飞秒条纹相机

center img style=" width: 450px height: 600px " title=" " alt=" " src=" http://09.imgmini.eastday.com/mobile/20180522/20180522164559_eff1a22b439951d4dd665467a1f75818_1.jpeg" height=" 600" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p 　　今天，由中科院西安光机所承担的国家重大科研装备项目“高性能条纹相机的研制”顺利通过验收，标志着我国具有自主知识产权的高性能条纹相机达到实用化水平。这一成果打破了国际在这一领域的垄断，对前沿科学研究以及国家重大工程建设具有重要意义。 /p center img style=" width: 450px height: 338px " title=" " alt=" " src=" http://09.imgmini.eastday.com/mobile/20180522/20180522164559_eff1a22b439951d4dd665467a1f75818_2.jpeg" height=" 338" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p 　　条纹相机是具备超高时间与高空间分辨的唯一高端科学测量与诊断仪器，在激光聚变等超快现象研究中发挥着重要作用。经过多年研究，研究团队成功解决了条纹相机制备过程中存在的各种工艺问题和工程实施难题，取得了多项创新性成果，实现了时间分辨率、动态范围和同步频率三个关键技术指标的显著提升。 /p center img style=" width: 450px height: 338px " title=" " alt=" " src=" http://09.imgmini.eastday.com/mobile/20180522/20180522164559_eff1a22b439951d4dd665467a1f75818_3.jpeg" height=" 338" hspace=" 0" border=" 0" vspace=" 0" width=" 450" / /center p 　　 在国家重大科研装备项目的支持下，中科院西安光机所建成了国内唯一的集设计、生产、检测为一体的条纹相机研发基地，目前已成功研制出八种类型的条纹相机，对能源、材料、光生物、光物理、激光技术、高能物理等领域均具有重要的意义，为国家大科学工程、基础前沿和国防安全提供了核心技术保障。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 专家组认为，项目组完成了飞秒条纹相机、同步扫描条纹相机和大动态范围条纹相机的研制工作，所有技术指标均达到实施方案规定的考核指标要求，三类条纹相机均已达到实用化，其整体性能达到国际先进水平。项目还建成了设计与仿真平台、电真空器件制备平台、超快电子学技术平台、综合测试与分析评估平台，形成了模块化、小批量条纹相机的研制生产能力，并培养了一支高水平的条纹相机专业化研发团队，专家组同意项目通过验收。& nbsp & nbsp br/ /p p 　　2012年1月起，中科院西安光机所启动了“高性能条纹相机的研制”项目，历时多年终于研制成功。验收专家组组长、中国工程院院士刘文清表示，核物理、核聚变等很多超快现象的观测记录，都需要这种高端设备。西安光机所研制的条纹相机，打破了国际上在这种高端检测装备上对我们国家的垄断。从目前条纹相机的整体性能来说，达到了国际先进水平，在电子调控、成像速度等方面达到了国际领先水平。 /p p 　　对于“显微”技术人们并不陌生，这是观测微观世界的空间放大技术，可以“延长”人眼的空间分辨能力，而超高速成像，则是观测瞬态事件的时间放大技术，可以“延长”人眼的时间分辨能力。条纹相机正是实现这一微观和超快过程探测的必要手段，也是唯一同时具备超高时间分辨与高空间分辨的高端科学测量与诊断仪器，更是惯性约束聚变等国家战略高技术研究中不可或缺的诊断仪器。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 据了解，条纹相机是同时具备超高时间分辨(皮秒–飞秒级)与高空间分辨(微米级)的唯一高端科学测量与诊断仪器，涉及的仪器和技术已接近物理极限，代表了当前光电诊断技术的最高水平，是实现微观和超快过程探测的必要手段。目前已成功研制出八种类型的条纹相机，满足了不同应用背景和一些特殊应用环境的测量需求。 /p p 　　不过高性能条纹相机项目负责人、中科院西安光机所所长赵卫表示，条纹相机的研制涉及光学、光电子、超快电子学、微电子学、精密机械和计算机等多门学科，研制起点高、难度大，目前国内只有少量单位具备初步的研发能力 而作为十分敏感的尖端技术，条纹相机的国际学术研究成果及器件设备的共享性很低，国外相关的技术对我国实行严格的封锁，对条纹相机也实行严格的出口管制。 /p

TIMART系列通用型条纹相机让条纹相机走进大众实验室，助力科研人员实现超快梦想！ 条纹相机是一种同时具备高时间分辨（皮秒）与高空间分辨（微米）的瞬态光学过程测量仪器，既可直接用来测量超短光脉冲辐射的强度-时间-空间关联波形，也可以作为高时间分辨的图像记录设备和其它仪器，如显微镜、光谱仪等，构成联合诊断系统，实现超快空间-强度-时间分辨或能谱-强度-时间分辨的关联参数测量，是超快光化学、光物理、荧光过程、超短激光技术等领域研究的关键工具。TIMART系列条纹相机 是中国科学院西安光学精密机械研究所面向普通科研市场全新研制成功的通用型条纹相机。该系列条纹相机采用先进的同步扫描条纹变像管，集成了数字化同步扫描模块和单次触发扫描模块，首次实现程控切换单次扫描和同步扫描功能，极大的降低了用户使用难度，拓宽了相机使用范围。配合卓立汉光的光谱测试系统，可实现200nm到850nm光谱范围高灵敏时域光谱测量。同步扫描模式最高可实现300MHz同步测量，单次扫描模式可实现1kHz重复触发，使得条纹相机真正实现了通用化，走进普通实验室！ 主要特点： l 紫外至近红外光谱响应，2ps时间分辨；条纹管多种光阴极可选，覆盖UV-VIS-NIR 宽光谱范围，最高2ps 的时间分辨率以及50lp/mm 空间分辨率l 主流核心部件，品质保障条纹管模块，增强器模块及相机耦合读出模块均选用主流厂家成熟产品，实现优异性能的同时，保障了量产稳定性和一致性l 兼容两种工作模式：高性能同步扫描/单次低频扫描模块集于一身同步扫描模块与单次低频扫描模块程控切换，可实现单次发光现象到高重频（300MHz）发光现象高灵敏度、高时间分辨获取，提升了系统通用性l 优化系统配置，提供超高灵敏度可以提供双级联MCP增强器作为信号增强，提供103-105信号增益以改善弱信号探测灵敏度；采用科研级大面阵制冷型相机作为读出单元,16 bits 输出， 10000:1 动态范围；光纤面板耦合读出方式，相比镜头耦合读出系统提升超过20倍的耦合效率！l 专业软件控制界面一体化相机控制界面，可订制化集成ccd、光谱仪一体化控制，流程清晰，操作简单；专业条纹图像采集、增强显示与数据处理软件，帮助实现数据深度挖掘；l 本地化专业技术支持服务，免除后顾之忧无需苦等出口许可，超短交货期！专业售后支持，本地技术团队快速响应！可预约免费样机、样品测试！l 与光谱仪连用，提供完整时域光谱测试解决方案 条纹相机与光谱仪配合使用，可实现光谱、光强与时间信息同时测量，完整方案可快速实现从ps到s量级宽范围时间分辨光谱测试！条纹相机选型参数列表：系列号ST10 T40T40-HDR推荐型号ST10-1LST10-2LST10-1FST10-2FT40-1FT40-1F-HDR条纹管阴极有效狭缝长度8 mm8 mm35 mm30 mm光学狭缝长度12 mm12 mm35 mm35 mm光学狭缝宽度0~3 mm 手动可调10 um调节精度0~3 mm 手动可调10 um调节精度0~3 mm 手动可调20 um调节精度0~3 mm 手动可调20 um调节精度阴极类型S20(200-850 nm)，BB(200-900 nm)，S25(350-900 nm)荧光屏P20,P43（P46,P47更多可选）同步扫描(S)频率40-300MHZNANA 触发(T)频率单次或 单次或10 ps条纹管空间分辨率（典型值）50 lp/mm50 lp/mm20 lp/mm扫描时间轴范围0.5 ns-1/6 fs @同步扫描-三挡可选1ns-1ms@触发扫描 三挡可选1 ns-1ms@触发扫描 六挡可选1ns-1ms@触发扫描 六挡可选像增强器 -1: 25mm单MCP； -2: 25mm双MCP40mm单MCP40mm单MCP像增强器增益(P20）-1: ≤1.00E+04 -2: ≤3.00E+05≤1.00E+04≤1.00E+04读出相机耦合方式镜头耦合1:1 光纤面板1:1 光纤面板1:1 光纤面板阵面2048*20482048*20484096*40964096*4096像素6.5um*6.5um11um*11um9um*9um9um*9um探测面尺寸13.3*13.3mm22.5*22.5mm36.8*36.8mm36.8*36.8mm像素阱深=30000e-=70000e-60000e-60000e-动态范围30000:130000:115000:115000:1制冷方式风冷或水冷水冷水冷最低制冷温度0度@风冷，-10度@水冷 -20度 -20度帧速50fps18fps3fps 16bit3fps 16bit通讯方式USB3.0USB3.0+以太网灵敏度效率一般高 高高典型特点同步扫描+触发扫描高时间分辨较低耦合效率高性价比同步扫描+触发扫描高时间分辨高耦合效率高灵敏度高性价比超长狭缝高灵敏度触发扫描超长狭缝大动态范围高灵敏度触发扫描电磁屏蔽设计 通用型XSC系列条纹相机选型指南： S---高重频同步扫描 T---单次、低重频扫描 F---光纤面板耦合读出 L---镜头耦合读出 10,20,40---条纹管狭缝长度尺寸 -1/-2----单级或双级联MCP像增强 -HDR---高动态范围 光谱仪建议选型参数列表：光谱仪型号Omni-λ2002iOmni-λ3008iOmni-λ5008iOmni-λ7508i光谱仪焦距200mm320mm500mm750mm相对孔径F/3.5F/4.2F/6.5F/9.7光谱分辨率（1200l/mm）0.3nm0.1nm0.08nm0.05nm波长准确度+/-0.2nm+/-0.2nm+/-0.15nm+/-0.1nm倒线色散(1200l/mm)3.6nm/mm2.3nm/mm1.7nm/mm1.1nm/mm光栅尺寸50*50mm68*68mm68*68mm68*68mm光栅台双光栅三光栅三光栅三光栅与条纹相机耦合中继光路耦合光谱仪入口选项光纤及光纤接口，标准荧光样品室，镜头收集耦合等 典型应用实例：1： 金属丝电爆炸试验（不同气氛压力下） (西安交通大学1)2: 有机小分子ASE 寿命测试（华南理工大学DOI: 10.1002/adom.201900701，Adv. Optical Mater.）3：激光电离空气等离子体全光谱测量 4：荧光寿命测试—某钙钛矿PL时间分辨光谱测试 5： Cs4PbBr6 以及 CsPbBr3 钙钛矿材料的超快荧光组分寿命测试（2019年10月9日的 Physical Chemistry Letters，兰州大学 ） 主要应用方向： l 超快化学发光l 超快物理发光l 超快放电过程l 超快闪烁体发光l 时间分辨荧光光谱，荧光寿命，l 半导体材料时间分辨PL谱l 钙钛矿材料时间分辨PL谱l 瞬态吸收谱，时间分辨拉曼光谱测量l 光通讯，量子器件的响应测量l 自由电子激光，超短激光技术l 各种等离子体发光 l 汤姆逊散射，激光雷达l 。。。。。。创新点：" --集成了数字化同步扫描模块和单次触发扫描模块于一体，国际首次实现程控切换单次扫描和同步扫描功能，降低了用户使用难度，拓宽了相机使用范围，增强通用性； --采用制冷型光纤面板耦合相机读出，提升了耦合效率。" TIMART系列通用型条纹相机

在开发用于测量光源色温 (CCT) 的相机系统时，对其进行正确的校准以提供准确的读数是非常重要的。通常使用已知温度的标准黑体光源来完成校准。 一家研究机构需要一个可以模拟 5000K 和 2856K 曲线的黑体光源来校准他们正在开发的条纹相机。 客户要求该系统尺寸足够小，可通过 340 mm的开口孔安装到用于其测试配置的腔室中。 图1 条纹相机（源于网络图片）Labsphere（蓝菲光学）为客户提供了一个准确、安全、易于使用且可以轻松集成到他们的测试环境中的黑体光源。系统中的 8 英寸的积分球有一个 2 英寸的开口，并配备了几个高级组件，使其能够满足客户的规格要求：图2 Labsphere(蓝菲光学)提供的黑体校准积分球光源图3 标准化测量辐亮度和5015K黑体曲线两个卤素灯，可在开口处提供高达 40,000 cd/m2 的光通量；开口端的色彩平衡 Omega 滤光片可调整 CCT 并将光谱输出完美匹配黑体曲线；硅探测器组件：用于测量可见光光谱通量的；以及光谱仪：用于测量两次测试之间的波长分布；-两个探测器的滤光片组件，包括一个快门滑片、附加色彩平衡 Omega 滤光片和一个用于第三个滤光片的滑片特定应用的安装底板，设计用于安装在腔室中，以及 3米长的电缆，使电源机架和计算机能放在外面使用；制冷风扇，以防止意外灼伤和设备损坏。特点图4 面均匀性-97.5%具有 97.5% 的面均匀性，每次测试都能保证准确的结果；设计灵活，客户可使用一个系统在多种温度下校准相机；光谱输出与客户要求的黑体曲线完美匹配，提供与标准黑体光源相同的精度；使用 Labsphere （蓝菲光学）的 HELIOSense 软件可以轻松对每个组件进行微调控制以及实时数据收集和可视化；Labsphere（蓝菲光学） 保持与客户密切沟通，使客户能够获得专为他们的测试环境设计和构建的系统；提供的探测器可确保灯准确校准，并且提供可靠地测试数据。

2018年5月22日，由中科院西安光机所承担的国家重大科研装备项目“高性能条纹相机的研制”顺利通过验收，标志着我国具有自主知识产权的高性能条纹相机达到实用化水平。这一成果打破了国际在这一领域的垄断，对前沿科学研究以及国家重大工程建设具有重要意义。 中科院西安光机所展示研制成功的部分高性能条纹相机卓立汉光为中国制造而自豪，如果想要进一步了解黑科技，请联系西安光机所条纹相机官方销售合作渠道：北京卓立汉光仪器有限公司。条纹相机作用：对于“显微”技术人们并不陌生，这是观测微观世界的空间放大技术，可以“延长”人眼的空间分辨能力，而超高速成像，则是观测瞬态事件的时间放大技术，可以“延长”人眼的时间分辨能力。条纹相机正是实现这一微观和超快过程探测的必要手段，也是唯一同时具备超高时间分辨与高空间分辨的高端科学测量与诊断仪器，更是惯性约束激光聚变国家战略高技术研究中不可或缺的诊断仪器。 条纹相机的研发背景： 高性能条纹相机项目负责人、中科院西安光机所所长赵卫表示，条纹相机的研制涉及光学、光电子、超快电子学、微电子学、精密机械和计算机等多门学科，研制起点高、难度大，目前国内只有少量单位具备初步的研发能力。 作为十分敏感的尖端技术，条纹相机的国际学术研究成果及器件设备的共享性很低，国外相关的技术对我国实行严格的封锁，对条纹相机也实行严格的出口管制。2012年1月起，中科院西安光机所启动高性能条纹相机的研制，在国家重大科研装备项目的支持下，中科院西安光机所建成了国内唯一的集设计、生产、检测为一体的条纹相机研发基地，目前已成功研制出八种类型的条纹相机，对能源、材料、光生物、光物理、激光技术、高能物理等领域均具有重要的意义，为国家大科学工程、基础前沿和国防安全提供了核心技术保障。 研发成功的深远意义： 验收专家组由中科院合肥物质科学研究院刘文清院士担任组长，专家组给出的验收意见提到，该项目所有技术指标均达到实施方案规定的考核指标要求。核物理、核聚变等很多超快现象的观测记录，都需要这种高端设备。西安光机所研制的条纹相机，打破了国际上在这种高端检测装备上对我们国家的垄断。从目前条纹相机的整体性能来说，达到了国际先进水平，在电子调控、成像速度等方面达到了国际领先水平。赵卫说，这对我国精密测量仪器水平的提高以及打破国际封锁、替代进口、实现超快诊断相关技术与仪器的自主研制生产、满足国家重大工程、国家战略高技术及前沿科学领域的需求具有极其重要的战略性推动作用，解决了我国条纹相机这一高端科学仪器受制于人的窘境。

据美国物理学家组织网11月17日报道，美国麻省理工科学家最近研制出一种照相机，能拍摄到来自非正面的目标。这种照相机安装了一个飞秒激光器，当其发出的极短暂光脉冲被某个物体(比如门或镜子)反射后，可在光线返回之前拍摄第二个目标图像，然后利用数学算法将这些像素信息重建，就能获得那些隐蔽景物的图像。 　　激光照相机由麻省理工教授拉瑞马斯瑞斯卡及其研究小组设计，称为“飞秒瞬间成像系统”(femtosecond transient imaging system)。这种相机能在极短时间内捕获光线，大约是千万亿分之一秒。他解释说，通过不断收集光线，计算每个像素到达照相机的时间和距离，就能按照所处环境生成一种“三维实时图像”。 　　“这就像不用X射线却有了X射线般的眼睛，”瑞斯卡说，“我们将围绕着目标，而不是通过它。” 　　这种相机目前仍处于早期研发阶段，研究人员正在探究如何精确合成更复杂的图像。该相机系统将有广泛的应用，比如用于搜救任务，在垮塌或失火建筑中寻找幸存者，也能避免汽车在隐蔽拐角处相撞，在工业上还可用于机械探测以检查隐蔽物体。此外，它和生物医学图像也有相似之处，可让医生用内窥镜观察身体内部被遮住的区域，便携式的内窥镜成像系统再过两年就可能出现。

