雪景固态热调制器

p 　　两年一度的石油环境检测技术大会(PEFTEC, Petroleum, Refining, Environment Monitoring Technologies Conference)于2017年11月29-30日在比利时著名港口城市安特卫普召开。本次大会主题包括实验室检测、石油化工产品分析，环境排放监测、便携式与在线采样技术、标准物质与方法、质量控制等。吸引了全球石化炼油、环境检测、以及分析仪器行业的数百名专家学者和仪器厂商参加。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/dc6bcff0-da1b-47f5-9948-ebbfc43c649f.jpg" style=" " title=" IMG_20171129_100536_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c619152a-5e82-4c70-9f7f-62dd0963efdd.jpg" style=" " title=" IMG_20171130_141622_副本.jpg" / /p p 　　雪景科技作为唯一一家中国仪器厂商参加本次大会，展出了公司自主开发的基于半导体制冷技术的全二维气相色谱热调制器SSM1800。全二维气相色谱是一种具有强大分离能力的分析技术，可用于石油化工、环境检测、食品香料等行业中复杂样品的分离分析。相比传统气相色谱，全二维技术可极大提高峰容量和分辨率，一次可同时分析上千种化合物。这项技术在欧洲和北美应用较为广泛，很多实验室都有配备，积累了丰富的实用经验。但传统全二维技术需要使用液氮等制冷剂，运行成本较高，而且附属设备多，操作维护也比较复杂。主要集中于高端实验室。雪景科技开发的SSM1800采用革命性的调制方式，彻底摈弃了制冷剂使用，其独特的设计和方便简捷的操作颠覆了人们对全二维气相色谱技术的认知，吸引了广大参会的色谱应用者前来观看咨询。 /p p 　　在了解了固态热调制器的工作原理和实际效果后，很多用户产生了浓厚的兴趣。他们表示，“SSM1800是一个令人兴奋的产品。它的出现极大简化了全二维分析的操作和维护过程，降低了这项高端分析手段的技术门槛。由于全二维技术在石化和环境行业中针对复杂体系出色的分析效果，固态热调制技术将对今后全二维气相色谱在相关应用中的普及推广起到了非常积极的作用。” /p p 　　 strong 雪景电子科技(上海)有限公司简介 /strong /p p 　　雪景科技(J& amp X Technologies)是一家由海归博士创立的初创公司，致力于新型全二维气相色谱技术的设计、研发、生产、和应用。公司总部设在上海，另外在南京、北京设有分支机构。雪景科技自主开发的全球首款不使用制冷剂的固态热调制器SSM1800于2016年面世，目前已应用于国内多家高校、科研机构和企事业实验室，受到用户的广泛好评。同时雪景科技积极开拓海外市场，目前与一些国外知名分析实验室开展合作，共同推广方便易用的全二维气相色谱技术，实现其在普通实验室和常规分析上的普及应用。 /p

全二维气相色谱(comprehensive two-dimensional GC, or GC×GC)作为一种全新的色谱分离手段，具有分离能力强，峰容量大，定性有规律等优点。目前已经开始应用在石油化工、环境监测、天然产物分析、食品卫生、生物医药等行业，是复杂样品和痕量样品分析的强大武器。全二维色谱最核心的部件调制器可分为气流式调制器(flow modulator)和热调制器(thermal modulator)。相比气流式调制器，热调制器调制性能更加优异，而且可以直接连接质谱，是当前最主流的调制技术。市场上的热调制器普遍采用气流喷射调制方式，利用液氮或压缩空气以及热空气对色谱炉膛内的调制色谱柱进行冷却和加热，附属设备较多，运行和维护费用较高。加上居高不下的系统价格，使全二维气相色谱技术目前仅限于一些高端实验室和较前沿的科研应用，难以向广大中低端用户和常规检测普及。　　雪景科技经过多年的研发，成功推出了全球首款采用半导体制冷元件的商业化固态热调制器(SSM)，使全二维气相色谱(GC×GC)彻底摆脱了液氮和其他制冷剂的使用。独特的机械和热管理设计保证了产品与目前主流热调制器相当的调制性能。其小巧的结构和方便的操作极大地简化了GC×GC技术的使用难度和运营成本。由于采用了模块化设计，用户可以方便地将该调制器安装到任意气相色谱平台上，配合专业的全二维色谱数据处理软件，将常规的一维气相色谱升级成全二维气相色谱系统，极大提高现有系统对复杂样品的分析能力。另外，由于该热调制器体积小巧能耗低，可以和其他在线式或者便携式色谱进行联用甚至集成，第一次实现全二维气相色谱在在线监测和野外分析中的应用，为我国日益增长的环境、食品和化工检测需求提供一种全新的技术手段。固态热调制器　　雪景科技是一家致力于推广和普及全二维气相色谱技术的公司。主要产品包括全二维气相色谱调制器、全二维色谱数据处理软件、以及全二维气相色谱系统构建和维护、应用解决方案和技术支持等。全二维气相色谱系统

2019年8月23日，雪景科技在第二届全二维色谱技术与应用大会上正式发布了全新的气流调制器 QFM1200 QFM1200系列气流调制器采用雪景科技发明的准止流调制技术（Quasi-stop flow modulation）, 通过周期性将进样口直接联通二维柱，（近似）停止一维流动并产生较大的二维流量，将一维馏出物快速释放至二维，实现调制效果。 QFM1200开创了一种全新的气流调制原理，继承了气流调制的优势，包括体积小巧，无需制冷剂，沸点范围宽，运行稳定可靠，重复性好，无需维护等。同时进一步简化了结构和附属设备，省去了目前气流调制技术常用的额外气流控制组件和微流路元件，显著降低了系统复杂度。可以在常规色谱平台上更简便、更快捷、更经济地升级到全二维气相色谱系统。雪景科技同时推出了针对不同应用的多种柱系统配置和优化色谱方法，当方法确定后可长期不间断稳定运行，在常规分析及便携式现场分析领域具有广阔的应用前景。

雪景新型固态热调制器是世界上第一台商业化的基于固态半导体制冷技术的热调制器，使传统的全二维气相色谱彻底摆脱了液氮和其他制冷剂的使用。独特的机械和热管理设计保证了产品与目前主流热调制器相当的调制性能。其小巧的结构和方便的操作极大地简化了GC×GC技术的使用难度和运营成本，适合于在广大常规实验室和野外检测的分析实践中进行推广应用。　　固态热调制器还可以安装与任意GC平台上，配合独立的控制软件和全二维数据处理软件，非常方便地将常规的一维GC或者GCMS升级成全二维气相色谱系统，极大提高原有系统的峰容量和分离能力。　　固态热调制器控制软件 SSM Viewer　　主要功能包括：固态热调制器状态实时监测；固态热调制器参数(冷热去温度、程序升温、调制周期等)设定与控制；外部设备同步，支持手动启动；方法编辑和进样序列编辑。　　全二维气相色谱系统配置软件　　全二维GC计算器是配置GC分析柱和气流系统，特别是包括多个分析柱和多点流路控制的参数设置工具。系统应用包括分析柱反吹，流出物分流，中心切割，气流调制/热调制的全二维GC或以上的任意组合系统。　　全二维数据处理软件Canvas　　雪景科技Canvas能够直接读取安捷伦数据文件，同时支持其他通用色谱质谱数据文件格式。　　主要功能包括：二维数据可视化、色谱峰自动检测与积分、质谱数据分析和NIST库检索、化合物族建立和分析、色谱图比较与差异分析、基本定性和定量以及其他定制功能。

