衍射光栅光谱仪的工作原理

课程内容 光谱测量系统组成 光栅技术 光栅光谱仪原理 小结讲师介绍熊洪武，HORIBA 应用技术主管，负责光学光谱仪的应用支持，光学背景深厚，有着丰富的光学系统搭建经验。可根据用户需求提供性能优异，功能独特的的光谱测试方案，如光致发光、拉曼、荧光、透射/反射/吸收等。课程链接识别下方“二维码”即可观看我们录制好的讲解视频了，您准备好了吗？ HORIBA Optical SchoolHORIBA一直致力于为用户普及光谱基础知识，其旗下的Jobin Yvon有着近200年的光学、光谱经验，我们非常乐意与大家分享这些经验，为此特创立 Optical School（光谱学院）。无论是刚接触光谱的学生，还是希望有所建树的研究者，都能在这里找到适合的资料及课程。 我们希望通过这种分享方式，使您对光学及光谱技术有更系统、全面的了解，不断提高仪器使用水平，解决应用中的问题，进而提升科研水平，更好地探索未知世界。

科研人员在为光栅检测做准备工作。　罗浩摄(资料图片)　　在1毫米距离里划出6000道刻槽，且槽型均匀，这意味着在20公里的刻距内，刻槽间距误差小于一根头发丝的千分之一。这正是不久前，中科院长春光学精密机械与物理研究所研制的“大型高精度衍射光栅刻划机”达到的刻划精度。　　走进长春光机所实验室，项目组科技人员向记者介绍了一块银灰色、近似不透明“玻璃窗”的光栅，它是这套“精密机械之王”的杰作，也是目前世界上面积最大的高精度中阶梯光栅。打造这台“精密机械之王”的，正是长春光机所光栅刻划机老中青三代研制项目组。　　光栅是分析万物光谱信息的“芯片”，应用遍及海陆空、吃穿用　　人类如何通过光认识世界?项目负责人、长春光机所研究员唐玉国说，人类借助光认知世界有两种方式：一是光学成像，二是光谱分析。光学成像可以看到物质世界的形状、尺寸等外在信息 地球上所知的元素及其它们的化合物都有自己的特征光谱线，光谱分析可以获得物质成分信息，帮助我们看清事物的本质。　　但要“抓”住光谱信息并不容易。日常生活中的光，是由红、橙、黄、绿等各种单色光组成的复色光，而单色光才能更好地记录下物质的光谱信息。光栅是一种非常精密的光学元件，它的神奇在于，它能从复色光中解析、提取出单色光。　　日常生活中，人们很少看到光栅，但其实它的作用无处不在。“人们去医院抽血检验，原理就是依靠光谱仪器里的光栅，来实现观察血液里的成分是否符合健康标准。”项目组成员、长春光机所研究员巴音贺希格说，“简单地说，光谱分析需要光谱仪器，光栅之于光谱分析的作用，就如芯片之于计算机，是核心和‘大脑’。”　　与血液检查原理类似，分析不同物质的光谱，可以探查出农药残留、钢材质量、爆炸物特性等许多重要信息。唐玉国表示，光栅的价值不限于光谱仪，其应用“遍及农轻重、海陆空、吃穿用等各行各业。既能看天，也能看地、看人”。在天文观测中，通过光谱测量得到天体的组成及其与地球的距离，从而揭示宇宙诞生及演化规律 在光通信领域，光栅的分光作用使得不同波长的光能够携带信息顺着光纤飞入千家万户̷̷　　通常，光栅性能越强，能分析出的物质成分就更精细。光栅面积越大，集光率和分辨本领就越高 光栅的精度越高，信噪比就越高。2009年，中科院长春光机所启动光栅刻划系统研制工作，一开始就瞄准世界领先水平，攻克光栅同时“做大”和“做精”的难题。　　“精密机械之王”成功刻划出了400毫米×500毫米的大面积中阶梯光栅，标志着我国大面积光栅制造技术已达到国际领先。这一块光栅有多强?唐玉国说，最有经验的油漆工能辨别出1000多种色彩的微妙变化，而光栅理论上能够分辨出超过4亿种，可谓世界上感知色彩的最强利器。　　光栅刻划机是制作光栅的母机，“做大”“做精”光栅是世界性难题　　以防尘服武装，再经风淋室除尘，记者才得以获准进入实验室。这里有一套精密的环境保障系统，要求在30天内温差控制在± 0.01℃之内。　　项目组成员、长春光机所研究员齐向东参与了光栅刻划机的设计、研制、调试等全过程，并长期在一线担任指挥。他说，这台仪器对环境要求极为严苛，气温、气压、空气成分等哪怕极其微小的变化，在纳米的尺度下，也可能带来巨大的刻划误差。　　对环境的苛刻要求源自光栅刻划机自身的高精度。它由上千个元件、部件精妙配合而成，几乎所有关键部件冲击世界极限水平。加工装调精度难、运行保障环境要求之高，前所未有。　　丝杠、蜗轮、导轨是刻划系统“三大件”，项目启动之时，国内现有机床技术根本达不到精度要求，研究组不得不采取土办法——手磨加工。　　丝杠被誉为刻划机的“心脏”，其精度水平直接影响整机性能。国内不能造，国外买不到，已经退休的80岁高龄老专家张泰返聘回所，并亲自上阵，带领青年团队不分昼夜加工和检测。历时近1年时间，终于研磨出这根丝杠。这也是目前世界上精度最高、行程最长的三角螺纹丝杠。　　用同样的方法，项目组费时6个月加工出蜗轮，8个月加工出V形导轨。这些具有亚微米、纳米量级的关键器件，都是科研人员用双手研磨出来的。此外，项目组成员为了攻克金刚石刻划刀、光栅镀膜等技术难题，也屡屡实验、研磨、调整，方才达到了光栅刻划机的要求。“有一次，项目组去外面交流。一握手，对方都说，你们的手不像科学家，倒像工人。”巴音贺希格回忆。　　立项之初，研制计划时间是三年半，但由于整个过程比预料困难太多，前后花费了近8年，成为“严重耽搁的项目”。“研制期间，我们承受着巨大的压力，往往‘按下葫芦又起了瓢’，好不容易攻克一个困难，新的问题又立马出现。”齐向东说，科研人员不停地寻找问题产生的根本原因，有时候甚至要推翻之前花了很长时间建立起来的假设，否定自己重新开始。“这8年中，我曾多次感到绝望，以为进行不下去了。大光栅通过验收时，又觉得一切都很值得。”　　这项成果使我国在光栅领域不再受制于人，并将精密机械加工技术推向世界前沿　　国际上掌握光栅研制技术的国家很少，大面积高精度光栅是科技强国竞争的焦点。在此之前，只有美国能够制作300毫米以上中阶梯光栅。　　大面积、高精度光栅刻划机的成功研制，使我国战略高技术领域所需的光栅不再受制于人，还将我国精密机械加工技术推向了世界前沿。　　“我们这一代科研人员做出这台机器，离不开长春光机所几代人的努力。我们只是属于摘桃子的人，没有前辈的积累，没有青年梯队人才的付出，都不可能完成这项艰巨任务，是老中青三代人的结晶。”齐向东感慨。　　1959年，长春光机所自主研制出了我国第一台光栅刻划机和第一块光栅。项目期间，我国第一代光栅刻划机的领军人、机械刻划光栅创始人梁浩明回到长春光机所，在重要问题上给出了指导意见 带领团队手工研磨丝杠等精密零部件的张泰先生，也是我国第一台光栅刻划机研制的参与者 已经退休的郝德阜研究员参与了系统的总体结构设计。　　目前，我国第一台光栅刻划机依然没有“退休”。半个多世纪前，仅仅借助少量公开发表的相关文献，梁浩明等人开始了光栅刻划机的研制工作。没有专门设计的计算机软件，设计人员就靠手工绘制来画图 没有数控机床，科研人员就靠双手打磨加工零部件，精度甚至比当今数控机床加工还要高。　　上世纪80年代，长春光机所计划研制高精度大面积光栅刻划机，由于资金等种种限制，项目搁浅，我国遗憾地错失了追赶光栅制造强国的机会，制造大光栅也成为我国光栅人的梦想。　　“我们有信心，也有信念能够完成项目。长春光机所具有数十年的技术积累，此外，现代精密仪器加工技艺水平更高，技术条件更好。老一辈在物质匮乏年代都能够制造出精度非凡的光栅刻划机，我们有条件也有责任把新一代刻划机做好。”齐向东说。　　八年磨一剑，项目组研制的这套大型高精度光栅刻划系统，攻克18项关键技术，取得9项创新性成果。　　让唐玉国欣喜的是，经过光栅刻划机项目历练，一批青年人才成长起来了，关键技术得到有效传承。他还说，研制成功并不是刻划机的重点，未来项目组还将从“精稳快新”四个方面对它进行持续改进和技术升级、提升性能，使其在满足国家重大科研对大光栅需求的同时，始终保持国际领先。

2006年，国际两家光电子杂志Laser Focus World和Photonics Spectra的编辑曾分别主动在世界技术新闻专栏中特别介绍了复旦大学陈良尧教授课题组研发的多光栅二维折叠光谱技术，认为该技术的创新原理和方法将能够被拓广并应用于更具挑战性的高效率光谱获取和分析领域，以及推广到中远红外光谱分析领域。 　　上海市计量测试技术研究院的资深光学科学家袁海林教授也曾评论到，&ldquo 采用多光栅结构对成像光谱进行高密度折叠，在很宽的光谱区内实现高分辨率、快速和长时间可靠测量，将会成为现代光谱仪设计中一个主流技术和发展趋势&rdquo 。 　　究竟是怎样的技术让国内外一片赞誉之声?为了寻求答案，近日仪器信息网编辑采访了多光栅折叠光谱仪技术的研究者&mdash &mdash 复旦大学陈良尧教授。 复旦大学 陈良尧教授 　　&ldquo 原理性创新&rdquo 　　光谱分析仪器在科学研究和工业领域有着广泛的应用，为满足应用需求，国际上已经发展了各种类型的光谱分析原理和方法，其中最主要的是采用棱镜和光栅等光学色散元件，结合高灵敏度探测器对各种光谱(如反射、透射、吸收、散射、椭圆、荧光、拉曼等光谱)进行测量和分析。但受到光电探测器光谱响应、光栅色散和机械扫描等因素的制约，只能被迫在光谱工作区宽度、分辨率和速度等参数之间做出妥协，从而严重影响和限制了其在许多重要领域的应用。这是国际学术和产业界长期未能解决的瓶颈和难题。 　　&ldquo 传统的光栅光谱仪需要使用机械装置对色散元件进行位移和旋转，这将限制测量速度的提高，而且机械转动部件的定位精度低，可靠性差，容易在操作过程中发生故障 另外，由于国内机械加工水平所限，使得国产光栅光谱仪的机械部件精度和可靠性不高，从而影响了光谱仪的整体性能水平，&rdquo 陈良尧说，&ldquo 另外，一块光栅难以覆盖全光谱范围，衍射效率为非均匀性分布，在其光谱衍射工作区的两端效率较低，影响了仪器的信噪比质量。&rdquo 　　在长期的光谱分析研究中，为克服传统仪器的这两方面局限性困难是陈良尧当初决定研发&ldquo 多光栅折叠光谱分析仪&rdquo 的原因，他希望能够研制出一种没有任何移动部件、光谱工作区宽、测量速度快的光谱仪。基于这一想法，陈良尧于90年代末开始&ldquo 多光栅折叠光谱分析仪&rdquo 的研制。&ldquo 这是原理和方法的创新，并非是&lsquo 阳春白雪&rsquo ，它的物理概念清楚，技术可靠，易于普及推广，只不过很多人没朝这方面去想。&rdquo 　　但是，当前光谱仪技术可以说是非常成熟了，再要尝试原理性创新，可能并不像陈良尧说的那么容易。在10多年时间的持续研究努力中，陈良尧教授经历了很多，如最初虽有设想，但缺少研究经费支持，在市场上也买不到现成的关键元器件，业内对这类极具应用前景的新原理和新技术的认识也不统一等等。不过，&ldquo 梅花香自苦寒来&rdquo ，2012年，最终实现的研究成果被选为国家自然科学基金&ldquo 十一五&rdquo 优秀成果。至今已经推出了多种可供实用的样机，集成组合的光栅数也由最初的3块增加到了10块。日前，陈良尧教授的&ldquo 极高密度二维折叠光谱成像装置&rdquo 课题入选了2014年高校自然基金国家重大科研仪器研制项目。 已研制完成的二维折叠光谱分析仪的整体外形图，250mm焦距，优于0.1nm光谱分辨率，全谱测量时间小于0.1s，重约8.9公斤。 　　多光栅折叠光谱仪采用了时间并联模式的快速光谱信号获取的新原理和方法，利用二维面阵探测器的优点，在一台光谱仪中，同时满足宽光谱区、高分辨率和快速测量的三项关键功能要求。在10光栅二维折叠光谱分析仪中，是将具有不同闪耀角和色散特性的10块子构成一个光栅阵列，克服了面阵CCD信号接受面的张角限制，在200-1000nm光谱区将一维约276mm光谱探测区的近2万个光谱数据点进行二维10重折叠，快速成像在二维面阵探测器的焦平面上。由于无任何机械位移部件，使得最小的光谱获取时间仅受限制于将光谱从CCD传输到数据存储器件所需要的时间，实现了全光谱高精度快速测量和分析。 　　&ldquo 所有用到光谱测量分析的地方都可以用&rdquo 　　&ldquo 多光栅光谱是通用型光谱仪，所有用到光谱测量分析的地方都可以用，如可以应用于食品环境等领域的科研与日常检测，而且未来完全可能替代常见的紫外、红外等光谱分析仪器。&rdquo 陈良尧对多光栅光谱仪的应用前景非常乐观，&ldquo 随着高性能低成本面阵光电探测器的普及，二维折叠光谱将成为主流光谱分析技术在更多领域实现推广应用。&rdquo 　　&ldquo 而且，由于改进了传统光谱仪的一些不足，使得该仪器可以用于一些极端条件检测。&rdquo 例如：由于无任何机械转动部件，多光栅光谱仪的全谱扫描速度最快能达几毫秒至数十毫秒，所以在清华大学等离子体实验室中，能利用它在真空条件下对等离子体原子谱线进行原位全谱检测分析，在相同的实验条件下，对各种原子态谱线进行比较分析，获得较为可靠的实验数据和结果。&ldquo 并且，等离子体实验室还希望通过合作，研究该技术在真空紫外条件下的应用。&rdquo 　　多光栅光谱仪既可以作为一种标准配置的光谱仪独立使用，也可以成为一个载体&mdash &mdash 作为光谱分析仪器的核心部件，可以极大简化分析仪器的结构。&ldquo 光谱仪是光谱分析仪器的&lsquo 心脏&rsquo ，目前很多国产光学分析仪器采用的还都是传统扫描型光谱仪，如果多光栅光谱仪能够得到普及，将会显著促进国产光谱仪器的更新换代。&rdquo 　　&ldquo 探测器技术与成本亟待突破&rdquo 　　&ldquo 目前在10光栅集成的仪器中，使用的是美国PI公司的CCD面阵探测器，单价在7万美元左右。高性能光电探测器依然是限制我国先进光谱分析技术发展的瓶颈，也是成本无法降下来、难于大规模普及的主要原因。&rdquo 不过，陈良尧也高兴地说到，已有国内企业正从海外引进新一代CMOS光电传感器技术，&ldquo 我们将会成为他们产品的第一批实验室用户。&rdquo 　　另一个关键元件&mdash &mdash 光栅则可以根据具体需求，既可以购买进口产品，也可以选择国内生产的。&ldquo 我们已经在国内找到一家企业，可以研制和生产出我们所需的光栅和其他光学器件。&rdquo 　　对于下一步研发方向，陈良尧介绍到，&ldquo 当前最重要的是把研究项目做好，并努力将这一技术应用到不同领域 另外，组合的多光栅模块本身也可以成为一个产品，现在的组合光栅的方位角还需要人工调试，未来希望能够采用自动化激光准直技术，研制出已被封装好、不需要调节的光栅组，用户拿到手里可以直接使用。组合的光栅数也有可能进一步增大，由现在的3-10光栅增至40-50块光栅的组合，满足更高精度的光谱分析需求。&rdquo 　　经过持续的研究努力，多光栅光谱仪已能够被实际应用。据介绍，除了面阵探测器国内目前还做不出来，其它重要部件都实现了在自己的实验室或在国内找到企业进行加工生产。说到这里，显现出了陈良尧教授比较独特的研究态度和模式，陈良尧将项目研究经费的很大一部分用于改造实验室环境，如在高性能光学仪器研究中，将购买高精度数控机床，用于仪器核心零部件的高品质研制和加工，保证质量，这在目前中国大学的实验室还比较少，对此，陈良尧说，&ldquo 这么做一方面是希望提高科学仪器的研究水平和效率，掌握核心技术，另一方面也十分需要培养研究生们的实际动手能力，不仅进行原理和方法创新，还需要采用先进制造技术，在学生时期就有能力亲手把这些仪器做出来，可靠实现创新科学仪器的各种新功能，在这方面与发达工业化国家相比，我国在培养学生具有硬科学技术研究能力方面的差距还比较大。&rdquo 　　&ldquo 由于高性能探测器价格一直居高不下，不利于大范围普及，目前仅根据一些用户需求进行定制，需要不断解决问题，让用户满意，建立良好的声誉，&rdquo 陈良尧说到。 　　后记 　　据了解，在陈良尧教授的研究成果2003年正式发表后，2007年在美国Light Smyth公司的广告中也出现了采用4种不同光栅结构参数组合的二维折叠光谱分析技术。而关于这一中国自主创新原理和技术的产业化途径，陈良尧无奈的说到，&ldquo 产业化的路还会比较长。&rdquo 究其原因，一是关键部件技术的局限，另外国家的支持政策等也是重要原因。就像采访最后陈良尧所说的，&ldquo 希望能够获得国家较高强度的产业化应用研究项目的支持，并与工业界的合作伙伴一起，使得这项技术被产业化，促进我国高性能光谱分析仪器的进步和发展，将会在国际上有自己的地位，产生出中国乃至世界上最好的光谱仪。&rdquo 　　编辑：刘丰秋