◆第一作者：南鹏飞通讯作者：葛炳辉教授通讯单位：安徽大学论文DOI：10.1016/j.micron.2022.103230近日，安徽大学电镜中心南鹏飞同学关于利用扫描摩尔条纹测定样品厚度的工作被Micron杂志接收。样品厚度是透射电镜(TEM)成像中的重要参数，主要用于图像衬度的解释以及性能和微观结构之间的关系的研究。当前，透射电镜中常用的样品测厚方法主要包括电子能量损失谱(EELS)，会聚束电子衍射(CBED)和位置平均会聚束电子衍射 (PACBED)等技术。其中EELS是一种原位测厚技术，主要通过log-ratios方法或K-K求和法则来计算样品的相对厚度或绝对厚度。在准确测得非弹性平均自由程的情况下，EELS测厚的准确度可达± 10%。CBED测厚则主要借助模拟来实现，测厚准确度可达 ± 5%。PACBED是扫描透射模式(STEM)下的一种测厚方法，通过对多个位置的CBED花样取平均，最终获得的PACBED花样中只包含厚度、倾转和极化的影响，精确度优于± 10%。然而，实际使用时，EELS测厚需要昂贵的Gatan成像过滤系统(Gif)，而CBED和PACBED测厚则需要复杂且耗时的模拟工作。本工作介绍了一种STEM模式下快速测定样品厚度的方法，主要通过调节focus借助系列离焦的扫描莫尔条纹(SMF)成像来判断。通过将样品倾转至正带轴或强的双束衍射条件，并且适当调整放大倍数和电子束扫描方向就可以在中等放大倍数范围观察到SMF像。通过SMF的形成条件可知，只有电子探针和样品发生相互作用时才能观察到SMF。再通过改变离焦量，就可以控制电子探针相对于样品的位置，从而实现SMF的出现和消失。因此，实际在改变离焦值时电子探针的位置变化 ∆f 就反映了样品厚度。不过，要更准确的获得样品厚度 T 还需要考虑电子探针在深度方向的尺寸 δz 以及样品表面总的非晶层厚度 A, 即 T=∆f-δz+A ，其中δz=1.77λ/α^2，α 为会聚半角，λ 为电子波长。进一步地，本工作还结合EELS测厚方法验证了SMF测厚方法的正确性。该工作强调了系列离焦SMF在快速测定样品厚度方面的应用，能够有效避免STEM模式下的电子束损伤和积碳问题，尤其适用于不耐电子束辐照的样品。赞助国家自然科学基金项目 (Nos. 11874394) 安徽省高校协同创新计划项目 (No. GXXT-2020-003)。论文链接https://doi.org/10.1016/j.micron.2022.103230

当两套空间频率相近的周期性条纹或点阵相互干涉，就可能形成莫尔条纹(moiré fringe)。莫尔条纹常被应用于光学、机械学等学科进行图像处理、滤波等。在常用的材料学表征方法，如原子力显微镜(AFM)、扫描隧道显微镜(STM)、扫描电子显微镜(SEM)、透射电子显微镜(TEM)中，莫尔条纹亦被应用于材料的位错识别、晶格应变分析等。　　产生莫尔条纹的周期性结构可以是样品中的两套周期性晶格，也可以是扫描电子束遵循的周期性点阵与晶体的晶格。莫尔条纹概念应用于扫描透射电镜(STEM)，可以通过控制扫描电子束的空间频率(即扫描点阵)与被分析的晶格点阵发生干涉，利用这种可控差拍干涉分析材料微结构的方法叫做扫描透射莫尔条纹方法(STEM-moiré fringe，简写为STEM-MF)。该方法由苏东和朱溢眉于2010年最先提出，并得到电子显微学领域的关注与发展。该方法通过获取实空间的干涉图样研究材料微结构，有如下优点：1)具有较大的视野范围 2) 对晶格变化的敏感性高 3) 可显著降低电子束辐照剂量 4) 具有高度可调的扫描策略以适应不同的晶格点阵。　　最近，北京工业大学柯小行副教授课题组与中科院物理所苏东研究员课题组合作撰写综述文章，全面介绍了STEM-MF方法的相关理论，并进一步结合几何相位分析(GPA)、环形明场成像(ABF-STEM)、能量色散 X 射线光谱(EDX)和电子能量损失光谱(EELS)，深入讨论了该方法的发展。继而通过STEM-MF在应变分析、缺陷研究、二维材料结构分析和电子束敏感材料结构表征上的应用，总结分析了STEM-MF在解决材料表征问题中的优势。最后，文章对STEM-MF的发展趋势进行展望，为STEM-MF应用于材料结构表征提供了崭新的思路。　　　　文章提出STEM-MF方法的主要应用包括：　　(1)材料应变分析：莫尔条纹对两套晶格周期及相对旋转角度高度敏感，因此可以利用STEM-MF进行应变分析。该方法已被用于半导体、金属等材料的定量化应变分析，兼具高精度(可达0.05-0.02%)和大视野范围的优点。　　(2)材料缺陷研究：利用缺陷产生的应变可实现STEM-MF的缺陷识别，克服了常规 STEM 成像中高分辨条件下视野有限的缺点，能够在较低的放大倍数下快速定位缺陷，并在氧化物异质结、热电材料中得到了应用。　　(3) 二维材料的结构表征：STEM-MF方法在快速定位晶界、界面缺陷和晶格扭曲等方面具有独特优势，因此在石墨烯和过渡族金属二硫化物等二维材料的微结构分析中有巨大的应用潜力，已被用于分析二维材料同质结、异质结等结构。　　(4)电子束辐照敏感材料的低剂量表征：由于STEM-MF的扫描特点，能够在较大的扫描范围内调节步长，从而可减少高达99%的电子束辐照剂量。因此，该方法在研究电子束辐照敏感的材料方面有诱人的应用前景，目前已被初步应用于有机晶体和部分无机材料的结构表征。鉴于软物质结构表征的重要性，作者期望该方法能够在有机材料、生物材料、Mxenes 和MOF等更多的电子束辐照敏感材料的表征中发挥其应有的潜力。　　文章最后讨论了STEM-MF的挑战和机遇，并就样品漂移等STEM不稳定因素的影响、机器学习方法的融入、扫描点阵的设计策略等方面提供了方案和建议。　　论文信息：　　Moiré Fringe Method via Scanning Transmission Electron Microscopy　　Xiaoxing Ke*, Manchen Zhang, Kangning Zhao, Dong Su*　　Small Methods　　DOI: 10.1002/smtd.202101040

帧速、分辨率、信噪比毋庸置疑，这是科研相机最重要的几项性能，它的发展主线，也始终紧紧围绕着“如何获得更快帧速、更高分辨率以及更优秀的信噪比”来展开。另一方面，光信号究竟有多强？各个像素上究竟收集到了多少光子？相机测得究竟准不准？诸如此类的“定量”需求，也是科研相机应用中一直会被问到的。 5月20日，滨松全球同步发布的ORCA-Quest qCMOS相机，在以上两个问题中都交出了一份突破性的答卷。接下来，工程师将会“掰开了揉碎了”，为大家详解新型定量qCMOS相机的各个“知识点”。鱼与熊掌可以兼得：高帧速、高分辨率以及高信噪比 早期的CCD相机中，像素数目越多（分辨率越高）、帧速越快，相机电路每秒钟需要读出的像素就越多，也就越不容易准确。换句话说，相机的读出速度越快，噪声就越高，继而影响到图像的信噪比和图像质量。针对这个问题，业界给出了两条解决的路子： （1）EMCCD与电子倍增技术当光子在芯片上转换为光电子之后，EMCCD利用电场将这些光电子加速，轰击材料产生更多电子，实现了信号的增益。由于电子倍增过程在数据读出之前，所以信号放大了但读出噪声维持原样——以此大幅提升了图像信噪比。（2）CMOS与极低的读出噪声 sCMOS(包括接下来我们要说的新发布的qCMOS)相机，则走了另外一条技术路线。sCMOS/qCMOS相机直接压制读出噪声——相比之前的CCD相机，sCMOS/qCMOS的读出速度大幅上涨，但读出噪声因为设计工艺的改进却反而下降了。这也是sCMOS在过去十年大行其道的根本原因。 站在2021年的时间关口上，当比较以上两个技术路线的产品，我们发现，CMOS技术路线中的滨松新型ORCA-Quest qCMOS相机，在参数上已经完全超过了EMCCD相机。 按照像素读出计算，ORCA-Quest的读出速度已经高出了EMCCD 1-2个数量级；而在信噪比上，即使在1个光子/像素的信号强度下，qCMOS的表现也已优于EMCCD。量变到质变：低读出噪声与光子定量得到今天这样碾压式的参数，源自于在CMOS势呈井喷的十年间，滨松一直关注更低的读出噪声。从最初Flash 4.0系列sCMOS相机1.4个电子的读出噪声，到Fusion系列sCMOS相机0.7个电子的读出噪声，直至ORCA-Quest qCMOS相机最低0.27个电子。 而当ORCA-Quest相机的读出噪声下降到0.27个电子时，量变终于产生了质变——实现了“光子定量”。 相机成像中，信号中的光子在像素中转化为电子被收集——称之为光电子。光子定量就是通过精确定量光电子的方式得到每个像素所收集到的光子数目。 在光子转换为光电子之后，光电子会在相机芯片中转化为电压/模拟信号。虽然会有一个转换系数存在（例如0.16mV/电子），但是由于读出噪声的原因，当一个像素中有3个光电子时，读出的电压并不一定就是 3e x 0.16mV/e = 0.48mV，而是一个0.48mV左右的一个不确定的电压数值，可能是0.43mV，也可能是0.62mV。 粗略地说，读出噪声越大，这个不确定性就越大。这就意味着，如果读出噪声比较大，当相机芯片中读出0.48mV的时候，对应像素中的光电子可能是3个，也可能是2个，4个，甚至1个，5个。 但如果读出噪声足够小，就不会出现上述情况——当读出0.48mV的时候，我们就能确定对应像素上是3个光电子，而非其他。通过概率理论计算，当RMS读出噪声（Readout noise rms）为0.3e时，这个准确度达到90%以上。 滨松ORCA-Quest qCMOS相机的最低读出噪声为0.27e rms，所以我们在相机中加入了上述“光子定量”（Photon number resolving）功能。用户可以直接读出每个像素中精确的光电子数目，从而获得像素所收集的光子数目。领跑背照的高分辨率：独特的“沟槽结构”芯片技术相机像素中，电子被硅等半导体材料转换为光电子之后，会被相应的电路收集；这些电路结构会阻挡光信号。为了消除这部分信号损失，背照技术中将这些电路结构放到了芯片的背后（如下图）。在理想的情况下，每个像素中的光电子会被本像素的电路通过电场进行收集，但在背照芯片中，由于结构毕竟有一定的厚度，收集光电子的电场可能并不容易将本像素对应的光电子全部收集——一部分光电子会扩散到相邻像素中，造成相机分辨率的下降。这也是为什么一般而言，前照式相机的分辨率会优于对应参数的背照式相机。在滨松ORCA-Quest qCMOS相机中，芯片采用了独特的“沟槽结构”（Trench structure），阻挡了相应的光电子扩散，配合4.6μm的像素大小，940W像素，极大提升了相机的分辨率。此外，EMCCD在近红外成像中存在干涉条纹的问题，而ORCA-Quest qCMOS相机通过特殊的背照芯片结构设计，也解决了这个问题，进一步保障了成像质量。我们对ORCA-Quest qCMOS相机的出现非常兴奋，并将之视为科研级相机“光子定量”纪元的开启。而未来我们也将继续前行，带来更多技术的革新。 滨松相机，从未停止追求巅峰的脚步。

中国计量科学研究院超短脉冲激光测量研究取得突破性进展 　　我国飞秒脉冲激光参数准确度国际领先 　　日前，由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题“飞秒脉冲激光参数测量新技术研究”通过专家验收。该课题自主研制的飞秒脉冲自相关仪和飞秒脉冲光谱相位相干仪实现了飞秒脉冲激光参数的准确测量，课题组提出的飞秒脉冲光谱相位还原方法降低了传统方法的测量不确定度，将我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平。 　　飞秒是时间单位，1飞秒相当于10-15秒。它有多快呢?我们知道，光速是1秒钟30万公里，而在一飞秒内，光只能走0.3微米，相当于一根头发丝的1%。飞秒脉冲是人类目前在实验室条件下所能获得的在可见光至近红外波段的最短脉冲。它以其独具的持续时间极短、峰值功率极高、光谱宽度极宽等优点，在物理学、生物学、化学、光通讯、外科医疗、精细加工制造及超小器械制造等领域得到广泛的应用。如何准确地测量超短脉冲信息已成为飞秒脉冲研究领域迫切需要解决的难题。 　　该课题成功解决了这一技术难题，实现了超短脉冲时域参数的精确测量，对于超短脉冲的更深一步的研究和应用具有重要意义。多家国际同行研究单位引用课题组提出的新技术成功解决了超短脉冲研究和应用中存在的技术问题，极大地提升了我国在超短脉冲激光参数测量领域的国际地位。 　　据课题负责人邓玉强博士介绍，课题组在成功解决飞秒级超短脉冲参数测量的基础上，又展开了皮秒级超短脉冲测量的研究。皮秒脉冲处于纳秒脉冲和飞秒脉冲之间的带隙(1皮秒=10-12秒)，它的光谱相对较窄，难以使用测量飞秒脉冲的光谱干涉技术，而传统的自相关仪器又存在量程范围小，需要标定校准，测量准确度不高等诸多问题。为解决这些问题，课题团队又自主研发了一种新技术和装置，实现了亚十飞秒(10-14秒)至数百皮秒(10-10秒)宽度范围内超短脉冲的精确测量，能得到强度自相关和条纹分辨自相关两种结果。该装置可实现测量的自校准，不仅提高了皮秒级激光脉冲宽度的测量准确度，而且扩大了超短脉冲参数测量的量程，进一步提高了我国超短脉冲激光时域参数的测量能力。

近日，南开大学物理科学学院超快电子显微镜实验室付学文教授团队成功研制并报道了国际首套超快扫描电子显微镜（SUEM）与超快阴极荧光（TRCL）多模态载流子动力学探测系统。该系统在飞秒超快电子模式下实现了空间分辨率优于10 nm，SUEM成像和TRCL探测的时间分辨率分别优于500 fs和4.5 ps，各项技术性能和参数指标达到国际领先水平。该团队利用该多模态载流子动力学探测系统在飞秒与纳米时空分辨尺度直接追踪了n型掺杂砷化镓（n-GaAs）半导体中的光生载流子的复杂动力学过程，结合SUEM成像和TRCL测量成功区分了其表面载流子和体相载流子的动力学行为，全面直观地给出了其光生载流子动力学的物理图像。该仪器系统的成功研制填补了我国在该技术领域的空白，为研究和解耦半导体中复杂的光生载流子动力学过程提供了一个强有力的高时空分辨测量平台，将为新型半导体材料与高性能光电功能器件的开发提供重要支撑。该研究近日以“A femtosecond electron-based versatile microscopy for visualizing carrier dynamics in semiconductors across spatiotemporal and energetic domains”（一种基于飞秒电子的可用于跨时空和能量维度可视化半导体载流子动力学的多功能显微镜）为题，发表于重要国际学术期刊《Advanced Science》。半导体光电材料与器件的功能和性能主要取决于其材料表/界面的载流子动力学过程，例如光伏与光电探测器件需要增强其界面光生载流子的分离与传输，抑制载流子的复合，而发光器件则要增强其界面载流子的辐射复合，抑制非辐射复合。这些载流子的动力学过程多发生在表/界面处，且动力学过程快至皮秒乃至飞秒量级，因此以超高的时间、空间以及能量分辨率测量半导体材料表/界面载流子不同类型的动力学过程对于现代半导体器件的研发及应用起着至关重要的作用，尤其是对于一些低维、高速、超灵敏的半导体光电器件。当前，研究半导体光生载流子动力学的时间分辨探测技术主要有瞬态吸收显微镜（TAM）及光谱、时间分辨近场扫描光学显微镜（NOSM）、时间分辨阴极荧光（TRPL）、时间分辨光发射电子显微镜（TR-PEEM）等。然而，光学衍射极限限制了这些技术的空间分辨率，并且激光较大的作用深度使得测得的动力学信号主要来自材料内部的平均载流子动力学信息，很大程度上掩盖了来自表面或界面载流子的贡献，且单一的探测手段难以同时给出载流子不同类型的动力学信息。因此，为了全面表征半导体材料的载流子动力学，特别是表/界面载流子的动力学，亟需发展一种在时空间和能量维度上同时具有超高分辨率并且兼具高表面敏感特性的超快探测手段。图1. 仪器系统的示意图和时空分辨性能表征。（a）超快扫描电镜与超快阴极荧光多模态载流子动力学探测系统的示意图。其中包含飞秒光学系统、扫描电镜系统、阴极荧光收集系统、条纹相机以及液氦低温台。图中左上角分别为金刚石微晶的扫描电镜图、阴极荧光强度分布图像、阴极荧光光谱以及n型GaAs在77 K下的条纹相机图像 （b）传统模式下锡球标样的SEM图 （c）和（d）不同放大倍数下锡球标样的飞秒脉冲电子图像，表明飞秒脉冲电子模式下良好的成像质量，其空间分辨率优于10 nm。（e）初始红外飞秒激光脉冲的脉宽；（f）超快扫描电子成像的时间分辨率测试，其仪器相应函数（IRF）大约为500 fs；（g）超快阴极荧光探测的时间分辨率测试，其IRF约为4.5 ps。随着超快电子显微镜技术的蓬勃发展，超快扫描电子显微镜（SUEM）和超快阴极荧光（TRCL）技术也迅速兴起，两者都同时兼具超短脉冲激光的超快时间分辨率和电子显微镜的超高空间分辨率。其中SUEM技术是基于泵浦-探测原理，用一束可见波段飞秒激光激发样品表面产生光生载流子，另一束同步的紫外飞秒激光激发扫描电子显微镜的光阴极产生飞秒脉冲电子进行扫描成像。由于扫描电子显微镜主要收集来自距离样品表面几个纳米范围内的二次电子信号，使得超快扫描电子显微镜技术具有表面敏感特性，能够直接对半导体材料表面或界面光生载流子（电子和空穴）的时空演化动力学进行成像。然而，该技术无法直接区分辐射复合与非辐射复合动力学过程。TRCL技术是用聚焦的飞秒脉冲电子束激发样品产生瞬态荧光，用条纹相机或时间相关单光子计数器对瞬态荧光进行测量，具有能量敏感特性，且信号绝大部分来源于材料体内，可直接反映载流子的辐射复合行为。因此，SUEM和TRCL在功能上形成良好的互补，将两者有机结合有望实现在超高的时空和能量分辨下全面解析半导体材料表/界面和体相载流子的动力学信息。鉴于此，付学文教授团队将飞秒激光、场发射扫描电子显微镜和瞬态荧光探测模块相结合，研制出了国际首套超快扫描电子显微镜与超快阴极荧光多模态载流子动力学探测系统（如图1示意图和图2实物图所示），实现了对半导体材料表/界面和体相载流子动力学过程的高时空分辨探测和解析。图2. 超快扫描电子显微镜与超快阴极荧光多模态载流子动力学探测系统实物照片。图3. 利用该系统对n型GaAs单晶表面的SUEM成像和TRCL测量结果。（a）n型砷化镓表面测量得到的随时间演化的SUEM图像；（b）从图（a）中光激发区域提取的二次电子强度演化及相应的载流子演化时间常数；（c）表面载流子的空间分布随时间的演化；（d）从297 K到77 K的变温时间积分CL光谱；（e）和（g）在图（a）的SUEM测试区域中分别探测得到的297 K和77 K下的条纹相机图像；（f）和（h）分别从（e）和（g）中提取的带边发射的衰减曲线及相应的荧光寿命。为展示SUEM成像与TRCL探测在超高时空和能量分辨率下直接可视化并解耦半导体中复杂激发态载流子动力学过程上的独特优势，该团队利用该自主研发的多模态实验装置研究了n型GaAs中的载流子动力学。如图3所示，SUEM图像表明由于表面能带弯曲效应，飞秒激光作用后表面光生载流子发生快速分离使空穴向表面富集。通过分析随时间变化的SUEM图像，提取出了光生载流子不同阶段的衰减时间常数；同时通过计算表面空穴分布的均方根位移，揭示了对应不同阶段表面空穴随时间的超扩散、局域化和亚扩散过程。通过进一步分析室温和液氦温度下测量的条纹相机图像中相应的非平衡载流子复合动力学过程和寿命，不但区分出了体相和表面载流子动力学过程的差异，还揭示了上述表面载流子的空间演变过程分别对应于能量空间热载流子冷却、缺陷捕获和带间/缺陷辅助辐射复合过程。该工作阐明了表面态和缺陷态对半导体表/界面载流子动力学的重要影响，展示了超快扫描电子显微镜和超快阴极荧光多模态动力学探测系统在超高时空尺度解耦半导体表/界面和体相载流子动力学中的独特优势。南开大学为该项工作的第一完成单位及通讯单位。南开大学物理科学学院博士生张亚卿和博士后陈祥为该论文共同第一作者，南开大学付学文教授为通讯作者。该研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部、天津市科技局、中央高校基础研究经费等的大力支持。文章链接：https://doi.org/10.1002/advs.202400633