科学仪器行业活跃着一批拥有核心技术、产品具有良好市场潜力的中小仪器厂商，为更好地助力企业发展，仪器信息网在2021年继续推进国产科学仪器腾飞行动之“创新100”项目，以公益性的宣传报道和资源对接，助力行业筛选扶持真正具备自主创新能力的“种子选手”。近日，“创新100”项目采访了雪景电子科技（上海）有限公司（以下简称“雪景科技”）。雪景科技实验室一隅研发和创新是企业发展的基石提到国内全二维气相色谱的热调制产品生产厂商，不得不提这样一家公司——雪景电子科技（上海）有限公司。成立于2015年初的雪景科技，一直致力于在色谱分离这个细分领域深耕挖掘。经过几年的努力经营，目前已经在全二维气相色谱核心部件——调制器和数据处理软件方面颇有建树。六年来，公司规模虽然较小，其业绩表现却不错。雪景科技联合创始人赵之骏告诉我们，除了去年受疫情影响，雪景科技其余几年的销售额均实现了100%以上增长，且今年前四个月，营业额已经超过了去年全年的收入。而今，他们正在朝着“形成自己的技术特色和市场优势，从而打造出具有全球影响力的仪器品牌”这一目标而不断努力。能够取得亮眼的成绩，得益于雪景科技对于产品创新的重视和投入。据悉，雪景科技每年的研发投入均超过了销售额的50%，而研发人员更是占到了公司总人数的50%，这对于一个中小规模企业来说是件很难得的事，同时也足以看出雪景科技是真正将产品创新看成了公司的发展基石。雪景科技成立以来，创造性地提出了使用半导体制冷的固态热调制技术。赵之骏介绍，固态热调制器是全球第一个商业化的不需要液氮或压缩制冷机的热调制产品，它克服了全二维色谱普及的关键性障碍，使得全二维色谱的使用门槛降低，用户可以用更少的资源实现更高效的全二维分析，这促使市场上出现了大量的应用需求。此外，雪景科技除了每年固定推出或更新的产品外，还跟如清华大学、复旦大学、中国广州分析测试中心、广州海关技术中心、上海疾病预防控制中心、广州禾信仪器股份有限公司等多家高校科研院所及不同行业和政府科研机构展开多方面的技术合作和产品整合。固态热调制器降低了全二维色谱应用门槛全二维气相色谱调制技术以及相配套的全二维色谱数据处理技术至今已经历了很多变革和演化，在欧美发达市场逐渐形成了几种成熟的方案产品。赵之骏介绍，根据不同调制原理，全二维色谱调制器可分为热调制和气流调制两种方式。其中热调制由于调制效果优异，方法优化方便，可直接联接质谱等优点，是目前科研上主要应用的调制方式；而气流调制由于其构造简单，成本低，可靠性强，更适合常规分析应用。不过，作为主流的调制器，热调制技术需要消耗大量的制冷剂，依赖液氮或制冷机制冷，设备比较复杂，操作维护要求很高，而且由于信息量比常规一维色谱多了一个数量级以上，数据处理异常繁琐，所以一般只应用在高端实验室，市场规模很小，国内几乎没有公司参与产品开发和市场化运作。“从全球范围来看，也只有2-3家具有一定市场规模的全二维气相色谱厂家，而且都是欧美企业。”相较而言，雪景科技研发的固态热调制器采用模块化设计，体积小巧，安装操作方便，而且可以任意加装在现有色谱平台上，将普通气相色谱仪轻松升级成全二维系统，极大降低了全二维气相色谱的应用门槛，可以让更多的科研工作者使用这项先进的分析技术，还可以开发出高端实验室之外更多的应用场景，从而进一步增加全二维的市场规模。“除了提供创新产品，我们还充分发挥本土企业优势，为国内客户提供更贴心、更及时的服务和技术支持。”赵之骏说，由于目前全二维色谱还属于比较新的技术，方法开发和优化、色谱数据处理和挖掘等方面跟常规色谱都有所区别，要更好地发挥全二维技术的高效分离能力，需要专业的指导和培训。“我们在全国很多城市都有技术人员或合作单位，提供全方位的咨询、维护、方法开发或定制化服务，并通过专门的线上交流群及时沟通和指导，有必要时派资深工程师到现场解决和培训。同时结合我们不定期的线上知识分享、讲座报告，以及线下培训班和技术交流会议，共同为大家创造一个全二维色谱相关的学习环境和技术平台，有效解决客户的困难和问题。”雪景科技相关产品让中国进入全二维色谱“第一梯队”事实上，自从全二维技术发明以来，国内的学者对此技术抱有很大兴趣，很早就开始了多领域的应用开发，我国也是全球最早开展此类应用研究的国家之一。赵之骏提到，目前全二维气相色谱设备的市场规模已经从5年前的每年10套左右，增加到每年50套以上，这些设备的使用也极大促进了国内全二维应用的开展，并转化成实际的科研成果，近几年国内科研单位在国内外重要期刊上发表的全二维色谱相关的应用论文也越来越多。同时，很多单位开始应用全二维色谱技术建立各种标准，用于解决常规色谱方法分离效果不好的问题，有一些地方标准已经开始实施。“可以预见，未来全二维色谱的市场将非常广阔，特别在石油化工、煤化工、食品风味、环境污染、代谢组学、医疗诊断等领域有很大的应用前景。”不过，他也谈到，虽然近年来全二维色谱的市场规模显著增加，但总体来说还是属于小众的仪器产品，很多分析行业的科研工作者对该技术了解不多。而且由于标准较少，在基层实验室推广比较困难。提及未来，赵之骏说，随着技术的进步和应用的增多，全二维色谱这种先进的分析方法已经开始逐渐从高端实验室向中低端常规实验室转移渗透，无需制冷剂、操作方便、维护要求少的调制器将越来越受到市场的青睐。今后，雪景科技将继续聚焦研发创新，扩展全二维色谱及相关的多维色谱产品线，改进产品质量，不断推出方便、可靠、智能、高效的产品，以及针对特定应用的定制化解决方案，更好地服务国内客户。“我们相信，不久的将来，中国能够进入全二维色谱的世界‘第一梯队’，并成为某些创新技术和应用的开创者和引领者。” 附：“创新100”介绍　　秉承“国产科学仪器腾飞行动”宗旨，仪器信息网于2018年启动“国产科学仪器腾飞行动”之“创新100”项目，通过筛选一批具备自主创新能力的中小仪器厂商，借助报道、走访、调研等方式，在企业发展的关键时期“帮一把”。　　项目自启动以来，已收到超过150家企业的踊跃申请，通过输出公益性的宣传报道，组织企业研学、参观交流、主题讨论等各类资源对接活动，得到广大科学仪器企业与用户单位的高度关注与一致好评，现已成为中国科学仪器市场颇具影响力的特色活动，对于提升国产仪器品牌影响力，为行业筛选优质仪器企业贡献重要力量。为延续“国产科学仪器腾飞行动”精神，筛选和服务更多国产科学仪器潜力企业，“创新100”将于2021年继续进行，为国产仪器企业输送更多公益资源。　　点击链接，立即报名：https://www.instrument.com.cn/zt/chuangxin100-2021

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2018年5月24-25日，雪景科技主办的第一届全二维气相色谱技术交流大会在南京城市名人酒店召开。会议吸引了全国60多位全二维色谱行业的专家学者参加。 会议第一天，雪景科技首席科学家官晓胜博士给参会人员普及了全二维气相色谱的发展历程和基本原理，然后着重介绍了雪景科技固态热调制器SSM1800的工作原理、安装、操作和维护过程。简短的午休过后，雪景科技软件经理、Canvas软件系统的开发者汤璐茜给大家详细讲解了全二维数据处理软件Canvas的操作使用和应用案例。 接下来，参会的专家学者参观了雪景科技在南京的全二维色谱应用开发实验室，现场了解固态热调制器在不同系统上安装情况和实际结果。大家看到真实的仪器和系统后热情都非常高涨，实验室里所有全二维系统前都围满了参观人员，纷纷询问具体操作和使用情况，雪景科技相关工程师对大家关心的问题均进行了耐心细致的解答。 第二天的应用交流会上，来自石化、环境、香料等不同行业的全二维气相色谱用户介绍了他们各自领域内的应用情况。这些报告个个精彩纷呈，引得台下的听众踊跃提问，很多相关的老师都利用报告间隙时间交流使用过程中的细节。 最后，雪景科技邀请的全二维气相色谱领域的国际专家Philip Marriott教授给中国的全二维色谱用户做了名为“Multidimensional and Comprehensive 2D GC Methods to Achieve High Resolution Profiling of Complex Volatile Samples”的主题报告。Marriott教授作为制冷剂式热调制技术的发明人，介绍了从事20多年以来有关全二维色谱理论、设备、方法、应用等各方面的研究成果。他深入浅出又生动幽默的讲解牢牢抓住了听众的注意力，不时博得观众的阵阵欢笑和掌声。 会后，参会的专家学者纷纷表示，本次会议加深了他们对全二维色谱技术的理解，也促进了国内全二维用户的相互交流。两天的技术交流大会取得了圆满成功。