日立分光光度计的衍射光栅技术 衍射光栅覆盖了从软X射线到远红外的各种波长，扩展了光谱仪中光学元件的应用领域。日立的衍射光栅在全球多个领域获得了高度评价。比如日本的国立基础生物学研究所的冈崎教授使用90cm*90cm的衍射光栅（刻有36条15cm*15cm的光栅格子）实现了一种人造彩虹，其强度是赤道处太阳光的20倍。此外，美国宇航局发射的探测卫星的极紫外分光光度计采用了日立变间距平面和凹面衍射光栅。 衍射光栅的原理图1衍射光栅衍射的过程衍射光栅是各种光学仪器的核心部件，是一种色散元件，可以将混合了不同波长的光（白光）分成单个波长的光（单色光）。其原理是根据衍射现象将入射处的白光分成不同波长的光，因此单色器中常用光栅作为色散元件。在单色器中，夹缝通常设置在光栅后面，选取特定波长的单色光。在凹面衍射光栅中，一般每毫米有几百或几千个凹槽，如图2所示。图2 凹面衍射光栅 光栅刻划机光栅刻划技术是世界上一种罕见的技术之一，使用机刻光栅能够制造出高质量的单色器。日立优异的衍射光栅刻制技术，能够将光栅刻槽精确到nm级别。光栅刻划机一般使用金刚石刀具，这样制作的光栅衍射效率高，同时凹槽设计具有像差校正功能。详细光栅种类和应用信息请参考：https://www.instrument.com.cn/netshow/sh102446/down_917717.htm 总结日立开发的反射平面光栅和凹面光栅致力于满足前沿科学领域的需求，丰富的产品线能够适应多样化的实际应用。

p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　作为光谱仪器的核心部件,光栅的地位举足轻重。近年来，针对我国机械刻划光栅的刻划面积及精度不足等问题，中科院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称：长春光机所)开展了一系列的技术攻关，不仅成功研制出大型高精度光栅刻划机，而且该刻划机已成功制作出刻划面积为400mm× 500mm的世界最大面积中阶梯光栅。 /span /p p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　为了更深入的了解我国光栅及光谱仪器的研究现状及未来发展态势，仪器信息网编辑特别邀请到中科院长春光学精密机械与物理研究所李晓天副研究员给大家分享其在光栅及光谱仪器研发过程中的经验。 /span /p p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 356px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6a4b4291-b891-4b13-b4aa-d667cb197457.jpg" title=" 微信图片_20200710094424.png" alt=" 微信图片_20200710094424.png" width=" 450" height=" 356" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 中科院长春光学精密机械与物理研究所 李晓天副研究员 /strong /p p style=" text-align: justify " span style=" font-size: 14px " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　李晓天，博士生导师，九三社员，Opt. Express等10余个权威SCI期刊审稿专家。自2006年参加工作，主要从事光电检测、衍射光栅及其在光谱技术领域应用研究等科研工作，作为项目负责人获批空间外差拉曼方面的国内第一个自然科学基金青年基金和第一个面上项目，以及吉林省技术攻关项目等 作为分系统或子课题负责人承担国家973课题、国家重大科研装备研制项目等，曾获“航天科技四院杰出青年”、“吉林省科技进步一等奖”、“吉林省青年文明号”等荣誉。获授权发明专利28项，其中第一发明人12项 在Opt.Express等权威SCI/EI期刊发表论文40余篇，其中第一/通讯作者16篇。培养的博士和硕士研究生获得国家奖学金、中科院院长奖、中科院新生奖等10余种奖励,其中一名学生连续两年获国家奖学金后公派留学于美国哈佛大学 /span 。 /span /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 我国高精度平面刻划光栅已处于国际领先水平 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　衍射光栅是最重要的一类光学色散元件，它是绝大多数光谱仪器的核心器件，其精度高低直接决定光谱仪器性能的优劣。按制作方法, 衍射光栅可分为机械刻划光栅、离子束刻蚀-全息光栅、体全息光栅等。随着国家支持力度的加大，我国各类光栅制作技术均有显著提升，与国外最高水平的差距也越来越小，特别值得一提的是，我国的机械刻划光栅制作技术已达到国际领先水平。 /p p style=" text-align: justify " 　　机械刻划光栅的性能主要由光栅刻划机的运行精度决定。据李晓天介绍，光栅刻划机是制作光栅的母机，机械刻划光栅主要是通过光栅刻划机的金刚石刻刀在光栅基底的膜层上挤压成形出一系列具有一定规则形状和间距的刻槽，在此期间，刻划机的基底工作台要不断进行精密进给运动，而金刚石刻划刀要不断进行往复运动，光栅刻划的定位精度要达到纳米量级。因此部件的加工装调精度要求极高，运行保障环境要求也极为苛刻，光栅刻划机也被誉为“精密机械之王”。 /p p style=" text-align: justify " 　　李晓天开展的光栅研究主要是针对机械刻划光栅，采访中他给大家详细介绍了自己在这方面的工作。据介绍，李晓天通过仿真分析和科研经验等，指出国产光栅刻划机刻划系统结构不够稳定是导致刻划出的光栅杂散光较大的主要原因之一，最终通过大量的实验验证了这一结论 据此，他在导师唐玉国研究员等前辈的悉心指导下，在国内率先开展了光栅刻划系统误差修正技术研究，最终使得刻划出的光栅杂散光从10 sup -3 /sup 量级降低至可达10 sup -5 /sup 量级，此外他还开展了衍射波前主动补偿、光栅性能实时检测技术等研究工作，有效提高了光栅刻划机及刻划光栅的性能。目前，李晓天及其所在的大光栅团队已研制出高精度大光栅刻划机1台，主要性能指标为：最大刻划面积：400mm× 500mm；最高刻槽密度：6000线/mm；仪器运行的短期定位误差：≤3.0nm(1σ)，并已成功制作出刻划面积为400mm× 500mm的世界最大面积中阶梯光栅,获得“吉林省科技进步一等奖”、“吉林省青年文明号”等荣誉。相关成果被中央电视台新闻联播、人民日报、科技日报、经济日报、光明日报等多家媒体进行报道。 /p p style=" text-align: justify " 　　谈到其开展的光栅相关工作，李晓天自豪的说，“就光栅定制而言，我们光栅产品价格要比国外产品低的多，国内的一些企业获得信息后，原本计划在国外采购的光栅也改为从我们单位定制采购了。”据悉，长春光机所的刻划光栅产品已在北京博晖创新光电公司、浙江大学、加拿大多伦多大学、中科院西安光机所、中科院上海技物所等单位研制的光谱仪器中得到了成功应用。其中，加拿大多伦多大学将他们研制的红外中阶梯光栅与美国Bach公司制作的194线/mm中阶梯光栅进行了对比，结果发现该光栅性能优于美国Bach公司产品，其中TM波的光栅衍射效率高出约20%左右；北京博晖创新光电公司将长春光机所的光栅产品与其购买的一块国外产品进行了对比，发现长春光机所的光栅产品性能更优。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 以光栅自主创新促进光谱仪器进步 核心部件国产化率亟待提升 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　作为光谱仪器的核心部件，光栅技术的深入对光谱仪器的开发具有重要的指导意义。在完成了光栅刻划机研制之后，李晓天的研究重心转向光栅应用技术，其曾参与了中阶梯光栅光谱仪、光栅杂散光测量仪、傅立叶变换型光栅衍射效率测量仪和成像光谱仪等研究工作。特别是近几年，他开始了拉曼光谱技术的研究工作。对此，李晓天表示说，由于拉曼光谱不怕水，可以在水溶液或者水环境中实现物质的检测，做完拉曼光谱仪技术的基础研究工作以后，下一步的工作重点是要将其应用到生物医学、星际探测等与国计民生息息相关的重要领域中。 /p p style=" text-align: justify " 　　现有的拉曼光谱技术，如色散型拉曼光谱仪因存在入射狭缝，导致其在高光通量、高分辨率、宽波段、无运动部件等性能方面难以兼顾。为解决以上影响拉曼光谱技术发展的关键问题，李晓天从2015年开始研发可兼具高光通量、高分辨率等以上性能的新型空间外差拉曼光谱仪，并作为项目负责人成功获批了空间外差拉曼光谱方面的国内第一个自然科学基金青年基金项目和第一个面上项目。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 312px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/0dc5b33a-9e92-4c9a-8052-ddb610c8743b.jpg" title=" 微信图片_20200710094022.png" alt=" 微信图片_20200710094022.png" width=" 600" height=" 312" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪原理样机(左)及硫磺样品的外差拉曼干涉图(右) /strong /p p style=" text-align: justify " 　　据介绍，空间外差拉曼光谱仪无入射狭缝，且整个仪器没有运动部件。通过探测器单次测量及分析，即可获得全波段的待测物拉曼光谱信息。而且仪器结构紧凑，其除探测器以外的核心光学模块的尺寸可以做到15cm× 15cm以内，因此仪器可兼具高光通量、高分辨率、宽波段、无运动部件等性能。空间外差拉曼光谱仪将在待测物拉曼信号较弱、有限载荷使用条件以及待测环境条件恶劣等方面具有较好的应用前景，此外在透射拉曼光谱领域也可以发挥其优势。 /p p style=" text-align: justify " 　　在拉曼光谱仪研究过程中，李晓天提出光栅拼接型空间外差拉曼及LIPS光谱仪、中阶梯光栅型空间外差拉曼光谱仪和空间外差型太赫兹拉曼光谱仪等新型仪器结构，并带领团队突破关键理论与技术，设计出具有棱镜视场展宽能力的高光通量空间外差拉曼仪器原理样机，其测得的硫磺等样品信号强度可达同等分辨率和测量波段范围的传统色散型仪器的100倍；给出基于三阶极小值和多子区间分割的光谱背景扣除算法，可有效解决背景光干扰等对拉曼光谱测量的影响 提出通过光阑和光学陷阱等抑制仪器杂散光的方法；提出基于中阶梯光栅多级次锥面衍射的空间外差拉曼光谱仪结构等等。 /p p style=" text-align: justify " 　　近几年，国内的一些知名企业和院校纷纷开展了拉曼光谱仪器研发工作，使得我国拉曼光谱仪研发力量得到了较大的提高，但整体来说与国际最高水平仍存在一定差距，在全球市场中所占份额较低。对此，李晓天分析到，光栅等拉曼光谱仪的核心光学元件在国产拉曼光谱仪中的国产化率并不高，主要原因是我国光栅技术水平的提升是在近几年发生的，目前国内的科研院所和企业大多还不清楚国内的机械刻划光栅水平已得到显著改善且定制价格远低于国外产品这一事实。相信随着时间的推移，我国拉曼光谱仪产品中的光栅国产化率会得到大幅度提升。此外，李晓天也提到，除了光栅以外，拉曼滤光片也是仪器的核心元件，特别是低波数拉曼滤光片尚未实现高性能产品国产化，制约着相应仪器的发展。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 国产光栅及光谱仪发展展望: 一代光栅对应着一代光谱仪 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　从核心部件到仪器整机，李晓天在光学仪器研发领域已经工作了10余年。据悉，未来他还将继续开展新型高端光栅光谱仪研究工作，在高分辨率、高通量、高灵敏度光谱仪器研制方面继续开展深入的研究。不仅如此，他还计划尝试开展拉曼光谱技术在生物医学等领域的应用研究。 /p p style=" text-align: justify " 　　采访中，李晓天指出，目前国内的光栅刻划机只能刻划平面光栅，但是国内外市场对凹面光栅和凸面光栅等非平面光栅的需求也日益迫切，若能采用光栅刻划机进行非平面光栅研制，将能够有效解决现有的非平面光栅的衍射效率等性能难以满足诸多领域使用需求的难题，所以希望国家或地方政府可以对非平面光栅刻划机的研制进行专项资金投入。再者，国内外天文望远等领域对更大面积光栅仍有使用需求，不过如果直接研制可以刻划更大面积光栅的刻划机，对机械和精密控制等技术具有更高需求，需要的资金投入也较多，因此发展投入相对较低的大光栅拼接复制技术也是未来光栅技术的重要方向。此外，超环面光栅、大面积体全息光栅等其它光栅技术也应该开展深入研究。 /p p style=" text-align: justify " 　　对于我国光谱仪器研发的现状,李晓天分析到，衍射光栅是光栅光谱仪器的核心元件，在仪器研发中意义重大。但是现在国内大多数仪器厂家和单位在进行光谱仪器设计时，往往先在现有产品中选择一个测量波段等指标相对适合的光栅产品，然后根据该光栅参数进行仪器设计，这将导致仪器设计存在一定局限性。李晓天指出，大家应充分发挥光栅在光谱仪器研制中的重要作用，如根据仪器光路结构，去优化光栅参数再去定制该光栅，将大大提高仪器性能。一代光栅对应着一代光谱仪，若能进一步提出新的光栅设计参数或者新的光栅类型，则有望产生新一代光谱仪器!以新型的中阶梯光栅、离子束-刻蚀全息光栅、体全息光栅、超环面光栅、各类其它非球面光栅以及特殊类型光栅为核心元件的光谱仪器将逐步登上我国的历史舞台。 /p p style=" text-align: justify " 　　此外，对于大家关注的科研成果转化问题，李晓天也谈到，我国在光谱仪器研发方面已具有多年的经验积累，也取得了较好成绩，但是，企业与科研院所之间存在一定的技术脱节，也就是说科研院所把光谱仪器研发后，并没有与企业形成较好的对接。不过，他也提到，目前国家已经形成一些激励政策，相信未来科研院所和企业会形成的良好合作模式。 /p p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　附注：李晓天副研究员课题组隶属于国家光栅制造与应用工程技术研究中心(简称为国家光栅工程中心)，该中心拥有60年以上的光栅研制及光谱仪器研发经验，具有完善的光栅制造设备、丰富的光学设计及精密装调技术、光谱仪标定设备、精密微动工作台、精密光学检测仪器、光学系统计算辅助装调设备等，具有自主研制高刻线密度光栅、中阶梯光栅和多种全息光栅等能力。先后研制出中型和大型摄谱仪、红外分光光度计、紫外分光光度计、大型真空紫外单色器、空间太阳紫外光谱辐照监视器、可见和红外高分辨率成像光谱仪、中阶梯光栅光谱仪、凸面光栅光谱仪、微型生化分析仪、近红外水分分析仪、近红外粮食成分分析仪、荧光在线水中油测试仪等仪器。 /span /p

新华网长春12月3日电 记者2日从中国科学院长春光机所了解到，我国高精度衍射光栅刻划机项目已经开始实施，预计2012年研制成功。 　　据国家光栅制造与应用工程技术研究中心常务副主任唐玉国博士介绍，新型光栅刻划机性能优越，最大刻划面积达400毫米×500毫米，最大刻线密度为6000线/毫米，均是国际一流水平。该精密机械系统还将包括采用完全符合“阿贝原则”的多层台结构、承重兼导向的一体式石英刀架导轨、金刚石刀具的中途连续切换技术以及实现连续运行与间歇刻划相结合的独特工作方式等多个创新点。 　　说起被称为“精密机械之王”的光栅刻划机，很多人觉得陌生，认为离自己的生活很远。其实大到空间探测，小到血糖化验，都少不了光栅发挥作用，而光栅刻划机就是制造光栅的工作母机。 　　唐玉国表示，光栅是光谱仪器的核心元件，只有拥有了新的光栅技术，才能催生新的光谱仪器，推动整个光谱仪器行业的创新和发展。研制大型高精度衍射光栅刻划机将大幅度提升我国光栅制造水平，促进光谱仪器产业及光谱测试技术的快速发展，提升我国精密机械制造行业的自主创新能力。 　　据了解，该项目将在我国长期技术积累、关键技术获得突破的基础上，依托中科院长春光机所及联合国内相关技术力量进行研制。目前已经获得国家重大科研装备研制项目支持，经费达1.18亿元。此外，该项目已被吉林省纳入十个重大科技攻关项目之列。

近日，HORIBA有限责任公司宣布，由其集团公司HORIBA France SAS开发的衍射光栅荣登瑞典斯德哥尔摩诺贝尔博物馆，对此，HORIBA感到非常荣幸。HORIBA衍射光栅因Gérard Albert Mourou教授的推荐而获此殊荣。Gérard Albert Mourou教授是2018年诺贝尔物理学奖的获得者，他长期使用HORIBA的衍射光栅来提高激光的性能，并取得了显著的成果。当被问到自己会为诺贝尔博物馆提供哪件展品以纪念他获得这一殊荣时，Mourou教授选择了他实验室里使用的HORIBA衍射光栅。HORIBA集团对于自己的产品能够在诺贝尔博物馆展出感到非常荣幸，并重申了HORIBA坚持为世界各地的科研人员服务、为科学的不断进步和发展而服务的决心。2018年诺贝尔物理学奖获得者Mourou教授与HORIBA法国公司的衍射光栅合影关于Mourou教授的研究工作和HORIBA的衍射光栅20世纪80年代，一种能够在非常短的时间内辐射超高功率输出激光的技术得到了广泛的研究，而使这一概念真正转为实际应用技术的是啁啾脉冲放大 (chirped pulse amplification, CPA)[1]技术。早在1985年，Mourou教授就发表了有关CPA技术的相关论文，这是一种利用衍射光栅拉伸超短激光脉冲的技术[2]，即激光脉冲经光学放大器放大后，再用衍射光栅对脉冲宽度进行压缩，之后，这一技术不断推广并得到广泛应用，Mourou教授也凭此获得了诺贝尔奖。其实当时的衍射光栅并不能承受很强的辐射通量，放大器在受到强发光通量照射时容易被损坏。为了克服这一问题，当时的Jobin Yvon SAS(HORIBA集团公司，现为HORIBA France SAS）主动迎接挑战，致力于提高衍射光栅对强发光通量的使用耐久性。到20世纪90年代，经过不懈的努力和钻研，HORIBA法国公司终实现了衍射光栅的大幅改进，使其可承受激光强度提高了1000倍。诺贝尔博物馆展出的衍射光栅HORIBA法国的衍射光栅使激光技术的多种应用成为可能眼科治疗：脉冲激光可以精准产生小的辐射光斑并且不影响到周围组织。这一特性使飞秒激光眼角膜屈光手术变得流行起来[3]，它将眼科手术的风险降到低，这项技术已经矫正了数百万人的视力。医疗应用：高强度激光用于质子束治疗，可将质子加速到几百兆电子伏（MeV）[4]，使其可以透过人体组织用于肿瘤治疗。放射性废物处理：超强激光能够显著缩短长寿命原子的寿命，使核废料放射性持续时间降低，快速消除核废料的放射性，从而实现放射性核废物的快速安全处理。关于诺贝尔博物馆诺贝尔博物馆位于瑞典首都斯德哥尔摩老城格拉斯坦，这座博物馆陈列展示了诺贝尔奖和诺贝尔奖得主的历史，以及诺贝尔奖创始人阿尔弗雷德诺贝尔的信息。为了纪念诺贝尔奖100周年，该馆翻修了前证券交易所大楼的一部分。瑞典皇家科学院是这栋大楼的租户，于2001年春天开放。每年，诺贝尔奖得主都会在该博物馆展出永久展品。从2001年开始，他们都会在博物馆咖啡厅的椅子下面签上自己的名字。诺贝尔博物馆（图片来源于网络）关于HORIBA France SASHORIBA Jobin YvonSAS（现为HORIBA France SAS）创立于1819年，至今已有200年的历史，公司为尖端科技领域的客户提供光栅、拉曼光谱仪、荧光光谱仪、X射线荧光分析仪等光学分析仪器。这些仪器在专门领域也有很高的普及率，包括不同国家科研院所和大学的研究和发展机构。值得一提的是，美国宇航局和世界上其它先进的研究机构都在使用HORIBA公司的衍射光栅和光谱仪，这些事实充分证明了HORIBA技术的可靠性。注释　[1] 一项由低功率激光获得高强度超短脉冲激光的技术。[2] 在短时间内产生的宽度恒定的电磁波信号[3] 1飞秒=千万亿分之一秒[4] 电子伏特（electron volt , eV）是单个电子为1伏特的电压加速后所获得的能量，1 MeV = 1,000,000 eVHORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon 光学光谱技术拥有200年的发展历史。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