【科学背景】不共格调制是指晶体中同时存在两种或多种不相容的周期性结构，例如磁场调制、离子和分子排列的非共格化，以及金属系统中的非共格电荷密度波。这种现象挑战了传统晶体学的描述框架，促使科学家提出超空间群方法来描述这些结构的复杂性。因此呢，科学家们通过工程化的方法，如半导体超晶格和图案化的二维电子气体，成功实现了不共格调制的人工控制。然而，现有平台往往面临原子尺度的高度无序性，限制了它们在研究脆弱电子基态和高迁移率输运中的应用。为了解决这些问题，麻省理工学院物理系J. G. Checkelsky团队团队报道了SrTa2S5体相范德华超晶格，成功实现了对二维过渡金属二硫化物（TMD）层的一维不共格结构调制。通过量子振荡等实验证据，研究团队证明了H-TaS2层中高质量的电子输运，在调制下表现出各向异性和与光刻调制的二维系统相似的共振振荡现象。此外，研究还发现了SrTa2S5中非常规的纯净限制超导性，表现出明显的层间相对层内相干性抑制。通过分析平面磁场依赖的层间临界电流和来自结构调制的电子衍射，研究团队提出了SrTa2S5中超导性是空间调制的可能性，并指出了TMD层之间的不匹配性。这一发现不仅为理解不同晶体材料中电子相的操控机制提供了新的视角，还为开发新型纳米电子器件和超导体提供了新的思路和方法。【科学亮点】1. 实验首次在SrTa2S5体相范德华超晶格中实现了一维不共格结构调制，这一调制影响了H-TaS2层的电子输运性质。2. 通过量子振荡证据表明，H-TaS2层中的高质量电子传输表现出明显的各向异性，这种行为类似于光刻调制的二维系统。3. SrTa2S5展示了非传统的纯净限制超导性，明显抑制了层间相对于层内的电子相干性。4. 平面磁场对SrTa2S5中层间临界电流的依赖性，以及来自结构调制的电子衍射表明其超导性在空间上存在调制特性，并在相邻TMD层之间呈现不匹配。5. 本研究提出了SrTa2S5作为探索密度波配对超导性的潜在平台，为研究非传统序的微观评估提供了一种可能途径。【科学图文】图1 | 周期调制晶体和结构调制的体块超晶格。图2 | SrTa2S5的输运各向异性和费米面结构。图3 | 条纹调制超晶格中的半经典共振振荡。图4 | 抑制层间相干性和平面各向异性的超导性。。【科学结论】本文展示了SrTa2S5体相范德华超晶格作为研究调制电子相的理想平台的潜力。通过实现一维不共格的结构调制，研究人员首次在这一材料中探索到了高度各向异性的电子输运特性，并观察到了与光刻调制二维系统相似的共振振荡现象。此外，SrTa2S5还展现出非常规的超导性质，其中层间相干性显著抑制，这为研究超导性的空间调制性质提供了新的案例。这些发现不仅揭示了体相范德华超晶格在探索调制电子相中的多功能性，还为理解和设计未来范德华异质结构及其宏观应用提供了深远的启示。通过局部扫描探针、宏观散射实验以及范德华器件制备技术，可以进一步探索SrTa2S5中的密度波配对序，这将有助于开拓新的电子材料设计和功能性器件的发展路径。原文详情：Devarakonda, A., Chen, A., Fang, S. et al. Evidence of striped electronic phases in a structurally modulated superlattice. Nature (2024). https://doi.org/10.1038/s41586-024-07589-5

作者：张行勇 严涛 来源：中国科学报近日，由中国科学院超快诊断技术重点实验室分幅成像团队缑永胜副研究员负责的时间放大分幅相机，成功在中国工程物理研究院激光聚变研究中心神光-III原型装置上完成激光打靶实验，在国内首次获得了时间分辨率优于10ps（1皮秒=1-12秒）的激光内爆图像，为激光聚变过程精细化测量奠定了基础。时间放大分幅相机系统。 激光内爆图像。 图片均由西安光机所条纹相机工程中心提供该团队持续聚焦超快分幅成像技术，历经10年的的不懈攻关，终于攻克宽束电子光学调制、电子脉冲时间放大和宽谱电子聚焦等多项关键技术，研制成功时间放大分幅相机。他们将分幅相机时间分辨极限从60ps提高至5ps，空间分辨率优于20lp/mm（lp/mm是line-pairs/mm即每毫米线对，常用于表示镜头分辨率的单位，指成像平面1mm间距内能分辨开的黑白相间的线条对数）。据了解，这也是我国目前已实现工程化应用的最高时间分辨率分幅相机，对推动分幅成像技术发展和超快诊断技术发展具有重要意义。 该项研究获得中国科学院超快诊断技术重点实验室基金、中国科学院科研仪器设备研制项目、西安光机所自主部署项目和西部青年学者等项目的大力支持。

由华盛顿大学生物医学工程系汪立宏(Lihong Wang)教授领导的一个生物医学工程师小组，开发出了世界上最快的只接收(receive-only)2D照相机，其每秒能够捕捉高达1000亿帧的画面。 　　这一数量级远远快于当前所有的只接收超高速成像技术，受到芯片储存量和电子读取速度的限制后者只能以大约1000万帧/秒的速度运行。汪立宏和同事们将这一技术命名为压缩超高速摄影术(compressed ultrafast photography，CUP)。这项研究被选作为封面文章发表在12月4日的《自然》(Nature)杂志上。 　　汪立宏说：&ldquo 由于这一技术将成像帧速率提高了几个数量级，我们现在进入了一个新领域来开拓新的视野。每一种新技术，尤其是量的飞跃，总是有大量的新发现紧随其后。我们希望CUP将推动科学新发现&mdash &mdash 甚至是我们所无法预料的发现。&rdquo 　　汪立宏教授的照相机不同于柯达(Kodak)或佳能(Cannon)的照相机，这一系列的设备能够连接高倍显微镜和望远镜来捕获动态的自然和物理现象。一旦获得原始数据，可在个人计算机上形成实际图像 这种技术被称作为计算成像。 　　NIH下属美国国家生物医学成像和生物工程系研究所光学成像项目主任Richard Conroy说：&ldquo 这是一项令人兴奋的研究进展和创新性研究工作。这些超高速相机有潜力大大推动我们对于一些极快速生物互作和化学过程的认识，使得我们能够构建出更好的复杂、动态系统模型。&rdquo 　　这项技术的一个直接应用领域就是生物医学。他们拍摄的一个影像显示，一束绿色激发光向右侧的荧光分子发射脉冲，在那里绿光转变为了红光，这即是荧光。通过追踪它，研究人员能够对荧光寿命进行单次评估，由此检测疾病或是反映如pH或氧分压等细胞环境条件。此外，汪立宏设想的其他应用领域还包括有天文学和法医学。 　　汪立宏的CUP研究工作突破了基础物理学的空间限制，也突破了对生物学组织深度成像的限制。 　　汪立宏说：&ldquo 荧光是生物技术的一个重要方面。我们可以利用CUP以光速来成像各种荧光团的寿命，包括一些荧光蛋白。在天文学世界里，CUP则可能改变游戏的规则。&rdquo 　　原文检索： 　　Liang Gao, Jinyang Liang, Chiye Li& Lihong V. Wang. Single-shot compressed ultrafast photography at one hundred billion frames per second. Nature, 03 December 2014 doi:10.1038/nature14005

近日，南开大学物理科学学院超快电子显微镜实验室付学文教授团队与美国布鲁克海文国家实验室Yimei Zhu教授团队等开展合作，基于自主开发的4D超快透射电镜，观测到了银膜上飞秒激光诱导表面等离激元的分布及动力学过程，为等离激元器件的设计和应用提供了指导。该研究于近日以“Nanoscale-Femtosecond Imaging of Evanescent Surface Plasmons on Silver Film by Photon-Induced Near-Field Electron Microscopy”为题，发表在国际重要学术期刊《Nano Letters》。近年来，付学文教授研究团队与合作者在4D超快透射电镜中发展了基于自由电子-光子强相互作用的光子诱导近场电子显微镜（PINEM）技术，并提出了一种新型双色光子超快泵浦-探测方案，将四维超快电镜的时间分辨提升了一个数量级（达到50飞秒），在飞秒与纳米时空尺度揭示了单个Mott绝缘体VO2纳米线的绝缘体-金属相变动力学过程（Nat. Commun. 2020, 11, 5770）。在本工作中，研究团队进一步用PINEM成像技术研究了银膜上表面等离激元的分布及超快动力学过程。表面等离激元是金属表面自由电子的集体共振振荡，可以将光限制在非常小的尺寸，实现在纳米尺度操纵光场。这些独特的优点使得表面等离激元在表面增强拉曼光谱、传感器、光伏器件和量子通信等领域具有广阔的应用前景。由于银纳米结构具有从可见光到近红外光范围内可调谐的表面等离激元共振特性，因此被认为是最重要的表面等离激元材料之一。银纳米结构表面等离激元的共振特性可以通过改变其形态、大小和其他参数来调节。为了更好地设计和使用等离激元器件，理解表面等离激元的产生、传播和衰减过程是至关重要的。然而，所有这些过程都发生在飞秒的时间尺度和纳米的空间尺度上。因此，以合适的时空分辨率直接表征和捕获不同银纳米结构的表面等离激元具有重要的意义。研究团队利用配备了电子能量损失谱仪的4D超快透射电子显微镜，通过PINEM技术研究了银膜上飞秒激光（波长515 nm）诱导的表面等离激元。实验得到的电子与表面等离激元近场相互作用后的能谱呈现出典型的PINEM能谱特征：电子能谱零损失峰（ZLP）两侧出现一系列离散的峰，其间隔为入射光子能量的整数倍，意味着电子在与表面等离激元近场相互作用中吸收或放出了多个光子（图1a）。通过改变泵浦激光的能量密度并对电子能量谱中的PINEM部分积分， 他们发现PINEM强度首先随激光能量密度线性增长，在15mJ/cm2达到饱和（图1a、b）。在15mJ/cm2的入射激光能量密度下，通过改变激光的偏振研究了PINEM强度的偏振依赖性。发现与纳米线、纳米棒等结构的偏振依赖性不同，激光偏振方向的改变不会影响银膜上的PINEM强度（图1c）。图1：a、不同入射激光能量密度下的电子能谱；b、相对PINEM强度与入射激光能量密度的关系；c、PINEM强度与入射激光偏振方向的关系。通过只选择吸收光子能量的电子进行能量过滤成像，他们直接观测到了表面等离激元的空间分布，并通过改变入射激光的偏振方向揭示了激光偏振方向对表面等离激元分布的影响（图2a）。表面等离激元在产生后首先沿着激光的偏振方向传播，然后在垂直于偏振方向的晶界处发生散射，在能量过滤图像中表现为偏振依赖的条纹。通过改变激光脉冲和电子脉冲之间的时间延迟，他们跟踪了光激发表面等离激元随时间的演化，实现了在纳米飞秒尺度对表面等离激元的直接可视化（图2b）。图2：a、t=-1.2 ps（左）和t=0 ps（中、右）时的能量过滤图像，激光偏振方向如绿色箭头所示；b、不同时间延迟下的能量过滤图像，其中激光脉冲的偏振方向与a（中）的偏振方向相同。棒状纳米结构的PINEM效应被广泛用于识别4D超快电镜中泵浦激光脉冲和探测电子脉冲的时空重叠。但是在这些实验中激光脉冲的偏振应该垂直于纳米结构的纵向轴，以最大限度地提高近场激发，这就使得这种方法在实际使用中受到一定限制。相比之下，银膜的PINEM信号不存在偏振依赖性，即入射飞秒激光的偏振可以是任意方向的，这使得银膜成为识别4D超快电镜时间零点的更好平台。此外，能量过滤PINEM图像上观察到的条纹也可能与光诱导周期表面结构(LIPSS)的机理有关，而LIPSS的形成过程是一个复杂的非平衡过程，其物理机制尚不清楚。鉴于PINEM成像的高时空分辨率，未来可进一步用PINEM技术从实验上探索LIPSS的物理机制。该研究工作不仅为各种微纳结构与超材料的表面等离激元分布及动力学研究提供了高时空分辨手段，同时对于银膜表面等离激元的激光能量密度和偏振依赖性，以及超快动力学过程的研究结果对微纳尺度表面等离激元器件的设计和应用具有重要指导意义。南开大学物理科学学院付学文教授为论文第一作者兼通讯作者，Yimei Zhu教授为共同通讯作者，南开大学2020级硕士生孙泽鹏为共同一作，南开大学为论文第一单位。该研究得到了国家自然科学基金委、国家科技部、天津市科技局、中央高校基础研究经费等的大力支持。（戴建芳）视频S1：通过 PINEM 成像 ( AVI )获得的飞秒激光激发下银膜上消逝表面等离激元的时间演化视频 S2：通过 PINEM 成像 ( AVI ) 获得的飞秒激光激发下银膜上消逝表面等离激元的时间演化，其中激光偏振与视频S1 中的偏振正交。文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.1c04774付学文，南开大学物理科学学院教授，博士生导师，南开大学超快电镜实验室负责人，国家“四青”人才，天津市杰出青年基金获得者，担任国家重点研发计划青年首席科学家，入选2021强国青年科学家提名。2014年博士毕业于北京大学凝聚态物理专业（导师：俞大鹏教授），曾先后在美国加州理工学院和美国布鲁克海文国家实验室从事研究工作。2019年受聘于南开大学物理科学学院，建立了南开大学超快电子显微镜实验室和超快动力学研究团队，长期从事4D超快电子显微镜、超快阴极荧光等超高时空分辨电子成像与探测技术开发及其在低维量子功能材料的结构、载流子及自旋等动力学中的应用研究，在国际上率先发展了液相4D超快电镜技术、双色近场光学超快电镜技术和基于微波脉冲电子发生器的新型4D超快电镜技术。在Science、Science Advances、Nature Communications、Advanced Materials、ACS Nano、Nano Letters、PNAS等具有影响力的国际期刊发表学术论文近50篇，其中第一/通讯作者论文26篇，申请发明专利5项。

