜系统级偏振性能补偿与定标，“望远系统在中国天文观测中首次采用离轴光学系统设计，焦面科学仪器除8至10微米的红外单色像外，还配备了国际领先的高光谱分辨率红外成像光谱仪和偏振测量系统。”王东光介绍，AIMS望远镜的研制，除了在太阳磁场精确测量方面起到引领作用外，也可在中红外这一目前所知不多的波段上寻找新的科学机遇。　　AIMS望远镜科研团队成员正在观看电脑屏幕显示出分裂的光谱。（受访者供图）据介绍，AIMS望远镜旨在通过提供更精确的太阳磁场和中红外成像、光谱观测数据，研究太阳磁场活动中磁能的产生、积累、触发和能量释放机制，研究耀斑等剧烈爆发过程中物质和能量的转移过程，有望取得突破性的太阳物理研究成果。

我国首台自主研发的量子磁力仪载荷——“CPT原子磁场精密测量系统”于7月27日搭载空间新技术试验卫星（SATech-01）发射。11月7日，国产量子磁力仪载荷的无磁伸展臂在轨展开，载荷进入在轨长期工作阶段，目前已获取五天的有效探测数据，实现了全球磁场测量，推进了我国量子磁力仪的空间应用研究。CPT原子磁场精密测量系统由CPT原子/量子磁力仪、AMR磁阻磁力仪、NST星敏感器、无磁伸展臂组成，由中国科学院国家空间科学中心太阳活动和空间天气重点实验室、复杂航天系统与电子信息技术重点实验室，以及中科院沈阳自动化研究所联合研制。无磁伸展臂一次性展开至4.35m后，处于伸展臂顶端的CPT原子磁力仪探头、AMR磁阻磁力仪探头、NST星敏感器远离卫星磁干扰和遮挡，开始获取有效探测数据。CPT原子/量子磁力仪在轨测量噪声峰峰值0.1nT。NST星敏感器获取了卫星在不同模式、不同时段下伸展臂的姿态变化实时数据，结合AMR磁阻磁力仪的三轴磁场探测，首次在轨验证了磁场矢量和姿态一体化同步探测技术。国产量子磁力仪首次全球磁场勘测图（空间中心太阳活动与空间天气重点实验室供图）CPT原子磁场精密测量系统载荷（空间中心、沈阳自动化所供图）无磁伸展臂地面展开测试（沈阳自动化所、空间中心和微小卫星研究院供图）CPT原子磁场精密测量系统伸展臂在轨展开状态示意图（微小卫星研究院供图）CPT原子磁力仪和AMR磁阻磁力仪在轨测量结果（空间中心供图）NST星敏感器相对于卫星本体坐标系的测试结果（空间中心、中科新伦琴NST星敏团队提供供图）

近日，由514所航天河公司牵头的国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”专项“低场量子电阻测量仪”项目顺利通过国家科技部、高技术研究发展中心组织的综合绩效评价验收。 验收会以视频的方式进行，科技部高技术研究发展中心组织了来自清华大学、北京大学、中科院、中国计量院等单位的国内顶级技术专家和财务专家形成的评审专家组。项目负责人徐思伟研究员对项目执行情况进行了汇报、黄晓钉研究员对项目技术进展进行了汇报。 专家组严格按照项目任务书，对项目目标和考核指标完成情况、研究成果水平及创新性、成果示范推广及应用前景、项目组织管理及内部协作配合、人才培养等情况进行综合绩效评价。经过质询和讨论，专家组一致认为：项目攻克了多项核心技术，高质量完成了任务书规定的研究内容和考核指标，通过终期验收。 “低场量子电阻测量仪”项目由514所航天河公司牵头，北京东方计量测试研究所、中国计量科学研究院、中船重工鹏力（南京）超低温技术有限公司、中国科学院电工研究所、湖南银河电气有限公司、中国工程物理研究院计量测试中心和北京博华鑫诺科技有限公司联合承担。项目组经三年艰辛努力，研制出新型量子电阻测量仪，可满足国内电阻计量和精密电阻测量的广泛需求。 项目组利用“低场量子电阻测量仪”产品的技术优势，已经在型号测试、军工计量和高精度仪表研制领域开展了应用研究，对装备计量保障和国产精密仪器技术指标的提升发挥了重要作用。后续，514所将进一步持续开展推广应用工作，服务国计民生。

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2022年4月7日上午，西安光机所参与研制的“用于太阳磁场精确测量的中红外观测系统”(简称AIMS太阳望远镜)项目迎来了重要的里程碑式节点——奔赴海拔4000米的青海省海西蒙古族自治州冷湖镇赛什腾山观测基地进行最终安装调试。这是研究所纪念建所六十周年活动启动后的第一个出所项目。 　　项目出征仪式在蒲城调试外场举行，在湛蓝的晴空映衬下，印着“瞬见万象 光创未来”出征口号的红条幅与“AIMS太阳望远镜出征仪式”的大幅喷绘海报遥相呼应，仿佛表达着此次出征必定携胜而归的决心。参加仪式的人员有国家天文台研究员郝晋新、林佳本，西安光机所党委书记孙传东、副所长郝伟、先进制造部、空间光子信息新技术研究室负责人、部分中层领导等共34人，特邀中国科学院国家授时中心所长办公室主任赵海成、洛轴智能机械有限公司总经理邓印出席。 　　首先，项目负责人空间光子信息新技术研究室徐崧博副研究员、先进制造部副部长李华分别介绍了项目研制历程与项目管理情况。接下来进行庄重的授旗仪式，先进制造部部长赵建科宣读西安光机所出征冷湖人员名单，由孙传东书记向工作队代表工艺中心主任付兴授予队旗，寄语顺利凯旋同时希望他们发扬西光所艰苦奋斗、攻坚克难优良科研传统，做好“西光精神”传人，让这面鲜艳的队旗在装调阵地高高飘扬。付兴领读誓词，他表示队伍必定不负嘱托、不负期望、不负祖国。中国科学院国家天文台郝晋新研究员讲话，最后由西安光机所副所长郝伟宣布项目设备运输发车。 　　AIMS太阳望远镜项目是国家自然科学基金委支持的国家重大科研仪器项目，由中国科学院国家天文台、中国科学院上海技物所和中国科学院西安光机所等三家单位共同承担，旨在研制国际上第一台中红外太阳磁场观测设备，利用中红外的观测优势，突破磁场测量百年历史中的“瓶颈”问题，实现太阳磁场从“间接测量”到“直接测量”的跨越发展，为诸如天体爆发活动的成因、日冕加热等前沿领域研究提供有力支撑。 　　该项目是大口径、大体积、光学系统极为复杂的地面可见及红外波段光电跟踪设备。研究所高度重视该项目，在多方面给予政策支持。项目团队也是个融合的大家庭，主要来自于空间光子学研究室、先进制造部的装校中心和检测中心，是一支以青年科技力量为主体的战斗团体。三十多人的队伍经验丰富、专业齐备、蓬勃向上、富有朝气和创新意识，他们具备优良的科研作风，始终把产品技术性能先进和质量优良摆在首位，敢打敢拼，不畏艰难，勤奋努力，严慎细实，取得了一系列设计创新、工艺创新、装检技能创新、组织管理创新、党建引领创新等成果。在出所之前的检测装调阶段，适逢西安爆发本土新冠疫情，连续30多天的封闭式管理并没有影响项目的进度，郝伟副所长代表所班子亲自指挥部署，机关积极协调，先进制造部装校中心奋勇当先，持续奋战在岗位，团结协作、众志成城，为项目顺利出所打了一场漂亮的攻坚战。另外，该项目还得到了众多领导和专家的鼎力支持，国家天文台各级领导、专家多次提供帮助与支持，我所老专家熊仁生研究员等也在项目关键性技术方面给予把关审查。这都是项目取得成功不可或缺的部分。 　　项目团队历经四年多来艰难攻关，顽强拼搏、夜以继日的辛勤付出终于结出了胜利的果实。4000米，不仅是海拔高度，更是对出征队伍身心意志、水平能力严峻考验的高度，不过我们相信、信任也祝福他们，因为西光人是不怕打硬仗的，我们等待为他们接风洗尘，期待项目组向研究所成立60周年献礼的最美时刻。