智能手机自1993年推出以来，已成为全球广泛使用并融入人们日常生活的电子设备。多年来，随着计算能力的提高，以及新的传感器及其功能的加持，智能手机集成平台不断发展。智能手机正在取代摄像机、照相机、闹钟、手表、全球定位系统（GPS）、日历、计算器、闪光灯等等过去常见的设备，变得像一台可以上网的小型计算机一样强大。新冠肺炎疫情期间的作用，也凸显了智能手机在快速向大范围人群分发应用的能力。光子学是丰富智能手机功能并提高其潜力的极具前景的技术。全球主要智能手机制造商已经将新的光子传感器集成到了一些最新款的高端产品上，例如，面向增强现实（AR）应用的激光雷达（LiDAR），或者用于采集实时血氧水平和心率的脉搏血氧计等。与此同时，许多研究小组正在积极利用现有板载传感器或开发新的传感器，在智能手机上创建新的功能。利用智能手机摄像头及算法的显微镜系统，已被证明可以计数白细胞或红细胞，以用于血样分析以及寄生虫、细菌和病毒的检测；还可以通过RGB摄像头评估蓝色和绿色光谱成分的比率来检测血糖水平；采用Mie扩散法还可以测量水的浊度水平；还有报道基于呼吸中酒精含量而造成的蒸发率差异的光学式酒精测试仪等。然而，这些新的功能通常需要添加占用空间的附加组件。对于尺寸敏感的智能手机来说，空间限制问题值得关注。为了解决这个问题，Lapointe等研究人员提出了在手机屏幕前作为保护层的750 μm厚的康宁大猩猩玻璃上蚀刻光子器件的想法。借助1030 nm飞秒（fs）激光直接写入，他们展示了在1550 nm波长0.053 dB/cm的低损耗单模波导。他们还展示了一种基于玻璃表面倏逝场相互作用损耗的折射率（RI）测量装置。Davis等研究人员在1996年介绍一种玻璃材料的飞秒激光功能化。该工艺利用多光子吸收或隧道电离等非线性效应来引起折射率的永久变化。折射率变化很大程度上取决于材料和写入条件，并受多种因素的叠加影响，例如色心形成、玻璃基质的结构变化或导致密度变化的热效应等等。在高重复率下还存在一种特殊的热积累机制，会导致较大的焦外折射率变化。继Lapointe等人的研究，研究人员对通过飞秒激光改性的保护玻璃层机械性能的完整性进行了研究，发现飞秒激光写入对玻璃强度的影响可以忽略不计。同一项研究表明，通过减少写入所需的光子数量（减少波长），折射率变化可以增加一个数量级。据麦姆斯咨询介绍，近期，加拿大蒙特利尔理工学院工程物理系的Jean-Sébastien Boisvert及其团队在Scientific Reports期刊上发表了一篇题为“Fs laser written volume Raman–Nath grating for integrated spectrometer on smartphone”的论文，研究人员首先展示了一种没有热量积累的新写入方式，可以实现具有正折射率变化的高分辨率精细写入点。正折射率变化对于波导写入特别重要，而小折射率变化区域，对于写入具有精细周期的光栅至关重要。正如研究人员在两种不同的玻璃中所展示的那样，这种机制并不局限于个别玻璃。智能手机集成光谱仪原理示意图在该研究中，飞秒激光写入采用了来自Light Conversion的8W Pharos激光系统，该系统具有250 fs脉冲长度。激光器被耦合到Orpheus OPA以将频率加倍，从原来的1030 nm到515 nm。利用50倍Olympus PLAN 0.65数值孔径（NA）显微镜物镜聚焦飞秒激光脉冲，并将样品置于由AEROTECH 3200控制器控制的3轴写入系统上。使用脉冲选择器来控制激光器的重复频率以节省脉冲能量。激光的偏振与写入方向平行。所使用的写入速度在0.1~100 mm/s之间，脉冲能量在82~825 nJ之间。用于写入的玻璃有两种类型：康宁大猩猩玻璃（一种用于保护多媒体屏幕设备的碱性铝硅酸盐玻璃）和钢化铝硅酸盐玻璃（来自Bodyguardz的一种通用屏幕保护玻璃层）。两种玻璃以101 kHz重复率不同写入速度时，飞秒激光曝光下诱导集成折射率剖面断层扫描变化的演变采用这种新颖的写入技术，研究人员展示了在智能手机摄像头前以拉曼纳斯机制运行的体相光栅（VRNG），以获得一种集成的智能手机光谱仪。其关键是产生一个弱VRNG，不会显著改变相机的传统功能，但在暴露于强光照射时会产生光谱。（a）写入钢化玻璃的VRNG，置于智能手机前置摄像头前；（b）如果没有明亮的光源，光栅不会影响相机拍摄的日光成像质量，但如果有明亮的光线靠近光栅或在弱光环境中拍摄则会出现衍射光谱在热积累范围之外，两种玻璃都发现了一种产生正折射率变化的新写入方式。对于这两种玻璃，都发现了这种无热累积写入机制的上限阈值，重复率分别小于150 kHz和101 kHz，光通量分别为8.7 × 106 J/m²和1.4 × 107 J/m²。将尺寸为0.5 × 3 mm²、间距为3 μm的弱VRNG放置在三星Galaxy S21 FE智能手机前，以使用第二衍射级记录光谱。该光谱仪覆盖了401-700 nm的可见光波段，探测器分辨率为0.4 nm/pixel，光学分辨率为3 nm。利用该光谱仪测定了水中有机激光染料Rhodamine 6G的浓度检测限为0.5 mg/L。这一概念验证为现场吸收光谱法快速收集信息铺平了道路。论文链接：https://doi.org/10.1038/s41598-023-40909-9

掠入射X射线衍射是一种用于薄膜材料结晶结构表征的高级测试方法，具有可以消除或减小基底信号的影响、增强衍射信号、得到薄膜的三维结晶结构信息等优点，目前被广泛应用于功能薄膜材料的研究中。7月18日，中国科学院长春应用化学研究所张吉东研究员将于第四届X射线衍射技术及应用进展网络研讨会期间分享报告，介绍掠入射X射线衍射的原理和测试方法以及数据分析方法，并结合其在有机高分子薄膜材料中的典型性结果展示该方法的应用。关于第四届X射线衍射技术及应用进展网络研讨会为促进相关人员深入了解X射线衍射技术发展现状，掌握相关应用知识，仪器信息网将于2023年7月18日组织召开第四届X射线衍射技术及应用进展网络研讨会，邀请业内技术和应用专家，聚焦X射线衍射前沿技术理论、分析方法、热点应用领域等分享报告，欢迎大家参会交流。会议详情链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/xrd2023

x射线多层膜在静态和超快x射线衍射中的应用x射线光学组件类型根据x射线和物质作用的不同原理和机制，目前主流的x射线光学组件可以大致分为四类：以滤片、窗片、针孔光阑为代表的吸收型组件；基于反射，全反射原理的各种镜片以及毛细管、波导等反射型器件，还有基于折射原理的各种复折射镜。而本文的主题多层膜镜片，其底层原理和晶体、光栅、波带片一样，都是基于衍射原理。吸收型反射型折射型衍射型滤片窗口针孔/光阑镜片：kb、wolter、超环面镜… … 毛细管：玻璃毛细管、金属镀层毛细管复折射镜：抛物面crl、菲涅尔crl、马赛克crl、… … 晶体光栅多层膜波带片多层膜的原理和工艺一般来说，反射型镜片存在“掠射角小、反射率低”的问题。而多层膜镜片则是通过构建多个反射界面和周期，并使反射界面等周期重复排列，相邻界面上的反射线有相同的相位差，就会发生干涉，如果相位差刚好为2pi的整数倍，则会干涉相长，得到强反射线。从布拉格公式可以看出：多层膜就是通过对d值的控制，来实现波长选择的人工晶体。而在工艺实现方面，目前制备x射线多层膜镜的主要工艺有：磁控溅射、电子束蒸镀、离子束蒸镀。一般使用较多的是磁控溅射或离子束镀膜工艺，即在基板上交替沉积金属和非金属层，通过选择材料，控制镀膜的厚度及周期的选定，实现对硬x射线到真空紫外波段的光的调制。上图为来自德国incoatec的四靶材磁控溅射镀膜系统。可实现多种膜系组合的高精度镀膜。[la/b4c]40 多层膜b-kα（183ev）用多层膜，d：10nm单层膜厚：1-10nm0.x nm的镀膜精度tem: 完美的镀层界面frank hertlein, a.e.m. 2008上图为40层la-b4c多层膜的剖面透射电镜图像和选区电子衍射，弥散的衍射环说明膜层是非晶结构。同时可以明显看到：周期为10nm的膜层界面非常清晰和规则。这套镀膜系统可获得0.x nm的镀膜精度。多层膜的特点示例—单色和塑形多层膜最显著的特点和优势在于可以通过基底的面型控制和镀层的膜厚控制，将x光的塑形和单色统一起来。当然，这是以精度极高的镀膜工艺为前提。下图的数据展示了进行梯度渐变镀膜时，从镜片一端到另一端镀膜的周期设计数值 vs. 实际工艺水平。可以看到：长度为150mm的基底上，单层镀膜膜厚需要控制在3.8-5.7nm，公差需要在1%以内。相当于在1500公里的长度上，厚度起伏要控制mm水平。这是非常惊人的原子层级的工艺水平。frank hertlein, a.e.m. 2008通过面型控制来实线x射线的塑形；通过极高精度的膜厚控制实现2d值渐变—继而实现单色；0.x nm尺度的镀膜误差——需要具备原子层级的工艺水平！多层膜的特点示例—带宽和反射率除了可以通过曲面基底和梯度镀膜实现对x光的塑形和单色，还可通过对膜层材料、膜厚、镀膜层数等参数的设计和控制，来实现带宽和反射率的灵活调整。如窄带宽的高分辨多层膜，以及宽带宽的高积分反射率多层膜。要实现高分辨：首先要选择对比度较低的镀膜材料，如be、c、b4c、或al2o3；其次减小膜的厚度，多层膜的厚度降为10~20å；最后增加镀膜层数，几百甚至上千。from c. morawe, esrf多层膜的特点示例—和现有器件的高度兼容左侧: [ru/c]100, d = 4 nm r 80% for 10 e 22 kev中间: si111 δorientation0.01°右侧: [w/si]100, d = 3 nm r 80% for 22 e 45 kevdcmm at sls, switzerland, m. stampanoni精密、灵活的膜层设计和镀膜控制镀膜材料的组合搭配；d/2d值的设计和控制；带宽和反射率的灵活调整。和现有器件的高度兼容多层膜主流应用方向目前，多层膜的主流应用方向和场景主要有：粉末、x射线荧光、单晶衍射以及同步辐射的单色、衍射、散射装置搭建。粉末衍射x射线荧光单晶衍射同步辐射基于dac的原位高压静态x射线衍射典型的静高压研究中，常利用金刚石对顶砧来获得一些极端条件。在极端的高压、高温下，利用x射线来诊断新的物相及其演化过程是重要的研究手段。x-ray probe利用金刚石对顶砧可以获得极端条件(数百gpa, 几千°c) 利用x射线探针来诊断和发现新物相；由于对x光源、探测器以及实验技术等方面的苛刻要求，尤其是需要将微束的x光，精准的穿过样品而不打到封垫上。长期以来，基于dac的x射线高压衍射实验只能在同步辐射实现。但同步辐射有限的机时根本无法满足庞大的用户需求。不能在实验室进行基于dac的x射线高压衍射实验和样品筛选，一直是广大高压科研群高压衍射实验室体的一大痛点。以多层膜镀膜工艺为技术核心，将多层膜镜片与微焦点x光源耦合，我们可以为科研用户提供单能微焦斑x射线源，使得在实验室实现高压衍射成为可能。下图是利用mo靶（左）和ag靶（右）单能微焦斑x射线源获得的dac加载下的lab6样品的衍射图。曝光时间300s，探测器为ip板，样品和ip板距离为200mm。可以看到：300s曝光获得的衍射数据质量是可接受的。特别地，对于银靶，由于其能量更高，可以压缩倒易空间，在固定的2thelta角范围内，可以获得更多的衍射信息，这对于很多基于dac的静高压应用来说非常有吸引力。dac加载下的lab6样品的衍射数据：多层膜耦合mo靶（左）和ag靶（右）曝光时间300s，探测器为ip板，样品和ip板距离为200mmbernd hasse, proc. of spie vol. 7448, 2009 (doi: 10.1117/12.824855)基于激光驱动超快x射线衍射在利用激光驱动的x射线脉冲进行超快时间分辨研究中，泵浦探针是常用的技术手段。脉宽为几十飞秒的入射激光经分束后，一路用于激发超快x射线脉冲，也就是探针光；另一路经倍频晶体倍频作为泵浦光。通过延时台的调节，控制泵浦激光和x射线探针到达样品的时间间隔，可实现亚皮秒量级时间分辨的测量。而在基于激光驱动的超快x射线衍射实验中，如何提升样品端的光通量？如何获得低发散角的单色光束？如何抑制飞秒脉冲的时间展宽？如何同时兼顾以上的实验要求？都是需要考虑的问题。很多时候还需要兼顾多个技术指标，所以我们非常有必要对各类光学组件和x射线飞秒脉冲源的耦合效果和特点有一个比较清晰的认知。四种光学组件和激光驱动x射线源的耦合效果对比首先我们先对弯晶、多层膜镜、多毛细管和单毛细管四种组件的聚焦效果有个直观的了解。以下是将四种光学组件和激光驱动飞秒x射线源耦合，然后进行了对比。四种光学组件在聚焦和离焦位置的光斑：激光参数：800nm/1khz/5mj/45fs源尺寸：10um 打靶产额：4*109 photons/s/sr这是四种组件的理论放大倍率和实测聚焦光斑的对比。可以看到：弯晶和多层膜的工艺控制精度很高，实测光斑和理论值比较接近。而毛细管的大光斑并不是工艺精度的误差，而是反射型器件的色差导致的，不同能量的光都会对聚焦光斑有贡献，导致光斑较大。而各种组件的工艺误差，导致的强度不均匀分布，则是在离焦位置处的光斑中得到较为明显的体现。ge(444)双曲弯晶多层膜镜片单毛细管多毛细管放大倍率1270.7收集立体角 (sr)+---++反射率--+++-有效立体角 (sr)---+++1维会聚角 (deg)+---++耦合输出通量(ph/s)---+++聚焦尺寸 (μm)2332155105光谱纯度好好差差时间展宽 (fs)++++--激光参数：800nm/1khz/5mj/45fs打靶产额：4*109 photons/s/sr等级: ++ + - --利用针孔+sdd，在单光子条件下，测量有无光学组件时的强度和能谱，可以推演出相应的技术参数。这里我们直接给出了核心参数的总结对比。其中，大多数用户最为关注，同时也是对于实验最为重要的，主要是有效立体角、输出光通量、光谱纯度和时间展宽。可以看到：典型的有效收集立体角在-4、-5sr的水平，而在样品上的输出光通量在5-6次方每秒这样的水平。但是需要指出的是：毛细管并不具备单色的能力，虽然有效立体角大，但输出的是复色光。对于时间展宽的比较，很难通过实验手段获得测量精度在几十到百飞秒水平的结果，所以主要通过理论分析和计算来获得。对于同为衍射型组件的ge(444)双曲弯晶和多层膜镜片，光程差引入项主要是x光在组件内的贯穿深度。对于ge(444)，8kev对应的布拉格角约为70度，x光的衰减长度约为28um，对应的时间展宽约90fs。对于多层膜镜片，因为它属于掠入射型的衍射组件，x光的衰减长度在um量级，对应的时间展宽甚至可以到10fs水平，因此这里的数据相对比较保守的。而对于毛细管这种反射型器件，光程差引入项主要是毛细管的长度差。对于单毛细管，光程差在10fs水平，对于多毛细管，位于中心区域和边缘的子毛细管长度是有较大的差异的，光程差可达ps水平。小结1. 弯晶：单色性好、时间展宽较小、有效立体角小、输出通量低；2. 多层膜：单色性好、时间展宽较小、有效立体角大、kα输出通量高；3. 单毛细管：复色、时间展宽很小、有效立体角大、复色光通量高；4. 多毛细管：复色、时间展宽较大、有效立体角最大、复色光通量最高。每一种光学组件都有其适用的场景，对于非单色的超快应用，如超快荧光、吸收谱，毛细管可能更为合适，而对于追求单色的超快应用，如超快衍射，多层膜是比较好的选择，兼顾了单色性、时间展宽和有效立体角（输出通量）三个核心指标！如果您有任何问题，欢迎联系我们进行交流和探讨。北京众星联恒科技有限公司致力于为广大科研用户提供专业的x射线产品及解决方案服务！

仪器信息网讯 2023年9月23日，由中国物理学会光散射专业委员会主办、河南大学承办、陕西师范大学协办的第二十二届全国光散射学术会议在河南开封召开。此次会议邀请了国内外光散射，以及相关光谱原理和技术领域的诸多知名专家学者，共同探讨光散射领域的最新研究成果和发展趋势，吸引了近500人注册参会。值得一提的是，为了解决科研和实际应用中的难题，多位专家在仪器技术开发方面做了系列探索，并产出了相关的成果，吸引参会代表关注。部分报告内容分享如下：中国科学院半导体研究所 谭平恒研究员《显微共焦拉曼光谱模块及其应用》现场仪器展示：显微共焦拉曼光谱模块鉴于市场上显微共焦拉曼光谱仪的昂贵价格，是否能设计一套显微共焦拉曼光谱测量模块，可与任何光谱仪耦合成一套成本低、操作简便、光路布置合理以及后期升级方便的多功能显微共焦光谱仪是众多研究者迫切盼望的事情。22日的会前特邀讲座环节，中国科学院半导体研究所谭平恒研究员分享了其课题组的仪器成果，并在会议同期做了仪器展示。据介绍，在近25年拉曼光谱研究经验基础上，谭平恒研究员的课题组成功研制了显微共焦光谱测量模块，连续多年入选《中国科学院自主研制科学仪器》产品名录，可以实现从拉曼光谱仪到布里渊光谱仪耦合，从高信号透过率到低波数信号测量，从近红外激光到深紫外激光激发，从光栅光谱仪到光纤光谱仪耦合，从高温热台到极低温恒温器应用，从光谱多信号出口到高性价比多功能集成与升级方案，从实验室照明状态下调试和测试到超低背景噪声光谱实现等功能。中国科学院上海微系统与信息技术研究所 陈昌研究员《芯片级拉曼光谱仪的机遇与挑战》微型拉曼光谱仪使拉曼技术在更广泛的无损快速检测场景中得以应用。陈昌研究员在报告中从原理、小型化、应用等方面对色散型光栅光谱仪、迈克尔逊干涉光谱仪、空间外差干涉光谱仪等的优缺点进行了分析，并详细介绍了微型化、高性能拉曼光谱仪面临的挑战，包括高通量、高光谱分辨率等。为了攻克难题，陈昌研究员的实验室汇聚了8大类30多台拉曼光谱仪。经过课题攻关 ，其课题组开发了芯片级的空间外差拉曼光谱仪。据介绍，该产品核心部件轻于1克，实现了若干个物质的拉曼光谱重构。北京理工大学 崔晗教授《激光空间偏移/差动共焦拉曼光谱技术及应用》传统拉曼光谱技术的探测深度只有几百微米，仅可用于样品表层信息的探测，而空间偏移拉曼光谱(SORS)技术通过收集离激发光轴有一定偏移量的轴外拉曼光谱，可实现样品内部深层信息的探测。北京理工大学崔晗教授课题组提出了一种将空间偏移拉曼光谱技术与空间外差光谱技术(SHS)相结合的空间偏移外差拉曼光谱(SHORS)的方法，以对现有空间偏移拉曼光谱技术的性能进行改善。与采用光栅色散型光谱仪的空间偏移拉曼光谱技术相比，空间偏移外差拉曼光谱技术将系统的灵敏度提高了约一个数量级，为其在生物医学、地质考古等领域的进一步应用提供了技术途径。不仅如此，该课题组还基于差动共焦定焦技术构建了系列差动共焦拉曼光谱仪，实现了微区三维几何形貌和光谱信息的同步原位探测，提高了系统定焦能力，改善了系统抗漂移能力。除了以上的报告之外，还有很多老师分享了在拉曼光谱仪器技术、方法开发方面所做的系列工作，如力学拉曼光谱、紫外共振拉曼光谱、原位高温拉曼光谱、时间门控拉曼光谱等。24日，雷尼绍、牛津仪器、赛默飞、天美仪拓、光谱时代、HORIBA、长光辰英、鉴知技术等仪器企业也将分享最新的产品和技术。为期3天的报告还在继续，相关的新技术新成果精彩纷呈，鉴于篇幅的原因不能一一描述，仪器信息网也将给大家持续分享会议的精彩内容，敬请期待！