近日，来自安徽科技理工大学、安徽西部大学皖西学院、复旦大学大气与海洋科学学院、上海期智研究院的联合研究团队发表了《通过实施光学条纹噪声抑制方法的激光波长调制光谱技术实现气体测量的高精度和高灵敏度检测》论文。Recently, the joint research team from Anhui University of Science and Technology, West Anhui University, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, Fudan University, Shanghai QiZhi Institute published an academic papers High precision and sensitivity detection of gas measurement by laser wavelength modulation spectroscopy implementing an optical fringe noise suppression method.可调谐二极管激光吸收光谱（TDLAS）已被开发用于痕量气体测量，因其高精度、高灵敏度和无需任何样品准备的原位自校准的独特优势。通常，长光程的多次通过腔体（MPC）被应用于增强基于TDLAS的传感器的检测精度和灵敏度。然而，MPC中出现的意外光学干涉纹严重影响了传感器的检测精度和灵敏度。基于MPC的TDLAS传感器的检测精度和灵敏度通常受到光学干涉纹的限制，这些干涉纹由衍射、镜面表面瑕疵的散射、镜面畸变、热膨胀、冷收缩或应力变形引起。因此，MPC中观察到的光学干涉纹由不同的光学干涉纹组成。这些光学干涉纹主要是由于少量的激光以与主激光束相差ΔL的光程到达探测器所致。这些问题对于TDLAS是普遍存在的，尤其是在使用密集重叠斑点模式的MPC时，提出了一些不同的方法来消除光学干涉纹的负面影响。The Tunable Diode Laser Absorption Spectroscopy (TDLAS) has been developed for trace gas measurement, as its unique advantages of high precision, high sensitivity and self-calibration in situ qualification with-out any sample preparation. The multi-pass cell (MPC) with a long optical path is usually applied to enhance TDLAS-based sensor’s detection precision and sensitivity. However, the unexpected optical fringes occurring in the MPC often spoil the sensor’s detection precision and sensitivity seriously. The detection precision and sensitivity of the TDLAS-based sensors containing an MPC are often limited by the optical fringes that result from diffraction, scattering on the mirror surface imperfections, mirror aberration, thermal expansion, cold contraction, or stress deformation. Therefore, the complex optical fringe consisting of different optical fringe will be observed in the MPC. These optical fringes are due largely to a small amount of laser reaching the detector with an optical path length differing by ΔL from the main laser beam. Those problems are common for TDLAS, especially using dense overlapped spot pattern MPC and some di&fflig erent methods are proposed to eliminate the negative influence of the optical fringes.研究团队提出了一种抑制可调二极管激光吸收光谱中光学条纹噪声的新方法，并将其应用于由光学条纹扰动的CH4气体传感器，以提高检测精度和灵敏度。所开发的CH4检测仪的示意图如图1所示。宁波海尔欣光电科技有限公司为此项目提供锁相放大器（HPLIA 微型双通道调制解调锁相放大器），从光电探测器输出的信号发送到锁相放大器，锁相放大器相对于同步信号对2f模式进行解调，锁相放大器的时间常数设为1ms。In this work, a novel method to suppress optical fringe noise in the tunable diode laser absorption spectroscopy is proposed and applied to the CH4 gas sensor perturbed by optical fringes for higher detection precision and sensitivity.The schematic diagram of the developed CH4 detection instrument is shown in Fig. 1 . HealthyPhoton Co.,Ltd provided a HPLIA Miniature dual-channel modulated demodulation lock-in amplifier for this project. The lock-in amplifier demodulates the signal in the 2f mode with respect to the sync signal. The time constant of the lock-in amplifier is set to 1 ms.Fig.1. Schematic diagram of the developed CH 4 detection systemlock-in amplifier (Healthy Photon, HPLIA)对于被光学条纹和随机噪声干扰的20 ppm CH4的二次谐波(2 f)信号，通过该新方法，2f信号的信噪比(SNR)从17提高到182，优化平均光谱范围Δ𝜆 。与未经处理的原始信号相比，CH4测量精度改善了约1.5倍。相应的最小可检测浓度可从3 ppb改善到0.78 ppb。系统的相应噪声当量吸收灵敏度(NNEA)和噪声当量浓度(NEC)分别为6.13 ×10-11 cm&minus 1 W Hz&minus 1/2 and 0.181 ppm。For the 2nd harmonic(2f) signal of 20 ppm CH4 spoiled by optical fringes and random noise, by the novel method, the signal-to-noise ratio (SNR) of the 2f signal is improved about 6.5 times from 17 to 182 with an optimal averaging spectral range Δ𝜆 . A &sim 1.5 times improvement in the measurement precision of CH4 is achieved compared to unprocessed raw signal. The corresponding minimum detectable concentration can be improved from 3 ppb down to 0.78 ppb. The corresponding noise equivalent absorption sensitivity (NNEA) and the noise equivalent concentration (NEC) of the system is 6.13 ×10-11cmW-1Hz-1/2 and 0.181 ppm, respectively.Violet line from traditional averaging method and magenta line from the novel optical fringe noisesuppression method.Histogram plot of the 20 ppm CH 4 deviation.20 ppm CH 4 Allan-deviation stability of developed overlapped spot pattern MPC.参考文献：Reference:Yanan Cao, Xin Cheng, Zong Xu, Xing Tian, Gang Cheng, Feiyan Peng, Jingjing WangHigh precision and sensitivity detection of gas measurement by laser wavelengthmodulation spectroscopy implementing an optical fringe noise suppression method, Optics and Lasers in Engineering 166 (2023) 107570www.elsevier.com/locate/optlaseng

清华大学电机工程与应用电子技术系付洋洋老师团队利用逐光IsCMOS像增强相机进行大气压介质阻挡放电等离子体在空气消毒方面的应用研究，相关成果近期以“Air disinfection by nanosecond pulsed DBD plasma”为题发表在“Journal of Hazardous Materials”期刊上。 　　1、研究背景 　　在公共场所的空气消毒应用中，大气压介质阻挡放电(dielectric barrier discharge，DBD)等离子体是一种新兴且有前景的技术。放电电源是其中的关键因素，但其对等离子体空气消毒性能的影响尚不清楚。 　　作者采用纳秒脉冲电源驱动一种新型光栅式DBD阵列,实现快速单次通过空气消毒。揭示了脉冲参数和环境因素对放电特性和单次细菌灭活效率的影响。为纳秒脉冲DBD的放电特性和空气消毒研究提供了基础认知。 　　文中给出了两个可能的评估参数： 　　1. 特定输入能量(Specific Input Energy，SIE)，定义为单位体积的气体接受到的放电能量。 　　2. Z值，定义为使微生物存活率下降一个数量级所需的特定输入能量SIE。Z值越小，意味着消灭同样数量的微生物所需的能量越小。 　　2、实验装置和材料 　　实验装置部分是用于测试DBD等离子体对细菌气溶胶单次通过灭活效率的通风管道系统，以下为该系统各部分的说明。 　　1. 通风管道：在气溶胶入口前增加了一个可调节的管道加热器(0-1200 W)，用以瞬间加热入口空气，探究在仅加热或“加热+等离子体”条件下气流温度对等离子体放电特性和细菌气溶胶存活特性的影响。 　　2. 温度和湿度监测：在加热器出口后安装了温度计，同时在等离子体反应器前后放置了两个温湿度计，用以监测气流的温度和相对湿度。 　　3. 气流速度：使用风速计测量反应器前的空气面速度(vin)，在实验中固定为1米/秒，总流量为40立方米/小时。 　　4. DBD反应器：建立了一个垂直型光栅式DBD反应器，其电极被石英管包围，交替连接到高压和地线产生等离子体阵列。反应器内部空气通过尺寸为85×85平方毫米，有16个空气间隙。 　　5. 电源激发：DBD由单极纳秒脉冲源或交流电源激发，测量了电压和电流波形。 　　6. 放电功率和臭氧浓度：计算了脉冲DBD的平均放电功率，并使用臭氧分析仪测量了臭氧浓度。 　　7. 光学诊断：使用光谱仪(MX2500+, 海洋光学)记录等离子体的光发射光谱，并使用逐光IsCMOS像增强相机(TRC411-H20-U，中智科仪)和变焦镜头对等离子体进行了成像，以探测放电区域形成的激发的物质种类，确定放电均匀性。 　　图1 光栅式DBD反应器测试系统示意图 　　实验装置的设计允许研究者控制和监测影响DBD等离子体放电和细菌灭活效率的关键参数，如气流速度、温度、湿度和电源类型。 　　3、实验结果和讨论 　　为了比较由脉冲源驱动的DBD与交流(AC)源的电气参数和光发射信号，保持了气流速率、湿度和放电功率尽可能相同。脉冲电压的基本参数包括脉冲上升时间(tr)、宽度(tw)、下降时间(tf)、频率(f)和电压幅度(Vp)，而交流电压包括电压频率(f)和幅度(Vp)。 　　将电压频率固定在5 kHz，vin为1 m/s，RH在15-17%。脉冲参数如下：tr = tf = 50 ns，tw = 100 ns，Vp约为14 kV。为了保持与脉冲源相当的放电功率34-35 W，将交流源的电压幅度调整为10.75 kV。 　　图2 　　图2 共对7个气隙进行了成像，并给出了第3个气隙的线发射密度。(a)脉冲源和(b)交流源的放电图像比较，交流源和脉冲源的线平均强度分别为135.6和175.5 a.u.(相对单位) 。注意：气隙旁边的光是由透明石英管的光折射和反射产生的。对于两种光源，曝光时间固定为200 μs(一个周期)。以上等离子体图像由中智科仪IsCMOS相机拍摄。 　　为了可视化放电的空间分布，应用了短曝光成像。曝光时间固定在200 μs，对应一个周期，成像区域为45 × 30.5 平方毫米，包括总共七个空气间隙。如图2(a)所示，对于交流DBD，放电丝非常明显，几乎均匀分布在空气间隙中，间隔约1 mm。与此同时，脉冲DBD的放电更加均匀，但整体发射强度似乎更弱(图2(b))。 　　以第三个间隙为例，图3显示了间隙中心线和线平均强度的发射强度。尽管单个放电丝的最大强度更高，但对于交流源，放电丝更稀疏。结果，平均发射强度比脉冲源低22.7%，这与光谱仪测量结果一致。 　　4、结论 　　研究发现，通过提高电压幅度、缩短脉冲上升时间以及增加气流湿度和温度，可以增强光栅式DBD的单脉冲放电能量。相反，提高频率则会降低放电能量。这些发现与先前关于脉冲放电的报告一致。比较了脉冲源和交流源消灭微生物的性能。脉冲源在低频率(1 kHz)下产生的Z值低于交流源，但在某些情况下略高。这表明脉冲源在特定条件下可能更优。建议将特定输入能量(SIE)作为基于等离子体的空气消毒的剂量参数，而Z值主要取决于湿度。该研究提供了纳秒脉冲DBD等离子体空气消毒特性的基础认识，为供暖、通风和空调系统中的高效节能空气消毒提供了理论和工程基础。 　　 　　免责说明：中智科仪(北京)科技有限公司公众号发布的所有内容，包括文字和图片，主要基于授权内容或网络公开资料整理，仅供参考。所有内容的版权归原作者所有。若有内容侵犯了您的权利，请联系我们，我们将及时处理。 　　5、解决方案 　　由中智科仪自主研发生产的逐光IsCMOS像增强相机采用高量子效率低噪声的2代Hi-QE以及第3代GaAs像增强器，光学门宽短至500皮秒 全分辨率帧速高达98幅/秒 内置皮秒精度的多通道同步时序控制器，由SmartCapture软件进行可视化时序设置，完全适合时间分辨快速等离子现象。 　　1. 500皮秒光学快门 　　以皮秒精度捕捉瞬态现象，并大幅降低背景噪声。 　　2.超高采样频率 　　逐光IsCMOS相机目前全分辨率下可达98帧，提供高速数据采集速率，同时可提供实验效率。此外设置使用其中16行的区域下，可以达到1300帧以上。 　　3.精准的时序控制 　　逐光IsCMOS像增强相机具有三路独立输入输出的时序同步控制器，最短延迟时间为10皮秒，内外触发设置可实现与激光器以及其他装置精准同步。 　　4. 创新“零噪声”技术 　　得益于单光子信号的准确识别，相机的暗噪声及读出噪声被完全去除。

漫反射涂料/目标板蓝菲光学permaflect-标定无人驾驶激光雷达距离测试性能、无人机机载相机、基于激光扫描技术的食品分类处理设备Labsphere（蓝菲光学) 发布的“漫反射涂层Permaflect”，进一步扩展了公司的漫反射材料和涂层产品线。这条产品线包含性能优异的Spectralon材料，Spectraflect涂料和Infragold镀金涂料。在此基础上，蓝菲光学为用户提供了涵盖多个领域的创新性应用解决方案，包括无人驾驶激光雷达校准、发光二极管（LED）、固态（SSL）照明，遥感，成像、消费相机、汽车、国防安全、健康和生物医学光学等。图1 蓝菲光学漫反射涂层Permaflect　　蓝菲光学的Permaflect特有近朗伯特性的白色和灰色漫反射涂层，专门针对恶劣的环境、天气及其他可能影响典型漫反射涂层性能的场合而设计，其反射率范围在5%~94%。　　蓝菲光学首席技术专家Greg McKee指出：“从医疗仪器使用的一次性基准物到成像传感器的基准目标板，蓝菲光学可定制漫反射涂层的应用是极其丰富的，且其性能也是无可比拟的。”　　除了提供Permaflect涂层原材料，蓝菲光学也提供各种尺寸的Permaflect漫反射目标板。在野外各种苛刻的条件下，这些目标板无疑是比白纸或者白布更好的选择。 Permaflect提供了一种传统目标板无法比拟的替代方案，更轻、更均匀、更耐用。”Mckee评论说。漫反射涂层Permaflect推出后受到了客户的广泛赞誉。其被广泛应用于多个领域：（1）Permaflect目标板应用于校准激光雷达距离测量性能Matthew Weed, Luminar 技术研发总监曾讲到：“为部署安全的自动驾驶车辆，Luminar 的客户要求激光雷达系统能够在200多米的距离内对低至10%反射率的目标物实现精确测距。我们通常在200多米的距离上使用蓝非光学的permaflect目标板，来验证我们的产品是否满足客户严苛需求。针对顾客严苛的技术要求条件，蓝菲光学仪器有限公司产品总是不断优化创新，生产出的Permaflect ® 目标板满足激光雷达关键性能因素。图2 Permaflect目标板应用于校准激光雷达距离测量性能图3 无人驾驶激光雷达图4 典型8/H Permaflect漫反射板反射因子 （2）Permaflect产品用于标定其基于激光扫描技术的食品分类处理设备 由于其无可替代的优异性能，在食品加工和工业过程自动化行业的某国际知名企业已大批量订购了Permaflect产品，用于标定其基于激光扫描技术的食品分类处理设备。 图5 食物在线分检图6 基于激光扫描技术的食物分检设备　（3）Permaflect漫反射板应用于无人机机载相机的标定 漫反射涂层Permaflect进入中国市场后，其在恶劣环境下的高品质性能备受国内用户的瞩目。　　相对于柯达灰卡，漫反射涂层Permaflect在更宽广的谱段上提供平坦的反射率特性，而且具有良好的刚性和平面度，防潮防水性能优异，面幅选择多（标准品最小0.5m x 0.5m，最大1.2m x 2.4m，其他面幅可定制），又相对较轻，因此适用于各种环境。目前，漫反射涂层Permaflect已经被中科院某研究所用于野外环境下对无人机机载相机的标定。图7 无人机图8 无人机机载相机图9 Permaflect和柯达灰卡的反射光谱对比