近日，西安光机所阿秒科学与技术研究中心在超短激光脉冲光场测量研究方面取得重要进展。研究团队创新性提出基于微扰的三阶非线性过程全光采样方法，该方法的可测量脉冲脉宽短至亚周期，波段覆盖深紫外到远红外，具有系统结构简易稳定、数据处理简单等优点。相关两项研究成果相继发表在Optics Letters。论文第一作者为特别研究助理黄沛和博士生袁浩，通讯作者为曹华保研究员、付玉喜研究员。 　　超短激光脉冲作为探索物质微观世界以及产生阿秒脉冲的重要工具，其完整的电场波形诊断尤为重要。目前普遍采用的表征技术广义上可分为频域测量、时域测量两类。在频域，具体有频率分辨光学门控(FROG)、光谱相位干涉法 (SPIDER)和色散扫描(D-SCAN)等主要方法，通过测量非线性过程产生的光谱信息来间接获取超短脉冲脉宽及相位。此类方法因装置简单易于搭建而被广泛采用，但通常需要复杂的反演迭代算法，并且难以获得光电场信息，而且受限于相位匹配机制，比较难以应用于倍频程以上的激光脉冲测量。 　　而基于时域采样的测量方法通常不受严格的相位匹配限制，并且对电场波形很敏感，可用于直接测量光电场，近年来发展势头较好。研究团队提出基于微扰三阶非线性过程的全光采样方法是一种基于时域采样的测量方法，在实验中分别应用瞬态光栅效应(TGP)和空气三倍频效应(Air-THG)，准确的测量了钛宝石激光器输出多周期脉冲(750-850nm，25fs)、基于充气空心光纤后压缩技术(600-1000nm，7.2fs)和双啁啾光参量放大系统(1300-2200nm，15fs)产生的少周期脉冲，实现了覆盖可见、近红外到中红外波段的超短脉冲测量，可以满足不同波段超短脉冲测量的需求。未来此项进展可以在阿秒驱动源快速诊断、超短激光脉冲测量装置国产化等方面发挥重要作用。

2023年7月7日，中国科学院高能物理研究所研制的BEPCII储存环数字束流位置测量处理器顺利通过了工艺验收。BEPCII储存环数字束流位置测量处理器工艺测试验收会在高能所召开。工艺测试专家组由来自中科大国家同步辐射实验室，中国科学院上海高等研究院，原子能研究院，清华大学，武汉大学、重庆大学、中国工程物理研究院流体物理研究所和高能所的12位专家组成，项目组成员及用户代表参加会议。专家组听取了“数字束流位置测量处理器研制报告”，在BEPCII储存环加速器现场，实地察看了数字束流位置测量处理器的运行情况，并在同步辐射模式下，对数字束流位置测量处理器的相关参数进行了测试，审阅了今年6月9日对撞模式下，工艺测试专家提供的处理器工艺测试报告及相关材料。经质询与讨论，专家组认为：数字束流位置测量处理器各项技术指标均达到任务书的要求。专家组同意BEPCII储存环数字束流位置测量处理器通过工艺验收。 　　在中国科学院重大科技基础设施重大成果培育项目支持下，高能所加速器中心束测组先后将20套直线加速器束流位置测量处理器和98套储存环束流位置测量处理器升级替换为具有自主知识产权的自研数字束流位置测量处理器，BEPCII模拟束流位置电子学已经全部替换为自研数字束流位置测量处理器，全面完成束流位置测量处理器数字化升级。经过两年以上的在线运行，自研处理器的束流测量分辨率和束流轨道稳定性完全满足BEPCII对撞取数和同步辐射的运行要求。 　　束流位置测量处理器是束流测量的核心设备，其分辨率和长期运行稳定性直接影响加速器的束流轨道控制和运行稳定性。长期以来，束流位置测量处理器核心技术掌握在国外公司手中，产品价格高、软件不开放，升级维护困难，影响二次开发和高端应用。项目组经过7年多的努力，攻克众多技术难关，迭代升级了多个版本，并开发了自动测试系统，解决了从样机研制到批量应用的全部难题，突破了“卡脖子”的核心技术。目前自研数字束流位置测量处理器已应用于高能同步辐射光源(HEPS)直线加速器和增强器调束，HEPS储存环也将全部使用自研数字束流位置测量处理器，实现HEPS超高精密束流轨道的测量和控制。自研束流位置测量处理器的成功应用，有助于促进自研数字束流位置测量处理器在国内同类型加速器的推广应用。 　　本项目还得到了中国科学院青年创新促进会优秀会员基金以及HEPS-TF项目的支持。

近日，韩国基础科学研究所的Taegyu Pak等人观察到高功率太赫兹辐射从被100太瓦级激光脉冲照射的气体喷射器中发射出来，用于电子的激光视场加速。在氮气靶上，小于10太赫兹时产生了超过4毫焦耳的能量，激光到太赫兹的转换效率约为0.15%。这种强大的太赫兹辐射被认为是由等离子体电子产生的，这些电子在激光脉冲时间尺度上加速。该模型通过粒子在细胞中的模拟和分析计算进行研究，以更好地理解激光尾流场加速中高能太赫兹辐射的产生机制。太赫兹（THz）是位于电磁波谱的微波和红外区域之间的一个频段，这个频段下传统技术在产生和检测辐射方面效率低下，人们正在通过开发新的太赫兹源和检测器来弥补这一缺口。基于激光的太赫兹源由于能够产生相干的、单周期到多周期的、宽带（或窄带）辐射而备受关注。这种源也可以提供与驱动激光的自然同步，允许超快时间分辨光谱和成像。最近，高功率飞秒激光器被用来产生强大的太赫兹辐射，以及探索新的太赫兹驱动的现象，如分子排列，谐波生成和分子加速等。在许多基于激光的源中，基于激光等离子体的源很适合于高功率太赫兹的产生。等离子体已经被电离，因此可以维持高电磁场，当高功率激光脉冲被聚焦到一个小的体积中用于产生能量可存储的太赫兹时，几乎不需要材料损坏。从激光产生的气体和固体密度等离子体中产生的相干太赫兹已经被广泛地研究。在气体中，单色或双色激光产生的等离子体可以通过超快的激光驱动电流产生相干的宽带太赫兹辐射。在双色激光混合中，通过使用中红外激光驱动器，激光到太赫兹的转换效率提高到百分比水平。最近，从一个被高能量皮秒激光脉冲照射的金属箔中观察到了几十毫焦耳的太赫兹能量。然而，与气体靶材不同，高密度的靶材往往会带来靶材碎片和靶材重装的问题，这使得它们不利于用于连续或高重复率的操作。激光尾流场加速器（LWFA）是一种基于气态等离子体的紧凑型电子加速器方案，可以产生宽带电磁辐射。在激光尾流场加速器中产生的相对论性电子束，当它通过相干过渡辐射离开等离子体-真空边界时，可以发射出太赫兹辐射。当电子束的长度与发射的太赫兹辐射的波长可比拟或小于辐射波长时，就会出现这种情况，且单个电子产生的太赫兹场在辐射方向相干叠加。在实验中，用10 TW级激光器从激光尾流场加速器中观察到小于100纳焦的太赫兹能量，太赫兹辐射的波形被单次测量，也被利用来诊断电子束本身。然而到目前为止，激光尾流场加速器输出的太赫兹能量尚未超过微焦水平，人们也没有研究过太赫兹能量的扩展。韩国基础科学研究所的Taegyu Pak等人通过使用相对论激光科学中心（CoReLS）的150太瓦激光器，在激光尾流场加速器中明显增强了太赫兹的产生，达到了多毫焦耳水平。研究人员测试了激光尾流场加速器和各种目标条件下太赫兹的生成，并同时表征了两种光束，以便更好地了解激光尾流场加速器中太赫兹产生的起源。实验结果表明，多兆焦耳的太赫兹生成并不完全由相干跃迁辐射模型解释。研究人员研究了太赫兹产生的另一种可能机制，即由激光推动力和等离子体加速的等离子体电子的相干辐射。实验装置示意图如图1所示，激光脉冲电离气体射流并通过激光尾流场加速器加速等离子体电子，同时产生太赫兹辐射。在电子束通过带有偶极磁铁的电子光谱仪后，测量电子能谱。从等离子体发出的太赫兹辐射被准直，传送到真空室外，然后重新聚集到热释电检测器上进行检测。图1 激光驱动的电子加速和太赫兹生成示意图发出的太赫兹辐射通过其光谱、能量和偏振进行了表征，得到的太赫兹光谱在图2（a）中以散射形式显示，水平误差条代表滤波器传输带的光谱宽度，红线表示放置在光束路径上所有过滤器的整体传输曲线。其偏振通过一个带有热释电探测器的线栅偏振器来表征，收集35个热释电信号并取其平均值，结果显示在图2（b）中。测量的偏振分布是各向同性的，与电子的径向加速所预期的偏振相一致，沿垂直偏振方向有一些明显的增强。图2 太赫兹辐射的光谱和偏振表征