‍‍简介美国Photo Researc公司成立于1941年，现地点位于纽约州罗彻斯特的North Syracuse（北锡拉丘兹），是一家专门致力于光度、色度、辐射度测量仪器研究、生产的世界著名公司；同时，PR也是全球第一家生产光谱式亮度计的厂家，在全球拥有13个自己独立的光学校准实验室，溯源NIST（美国国家计量局）标定标准；Aunion昊量光电作为Photo Research公司在国内的一级代理商，总部位于上海，在西安、成都分别建立办事处，为国内客户提供快捷的本地校准及维修服务。‍‍一、理论介绍PR-6系列和PR-7系列是真正意义上的的光谱辐射度计；通过物镜或者其他光学配件有效收集光学辐射信号(光信号)。光信号通过反射镜上的孔径光阑(洞)到达衍射光栅(参见图2)。光栅把光按波长展开，就像棱镜把白色的光转换成彩虹一样。一个宽带光，例如太阳光是由很多不同波长的光组成的。当衍射光栅暴露在这种类型的光下，它将从多角度反射光线产生了一个分散的光谱就像一道彩虹。类似地，如果光栅接触了一种单一光源，比如一束激光，那么只有激光的特定波长的光会被反射。图1 PR-788光谱测量范围对于PR-655、PR-670和PR-788测量波长范围是380纳米(nm)(紫色)到780nm(深红色)-即电磁波的可见光谱段 (参见图1)。衍射光谱到达CCD探测器；PR-655探测器是128位的线性探测器，PR-670探测器是256位的线性探测器，PR-788探测器是512位的线性探测器；每个探测器单元均代表不同的颜色。测量时，辐射光通过自适应灵敏度算法在某个特定的时间内被取样测量，自动适配感应器自动会根据光信号的强弱确定合适曝光时间。光测量后，探测器用同样积分时间再次测量探测器的暗电流，然后从每个探测器单元的光测量结果中减去暗电流的光信号贡献值。图2 简化方框图图3 PR系列亮度计光路图仪器出厂时已通过相应的校准系数校准光谱数据，校正系数包括波长精确度修正、光谱分布修正和光度修正。波长校准采用的是具有特征光谱的氦灯光源，线光源提供了已知的光谱发射谱线通过光栅分光后投射到多探测器上再通过软件显示；用于波长校准的氦谱线包括388.6nm，447.1 nm，471.3 nm，587.6 nm，667.8 nm，706.5 nm和728.13 nm；接下来，可用光谱校准系数校准这些数据；这些校准系数确保被测目标光谱能量分布(SPD)和由此计算出的数据比如CIE色度值经过了正确的溯源。最后，校准系数(光度系数)确保光度测试结果的准确性，如亮度或照度。重要参数计算公式校正后的光谱数据用来计算光度和色度值包括亮度，CIE 1931 x，y和1976 u’, v’的色坐标、相关色温（CCT）和主波长。以下是一些基本的光度色度参数计算公式：图4 CIE 1931 三刺激值函数CIE XYZ三刺激值和光度：X,Y,和Z是CIE的三刺激值。X表示红色，Y是绿色，Z是蓝色。Y还可表示光度值-在使用标准的MS-75镜头时，Y给出的是cd /m²-国际亮度单位。footlamberts(英制亮度单位)可以用cd / m²值乘0.2919 得到fc 单位数值。683是可将流明转换成瓦的一个常数。对于亮场环境(白天)，555nm处683流明等同于1瓦的功率。S(l) = 校正的光谱数据, 是CIE三刺激值函数曲线，D(l)是光谱增量 ，对于PR-655的增量是4nm，PR-670的增量是2nm，PR-788的增量是1nm。得出这三个三刺激值表达后，有用的色度值比如CIE 1931 x,y和1976 u,v”可以通过下面的公式计算：CIE 1931 x, y：CIE 1976 u’, v’：光谱式亮度计：速度相对缓慢但是精度高，适合LCD\OLED\Mini-LED\Micro-LED\硅基OLED研发等领域。滤片式亮度计：速度快，但是精度差，适合背光模组，产线上Flicker以及响应时间测试。二、 Spectroradiometer 分光辐射度计SpectraScan分光辐射度计是测量辐射度的高端专业仪器. 具有专利的Pritchard观景器。它们易于使用，高准确性和可靠性，使这一系列产品最广泛应用于光的量测。PR-655 :多功能,极高性价比,配件丰富PR-670 :自动多光阑和自动快门,微区测量PR-680(L) :集光谱式与滤光片式一体,一机多用PR-740/745: 制冷型线阵探测器,超低亮度与超短时间内（最短200ms）测量,同类产品中最敏感。PR-745光谱范围扩展到380-1080nm。PR-788宽动态范围的分光亮度计：是基于超灵敏PR74X系列光谱测试系统而研制的，当前应用于R&D、QC、QA以及工厂生产。具有业界领先的1000000：1 的动态范围 ，它提供了在不必增加外部衰减或改变几何光学（例如测量场地尺寸）的情况下，即可从黑到全白测试设备输出的解决方案，这是在市场上可得到的最高速度。特别地，针对OLED屏幕测试 PR-788满足暗态和超高灵敏度的需求！较宽的动态范围：测试显示/背光不需要添加外部过滤或者改变光阑；可变的光谱带宽：光谱分辨率能够满足LCD甚至激光投影仪的显示技术；极暗态下亮度测试：0.000,034-6,850,000 cd/㎡高速循环时间：测试/校准显示产品的总时间急剧减少；USB、RS232，蓝牙接口：易于集成到自动测试环境（ATE）PR-730/740/735/745技术规格：PR-788 技术规格：光阑&对应光斑尺寸：PR-788亮度范围：三、应用光谱式亮度计在面板显示和照明行业有着广泛的应用。重要可以测量亮度，色度，亮度均匀性，色度均匀性，Gamma值以及某些光学材料的透过率和反射率等应用。还可以作为标准，来校正机差，以及校正成像亮度计参数。不仅是科研，也是工厂中亮度，色度测量解决方案的首选。

海洋光学(Ocean Optics – www.oceanopticschina.cn) 推出像差校正全息凹面衍射光栅光谱仪 – Torus 系列。该光谱仪具有透光率高、杂散光更低、热稳定性好的特点，可用于液体、固体等的吸收、荧光测量。Torus 可见波段光谱仪(360nm-825nm)，杂散光水平：在400nm 处，约0.015%，较平面光栅等微型光纤光谱仪更低。 　　平场光学设计及全息凹面光栅用于光的色散：Torus 光栅的凹面用于光的反射及汇聚 光栅刻线用于光的色散 光栅的环形设计用于像差校正，提高衍射效率。 　　Torus 并且具有较高的光学分辨率(1.6nm FWHM，25um 狭缝)和优良的热稳定性(在0-50℃范围内，波长漂移更小，峰型保持基本一致)。 　　Torus 系列光谱仪可以通过 USB 接口与计算机进行交互控制，可以根据客户需要更改狭缝、滤光片及其它配件来优化配置 也可以通过 C-mount 接口与显微镜等配合使用。与海洋光学的其它光学配件一起，使您的测量更方便，更灵活。 　　Torus 通过海洋光学的 Spectrasuite 光谱操作软件来进行操作与分析，并且可用于 Windows, Macintosh，及 Linux 操作平台。并且还与海洋光学的 OmniDriver，SeaBreeze 软件开发平台相兼容。

相关新闻 2011年上半年上市仪器新品：原子光谱类 　　分子光谱仪是分析化学和生命科学实验室的常用分析工具，测量的是光与待测样品之间的相互作用情况。光波长在紫外、可见、红外等区域时，样品对光的吸收、发射、反射，特征地反映了样品不同分子振动、转动、及相互作用的一些能级变化，不同分子的这种特征吸收、发射、反射是不同的。 　　分子光谱可分为分子吸收光谱、分子发射光谱、拉曼光谱，紫外-可见、红外光谱等属于分子吸收光谱，分子荧光、分子磷光等属于分子发射光谱，拉曼光谱属于分子散射。分子光谱技术是非破坏性的，可用于分析液态、气态和固态样品。 　　2011年的上半年，分子光谱领域新产品新技术不断推出。以仪器信息网新品栏目和相关资讯中发布的分子光谱新产品10多台。其中有4台红外光谱仪、3台近红外光谱仪、2台拉曼光谱仪、3台紫外可见分光光度计、1台荧光分光光度计、5台光纤光谱仪。 　　从众多新品中可以看出： 　　(1)方便携带、坚固耐用的小型化仪器是分子光谱仪器发展趋势之一。如PerkinElmer的红外光谱Spectrum Two、HORIBA智能型倒置显微拉曼光谱仪等，特别值得一提的是国产仪器厂商——上海元析推出B-500新型紫外可见分光光度计，采用点滴测试方式，大大的节省试剂用量，是专门针对生物领域试剂金贵而设计的一款专用仪器，最低测试溶液量达5微升。 　　(2)行业专用仪器越来越多，是分子光谱仪器另一个发展趋势。如天瑞仪器MIR3043P便携式翡翠鉴定仪、必达泰克的Gem Ram TM 系列宝石专用拉曼光谱仪等。 　　各类产品更多详细内容见如下各分类，排名不分先后。　　 　　红外光谱仪： PerkinElmer发布红外新品 　　PerkinElmer今年隆重推出功能更为强大，扩展更为无限的新款红外光谱产品——Frontier。Frontier拥有杰出的透射谱技术、高超的灵敏度和可配置性，能够确保其在苛刻的应用领域表现优越，能够帮助检测药物的安全，分析复杂的化学材料性能，并能满足研究与学术领域各种严格的要求。Frontier的模块化设计、可再升级功能以及卓越的信噪比，保证其在近红外、中红外和远红外光谱分析中获得最佳光谱性能。 PerkinElmer红外新品家族Frontier、Spectrum Two 　　PerkinElmer近期刚刚推出的 Spectrum Two 便携式红外光谱产品，在突出方便携带，坚固耐用的同时，更创新性的采用了无线控制系统，该系统集成了依照ASTM等要求建立的一系列标准方法，使得用户可以一键式完成检测。 Spotlight 红外成像系统 　　利用PerkinElmer光学技术的灵活性，可以随时将Frontier 升级到Spotlight 红外成像系统，该系统将轻松完成材料微观表面信息与化学成分组成同步采集工作，并能够直观显示出同质与异质区域，从而加速材料表征分析的研究进度。 天瑞仪器便携式翡翠鉴定仪面市 MIR3043P便携式翡翠鉴定仪 　　2011年7月，天瑞仪器珠宝首饰检测系列2011年度新品——MIR3043P便携式翡翠鉴定仪正式向市场投放。MIR3043P是一款利用红外线谱分析原理，专用于检测翡翠A、B货的便携型光谱仪器，可实现对手镯、玉佩等翡翠饰品的快速鉴定，检测全程仅需10-60秒，且不会对样品造成任何损害。 　　MIR3043P首次将可变波长滤波器技术引入了分析测试仪器，辨假准确率可达100%。再加上微机电MEMS技术的应用，从而实现仪器的小型化，整机质量只有5 kg。另外，高发光效率的红外光源、高灵敏度红外热释电传感器、全数字调制解调等术的引入也为检测数据的精准和可靠保驾护航。 　　近红外光谱仪： FOSS发布两款新的近红外分析仪 　　2011年7月，福斯集团公司在全球发布两款高性能的多功能近红外分析仪， NIRS DS 2500 和NIRS DA 1650。这两款新一代的近红外分析仪具有以下主要特点： NIRS DS 2500多功能近红外分析仪 　　NIRS DS 2500光谱扫描范围宽(400-2500nm)。无论测试蛋白、水分还是高要求的指标，如纤维、灰分、氨基酸，NIRS DS 2500均可在1分钟内给出快速、准确的测定结果，确保了原料收购、生产控制和产品质量控制。 　　NIRS DS 2500预装定标模型，可分析多种类型样品。NIRS DS 2500 可以完全兼容NISYSTEM II分析方案和XDS分析方案，确保很好利用已有的NIR SYSTEM II和XDS数据库，直接整合，而不损失测试性能。 NIRS DA 1650多功能近红外分析仪 　　NIRS DA 1650是一款二极管阵列型近红外分析仪，扫描范围为1100-1650nm，适合于对水分、蛋白、脂肪等指标做准确的分析，它完全兼容福斯其他的近红外分析仪，例如InfraXact 和ProFoss在线分析仪，确保定标数据的快速使用和整合。 赛默飞世尔科技推出用于药品加工的全新近红外光谱仪 Thermo Scientific Tru Process近红外光谱仪 　　2011年3月29日，赛默飞世尔科技有限公司今日宣布推出全新Thermo Scientific TruProcess分析仪——适用于实时混合分析、干燥及其他过程分析技术(PAT)应用的近红外光谱仪。Truprocess采用微电子机械系统(MEMS)技术，将传统的近红外光谱仪转化为生产线近红外传感器。Truprocess体积小，重量轻，可以与绝大部分的的药品加工设备相连接。它具有集成的位置传感器和无线通信，可以在一秒钟内完成扫描，有能力监测高达25RPM转速的混合。该分析仪也可与Thermo Scientific Method Development 软件相兼容，适用于定性分析和包括干燥、混合和水分分析在内的定量应用。 　　拉曼光谱仪： 必达泰克推出Gem RamTM 拉曼珠宝识别系统 Gem RamTM 拉曼珠宝识别系统 　　2011年7月，必达泰克推出宝石识别拉曼光谱仪系统—— Gem Ram TM 系列宝石专用拉曼光谱仪，轻巧便携，可以探知位置宝石样品的类型，并进行初步鉴定。配备了BWTEK公司的高性能拉曼光谱仪和GEM ID系列光谱库搜索识别软件，并且内置了GEM EXPERT机构提供的300多种宝石标准物拉曼光谱库和图片，可以方便的识别样品的相关信息。 　　本拉曼光谱仪系统采用785nm激光作为激发光源，配有光纤拉曼探头和采样附件，可以方便而准确的采样样品的拉曼信号，配备小型笔记本电脑，方便对仪器进行操控。所有的仪器和配件均集成在一个方便携带的检测箱里。集成度很高，方便现场使用。 HORIBA新款智能型倒置显微拉曼光谱仪 智能型倒置显微拉曼光谱仪XploRA INV 　　HORIBA Scientific发布了最新的智能型倒置显微拉曼光谱仪XploRA INV。XploRA INV 继承了XploRA 高自动化和结构紧凑占地面积小的优势，同时还具有倒置显微镜独有的分析功能，对于难度大、要求高的生物样品研究具有特别重要的意义，例如细胞研究、癌症探测、细胞内药物活性的表征、微反应器监控等。此外，XploRA INV 系统能够方便的和AFM联用，进行Raman-AFM联合分析以及TERS(针尖增强拉曼光谱)分析，使得超高空间分辨率的结构分析以及样品表面形貌分析得以同时实现。 　　紫外可见分光光度计： Dynamica (Asia)紫外可见双光束光度计DB20R面世 DB20R紫外可见分光光度计 　　2011年7月，dynamica (Asia)生命动力亚洲有限公司新款DB20R紫外可见分光光度计DB20R面世。DB20R在原有DB20以及DB20S的基础上，增强了软件的控制优势，由电脑控制主机，可针对DNA/RNA以及蛋白方法做补充，功能强大，控制和存储数据更加便捷。DB20R采用实时双光束光路设计，重现性好，性价比高，操作方便，附件多样。 RIGOL推出Ultra-6000系列紫外-可见分光光度计 Ultra-6000系列紫外-可见分光光度计 　　2011年6月8日， RIGOL委托中国分析测试协会在RIGOL科技园区组织召开了RIGOL Ultra-6000系列紫-可见分光光度计专家鉴定会。RIGOL Ultra-6000系列紫外-可见分光光度计杂散光超低、重复性好、信噪比高、软件功能齐全、外观设计美观。该仪器整机结构均为自主设计，关键技术具有自主知识产权，整机主要性能指标达到国外同类产品水平。 上海元析仪器有限公司推出新型紫外可见分光光度计 超微量紫外可见分光光度计(BIO SPECTROPHOTOMETER) B-500 　　2011年，上海元析仪器有限公司推出新型超微量紫外可见分光光度计(BIO SPECTROPHOTOMETER) B-500。B-500采用点滴测试方式，大大的节省试剂用量。专门针对生物领域试剂金贵而设计的一款专用仪器，最低测试溶液量达5微升。适于DNA、RNA、蛋白样品无稀释的快速检测。 　　荧光分光光度计： 上海棱光技术有限公司推出新品F97系列荧光分光光度计F97系列荧光分光光度计 　　F97系列荧光分光光度计是上海棱光技术有限公司最新研制成功的高端荧光分光光度计产品，采用双单色器、带激发光监视系统的比例双光路设计，150W滨松高品质氙灯、采用1200线/mm凹面光栅和大孔径非球面反射镜分光系统。软件设计包含多种分析功能。同时丰富的附件大大扩展仪器的应用范围，可支持液态、粉末、薄膜样品的测量，可对产生荧光互淬灭的高浓度样品实现测量，可对少至5μl的微量样品实现精确测量，也可配备自动进样系统等。产品体积小巧、结构紧凑、具有检测灵敏度高、扫描速度快、光谱测量范围宽、检测动态范围大和快速三维扫描等特点。 　　光纤光谱仪： 必达泰克正式发布Sol™ 2.6系列光纤耦合InGaAs阵列光谱仪 Sol™ 2.6Sol™ 2.6阵列近红外光谱仪 　　2011年1月4日，必达泰克正式发布Sol™ 2.6系列光纤耦合InGaAs阵列光谱仪。Sol™ 2.6光谱仪采用高性能线阵256元InGaAs阵列，具有高灵敏度和高动态范围的特点，致冷温度-15°C，标准光谱范围1550-2550nm。该型光谱仪最大的优势是配备自动校零功能、极低的噪声和高动态范围。四种光谱获取水平，在弱近红外应用中能够获得非常好的测量效果。Sol™ 2.6光谱仪同时配备了三级致冷，无需外部控制模块，可以直接5V DC供电，使用和集成更为方便，体积更小。Sol™ 2.6系列光谱仪在同级别的光谱仪中，具有最低的坏像素水平，非常适合应用于过程监控、质量控制和生命科学领域。 杭州晶飞科技有限公司推出近红外光纤光谱仪 近红外光纤光谱仪FLA6800 　　2011年5月，杭州晶飞科技有限公司推出近红外光纤光谱仪FLA6800，外观紧凑小巧，即插即用，操作方便，具有先进的电子系统和功能强大的探测器，高速数据采集电路系统。它的特点在于具有16位高精度高速A/D转换器、4K深度FIFO系统和USB2.0高速数据传输接口，可快速把仪器采集的数据上传到PC机中进行数据处理及显示。当通过USB与计算机连接时，将依靠计算机供电，无需外接电源，非常适合野外测试的需要。 海洋光学推高透光率低杂散光全息光谱 Torus 系列像差校正全息凹面衍射光栅光谱仪 　　2011年4月，海洋光学推出像差校正全息凹面衍射光栅光谱仪——Torus 系列。该光谱仪具有透光率高、杂散光更低、热稳定性好的特点，可用于液体、固体等的吸收、荧光测量。Torus可见波段光谱仪(360nm-825nm)，杂散光水平：在400nm 处，约0.015%，较平面光栅等微型光纤光谱仪更低。Torus具有较高的光学分辨率(1500:1)和典型1.5纳米 (FWHM) 光学分辨率。STS 光谱仪有350-800纳米和650-1100纳米两种标准配置。 北京爱万提斯科技有限公司推出超高灵敏度的光纤光谱仪新品 超高灵敏度的光纤光谱仪(AvaSpec-Sensline)AvaSpec-ULS2048x16 　　2011年1月，北京爱万提斯科技有限公司推出超高灵敏度的光纤光谱仪新品(AvaSpec-Sensline)AvaSpec-ULS2048x16。AvaSpec-Sensline是一款为了满足一些有苛刻要求的用户而设计的具有极高灵敏度的高性能光谱仪。AvaSpec-Sensline光谱仪基于Avantes公司的超低杂散光AvaSpec ULS型光学平台，采用薄型背照式CCD探测器，量子效率高，在拥有超凡的高灵敏度的同时还具有极低的杂散光。AvaSpec-Sensline系列最先推出的产品为AvaSpec-ULS 2048x16-USB2和AvaSpec-ULS 2048x64-USB2两种。AvaSpec-Sensline光谱仪通常可用于要求极高灵敏度的光学测量，比如荧光测量和拉曼光谱测量以及弱光测量领域。 　　了解更多光谱仪器，请访问仪器信息网光谱专场 　　了解更多新品，请访问仪器信息网新品栏目