达硕信息与雪景电子科技在全二维气相色谱领域深入合作2016年1月 15 日，大连达硕信息技术有限公司（以下简称：达硕信息）与雪景电子科技（上海）有限公司依托各自优势，在全二维气相色谱（GC×GC）数据分析软件开发、产品推广及解决方案展开全面合作，达硕信息也成为雪景电子科技国内首家合作经销商。 达硕信息是国家级高新技术企业，是国内为数不多的具备算法创新能力，提供数据处理软件产品和服务，及行业数据个性化解决方案的企业。公司海外归来的同事具有很强的全二维色谱分析及其复杂数据分析处理背景，在国际领先的Philip Marriott研究组从事多年的全二维化学计量学相关算法研究，研究成果丰硕，获得广泛的国际认可。 关于雪景电子科技雪景电子科技（ 上海）有限公司致力于以全二维气相色谱为主的先进色谱技术的研发、销售、推广、以及技术咨询服务。公司由留美海归博士创办成立，技术研发实力雄厚，人才配备精良。研发团队拥有世界顶尖分析仪器公司研发实验室多年工作经验，对全二维色谱的系统开发和应用实践有着深刻的理解和丰富的经验。 一、全二维气相色谱简介（GC×GC）全二维气相色谱（Comprehensive Two-dimensional Gas Chromatography, 简称GC×GC）是上世纪九十年代在传统的一维气相色谱基础上发展起来的一种新的色谱分析技术。其主要原理是把分离机理不同而又互相独立的两支色谱柱以串联方式连接，中间装有一个调制器（Modulator）, 经第一根柱子分离后的所有馏出物在调制器内进行浓缩聚集后以周期性的脉冲形式释放到第二根柱子里进行继续分离，最后进入色谱检测器（图1）。这样在第一维没有完全分开的组分（共馏出物）在第二维进行进一步分离，达到了正交分离的效果。 图1 全二维气相色谱原理图 ■全二维色谱图 检测器的信号经过专业软件重整合并后可以生成直观的全二维色谱图。一般以第一根柱上的保留时间为横坐标, 第二根柱上的保留时间为第二横坐标，信号强度为纵坐标做三维图；或以第一根柱上的保留时间为横坐标，第二根柱上的保留时间为纵坐标，信号强度以颜色深浅区分的二维等高图或轮廓图。 ■技术特点 相比于传统的一维气相色谱，全二维气相色谱的主要优势在于 →分辨率高，峰容量大 →灵敏度高 →不同种类的化合物在色谱图上的分布有规律，便于定性分析 ■调制器（Modulator） 全二维色谱最核心的部件是调制器，根据调制的类型，可分为气流式调（Flow modulator）和热式调制器（Thermal modulator）。气流式调制器也称阀调制器，通过一段固定长度的样品管路和两个切换阀来实现馏分的聚集和释放。该技术安装简单，调制范围广，但配置灵活性差，性能不理想，而且与质谱配合时大量样品都需要被分流（因为质谱的进口流量一般不超过1-2ml/min，而气流式调制器的出口流量一般在20ml/min左右），从而影响灵敏度，目前实际应用并不普及。而热式调制器采用对某段色谱柱进行反复冷却和加热实现组分在色谱柱内的聚集和释放，配置灵活，性能更好，是目前主流的调制器类型。LECO和ZOEX是目前世界上主要的两家热调制器生产厂家（均为美国公司），国内目前以研究仿制为主，还未形成有竞争力的商业化产品。这些市场上主流的热调制器均采用大量制冷剂（液氮、液态二氧化碳或制冷空气等）进行制冷，使用不方便，维护成本高，难以在基层实验室进行推广。■主要市场全二维气相色谱技术相比传统一维色谱，分离能力大大增强，特别适合于针对复杂样品的高分辨解析，或者是在含有较大本底物质的样品中针对某些特定痕量物质的分析检测。目前主要用于以下行业和市场 →石油化工（油品分析，工艺检测，溢油分析） →环境检测（挥发性有机物，PM2.5溯源，持久性有机物） →食品药品（非法添加，农药残留，特色鉴定） →香精香料（有效成分，添加物、残留物分析） →生物医疗（代谢组学，呼气检测） 二、新一代全二维气相色谱技术 针对现有热调制器和全二维气相色谱使用不便的问题，雪景电子科技（上海）有限公司与达硕信息在硬件设计、配置优化、数据处理等方面进行了一系列的创新，推出了以新型固态热调制器为基础的新一代全二维气相色谱技术，为全二维气相色谱在普通实验室甚至实验室外的应用创造了条件。■新型固态热调制器 新型固态热调制器采用半导体制冷技术，使全二维气相色谱（GC×GC）彻底摆脱了液氮和其他制冷剂的使用。创新的机械、热管理与模块化设计在保证了产品性能与目前主流热调制器相当的基础上，显著提高了热效率，减小了系统体积和功耗，简化了安装与操作过程（图2）。这些技术进步极大地降低了GC×GC技术的使用难度和运营成本，适合于在常规实验室推广普及。另外，固态热调制器可以简单安装各种气相色谱平台进行使用，首次使全二维气相色谱在野外分析和在线检测的应用成为可能。 图2 新型固态热调制器实物图及装配效果图主要技术特点和指标 →制冷方式：半导体制冷元件（TEC），无需任何制冷剂 →外观：575px×275px×250px →重量：5kg →电源：110-220VAC, 最大功耗 220W →冷区温度：-50—100°C，数字设定，支持多阶程序升温 →热区温度：40—320°C，数字设定，支持多阶程序升温 →调制范围：C5-C40 →调制周期：≥1.5s →调制后峰宽：典型值20-25ms →吹扫气用量：干燥氮气或空气3-10ml/min（20psi）, 用于保持冷区干燥 →通讯接口：USB与PC通讯，同步线与GC通讯 →人机界面：PC客户端 →色谱平台：可搭配任何气相色谱平台，包括实验室色谱和便携式色谱 →创新的电子补气模式 新一代全二维气相色谱技术在调制器和第二维分析柱之间加入了一路电子控制的补气（图3）。这种全新的工作模式给全二维色谱带来了巨大的优势和灵活性。 图3 带有电子控制的补气模式的全二维气相色谱原理图 首先，第一维和第二维的流量实现了完全解耦，从而可以方便灵活地对两维流量同时进行优化。而在传统的全二维气相色谱中，第一维和第二维流量相同，一般无法实现同时优化，需要采用额外的二维柱箱对二维分离进行有限的调节（消除峰迂回等）。全新的补气模式省去了二维柱箱配置，进一步简化了系统。更重要的是，灵活的两维流量控制也首次让两维保留时间锁定和比例缩放成为可能，实现了在不同检测器和不同配置条件下谱图的精确对应（详见最新技术应用），为建立特定样品的二维指纹图谱库以及快速筛查和谱图比对铺平了道路。此外，电子补气模式还可以提供一些额外的功能，比如对一维柱的反吹保护等。■全二维色谱数据处理软件数据处理一直是全二维色谱技术中的难点和痛点。雪景科技推出的Canvas多维色谱数据处理软件使用了高度智能化的算法，根据使用者的习惯和分析规律，省略了大部分冗余的用户参数，使全二维气相色谱分析更加简洁快速。该数据处理软件可以实现以下功能 →二维色谱可视化 →智能化调制周期判定、峰识别和积分（全程自动化，无需客户干预） →族分析功能 →色谱图对比 →定量与定性分析 →系统流路计算优化 此外，还可以根据不同客户的需求，对常用全二维气相色谱功能进行集成和定制，方便客户的日常操作与检测分析。 ■达硕信息在全二维色谱分析和算法方面拥有丰富的经验，特别是在谱图分析、模式识别、指纹图谱库建立等方面掌握全球领先的核心技术。达硕信息将与雪景科技将展开深入合作，进一步完善二维色谱数据处理软件的功能，并逐步建立典型行业重要样品的二维指纹图谱库，力争降低全二维色谱分析的技术门槛和操作难度，为今后全二维气相色谱分析的普及与标准化作出贡献。三、发展路线与合作模式 我们的特点是拥有自主知识产权的简单实用的硬件和软件，以及丰富的全二维气相色谱分析应用和数据处理经验。对于现有的分析检测行业的用户，如果需要对复杂样品进行全面分析，我们可以提供必要的硬件和软件，将常用的一维气相色谱简单升级成全二维气相色谱系统，以达到高分离度高分辨率的要求。同时，我们也将和各行各业的分析检测客户深入合作，根据行业特点，共同开发标准化的全二维分析方法，逐步建立起典型样品的二维指纹图谱库，实现利用非质谱检测器进行样品快速比对和常规筛查，简化分析过程，减少数据处理时间，从而实现全二维气相色谱技术在分析检测行业的普及应用。此外我们也欢迎各仪器厂商和我们进行系统集成等方面的合作，将全二维气相色谱技术进一步推向更广阔的市场，尤其是在线和便携式的检测市场。×