引言近年来, 石墨烯等二维材料与器件领域的研究和开发取得了日新月异的进展。随着二维材料与器件研究和开发的深入, 研究人员越发清楚地认识到, 二维材料中载流子的传输能力是影响其器件性能的一个至关重要的因素。衡量二维材料载流子传输能力的主要参数是载流子迁移率μ, 它直接反映了载流子在电场作用下的运动能力, 因此载流子迁移率的测量一直是石墨烯等二维材料与器件研究中的重要课题。二维材料载流子迁移率的测量方法迄今为止已有许多实验技术来测量二维材料的载流子迁移率，主要分为四大类, 一是稳态电流方法（ 如稳态直流J-V 法和场效应晶体管方法），该方法是简单的一种测量载流子迁移率的方法，可直接得到电流电压特性和器件的厚度等参数。二是瞬态电流方法，如瞬态电致发光、暗注入空间电荷限制电流和飞行时间( TOF) 方法等；三是微波传导技术, 如闪光光解时间分辨微波传导技术和电压调制毫米波谱；四种是导纳( 阻抗) 法。但上述实验方法仍存在一些普遍性问题：1）样品制备要求较高，需要繁杂的电制备；2）只能给出平均值，无法直观的得到整个二维材料面内的载流子迁移率的分布情况，无法对其均匀性进行直观表征；3）测量效率较低，无法满足未来大面积样品及工业化生产的需求。因此，我们亟需进一步优化和开发新的实验技术来便捷快速的获得载流子迁移率。颠覆性的二维材料载流子迁移率测量方法西班牙Das Nano公司采用先进的脉冲太赫兹时域光谱技术创新性的研发出了一款针对大面积（8英寸wafer）石墨烯、半导体薄膜和其他二维材料100%全区域的太赫兹无损快速测量设备-ONYX[2,3]，可在1 min之内完成厘米样品的载流子浓度测量。基于反射式太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）弥补了传统接测量方法之间的不足和空白。实现了从科研到工业的大面积石墨烯及其他二维材料的无损和高分辨，快速的载流子迁移率测量，为石墨烯和二维材料科研和产业化研究提供了强大的支持。近日，北京大学刘忠范院士团队通过自主设计研发的电磁感应加热石墨烯甚高温生长设备，在 c 面蓝宝石上在 30 分钟内就可以直接生长出了由取向高度一致、大晶畴拼接而成的晶圆高质量单层石墨烯。获得的准单晶石墨烯薄膜在晶圆尺寸范围内具有非常均匀的面电阻，而且数值较低，仅为~600 Ω/□，通过Das Nano公司的ONYX的载流子迁移率测量功能显示当分辨率为250 μm时迁移率依旧高于6,000 cm2 V–1 s–1，且具有很好的均匀性。这是迄今为止，常规缘衬底上直接生长石墨烯的好水平。文章以题为“Direct growth of wafer-scale highly-oriented graphene on sapphire”[4]发表在Science Advances上。图二、电阻及载流子迁移率测量结果 【参考文献】[1] Bardeen J, Shockley W. Deformation Potentials and Mobilities in Non-Polar Crystals[J]. Physical Review, 2008, 801:72-80[2] Cultrera, A., Serazio, D., Zurutuza, A. et al. Mapping the conductivity of graphene with Electrical Resistance Tomography. Sci Rep 9, 10655 (2019).[3] Melios, C., Huang, N., Callegaro, L. et al. Towards standardisation of contact and contactless electrical measurements of CVD graphene at the macro-, micro- and nano-scale. Sci Rep 10, 3223 (2020).[4]Chen, Z., Xie, C., Wang, W. et al. Direct growth of wafer-scale highly-oriented graphene on sapphire. Sci. Adv. (2021).

为满足外部能力验证政策及本机构内部质控要求，使流量校准领域能力得以维护和持续提高，出具的结果公平公正、合法有效，近期，浙江省计量院向国家院申请临界流文丘里喷嘴测量审核，测量审核满意度En值为0.18，获满意结果。 浙江省计量院技术人员正在开展临界流文丘里喷嘴测量 　　临界流文丘里喷嘴俗称音速喷嘴，又称临界流喷嘴。主要应用于流量标准的传递、气体流量测量和流量系统最大流量的限制。最初是由航空航天工业中使用，现在临界流文丘里喷嘴广泛用于在汽车，能源及计量等不同行业。在计量领域，临界流文丘里喷嘴主要应用于燃气表、气体流量计制造企业和计量技术机构，其计量性能的好坏很大程度上决定了气体流量仪表量值的准确与否。

一、单层激子缘体的证据（Nature Physics）众所周知拓扑性和关联性之间的相互作用可以产生各种各样的量子相，其中许多原理仍有待探索。近的进展表明，单分子层WTe2在不同量子相之间具有高度的可调性，这一特点表明WTe2是一种很有前途的材料。这种二维晶体的基态可以通过静电调谐从量子自旋霍尔缘态转化为超导态。然而，关于量子自旋霍尔缘态的带隙打开机制仍不明确。近日，美国普林斯顿大学Ali Yazdani和 Sanfeng Wu（共同通讯作者）等报道了量子自旋霍尔缘体也是激子缘体的证据，它是由电子空穴束缚态(即激子)的自发形成引起的。文章于2021年12月发表于Nature Physics。原文图2，单层WTe2中电荷中性的缘状态相关测量 文章中作者通过巧妙的实验设计，结合电输运测量和隧穿谱测量，揭示了在样品电荷中性点存在一种本征缘状态，并证实了这种电荷中性缘态的相关性质。作者提供的证据证明样品不是能带缘体或局域缘体，并支持了在激子缘体相的存在。这些观测结果为理解具有非平凡拓扑的相关缘体奠定了基础，并确定了单层WTe2是基态激子量子相材料，为以后的应用提供了广阔的前景。原文图4，隧穿光谱揭示的关联特征和金属-缘体跃迁在本工作中作者使用Quantum Design生产的完全无液氦综合物性测量系统PPMS DynaCool 和超全开放强磁场低温光学研究平台-OptiCool进行了电运输和vdW隧穿的相关测量。OptiCool在2018年面世以来作为新型的强磁场低温光学研究平台受到了很多好评，并获得了当年的R&D100大奖。OptiCool的多种电学通道非常方便用户进行电学测量和栅压调控实验。OptiCool样品台直流通道（左）与腔体直流接口（右）OptiCool样品台交流通道（左）与腔体交流接口（右） 二、扭曲二维材料磁性体系中的磁畴和莫尔磁性的直接可视化（Science）扭曲非磁性二维材料形成的莫尔超晶格是研究奇异相关态和拓扑态的高度可调控系统。近些年来在旋转石墨烯等多种二维材料中都观察到了很多奇异的性质。在该工作中，来自华盛顿大学的徐晓栋教授课题组报道了在小角度扭曲的二维CrI3中出现的磁性纹理。原文图1，层堆叠依赖的磁性和扭曲双层CrI3的磁光测量作者利用基于NV色心的量子磁强计直接可视化测量了纳米尺度的磁畴和周期图案，这是莫尔磁性的典型特征。该篇文章中利用MOKE和RMCD对样品的磁性进行了精细的测量。研究表明，在扭曲的双分子层CrI3中反铁磁(AFM)和铁磁(FM)域共存，具有类似无序的空间模式。在扭曲三层CrI3中具有周期性图案的AFM和FM畴，这与计算得到的CrI3 莫尔超晶格中层间交换相互作用产生的空间磁结构相一致。该工作的研究结果表明莫尔磁性超晶格可以作为探索纳米磁性的研究平台。原文图3，双三层扭曲CrI3的磁光和NV磁强计扫描测量图该研究工作中对扭曲CrI3的MOKE和RMCD测量中使用了基于OptiCool系统的低温磁光测量系统。OptiCool具有多个窗口，超低震动，1.7K-350K超大控温区间等诸多优点可以满足各种高精度的低温强磁场光学测量。为了进一步满足用户的大数值孔径测量需求，OptiCool先后开发出了近工作距离窗口和集成物镜方案，可以满足各种用户的需求。OptiCool近工作距离窗口（左）与外部物镜（右）安装示意图内部集成室温物镜（左）与集成低温物镜（右）定制化方案示意图 三、OptiCool设备简介OptiCool是Quantum Design于2018年2月新推出的超全开放强磁场低温光学研究平台，创新特的设计方案确保样品可以处于光路的关键位置。系统拥有3.8英寸超大样品腔、双锥型劈裂磁体，可在超大空间为您提供高达±7T的磁场。多达7个侧面窗口、1个部超大窗口方便光线由各个方向引入样品腔，高度集成式的设计让您的样品在拥有低温磁场的同时摆脱大型低温系统的各种束缚。OptiCool是全干式系统，启动和运行只需少量氦气。全自动软件控制实现一键变温、一键变场、部窗口90°光路张角让测量更便捷；控温技术让控温更智能；新型磁体结合了超大均匀区与超大数值孔径。OptiCool让低温光学实验无限可能。OptiCool技术特点：☛ 全干式系统：完全无液氦系统，脉管制冷机。☛ 8个光学窗口：7个侧面窗口，1个部窗口；可升底部窗口☛ 超大磁场：±7T☛ 超低震动：10 nm 峰-峰值☛ 超大空间：Φ89 mm×84 mm☛ 控温：1.7K~350K全温区控温☛ 新型磁体：同时满足超大磁场均匀区、大数值孔径的要求。☛ 近工作距离：可选3 mm工作距离窗口或集成镜头方案 【参考文献】1、Jia et al., Nat. Phys (2021) https://doi.org/10.1038/s41567-021-01422-w2、Song et al., Science 374, 1140–1144 (2021) 26 November 2021