11月13日，从中科院长春光机所获悉：由该所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”11日通过验收，并制造出世界最大面积中阶梯光栅。这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术达到国际领先水平，结束了在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面。　　衍射光栅是一种纳米精度周期性微结构的精密光学元件，在光谱学、天文学、激光器、光通讯、信息存储等领域中有重要应用。光栅面积大可获得高集光率和分辨本领，精度高可获得更好的信噪比，但制造出大而精的光栅是世界性难题。　　光栅刻划机是制作光栅的母机，因其部件的加工装调精度难，运行保障环境要求高，被誉为“精密机械之王”，本项目研制的光栅刻划机，几乎所有关键部件都冲击世界极限水平。研制期间，科研人员突破了精密机械加工、精密光学加工、精密检测、高精度微位移控制等一系列关键技术，并研制出面积达400毫米×500毫米、精度为10纳米的光栅，这也是目前世界上面积最大的中阶梯光栅。　　此前，只有美国能够制作300毫米以上中阶梯光栅，我国的中阶梯光栅制造能力不足300毫米，精度也达不到10纳米精度水平，战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅受到国外严格限制。项目负责人、中科院长春光机所研究员唐玉国表示，大型高精度光栅刻划系统以及大面积中阶梯光栅的研制成功，能帮助我国光谱仪器行业摆脱“有器无心”局面，改变我国光谱仪器产业处于行业低端现状。

2015年4月15日，由聚光科技（杭州）股份有限公司牵头的“国家重大科学仪器设备开发专项—光栅型近红外分析仪及其共用模型开发和应用”开题报告会在杭州成功召开。来自浙江省科技厅、国家粮食局质量标准中心、中国药品食品检验研究院、广东出入境检验检疫局技术中心、河南省粮油饲料产品质量监督检验站、浙江大学、杭州电子科技大学的专家和领导，东华大学、三维集团和大北农集团等单位的用户代表，以及项目课题组的代表共50余人参加会议。 开题会现场 会议由陈训龙主持，浙江省科技厅领导发表讲话，聚光科技董事长兼CTO王健发表讲话，聚光科技实验室业务部总经理韩双来汇报项目实施方案。开题报告会紧紧围绕高精度光栅光谱仪研制及工程化、高维形象几何分析的NIR技术研究与软件开发、便携和实验室及在线近红外分析仪器研制及工程化、近红外光谱在粮食（饲料、种子、生鲜猪肉及肉制品）检测应用研究及专用仪器开发、近红外光谱纺织纤维成分无损和药物快速检测应用研究等几个议题展开。 与会专家认真听取了项目组的汇报，并经过质询与专家讨论，专家组一致认为：项目拟研制的科学仪器以需求为牵引，以应用为导向，应用面广，能有效促进经济社会发展和民生改善，带动我国近红外分析技术的发展；该项目所选用技术路线符合量大面广的近红外应用需求，是贴合我国当前国情的合适的技术的路线，经过本项目研究，将形成粮食、饲料、种子、肉类、药品、纺织品等大宗农副产品的综合性检测技术，能够有效的提升整体产业竞争力。与会专家和领导合影 作为此专项的牵头单位，我们是满满的收获和重任，我们有能力有信心推出更适合用户的光栅型近红外分析仪及共用模型尽快面世。 相关产品简介： 关于“国家重大科学仪器设备开发专项—光栅型近红外分析仪及其共用模型开发和应用”更多信息 请关注聚光科技官网www.fpi-inc.com 微信或行业媒体

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所邵建达研究员、晋云霞研究员团队和张江实验室李朝阳研究员在超宽带脉冲压缩光栅领域取得突破性进展。研究团队针对单周期脉冲压缩需求，成功研制超400 nm宽带金光栅，其在750-1150 nm 的波长范围内衍射效率大于90%，比现役金光栅带宽提升近一倍，并且其研制口径可进一步推向米量级。相关成果以“400nm ultra-broadband gratings for near-single-cycle 100 Petawatt lasers”为题发表于《自然-通讯》。　　拍瓦激光器的脉冲宽度从目前10-20个周期压缩到单周期(3.3 fs)结合大能量的载入被认为是实现艾瓦激光的未来。研究团队长期深耕于宽带高阈值脉冲压缩光栅领域。在本项工作进展中，超宽带金光栅的仿真设计取得突破，引入方位角扩展了设计和应用自由度 实验上掌握了光栅槽形演化规律，发明了大底宽小尖角金光栅技术(专利号：CN114879293B)，成功研制1443 g/mm和1527 g/mm超400 nm宽带金光栅。如此宽带和高阈值(优于0.3J/cm2)的超宽带光栅将在宽角非共线光参量啁啾脉冲放大系统【WNOPCPA，Laser Photonics Rev 17, 2100705(2022). https://doi.org/10.1002/lpor.202100705】中发挥关键性作用，理论计算证明其足以支撑 4 fs 脉冲压缩，可将实现百拍瓦需要的光栅口径从米级缩减至半米级。　　啁啾脉冲放大(CPA)及其衍生技术推动激光峰值功率从太瓦推向10PW量级，脉冲压缩器已成为高功率超强超短激光装置的核心模块。受限于大口径、宽光谱、高阈值压缩光栅的单路负载能力，中、欧、美、俄、韩等国均已部署多路相干合成100 PW乃至艾瓦量级的激光设施建设。除此外，单周期(3.3fs)脉冲也是产生艾瓦级激光的重要策略之一。近些年来，WNOPCPA等技术能够在工程上支撑增益介质的带宽拓展至 400 nm，从而支撑 3-6 fs的傅里叶变换极限脉冲。支持单周期脉冲展宽和压缩的超宽带光栅是实现单周期艾瓦激光的一个核心技术难题。目前，团队正将超宽带光栅的口径推向米级，并将其应用于单周期艾瓦激光的原理样机。　　研究工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、科技部、上海市战略新兴产业项目的支持。

紫外吸收光谱UV 　　分析原理：吸收紫外光能量，引起分子中电子能级的跃迁 　　谱图的表示方法：相对吸收光能量随吸收光波长的变化 　　提供的信息：吸收峰的位置、强度和形状，提供分子中不同电子结构的信息 　　荧光光谱法FS 　　分析原理：被电磁辐射激发后，从最低单线激发态回到单线基态，发射荧光 　　谱图的表示方法：发射的荧光能量随光波长的变化 　　提供的信息：荧光效率和寿命，提供分子中不同电子结构的信息 　　红外吸收光谱法IR 　　分析原理：吸收红外光能量，引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁 　　谱图的表示方法：相对透射光能量随透射光频率变化 　　提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率 　　拉曼光谱法Ram 　　分析原理：吸收光能后，引起具有极化率变化的分子振动，产生拉曼散射 　　谱图的表示方法：散射光能量随拉曼位移的变化 　　提供的信息：峰的位置、强度和形状，提供功能团或化学键的特征振动频率 　　核磁共振波谱法NMR 　　分析原理：在外磁场中，具有核磁矩的原子核，吸收射频能量，产生核自旋能级的跃迁 　　谱图的表示方法：吸收光能量随化学位移的变化 　　提供的信息：峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数，提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息 　　电子顺磁共振波谱法ESR 　　分析原理：在外磁场中，分子中未成对电子吸收射频能量，产生电子自旋能级跃迁 　　谱图的表示方法：吸收光能量或微分能量随磁场强度变化 　　提供的信息：谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数，提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息 　　质谱分析法MS 　　分析原理：分子在真空中被电子轰击，形成离子，通过电磁场按不同m/e分离 　　谱图的表示方法：以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化 　　提供的信息：分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度，提供分子量，元素组成及结构的信息 　　气相色谱法GC 　　分析原理：样品中各组分在流动相和固定相之间，由于分配系数不同而分离 　　谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化 　　提供的信息：峰的保留值与组分热力学参数有关，是定性依据 峰面积与组分含量有关 　　反气相色谱法IGC 　　分析原理：探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力 　　谱图的表示方法：探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线 　　提供的信息：探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数 　　裂解气相色谱法PGC 　　分析原理：高分子材料在一定条件下瞬间裂解，可获得具有一定特征的碎片 　　谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化 　　提供的信息：谱图的指纹性或特征碎片峰，表征聚合物的化学结构和几何构型 　　凝胶色谱法GPC 　　分析原理：样品通过凝胶柱时，按分子的流体力学体积不同进行分离，大分子先流出 　　谱图的表示方法：柱后流出物浓度随保留值的变化 　　提供的信息：高聚物的平均分子量及其分布 　　热重法TG 　　分析原理：在控温环境中，样品重量随温度或时间变化 　　谱图的表示方法：样品的重量分数随温度或时间的变化曲线 　　提供的信息：曲线陡降处为样品失重区，平台区为样品的热稳定区 　　热差分析DTA 　　分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，由于二者导热系数不同产生温差，记录温度随环境温度或时间的变化 　　谱图的表示方法：温差随环境温度或时间的变化曲线 　　提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息 　　TG-DTA图 　　示差扫描量热分析DSC 　　分析原理：样品与参比物处于同一控温环境中，记录维持温差为零时，所需能量随环境温度或时间的变化 　　谱图的表示方法：热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线 　　提供的信息：提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息 　　静态热―力分析TMA 　　分析原理：样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化 　　谱图的表示方法：样品形变值随温度或时间变化曲线 　　提供的信息：热转变温度和力学状态 　　动态热―力分析DMA 　　分析原理：样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化 　　谱图的表示方法：模量或tg&delta 随温度变化曲线 　　提供的信息：热转变温度模量和tg&delta 　　透射电子显微术TEM 　　分析原理：高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射，使得在相平面形成衬度，显示出图象 　　谱图的表示方法：质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象 　　提供的信息：晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等 　　扫描电子显微术SEM 　　分析原理：用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象 　　谱图的表示方法：背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等 　　提供的信息：断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等 　　原子吸收AAS 　　原理：通过原子化器将待测试样原子化，待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光，从而使用检测器检测到的能量变低，从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。 　　(Inductivecouplinghighfrequencyplasma)电感耦合高频等离子体ICP 　　原理：利用氩等离子体产生的高温使用试样完全分解形成激发态的原子和离子，由于激发态的原子和离子不稳定，外层电子会从激发态向低的能级跃迁，因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光后，利用检测器检测特定波长的强度，光的强度与待测元素浓度成正比。 　　X-raydiffraction,x射线衍射即XRD 　　X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射，主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅，这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用，从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加，互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。 　　满足衍射条件，可应用布拉格公式：2dsin&theta =&lambda 　　应用已知波长的X射线来测量&theta 角，从而计算出晶面间距d，这是用于X射线结构分析 另一个是应用已知d的晶体来测量&theta 角，从而计算出特征X射线的波长，进而可在已有资料查出试样中所含的元素。 　　高效毛细管电泳(highperformancecapillaryelectrophoresis，HPCE) 　　CZE的基本原理 　　HPLC选用的毛细管一般内径约为50&mu m(20～200&mu m)，外径为375&mu m，有效长度为50cm(7～100cm)。毛细管两端分别浸入两分开的缓冲液中，同时两缓冲液中分别插入连有高压电源的电极，该电压使得分析样品沿毛细管迁移，当分离样品通过检测器时，可对样品进行分析处理。HPLC进样一般采用电动力学进样(低电压)或流体力学进样(压力或抽吸)两种方式。在毛细管电泳系统中，带电溶质在电场作用下发生定向迁移，其表观迁移速度是溶质迁移速度与溶液电渗流速度的矢量和。所谓电渗是指在高电压作用下，双电层中的水合阴离子引起流体整体地朝负极方向移动的现象 电泳是指在电解质溶液中，带电粒子在电场作用下，以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象。溶质的迁移速度由其所带电荷数和分子量大小决定，另外还受缓冲液的组成、性质、pH值等多种因素影响。带正电荷的组份沿毛细管壁形成有机双层向负极移动，带负电荷的组分被分配至毛细管近中区域，在电场作用下向正极移动。与此同时，缓冲液的电渗流向负极移动，其作用超过电泳，最终导致带正电荷、中性电荷、负电荷的组份依次通过检测器。 　　MECC的基本原理 　　MECC是在CZE基础上使用表面活性剂来充当胶束相，以胶束增溶作为分配原理，溶质在水相、胶束相中的分配系数不同，在电场作用下，毛细管中溶液的电渗流和胶束的电泳，使胶束和水相有不同的迁移速度，同时待分离物质在水相和胶束相中被多次分配，在电渗流和这种分配过程的双重作用下得以分离。MECC是电泳技术与色谱法的结合，适合同时分离分析中性和带电的样品分子。 　　扫描隧道显微镜(STM) 　　扫描隧道显微镜(STM)的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极，当样品与针尖的距离非常接近时(通常小于1nm)，在外加电场的作用下，电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。 　　原子力显微镜(AtomicForceMicroscopy，简称AFM) 　　原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端，微悬臂的另一端固定，当探针在样品表面扫描时，探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形，这样，微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器，可以精确测量微悬臂的微小变形，这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。 　　俄歇电子能谱学(Augerelectronspectroscopy)，简称AES 　　俄歇电子能谱基本原理：入射电子束和物质作用，可以激发出原子的内层电子。外层电子向内层跃迁过程中所释放的能量，可能以X光的形式放出，即产生特征X射线，也可能又使核外另一电子激发成为自由电子，这种自由电子就是俄歇电子。对于一个原子来说,激发态原子在释放能量时只能进行一种发射：特征X射线或俄歇电子。原子序数大的元素，特征X射线的发射几率较大，原子序数小的元素，俄歇电子发射几率较大，当原子序数为33时，两种发射几率大致相等。因此，俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。

日前，中国科学院重庆绿色智能技术研究院智能装备与仪器仪表研究中心成功研制出了光谱分辨率可达10 cm-1的小型拉曼光谱仪样机，样机通过了可靠性测试，可应用在工农业生产、食品安全和生物医药等领域的现场监测和样品快速检测。该研究得到了重庆市科技攻关(重大)计划项目的支持。 　　拉曼光谱是基于光与物质互相作用发出的带有物质特征信息的散射光谱。它具有非接触性、非破坏性、实时原位和样品用量极少等特点，可快速、准确地分析和鉴别物质(或分子)种类。拉曼光谱应用广泛，具有&ldquo 以光之名，把握万物之准&rdquo 的美誉。而小型拉曼光谱仪技术研究和应用开发，可为工农业生产、食品安全、生物医药、环境保护、公共安全等领域提供现场监测和快速检测，对提升人民生活质量和保障社会安全方面意义重大。 　　针对便携式拉曼光谱仪的小型化、高分辨和高灵敏度探测等需求，研究人员在新型消彗差交叉C-T光栅光谱仪的光学设计中，充分考虑消彗差条件，采用12度非对称C-T光路，在解决同心及非同心系统的像差问题的同时，保证了长波段的光通量，光谱仪的理论分辨率达到9 cm-1 在电学设计中，针对所用CCD型号研制了一种高增益、低噪声的信号处理电路。最后，通过选用光学探头与光栅光谱仪的匹配设计，便携式拉曼光谱仪的实际光谱分辨率可达10 cm-1。 　　目前，重庆研究院已完成多种外形尺寸的便携式和手持式拉曼光谱仪原理样机的研制。这些样机对若干样品的测试结果与标准库数据一致，从原理和技术上证实了小型拉曼光谱仪设计的合理性和使用的可靠性，下一步，团队研究重点将放在体积更小、性能更优的微型拉曼光谱仪上，并开展小型拉曼光谱仪的工程化和产业化应用。

近日，华东师范大学重庆研究院的科研团队与精密光谱科学与技术国家重点实验室进行合作，在超快激光诱导击穿光谱的研究中取得重要进展，团队首次提出多维等离子体光栅诱导击穿光谱(Multidimensional-plasma-grating induced breakdown spectroscopy，MIBS）技术，并实验证实新技术比常规激光诱导击穿光谱具有更高的探测灵敏度和克服基体效应。相关成果以题为Femtosecond laser-induced breakdown spectroscopy by multidimensional plasma grating发表在光谱类一区期刊Journal of Analytical Atomic Spectrometry杂志(胡梦云，施沈城，闫明，武愕，曾和平，JAAS，2022)。《Journal of Analytical Atomic Spectrometry》杂志刊登曾和平教授团队研究成果激光诱导击穿光谱（Laser-induced breakdown spectroscopy，LIBS）是一种非常实用的分析测试工具，可以用于确定固体，液体和气体的元素成分。传统的纳秒激光诱导击穿光谱受基体效应与等离子体屏蔽等干扰，而飞秒光丝激发(Filament-induced breakdown spectroscopy，FIBS)受限于峰值功率钳制，灵敏度难以提高。团队前期发展飞秒等离子体光栅诱导光谱(Plasma-grating-induced breakdown spectroscopy, GIBS)技术，基于两束飞秒光丝非共线耦合形成等离子体光栅，突破峰值功率钳制效应，光功率及电子密度提高近2个量级，等离子光栅中多光子电离与电子碰撞激发协同，提高探测灵敏度（胡梦云，彭俊松，牛盛，曾和平，Advanced Photonics, 2020, 2(6), 065001）；GIBS等离子体干涉激化可克服基体效应，首次实现成分探测自定标。为了进一步提高对样品的激发效果，延长激发产生的等离子体寿命，增强光谱信号，团队提出基于等离子体光栅的多脉冲耦合激发诱导击穿光谱MIBS新技术。团队利用三束非共线、非共面的飞秒脉冲进行相互作用对样品进行激发，成功观察到等离子体光栅的衍射效应，等离子体光栅实现从一维突破到二维。二维等离子体光栅对样品进行激发时，二维等离子体通道中具有更为精细的周期性结构和更高阶的非线性效应，提升了等离子体密度和光功率密度，多光子激发以及电子碰撞双重激发更为明显，从而进一步提高探测灵敏度，克服基体效应。MIBS实验装置，二维等离子体光栅的周期性结构使得三次谐波发生衍射值得一提的是，研究发现所获得的谱线信号会随着激光能量的提升而增强，当单脉冲能量超过2 mJ时，MIBS技术将取得更明显的优势。此外，MIBS技术仅在激发源上进行了改进，并未引入复杂的样品处理步骤以及额外的装置，与大多数改进技术相比保留了LIBS技术原有的快速、简单、便捷的优点，这使得其能够满足特定场景中的原位实时检测需求。随着GIBS/MIBS技术的研究发展与应用拓展，为了适应野外恶劣环境下移动作业，实现非接触式在线实时探测，对激发光源提出了更高要求，需要性能更加稳定的高能量飞秒光源进行激发。与此同时，华东师范大学重庆研究院发展高能量飞秒脉冲激光光源。基于掺Yb光纤种子脉冲产生与固体再生放大相结合的飞秒激光放大方案，通过搭建宽带可调谐的光纤脉冲种子源解决信号光和放大介质光谱窄化和增益失配的问题，实现激光高效率放大；结合啁啾脉冲放大和固体再生放大技术，抑制激光放大过程中的非线性累积，提升放大效率和功率，输出mJ级高能量飞秒脉冲激光。高集成化、高稳定性混合系统1030nm mJ级高能量飞秒激光光源满足实验室以外苛刻环境下应用，为GIBS/MIBS技术试验野外在线检测提供了技术和仪器的支撑。1030nm高能量飞秒激光器此外，华东师范大学重庆研究院开发多个系列超快飞秒激光光源，形成多款超快飞秒激光器产品，其中包括：FemtoCK，FemtoLine和FemtoStream等。针对GIBS/MIBS技术、强场激光物理、微纳加工等应用研究，开发的1030nm mJ级高能量飞秒激光器YbFemto HP采用光纤固体混合放大技术方案，种子源采用全保偏光纤结构的振荡器FemtoCK产生稳定脉冲序列；该光源通过啁啾脉冲放大技术，结合掺镱增益介质的固体再生放大技术，输出中心波长1030nm、能量达毫焦（mJ）量级，脉冲宽度小于300fs的高能量飞秒激光脉冲。该光源重复频率调谐范围覆盖单脉冲～ 250 kHz，增加定制模块可进行倍频操作，实现515nm、343nm等飞秒脉冲激光输出，满足科研、工业等多场景应用需求。华东师范大学重庆研究院将依托自研的毫焦级高能量飞秒激光器，输出高稳定的激化光源，与GIBS/MIBS技术相结合，集成实现轻量化高灵敏检测仪器，实现技术创新，仪器创新，装备创新，进而实现土壤、液体自标定痕量分析等应用创新，深入优化仪器系统的稳定性与可靠性，使更多野外极限环境下应用成为可能，进一步应用于环境监测、深海勘探、地质勘探、工业冶金、航天探测以及生物制药等领域。激光诱导击穿光谱技术应用毫焦级高能量飞秒激光器不仅仅在LIBS上产生重要应用，同时可用于设备集成，面向如半导体芯片制备、柔性OLED显示器件切割、玻璃切割、非金属/金属材料加工、打孔以及微纳加工等重要应用。另一方面，可用于光谱检测、非线性光学、高次谐波产生、医疗成像、双光子3D打印、相控阵等科研应用。