为了满足不同行业对全二维气相色谱的技术需求，雪景科技近期推出了多款针对特定行业应用的全二维气相色谱分析系统。这些系统是雪景科技多年来在不同行业全二维分析应用开发经验的总结和提炼，集成了品牌气相色谱和质谱、全二维调制器及定制配件、样品前处理、全二维柱系统和实验方法、以及数据处理流程，形成了针对特定应用的一整套专业化全二维色谱解决方案。研究人员可以快速上手，节省了全二维和多维色谱系统配置和方法开发的时间，最大程度上发挥出全二维气相色谱的强大分析功能。 1. 原油及石油产品全二维分析系统（P510系列）采用最新的全二维气相色谱分析技术，对原油、油田沉积物、以及各种中低馏分石油产品（汽油、煤油、柴油等）的化学组成进行分析，实现族类分离、全组分分析、或目标化合物定量等。广泛用于石油勘探、石油化工、煤化工、化工环境监测等领域。 2. 挥发性及半挥发性有机化合物全二维分析系统（H880系列）可用于离线或在线分析空气、颗粒物、水样、土壤以及材料中的挥发性有机物（VOCs）和半挥发性有机物（SVOCs）的化学组成和含量。提供最全面最准确的化合物组分信息和定量结果，满足大气科学、环境监测、公共安全、产品质控等多个领域的分析应用要求。搭配多种进样配件，实现各种场景的应用需求。包括自动液体进样、CTC自动进样平台（模块可选）、多模式及热脱附模块、在线VOCs富集浓缩系统、在线颗粒物捕集脱附系统等。 3. 矿物油全二维分析系统（S830系列）适用于环境、食品、粮油产品以及食品包装材料中矿物油含量的分析检测，采用业界领先的全二维气相色谱技术，样品经提取后可直接进样，无需预柱分离，利用全二维色谱的双柱系统一次性分离饱和烷烃（MOSH）和芳香烃（MOAH）组分，同时得到MOSH和MOAH的含量，极大提高检测效率。灵敏度和可靠性较常规方法也有显著提高。此外，搭配升级组件后可实现矿物油中典型化合物定性和精细分析（TOF质谱），以及整合样品全自动前处理和提取过程（CTC自动前处理平台）。 4. 香精香料及风味物质全二维分析系统（T360系列）整合最新的全二维气相色谱分析技术和配套系统，搭配最适合风味分析的柱系统和调制柱，对食品饮料、烟草、中草药、农产品及天然香料等原料中的挥发性物质进行全面精细分析，提高风味鉴定、质量控制、工艺优化和真伪甄别等应用的分析能力和准确性。该系统特别集成了雪景科技研发的自动切换高级模式，在一套系统上实现常规一维、全二维、中心切割的全自动切换，而且切换过程及柱系统维护（换色谱柱）无需放空质谱，同时支持多检测器协同检测（质谱、FID、嗅闻仪等）。真正做到了“一机多用”，“维护无忧”。 雪景科技专注于全二维及多维色谱的技术开发和应用推广，竭诚为各行业用户提供更方便、更高效、更经济的色谱分析技术、数据处理方法，以及整体解决方案。

据《每日科学》网站2009年5月31日报道，美国科学家首次设计出一款多像素太赫兹频率(THz)光波调制器，将来有望广泛应用于生物光谱学和半导体结构成像研究。 　　太赫兹辐射是指频率从0.37THz到10THz，波长介于无线波中的毫米波与红外线之间的电磁辐射区域，所产生的T射线在物体成像、医疗诊断、环境检测、通讯等方面具有广阔的应用前景。对太赫兹辐射的正式研究，可以追溯到很多年前，但直到1990年高效生成和检测辐射的方法成为可能后，该研究才变得越来越普遍。 　　美国莱斯大学物理学家丹尼尔米特尔曼和他在桑迪亚和洛斯阿拉莫斯国家实验室的同事，使用一种特异材料来控制太赫兹波束的流出。之所以称之为特异材料，是因为它包含数组微观分裂的金属环，这些圆环可由附近的电极控制。通过调节圆环的电容来调整辐射水平。也就是说，赫兹光(即T射线)可以通过调制器进行转换，由调制器决定光线能否通过。该调制器由16个像素组成，呈4×4阵列。 　　米特尔曼称，第一次对太赫兹波束进行电控非常重要。要使光束能够穿过整个平面，而不呈现线性爆裂状态，进而促成光波成像，这是第一步。调制器的切换速度大约为1兆赫，与现今数据传输的最快速率相比并不算快。但他认为，对许多T射线成像任务来说，高带宽并不是必需的。目前他们正在设计一个较大的32×32像素阵。 　　该研究成果将在2009年激光与电学/国际量子电子学会议(CLEO/IQEC)上提出。该会议将于5月31日至6月5日在美国巴尔的摩召开。