html, body { -webkit-user-select: text } * { padding: 0 margin: 0 } .web-box { width: 100% text-align: center } .wenshang { margin: 0 auto width: 80% text-align: center padding: 20px 10px 0 10px } .wenshang h2 { display: block color: #900 text-align: center padding-bottom: 10px border-bottom: 1px dashed #ccc font-size: 16px } .site a { text-decoration: none } .content-box { text-align: left margin: 0 auto width: 80% margin-top: 25px text-indent: 2em font-size: 14px line-height: 25px } .biaoge { margin: 0 auto /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 25px } .table_content { border-top: 1px solid #e0e0e0 border-left: 1px solid #e0e0e0 font-family: Arial /* width: 643px */ width: 100% margin-top: 10px margin-left: 15px } .table_content tr td { line-height: 29px } .table_content .bg { background-color: #f6f6f6 } .table_content tr td { border-right: 1px solid #e0e0e0 border-bottom: 1px solid #e0e0e0 } .table-left { text-align: left padding-left: 20px } 基本信息 关键内容： 流式细胞仪,活体成像系统,CCD相机,扫描电镜 开标时间： null 采购金额： 158.00万元 采购单位： 福建医科大学 采购联系人： 陈老师 采购联系方式： 立即查看 招标代理机构： 福建省承诚招标代理有限公司 代理联系人： 李杰 代理联系方式： 立即查看 详细信息 福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目单一来源采购公示 福建省-福州市-鼓楼区 状态：预告 更新时间： 2021-12-07 招标文件: 附件1 福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目单一来源采购公示 2021年12月07日 16:04 公告信息： 采购项目名称 福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目 品目 服务/其他服务 采购单位 福建医科大学 行政区域 福建省 公告时间 2021年12月07日 16:04 预算金额 ￥158.000000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 李杰 项目联系电话 059187554016 采购单位 福建医科大学 采购单位地址 福州市大学新区学府北路1号 采购单位联系方式 陈老师0591-22862877 代理机构名称 福建省承诚招标代理有限公司 代理机构地址 福州市鼓楼区梁厝路2号华雄大厦3号楼17层 代理机构联系方式 李杰0591-87554016 附件： 附件1 一、项目信息 采购人：福建医科大学 项目名称：福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目 拟采购的货物或者服务的说明： 1.采购人仪器发生故障时，维保服务商电话响应时间为4小时，即工程师先通过电话，指导客户排除故障；（2）如果电话无法解决，维保服务商工程师应在48小时内到达（国家法定节假日除外）。正常工作时间为周一至周五，上午9:00到下午5:00；（3）保修期内，维保服务商对所有在本项目所规定的保修范围内需要更换的仪器硬件（计算机、显示器、打印机、耗材除外）进行免费更换；（4）除本项目第（3）条规定的费用以外，维保服务商不再额外收取任何其它维修费用；（5）维保服务商一年至少免费上门2次对仪器进行检查和校准,其中1次按照PMI要求对仪器系统检查。 2.福建医科大学于2017年9月通过公开招标采购1套动物三维活体成像系统IVIS Spectrum，编号：20180678（PE公司）。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 3. 福建医科大学于2011年通过公开招标采购该流式细胞仪（美国BD公司生产，型号：FACSCanto），现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 4.福建医科大学于2011年9月通过公开招标采购1套扫描电子显微镜，型号：Quanta450，生产厂家：美国FEI公司，仪器编号：20121770，中标金额：166万元人民币。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 拟采购的货物或服务的预算金额：158.0000000 万元（人民币） 采用单一来源采购方式的原因及说明: 1.该流式细胞仪（价格:114万元，美国BD公司生产，型号：FACSVerseTM）通过公开招标采购后投入使用，三年售后保修期已到期。该设备主要用于我校免疫治疗研究院的免疫治疗、抗体研发等工作。为了研发工作的一致性、连贯性，需保证设备的完整性，要求维保服务商保证维修、维保质量及维修效率。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构。拟采用单一来源方式向原厂家采购该设备的未来三年的维保保养服务。 2.动物三维活体成像系统IVIS 年平均机时约580小时，年开机总数约280次，服务了近20个课题组30多个科研项目。目前该设备已过保修期，与同行及厂家沟通，询价，更换CCD相机费用约72万元，但三年全责维保服务为84万元（包括更换CCD系统），因此拟购买原生产厂家提供的三年全责型维保服务保证仪器的正常使用。本次采购项目拟向动物三维活体成像系统生产厂家购买维保服务，珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司为该设备售后服务的唯一国内代理机构。 3.该流式细胞仪Cantoll售后保修期于2021年6月15日到期。该设备主要用于细胞表型分析，细胞功能检测等，该机年平均使用机时达2160.5小时，年平均处理样本数为7016份。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构，建议通过采用单一来源方式进行续保，购买原厂提供的三年整机维保服务。 4.本次采购项目拟向扫描电子显微镜生产厂家（美国FEI公司）购买维保服务，飞雅贸易（上海）有限公司为美国FEI公司设备售后服务的唯一国内代理机构。 二、拟定供应商信息 名称：飞雅贸易（上海）有限公司,珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司,碧迪医疗器械（上海）有限公司 地址：上海市浦东新区盛夏路399号8号楼,中国（上海）自由贸易试验区希雅路33号14#楼第三层D部位,上海市延安中路1228号静安嘉里中心三座10楼 三、公示期限 2021年12月07日 至 2021年12月14日 四、其他补充事宜： 一、项目信息 采购人：福建医科大学 项目名称：动物三维活体成像系统等设备维保服务 拟采购的货物或服务的说明：1.采购人仪器发生故障时，维保服务商电话响应时间为4小时，即工程师先通过电话，指导客户排除故障；（2）如果电话无法解决，维保服务商工程师应在48小时内到达（国家法定节假日除外）。正常工作时间为周一至周五，上午9:00到下午5:00；（3）保修期内，维保服务商对所有在本项目所规定的保修范围内需要更换的仪器硬件（计算机、显示器、打印机、耗材除外）进行免费更换；（4）除本项目第（3）条规定的费用以外，维保服务商不再额外收取任何其它维修费用；（5）维保服务商一年至少免费上门2次对仪器进行检查和校准,其中1次按照PMI要求对仪器系统检查。 2.福建医科大学于2017年9月通过公开招标采购1套动物三维活体成像系统IVIS Spectrum，编号：20180678（PE公司）。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 3. 福建医科大学于2011年通过公开招标采购该流式细胞仪（美国BD公司生产，型号：FACSCanto），现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 4.福建医科大学于2011年9月通过公开招标采购1套扫描电子显微镜，型号：Quanta450，生产厂家：美国FEI公司，仪器编号：20121770，中标金额：166万元人民币。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 拟采购的货物或服务的预算金额：1580000 采用单一来源采购方式的原因及说明：1.该流式细胞仪（价格:114万元，美国BD公司生产，型号：FACSVerseTM）通过公开招标采购后投入使用，三年售后保修期已到期。该设备主要用于我校免疫治疗研究院的免疫治疗、抗体研发等工作。为了研发工作的一致性、连贯性，需保证设备的完整性，要求维保服务商保证维修、维保质量及维修效率。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构。拟采用单一来源方式向原厂家采购该设备的未来三年的维保保养服务。 2.动物三维活体成像系统IVIS 年平均机时约580小时，年开机总数约280次，服务了近20个课题组30多个科研项目。目前该设备已过保修期，与同行及厂家沟通，询价，更换CCD相机费用约72万元，但三年全责维保服务为84万元（包括更换CCD系统），因此拟购买原生产厂家提供的三年全责型维保服务保证仪器的正常使用。本次采购项目拟向动物三维活体成像系统生产厂家购买维保服务，珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司为该设备售后服务的唯一国内代理机构。 3.该流式细胞仪Cantoll售后保修期于2021年6月15日到期。该设备主要用于细胞表型分析，细胞功能检测等，该机年平均使用机时达2160.5小时，年平均处理样本数为7016份。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构，建议通过采用单一来源方式进行续保，购买原厂提供的三年整机维保服务。 4.本次采购项目拟向扫描电子显微镜生产厂家（美国FEI公司）购买维保服务，飞雅贸易（上海）有限公司为美国FEI公司设备售后服务的唯一国内代理机构。 二、拟定供应商信息 名称：飞雅贸易（上海）有限公司,珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司,碧迪医疗器械（上海）有限公司 地址：上海市浦东新区盛夏路399号8号楼,中国（上海）自由贸易试验区希雅路33号14#楼第三层D部位,上海市延安中路1228号静安嘉里中心三座10楼 三、公示期限 2021年12月7日至 2021年12月14日（公示期限不得少于5个工作日） 五、联系方式 1.采购人 联系人：福建医科大学 地址：福州市大学新区学府北路1号 联系方式：陈老师0591-22862877 2.财政部门 联系人：福建省财政厅政府采购监督管理办公室：肖益祥 联系地址：福州市中山路5号 联系电话：0591-87097731 3.采购代理机构信息 名 称：福建省承诚招标代理有限公司 地 址：福州市鼓楼区梁厝路2号华雄大厦3号楼17层 联系方式：李杰0591-87554016 × 扫码打开掌上仪信通App 查看联系方式 $('.clickModel').click(function () { $('.modelDiv').show() }) $('.closeModel').click(function () { $('.modelDiv').hide() }) 基本信息 关键内容：流式细胞仪,活体成像系统,CCD相机,扫描电镜 开标时间：null 预算金额：158.00万元 采购单位：福建医科大学 采购联系人：点击查看 采购联系方式：点击查看 招标代理机构：福建省承诚招标代理有限公司 代理联系人：点击查看 代理联系方式：点击查看 详细信息福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目单一来源采购公示 福建省-福州市-鼓楼区 状态：预告 更新时间： 2021-12-07 招标文件: 附件1 福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目单一来源采购公示 2021年12月07日 16:04 公告信息： 采购项目名称 福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目 品目 服务/其他服务采购单位 福建医科大学 行政区域 福建省 公告时间 2021年12月07日 16:04 预算金额 ￥158.000000万元（人民币） 联系人及联系方式： 项目联系人 李杰 项目联系电话 059187554016 采购单位 福建医科大学 采购单位地址 福州市大学新区学府北路1号 采购单位联系方式 陈老师0591-22862877 代理机构名称 福建省承诚招标代理有限公司 代理机构地址 福州市鼓楼区梁厝路2号华雄大厦3号楼17层 代理机构联系方式 李杰0591-87554016 附件： 附件1 一、项目信息 采购人：福建医科大学 项目名称：福建省承诚招标代理有限公司关于福建医科大学动物三维活体成像系统等设备维保服务项目 拟采购的货物或者服务的说明： 1.采购人仪器发生故障时，维保服务商电话响应时间为4小时，即工程师先通过电话，指导客户排除故障；（2）如果电话无法解决，维保服务商工程师应在48小时内到达（国家法定节假日除外）。正常工作时间为周一至周五，上午9:00到下午5:00；（3）保修期内，维保服务商对所有在本项目所规定的保修范围内需要更换的仪器硬件（计算机、显示器、打印机、耗材除外）进行免费更换；（4）除本项目第（3）条规定的费用以外，维保服务商不再额外收取任何其它维修费用；（5）维保服务商一年至少免费上门2次对仪器进行检查和校准,其中1次按照PMI要求对仪器系统检查。 2.福建医科大学于2017年9月通过公开招标采购1套动物三维活体成像系统IVIS Spectrum，编号：20180678（PE公司）。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 3. 福建医科大学于2011年通过公开招标采购该流式细胞仪（美国BD公司生产，型号：FACSCanto），现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 4.福建医科大学于2011年9月通过公开招标采购1套扫描电子显微镜，型号：Quanta450，生产厂家：美国FEI公司，仪器编号：20121770，中标金额：166万元人民币。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 拟采购的货物或服务的预算金额：158.0000000 万元（人民币） 采用单一来源采购方式的原因及说明: 1.该流式细胞仪（价格:114万元，美国BD公司生产，型号：FACSVerseTM）通过公开招标采购后投入使用，三年售后保修期已到期。该设备主要用于我校免疫治疗研究院的免疫治疗、抗体研发等工作。为了研发工作的一致性、连贯性，需保证设备的完整性，要求维保服务商保证维修、维保质量及维修效率。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构。拟采用单一来源方式向原厂家采购该设备的未来三年的维保保养服务。 2.动物三维活体成像系统IVIS 年平均机时约580小时，年开机总数约280次，服务了近20个课题组30多个科研项目。目前该设备已过保修期，与同行及厂家沟通，询价，更换CCD相机费用约72万元，但三年全责维保服务为84万元（包括更换CCD系统），因此拟购买原生产厂家提供的三年全责型维保服务保证仪器的正常使用。本次采购项目拟向动物三维活体成像系统生产厂家购买维保服务，珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司为该设备售后服务的唯一国内代理机构。 3.该流式细胞仪Cantoll售后保修期于2021年6月15日到期。该设备主要用于细胞表型分析，细胞功能检测等，该机年平均使用机时达2160.5小时，年平均处理样本数为7016份。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构，建议通过采用单一来源方式进行续保，购买原厂提供的三年整机维保服务。 4.本次采购项目拟向扫描电子显微镜生产厂家（美国FEI公司）购买维保服务，飞雅贸易（上海）有限公司为美国FEI公司设备售后服务的唯一国内代理机构。 二、拟定供应商信息 名称：飞雅贸易（上海）有限公司,珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司,碧迪医疗器械（上海）有限公司 地址：上海市浦东新区盛夏路399号8号楼,中国（上海）自由贸易试验区希雅路33号14#楼第三层D部位,上海市延安中路1228号静安嘉里中心三座10楼 三、公示期限 2021年12月07日 至 2021年12月14日 四、其他补充事宜： 一、项目信息 采购人：福建医科大学 项目名称：动物三维活体成像系统等设备维保服务 拟采购的货物或服务的说明：1.采购人仪器发生故障时，维保服务商电话响应时间为4小时，即工程师先通过电话，指导客户排除故障；（2）如果电话无法解决，维保服务商工程师应在48小时内到达（国家法定节假日除外）。正常工作时间为周一至周五，上午9:00到下午5:00；（3）保修期内，维保服务商对所有在本项目所规定的保修范围内需要更换的仪器硬件（计算机、显示器、打印机、耗材除外）进行免费更换；（4）除本项目第（3）条规定的费用以外，维保服务商不再额外收取任何其它维修费用；（5）维保服务商一年至少免费上门2次对仪器进行检查和校准,其中1次按照PMI要求对仪器系统检查。 2.福建医科大学于2017年9月通过公开招标采购1套动物三维活体成像系统IVIS Spectrum，编号：20180678（PE公司）。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 3. 福建医科大学于2011年通过公开招标采购该流式细胞仪（美国BD公司生产，型号：FACSCanto），现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 4.福建医科大学于2011年9月通过公开招标采购1套扫描电子显微镜，型号：Quanta450，生产厂家：美国FEI公司，仪器编号：20121770，中标金额：166万元人民币。现需向原生产厂家购买该设备的维保服务。 拟采购的货物或服务的预算金额：1580000 采用单一来源采购方式的原因及说明：1.该流式细胞仪（价格:114万元，美国BD公司生产，型号：FACSVerseTM）通过公开招标采购后投入使用，三年售后保修期已到期。该设备主要用于我校免疫治疗研究院的免疫治疗、抗体研发等工作。为了研发工作的一致性、连贯性，需保证设备的完整性，要求维保服务商保证维修、维保质量及维修效率。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构。拟采用单一来源方式向原厂家采购该设备的未来三年的维保保养服务。 2.动物三维活体成像系统IVIS 年平均机时约580小时，年开机总数约280次，服务了近20个课题组30多个科研项目。目前该设备已过保修期，与同行及厂家沟通，询价，更换CCD相机费用约72万元，但三年全责维保服务为84万元（包括更换CCD系统），因此拟购买原生产厂家提供的三年全责型维保服务保证仪器的正常使用。本次采购项目拟向动物三维活体成像系统生产厂家购买维保服务，珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司为该设备售后服务的唯一国内代理机构。 3.该流式细胞仪Cantoll售后保修期于2021年6月15日到期。该设备主要用于细胞表型分析，细胞功能检测等，该机年平均使用机时达2160.5小时，年平均处理样本数为7016份。碧迪医疗器械（上海）有限公司为美国BD公司在中国境内分支办事机构，建议通过采用单一来源方式进行续保，购买原厂提供的三年整机维保服务。 4.本次采购项目拟向扫描电子显微镜生产厂家（美国FEI公司）购买维保服务，飞雅贸易（上海）有限公司为美国FEI公司设备售后服务的唯一国内代理机构。 二、拟定供应商信息 名称：飞雅贸易（上海）有限公司,珀金埃尔默企业管理（上海）有限公司,碧迪医疗器械（上海）有限公司 地址：上海市浦东新区盛夏路399号8号楼,中国（上海）自由贸易试验区希雅路33号14#楼第三层D部位,上海市延安中路1228号静安嘉里中心三座10楼 三、公示期限 2021年12月7日至 2021年12月14日（公示期限不得少于5个工作日） 五、联系方式 1.采购人 联系人：福建医科大学 地址：福州市大学新区学府北路1号 联系方式：陈老师0591-22862877 2.财政部门 联系人：福建省财政厅政府采购监督管理办公室：肖益祥 联系地址：福州市中山路5号 联系电话：0591-87097731 3.采购代理机构信息 名 称：福建省承诚招标代理有限公司 地 址：福州市鼓楼区梁厝路2号华雄大厦3号楼17层 联系方式：李杰0591-87554016

1、背景介绍 近年来，随着工业4.0及人工智能的发展，越来越多的自动化设备被广泛应用于生产过程中。工业4.0离不开智能制造，我国在2015年提出的“中国制造2025”宏伟计划中，第一项战略对策就是“推行数字化网络化智能化制造”，而智能制造中，最核心的一环就是机器视觉。机器视觉是指通过机器来模拟人眼的功能，对客观事物进行信息提取，处理和分析，最终实现检测和判断，最终交给计算机进行控制。中国是机器视觉产业发展最为迅速的国家，目前已经在工业，航天，医疗，交通，科研等诸多行业进行了广泛的应用。图1 机器视觉代替人眼二、目前机器视觉存在问题 典型的工业机器视觉系统包括：光源，镜头，相机，图像采集卡，软件，监视器，输入/输出等。对于光学检测来说，机器视觉系统的性能主要取决于系统中光学相关部件，比如光源，镜头，相机等的性能。此外，光学检测要求的精度一般都较高，但是大多数相机在出厂时，并没有专门针对光学检测应用进行专门校准，往往会导致机器视觉系统的精度达不到要求，结果会出现误差。 比方说，如果将刚出厂的工业相机对着一个均匀照明的发光面进行拍照，拍摄出的图像四个角往往会出现暗区，这主要是由于相机镜头的余弦响应造成的。此外，由于相机传感器（CCD/CMOS）的非均匀性，也会导致对均匀光场成像的时候，图像的亮暗，颜色不均匀，如下图所示。以上这些因素，都会导致在一些精密的光学检测（比如平板显示检测）时，检测结果和真实情况出现较大偏差。图2 校准前相机平场响应 除此之外，相机对于不同亮度的线性响应也不同。由于相机输出的信号是灰度值，并不具有真实的物理意义。因此，在做光学检测（比如说亮度检测时），需要对相机进行线性度和亮度标定，建立起相机灰度信号和真实亮度的关系曲线。三、工业相机校准解决方案 为了解决以上机器视觉系统中存在的问题，提高机器视觉系统，尤其是AOI等光学检测系统的精度，欧洲机器视觉协会EMVA提出了《EMVA1288：成像传感器和相机性能表征标准》，其中介绍了如何对成像传感器及相机的空间不均匀度，灵敏度，线性度和噪声等一些列指标进行表征和校准的办法。其中明确写到：“最好的均匀光源是积分球均匀光源”，且推荐“光源的均匀性要大于97%”。图3 蓝菲光学相机平场校正方法 用户在使用时，只需要相机对准均匀光源的开口，拍摄一张图像，再经过算法进行计算，就可以对相机的均匀性进行校正，这一过程称为平场校正。经过均匀光源校准后，相机的均匀性可以显著提高。如下图所示，为一个工业相机经过积分球均匀光源校正前后相机的均匀性测试结果。从图中可以很明显看出，校正前相机的均匀性较差，中心场的响应优于周边的响应。校正后相机平面内的响应一致。相机校正前 相机校正后图4 工业相机经过蓝菲光学LED 积分球均匀光源系统平场校正前后对比 四、完美的积分球面光源 工业相机的精度决定了机器视觉系统的检测精度，校准光源的均匀性决定了工业相机的精度。越是均匀的积分球光源，经过其校准后得到的相机均匀性越高。根据积分球的原理，入射到积分球的光在积分球内部进行多次反射，最终在输出端口得到亮度，色度都完全均匀的面光源。积分球的出光口均匀性主要取决于以下几个方面：1.积分球内壁材料的反射特性。材料的反射特性可以分为朗伯反射，镜面反射和混合反射。由积分球原理可知，积分球内壁材料反射特性越接近朗伯特性，其开口处均匀性越高。此外，当入射光是宽谱光时（比如白光），材料的光谱反射一致性决定了开口处的色度均匀性，材料的光谱反射率越一致，也就是对各个波长的反射率越一致，开口处的色度越均匀。2.积分球的设计。如何设计积分球的尺寸，入射光的位置，挡板的位置和方向，都会影响积分球开口的均匀性。 蓝菲光学积分球均匀光源Spectra-CT提供了一种超均匀，高动态范围，亮度/色温均可精细调节的面光源。该积分球光源采用蓝菲光学独有的高反射率完美朗伯反射材料Spectraflect® ，基于蓝菲光学40余年的光学系统开发经验，精细的积分球结构设计，是机器视觉相机校准的完美解决方案。其主要具有以下特点：出光面超级均匀，均匀性大于99.5%系统输出稳定性高，稳定性达0.1%亮度线性可调节，可实现从微弱光0.1cd/m2至25000cd/m2的亮度输出色温动态可调节，可实现从低色温2700K到高色温7500K的输出自带亮度监控，实时观测亮度输出情况软件实现光源和探测器的全部控制，界面简单易用，可提供控制指令供二次开发。系统还可定制各类色温，亮度，单色光，大视场角等不同参数的光源图5 蓝菲光学LED 均匀光源系统（Spectra-CT）及开口处光斑亮度分布 Spectra-CT LED积分球均匀光源是均匀性较高的面光源，其卓越的性能可以满足EMVA1288要求的相机均匀度，线性度，信噪比，动态范围等诸多参数测试。是从研发到生产，各类工业相机的理想校准光源。