p 　　燃烧过程复杂恶劣，对瞬态环境的实时诊断技术要求极其苛刻。燃烧流场的光学诊断技术主要是以激光技术、光谱技术、光电探测技术、数据图像处理技术等为基础的一种综合性测试诊断技术，可以实现燃烧场温度、组分及浓度、火焰构造和流速等参量信息的高时空分辨精确测量，而且测量对燃烧过程无扰动。这些参数的测量对于研究燃烧场的瞬态化学反应动力学过程，如固体推进剂燃烧动力学、超声速燃烧动力学、汽车和飞机发动机燃烧效率和污染控制、以及保障电站锅炉安全和经济运行等具有重要意义。 /p p 　　为了促进我国本领域技术的完善与发展，学会定于2016年11月16-18日在西安召开“第三届燃烧流场的光学诊断技术学术研讨会”。会议组委会将邀请国内外该领域的知名专家和学者到会共同交流，深入探讨燃烧流场的光学诊断技术领域所取得的最新研究成果。诚挚欢迎国内外相关领域研究院所的科研人员以及高等院校的教师、研究生等踊跃参加。 /p p 　　主办单位：中国工程院信息与电子工程学部，国家自然科学基金委员会，中国光学工程学会 /p p 　　承办单位：中国光学工程学会，中国宇航学会光电专委会 /p p 　　联办单位：空军工程大学 等离子体动力学国家重点实验室，激光与物质相互作用国家重点实验室 /p p 　　大会主席：乐嘉陵 院士(中国空气动力研究与发展中心)，李应红 院士(空军工程大学) /p p 　　刘晶儒 研究员(西北核技术研究所) /p p 　　征文范围，全文截稿时间(第三轮)：2016年10月30 日 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/433bf8ce-0c6f-4346-9936-e3f5a8d6d9bd.jpg" title=" 1.png" / /p p 　　投稿须知：会议邀请作者将原创的论文投往本会议，文章长度为4-8页，中英文兼收，所有文章必须严格符合会议征稿主题，投稿论文必须是从未在任何会议、期刊及杂志上出版。投稿请登录在线投稿系统 http://events.kjtxw.com/tougao/1426492999.html /p p 　　论文发表：会议来稿将收录在会议论文集中。其中，中文优秀稿件推荐至《红外与激光工程》EI、《光学精密工程》EI、《强激光与粒子束》EI、《航空动力学报》EI、《实验流体力学》中文核心、《太赫兹科学与电子信息学报》科技核心，正刊出版 英文稿件推荐至SPIE会议论文集，EI核心检索。 /p p 　　特邀专家报告 /p p 　　燃烧场及等离子体诊断技术研发 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/5c2f1a46-0b5a-427e-bb72-de1454c1c6f8.jpg" title=" 2.png" / /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/c1a5df59-3a51-40ba-8b61-e551204b4784.jpg" title=" 5.png" / /p p 　　 strong 无论是否投稿均欢迎参会。 /strong /p p 　　会议注册：请登录http://events.kjtxw.com/register/1426492999.html，在线报名。 /p p 　　会议费：2605 元/人，包括文件、餐、杂支等。三人以上参会，注册费优惠为2405元/人。 /p p 　　会议稿件发表在SPIE会议论文中，将加收版面费2200元/篇。 /p p 　　汇款时请务必注明“姓名+燃烧” /p p 　　开户行：工行北京科技园支行，户名：中国光学工程学会，账号：0200296409200177730 /p p 　　联系人：吴迪，022-58168520，wudi@csoe.org.cn， /p p 　　地址：天津市空港经济区中环西路58 号-8358-9，邮编300308 /p p style=" text-align: right " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201610/insimg/6f61f933-7729-4a76-9522-0d50d86acfff.jpg" title=" 6.png" / /p