纯相位空间光调制器在PSF工程中的应用一、引言2014年诺贝尔化学奖揭晓，美国及德国三位科学家Eric Betzig、Stefan W. Hell和William E. Moerner获奖。获奖理由是“研制出超分辨率荧光显微镜”，从此人们对点扩散函数 (PSF) 工程的认识有了显着提高。Moerner 展示了 PSF 工程与 Meadowlark Optics SLM 的使用案例，用于荧光发射器的超分辨率成像和 3D 定位。 PSF工程已被证明使显微镜能够使用多种成像模式对样本进行成像，同时以非机械方式在模式之间变化。这允许对具有弱折射率的结构进行成像，以及对相位结构进行定量测量。 已证明的成像方式包括：螺旋相位成像、暗场成像、相位对比成像、微分干涉对比成像和扩展景深成像。美国Meadowlark Optics 公司专注于模拟寻址纯相位空间光调制器的设 计、开发和制造，有40多年的历史，该公司空间光调制器产品广泛应用于自适应光学，散射或浑浊介质中的成像，双光子/三光子显微成像，光遗传学，全息光镊(HOT)，脉冲整形，光学加密，量子计算，光通信，湍流模拟等领域。其高分辨率、高刷新率、高填充因子的特点适用于PSF工程应用中。图1. Meadowlark 2022年蕞新推出 1024 x 1024 1K刷新率SLM二、空间光调制器在PSF工程中的技术介绍在单分子定位显微镜（SMLM）中，通过从相机视场中稀疏分布的发射点来估计单个分子的位置，从而克服了分辨率的衍射限制。可实现的分辨率受到定位精度和荧光标签密度的限制，在实践中可能是几十纳米的数量级。有科研团队已经将这种技术扩展到三维定位。通过在光路中加入一个圆柱形透镜或使用双平面或多焦点成像，可以估算出分子的轴向位置。光斑的拉长（散光）或光斑大小的差异（双平面成像）对轴向位置进行编码。将空间光调制器（SLM）与4F中继系统结合到成像光路中，可以设计更广泛的点扩散函数（PSF），为优化显微镜的定位性能提供了可能。利用空间光调制器（SLM）对荧光显微镜进行校准，可以建立一个远低于衍射极限的波前误差，SIEMONS团队就利用Meadowlark空间光调制器实现了高精度的波前控制。原理证明和实验显示，在1微米的轴向范围内，在x、y和λ的精度低于10纳米，在z的精度低于20纳米。对这篇文献感兴趣的话可以联系我们查阅文献原文《High precision wavefront control in point spread function engineering for single emitter localization 》下面我们来具体看看是如何应用的，以及应用效果如何。图2. A）SLM校准分支和通过光路的偏振传输示意图。额外的线性偏振滤波器没有被画出来，因为它们与偏振分光器对齐。B）相机上的强度响应作为λ/2-板不同方向α的SLM的相位延迟的函数。C) 光学装置的示意图。一个带有SLM的中继系统被添加到显微镜的发射路径中（红色），一个单独的SLM校准路径（绿色）被纳入发射中继系统中。这允许在实验之间进行SLM校准。BE：扩束器，DM：分色镜，L：镜头，LPF：线性偏振滤镜，M：镜子。OL：物镜，PBS：偏振分光镜，TL：管镜。光路如上图2所示，包括一台尼康Ti-E显微镜，带有TIRF APO物镜（NA = 1.49，M = 100），一个200毫米的管状镜头，一个带有SLM的中继系统被建立在显微镜的一个出口端口。中继系统包括两个消色差透镜，一个向列型液晶空间光调制器（LCOS）SLM（Meadowlark，XY系列，512x512像素，像素大小=15微米，设计波长=532纳米）和一个偏振分光器，用于过滤未被SLM调制的X偏振光。di一个消色差透镜在SLM上转发光束。第二个中继镜头确保在EMCCD上对荧光物体进行奈奎斯特采样。显微镜配备了一套波长为405nm、488nm、561nm和642nm的合束激光器。 这个配置增加了一个用于校准SLM的第二个光路。这个空降光调制器校准光路是为测量入射到SLM上的X和Y偏振光之间的延迟差而设计的，为了测量某个SLM像素的调制，需要将SLM映射到校准路径的相机上。这种映射是通过在SLM上施加一个电压增加的棋盘图案来获得的。平均捕获的图像和没有施加电压时的图像之间的差异被用作角落检测算法（来自Matlab - Mathworks的findcheckerboard）的输入，以找到角落点。对这些点进行仿生变换，并用于找到对应于每个SLM像素的CMOS像素。图3. SLM校准程序。A) 单个SLM像素的测量强度响应作为应用电压的函数。每一个极值都对应于等于π的整数倍的相位变化，并拟合一个二阶多项式以提高寻找极值的精度。强度被分割成四个部分，它们被缩放为[0 1]。这个归一化的强度（B）被转换为相位（C），并反转以创建该特定电压段和像素的LUT（D）。E）20个随机选择的SLM像素的归一化强度响应，显示像素间的变化。F) 测量的波前均方根误差是校准后立即使用校准LUT的相位的函数，45分钟后，以及制造商提供的LUT。G) 在不同的恒定相位下，用于成像光路的SLM部分的LUTs。暗点表示没有3个蕞大值的像素。H) 测量的平均相位和预定相位之间的差异作为预定相位的函数。 图3解释了SLM像素的校准程序。首先，以256步测量作为应用电压函数的强度响应，产生一连串的蕞小值和蕞大值，它们对应于π或2π的迟滞。在被照亮的SLM平面内的所有像素似乎有三个蕞大值，这意味着总的相位调制为4π或1094纳米。这些极值出现的电压是通过对极值附近的三个点进行拟合抛物线来找到的，这增加了精度，并充分利用了SLM的16位控制。然后，强度被分为四段，用公式（11）的逆值对这些段进行缩放并转换为相位。相位响应被用来为每个SLM像素构建一个单独的查找表（LUT），以补偿SLM的非均匀性。LUT参数在SLM上平滑变化，并与肉眼可见的法布里-珀罗条纹大致对应，表明相位响应的差异是由于液晶层厚度的变化造成的。额外的像素与像素之间的变化可能来自底层硅开关电路的像素与像素之间的变化。完整的校准需要大约5分钟（在四核3.3GHz i7处理器上的3分钟扫描和2分钟计算时间），但原则上可以优化到运行更快。实验结果：图4 测量的PSF与矢量PSF模型拟合之间的PSF比较。G-I）平均测量的PSF是由大约108个光子携带的信号通过上采样（3×）和覆盖所有获得的斑点编制而成。比例尺表示1μm。 图4显示PSF模型的预测结果。通过这种方式，实验的PSF是由∼108个光子的累积信号建立起来的。实验和理论上的矢量PSF之间的一致性通常是非常好的，甚至在蕞大的离焦值的边缘结构也是非常匹配的。剩下的差异，主要是光斑的轻微变宽，是由于入射到相机上的光的非零光谱宽度，由于发射光谱的宽度和四带分色器的带通区域的宽度。边缘结构中也有一个小的不对称性，这可能是由光学系统中残留的高阶球差造成的。 所有工程PSF的一个共同特点是，与简单的二维聚焦斑点相比，它们的复杂性必须在PSF模型中得到体现，该模型被用于估计三维位置（可能还有发射颜色或分子方向）的参数拟合算法。简化的PSF模型，如高斯模型、基于标量衍射的Airy模型、Gibson-Lanni模型，或基于Hermite函数的有效模型都不能满足这一要求。一个解决方案是使用实验参考PSF，或用花样拟合这样的PSF作为模型PSF，或者使用一个或多个查找表（LUTs）来估计Z-位置。矢量PSF模型也可以用于复杂的3D和3D+λ工程PSF。众所周知，矢量PSF模型是高NA荧光成像系统中图像形成的物理正确模型。复杂的工程PSF的另一个共同特点是对扰乱设计的PSF形状的像差的敏感性，并以这种方式对精度和准确性产生负面影响。为了实现精确到Cramér-Rao下限（CRLB），即无偏估计器的蕞佳精度，光学系统的像差水平应该被控制在衍射极限（0.072λ均方根波前像差），这个条件在实践中往往无法满足。因此，需要使用可变形镜或为产生工程PSF而存在的SLM对像差进行校正。自适应光学元件的控制参数可以使用基于图像的指标或通过测量待校正的像差来设置。后者可以通过基于引入相位多样性的相位检索算法来完成，通常采用通焦珠扫描的形式。这已经在高数值孔径显微镜系统、定位显微镜中实现，并用于提高STED激光聚焦的质量。三、PSF应用对液晶空间光调制器的要求1.光利用率 对于这个应用来说，SLM将光学损失降到蕞低是很重要的。PSF工程使用SLM来操纵显微镜发射路径上的波前。在不增加损失的情况下，荧光成像中缺乏信号。使用具有高填充系数的SLM可以蕞大限度地减少衍射的损失。 Meadowlark公司能提供标速版95.6%的空间光调制器，分辨率达1920x1200，高刷新率版像素1024x1024，填充因子97.2%和dielectric mirror coated版本（100%填充率）。镀介电膜版本的SLM反射率可以做到100%，一级衍射效率可以做到98%。高分辨率能在满足创建复杂相位函数的同时，能够提升系统的光利用率。2.刷新率（蕞高可达1K Hz）高速度可以实现实时的深层组织超分辨率成像。可见光波段蕞高可达1K Hz刷新速度（@532nm）。3.分辨率（1920x1200） 高分辨率的SLM是创建三维定位所需的复杂相位函数的理想选择，如此能够对每个小像元区域的光场进行自由调控。上海昊量光电作为Medowlark在中国大陆地区总代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。对于Meadowlark SLM有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系。欢迎继续关注上海昊量光电的各大媒体平台，我们将不定期推出各种产品介绍与技术新闻。 关于昊量光电：昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

美国Meadowlark公司推出亚毫秒液晶空间光调制器！目前市面上的纯相位液晶空间光调制器的液晶响应速度均处于50Hz以内（0-2π），无法满足高速调制客户的使用要求。 为满足自适应、通信等领域的用户高速调制的需求，美国Meadowlark公司（原BNS）于2016年推出了目前市面上唯一一款兼具有高液晶响应速度（0-2π）（285Hz-667Hz @ 532nm；166Hz-250Hz@1550nm）、高衍射效率(90-95%)、高填充因子（100%）、的纯相位液晶空间光调制器。 美国Meadowlark Optics公司的超高速液晶空间光调制器采用瞬态向列液晶效应技术（Transient Nematic Effects）、相位环绕技术（Phase Wrapping）、局部校准技术（Regional LUTs）,实现了超高速的液晶响应速度。这三项技术均已申请专利。 瞬态向列液晶效应技术超高速液晶空间光调制器与高速型的空间光调制器响应速度对比上海昊量光电设备有限公司可以给客户提供样品试用，以及相关的技术支持。您可以通过我们的官方网站（http://www.auniontech.com/n/news/v_The_Fastest_Liquid_Crystal_Spatial_Light_Modulator.html）了解更多的液晶空间光调制器产品信息，或直接来电咨询021-34241962。