一、背景介绍：机器视觉可称为人工智能的“慧眼”，成像系统的标定又是机器视觉处理的重要环节之一，其标定精度与稳定性直接影响系统工作效率。在传统机器视觉与摄像测量标定领域，小孔透视模型仍存在高阶透镜畸变无法完备表征和多类复杂特殊成像系统不适用的问题。而基于光线的模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设，通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征，可避免对复杂成像系统的结构分析与建模。基于该光线模型，研究院相关课题组发展了各类特殊条纹结构光三维测量方法与系统，实验证明光线模型可通用于多类复杂成像系统的高精度测量，是校准非针孔透视成像系统的有效模型，可作为透视模型的补充。二、光线模型Baker等人最早提出了一种可表征任意成像系统的光线模型[1]，认为图像是像素的离散集合，并以一组虚拟的感光元件“光素”表示每个像素与某像素相关联的空间虚拟光线间的完整几何特性、辐射特性和光学特性，如图1所示。因此，光线模型的标定即确定出所有像素点对应的光线方程，无需严格分析和构建成像系统的复杂光学成像模型，具备一定的便携性和通用性，从一定程度上也可避免镜头畸变的多项式近似表征引入的测量误差，为非小孔透视投影模型成像系统的表征提供了一种新的思路。图1 成像系统的光线模型示意图三、基于光线模型的条纹结构光三维测量在条纹结构光投影三维测量领域，光线模型一方面可作为三维重建的光线方案，用于表征大畸变镜头、光场相机、DMD投影机、MEMS投影机等多类特殊结构的成像与投影装置，可发展新的基于光线模型的条纹结构光三维测量方法与系统；另一方面，发掘光线模型在结构光测量中的优势，光线模型对克服投影与相机的非线性响应、大畸变镜头成像下提升三维重建精度具有优异的效果。3.1 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统光线模型与三维测量课题组开发了小视场远心结构光测量系统，采用Scheimpflug结构设计确保公共景深覆盖，如图2所示。考虑到远心镜头属平行正交投影、Scheimpflug倾斜结构造成畸变模型非中心对称，因此，提出一种基于光线模型的非参数化广义标定方法[2]。系统中相机与投影机成像过程均采用光线模型表征，标定其像素与空间光线对应关系，计算光线交汇点坐标，实现三维重建。图3展示了系统实物图与五角硬币局部小区域的三维测量结果，测量精度为2 μm。图2 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统图3 测量系统实物图与五角硬币局部的三维测量结果3.2光场相机的光线模型标定与主动光场三维测量课题组发展了基于主动条纹结构光照明的光场三维测量方法与系统。光场相机通过在传感平面前放置微透镜阵列，实现光线强度和方向的同时记录，由于存在微透镜加工误差、畸变像差、装配误差等复杂因素影响，光场相机完备表征与精密标定是个难题。课题组提出光线模型表征光场成像过程[3]，即将光场相机内部看作黑盒，直接建立像素m与所对应的物空间光线方程l的参数，如图4所示。并通过标定光场所有光线与投影条纹相位的映射关系实现被测为物体的高精度三维测量，考虑光场多角度记录特点，构建基于条纹调制度的数据筛选机制，实现了场景的高动态三维测量，如图5所示，黑色面板与反光金属可同时重建。图4 光场成像模型图5 主动光场高动态三维测量3.3 DMD投影机与双轴MEMS激光扫描投影机的光线模型标定与三维测量基于微机电系统（MEMS）激光扫描的投影机以小型化、大景深的优势被应用于条纹投影测量系统，如图6（a）所示。但由于其依赖激光点的双轴MEMS扫描投影图案，不依赖镜头成像，透视投影模型表征会存在一定误差。此外， DMD等依赖镜头成像的投影机，大光圈设计也会影响小孔透视投影模型的表征精度。对此，课题组采用光线模型表征投影机[4]，并提出了一种基于投影机光线模型的条纹投影三维测量系统标定方法，该方法根据双轴MEMS投影的正交相位对光线进行识别追踪，利用投影光线与相机构建的三角测量实现了三维重建。进一步发现：由于投影光线的相位一致性特性，光线模型可显著抑制系统非线性响应引起的测量误差，图6（b）展示了单目系统在3步相移条件下（未额外矫正非线性响应），分别使用透视投影模型与光线模型对石膏雕塑的三维重建结果，可见光线模型对非线性响应影响具有免疫性。图6 双轴MEMS激光扫描投影原理和石膏雕塑三维重建结果（3步相移，左图为透视投影模型，右图为光线模型）3.4单轴MEMS激光扫描投影机光线模型标定与三维测量单轴MEMS投影机将激光点扫描拓展为面扫描大幅提升了投影速率，可应用于动态测量。针对单轴MEMS投影机无透镜结构使得针孔模型不适用、单向投影无法提供正交相位特征点的问题，课题组提出一种基于等相位面模型的系统标定方法[5]，推导出了相机反向投影射线与该等相位面交点处的三维坐标值与相位值间新的映射函数，实现了快速三维重建。图7展示了使用高速相机搭建的单目测量系统和重建场景，投影采集速率为1000 frame/s，采用4步相移与雷码图相位展开，三维重建速率为90 frame/s。后续为适应更高速率测量应用，可将单目扩展为双目或多目系统，采用单帧解调相位和多极线约束相位展开等方法减少投影图像数量，提升三维测量速率。图7三维测量系统与动态重建场景3.5大畸变镜头成像的光线模型标定与三维测量针对传统低阶多项式不能完备表征大畸变镜头的问题，课题组采用光线模型表征大畸变镜头相机成像，并提出一种完全脱离对相机和投影机内参依赖（透视模型依赖相机与投影机内参）的光线与条纹相位映射的三维重建方法。通过直接标定相机光线与条纹相位的倒数多项式映射系数，避免了繁琐耗时的对应点搜索与光线插值操作。图8为装配4 mm广角镜头的光线标定结果与标准球三维测量结果，可见由于广角镜头畸变较大，光线模型较透视模型重建质量有所提升。图8 广角镜头光线标定与标准球三维测量数据的拟合误差分布（a）透视投影模型，（b）光线映射模型四、总结光线模型通过确定所有像素点所对应光线方程的参数实现标定与成像表征，从而避免了对复杂成像（投影）系统的结构分析与建模，解决了特殊条纹投影三维测量系统的标定与重建问题，同时在条纹投影三维测量的系统非线性相位误差抑制和精度提升上展示出优异性能。在结构光三维测量的未来发展中，可进一步扩展光线模型三维测量的方法与应用，提升测量精度、效率与通用性，解决各类特殊复杂场景中的应用测量问题。参考文献[1] Baker S, Nayar S K. A theory of catadioptric image formation[C]//Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271), January 7, 1998, Bombay, India. New York: IEEE Press, 1998: 35-42.[2] Yin Y K, Wang M, Gao B Z, et al. Fringe projection 3D microscopy with the general imaging model[J]. Optics Express, 2015, 23(5): 6846-6857.[3] Cai Z W, Liu X L, Peng X, et al. Ray calibration and phase mapping for structured-light-field 3D reconstruction[J]. Optics Express, 2018, 26(6): 7598-7613.[4] Yang Y, Miao Y P, Cai Z W, et al. A novel projector ray-model for 3D measurement in fringe projection profilometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 149: 106818.[5] Miao Y P, Yang Y, Hou Q Y, et al. High-efficiency 3D reconstruction with a uniaxial MEMS-based fringe projection profilometry[J]. Optics Express, 2021, 29(21): 34243-34257.课题组简介：本文作者：刘晓利 ，杨洋 ，喻菁 ，缪裕培 ，张小杰 ，彭翔 ，于起峰 ；深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室。以于起峰院士领衔的深圳大学智能光测图像研究院主要研究方向包括大型结构变形与大尺度运动测量、超常光学测量与智能图像分析、计算成像与三维测量以及多传感器融合感知与控制等。

p & nbsp & nbsp 7月13日，中共中央总书记、国家主席、中央军委主席、中央财经委员会主任习近平主持召开中央财经委员会第二次会议，会议指出要加强软硬基础设施建设，完善科研平台开放制度，完善国家科技资源库，培育一批尖端科学仪器制造企业，加强知识产权保护和产权激励。 /p p & nbsp & nbsp 上述会议传达出来的讯息可以看作是一个信号，即尖端科学仪器的研发及制造已经上升到了一个非常重要的国家战略层面，接下来相关部委肯定会有具体政策规划的出台，甚至可能制定尖端科学仪器产业发展时间表。而何谓尖端科学仪器，在小编看来，其技术水平应处于国际领先水平。譬如2012年美国成功登陆火星的“好奇号”火星车就搭载了号称十大尖端科学仪器，包括：桅杆相机，火星手持透镜成像仪，火星降落成像仪，火星样本分析仪，化学与矿物学分析仪，化学与摄像机仪器，阿尔法粒子X射线分光计，中子反照率动态探测器，辐射评估探测器，火星车环境检测站。而近年来，中国科研机构在尖端科学仪器研发方面也取得了不少成果。 /p p & nbsp & nbsp strong 我国研制成功高性能条纹相机 /strong /p p & nbsp & nbsp 2018年5月22日，由中科院西安光学与精密机械研究所(以下简称中科院西安光机所)研制的高性能条纹相机在西安宣布研制成功，标志着我国具有自主产权的高性能条纹相机进入实用阶段。中科院西安光机所完成的飞秒条纹相机、同步扫描条纹相机和大动态范围条纹相机，三类条纹相机均已达到实用化，其整体性能达到国际先进水平。部分核心关键技术和工艺难题取得突破，达到国际领先水平。 /p p & nbsp & nbsp strong 我国研制出世界首台在线检测设备工程样机 /strong /p p & nbsp & nbsp 2018年5月，中科院光电研究院研制出世界首台用于真空合金冶炼的在线检测设备工程样机。该技术样机具有无需样品预处理、分析时间短至数十秒钟、多元素同时检测等优势，是实现复杂合金生产在线检测的有效手段。该项目研究的技术能够提高生产效率、避免废品事件、提高产品品质及批次一致性等。 /p p & nbsp & nbsp strong 我国研制出世界首台流体壁面剪应力测试仪 /strong /p p & nbsp & nbsp 2018年4月17日，世界上第一台(套)流体壁面剪应力测试仪在西北工业大学研制成功。该仪器在高性能微型敏感探头技术、微弱信号抗干扰电测系统技术及复杂恶劣工作环境探头封装保护技术上取得突破，能够对流体壁面剪应力进行快速、有效、可靠测试，测试结果可为大型客机、航空发动机、水下航行器外形设计及河口海岸工程提供数据支撑。此举为飞行器/航行器的摩阻应力与精细流动测试提供了核心装备，解决了重大工程需求。 /p p & nbsp & nbsp strong 我国自主研发生产的全球首台动物全数字PET仪器落户芬兰国家PET中心 /strong /p p & nbsp & nbsp 2017年6月，我国自主研发生产的全球首台动物全数字PET（正电子发射型计算机断层显像）仪器落户芬兰国家PET中心，该设备经过美国电气制造商协会（NEMA）评测，各项性能指标均达国际领先水平。这台设备使用了全数字化技术，使得在超大口径的动物设备上，空间分辨率在三个维度上均接近1个毫米，性能在世界范围内的同类产品中具有极大优势，堪称是全球看得最清楚的一台动物PET。 /p p & nbsp & nbsp 除了以上近期国内在尖端科学仪器方面取得的丰硕成果外，2015年，科技部授予中科院物理研究所超导国家重点实验室主任周兴江等5位科学家国家自然科学奖二等奖，以表彰其通过真空紫外激光角分辨光电子能谱研究高温超导体方面的成果。周兴江研究组2008年研发了国际第一台超高分辨率角分辨光电子能谱仪。仪器的主要设计思想和原始创新均在国内完成，仪器的主要性能和技术指标在国际上处于领先地位。目前，角分辨光电子能谱技术作为一种先进的测量技术，在研究高温超导材料超导机理过程中发挥了巨大作用。中科院物理所研制了四台不同的角分辨光电子能谱仪，均具有我国自主知识产权。 /p p & nbsp & nbsp 虽然目前我国在尖端仪器的研发方面取得了不少成果，但在相关研发成果产业化方面还有很大提升空间，相信随着国家对发展尖端科学仪器制造企业的重视，未来我国在尖端仪器产业化方面会取得更多成果，我们也期待看到更多尖端科学仪器项目落地生产！ /p p br/ /p

近日，浙江大学材料学院叶志镇院士团队在高光效、高稳定钙钛矿复合结构方面取得重要进展，研究成果以“Highly efficient and ultra-stable CsPbBr3 composites for LCD devices and X-ray imaging”为题发表在国际知名学术期刊Journal of Materials Chemistry C (doi：10.1039/d3tc04701f)上。浙江大学为该论文第一单位，王朋博士、王昭宇博士、朱美怡博士为共同第一作者，叶志镇院士、何海平教授、樊超博士为共同通讯作者。钙钛矿量子点是一种具有优异光学性能的零维半导体结构，其具有高量子产率、可调控的发光波长、极高的缺陷容忍度等优点，在照明、显示、成像等应用领域具有极高的商业价值。然而，由于量子点的尺寸在纳米量级，表面缺陷对量子点的光学性能影响很大。表面缺陷的富集会导致量子点荧光淬灭，并且影响其稳定性。因此，表面钝化和封装对实现高光效、高稳定性的钙钛矿量子点至关重要。有鉴于此，王朋博士等联合开发了一种改良的固态煅烧方法，实现了钙钛矿量子点表面钝化和封装一体化，提升了固态煅烧制备钙钛矿量子点的光效和光、热稳定性，并进一步将这些量子点应用于宽色域液晶显示和高灵敏度X射线探测中。该工作通过用3-（癸基二甲基铵）-丙烷磺酸盐内盐（DPSI）钝化CsPbBr3量子点表面，并进一步用二氧化硅模板（MS）封装这些量子点，获得了具有93.2%高光致发光量子产率的超稳定CsPbBr3-DPSI/MS纳米复合材料。在苛刻的协同老化条件下（温度60℃，湿度90%RH，功率密度3500 W/m2的蓝光照射）保存1000小时后，CsPbBr3-DPSI/MS仍然保持其初始光致发光强度的90%。该工作在不同时间尺度下观测了有/无DPSI钝化量子点的发光寿命，发现DPSI钝化可以有效抑制钙钛矿浅能级缺陷，可以有效提升钙钛矿量子点激子复合效率。这些CsPbBr3-DPSI/MS材料与KSF荧光粉共同作用在液晶显示器的背光模块中，可以实现111.7%NTSC的宽色域显示性能。此外，这些CsPbBr3-DPSI/MS材料表现出优异的X射线探测性能，实现了16 lp/mm的X射线成像空间分辨率和339 nGyair/s的低检测极限。DPSI钝化抑制浅能级缺陷提升量子点光效以上图中可见，CsPbBr3-DPSI/MS复合材料的荧光量子产率提高到了93.2%。在405nm的飞秒激光激发下，条纹相机获取得到的图像表明，CsPbBr3-DPSI/MS平均寿命从323ps（钝化前）增加到454ps，这也证实了DPSI在钙钛矿量子点表面的有效钝化作用。配置推荐关于本文中准二维钙钛矿复合材料的测试部分，超快时间分辨光谱数据使用卓立汉光公司的ST-10条纹相机获得，稳态瞬态荧光光谱数据采用OmniFluo900稳态瞬态荧光光谱仪获得。ST-10条纹相机时间分辨率可达到5ps，可匹配多种焦长光谱仪，快速追踪超快发光的动力学过程。OmniFluo900为模块化搭建结构，通过搭配不同的光源、检测器和各类附件，为紫外/可见/近红外发光测试提供综合解决方案，也为钙钛矿发光器件、钙钛矿光伏器件及钙钛矿量子点的研发提供有利工具。 条纹相机超快时间分辨系统 OmniFluo900系列稳态瞬态荧光光谱仪 免责声明 北京卓立汉光仪器有限公司公众号所发布内容（含图片）来源于原作者提供或原文授权转载。文章版权、数据及所述观点归原作者原出处所有，北京卓立汉光仪器有限公司发布及转载目的在于传递更多信息及用于网络分享。如果您认为本文存在侵权之处，请与我们联系，会第一时间及时处理。我们力求数据严谨准确， 如有任何疑问，敬请读者不吝赐教。我们也热忱欢迎您投稿并发。

9月，迎来开学季。此前，国家为鼓励实施设备更新，大力推动先进设备的生产与应用，印发了《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》，如今该方案正在稳步启动实施。在此，本文将为大家呈上睿光科技的成像设备更新推荐，为客户提供优质的选择方案与贴心服务。【成像设备推荐】NIR-II小动物活体荧光成像系统NirVivo-Pro NirVivo-Pro是北京睿光科技自主研发的一款专门用于NIR-II的光学成像系统。该系统可实现高质量荧光图像的采集及图像处理，实时地观察基因在活体动物体内的表达，肿瘤的发生、生长、转移及药物的治疗效果，对同一个动物进行时间、环境、发展和治疗影响跟踪。通用型条纹相机C16910系列通用型条纹相机C16910系列整合了滨松集团在长达40多年的研究过程中所获得的技术和知识。该设备是一种高速探测器，能捕获短时间内发生的光发射现象。条纹相机除了优异的时间分辨率，还能同步捕获空间（或频谱）数据。便携式XRF分析仪microScanixmicroScanix是一款专为文化遗产保护行业设计的便携式、高分辨率、高通量的微区X射线荧光扫描分析仪，可用于μXRF分析和元素测绘。该技术来自NASA火星探测任务。microScanix的空间分辨率可达55um，采用高分辨率SDD探测器，通过X-Y-Z三轴电控扫描位移台，单次扫描可以测150x150mm或300x300mm范围内的XRF数据，获得元素测绘图。非制冷红外热像仪 A655scFLIR A655sc配备高分辨率非制冷型探测器，有助于工程师、研究人员及科学家对热图、泄漏、散逸及其它在设备、产品和工艺中与热量相关的因素进行实时、精确、定量的分析。FLIR A655sc搭载有非制冷、免维护的氧化钒(VoX)红外探测器，生成热图像像素高达640×480，纤毫毕现地显示图像细节，精确度高，易于判读。FLIR A655sc可清晰分辨低达50mK的细微温差。制冷型中波红外热像仪 A8580 MWIRFLIR A8580中波红外热像仪为工业、军事和制造研发应用提供所需的清晰成像、精确温度测量和简化分析特性。其搭载的130万像素的探测器能生成高分辨率红外图像，同时手动调焦和遥控调焦镜头套件能使用户提高目标的测量像素数。利用千兆以太网或CoaXPress的简单单芯电缆连接能实现完全的热像仪控制以及在FLIR Research Studio软件中捕获数据，因此用户能够比以往更快地分析和了解数据。高速中波红外科研级热像仪 X6980FLIR X6980是一款超快的高灵敏度640×512分辨率中波红外热像仪，专门面向科学家和工程师而设计。借助它，用户可以捕捉到高速事件的细节图像，以便进 行准确的红外分析，自定义辐射测量，检测复合材料、太阳能电池和电子产品里的故障点。在超高速冲击试验或其他材料研究中，该工具也非常有用，可以用于应力的红外呈现。高清长波红外科研级热像仪X8580 SLSFLIR X8580 SLS是一款高速高清型1280 x 1024分辨率长波红外热像仪，专门面向科学家和工程师而设计。X8580 SLS拥有先进的记录、触发和同步功能，可以轻松配置和集成，即使在要求苛刻的应用中也能成功地采集到有用的信息。X8580 SLS搭载四位电动滤镜轮，支持FLIR电动对焦镜头，既可节省时间，又能提高记录质量，使用户从容应对动态数据采集环境。