3轴手持式特斯拉计-让狭窄气隙中的磁场高精度3维测量成为可能！3轴手持式USB特斯拉计包含一个完全集成的3轴霍尔探头，该探头集成在一个专门设计的碳纤维支架中，为探头提供机械保护。探头支架宽 4 毫米，厚仅 1 毫米，可以测量狭窄气隙中的磁场。霍尔探头连接到紧凑轻巧的电子模块，提供测量信号调节、12 位 AD 转换、设备校准以及与主机的 USB 连接。霍尔探头片上温度传感器允许为每三个磁场分量（Bx、By 和Bz）提供温度补偿输出信号。一．测量原理首先我们可以来看一下磁场矢量和分量。空间中任何一点的磁场都是矢量。这意味着存在与场相关的方向以及场强。考虑下面的箭头：一．测量原理首先我们可以来看一下磁场矢量和分量。空间中任何一点的磁场都是矢量。这意味着存在与场相关的方向以及场强。考虑下面的箭头：我现在可以用 x 和 y 分量来描述箭头的长度或磁场的强度。使用勾股定理：现在假设存在第三方向，因此箭头 B 可以指向页面平面之外（或进入）。现在有第三个组件，即 Bz，在我们的示例中，它是组件从页面向外延伸到箭头尖 端的长度。通过完全相同的数学，我现在可以将 B 描述为：B值是磁场强度。Bx、By 和 Bz 是由三轴特斯拉计（高斯计）测量的三个分量。单轴测量设备将根据敏感轴相对于磁场方向的定向方式改变其读数。要获得空间任意点磁场的完整表示，不仅需要 B 的值，还需要方向，可以表示为 Bx、By 和 Bz 三个分量。一些磁场传感器仅测量磁场的一个分量（磁通门和霍尔效应仪器）。这些被称为单轴设备。其他仪器仅测量总场幅（NMR、ESR）。这是上面的数量B。可以结合三轴传感器在单个探头包中提供三个现场测量。这些被称为三轴设备。昊量光电新推出3轴手持式USB特斯拉计就是可以实现三维分量的磁场测量系统！二．功能性3轴手持式USB特斯拉计在 Windows 计算机、平板电脑或智能手机上运行的易于使用的特斯拉计软件用于数据采集、特斯拉计电源和控制以及测量数据的可视化。测量数据以数字和图形彩色显示 器显示，便于阅读和直观设置警报触发器、保持功能和测量数据存储。显示磁场的总值，以及磁场的所有三个分量和探头温度。此外，还可以显示磁场分量的蕞小值/蕞大值。三．技术信息和规格• 带有 3 轴霍尔探头的特斯拉计/高斯计• 轻巧而坚固的塑料外壳• 很好坚固和灵活的碳纤维探头支架• 用于保存校准数据的 EEPROM• 适用于 PC、平板电脑和智能手机的用户友好型软件• 报警、保持和归零功能• 磁场分量 Bx、By 和 Bz 以及 BTotal、Bmax、Bmin 和探头温度的数值和图形可视化• 霍尔探头（带支架）的厚度：1mm• 霍尔探头的宽度：4mm• 未校准的测量范围：20T• 校准测量范围：0.1T、0.5T、2T• 磁分辨率：± 20µT• 频率带宽：DC-500Hz• AD 转换：12Bit• 接口：兼容 USB2 和 USB3• 精度：± 1%四．应用的方向• 永磁体和磁体系统的控制和监测• 测量周围磁场• 磁体系统和过程控制的开发• 应用于生产线和实验室• 磁场映射五．丰富的配件零高斯室用于将读数归零。尺寸：25mm 外径，21mm 内径，200mm 长度。屏蔽系数：100关于MatesyMatesy GmbH 是一家位于耶拿大学城中心的创新技术公司。该公司成立于 2008 年，是研发机构“ INNOVENT Technology Development ”的衍生公司，专注于 磁场的可视化表征和生成。此外，Matesy 将磁性用于各种应用，例如：磁性标记颗粒和物体的三维定位、人体胃肠道靶向药物释放、安全特性的智能检查和材料开发上海昊量光电作为Matesy公司在中国大陆地区主要的代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于3轴手持式特斯拉计有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。如果您对3轴手持式特斯拉计有兴趣，请访问上海昊量光电的官方网页：https://www.auniontech.com/details-1863欢迎继续关注上海昊量光电的各大媒体平台，我们将不定期推出各种产品介绍与技术新闻。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电产品代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！您可以通过我们昊量光电的官方网站www.auniontech.com了解更多的产品信息，或直接来电咨询4006-888-532。

用于测量高强度聚焦超声场的光纤水听器研究日前取得显著成果，将打破测量仪器全部依赖进口的局面，使得高强度聚焦超声(HIFU)技术这一无创治疗实体肿瘤新方法取得突破。 　　据了解，就高强度聚焦超声技术而言，准确测量和描述HIFU声场特性对于精确预测治疗剂量和HIFU生物学效应、确保治疗的有效性和安全性、建立HIFU临床设备的统一标准具有非常重要的意义。目前，高声压的HIFU声场测量仪器全部依赖进口，且价格昂贵。 　　重庆市科委介绍，重庆融海超声医学工程研究中心有限公司和重庆大学合作，在重庆市自然科学基金重点项目支持下，发明并设计制造了一种全石英光纤法珀干涉型超声水听器 研究了在HIFU场中的侧向敏感和端部敏感的全石英光纤超声水听器的传感原理 设计开发了全石英光纤法珀干涉型超声水听器原型样机及测量HIFU声场的仪器系统，其中光纤法珀干涉型超声水听器的原型样机可以实现HIFU场高分辨率和高声压的测量，达到国际领先水平，将推动HIFU医疗器械产业发展。该项目还获得国家发明专利权1件，项目相关研究内容已列入国家自然科学基金委员会国家重大科研仪器设备研制专项支持。

从获悉，中国科学技术大学该校郭光灿院士团队董春华教授及合作者邹长铃等提出一种普适的微腔色散调控机制，实现了光频梳中心频率和重复频率的实时独立调控，并应用于光学波长的精密测量，将波长的测量精度提升到千赫兹（kHz）。相关研究成果日前发表在《自然通讯》上。基于光学微腔的孤子微梳在精密光谱学、光钟等领域引起了极大研究兴趣。但由于环境和激光噪声以及微腔中额外非线性效应的影响，孤子微梳的稳定性受到了很大限制，这成为微光梳在实际应用中的一个主要障碍。之前的工作中，科学家们通过控制材料的折射率或者微腔的几何尺寸以实现实时反馈，从而稳定并调控光频梳，这种方法会引起微腔内所有共振模式同时近乎均匀的变化，缺乏独立调控梳齿频率和重复频率的能力，这大大限制了微光梳在精密光谱、微波光子、光学测距等实际场景中的应用。针对这一难题，研究团队提出了一种新的物理机制实现了对于光频梳中心频率和重复频率的独立实时调控。通过引入两种不同的微腔色散调控手段，该团队能够对微腔不同阶次的色散进行独立控制，从而实现光频梳不同梳齿频率的全部控制。这种色散调控机制对于目前广泛研究的氮化硅、铌酸锂等不同的集成光子平台都是普适的。研究团队利用泵浦激光和辅助激光分别独立控制微腔不同阶次的空间模式实现了泵浦模式频率的自适应稳定和频梳重复频率的独立调控。基于该光频梳，研究团队演示了对于任意梳齿频率的快速、可编程的调控，并将其应用于波长的精密测量中，展示了具有千赫兹量级测量精度和多波长同时测量能力的波长计。相比于之前的研究成果，研究团队实现的测量精度达到了三个量级的提高。该研究成果所展示的可重构的孤子微梳为实现低成本、芯片集成的光学频率标准奠定了基础，将在精密测量、光钟、光谱学及通信等领域得到应用。

鉴知科普 光谱仪波长标定测量方法波长精度和重复性是光谱仪重要的质量指标之一，两者对仪器的正确使用乃至实验结果有着很大影响；另外，由于温湿度、气压、磕碰等外界因素及仪器本身随着使用年限的增加，光纤发射角、光栅的衍射能力和检测器的探测效率等内部因素的变化，会对光谱仪传感器的响应产生影响，因此，光谱仪需要定期定标才能获得更准确的数据。定义：光谱定标就是明确成像光谱仪每个通道的光谱响应函数，即明确探测仪每个像元对不一样波长光的响应，从而获得通道的中心波长及其通光谱带的宽度。在实际微型光纤光谱仪中，光波波长是由CMOS像素所反映的，因此在实际测量中由于环境和时间的影响会引起光波波长与像素之间的变化，光谱仪中各CMOS像素所对应的实际光波波长必须准确确定，否则测量的准确度就会降低。如下图1所示，大家普遍使用的交叉式光纤光谱仪采用CMOS芯片收集光谱数据，为了得到准确的测量结果，光谱仪在使用前必须进行严格的标定，确定CMOS像素和光波波长的对应关系。图1 普遍使用的交叉式结构的光纤光谱仪常用的光纤光谱仪波长标定是采用特征光谱在CMOS对应的像素点上找到相应的位置，对于SR50C来说，探测用2048单元的线阵CMOS，测量光谱为200~1000nm，每个CMOS对应约0.4nm，光栅方程可以写成 其中，m为衍射级次，d为光栅常量，i为入射角（可以认为是定值），θ为衍射角，在小角度下可以认为（sinθ~θ~x），可知波长与衍射级次近似成线性关系，综合考虑大衍射角度等各种问题，我们可以采用最小二乘法三阶多项式进行拟合，从而得到最小的偏差平方和。式中a0，a1，a2，a3为拟合系数，x1，x2，…，x6为实测像素数，y1，y2，…，y6 为拟合后的波长。利用Matlab软件进行编程求解得到y=a0+a1x1+a2x2+a3x3中的拟合系数。采用汞-氩校准光源进行标定。以鉴知技术研发的微型光纤光谱仪SR50C为例，该光谱仪的汞氩灯光谱如图2所示图2 SR50C的汞氩灯光谱根据光纤光谱仪SR50C的波长标定结果来看，可以看出该产品的光谱范围广，支持200-1000nm范围内的光谱定制，可以实现紫外、可见光、近红外波段的高分辨率光谱检测。