近日，中科院合肥研究院强磁场中心磁光团队成功研发了一种主动的太赫兹相位调制器。相关研究成果发表在ACS Applied Electronic Materials 国际期刊上。 　　虽然具有优越的波谱特性和广泛的应用前景，太赫兹技术的工程应用还严重受制于太赫兹材料与太赫兹元器件的开发。为了满足不同的应用要求，太赫兹调制器件成为这一领域的研究重点。 　　强磁场中心磁光团队聚焦太赫兹核心元器件这一前沿研究方向，继2018年发明一种基于二维材料石墨烯的太赫兹应力调制器【Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)】、2020年发明一种基于强关联氧化物的太赫兹宽带光控调制器【ACS Appl. Mater. Inter.12, 48811(2020)】、2022年发明一种基于关联电子材料的主动、智能化太赫兹电光调制器【ACS Appl. Mater. Inter. 14, 26923-26930, (2022)】之后，与固体所苏付海团队合作，经过大量材料筛选与技术探索，发现氧化物晶体NdGaO3可以使太赫兹发生明显相位移动。研究结果表明，NdGaO3晶体在100-400K下可以实现~94°的相位移动，相位移动大小几乎线性依赖于太赫兹频率，并且具有晶体各向异性。采用光控的方式，研究团队实现了太赫兹相位的主动调制，即在20 J/cm2的光照激发下，NdGaO3晶体可以实现稳定的相位调控~78°，通过改变光照激发强度，可以实现多态的太赫兹相位移动。该结果表明NdGaO3晶体是太赫兹移相器的合适候选材料，其灵敏度和稳定性有望在新型太赫兹光学器件中得到良好的应用。 　　该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金，省级重大科技专项计划中国科学院前沿科学重点研究项目的支持。(a)基于NdGaO3的光控相位调制器示意图(b)相位移动随太赫兹频率和光照开关的变化。

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热调制技术是全二维气相色谱中使用较多的一种调制方式，在第一根色谱柱和第二根色谱柱之间以固定频率反复施加高温和低温，使一维的馏出物在该段位置产生周期性的冷聚和释放，从而实现对一维峰的调制过程。热调制技术相对于气流调制，调制效果更好，分辨率更高，而且载气流量保持不变，适合连接质谱检测器，另外冷聚过程中可以对分析物进行浓缩，灵敏度也有所提高。热调制技术已经成为应用最广泛的一种全二维气相色谱调制方法。　　目前的热调制技术经历了一系列的技术革新。John Philips和Zaiyou Liu最先于1991年提出热调制技术并申请了专利。当时是在一根石英毛细柱上利用导电涂料的电阻加热和自然冷却来完成调制过程。由于导电涂料反复加热后容易剥落，而且自然冷却速度较慢，这种阻热式的调制方式被淘汰，但它却奠定了当今经典的两级热调制的技术基础。　　上世纪90年代末，澳大利亚的Phillip Marriott教授发明了纵向调制冷却系统(Longitudinally Modulated Cryogenic System, LMCS)。LMCS将一个移动的冷阱(Cryo Trap)套在需要调制的色谱柱上，冷阱内可用液态二氧化碳对局部色谱柱进行制冷，冷阱套以外的色谱柱放置在色谱仪的炉膛内部，被炉膛加热。通过冷阱套的上下移动，对不同部位的色谱柱进行反复加热制冷从而完成调制(图1)。这种方式加热和制冷都十分快速有效，能产生非常理想的调制峰宽，大大增加了全二维气相色谱的实用性。LMCS的出现让众多色谱学者开始应用全二维气相色谱技术，发表了大量以此技术为基础的分析应用，对全二维气相色谱的发展产生了深远的影响。不过，由于LMCS的运动部件自外向内伸入炉膛，其两端存在很大的温差，因此易产生变形和失效，其长期稳定性一直存在问题，最终也没有商业化。不过随后发展的商业调制器均沿袭了这种思路，采用色谱仪炉膛直接加热，相比于阻热式调制器，这种方法简单稳定，可靠性大大加强，但为了在加热的炉膛内实现快速冷却，必须大量使用液态制冷剂，所以被称为制冷式热调制器。　　图1. LMCS热调制器技术原理示意图　　经过一系列探索与改进后，采用固定冷热喷嘴的调制器开始慢慢盛行，例如ZOEX公司的环形调制器，LECO公司的四喷嘴调制器，和Thermo Scientific公司的双喷嘴调制器。这些调制器利用喷嘴喷出的冷热气体对调制柱进行加热冷却(图2)，温度变化速率快，可靠性高，该技术现已实现商品化，成为目前学术界和工业界大量使用的主流热调制器。　　　　图2. 冷热喷嘴调制器技术原理示意图　　与此同时，随着不锈钢毛细色谱柱的问世和商业化，已经消失很久的阻热式调制技术在几年前重新获得发展。其代表是美国密西根大学Richard Sacks教授的研究团队和加拿大滑铁卢大学的Tadeusz Gorécki教授的研究团队。其共同特点就是长期将调制柱放置在低温环境中，以周期性的电流直接加热需要调制的不锈钢毛细柱。这种方式利用不锈钢的导电性质，不用依赖导电涂料，稳定性显著提高。而且电加热方式简单灵活，可以产生非常窄的脉冲，实现快速释放。他们两个团队在冷却系统上稍有区别。　　密西根大学的调制器核心部件安装于色谱仪炉膛内，将金属毛细管浸泡在被一个制冷机循环冷却的聚乙二醇液态腔体里来完成调制全过程。密西根大学首创的这种通过制冷机形成充足冷量的技术方案被ZOEX等公司随后纷纷采用和改进，并形成了商业化的不使用液氮的喷嘴式热调制器。但是，这些调制器仍然需要消耗大量的用于热交换的干燥的氮气或空气，并没有将全二维色谱技术真正从高端实验室或研究机构中解放出来。　　滑铁卢大学的调制器核心部件最初安装于炉膛之外，并利用蜗旋管冷却技术来完成调制。蜗旋管需要消耗大量的压缩空气，因此一般也只能在实验室中使用。近年来，改进的调制器核心部件重新安装于炉膛之内，并利用一端伸出炉膛的导热铜块来实现风冷降温。这项改进终于让人看到了不消耗任何制冷剂的曙光。但是，它也牺牲了一定的调制范围，尤其是在低沸点化合物一端。　　无论哪种方案，只要采用不锈钢色谱柱作为调制柱，必须同时解决电的良好接触和避免在接触点产生冷点，这样才能保证正常的色谱过程。然而。这两点往往是矛盾的。因此可以看到上述两个团队最终还是选择了直接或间接在炉膛内完成调制全过程，并由此在其它方面做出了牺牲。另外，不锈钢本身比熔融石英的热质量大了近四倍，因此在没有强制冷的条件下，降温速度很慢，例如滑铁卢大学的调制器，调制周期无法做到4秒以下 然而，目前全二维色谱的运行趋势是将调制周期优化在2秒到4秒之间，从而更好地保持第一维的色谱分离效果和节省整体分析时间。最后，不锈钢色谱调制柱必须具有不同膜厚的内部固定相才能完成对相应沸点范围化合物的调制，但是因其固定方式对良好电接触的要求，更换起来并不灵活。综上所述，采用不锈钢色谱柱电阻加热的调制器目前还有很多技术问题没有解决，在短期内难有大的突破，目前只停留在研究阶段，尚未实现商业化。　　随着本世纪初微加工工艺和微机电系统(MEMS)的兴起，第一个微型固态热调制器在美国密西根大学诞生。它在一片硅晶片上集成了微色谱柱和金属丝线，利用后者脉冲式电阻加热和一块半导体制冷元件的持续冷却完成对微色谱柱的调制(图3)。这项发明由于整体设备的热质量非常微小，从而省去了制冷剂的使用，极大简化了日常操作。但是由于其微机电系统和外部宏观尺寸的设备难以实现完美的无缝连接，实际性能并不理想。此外由于分析测试市场规模比较小，不足于降低微系统的开发制造成本。经过多年的研发，该技术始终不能商业化。　　图3. 基于MEMS的微型热调制器技术原理示意图　　借鉴了LMCS移动式系统和微型热调制器的优势后，Guan和Xu将它们以崭新的方式结合起来，发明一种不依赖微加工工艺但又能成功使用半导体制冷的固态热调制器。这种调制器在整体上摈弃了业界一直流行的对色谱仪炉膛加热的依赖，构建了独立的冷却与加热环节以实现炉膛外的完全调制。由于不再需要大量的制冷以抵消炉膛的加热，另外冷却与加热区域进一步在空间上相互隔绝，大大增加了制冷效率。这样只依靠半导体制冷就能实现优异的调制效果，完全避免了制冷剂的使用(图4)。这种技术目前已经成功商业化。　　图4. 无需制冷剂的商业化固态热调制器