研究人员开发的DRUM相机能以每秒480万帧的速度在单次曝光中捕捉动态事件。图片来源：加拿大国家科学研究所要捕捉快速运动的清晰图像，比如落下的水滴或分子相互作用，需每秒可采集数百万张图像的超快相机，这种相机非常昂贵。在最新发表于《光学》杂志的一篇论文中，加拿大科学家开发出一种新型相机，能以更便宜的方式来实现超快成像，适用于实时监测药物输送、自动驾驶的高速激光雷达系统等多种应用。加拿大国家科学研究所、康科迪亚大学和元宇宙平台公司联合研制的这种新型衍射门控实时超高速测绘（DRUM）相机，可捕获每秒480万帧的单次曝光动态事件。他们通过对飞秒激光脉冲与生物样品中的液体相互作用以及激光烧蚀的快速动态进行成像，展示了这种能力。研究人员开发了一种新的时间选通方法，称为时变光学衍射。相机使用门来控制光线何时照射到传感器。在时间选通中，传感器读出图像之前，门会快速连续打开和关闭一定次数。这会捕捉一个场景的高速短片。考虑到光的时空二象性，研究人员想出了如何利用光衍射来完成时间选通。快速改变衍射光栅上周期性面的倾斜角度，可生成沿不同方向传播的入射光的多个副本，提供一种扫描不同空间位置以在不同时间点排除帧的方法。然后可将这些帧组合在一起形成一部超快的电影。研究人员使用数字微镜器件以非常规方式完成了这种类型的扫描衍射门。他们创建了一个序列深度为7帧的DRUM摄像机，并用它记录了激光与蒸馏水的相互作用。新相机的成像速度和空间分辨率与商用高速相机相似，但它使用了现成的组件，成本不到当今超快相机的1/10，而超快相机的起价接近10万美元。

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）

仪器信息网讯 1月29日，中国科学院物理研究所公开2021年1至9月政府采购意向，本次意向共涉及采购意向37项，涉及低温透射电子显微镜、原子力显微镜、光谱仪、X-射线衍射仪、稀释制冷机、冷冻超薄切片机、原子层沉积系统、无液氦扫描隧道显微镜系统、低温恒温器、空间分辨光电子显微镜等品类仪器设备，总采购预算1亿元，预计采购日期分布在2021年1至9月。（详见文末表2）拓展：2021年1月份以来，多个高校院所陆续公开2021年仪器采购意向，目前公开信息如下表1：表1 近期高校院所公开2021年仪器采购意向动向表公布时间单位名称项目数量预算总金额（亿元）预计采购日期清单链接1月16日西北工业大学270.8853至4月链接1月20日中国科学院微电子研究所482.073至12月链接1月21日中国科学院金属研究所240.85162至12月链接1月22日中国科学院大学753.283至12月链接1月27日上海应用物理所511.352至10月链接1月28日中国科学院上海高等研究院392.41至9月链接1月29日中国科学院物理研究所371.021至9月链接物理所采购意向信息表如下表2：表2 中国科学院物理研究所2021年1至9月政府采购意向信息表序号采购项目名称采购品目采购需求概况预算金额(万元)预计采购日期1高精度多轴X-射线衍射仪A02062002-电气物理设备详见项目详情1602021年4月2低温强磁场输运测量系统A02062002-电气物理设备详见项目详情1802021年4月3原子力显微镜A02062002-电气物理设备详见项目详情1102021年4月4稀释制冷机A0206180199-其他制冷电器详见项目详情3402021年4月5矢量网络分析仪A02100404-光学式分析仪器详见项目详情1102021年4月6大阵面X射线成像探测器A02100303-物理光学仪器详见项目详情2602021年4月7高动态范围条纹相机A0202050104-专用照相机详见项目详情2732021年4月8X射线时间分辨成像探测器A02100303-物理光学仪器详见项目详情3802021年4月9冷冻超薄切片机A02062002-电气物理设备详见项目详情1152021年4月10低温透射电子显微镜A02100301-显微镜详见项目详情20002021年4月11高速成像相机A0202050105-特殊照相机详见项目详情1602021年4月12原子层沉积系统A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情3002021年4月13无液氦扫描隧道显微镜系统A02100301-显微镜详见项目详情4502021年4月14Attocube 2100干式低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情4002021年8月15Oxford TeslatronPT干式低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情2502021年4月16超高真空分子束外延系统A02062002-电气物理设备详见项目详情3302021年4月17稀释制冷机A0206180199-其他制冷电器详见项目详情3802021年4月18超导量子计算室温操控系统A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情2602021年4月19精密慢走丝线切割机A02062002-电气物理设备详见项目详情1902021年1月20双主轴车削中心A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情1602021年1月21飞秒脉冲激光系统A02100303-物理光学仪器详见项目详情230.52021年1月22全波段飞秒瞬态吸收光谱仪A02100303-物理光学仪器详见项目详情1602021年3月23条纹相机超快时间分辨荧光光谱仪A02100304-光学测试仪器详见项目详情1672021年4月24透射电镜原位高温力学测量系统A02100699-其他试验仪器及装置详见项目详情1402021年3月25空间分辨光电子显微镜A02100301-显微镜详见项目详情5002021年2月26超导磁体低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情1502021年4月27显微共焦高分辨超低波数光谱系统A02100404-光学式分析仪器详见项目详情1582021年4月28超导磁体低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情1502021年4月29低液氦损耗超导强磁体及氦三制冷系统A0206180199-其他制冷电器详见项目详情2852021年4月30低温恒温器A0206180199-其他制冷电器详见项目详情1502021年4月31真空室A02052401-真空获得设备详见项目详情1002021年5月32超快电子枪及真空腔体A02052404-真空系统附件详见项目详情1002021年4月33超高真空多腔室电子束镀膜系统A021099-其他仪器仪表详见项目详情5362021年3月34真空泵组A02051907-真空泵详见项目详情2502021年5月35光谱仪A02100304-光学测试仪器详见项目详情1602021年9月36数字万用表 、数字源表等A021099-其他仪器仪表详见项目详情1002021年5月37气液分离器A02052299-其他气体分离及液化设备详见项目详情1502021年6月

2016年6月15日，芬兰SPECIM（Spectral Imaging Ltd.）正式发布上成像速度快的高光谱相机FX系列-FX 10。新产品FX 10 为可见光近红外波段VNIR（400-1000nm）高光谱相机，具有高灵敏度和高信噪比，灵活的波段选择使相机速度快可达9900FPS（frames per second），十分适合高速的工业生产应用。芬兰SPECIM公司FX10样机展示1、相机简介 i. 成像速度快，具有快速光学结构：全谱段采集速度为330行/秒，选择波段采集速度高可达9900行/秒ii. 采集方式灵活，波段可选：即可选择采集400-1000nm的全部220波段，也可选择感兴趣的任一波段iii. 光谱数据稳定，每个相机数据相同：每个FX10相机经过相同方式标定，提供相同的光谱数据iv. 结构紧凑小巧，操作简便：相机大小为150*85*71mm（L*W*H），重量仅为1.4kg2、相机性能参数 Spectral Range400 – 1000 nmSpectral Bands220Spatial Sampling512 pxFrame Rate330 FPS with full 220 bands selectedMore than 9900 FPS with 1 band selectedFOV40 °ApertureF/1.7SNR (Peak)600:1Camera InterfaceCameraLinkGigE (coming at the end of 2016)Weight1.4 kgDimensions150 x 85 x 71 mm FX 10 高光谱相机的发布，揭开了高速的工业流水线生产新的篇章，为光电探测、食品分拣、废固回收等工业应用提供了新的选择。了解详细配置及报价，请致电010-85120280。 相关产品： SPECIM高光谱航空机载系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C160539.htmSPECIM高光谱化学成像系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C160497.htmSPECIM高光谱矿石成像系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C160538.htmSPECIM高光谱艺术品成像系列：http://www.instrument.com.cn/netshow/SH100980/C237971.htm

近年来，3D检测技术发展迅速，广泛应用于工业、国防、医疗、农业等领域。根据其是否应用人造光源作为照明系统，可分为主动式3D成像技术与被动式3D成像技术。无论是哪种方法，为了获得目标的高精度3D轮廓信息，都希望检测仪器具备高精度、高帧率、算法兼容性强、环境适应性强、稳定性强、操作简便、性价比高等特点，这在实际应用中，尤其在微纳米结构检测中有着重要意义。微纳米技术，是指对微纳级材料的测量、加工制造、设计、控制等相关研究技术，它与高精尖装备制造领域的发展息息相关。微纳结构测量最为基础和重要的是表面形貌的3D测量，它包括了轮廓的测量以及表面粗糙度的测量，目前常用的微结构表面形貌测量方法分为接触式和非接触式。接触式测量是目前工业领域内应用最为广泛的测量方法。这种方法在测量时有一个微小的触针，在被测样品表面上做横向移动；在这过程中触针会随着样品表面的轮廓形状垂直起伏，然后通过传感器将这微小的位移信号转换为电信号；对这些信号进行采集和运算处理后，就可以测得表面轮廓或形貌特征。测量中可以使用的传感器有很多，如光栅式、压电式、干涉式以及普遍应用的电感式。这种方法测量量程大，结果稳定可靠，并且仪器操作简单，对测量环境要求低；缺点是触针在测量时有可能会对被测表面造成损伤，且测量速度慢。非接触式测量技术大多基于光学方法，例如干涉显微法、自动聚焦法、激光干涉法等。光学测量方法具有非接触、操作简单、速度快等优点。然而在利用光学方法进行测量时，被测表面的斜率、光学参数等发生变化会引起测量误差。例如，若被测样品表面存在沟槽或其他微细结构，它们引起的散射、衍射等现象会对测量信号造成干扰。另外，若样品表面存在灰尘、细小纤维等，光学测量方法的结果也会有一定失真；而触针式方法由于测量时与样品表面接触，会划去部分表面污染物使测量结果不受影响。因此，根据不同测量要求，每种方法都有其适用性，常用的微纳结构三维测量方法如图1所示。图1：微纳结构三维测量方法接触式检测技术（1）扫描电子显微术利用物质与电子的相互作用，当电子束轰击表面时，会产生多种形式的电子和光电现象，扫描电子显微镜（SEM）利用其中的二次电子和背散射电子与表面具有的关系进行结构分析。SEM具有大视场、大倍率、大景深等优点，但其测量样品制备复杂，种类有限，常用于微结构缺陷检测等定性分析。（2）扫描探针显微术被测样品表面的相关信息利用探针与样品的相互作用特性获得，扫描探针显微镜（SPM）及其衍生而来其他测量方法，具有较高的测量分辨力，但其测量过程需要对测量表面逐点扫描，且只有微米级别成像范围，测试效率较低。（3）机械探针轮廓术探针始终与被测表面接触，被测表面结构的变化会使探针产生垂直位移，通过位移的感知即能获得被测表面特性。该方法在工业特别是制造业领域广泛使用，也是国际社会公认的表面粗糙度测量的标准方法。但是其作为接触式测量方法，容易对被测表面造成划伤，逐点测量的办法效率较低，也难以测量复杂器件。非接触式检测技术（1）激光干涉术通过干涉条纹变化与被测物位置变化的对应关系，获得位移信息，从而达到几何量测的目的。（2）自动聚焦法基于几何光学的物象共轭关系，当照明光斑汇聚在被测面时，进一步调整检测头与表面的距离，直至光斑像尺寸最小而得到该被测位置的相对高度。该方法简单易操作，但水平分辨力受光斑大小的限制较大，且垂直高分辨力对成像分析和调节能力要求高。（3）激光共焦扫描显微术首先利用精密共焦空间滤波结构，通过物象共轭关系滤除焦点外的反射光，极大地提高成像的可见度。通过聚焦光对样品垂直扫描，样品在垂直方向被分层成像，光学切片图像经三维重构，可得到样品的三维结构。该方法一次测量过程就能实现该视场三维形貌的测量，兼具高效和高精度的优点，但其分辨率易受扫描步长和物镜数值孔径的限制。（4）光学显微干涉术传统的干涉测量方法，主要是通过观测干涉条纹的位置、间距等的变化来实现精确测量。典型方法是单色光相移干涉术和白光扫描干涉术。单色光相移干涉术的测量思路为：参考臂和测量臂的反射光发生干涉后，利用相移法引入相位变化，根据该相位变化所引起的干涉光强变化，求解出每个数据点的相位，其结果不连续，位于(-p,p]之间，因此需要对该结果进行解包裹运算，然后根据高度与相位的关系，得到被测样品的表面形貌。这种方法在测量时对背景光强不敏感，测量分辨率高；但无法确定干涉条纹的零级位置和相位差的周期数，存在相位模糊问题；若被测样品表面的相邻高度超过1/4波长则不能测准，因此只能应用于对表面连续或光滑的结构的测试。白光扫描干涉法由单色光相移技术发展而来，由于使用白光作为光源，在干涉时有一个确切的零点位置，其相干长度短，干涉条纹只出现在很小的范围内；当光程差为零时，干涉信号出现最大值，该点就代表对应点的高度信息，通过Z向扫描能够还原被测样品的整体形貌。光谱分光型白光干涉由上述方法发展而来的光谱分光型白光干涉技术，则是基于频域干涉的理论，利用光谱仪将传统方法对条纹的测量转变成为对不同波长光谱的测量。包含有被测表面信息的干涉信号，由含有色散元件和阵列探测器的光谱仪接收，通过分析该频域干涉信号来实现信息获取。相比于单色光干涉技术，光谱分光型白光干涉技术具有更大的测量范围，同时与白光扫描干涉术相比，它在测量时不需要大量的Z向扫描过程，极大提高了测量效率。利用光谱分光型白光干涉技术可以测量绝对距离、位移、微结构表面形貌、薄膜厚度等。在测量微结构三维形貌时，光谱分光型白光干涉技术，比于其他方法操作更简单，测量精度更高。在微纳测量领域，为了提高光学测量系统的水平分辨率，通常采用显微物镜放大的方法。在光谱分光型白光干涉测量系统中可以采用几种显微结构，如Michelson型、Mirau型和Linnik型，图2显示了这三种显微干涉结构的构成原理。图2：三种显微干涉结构的构成原理高精度仪器设备需求不断推动着微纳米技术向前发展，因此高精度的微纳检测技术也成为了必然需求。微纳结构测量的对象有表面形貌、电子特性、材料特性、力学特性等，其中表面形貌3D测量最为基础和重要，它包括轮廓测量（如长、宽、高等）和表面粗糙度等参数的测量。对于尺寸处于微纳米量级的微纳结构器件而言，其静电力、黏附力和结构应力等因素对其本身的影响，会随着其表面积和体积之比的增大而增加，使器件的功能和质量发生变化，从而影响器件的使用。因此，对微纳结构表面形貌的检测非常必要。光谱分光型白光干涉技术，用于测量微纳米结构三维形貌的研究及其进一步产业化，填补国内空白。光谱分光型白光干涉仪（见图3）具备高精度、高帧率、算法兼容性强、环境适应性强、稳定性强、操作简便、性价比高等优点，其在新型成像/检测系统中的应用及产业化，将打破国外垄断。图3：光谱分光型白光干涉仪整机系统原理图光源是超辐射发光二极管（SLD），从光源发出的光进入光纤耦合器，从耦合器输出的光经消色差准直器准直成平行光，使用分光棱镜将准直光分为参考光和样品光。参考光经透镜3聚焦于反射镜，样品光经XY扫描振镜和透镜4，聚焦于样品。经反射的参考光和样品光由光纤耦合器的另一端输出，进入光谱仪中。光谱仪由透镜1、光栅、透镜2以及相机组成。输出的光经透镜1准直为平行光，照射到光栅上；光栅衍射分光，经透镜2汇聚于线阵相机；线阵相机记录参考光和样品光的干涉光谱，传给电脑进行处理。该系统使用振镜代替昂贵的高精密位移台进行二维扫描，可用于位移、振动及厚度测量（点测量）；线轮廓测量（线测量）；表面轮廓成像（面成像）。中科行智最新研发的白光干涉仪，用于对各种精密器件表面进行纳米级测量，专业用于超高精度、高反光及透明材质的尺寸测量。该白光干涉仪采用非接触式测量方式，避免物件受损，可进行精密零部件重点部位的表面粗糙度、微小形貌轮廓及尺寸测量。目前，在3D测量领域，白光干涉仪是精度最高的测量仪器之一。中科行智重点开发的3D飞点分光干涉仪，重复精度达30nm，扫描速度70kHz，扫描范围广，最大直径可达40mm；适应性强，可适用于测量最强反射、弱反射及透明物体等；稳定性强，分光模块与光学振镜模块化设计，加入光学振镜扫描，可替代昂贵的高精密位移台。主要特点如下：大视野：采用高精度光学振镜扫描方案，实现水平方向大视野扫描，避免使用昂贵的高精度水平位移台；大景深：高分辨率光谱仪进行信号采集，经分光元件将白光分光，具备mm级测量深度特性，无需深度方向扫描装置；高精度：大测量深度高分辨率相敏谱域干涉调解算法，重复精度30nm；高速度：采用FPGA硬件加速设计，帧率70kHz；灵活性：信号采集端和接收端分离式设计，采集端安装更灵活；用户设置自定义扫描区域、扫描间隔，也可重点获取感兴趣区域；适用性：适用于透明、弱反光、高反光、狭缝等材料类型的表面形貌以及厚度检测（见图4、图5）。目前白光干涉仪相关技术处于国际领先，苏州中科行智智能科技有限公司已发布的3D飞点分光干涉仪为国内首家，可广泛应用于半导体晶片、微机电系统、精密加工表面、材料研究等领域，为国内半导体行业及高精密行业赋能，高质量解决环节价值，可趋于替代国外高精密传感器，赋能国内高精密、高价值智能制造！