2019年8月20日，安洲科技利用新型全波段地物光谱仪SR-8800及自主专利产品机载BRDF测量系统，完成了空天院（遥感所）卫星定标场BRDF测量作业，实现对观测目标点的多方位角/多天顶角的半球网点分布的高光谱测量，获取了多组有效BRDF数据。该测量点位于青海海西州格尔木市西部，海拔高、风力大、作业环境恶劣，我公司技术人员技高人胆大，克服了重重困难，凭借高超的无人机操作技术，顺利完成作业。本次作业使用了安洲科技自主生产的长风A660无人机，载重能力大，续航能力长，性能稳定可靠，为本次作业提供了有力的保障。配载的新型全波段地物光谱仪SR-8800，具有体积小重量轻的优势，可利用安卓或苹果手机无线连接控制，具有内置GPS及大容量存储，尤其适合无人机搭载。该光谱仪性能优异，还带有多功能测量手柄，具备同步拍照及自动平衡功能。用户对获取的数据质量表示满意。SR-8800是一款多功能性地物光谱仪，可以地面单人使用，也可以机载使用，包括大面积航线测量及BRDF测量（需配备安洲科技自主知识产权的机载BRDF测量模块），操作简便，性能可靠，下图为作业现场照片：AZUP新型机载全波段BRDF测量系统组成：美国SEI公司SR-8800（350~2500nm）地物高光谱仪、多旋翼无人机、机载BRDF自动测量模块等；测量模式：全自动或手动控制均可。

2016年12月11日，国家重点研发计划“纳米科技”重点专项项目“纳米尺度多场物性与输运性质测量及调控”启动实施工作会议在深圳召开。南京大学祝世宁院士、中国科学技术大学杜江峰院士、上海纳米技术及应用国家工程研究中心何丹农教授等10余位项目咨询专家、科技部高技术研究发展中心代表、以及项目和课题承担单位的负责人和研究骨干参加了会议。　　该项目由中国科学院先进技术研究院联合华南师范大学、南京大学和清华大学共同承担。项目旨在揭示光电、热电、磁电材料和器件的微观结构、局域响应和宏观性能的关联，分析铁电极化对光电转换的调控作用，界面和缺陷对热电输运的影响，以及微纳结构和磁电耦合的相互作用，发展基于多功能扫描探针的纳米测量与调控技术，在纳米尺度综合定量测量调控材料电学、光学、磁学、力学和热学多场物理及输运性质，并以此解决先进功能材料与器件的一系列关键科学问题，进而形成一系列原创、具有自主知识产权的新思想(如宏观微观协同调控测试)、新技术(如多功能扫描探针激励和多场原子力显微样品加载)、新方法(如跨尺度实验测试、数据采集、和计算模拟)和新发现(如光电、热电、磁电多场物性和耦合新机制)，推动纳米技术、高速低能耗信息处理与存储、微电子器件、高效清洁能源以及精密仪器等产业和领域的发展。　　科技部高技术研究发展中心代表对项目的执行和管理提出要求，强调了纳米科技重点专项项目“重立项、重过程、重验收”的基本原则，要求项目承担单位和研究人员增强责任感和使命感，强化项目组织实施，加强课题间的交流，立足学科领域发展前沿，力争在重大科学问题与关键技术问题上取得原创性突破。　　项目负责人李江宇教授介绍了项目的整体情况，各课题负责人就课题的具体研究目标、实施方案、研究难点以及如何突破、下一步工作计划等进行了详细介绍。项目咨询专家就项目的研究目标、研究内容和技术方案等给予指导，对项目的执行和管理提出了指导性意见和建议，希望通过研发具有自主知识产权的多功能扫描探针的纳米测量与调控技术，为先进功能材料与器件方面的研究提供强有力的工具。

某家公司的废水处理厂是为600万人口设计的，每年处理、清洁和排放的废水超过1.2亿立方米（42亿立方英尺）。▲ 在水池侧安装的IQ SensorNet 2020 XT终端提供持续的过程监控该处理厂主要处理来自这个公司的生产废水，以及来自三个相连城市的城市废水，这三个城市的人口大约225,000人。由于其来源和成分，这个废水处理厂的废水流入物是一种比市政的单一工厂的流入物更难清洁的混合物。这意味，无论是对于工厂操作，还是随后用于帮助监控和控制过程的仪表选择，都必须满足特别高的排放限值要求。在给定条件下，设备所需的浊度测量要求严格，以确保合规性并提高工艺效率。测量任务浊度水平连续监测是确定最佳工艺操作的关键指标。报警功能对于识别液压过载的存在和早期检测以解离形式出现的不稳定生物变化至关重要。监控过程中稳定准确的可靠系统对于该过程的正常运行至关重要。测量位置所选定位置是处理厂的最终出水，在最终沉淀和机械污泥清理后。传感器安装在净水井的6米（19.6 英尺）深度。挑战由于废水的特殊成分，生物群落非常丰富，这导致在原本光滑的表面上，微生物膜更快地形成。这种累积或生物淤积会对用于监控过程的ViSolid® 和 VisoTurb® 传感器的光学测量窗口有负面影响。废水处理厂取样位置的石灰含量也带来了额外的测量挑战。随着生物污垢产生，污垢层无法通过机械清洁刷系统永久去除。这造成了大量的维护以及数据不准确。实际上，这意味着操作员几乎每天都要执行维护工作。解决方案传统清洁刷系统被证明是不可靠的，并会导致过多的维护量。必须找到一种替代步骤来保持传感器清洁。已测试带有集成超声波清洗功能的浊度 (VisoTurb® ) 传感器和总悬浮固体 (ViSolid® ) 传感器。集成的超声波源产生高频率振荡，从而显著减少或完全防止在光学窗口上积聚生物污垢。▲ ViSolid® 和 VisoTurb® 的超声波清洗功能可防止光学传感器结垢。它们安装在净水井中，以监控工厂出水。结果对于在这种困难条件下的应用，带有超声波清洗系统的传感器被证明能够成功消除生物污垢。与通常必须每天清洁的带有机械清洁刷系统的传感器（以及没有清洁刷系统）的传感器相比，VisoTurb® 传感器（根据DIN标准方法进行浊度测量）可以可靠准确地测量四周以上。在这段时间之后，由于系统的高污垢特性，也需要手动清洁传感器。▲ 用于浊度和悬浮固体测量的光学传感器是废水应用的理想选择。此处显示了 VisoTurb® 浊度传感器在连续运行30天后的状况。左方图像显示了带有超声波清洁系统的传感器，右方图像为未使用清洁系统的相同设置的传感器。在此特殊应用中，ViSolid® 总悬浮固体传感器（采用比DIN标准规定的锐角更小角度测量浊度）能够可靠地测量，并且超过六周时间不需额外的手动清洁。结论两款传感器，连同连续监测终端IQ SensorNet 2020 XT都非常适合废水处理应用。超声波清洁功能是一个显著优势，大大减少维护需求，从而节省时间和成本。在这个位置，遵循浊DIN标准的要求是不必要的，因此将使用ViSolid® 传感器替代现有浊度传感器，ViSolid® 传感器被验证是最能抵抗极端生物污染的传感器。这种独特的应用，大大降低了维护和相关成本。数据的准确性和可靠性显着提高。

LH-M7500是一款便携式多参数水质分析仪，采用数字电极，检测项目包含pH、溶解氧、电导率、ORP、浊度、温度六个指标，是一款为用户在野外、实验室提供检测、监察、数据管理为一体的便携式水质常规五参数检测仪器。一键测量6个指标同步出值六个电极可同时检测，也可独立检测，各电极间互不干扰，一键即可出值，浓度直读，仪器自动温度补偿检测更准确。简单智能自研LHOS检测系统7吋高清彩色触摸屏搭配LHOS水质检测系统，中文UI界面符合国人操作习惯，菜单导航直观便捷，智能系统简洁流畅，支持数据智能分析、传输存储、一键打印等，零基础的操作人员也能快速上手。实力硬件数字电极稳定可靠内置13000mA/h大容量充电锂电池，可长时间在野外进行工作，支持双电源供电方式，稳定持久可适应多种恶劣、复杂的工作环境。每个检测指标可单独存储10000条数据。