近日，中科院合肥研究院强磁场中心盛志高研究团队依托稳态强磁场实验装置成功研发了一种主动智能化的太赫兹电光调制器。相关研究成果发表在国际期刊 ACS Applied Materials & Interfaces 上。虽然太赫兹技术具有优越的波谱特性和广泛的应用前景，但其工程应用还严重受制于太赫兹材料与太赫兹元器件的开发。其中，围绕智能化场景应用，采用外场对太赫兹波进行主动、智能化的控制是这一领域的重要研究方向。瞄准太赫兹核心元器件这一前沿研究方向，强磁场中心磁光团队继2018年发明一种基于二维材料石墨烯的太赫兹应力调制器[Adv. Optical Mater. 6, 1700877(2018)]、2020年发明一种基于强关联氧化物的太赫兹宽带光控调制器[ACS Appl. Mater. Inter. 12, 48811(2020)]、2021年发明一种基于声子的新型单频磁控太赫兹源[Advanced Science 9, 2103229(2021)]之后，选择关联电子氧化物二氧化钒薄膜作为功能层，采用多层结构设计和电控方法，实现了太赫兹透射、反射和吸收多功能主动调制（图a）。研究结果表明，除了透射率和吸收率，反射率和反射相位也可被电场主动调控，其中反射率调制深度可以达到99.9%、反射相位可达~180o调制（图b）。更为有趣的是，为了实现智能化的太赫兹电控，研究人员设计了一种具有新型“太赫兹-电-太赫兹”的反馈回路的器件（图c）。不管起始条件和外界环境如何变化，该智能器件可以在30秒左右自动达到太赫兹的设定（预期）调制值。（a）基于VO2的电光调制器示意图（b）透射率、反射率、吸收率和反射相位随外加电流变化（c）智能化控制原理图这一基于关联电子材料的主动、智能化太赫兹电光调制器的研发为太赫兹智能化控制的实现提供了新的思路。该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、强磁场安徽省实验室方向基金的支持。文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.2c04736

引言：空间光调制器（一般指相位型SLM）可以对光的振幅、相位、偏振态等进行调制，在光学研究领域拥有广泛和悠久的历史。目前相位型空间光调制器在全息光学，全息光镊，激光并行加工，自适应光学，双光子/三光子/多光子显微成像，散射或浑浊介质中的成像，脉冲整形，光学加密，量子计算，光通信，湍流模拟等领域应用广泛。很多的科研人员在使用空间光调制器时，往往会受到零级光的困扰，零级光对研究结果也产生了非常大的影响。可以说大家苦零级光久矣。本文对液晶空间光调制器零级光的产生原因及其消除方法进行了阐述。Meadowlark Optics公司拥有40年纯相位SLM研发经验，可以提供模拟寻址的纯相位空间光调制器（1920x1200 & 1024x1024分辨率），产品工作波段可以覆盖400-1700nm，相位稳定性可以达到0.1%，帧频可以到1436Hz，损伤阈值可以达到200W/cm2以上。 关键词：空间光调制器、SLM，液晶空间光调制器，纯相位，LCOS，零级光，一级衍射空间光调制器零级光产生的原因？要想了解SLM零级光产生的原因，我们需要先了解下空间光调制器的结构构成。如下图所示，LC-SLM光学头主要由：保护玻璃，透明电极，液晶层，像素电极层（Wafer）构成。1） 保护玻璃的透过率窗口片保护玻璃的透过率在相应的工作波段（400-800nm,500-1200nm,850-1650nm）内通常在98.5-99.5%范围内，因此有少量的光被直接反射回去。2）透明电极的透过率透明电极的透过率一般都在99%以上，该部分造成的零级光基本可以忽略。3）空间光调制器填充率像素电极层（Wafer）由一个个的独立像元构成，从而SLM可以实现针对单个像元的独立调制。相邻像元之间会有微小的缝隙，缝隙部分无法加载电压，因此对应的液晶层无法加载相位，这部分未被调制的光会反射回去，产生零级光。4）入射光照射到非工作区域如果入射光照射到了非工作区域，则这部分光也会不被调制，直接反射回光路，产生零级光。5）入射光的偏振态或者偏振方向错误目前市面上所有的相位型空间光调制器（SLM）均要求线偏光入射，线偏方向与液晶的e轴平行（extraordinary axis）。如果入射光与e轴存在夹角，或者入射光的偏振态不是线偏光，则会有一部分分量的光不被调制，从而产生零级光。Meadowlark公司SLM零级光消除方法？硬件方面：1）提高空间光调制器的填充率，蕞小化缝隙影响。Meadowlark Optics公司可以提供1024x1024的纯相位空间光调制器，填充因子可以达到目前世界蕞高的97.2%，大大减小了缝隙产生的影响。2）提高空间光调制器的线性度。1920x1200的液晶空间光调制器，MLO公司在出厂前会对每一台SLM进行高精度的校准，保证每一台空间光调制器都具有高度的线性准确性，从而提高相位调制精度，达到蕞优的调制效果。软件方面：a)叠加闪耀光栅Meadowlark公司的SLM控制软件提供生成任意周期闪耀光栅的功能，该光栅可以方便的与客户的全息图进行叠加，从而把结果偏转到1级位置，客户只需要用光阑将零级光滤掉，只让一级光通过即可。b)叠加菲涅尔透镜MLO公司的调制器控制软件提供生成任意焦距菲涅尔透镜的功能，用户可以将全息图与该菲涅尔灰度图进行叠加，从而零级光与衍射光的焦平面会发生错位，零级光在衍射光的焦平面上会发散掉，从而减小零级光的影响。光路方面：1）光路中添加偏振片和半波片，提高入射光的偏振态准确性为了使用SLM作为相位调制器，入射偏振必须是线性的，并且与LC分子对齐。为了确保入射光的偏振是线性的，建议在激光光源后放置一个偏振器。为了确保偏振与LC分子对齐，建议在偏振器和SLM之间放置半波片，通过半波片的旋转可以将0级光调到最小。2）光路中添加使用0阶块（0th order block），阻挡零级光上海昊量光电设备有限公司可以提供什么样的空间光调制器？1）1920x1200纯相位空间光调制器（标准速度） 2）1024x1024纯相位空间光调制器（超高速度）关于昊量光电：昊量光电可以给客户提供SLM样品试用，以及全面的技术支持。上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商，代理品牌均处于相关领域的发展前沿；产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务。您可以通过昊量光电的官方网站了解更多的产品信息，或直接来电咨询。

Meadowlark公司收购CRi空间光调制器业务 近日，美国Meadowlark Optics公司与Cambridge Research & Instrumentation(CRi)公司发布联合声明，宣布双方就Meadowlark Optics公司正式收购CRi公司液晶空间光调制器产品线达成协议。 Meadowlark Optics公司总裁兼CEO Garry Gorsuch先生表示，纳入CRi SLM产品，进一步丰富了美国Meadowlark Optics公司的产品线，充分证明了公司要发展和扩大更多SLM市场的决心，以及公司在空间光调制器生产核心技术方面的信心。作为美国Meadowlark Optics公司在空间光调制器产品线的中国地区独家代理商，昊量光电将一如既往地为客户(包括CRi SLM客户)提供优质的服务与技术支持！关于CRI：CRi公司的P128 SLM和 P640透射式液晶SLM在超快脉冲整形方面具有独特的技术优势，持有多项技术专利。目前CRI公司的SLM产品线已经加入到Meadowlark现有的透射和反射SLM产品线中。 关于Meadowlark Optics公司：2014年7月，Meadowlark收购了Boulder Nonlinear Systems 的商业产品部分，BNS公司的产品包括了SLMs、光学快门，偏振旋转器，可变波片和立体光学镊子系统。截止目前，Meadowlark的SLM产品线已经涵盖了美国原BNS公司的SLM，CRi的的SLM，以及Meadowlark公司原有的SLM生产线。目前Meadowlark公司的液晶空间光调制器的研发技术、生产工艺及拥有的专利技术数量，均处于全球领先地位。 关于上海昊量光电设备有限公司：上海昊量光电设备有限公司作为Meadowlark Optics公司空间光调制器产品线中国地区的独家代理，深耕SLM行业多年。上海昊量光电设备有限公司拥有专业的销售团队及售后技术团队，多年来坚持为客户提供一流的产品和售后服务，在SLM的应用领域得到了客户高度的认可和好评。 调制器 空间光调制器超高速液晶空间光调制器透射式液晶空间光调制器 ? 美国BNS公司(Boulder Nonlinear Systems, Inc.)生产销售适用于各种光电应用的液晶空间光调制器(liquid crystal spatial light modulator)，能够根据指定的像素图案对光在空间的分布进行调制,在需要pixel-by-pixel光束控制以优化产品性能的应用领域正扮演着 越来越重要的角色。BNS公司能够提供基于LCoS（liquid crystal on silicon）技术的各种反射式空间光调制器，包括纯相位调制，纯振幅调制，及振幅相位混合调制。其XY（512X512）面阵及 linear（1X4096）线阵空间光调制器被广泛应用于激光光束偏转与可编程相位掩模等热点领域。 BNS公司的空间光调制器具有相位或振幅调制速率高、透过效率高、图形软件操作界面友好等特点。调制器 空间光调制器XY系列偏振无关液晶空间光调制器1x12,288线阵相位型液晶调制器XY系列铁电液晶空间光调制器XY系列向列液晶空间光调制器 专用实验设备 CUBE-便携式光镊系统全息光镊系统