“三星堆遗址祭祀区考古挖掘”最近在网上引起了大家广泛的关注。各种先进的科学仪器也都在考古发掘过程中大展身手，帮助考古人员从各角度全方位地对祭祀区进行发掘研究。其中高光谱相机引起了大家强烈的兴趣，而这次大展拳脚的高光谱相机正是爱博能代理的挪威知名高光谱相机品牌HySpex的经典系列SWIR-384高光谱相机。 考古科研人员运用HySpex 高光谱相机对文物进行光谱扫描成像分析（图片来自CCTV）HySpex 经典系列 SWIR-384高光谱相机 三星堆考古挖掘中使用的考古高光谱成像扫描系统采用电机驱动加软件控制的方式实现对坑内文物的原位高光谱成像扫描 研制桁架式高光谱成像扫描装置，将SWIR-384高光谱成像仪与坑上考古专用桁架链接在一起，通过桁架移动加软件控制实现对坑内文物的原位高光谱成像扫描。截止目前，已成功获得包括金面具的5号坑全坑红外高光谱数据，包括坑方尊、跪坐顶尊人像，圆口尊等重要文物的3号坑全坑红外高光谱数据，4号坑全坑分层扫描高光谱数据，以及8号坑土壤断层红外高光谱成像数据，并得到初步的数据分析结果，下一步拟将全面深入地开展相关研究课题。 爱博能非常高兴我们代理的高光谱相机可以为三星堆考古做出贡献。事实上，这并不是HySpex高光谱相机第一次在文物保护，考古发掘过程中发光发热。笔者今天也趁机和大家分享一些HySpex高光谱相机在文物保护，考古发掘过程中的应用。一: 揭示隐藏的装饰 在工业染料被发明出来之前，画家们无法确定使用的颜料能在多长时间内保持稳定，因此很多文物，画作的颜色会随着时间的流逝慢慢褪去。画家对细节的追求以及高超的画技也因此无法让我们看到。依靠高分辨率高光谱相机，我们可以开展主成分分析（Principal Component Analysis, PCA）,从而将画作的细节再次展现出来。对画作进行主成分分析（PCA）可以揭示更多隐藏的细节 法国博物馆研究与修复中心（C2RMF）通过使用HySpex高光谱相机在400-1000nm波段范围对“Sainte Femme”这幅画作扫面成像，并进行主成分分析从而揭示了瓶子上以及衣服上被时间隐藏掉的细节。此举可以有效地帮助修复人员对画作进行修复，重现画作真实的面貌。柜门上的镶嵌画，在不同的波长下成像 这里展示了一个柜门上的镶嵌画。各个波段的成像凸显了相对应的细节，可以有助于修复人员对其进行分析。欢迎大家点击下面的链接感受HySpex 高光谱相机带来的高质量高光谱图像。http://merovingio.c2rmf.cnrs.fr/iipimage/iipmooviewer-2.0/synchro_hyperspectral.htmlhttp://merovingio.c2rmf.cnrs.fr/iipimage/iipmooviewer-2.0/boulle.html二：对画作的探索研究（颜料辨别，打底，修复，对画作背面的分析等） 爱德华蒙克的《呐喊》大家都不陌生，他将画面中沉闷、焦虑并且孤独的情感，表现到了一种极致。而通过高光谱成像技术，我们可以看到更多。爱德华蒙克的《呐喊》局部特写对比，左面是高光谱相机成像，右面是哈苏相机的拍摄结果 这里展示了HySpex经典系列中VNIR(400-1000nm)相机的成像和日常哈苏相机的成像对比。由于高光谱相机可以采集整个光谱，可以将颜色细微的不同也展现出来。因此高光谱相机也经常用在颜料的辨别上，可以帮助研究人员和修复人员识别画家使用的颜料，从而让画作的修复更加“原汁原味”。 当我们欣赏《呐喊》时，我们是否有关注过天上橘色的云彩呢？ 通过HySpex高光谱相机在近红外波段成像时，我们可以看到一行用铅笔写的挪威语“Kan kun være malet af en gal mand!”“只有疯子才能画的出来！”挪威国家博物馆今年年初公布消息，证实了这行添笔是由蒙克本人在画作完成后补上的。 高光谱相机可以帮助我们更加全面的了解文物艺术品，可以让我们跨越时间的长河去感受其原始的魅力。 Hyspex 高光谱相机通过其优异的高光谱成像性能可以为艺术品、考古分析进行 - 艺术品极其详细和客观的信息记录； - 归档有关特定对象的详细信息，以供日后验证； - 识别仿造的潜力； -颜料的识别，可以在某些情况下间接地识别画家 - 监控老化； - 检查、验证与保险申请（运输，盗窃，洪水，火灾）有关的质量损失或者老化损失； - 可以看到画作深处，揭示打底及素描； - 非侵入性和非破坏性测量； 上述案例中描述的应用可以通过HySpex经典系列VNIR-3000N以及SWIR-384高光谱相机实现。 事实上，高光谱相机的应用远远不止于此，无论是森林的机载、无人机遥感监测，植被探察，矿物勘探还是水果产线分选，鱼类分选，我们都可以看到高光谱的身影。爱博能会定期整理相关的应用分享给大家，欢迎大家关注爱博能的微信公众号，及时获取相关信息。我们也非常欢迎大家联系我们获取高光谱相关的应用场景及应用信息。

上世纪八十年代，在贝尔法斯特女王大学物理系，ANDOR创始人Donal Denvir在研究工作时发现当时应用的相机不能满足他们的实验需求，因此开发研制了一台全真空密封的相机供自己使用，新研制的相机成功应用于各种成像和光谱研究。此后，女王大学的其他研究团队和众多其他高校研究人员也对此类相机产生了科研需求。此背景下，1989年，ANDOR在贝尔法斯特女王大学创立，总部设立在北爱尔兰的贝尔法斯特， 致力于为学术、工业和政府机构客户提供专业的光学探测解决方案和优质服务。ANDOR总部创立32年以来，这家从实验室成功转化的企业已取得系列亮眼成绩，如2000年推出EMCCD相机，为单光子探测、多维活细胞显微观察等应用提供了强大而经济的解决方案，在生命科学等领域被广泛应用；2009年，联合推出sCOMS相机，被广泛应用于物理科学、生命科学、材料科学、工业等领域；2015年，ANDOR推出高速共聚焦显微成像系统Dragonfly，并在市场上取得巨大的成功。2015年，ANDOR加入牛津仪器，引领牛津仪器战略扩展至纳米生物领域。2020-2021两年期间，ANDOR中国实施多项调整措施，发挥出色供应链管理能力，进一步满足国内科研工作者的需求。如上，ANDOR已经发展成为科学成像、光谱解决方案和显微系统的全球知名品牌。其产品技术应用广泛，涵盖物理科学、生命科学，以及工业等领域。为全面认识ANDOR，BCEIA 2021期间，仪器信息网采访了牛津仪器ANDOR中国区经理朱飞，请其分享了他眼中的ANDOR，及ANDOR在中国市场的本土化发展现状。访谈现场（右：牛津仪器ANDOR中国区经理朱飞）从普通相机到科学相机：解决“弱光”、“快速”问题我们生活中常见的单反相机等普通相机与ANDOR主要产品技术的科学相机原理相同，都是一种利用光学成像原理形成影像并记录影像的设备。但也有许多不同之处，为便于理解，本次的访谈首先从结构功能和解决哪些问题两方面谈了科学相机的“科学”之处。结构功能方面的两点不同首先，科学相机的芯片尺寸更大。这意味着可以获得的光子数目更多，更灵敏的探测到光信号，即承载光子的能力越强。如此，在弱光条件下，科学相机相比普通相机，就可以展示其弱光成像的优势。其次，科学相机整体尺寸也更大，这与其配置更多智能化功能有关。比如，在傍晚使用普通相机拍照时，需要较长时间的曝光量，而科学相机或许只需几个毫秒就可以达到更高的清晰度。这是由于科学相机更高的灵敏度，除了芯片更大，另外基于ANDOR的UltraVac专利技术，将芯片密封于一个真空腔中，与外部环境间的热交换控制在最低水平，得以实现对芯片的深制冷，芯片噪声极大下降，进而大大降低了图像的噪点。科学相机主要解决的三个科学问题首先，科学相机解决的最多的是“弱光”成像问题，这是普通相机无法企及的。其次，科学相机可以解决动态范围大的问题，动态范围即在一个视场下最强信号与最弱信号的比值，比值越大，则包容的信息越多，更容易得到各层次都清晰的图像。比如拍摄火焰，普通相机会过曝，而科学相机则可以通过一定的方法，将火焰的每个层次都拍出来，这对于航天发动机的研究中通过火焰成像反演浓度配比、工艺等都十分重要。第三，科学相机可以解决“快”的问题，单反相机连拍功能可以每秒连拍几张照片，而科学相机则可以达到成千上万幅的帧速。而快速成像在物理科学、生命科学等领域都有着广泛的应用。光信号→电信号→数字信号拓展来讲，所有相机的功能都是一样的，就是把光信号转变成电子信号，然后电子信号再通过数位数模转换，转换成数字信号，所以我们看到的图像都是不同信号强度呈现的结果。科学相机大部分的探测器范围在200nm-1100nm之间，在这个波长范围内的光，科学相机都可以探测到。如果超出此范围，则可以在相机探测器前加一个材料（如晶体）将光的波长转换成可以探测的范围内，进而便可以用科学相机观测。比如，电镜中成像的相机，由于发射的二次电子等电子波长超出了科学相机的探测范围，因此往往会在探测器前加一个闪烁体，将其转变成科学相机可以探测的波长进而将信号转变成电信号，再通过数位数模转换成数字信号，最终得到电镜图像。ANDOR业务布局：纵向基于弱光成像，横向围绕多学科交叉纵向：围绕弱光、快速成像的五大产品线从产品层面而言，ANDOR希望产品技术契合的是“弱光”、“快速”成像领域。围绕“弱光”、“快速”，ANDOR推出一系列产品技术方案，并广泛应用于物理科学、生命科学等领域。“弱光”方面，比如EMCCD相机，在物理科学领域可以用于天文观测，通过观测一些恒星微弱的光变，来帮助科学家探寻系外星系。近年来，EMCCD相机在量子光学领域也被大量应用，主要用于冷原子的拍摄，进而探索原子更多纯粹的性能，这些都解决了“弱光”的问题。“快速”方面，是大多数科学研究领域都需要的技术需求。比如ANDOR于2009年推出的sCOMS相机在生命科学领域，应用于DNA测序、高内涵、高通量药物筛选，这些都需要快速的筛选速度，拍摄每秒上百幅的帧频，以极大提高观测的通量。天文观测时，大气抖动会导致星星闪烁，要消除这一现象，可以采用幸运成像的方式，将曝光时间调至很短，如毫秒级，不断拍摄，然后通过后期软件处理得到更清晰图像。再如，生命科学应用中的钙离子成像，通过电火花信号传导，过程很快，也需要短时间内快速拍摄多幅图像，才能通过图像分析整个动态过程。围绕“弱光”与“快速”，ANDOR产品主要涵盖五大类。一是科学相机，基于弱光成像，相关型号最为丰富，从灵敏度最高的可以探测到单光子级别的EMCCD，到业内广为使用的sCMOS相机，再到应用于需要长时间曝光的极弱光实验的专用CCD等。产品囊括观测范围小至细胞观察，大至整个宇宙星系观测的科学相机。二是光谱，主要包括光谱仪、紫外-近红外-短波红外光谱相机、光谱附件等。如2019年ANDOR推出智能化光谱仪，利用Adaptive Optics技术，给用户提供了区别于传统光谱仪的智能对焦功能，帮用户简化实验、操作更容易。三是显微成像系统，其中就包括2016年获得R&D 100（国际科技研发领域极为推崇的科技研发奖）的Dragonfly转盘共聚焦成像系统，其扫描速度相比传统点扫描快10倍以上，在市场上被广泛认可，并取得巨大成功。同时，ANDOR收购了Spectra Instrument公司，其Borealis™ 均匀化照明技术帮助ANDOR在显微成像均匀度方面脱颖而出，从小尺寸的细胞到大尺寸的组织等成像方面都具有明显优势。四是Imaris图像分析软件，在多维图像处理领域，三维、四维图像处理软件的客户主要是生命科学研究者，这些研究者用Imaris进行跟踪分析从而得到想要的结果，且该软件可以和高速共聚焦成像平台联合使用。具体应用包括细胞之间动态化研究、神经免疫学、癌症治疗研究等。五是光学恒温器，该产品系列今年首次纳入ANDOR，来自牛津仪器纳米科学部门。该产品系列主要服务于物理科学，为科学家提供从3k到500k范围的低温环境从事相关研究，比如，拉曼光谱、荧光光谱、太赫兹、傅里叶红外光谱等手段表征时，样品材料需要在低温条件下才能更加显著的吸收信号，而光学恒温器就为这些实验提供合适的低温环境。横向：多学科交叉发展下的三大应用领域从产品应用领域而言，当下，物理科学与生命科学在许多场景下结合紧密。时下火热的超分辨成像技术多数便是一群物理学家在开发生命科学领域的应用仪器。如STED成像技术、SIM成像技术、单分子开关技术等，无一例外都利用了物理科学的一些方法。而ANDOR也是物理科学背景起家，基于对产品的理解，为生命科学家们开发出一系列生命科学的仪器。未来，各学科之间的交叉将会越来越多，科学仪器领域相关交叉表现也十分明显。比如，以往的光谱仪并没有配置显微镜，主要通过拉曼、荧光光谱等检测一些晶体或块状样品。而随着整个研究向微观尺度的发展，拉曼光谱等逐渐开始与电镜、原子力显微镜等联用，以进一步解决纳米尺度的科学问题。从此角度而言，ANDOR也在以仪器为核心，探寻各类仪器之间的契合点，并不断开发或拓展能够满足未来科学发展融合需求的仪器技术或解决方案。基于此，ANDOR主要业务可分为三大应用方向，即生命科学、物理科学，以及工业三大领域。针对个性需求，设立“客户需求定制部门”ANDOR科学相机等产品经常可以搭配在其他仪器上使用，ANDOR会有许多对产品设计有个性化需求的客户。针对此，除了要求每一位销售/售后工程师都具备丰富的产品知识、客户应用知识，ANDOR还特别设置了“客户需求定制部门”，为工业合作伙伴的特殊需求提供便利。比如，ANDOR已有的科学相机、光谱商品化产品可能不能符合这些客户需求，相关个性需求包括：个性外壳需求、公司VI喷涂、不同功能模块的选配、光谱范围的定制等，客户需求定制部门则可以与客户进行沟通并尽量满足。而定制化能力也是ANDOR长期专注于工业领域解决方案的一个基础。ANDOR在中国：科学相机保有量超5000台，加速本土化发展业绩同比增30%，中国业绩占比20%牛津仪器在过去20年，具有保持每年20%左右增长的不俗表现，而ANDOR的业绩表现也十分亮眼。据朱飞介绍，ANDOR中国在去年业绩受疫情影响不大，今年更是通过内部的快速调整、人员架构的变动、新品发布等措施，目前业绩已实现相比去年同期30%的增长。从全球布局来看，ANDOR全球业务按地区分为北美洲、欧洲、亚太，三者基本三分天下，而中国市场业绩占比约近20%，已成为ANDOR最重要的市场之一。ANDOR在中国，除了20余位销售和应用团队的支持，也在2016年成立中国客户服务中心，解决维修等本土化售后问题。同时，为便于更好的售后服务落地，ANDOR中国的售后应用团队规模还在不断壮大。各兄弟部门之间协同合作，提供更全面解决方案2015年，ANDOR加入牛津仪器，随之ANDOR在人事、财务、市场推广等方面得到牛津仪器的大力支持。牛津仪器各个业务部门之间定期会有产品技术培训、市场信息、客户关系等方面的沟通交流活动，为客户提供更加专业高效的服务。例如ANDOR和纳米科学部门在量子领域、ANDOR 和 AR部门在生命科学领域等都可以有很多灵活的合作方式。 同时各业务部门之间会定期安排内部分享会，分享产品技术，增进相互了解与合作；分享各自业务，便于为各自覆盖的用户提供更全面的解决方案，帮助业务得到更好的拓延等。典型的案例就是，牛津仪器在锂电领域开展的综合解决方案便融合了纳米分析、原子力显微镜、拉曼光谱等系列相关技术。ANDOR科学相机中国保有量超5000台！加速中国本土化发展谈及ANDOR中国客户的印象，朱飞回顾道，自己入行15年有余，见证了中国科学家用户的快速成长，从最初许多的跟随发展，到目前中国科学家在许多领域的领衔发展。尤其是近几年，中国在生命科学、量子科学等领域已经走在世界前列，甚至引领世界向前发展。ANDOR也很荣幸能通过一些仪器技术为这些科学家的研究发展不断助力。伴随在中国市场的长期耕耘，ANDOR十分重视中国本土化发展。对于中国本土化建设，朱飞表示，第一，要培养本土化的人才。首先是销售，ANDOR的销售不仅可以做产品演示，也可以做产品安装，甚至走出去也是某一个行业的专家，为客户分享ANDOR产品知识及广泛应用。而售后应用工作者则除了了解产品知识，也需要充分学习客户的研究与应用，为客户的需求提供更加合理的解决方案。第二，要保障售后的落地与高效。根据近期的统计，ANDOR在中国市场科学相机的保有量大概超过5000台！如此庞大的基数和时间积累，难免有故障需要维修。如上文提到，ANDOR已经实现本地维修，为客户提供便捷的售后服务，使服务周期由几个月降至一周以内，帮助客户节省时间与金钱成本。第三，通过相关培训，提高ANDOR中国团队的软实力。越来越多的本土化思维与理念，对团队进行系统培训，不仅仅是产品知识，还包括管理能力、演讲能力、英文口语能力、销售技巧等全方位的培训，让团队每一位员工找到自己的价值，ANDOR希望为大家提供一个共同学习进步的平台，为大家创造更多机会，实现个体与公司共同成长。