这两年，拉曼光谱仪一直吸引着业内人士的眼球，各大仪器厂商不断在新产品、新技术、新应用等方面推陈出新，精心布局，不仅如此，新迈入此领域的仪器厂商也层出不穷，可谓热闹非凡。　　拉曼光谱如此的蓬勃发展给广大用户提供了更多可选择的空间，那么，当前有哪些主流企业/主流产品?有哪些最新的技术/应用?哪款仪器更适合用户自己的研究工作?　　仪器信息网：贵公司拉曼光谱仪的定位?　　培科创新:北京培科创新技术有限公司专注于为科研、刑侦、煤炭矿产以及光学科学等领域提供先进的实验室仪器设备、光学元件、标准及技术服务的科技型企业。　　培科创新2015年引入美国BaySpec公司激光拉曼光谱仪产品，成为其中国区独家合作伙伴。为中国的客户提供拉曼光谱，质谱，高光谱成像，OCT等产品的技术支持和销售服务。基于国内激光拉曼市场需求，1064nm波长激光拉曼产品成为培科创新主推产品。现阶段国内市场的激光拉曼产品品牌众多，推动了拉曼光谱仪技术在科研领域应用的普及。针对激光拉曼技术应用的限制——荧光干扰，提出了1064nm激发波长抑制荧光，从而扩展了激光拉曼技术的应用领域。通过创新性技术——体相位光栅(VPG ® )，解决光路通光效率问题 差异化市场定位，使得BaySpec公司 1064nm激光拉曼光谱仪在刑侦文检、药物研发、食品安全、地质分析等科研领域得到极大应用。　　现阶段市场上出现了一些1064nm激光拉曼光谱仪，主要集中在便携式和手持式拉曼光谱仪上，仪器的精度低、性能差，没有出现一款真正意义上的高分辨科研级显微1064nm拉曼光谱仪。美国BaySpec公司通过创新性技术，解决了1064nm激光拉曼存在的单光子能量低，光谱采集时信噪比差的问题。采用高通光效率的VPG® 技术，保证了探测器对有效拉曼信号的采集。BaySpec是市面上唯一一家将1064nm激发波长作为常规显微拉曼光谱仪配置的厂家，技术成熟，测试性能优良，为拉曼光谱技术创新提供新的解决方案。　　仪器信息网：请回顾贵公司拉曼光谱仪的研发及技术进展历史，贵公司在拉曼光谱仪器方面有哪些优势/专利技术?　　培科创新:美国BaySpec公司位于世界高科技中心美国硅谷，是全球领先的光器件、光模块及子系统供应商。凭借着公司长期积累的光谱成像技术实力，跻身于光谱分析仪、多光谱市场领导者之列，同时也是美国国内知名的拉曼显微镜和拉曼光谱仪的生产商。美国BaySpec公司起始于为客户进行定制化开发服务的设备制造商。上世纪80年代就为美国航天局(NASA)进行了拉曼光谱技术定制研发，新世纪初，结合技术创新中对光学元器件集成化要求，研发出具有专利技术的体相位光栅(Volume Phase Grating， VPG ® )，保证了光路内的有效通光效率，使得仪器的集成化、多功能化成为可能。　　BaySpec产品在2000年左右就已进入国内，北京培科创新技术有限公司于2015年成为BaySpec公司中国区独家授权代理伙伴。北京培科创新技术有限公司作为BaySpec中国区技术支持中心，为中国的客户提供拉曼光谱仪、质谱仪、光栅光谱仪、高光谱成像、OCT等产品的技术支持以及销售服务。　　仪器信息网：贵公司当前拉曼光谱仪的主流产品和主流技术?贵公司有什么样的产品发展计划?　　培科创新:BaySpec能够提供领先世界的高分辨率1064nm激发波长拉曼系统，该波长由于远离可见光区域，不会激发样品的荧光效应 同时又能够穿透性测试，甚至能穿透性测量透光性很差的样品，所以能在很多普通拉曼光谱仪无法测量的领域发挥巨大作用。BaySpec公司现有的拉曼光谱仪产品涵盖了Agility™ 便携式台式拉曼、RamSpec™ 高分辨率台式拉曼、Nomadic™ 显微拉曼光谱仪。　　现阶段北京培科创新技术有限公司在国内主推Agility便携式双束拉曼光谱仪和Nomadic显微拉曼光谱仪。每一款设备都可以根据客户需求选择532nm、785nm或者1064nm激发波长。独立光谱仪、自动化光路切换、高通光VPG体相位光栅设计，保证了每一个波长下的最优化测量。科研级1064nm激发波长的激光拉曼能够极大抑制荧光激发，将拉曼光谱的致命缺陷——荧光干扰——降低到最小，这是其他科研级激光拉曼光谱仪所不具备的能力。BaySpec Agility™ 　　BaySpec Agility™ 作为一款具有高性能和高便携性的台式拉曼光谱仪，配有单束激光(532nm，785nm和1064nm)，或者双束激发激光(任意两种532nm，785nm和1064nm)，两种独立配置。BaySpec 提供独特的1064nm 波长选项，近红外1064nm 的激发是某些材料的首选波长，包括大多数石油产品样品、药品、爆炸物和其他混合样品显示出很强的荧光性。Agility™ 能够迅速选择适应样品在几乎所有条件下的测量需求，对样品制作没有特殊要求。Agility™ 的光学设计核心部分是分散体相位光栅(VPG)光谱仪，保证了1064nm激发波长下的有效拉曼信号检测。同时，为了保证在1064波长下的光信号强度，采用高达490mW激光强度的级联激光器，激光强度可自动调节，保证了有效拉曼信号的获得。特有的1064nm长波长集便携性与高抗荧光效果于一身，超高性价比的小型台式机，从多方位多层面提供最全面的解决方案。BaySpec Nomadic™ 　　美国BaySpec Nomadic™ 显微拉曼光谱仪是同时配备三个发射源的拉曼显微镜，发射源覆盖了从可见光到近红外光谱，波长分别为532 nm、785 nm、1064 nm或者根据客户需要制定。Nomadic™ 配备有可扩展的近红外光谱发射源，在测量复杂基片的拉曼光谱时，荧光背景信号能够降至最小。Nomadic™ 拉曼显微镜为每个激发波长配备了专用的光谱仪和探测器，确保最佳的光谱覆盖范围、分辨率和灵敏度，而且不需要切换和共用。Nomadic™ 拉曼显微镜为了减弱激光功率，配有自动激光切换的特性，机械化的双边缝隙，ND过滤器。联接奥林巴斯科研级显微镜，模块化设计的Nomadic™ 不仅仅能够测量普通拉曼成像，还可进行微区可见/近红外成像，暗场瑞利散射，荧光成像以及实现原子力显微拉曼。BaySpec Nomadic™ 拉曼显微镜具有优秀的灵活性和功能扩展性，可满足用户在不同条件下的测量需求。　　仪器信息网：目前贵公司拉曼光谱仪重点关注的应用领域有哪些?最看好哪个领域?主推的解决方案?　　培科创新：美国BaySpec 激光拉曼光谱仪独有的科研级1064nm激发波长检测，广泛应用在材料科学，食品安全，药物合成，刑侦文检，电化学分析等个领域。　　A)美国BaySpec公司拉曼光谱仪在医药领域的应用　　拉曼光谱技术是一种非接触，无损的快速检测技术，能方便地给出物质的结构、组分等指纹信息，并且能从分子层面上识别各类物质及晶型结构，非常适合用于制药过程及药品检测。　　虽然红外吸收光谱技术已经广泛地应用于制药行业，但其具有一定的局限性。与红外吸收光谱相比，拉曼光谱具有如下明显的技术优势：　　光谱分辨率更高，能给出更多的光谱细节，信息更加丰富 　　拉曼测试简单，不需要制样。红外需要制样，对于某些硬度高的样品，制样尤其困难 　　具有更好的共焦显微性能，空间分辨率达到亚微米级，可给出样品的精细化学组分分布图像 　　可在线原位分析 　　可更加直接的与多变量校正、回归分析结合，从而进行定量分析。　　以上特点决定了拉曼光谱在制药的各个环节中都具有巨大的应用潜力，如：原料筛查 过程监控，包括反应、晶化、配药、干燥、混合等 晶型识别 有效成分和赋形剂的表征等。以下列出几个BaySpec拉曼光谱仪在药物中的典型应用：　　(1).成份鉴别　　拉曼光谱给出物质的结构、组分及官能团等信息，是物质的指纹图谱，可方便地鉴别、区分各类药物的成分。　　下图为扑热息痛、阿司匹林、咖啡因等药物组分的拉曼光谱(测试仪器为BaySpec Nomadic™ 拉曼光谱仪在1064nm波长下的拉曼光谱)。由指纹图谱可清晰地对各物质进行识别和指认。扑热息痛、阿司匹林、咖啡因等药物组分的拉曼光谱图　　(2).晶型研究：多晶型、伪多晶现象识别　　多晶型是药物中非常常见的重要现象，它直接影响到药物的生物利用度、药效、毒副作用、制剂工艺及稳定性等。晶型的控制是衡量药品质量和效果的一个重要标准。　　目前常用来研究晶型的方法有：X射线衍射、红外光谱及热台显微方法等 这些方法都有各自的限制：X射线衍射通常样品量要求较大，不利于分析混合物中各组分，操作复杂且整机价格昂贵。红外光谱方法需要样品制备，尤其是在研磨过程中可能导致晶型转换，而且光谱分辨率不高。　　与这些方法相比，拉曼光谱技术有以下优点：对样品的要求量比较少、无损、无接触、不需要样品制备、可进行1~2μ m的微区分析，且精度和光谱分辨率高，适合用于药物的快速分析。　　根据研究D-甘露醇(D-mannitol)，具有α -， β - 和δ -三种多晶型，具有相同的化学式，但结构不同，是同分异构体。下图中，使用BaySpec的 RamSpec™ -HR 高分辨1064nm拉曼光谱测试分析，能清晰地分辨出这三种物质状态。D-甘露醇(D-mannitol)，具有α -， β - 和δ -三种晶型拉曼光谱图　　B) 美国BaySpec公司拉曼光谱仪在文检领域的应用　　(1). 红色印泥的主要成分是涂料黄、银珠、大红粉、重晶石粉、蓖麻油、牛油、陶土、乙萘酚、石炭酸、艾绒或木棉等，各厂家出品的印泥配料各有不同。通过盖印，印泥色料转移到纸张上，蓖麻油、牛油使印迹被纸张吸收并在纸张表面结膜，牢固地固着在纸张上。乙萘酚和石炭酸为油溶性防腐剂，防止艾绒生霉。正因为各个品牌的印泥配方成分不同，在拉曼光谱中它们的谱线也各不相同。司法鉴定中的文件很多为借据、合同、契约、收条等，常盖有公章或名章，伪造公章和名章的方法有手工刻制、照相制版和彩色复印法等。只要有对应的真实使用的印泥印油样本，这种种方法伪造的印迹，显微拉曼光谱技术都是易于鉴别区分的。测试仪器：BaySpec Agility™ 　　两种市面常见品牌的水性红色印泥的鉴别，根据特征峰的不同，从图中可以明显的区分两种红色印泥。　　(2).黑色签字墨迹的主要成分为碳黑等，在司法文检的检测中占有非常重要的部分。黑色墨水或者黑色碳粉印刷品对光具有很强的吸收能力，而且在纸张上的黑色墨水具有较强的荧光激发，使用普通的显微共聚焦拉曼进行测试，很难获得有效的拉曼光谱，而且较短的激发波长会产生大量的能量，灼烧测试样品。使用BaySpec-1064nm激发波长，能够很好的解决这方面的问题。1064nm波长不仅能极大抑制荧光产生，而且较长的激发波长，能量较低，热量较少，不会灼烧样品。黑色签字笔迹测试，测试仪器：BaySpec Nomadic™ 显微拉曼光谱仪　　仪器信息网：从整个行业来分析，目前拉曼光谱仪都有哪些先进的技术值得大家期待?同时有哪些问题亟待解决?未来拉曼光谱仪的技术发展趋势?　　培科创新：现有的拉曼热点技术主要还是集中在表面增强SERS，针尖增强TERS，傅里叶变换拉曼光谱仪等高分辨率拉曼技术检测上。市场上拉曼光谱仪的配置和功能越来越趋于统一。未来的拉曼光谱需要在针对性领域进行开发设计，满足特定的需求。保证技术的创新性和实用性，是未来检测仪器的必要要求。如傅里叶变换拉曼光谱仪是针对红外光谱仪检测的不足，以及拉曼光谱仪对生物性材料的检测局限性，开发出的使用1064nm波长激发，保证了检测的抗荧光干扰和生物材料的活性。但是傅里叶变换拉曼光谱仪的设备价格昂贵，操作复杂，单一波长检测，在应用范围上具有局限性。美国BaySpec公司设计的色散型1064nm拉曼光谱仪，创新的开发体相位光栅技术，确保高通光效率，是科研级1064nmm的检测成为可能。同时可以配置多个激发长，应用范围得到极大的扩展。仪器操作简单，测试性能优秀，对于拉曼光谱检测新技术开发提供了一种新思路。　　仪器信息网：预测未来拉曼光谱仪的市场发展潜力(包括应用方向、方法标准、政策法规等)?　　培科创新：拉曼光谱仪的应用范围得到越来越多人的认可，2010年国家药典将拉曼检测技术写入到药物检测标准内，对于拉曼检测技术在药物筛选、活性判别等领域的研究，具有重要意义。今年中期，国家标准《拉曼光谱》审定会在福州召开一次会议，此次国家标准工作组会议对《拉曼光谱仪》国家标准进行了相关讨论。随着国家加大对仪器设备正规化的重视程度，国产仪器标准将走向正轨。这将极大的提高拉曼光谱仪技术在各领域的研究开发。　　2014年的时候就有行业论证报告指出国内拉曼光谱仪的市场价值超过1.3亿美元，现阶段的市场规模应该超过这个数字。拉曼光谱仪利用拉曼光谱分析技术，对物质的成分进行判定与确认的实验室仪器，以结构简单、操作简便、测量快速高效准确着称，适用于科研院所、高等院校物理和化学实验室、生物及医学领域等各方面。对于拉曼光谱技术的认可，广泛的应用前景，必将为拉曼光谱仪市场带来庞大的商机。（来源：培科创新）

北海道大学（北大）2月6日宣布，在先进半导体制造所需的“EUV曝光技术”中，揭示了光源等离子体的复杂流动结构，该结构在高功率化中起着重要作用。这一成果来自一个国际联合研究小组，包括北大工程学院副教授富田健太郎、大阪大学激光科学研究所的西原正树博士（大阪大学名誉教授）和普渡大学的Sawahara博士以及千兆光子的研究人员。 EUV曝光技术由半导体制造商采用，这些制造商生产台积电和三星电子等先进逻辑半导体。 其波长为13.5nm，而不是结合以前在ArF和KrF曝光中使用的透镜，通过结合高度抛光的反射镜，从光源将光输送到晶圆。 然而，由于反射镜的反射率不高，由于每次反射的输出都会衰减，为了向晶圆提供足够的光量，需要光源的高输出，同时增加所需的功率，为了实现高吞吐量以及低功耗，其研发仍在继续。然而，EUV发光的原理还有待澄清，为了阐明这一点，有必要测量光源等离子体的温度和密度，以及等离子体流动等基本物理量，它们对于等离子体的控制也很重要。 然而，EUV光源等离子体的寿命约为20纳秒，直径为0.5mm，密度约为0.2kg/m3，由于其移动速度超过10公里/秒，因此很难测量，到目前为止，EUV光源的开发一直处于未知状态。因此，研究人员决定在这项研究中尝试测量它们。作为测量EUV光源等离子体的一种可能方法，有激光汤姆森散射（LTS）方法。 该方法从外部入射激光，通过测量等离子体和激光相互作用产生的散射光，但获得非接触式高空间和时间分辨率，产生的散射光非常弱，EUV光源等离子体的LTS测量在技术上是不可能的。 因此，这次他决定规划和制作一个“差分分散衍射光栅光谱仪”，由六个“反射衍射光栅”组成。实际使用同光谱仪进行测量时，在等离子体的中心位置（在等离子体生成激光的轴上），发现形成比外围低密度的空心状结构。 在各种条件下测量后，发现空心结构在提高效率方面起着重要作用的可能性很大。 然而，当这种空心结构被表达时，为什么适合EUV辐射的高温和高密度等离子体被维持相对较长的时间，据说是不清楚的。因此，研究人员认为等离子体的温度、密度和流动很重要，因此决定关注汤姆森散射光谱的多普勒移位。 等离子体流动的速度约为光速的万分之一，等离子体的流动信息清楚地出现在接收的散射光的移位中。 对移位进行了高级分析，在±约20μm的微小区域内，等离子体流的方向反转180度，如流量大小也发生各种变化，存在精细的速度场结构，它被确认为速度的绝对值（每秒10公里左右的高速流动）。此外，朝向等离子体的中轴，也观察到了特征等离子体的流动。 该流并不总是存在的，因为它依赖于等离子体生成条件，除了发现可以在相同条件下控制流动外，根据等离子体内部温度、密度和流场的时间和空间变化，可以澄清EUV辐射的效率。等离子体（EUV光源）由从左到右照射的激光加热，具有集中在中心的流动，特别是发现EUV光从图中的明亮区域有效发射。 流向中心可以降低等离子体在周围扩散的速度，并有效减少周围镜子的污染（资料来源：北大新闻稿PDF）这是通过中空结构表现时产生朝向中心轴上的流动，发现适合于EUV发光的等离子体具有在中心部长时间停留的效果的结果，该一系列的等离子体速度测量技术在成为EUV光源的进一步高输出化的关键的同时，控制等离子体的流动来提高光的输出， 研究人员解释说，一个全新的概念已经显示出的可能性。• （A） 等离子体生成前 Sn 目标的阴影图像。 （b） 等离子体的电子密度（上）和电子温度（下侧）的轮廓。 激光从图中的左到右照射。 激光轴上的温度为 30-40eV（1eV 约为 10，000 度），最适合 EUV 辐射，并确认其密度高于外围部分另外，通过本次研究，表明EUV的高输出化需要等离子体的温度和密度的最优化，为了实现其最佳温度密度，等离子体的流动的控制很重要，特别是，诱导向中心方向的流动，由于有效地将发光的等离子体长时间封闭，或者等离子体具有保温效果，因此，在研究小组中， 该流还有望对等离子体的动能产生抑制作用。• （a） 一般等离子体流动说明 （b） 解释在这项研究中观察到的等离子体流向中心方向。 通过等离子体对激光能量的非线性吸收过程，在激光强度低的外围形成高压区域，形成流向等离子体中心的流动。 一些高温和高密度等离子体可以留在中心此外，等离子体速度测量技术，以非接触方式可视化速度场，即流场，有望在所有激光过程中实现“现场观测”，从飞秒到纳秒，并有望在未来不仅应用于EUV光源开发，而且在广泛的领域应用。