AV9000 流量计在污水处理厂回流系统中的应用A2O工艺是较为常见的一种污水生物处理工艺，其中回流系统包括混合液内回流和污泥外回流，混合液内回流是将好氧池混合液回流至缺氧池，使回流至缺氧池的硝酸盐和亚硝酸盐进行反硝化脱氮。污泥外回流是将污泥从沉淀池底部回流至厌氧池，以确保整个A2O生物系统保持一定的污泥浓度。因此控制回流量，对于污水工艺的稳定运行和处理效果至关重要。长期以来，污水厂运营人员通常以回流泵额定流量和性能曲线，并配合个人经验估算和控制回流量，但是随着国家节能减排战略实施和污水处理厂工艺的精细化管理需要，精确的回流量计量和控制成为其中一项污水处理流程的改善目标。本案例为某采用A2O工艺的污水处理厂为更好的控制回流系统的运行，合理安排回流比。使用FL1500控制器和AV9000浸没式流量计系统监测回流系统的流量变化情况，指导工艺运行，提高运行效率。A2O工艺流程图监测点位选取污泥回流池其中一部分总长约20米的直管段，安装点位于直管段靠近中心部位，池深1.4米，宽度1.2米，符合流量计安装前十后五的基本原则，即流量计安装点上游10倍管道宽度和下游5倍管道宽度的距离范围内是平稳流态，没有弯折和支流。AV9000浸没式流量探头符合IP68防水级别，使用L型支架安装于回流池底部，安装高度略高于污泥常年沉积面之上，支架固定部分位于侧壁，可上下调节方便维护，参见下图1。FL1500控制器安装于回流池上方的空置处，安装于不锈钢机箱内，下方使用膨胀螺栓固定于混凝土基质上，参见下图2。整套系统使用220VDC市政供电，可通过FL1500控制器现场查看瞬时流量，实时监控流量变化，指导工艺流程。监测数据通过4-20ma信号上传至客户数据平台查看下载。图1 AV9000安装点图2 FL1500安装点现场AV9000流量计测量数据稳定，可输出水深、流速、流量等常规参数。其中最重要的流量数据与回流泵估算流量一致。测试阶段内，回流泵估算数据在1600-1700立方米/小时，AV9000流量计数据在1650立方米上下，呈小幅波动状态，符合实际情况。现场长期数据的稳定性良好，可以反馈回流系统整体流量情况并指导回流泵运行，对于流量控制起到了重要作用。流速面积法测量，数据稳定可靠。现场显示和后台数据同步，可实现多种数据查看方式。安装维护简便，无需复杂经验。整体系统稳定，兼容性良好，易于操作。本案例中的AV9000流量计和FL1500控制器组成回流池流量监测系统，用于市政污水处理厂内部工艺管控，实现工艺精细化管理。总体来看，在保证运维工作能够按照标准流程完成的情况下，AV9000流量计可以完成回流池流量监测，为客户监测回流流量和控制污水处理过程中的回流比提供帮助。END

一个纳米量级的振动梁能够测量单个分子的质量。 图片来源：Scott Kelber、Michael Roukes、Mehmet Selim Hanay 　　就像浴室里的一台小磅秤一样，一个物理研究小组如今报告说，他们的一个摇摆的小发明已经能够测量单个分子的质量。新的装置为质谱学敞开了一扇新的大门——这是一种通过测量分子质量从而确定它们是什么的科学。然而，对于这项技术的最终效用依然是众说纷纭。 　　并未参与此项研究的美国马里兰州盖瑟斯堡国家标准与技术研究所的生物物理学家John Kasianowicz表示：“如何将其运用到广义质谱学中去，时间会告诉我们一切。但我认为这是一项巨大的进步。” 　　传统质谱学利用一个磁场来弯曲带电分子的路径。它们的路径弯曲的程度揭示了它们的质量。但这项技术对于巨大的生物分子——其质量大约是一个质子的100万倍——并不理想。例如，这些巨大的分子移动得异常缓慢，因此并不会触发位于磁场另一端的传统粒子探测器。因此科学家一直在探索其他的替代方法。10多年来，帕萨迪纳市加利福尼亚理工学院(Caltech)的Michael Roukes及其研究小组尝试了能够切割出物质——例如硅——的微小振动梁。测量约一万亿分之一克的重量，可使振动梁在每秒周期内产生数以百万计的从一侧到另一侧的振动。 　　原则上，这样一种装置能够测量一个分子的质量。当一个分子黏附在这样一个振动梁上时(这一过程被称为物理吸附)，其额外的质量促使振动梁以一种低频产生振动。因此如果想要测量分子的质量，研究人员只须测量频移便可。 　　然而这里也有一个问题。这种频移同时还取决于分子在振动梁上落脚的位置，因为一个较轻的分子停留在振动梁中间所产生的频移，同一个较重的分子落在振动梁一端所产生的频移是相同的。 　　如今，Roukes与他的博士后Mehmet Selim Hanay，及其在Caltech和法国原子能委员会的同事终于找到了一种解决办法。关键就在于同时以两个不同的频率摇晃振动梁。研究人员在8月份出版的《自然—纳米技术》上报告了这一研究成果。

