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一根燃烧的蜡烛1秒钟可以发射出100亿亿个以上的光子,要探测到能量如此小的单个紫外光子一直是世界技术难题。记者昨天获悉,南京大学电子科学与工程学院长江特聘教授陆海为首的研究团队近来获得突破,在国内首先研制出超灵敏度的固体紫外单光子探测器,从而使中国成为继美国之后第二个掌握这一核心技术的国家。 “自然界中波长小于280纳米的紫外光几乎为零,所以我们探测它相当于在暗室中探测光,只要发现一个小光点就一定是目标。”陆海介绍说,可探测400纳米以下紫外辐射的紫外光探测器,是火焰探测、环境监测、生物医药、空间科学等领域所急需的关键部件,也是关系到国家安全的关键技术,可以用来检测海上油污、卫星遥感监测雾霾等。 光子是光的最小能量量子,也是光作为信息载体的最小传输单位。一根蜡烛1秒钟释放出的超100亿亿个光子中,假设紫外光子只占万分之一,那么在完全不考虑飞行损耗的情况下,1公里以外,面积为1平方厘米的镜头1秒钟只能接收到1000个紫外光子。专门用来捕捉这些“小家伙”的单光子探测器一直是世界各国研究和竞争的焦点。 陆海举例说,导弹的飞行尾焰中存在像指纹一样的特殊紫外光谱成分,但距离越远能够传输过来的紫外光就越微弱。利用超灵敏度紫外单光子探测器就有可能在上千公里以外探测和分辨出来袭飞弹,为反制或者规避提供宝贵时间。之前,国际上只有美国罗格斯大学、弗吉尼亚大学、通用电气研发中心三家美国单位成功研制碳化硅单光子探测器。而南大研究团队此次获得突破后,跻身成为第四家。 南大研究团队研制出的紫外单光子探测器,基于碳化硅半导体芯片技术,能灵敏捕捉到紫外单光子,并且打破了过去依赖于超低温条件的瓶颈。“我们的探测器在150℃下仍能正常工作,这是原来任何单光子探测技术都无法达到的。”陆海说。这一突破也引起了国际关注,欧洲的《今日半导体》杂志专门长文报道了南大的这一研究成果。 同时,该探测器有显著的成本优势,有望向民用领域大规模推广,比如高压输电线和高铁供电线路上出现电晕、污闪时,可用其远程检测和定位。“目前,紫外火灾报警器用的真空紫外光敏管,综合成本很高。”陆海拿出一枚耳钉大小的器件介绍说,未来用如此小的单光子探测器件,不仅造价更便宜,而且防爆、使用寿命更长。 眼下,南大研究团队在该领域的部分研究成果已开始进入产业化阶段。过量的紫外线照射易诱发皮肤癌,韩国三星公司日前发布的Note4手机就装备了微型紫外线传感器,受到消费者欢迎。而南大研究团队正在和华为合作的贴片封装紫外探测器,尺寸比米粒还小,也将安装到手机或智能手环中,藉由它,用户可随时随地检测所处环境的紫外线强度,以及时防护。
由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题 “利用相关光子测量技术建立光电探测器量子效率测量装置的研究”近日通过了专家验收。该课题自主研制的缠光子法探测器量子效率绝对定标装置,成功将我国光辐射功率计量的量程能力扩展到了光子水平,为用光子数重新定义国际基本单位之一的“坎德拉(cd)”量值复现研究奠定重要基础。 课题的研制成功,缩短了我国与国际发达国家之间在实现基于量子物理复现光辐射功率基准研究方面的差距;同时为研究量子信息、生物医学、空天探测器、天文物理、环境科学等领域中涉及到的光子探测技术提供了光子水平的计量技术保障。
[size=18px]在平时工作中,身边总是有人在问波长色散分析仪的探测器用的是什么检测器?是什么原理?有的为啥还有需要气体的,搞的好麻烦,气体爆炸怎么办……今天我们就来聊聊[b]波长色散分析仪的检测器[/b]。波长色散的x荧光光谱仪由于要使用分光晶体,从而使得待测元素的分析仪谱线可以较好的分离,故通常使用分辨率不那么高的流气式正比计数器和NaI闪烁计数器作为光谱仪的探测器。主要说说流气式正比计数器[b]气体正比计数器又可以分为封闭式和流气式正比计数器[/b],由于封闭式正比例计数器分辨率太低,而且温差电冷能量探测器已经实用化,所以封闭式正比例计数器将会慢慢被淘汰。我们主要来说说流气式正比例计数器,一般情况下,流气式正比计数器为一个直径2cm住状体,中间有一根20-30μm的金属丝,用作前放信号和外部高压的接头,筒状体内部充入惰性气体和淬灭气体,通常为90%的氩气和10%的甲烷气体混合器,并在金属丝和柱壳间施加1400V~1800V的电压。当流气式正比计数器中的探测气体收到X射线的照射时,或产生大量的负电子和正电性氩离子组成的离子对。假设入射X射线的光子能量为E,产生离子对的有效电离能 为V,由入射X射线光子产生的平均离子对数n与入射X射线光子的能量成正比,与离子对的有效电离能成反比:n=E/V产生的电子在电压作用下会逐渐加速飞向样机金属丝,并引发进一步的氩原子电离,这一效应被称为电离增益,流气正比探测器的电离增益一般为6*10四次方。。。。经放大后的电流由电容收集,产生的脉冲电压与入射光子的能量成正比。在这里需要注意的是,脉冲高度和强度的区别。[b]脉冲高度:[/b]指由单个X射线产生的单个脉冲电压幅度。[b]X射线强度:[/b]指每秒钟测得的脉冲数。重点来了,[b]探测器的分辨率一般定义为峰高一半处所对应的谱峰宽度,简称谱峰半高宽。[/b]流气式正比计数器一般适用于较长波长的X射线探测,通常用于0.15~5nm波长的X射线探测,对于0.15以下的波长,探测的灵敏度很低,这也就是为什么目前很多的X荧光分析仪会设置有多个检测器的原因。希望这样的小知识普及能够让大家明白什么是流气式正比计数器,并且知道他的原理,这样见到这类型的分析仪就不会在这边面有疑问啦![/size]