为更进一步了解仪器的原理性能，使现有的资金——购置最适用的设备；使现有的设备——发挥最出色的作用，北京普析通用仪器有限责任公司特举办此研讨会，并邀请专家授课。现将有关事宜通知如下： 一、日期：2005年11月18日全天 二、讲课内容及时间安排： 上午8：45－11：45介绍讲解原子吸收分光光度计部分 1.目前国内、国内原子吸收分光光度计仪器及应用的最新进展。 2．原子吸收光谱仪的主要性能指标（定义、测试方法、对分析误差的影响、应用上的重要性。） 3．如何比较一台原子吸收光谱仪的功能，它给分析工作带来的优越性是什么？ 4．如何选择原子吸收光谱仪的最佳分析条件，及提高灵敏度的方法. 下午1：00－2：30介绍讲解紫外可见分光光度计部分 1.目前国内、国外紫外可见分光光度计仪器及应用的最新进展。 2．紫外可见分光光度计的主要性能指标（定义、测试方法、对分析误差的影响、应用上的重要性）。 3．如何评价（挑选）紫外可见分光光度计使之适用于本职的分析工作。如何使用好紫外可见分光光度计的关键问题。 下午2：30－4：00介绍讲解X射线衍射在材料工业分析中的应用技术。 X射线衍射仪是对物质和材料的组成和原子级结构进行研究和鉴定的基本手段。其最常用的目的如下： 1、确定物质和材料中的各种化合物的各种原子是怎么排列的。 2、确定物质和材料含有哪些化合物。 3、确定各种化合物的百分比。 4、测定纳米材料的晶粒大小、材料中的应力、织构等。 由于绝大多数自然科学和技术科学都离不开物质和材料，因此，其应用领域极其广泛。由于物质和材料的性能和功能都取决于其组成和结构，因此X射线衍射仪在自然科学和技术科学中都是非常重要的、绝对不能缺少的仪器。本讲座将要介绍的就是X射线衍射在材料分析中的应用技术与最新的发展情况。 会议地点： 淄博市天乐园皇家酒店国际厅 报名联系人：张彬　王学琴 电话：0531-86565852 86565952 现场联系人：张彬　13335106516 江伟淼　13361296366 本次研讨会免费听取，并提供中午工作餐。

项目编号：WHCSIMC2022-1602807ZF(H)项目名称：武汉大学离子减薄仪、微束定点离子减薄仪、显微激光拉曼光谱仪、X射线衍射仪采购项目预算金额：720.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：720.0000000 万元（人民币）采购需求：1.本次公开招标共分4个项目包，具体需求如下。详细技术规格、参数及要求见本项目招标文件第（三）章内容。第一包：（1） 项目包名称：离子减薄仪（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：140万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第二包：（1） 项目包名称：微束定点离子减薄仪（2） 类别：货物（3） 数量：一套（4） 简要技术要求：详见招标文件第三章（5） 采购预算：350万元人民币（6）其他：本项目包接受进口设备投标第三包：（2） 项目包名称：显微激光拉曼光谱仪（3） 类别：货物（4） 数量：一套（5） 简要技术要求：详见招标文件第三章（6） 采购预算：100万元人民币（7）其他：本项目包接受进口设备投标第四包：（2） 项目包名称：X射线衍射仪（3） 类别：货物（4） 数量：一套（5） 简要技术要求：详见招标文件第三章（6） 采购预算：130万元人民币（7）其他：本项目包接受进口设备投标合同履行期限：第一包：交货期 ：合同签订后150日内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于5年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第二包：交货期 ：合同签订后150日内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于5年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第三包：交货期 ：合同签订后180日内；质保期：本项目免费质量保证期要求不低于1年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。第四包：交货期 ：合同签订后10个月内；质保期 ：本项目免费质量保证期要求不低于1年。免费质量保证期从货物供货、安装、调试正常且经采购人确认验收合格之日起算。本项目( 不接受 )联合体投标。

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1. 引言 　　通过吸入方式将药物直接输送到人体肺部，已是世界公认的治疗哮喘和慢性阻塞性肺病的最好方法，同时肺部及呼吸道也可作为一个通道，递送的药物通过气道表面进入人体血液系统，然后再进入到身体其他器官，达到全身作用的目的。然而影响药物在肺部及呼吸道沉积的因素有很多，其中气雾的粒度大小分布就是最重要的影响因素之一。目前吸入制剂粒度大小测量最经典的方法还是惯性撞击器法，其利用不同大小的药物颗粒具有不同的动能，从而具有不同的动力学特征而将其分离，不但能够得到雾滴中不同大小的活性成分的绝对含量，而且也是美国药典和欧洲药典评价吸入制剂体外粒度分布推荐使用的方法。但惯性撞击器法本身也存在不足，比如测试比较麻烦，尤其是其洗涤干燥以及色谱分析过程，往往测试一个样品需要较长的时间，这在现代医药研发过程中就显得&lsquo 节奏&rsquo 偏慢，同时随着吸入制剂研究的发展，大家不但对揿次之间的稳定性有更高的要求，而且希望对于每一揿次的吸入或者喷射过程能够获得更多的信息，而在这些方面，惯性撞击器法都略显不足，而激光衍射技术恰恰可以弥补。激光衍射技术是基于不同大小的颗粒其衍射光在空间分布的不同，利用米氏理论反演计算而获得颗粒体系的粒度分布，其本身快速无损的测试方式、对于喷雾细节的展现、以及快速比对的特点，使其在吸入制剂研究和筛选过程中大大提高研究效率，尤其是其本身可以跟惯性撞击器以及USP人工喉联合使用，大大拓展了其应用范围。本文将根据其特点选取一些剂型和领域就激光衍射技术的应用研究跟大家做一些沟通和介绍。 　　2. 鼻喷剂 　　近年来，通过鼻粘膜给药已被认为是一种药物能被快速高效吸收的给药方式，鼻粘膜细胞上有很多微细绒毛，因此大大增加了药物吸收的有效面积，粘膜细胞下有着丰富的血管和淋巴管，药物通过粘膜吸收后可直接进入体循环，此外，鼻腔内酶的代谢作用远远小于胃肠道，因此，鼻腔给药系统正日益受到人们的重视，比如，在肽类和蛋白质类药物的剂型研究领域。 图1. 马尔文喷雾粒度仪测试鼻喷剂粒度分布 　　在众多给药剂型中，喷雾剂是比较常见的剂型，仅通过雾化装置借助压缩空气产生的动力使药液雾化并喷出，由于其不含抛射剂，不使用耐压容器，目前应用越来越广泛。在鼻喷剂研究过程中，对于鼻喷剂粒度分布大小有两个因素影响至关重要，即药物配方和喷射装置，下面我们就通过一些模拟实验来看看激光衍射技术如何来体现这些影响因素。 　　首先简单介绍一下激光衍射技术测量鼻喷剂的一个过程。图1为马尔文的喷雾粒度仪，两端竖起的装置分别为激光的发射端和接收端，其可以自由移动以调整空间位置，中间的装置为鼻喷的触发装置，通过该装置我们可以按需求设置不同的触发压力或者触发速度(也有用触发时间的)，同时可以调整喷射角度，这样我们就可以灵活快速地调整测试参数。 　　测试完成后，激光粒度仪将会实时给出整个喷射过程的状态。图2为鼻喷剂一个揿次的数据。其中横坐标为时间，纵坐标为粒径大小，几条不同颜色的曲线分别代表D10、D50、D90以及喷射浓度随喷射时间的变化。在整个0.16秒的喷射过程，可以被被分为三个阶段，0-0.02秒为触发阶段，此时颗粒喷出还不稳定，粒度迅速变小，浓度也迅速变低 0.02-0.09秒为稳定阶段，此时粒度分布数据趋于稳定 0.09-0.16秒为消散阶段，此时粒度分布变得极其不稳定，有大量大颗粒出现。激光衍射技术不但可以给出清晰的变化过程，而且可以给出整个测试过程或者每个阶段的平均粒径，图3给出每个阶段的平均粒度分布及粒径数据。 图2. 鼻喷剂一个揿次整个过程 图3. 鼻喷剂一个揿次三个阶段的分别的粒度分布及累计数据 　　从这也可以看出，初始阶段平均粒径在68微米左右，而稳定后粒径变小达到37微米，而消散阶段粒径进一步变大达到45微米左右。而图4则给出了连续4个揿次的喷射数据，这样我们不仅可以看到每个揿次的粒径变化、粒径平均值等，而且还可以方便快捷地看到其不同揿次间的数据变化及稳定性。 图4. 鼻喷剂4个揿次的喷射数据 　　图5为一款设计为50揿次的喷雾剂配方整个喷射周期内的粒径数据，从该数据可以看出，除第一揿次粒径偏大外，一直到60揿次数据都还是比较稳定，其中41揿次可能是由于操作失败造成喷射粒径明显变大，这样对于鼻喷剂以及罐体设计的喷射周期及稳定性提供了良好的数据基础。 图5. 一款设计为50揿次的鼻喷剂整个喷射周期内的粒径数据 　　除了看揿次间的稳定性，我们还可以观察不同配方、不同喷射泵以及不同喷射口径对于喷射粒径的影响。图6为同一鼻喷剂配方采用不同的喷射泵条件下的液滴粒径大小。 图6. 同一种鼻喷配方在两种不同泵条件下的喷射粒径影响 　　从该图可以看出，两种泵随着触发压力增大，液滴粒径都在显著减小，但相比之下，B泵对压力并不敏感，而A泵在压力比较低的时候，随着压力变化粒径会发生巨大变化，这些在泵体设计和选型时必须考虑的问题。 图7. 不同浓度的PVP对喷射粒径的影响(A泵) 　　当然药物配方对于喷射粒径也会产生较大的影响，在这里我们通过一个模拟实验来观察结果。我们在同样的装置、同样的泵速条件下(40mm/S)，分别采用不同浓度的PVP水溶液来观察雾化效果，PVP浓度分别为0、0.25%、0.5%、1.0%以及1.5%。图7给出了五种配方下的喷雾中值粒径结果，从中可以看到，随着PVP浓度的增加，雾化的粒径逐渐变大，而且雾化稳定期越来越短，当PVP浓度达到1.5%时，基本已经无法找到稳定的雾化状态了。产生这样的原因可能是随着PVP浓度的增加导致雾化液粘度增加，从而导致雾化液滴粒径显著变大，但对于同样趋势的配方，我们更换了喷射泵B，结果见图8。 图8. 不同浓度的PVP对喷射粒径的影响(B泵) 图9. 孔径更小的喷嘴实验结果(B泵) 　　从该图可以看到，虽然随着PVP浓度增加粒度变大的趋势没有变，但喷雾稳定性明显增加，这也说明B泵提供的剪切力完全克服了雾化液粘度增加带来的波动。为了进一步考察影响喷雾粒径的影响因素，在保持图8的实验条件下，我们更换了更细的喷嘴观察雾化效果。图9展示了PVP浓度在0、0.5%和1.0%三种情况下，在更细的喷嘴下的雾化粒径结果，可以发现雾化液粒径分布显著变小，尤其是1.0%PVP浓度下，其雾化液滴中值粒径由200微米降到120微米左右。 　　3. Nebulizer喷雾剂 　　喷雾剂是指通过压缩空气驱动药液通过喷孔达到分散药物的给药剂型，其无需抛射剂、储罐容器无需加压、一般采取水性配方辅以固定的辅料等，同时对于吸入剂量较高的药物(比如诺华公司300mg妥布霉素)其雾化递送也具有明显的优势，再加上可以采取潮式呼吸的方式，因此目前喷雾剂广泛应用于医院急救室，特别是患哮喘或慢阻肺的儿童和老年患者。喷雾剂也是一个非常强调配方和雾化方式的剂型，换句话说，只有一个好的配方搭配以合适的雾化方式，才能够做出一款好的喷雾剂。当然由于呼吸的模式不同，可能也会对吸入雾滴粒径产生影响，因此我们在研究过程中，就必须三方都要考虑到，即雾化配方、雾化方式以及呼吸模式等。 　　图10是马尔文喷雾粒度仪测试喷雾制剂的一个示意图。其中两边是激光的发射和接收端，紧贴中间的是一个吸入式样品池，模拟人的呼吸道，而上面白色的弯管为USP人工喉，而吸入式样品池下面是接泵或者呼吸装置，这样液雾通过上面人工喉进入激光测试区域，然后通过我们的吸入样品池被泵抽走。 图10. 马尔文喷雾粒度仪测试液雾示意图 　　图11是一个持续液雾雾化的粒径分布结果，图中横坐标为时间，纵坐标为粒径大小，三种颜色的曲线分别为雾滴粒径的D10、D50以及D90，可以看到雾滴的粒径分布在长达10分钟的雾化时间内相对比较稳定。下面我们就将结合一些实验来考察影响雾化粒径的各种因素。我们知道，液雾雾化的方式较多，比如常见的喷射雾化、振动雾化或者超声雾化等，每种雾化都有各自的优缺点，其中喷射雾化就是比较常见的一种方式，其主要原理是通过一定速度的压缩空气携带药液通过狭小喷嘴而雾化，这时候压缩空气的流动速率就对雾化效果产生非常大的影响，图12给出了同一喷嘴在不同空气流速下的雾化粒径结果。 图11. 持续的nebulizer雾化粒度测试结果 图12. 压缩空气流动速率对雾化粒径的影响 　　从图中可以看出，随着空气流速速率增大，雾化液滴的粒径参数D10、D50以及D90都呈下降趋势，当流速达到11L/min时，雾化粒径达到最小，随后空气流速进一步增大，其雾化粒径反而变大，这可能是流速太大导致部分大的液滴越过挡板造成的。 　　同时马尔文喷雾粒度仪可以跟呼吸模拟机相连使用，从而对雾化进行更加深入的研究。图13给出了一个雾化系统在正弦呼吸模式下的雾化粒度结果，刚开始随着吸入速率逐渐增大，雾化液滴浓度迅速增加并趋于稳定，而雾化液滴粒径迅速减小然后缓慢增加，而当吸入速率逐渐变小时，雾化液浓度迅速衰减并且雾化液粒径开始显著增加并且很不稳定，这个数据也很好地体现了呼吸过程中发生的变化。 图13. 某雾化系统在正弦呼吸模式下的雾化粒度结果 图14. 不同呼吸频率下的雾化液滴粒径结果 　　当然我们也可以改变呼吸的方式，比如保持相同的配方和管路结构，增加呼吸频率，观察呼吸方式对于雾化粒径的影响(图14)。从图中可以看出，随着呼吸频率的增加，吸入时间也相应减少，同时吸入雾滴的流动速率也跟着增加，液滴粒径显著减小。 　　除了呼吸方式，雾液配方对于雾化粒径也会有显著的影响，图15给出了三种不同浓度的PVP溶液的雾化粒径结果。可以看出随着PVP的加入以及浓度的增加，其雾化粒径显著增加，这主要是由于PVP的加入增加了雾化液的粘度造成的。 图15. 不同浓度的PVP溶液雾化粒径结果 图16. 不同浓度的PVP溶液雾化吸入浓度的结果 　　同时图16给出了上述三种雾化液在吸入过程中雾液吸入浓度的变化，从图中可以看出，随着PVP的加入以及浓度增加，吸入浓度明显变小，这也就意味着，要想达到相同的递送剂量，对于粘度较高的雾化液可能需要更长的吸入时间。 　　4. DPI干粉吸入剂 　　干粉吸入剂(DPI)又称吸入粉雾剂，是在定量吸入气雾剂的基础上，结合粉体输送工艺而发展起来的新剂型。它是将微粉化药物单独或与载体混合后，经特殊的给药装置，通过患者的主动吸入，使药物分散成雾状进入呼吸道，从而达到局部或者全身给药的目的。干粉吸入剂具有自身显著的特点：比如无需氟利昂抛射剂，不存在大气污染问题 不含酒精、防腐剂等溶媒溶剂，减少对于喉部的刺激，同时也更加易于保存 不受药物溶解度限制，可以携带的剂量较高 固体剂型，尤其适合多肽和蛋白类药物。然而干粉吸入剂虽然不需要考虑溶解悬浮等问题，但由于粉体颗粒之间容易产生团聚，同时活性成分与辅料载体之间包覆或者相互作用因素也必须详细考量，这就对吸入装置有着更高的要求，换句话说，必须是合适的活性成分及载体，控制合适的颗粒大小，并配以合适的吸入装置，才能达到稳定安全的剂量输送。 　　为了进一步说明这个问题，我们用了两种不同的药物采取不同的吸入装置观察雾化效果。其中两种粉体药物分别为柳丁氨醇和布地奈德，表1给出了雾化细颗粒所占的比例。 表1. 两种粉体在不同的吸入装置下的细颗粒比例 　　其中可以看出，同一种物料在不同的吸入装置中分散效果差异非常大，比如布地奈德的细颗粒比例可以从14%变为63%。而如果单从粉体物性角度来说，布地奈德的分子表面能是柳丁氨醇的5倍以上，这意味着分散布地奈德的颗粒要比柳丁氨醇难得多，但我们看到最终结果却恰恰相反，布地奈德粉体分散的细颗粒更多，这也进一步说明粉体吸入分散并不是简单的按照其物理性质的规律进行的，因此如果要进行干粉吸入制剂的研究开发，就必须将粉体配方和吸入装置同时相互考量。 　　接下来，我们就通过一个小的实验来看看粉体配方工艺、吸入装置以及吸入速率是如何影响雾化效果的。我们选了三种配方的粉体(见表2)，第一种就是普通微粉化的乳糖粉体，第二种是微粉化的乳糖添加了5%的MgSt，采取实验室普通的混合设备加工，第三种同样是微粉化乳糖添加5%的MgSt，但采用的是高强度的混合设备混合(该技术由Vectura开发)。由于硬脂酸镁本身作为一个两性的物质，可以对微粉化的乳糖形成包覆结构，从而减少乳糖的团聚，但同时混合的方式和效率也将极大地影响乳糖的包裹效率和均匀程度，这也就直接导致粉体输送的复杂性。图17给出了纯的微粉乳糖在不同吸入速率下的粒径分布情况，从图中可以看出随着吸入速率增大，其颗粒粒径明显减小，这说明虽然乳糖本身颗粒是比较小的，但由于细颗粒具有较强的团聚作用，因此随着吸入速率增加，剪切作用力增强，导致颗粒越来越小，但团聚情况依然明显。 　　表2. 三种不同配方及加工工艺的粉体 图17. 纯微粉化乳糖在不同吸入速率下的粒径分布 图18. 普通混合的乳糖+硬脂酸镁粉体在不同吸入速率下的粒径分布 图19. 采取高能混合的乳糖+硬脂酸镁粉体在不同吸入速率下的粒径分布 　　图18则给出了普通混合的乳糖+硬脂酸镁粉体在不同吸入速率下的粒径大小，相比较纯的乳糖，首先在低吸入速率条件下，其颗粒分散粒径更小，尤其是大颗粒方面显著减小，这说明硬脂酸镁的包裹从一定程度下减小了乳糖团聚，但随着吸入速率增大，其粒度变化不明显，而且团聚依旧非常明显，这说明硬脂酸镁的包裹并不均匀，换句话说其并没有形成单个乳糖颗粒表面的包裹，而是多个乳糖团聚颗粒被包裹，这样这些大的包裹颗粒并不会随着吸入速率增加而分散，因此就造成了在高流速下，其粒径反而要比纯乳糖的要大。但如果改善了加工方式，提高了硬脂酸镁的分散均匀性和包裹效率，实现了单个乳糖颗粒的包裹，则可大大改善其分散粒径。图19则是采取高能混合方式的粉体在不同吸入条件下的粒径结果，从图中可以发现其分散粒径大大减少，基本上都在20微米以下，而且其粒度分布对于吸入速率并不敏感，这些都说明乳糖的包裹效率和均匀性得到了显著提升。 　　5. 激光衍射&撞击器连接 图20. 激光衍射粒度仪和安德森撞击器相连接 　　为了能够使激光衍射的测量条件跟碰撞法的测试条件一致，激光粒度仪还可以跟相关碰撞器相连接。图20是马尔文喷雾粒度仪跟安德森撞击器相连接的示意图，其中吸入制剂通过上面的人工喉进入到吸入样品池中进行粒度检测，然后通过下部的接口进入到撞击器中，由于是在同一通路中，大大提高了测试条件的匹配性，同时激光衍射作为一种无损检测技术，其本身不会对通路中的液滴、雾滴造成任何影响，因而大大扩展了其应用性。 　　6. 总结 　　现在吸入制剂越来越受到大家的重视，不论是气雾、液雾还是粉雾，不论何种形式，粒度检测毫无疑问都是体外检测中不可或缺的一环。当前医药研发的过程实际上就是跟时间赛跑的一个过程，因此在研发期间如何能够快速对大量配方、喷射装置以及测试条件进行筛选和甄别就显得非常关键。而激光衍射技术恰恰具有快速无损的特性，同时其结果比对性又非常强，能够快速提供大量粒径检测的相关数据，为吸入制剂的研发和生产提供坚实的保障。 　　(作者：李雪冰，英国马尔文仪器公司激光衍射产品专家，负责激光衍射及颗粒图像等产品的技术支持。) 　　注：文中观点不代表本网立场，仅供读者参考。