全息术是一种能够对光波前进行记录和重建的技术，自从 1948 年匈牙利-英国物理学家 Dennis Gabor 发明全息术以来，该技术不仅得到了显微学家，工程师，物理学家甚至艺术家等各领域的广泛关注，还使他获得了 1971 年的诺贝尔物理学奖。干涉术作为光学中另一个主要研究领域，是利用光波的叠加干涉来提取信息，其原理与全息术都是用整体的强度信息来记录光波的振幅和相位，虽然记录的方法有很大不同，但随着 20 世纪 90 年代，高采样密度的电子相机的出现，可用来记录数字全息图，则进一步增强了二者的联系。近日，针对全息术对表面形貌的干涉测量的发展的推动作用，来自美国 Zygo Corporation 的 Peter J. de Groot、 Leslie L. Deck，中国科学院上海光机所的 苏榕 以及德国斯图加特大学的 Wolfgang Osten 联合在 Light: Advanced Manufacturing 上发表了综述文章，题为“Contributions of holography to the advancement of interferometric measurements of surface topography”。本文回顾了包括相移干涉测量，载波条纹干涉，相干降噪，数字全息的斐索干涉仪，计算机生成全息图，震动、变形和粗糙表面形貌和使用三维传输方程的光学建模七个方面，从数据采集到三维成像的基本理论，说明了全息术和干涉测量的协同发展，这两个领域呈现出共同增强和改进的趋势。图1 全息术的两步过程图2 干涉术的两步过程相移干涉测量术 因为记录的光场的复振幅被锁定在强度图样中的共同基本原理，全息术和干涉测量术捕获波前信息也是一个常见的困难，用于表面形貌测量的现代干涉仪中，常用相移干涉测量术（PSI）来解决这个问题，PSI 的思路是通过记录除了它们之间的相移之外几乎相同的多个干涉图，以获取足够的信息来提取被测物体光的相位和强度。Dennis Gabor 早在 1950 年代搭建的全息干涉显微镜使用偏振光学隔离所需的波前，引入除相移外两个完全相同的全息图。如图3所示，Gabor 的正交显微镜使用了一个特殊的棱镜，在反射光和透射光之间引入了 π/2 的相移。因此，可以说，用于表面测量的 PSI 首先出现在全息术中，然后独立出现在干涉测量术中。PSI 现在被广泛用于光学测试和干涉显微镜，虽然许多因素促成了其发展，但其基本思想可以追溯到使用多个相移全息图进行波前合成的最早工作。图3 Gabor正交显微镜简化示意图载波条纹干涉测量术 通过使用角度足够大的参考波来分离 Gabor 全息图中的重叠图像，从而使全息图形成的重建真实图像和共轭图像在远场中变得可分离，是全息术的重大突破之一， 到 1970 年代，人们意识到传播波阵面的远场分离等价物可以在没有全息重建的情况下模拟干涉测量。这一概念在 1982 年武田 (Takeda) 的开创性工作中广受欢迎，他描述了用于结构光和表面形貌的干涉测量的载波条纹方法。载波条纹干涉测量术的基本原理源自通信理论和 Lohmann 对全息重建过程的傅里叶分析。到 2000 年代，计算机和相机技术已经足够先进，可以使用高横向分辨率的二维数字傅里叶变换进行实时数据处理，赋予了载波条纹干涉技术的新的生命。图4 从干涉图到最后的表面形貌地图的过程此外，在菲索干涉仪中，参考波和物体表面的相对倾斜会导致相机处出现密集的干涉条纹。如果仪器在离轴操作时，具有可控制或可补偿的像差，所以只需要对激光菲索系统的光机械硬件进行少量更改，就可以实现这种全息数据采集。因此，载波条纹干涉仪通常是提供机械相移的系统的选择。相干降噪 虽然可见光波段激光器的发明给全息术带来重要进展，然而，在全息术和干涉测量术中不使用激光的主要原因是，散斑效应和来自尘埃颗粒和额外的反射而产生的相干噪声。通过仔细清理光学表面只能很小部分的噪声，而围绕系统的光轴连续地旋转整个光源单元就可以解决这个问题。如果曝光时间很长，这种运动会增强所需的静态图样，同时平均化掉大部分相干噪声。常用的实现平均化的方式包括围绕光轴旋转光学元件、沿着照明光移动漫射器、用旋转元件改变照明光的入射方向，或在傅里叶平面中移动不同的掩模成像系统。激光在 1960 年代开始出现在不等路径光学装置中，最初为全息术开发以减少相干噪声的平均方法，被证明也可有效改善干涉测量的结果。图5中，是 Close 在 1972 年提出的一种基于脉冲红宝石激光器的便携式全息显微镜。显微镜记录了四个全息图，每个全息图都有一个独立的散斑图案，对应于棱镜的旋转位置，由全息图形成的四个图像不相干叠加以减少相干噪声和散斑粒度。图5 使用旋转楔形棱镜的相干降噪系统数字全息菲索干涉仪 Gabor 的背景和研究兴趣使他将全息术视为一种具有大景深的新型显微成像技术，使显微镜学家可以任意地检查图像的不同平面。记录后重新聚焦图像的能力仍然是全息术的决定性特征之一，使我们无需仔细地将物体成像到胶片或探测器上。它还可以记录测量体积，能够清晰地成像三维数据的横截面。而数字全息术使这种能力变得更具吸引力，其重新聚焦完全在计算机内实现。虽然数字重聚焦在数字全息显微镜中很常见，但它通常不被认为是表面形貌干涉测量的特征或能力。尽管如此，从前面对该方法的数学描述来看，在采集后以相同的方式重新聚焦常规干涉测量数据是完全可行的。随着数据密度的增加，人们对校正聚焦误差以保持干涉测量中的高横向分辨率感兴趣。图6 激光菲索干涉仪的聚焦机理与全息系统不同，传统干涉仪的布置方式是在数据采集之前将物体表面精确地聚焦到相机上。图 6 说明了一种简化的聚焦机制。聚焦通常是手动过程，涉及图像清晰度的主观确定。由于光学表面通常在设计上没有特征，因此常见的过程包括将直尺放置在尽可能靠近调整表面的位置并调整焦距，直到直尺看起来最锋利。繁琐的设置和人为错误的结合使得我们可以合理地断言，今天很少有干涉仪能够充分发挥其潜力，仅仅是因为聚焦错误。数字重新聚焦提供了使用软件解决此问题的机会。计算机产生全息图 早在 1960 年代后期，学者们就已经对波带片与计算机生成全息图 (CGH) 之间的类比有了很好的理解，这是因为在开发新的基于激光的不等径干涉仪来测试光学元件的表面形状的应用时，需要对具有非球面形状的透镜和反射镜进行精确测试。图7 计算的菲涅尔波带片图样和牛顿环（等效于单独的虚拟点光源产生的Gabor全息图）然而，干涉仪作为最好的空检测器，在比较形状几乎相同的物体和参考波前时能提供最高的精度和准确度，虽然有许多巧妙的方法可以使用反射和折射光学器件对特定种类的非球面进行空测试，但 CGH 可通过简单地改变不透明和透明区域的分布来显着增加解空间。CGH 空校正器的最吸引人的特点是波前构造的准确性在很大程度上取决于衍射区的平面内位置，而不是表面高度。因此，无需费力地将非球面参考表面抛光至纳米精度，而是可以在更宽松的尺度上从精密参考波来合成反射波前。图8 使用激光菲索干涉仪和计算机产生的全息图测试非球形表面的光学装置振动、变形和粗糙表面形貌 全息干涉测量术是全息术对干涉测量术最明显的贡献，从技术名称中就可以看出。这项发现的广泛应用引起了计量学家高度关注，包括用于通过全息术定量分析三维漫射物体的应力、应变、变形和整体轮廓的方法。全息干涉测量术的发现对干涉测量术的能力和可解释性产生了深远的影响，为了辨别这些联系，首先考虑在同一全息图的两次全息曝光中，倾斜一个平面物体。两个物体方向的强度图样的不相干叠加，调制了全息图中条纹的对比度，而当这个双曝光全息图用参考波重新照射，以合成来自物体的原始波前时，结果也是条纹图样。因此，我们看到传播波前的全息再现，可用于解调双曝光全息图中存在的非相干叠加的干涉图案，将对比度的变化转换为表示两次曝光之间差异的干涉条纹。由于全息图中这些叠加的图案相互不相干，它们可以在不同的时间、全息系统的组成部分的不同位置、甚至不同的波长等条件下生成，因此，该技术的应用范围十分广泛。图9 模拟平面的双曝光全息使用三维传输方程的光学建模 使用物体表面的二维复表示，对本质上是三维问题的传统建模，是假设所有表面点可以同时沿传播方向处于相同焦点位置。因此，这种二维近似的限制是表面高度变化相对于成像系统的景深必须很小。全息术影响了三维衍射理论的发展，进一步影响了干涉显微镜的评估和性能提升。光学仪器的许多特性可以使用传统的阿贝理论和傅里叶光学建模来理解，包括成像系统的空间带宽滤波特性。干涉仪的傅立叶光学模型的第一步，是将表面形貌的表示简化为限制在垂直于光轴的平面内的相位分布。但对于使用干涉测量术的表面形貌测量，这并不是一个具有挑战性的限制，因为普通的菲索干涉仪的景深大约为几毫米，表面高度测量范围可能为几十微米。因此，在高倍显微镜中采用三维方法的速度更快，特别是对于共聚焦显微镜，在高数值孔径下，表面形貌特征不能都在相对于景深的相同的焦点。然而，二维傅里叶光学的近似对于干涉显微镜来说是不够精确的，因为在高放大倍率下，仅几微米的高度变化，就会影响干涉条纹的清晰度和对比度。基于 Kirchhoff 近似推导出了 CSI 的三维图像形成和有效传递函数，其中均匀介质的表面可表示为连续的单层散射点。这种方法已被证明具有重要的实用价值，不仅可以用于理解测量误差的起源，是斜率、曲率和焦点的函数，还可以用于校正像差。本文总结 基于激光的全息术的出现带来了一系列快速的创新，这些创新从全息术发展到干涉测量术。虽然文中提到的七个方面无法完全概括全息术的贡献，但一个明显的趋势是全息术对用于表面形貌测量的干涉测量技术的影响正在不断增加， 这最终可能会导致全息术与通常不被认为是全息术的技术相融合，而应用光学计量的这种演变必将带来全新的解决方案。论文信息 de Groot et al. Light: Advanced Manufacturing (2022)3:7https://doi.org/10.37188/lam.2022.007本文撰稿： 刘子维（英国剑桥大学，博士后）

日本横河电机株式会社近日推出新型光谱分析仪AQ6373，适用于短波长测量，量程范围350nm～1200nm。横河电机自收购安藤公司以来，即在光通信测试领域保持世界领先地位，光谱分析仪是享有传统美誉的拳头产品。 　 AQ6373使用单色镜技术，拥有出色的光学测量能力，如高精度波长测量、高分辨率、大动态范围等等。它继承了AQ6370B的友好用户界面和出色的测量吞吐量等优点，在很多测试场合将大大提高工作效率。AQ6373可满足医疗、生物、材料加工、电信设备等众多应用领域中对短波长设备的测量需求，尤其适用于短波长激光、光无源器件和LED的研发及生产。它能够代替许多与AQ6315同期的光谱分析仪。