我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。中科院声像中心 任晖摄　　我国二氧化碳监测水平跻身世界前列　　根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告，受人类活动的影响，主要温室气体二氧化碳和甲烷的浓度已上升到2500万年以来的最高值，且依然呈上升趋势，地表温度也在逐年升高。温室效应正直接威胁着全人类的生存和发展。精确监视全球二氧化碳的排放状况已成为有效开展气候变化研究和应对的迫切要求。阿拉斯加冰川过去30年消融的景象，图片来自网络　　本次发射的碳卫星作为我国首颗用于监测全球大气二氧化碳含量的科学实验卫星，围绕全球气候变化这一当今国际社会普遍关心的全球性重大问题，以大气二氧化碳遥感监测为切入点，利用高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪等探测设备，通过地面数据接收、处理与验证系统，定期获取全球二氧化碳分布图，大气二氧化碳反演精度将优于4ppm，使我国在大气二氧化碳监测方面跻身国际前列。　　碳卫星是国家科技部为应对全球气候变化、提升我国全球二氧化碳监测能力部署的一项重大任务。通过863计划地球观测与导航技术领域“全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范”重大项目立项实施。由中科院国家空间科学中心负责工程总体 中科院微小卫星创新研究院负责卫星系统，中科院长春光学精密机械与物理研究所研制有效载荷 中国气象局国家卫星气象中心负责地面数据接收处理与二氧化碳反演验证系统的研制、建设和运行。　　负责本次发射任务的为长征二号丁运载火箭。本次发射还搭载发射中国科学院微小卫星创新研究院自主安排研制的1颗高分辨率微纳卫星和2颗高光谱微纳卫星。　　小卫星肩负大使命工作人员在低温实验室进行仪器调试，图片来自网络　　22日凌晨3时22分，我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星发射升空。它成为巡游在地球上空700公里的第三位全球二氧化碳“体检师”。碳卫星将在宇宙中跳起“华尔兹舞步”，不断变换观测模式，完成对全球二氧化碳的监测，并借助模式同化和反演技术，最终形成全球碳排放情况的“体检报告”。　　“小卫星肩负大使命。”国家遥感中心总工程师李加洪说。监测全球二氧化碳分布情况，这是中国应对全球气候变化采取的积极行动，也体现了我国的“大国担当”。而且，“知己知彼”，才能在全球气候谈判中掌握主动权，发出“中国声音”。　　二氧化碳浓度监测，不是想测就能测　　二氧化碳浓度监测，不是你想测，想测就能测。目前为止，只有美国和日本发射了自己的碳卫星。美国OCO-2卫星，图片来自网络　　二氧化碳在大气中的浓度本就非常低。碳卫星总设计师尹增山介绍，从2011年到2016年年底，经过近六年研制，我国碳卫星探测精度达到了优于4ppm(百万分比浓度)。也就是说，当大气中二氧化碳含量变化超过百万分之四时，碳载荷就会发现。　　如何发现?实际上，碳卫星对二氧化碳浓度采用的是“间接测量”法。大气在太阳光照射下，二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性，碳卫星通过精细测量其光谱吸收线，可以反演出大气二氧化碳浓度。　　但这根线非常窄。要获取高精度的大气吸收光谱，就要依靠碳卫星的主载荷——高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪。二氧化碳探测仪核心的技术指标和难点就是要同时实现高光谱分辨率和高辐射分辨率，这就如同检查人的指纹，普通仪器只看得到纹理，而二氧化碳探测仪可以把指纹放大一百倍，精细测量每条指纹的宽度和深度。　　“要达到这么精细的分辨率，必须要有大面积光栅。”中科院长春光机所研究员郑玉权告诉记者，为突破这项关键技术，科研人员从最基础的制造全息光栅所需的高精度曝光系统研究出发，一点点攻克技术难关，最终在碳化硅基底上制造出高精度衍射光栅，并在航空校飞试验中进行了验证。　　碳卫星探测仪上的大面积衍射光栅，能够探测2.06µm、1.6µm、0.76µm三个大气吸收光谱通道，最高分辨率达到0.04nm，这样的分辨率，在国内光谱仪器的研制上也尚属首次。　　说起研制过程，郑玉权感慨颇多。六年的载荷研制，是预研攻关和工程实施的结合。他们从“无”到“有”，实现技术突破 又迎头赶上，比肩国际先进水平。“反正，遇到问题的彷徨、解决问题的艰辛和最终找到答案的欢乐，我们全尝遍了。”　　碳卫星上的“配角”　　将为研究雾霾提供重要数据支撑　　碳卫星上的“配角”——云与气溶胶探测仪也不可小觑。气溶胶，通俗点说，就是大气中的尘埃。探测仪可以帮忙排除探测时云和气溶胶的影响，提升二氧化碳探测数据的可靠性。碳卫星地面应用系统总设计师杨忠东表示，从设计能力上来讲，这款探测仪可以为研究雾霾提供重要数据支撑。碳卫星载荷系统，图片来自网络　　“碳卫星本身，就肩负着‘创新’使命。”李加洪说。作为一颗科学实验卫星，碳卫星身上，至少有四项大胆的技术创新——大面积光栅、多模式定标、敏捷姿态调控以及复杂的反演验证系统。“我们碳卫星的整体水平，比日本的还要高。虽是‘后发’，但我们已经实现了‘并跑’。”　　技术上的卓越，并非这颗碳卫星的唯一追求。在大约半年的在轨测试之后，碳卫星将正式开始两年半的工作——让二氧化碳浓度数据到碗里来。“我们将按照应用需求，对后期数据进行加工、处理、共享和服务。”李加洪透露，科技部联合中国科学院和中国气象局已经制定了碳卫星数据管理办法。碳卫星数据将加载到国家综合地球观测数据共享平台，向国内各类用户提供数据共享服务。在国际合作方面，这些数据也会向地球观测组织(GEO)共享，这也是中国对GEO的实质贡献。　　“一颗卫星远远不够。”不过，让杨忠东欣慰的是，六年来，他们不仅收获了这颗卫星，还了解和掌握了二氧化碳高精度遥感监测仪器的制备过程。“要满足中国社会经济的发展需求，我们还要更多碳卫星。”第一颗有了，后续的，也就不再遥远。

近日，中科院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室周常河课题组发明了一种新型衍射光学器件——达曼波带片(DZP)，并基于此器件，发明了三维达曼光栅。该光栅可将通常透镜的一个焦点转换成三维焦点阵列，称之为三维达曼阵列。该项工作发表在美国光学学会期刊Applied Optics 51, 1619-1630 (2012)上，并入选Virtual Journal for Biomedical Optics(VJBO)。 　　传统的透镜对单束激光束来讲只会产生一个聚焦光斑。菲涅尔波带片是一种可以产生轴向多焦点的重要光学元件。然而，在实际应用中，菲涅尔波带片产生的轴向多焦点的强度分布不均匀，且主要能量集中在主焦点上，因而菲涅尔波带片结构并不能提供一种实用的轴向多焦点系统。 　　该课题组发明的这种新型波带片结构DZP，通过将达曼相位编码的思想引入到二元相位波带片结构中，从而可以在透镜的聚焦后场产生一系列等强度、均匀间隔分布的轴向聚焦光斑阵列，突破了传统菲涅尔波带片轴向焦斑能量分布不均匀的固有缺陷，是与传统菲涅尔波带片属于同一类型、相互并列的重要基础衍射光学元件，在轴向并行激光处理和大景深成像等系统中有重要的实用价值。 　　该课题组研究人员指出，结合这种达曼波带片和另一个二维达曼光栅，可以在透镜的后场实现按照规则晶格结构排布的聚焦光斑三维阵列，即三维达曼阵列。研究人员通过实验，在一个NA0.13和一个NA0.66物镜的聚焦后场分别实现了5×5×5和6×6×7聚焦光斑阵列。这种按照规则晶格结构排布的三维达曼阵列在三维激光直写光刻、三维光存储、并行光学粒子操控等方面有广泛的应用前景。 　　这种高数值孔径透镜下产生聚焦光斑的三维达曼阵列是上海光机所余俊杰博士在导师周常河研究员的指导下首次实现的。余俊杰博士在毕业论文中详细论述了其发明的达曼波带片、螺旋达曼波带片等一系列新型衍射光学元件的原理与设计加工流程，解决了三维达曼阵列的设计问题，为其在高数值孔径透镜下的广泛应用奠定了基础。

“全国X射线衍射与新材料学术大会暨国际衍射数据中心（ICDD）研讨会”是由中国物理学会X射线衍射专业委员会、中国晶体学会粉末衍射专业委员会和国际衍射数据中心等单位共同主办的系列学术会议，每三年召开一次。X射线衍射技术已经成为科学研究、工程应用等方面不可或缺的测试手段，本会议旨在把从事X射线衍射与材料研究的专家、学者召集在一起，创造交流和合作的平台，总结X射线衍射与新材料分析及相关学科的发展现状，交流新的思想和成果，从而推动X射线衍射与新材料分析及相关学科的发展。在正式会议开始前一天，面向研究生及青年科技工作者举办免费的讲习班。会议期间同时举办X射线衍射仪、结构数据库、软件及材料制备、加工等仪器设备展。第十四届全国X射线衍射与新材料学术大会暨国际衍射数据中心（ICDD）研讨会将于2022年7月27日-7月31日在河南省开封市中州国际饭店召开。会议主办单位：中国物理学会X射线衍射专业委员会中国晶体学会粉末衍射专业委员会国家自然科学基金委员会工程与材料科学部北京硅酸盐学会中国科学院物理研究所International Centre for Diffraction Data, USA会议承办单位：河南大学物理与电子学院河南大学光伏材料省重点实验室河南大学特种功能材料教育部重点实验室/材料学院大会组委会：大会名誉主席：林少凡、麦振洪主席：陈小龙副主席：廖立兵、李明、王聪、姜晓明秘书长：王文军委员：鲍威、蔡格梅、蔡宏灵、陈骏、陈小龙、程国峰、董成、方亮、 费维栋、高宇、郭永权、何维、贺蒙、黄丰、姬洪、姜传海、姜晓明、李明、李晓龙、李镇江、廖立兵、刘福生、刘岗、刘泉林、骆军、苗伟、潘峰、潘世烈、石磊、宋波、宋小平、谭伟石、唐为华、王聪、王刚、王文军、王沿东、王颖霞、王育华、吴 东、吴小山、吴忠华、武莉、杨智、叶文海、袁文霞、张吉东、张侃、张鹏程、张志华、赵景泰、赵彦明、郑伟涛、郑遗凡大会地方组委会:主席：白莹、张伟风、杜祖亮秘书长：邓浩委员：白莹、邓浩、杜祖亮、贾小永、李国强、李胜军、李新营、连瑞娜、任凤竹、王书杰、魏高明、张伟风、赵高峰、周正基本届会议日程： 大会邀请报告（持续更新中）：Prof. Stanley Whittingham，2019年诺贝尔奖获得者，纽约州立大学、宾汉姆顿大学陈立泉 研究员，中国工程院院士，中科院物理所陈鸣 研究员，中科院广州地球化学所鲍威 教授，香港城市大学Prof. Hideo Hosono，日本东京工业大学Prof. Robert Dinnebier，德国马普固体所Dr. Thomas Blanton，ICDD, USA Dr. Timothy Fawcett，ICDD, USA Dr. Justin Blanton，ICDD, USA Prof. Cam Hubbard，Oak Ridge National Lab 。。。。。。分会场设置：1. 衍射理论、方法及软件和数据库（投稿邮箱：xray202101@163.com）分会主席：陈骏（北京科技大学）、王颖霞（北京大学）、董成（中科院物 理研究所）、张志华（大连交通大学）、贺蒙（国家纳米科学中心）2. 超导和拓扑材料及表征（投稿邮箱：xray202102@163.com）分会主席：王刚（中科院物理研究所）、吴小山（南京大学）、赵彦明（华 南理工大学）、鲍威（香港城市大学）、郭建刚（中科院物理研究所）3. 能源材料及表征（投稿邮箱：xray202103@163.com）分会主席：白莹（河南大学）、谷林（中科院物理研究所）、骆军（上海大 学）、李晓龙（上海光源）、赵怀周（中科院物理研究所）4. 催化、环境材料及表征（投稿邮箱：xray202104@163.com）分会主席：宋波（哈尔滨工业大学）、李镇江（青岛科技大学）、刘岗（中 科院金属研究所）、袁文霞（北京科技大学）、郑遗凡（浙江工业大学）5. 发光材料及表征（投稿邮箱：xray202105@163.com）分会主席：武莉（南开大学）、蔡格梅（中南大学）、王育华（兰州大学）、 刘泉林（北京科技大学）6. 多铁性材料及表征（投稿邮箱：xray202106@163.com）分会主席：王聪（北京航空航天大学）、蔡宏灵（南京大学）、何维（广西 大学）、赵景泰（桂林电子科技大学）、石磊（中国科技大学）7. 薄膜及低维材料及表征（投稿邮箱：xray202107@163.com）分会主席：张侃（吉林大学）、唐为华（北京邮电大学）、姬洪（电子科技 大学）、宋小平（季华实验室）、张吉东（中科院长春应用化学研究所）8. 工业应用及其他（投稿邮箱：xray202108@163.com）分会主席：姜传海（上海交通大学）、王沿东（北京科技大学）、程国峰 （中科院上海硅酸盐研究所）、叶文海（重庆大学）征稿范围及格式1. 征稿内容: 1）新材料；2）结构分析；3）薄膜与界面；4）小角散射；5）织构与应 力；6）X射线衍射教学；7）X射线衍射在工业中的应用；8）ICDD 粉末衍射 数据库与软件；9）中子衍射与电子衍射；10）新方法与新技术；11）科普、 教学；12）其它。2. 会议摘要、论文要求：论文摘要或全文均可，摘要篇幅不超过1页A4纸；全文篇幅不超过4页A4纸，采用MS-word，中英文均可，并注明通讯联系人和联系方式，详见附件1模板。3. 投稿方式：通过电子邮件形式，发到相应会场的投稿邮箱。4. 奖励：会议将设立青年优秀报告奖和优秀墙报奖，以学会名义颁发证书和奖 金，以鼓励从事X射线衍射和新材料相关领域的青年科技工作者和研究生。（投稿截止日期：2022年7月10日）讲习班：培训主题：结构分析方法与相关软件应用培训地址：中州国际饭店中华厅主讲老师：Dr. Rongsheng Zhou, ICDD （线上），徐春华 博士，ICDD（线下），金士锋 副研究员，中科院物理研究所（线下）《Jade软件与ICDD数据库应用》兰司 教授 南京理工大学《径向分布函数原理、方法及其在先进材料研究中的应用》陶琨 教授，清华大学《全文自编中文版X射线多晶衍射分析软件应用》冯振杰 副教授 上海大学《相变前后晶体结构分析初步及Rietveld精修自动化软件使用》（讲习班限定人数100人，按报名先后顺序；免学费，食宿费自理。）会议注册费：提前注册：正式代表2000元，学生代表1800元。现场缴费：正式代表2200元，学生代表2000元。请将注册费汇至如下账户：开户名称：中国晶体学会开户银行：工行北京海淀西区支行银行账号：0200004509014447141注：汇款时请在附言中注明个人信息，汇款后请发邮件至xray2021@163.com告知汇款金额、开发票信息。企业参展：会议期间安排国内外厂商介绍仪器设备和技术的最新进展，并安排各厂商专家对用户使用中遇到的问题进行现场技术答疑。除报告外，会议期间还将为厂商安排展台。参展事宜请联系：王文军（电话：010-82649836）。（参展报名截止日期：2022年7月10日）会议住宿：中州国际饭店：酒店地址：河南省开封市鼓楼区大梁路121号；联系电话：0371-22219999；标准间/单间大床房：380元/间（含早）中州国际邻近酒店：汴京国贸商务酒店：酒店地址：河南省开封市大梁路201号；联系电话：0371-23426999；单间/标间：220元左右（含早）航天大酒店：酒店地址：河南省开封市大梁路99号；联系电话：0371-23879888；单间/标间：240元左右（含早）注：会务组不负责预定酒店，请参会代表自行预订。上述为会议协议价，预订时请报会议名称。会务组联系方式:中国物理学会X 射线衍射专业委会中国晶体学会粉末衍射专业委员会2022年06月15日附件：06.15 第十四届全国X-射线衍射学术大会第三轮通知.pdf