近日，中国科学院院士、中科院深圳先进技术研究院碳中和技术研究所(筹)所长成会明与副研究员丁宝福团队，联合清华大学深圳国际研究生院教授刘碧录团队、中科院半导体研究所研究员魏大海团队，首次发现了二维六方氮化硼(h-BN)液晶具有巨磁光效应，其磁光克顿-穆顿效应高出传统深紫外双折射介质近5个数量级，进而研制出稳定工作在深紫外日盲区的透射式液晶光调制器。 　　双折射是引起偏振光相位延迟的一个基本光学参数。有机液晶因双折射可受外场连续调制，而被广泛用作光调制器的核心材料。然而，传统有机液晶在深紫外光照射下吸收强且不稳定，液晶光调制器仅能工作在可见及部分红外光波段，无法工作在紫外及深紫外波段。同时，透射式深紫外光调制器在紫外医学成像、半导体光刻加工、日盲区光通讯等领域颇具应用前景。因此，发展一种在深紫外光谱区稳定、透明度高及具有场致双折射效应的新型液晶材料，有望推进透射式深紫外液晶光调制器的发展。 　　科研团队研制出一种基于二维六方氮化硼无机液晶的磁光调制器。研究采用的氮化硼二维材料具有极大的光学各向异性因子(6.5 × 10-12C2J-1m-1)、巨比磁光克顿-穆顿系数(8.0 × 106T-2m-1)、高循环工作稳定性(270次循环工作后性能保留率达99.7%)和超宽带隙等优点，同时二维六方氮化硼是通过“自上而下”的高粘度纯溶剂辅助研磨法剥离制备而成。由于超宽的带隙，二维六方氮化硼液晶在可见、紫外和部分深紫外光谱区具有颇高透明度。在磁场作用下，基于二维六方氮化硼液晶的磁光器件在正交偏振片下呈现出明显的磁控光开关效应。 　　科研人员通过观察入射光偏振态与磁场作用下液晶透射率关系的实验揭示了二维六方氮化硼在外场作用下顺磁场的排布方式。在入射光的偏振态被调整为平行和垂直于磁场的两种状态下，后者呈现较高的光透射率，间接印证了二维六方氮化硼纳米片平行于磁场方向排布。该研究针对层状二维六方氮化硼薄膜的磁化率各向异性测试揭示了面内易磁化方向，进一步证实了二维六方氮化硼纳米片顺磁场排布的物理机制。结合二维氮化硼纳米片的极大的光学各向异性，研究发现了二维六方氮化硼液晶的巨磁致双折射效应。 　　该研究选用波长处于深紫外UV-C日盲区的266 nm激光，测试二维氮化硼液晶在该光谱区的光学调制性能。通过开启和关闭0.8特斯拉的磁场，研究实现了该调制器在深紫外光波段的透明与不透明两种状态之间的切换。经过270个不间断开关循环测试后，性能的保持率达99.7%。 　　鉴于二维材料家族成员庞大、带隙覆盖宽，基于无机超宽带隙二维材料液晶的光调制器的光谱覆盖范围有望向更短深紫外波段延伸，促进液晶光调制器在深紫外光刻、高密度数据存储、深紫外光通讯和生物医疗成像重要领域的应用。 　　相关研究成果以Magnetically tunable and stable deep-ultraviolet birefringent optics using two-dimensional hexagonal boron nitride为题，发表在Nature Nanotechnology上。研究工作得到国家自然科学基金、科技部、广东省科学技术厅、深圳市科技创新委员会等的支持。六方氮化硼无机二维液晶及其磁控光开关效应 六方氮化硼无机二维液晶的磁致排列和磁致双折射效应表征基于六方氮化硼无机二维液晶的深紫外光调制器性能研究及对比

摘 要：传统的液晶空间光调制器作为一种高单元密度的新型波前矫正器件， 一直受限于液晶的刷新速度，在许多的应用领域无法满足科研人员的需求。美国Meadowlark Optics公司20多年以来一直致力于研发高响应速度的空间光调制器，近期Meadowlark Optics宣布推出液晶刷新速度（0-2π）高达600Hz@532nm 500Hz@635nm的高速型SLM，其控制器的帧频为833Hz。 引 言：这款高速型液晶空间光调制器的分辨率为512x512,像素25um,开孔率：96%，通光口径：12.8x12.8mm 相信这款空间光调制器的出现，可以为天文自适应，生物显微自适应等对空间光调制器的刷新速度有较高要求的客户带来便利。此款产品由上海昊量光电独家代理。 液晶空间光调制器的工作原理Meadowlark Optics公司使用的液晶材料为超高速液晶，利用液晶的双折射效应及扭曲特性，当光进入双频液晶空间光调制器后，对应的O光和e光的折射率不同导致光束中的o光和e光分离。o光和e光在液晶空间光调制器中的传输速度不同，同时利用液晶的扭曲效应，在SLM两端施加不同的电压时液晶分子会发生不同角度的偏转，因此液晶空间光调制器可以对每一个像素点实现不同的相位调制（如下图所示）。 结论 高速型液晶空间光调制器以其液晶响应速度快，校正单元多（512*512）等特点受到越来越多的科研人员的青睐。目前在天文望远镜观测、大气湍流模拟、自适应光学算法模拟、眼底成像、双光子显微镜、超分辨显微成像等领域发挥着越来越重要的作用。此款产品由上海昊量光电独家代理。 关于我们：上海昊量光电设备有限公司专注于光电领域的技术服务与产品经销，致力于引进国外顶级光电器件制造商的技术与产品，为国内客户提供优质的产品与服务。我们力争在原产厂商与客户之间搭建起沟通的桥梁与合作的平台。

2019年8月22-23日，雪景科技主办的第二届全二维色谱技术与应用大会在南京召开。会议主题是推广全二维气相及液相色谱技术，促进国内各行业的技术和应用交流。来自全国各地不同行业的近80位专家学者参加。会议很荣幸地邀请到国内全二维色谱技术的开创人——大连化物所的许国旺老师，给大家带来一场精彩的主题报告，许老师首先讲述了21世纪初期他们实验组首次引入全二维气相色谱的缘由，以及在此基础上开展的一系列全二维色谱研究和应用，主要用于石化、环境、风味等行业，重点介绍了目前很热门的代谢组学的研究方向和技术手段。全方面给大家展示了全二维色谱技术的发展历程和未来方向，广大听众都意犹未尽，收益良多。此外，来自石化、环境、风味等多个行业的全二维色谱工作者为大家进行了技术交流和分享，从理论研究、方法优化、仪器开发，到具体应用和标准开发等，这些报告精彩纷呈，台下听众提问不断，互动积极，受到了很好的效果。这次会议上，应一些老师的要求，主办方还专门安排了一个小时的分组讨论，将所有参会人员分成四个小组进行经验分享和技术交流。大家对目前全二维技术在各行业内的发展和具体的应用开展热烈讨论，很多刚刚开始接触全二维的老师提出了很多疑惑和问题，也得到了很好的解答。会后很多老师感觉一个小时的时间过得太快，很多问题都没来得及讨论。希望以后有更多的机会跟大家讨论。最后，雪景科技官晓胜博士发布了刚刚推出的准止流气流调制技术和产品，该产品极简的原理和精妙的设计引起了大家强烈的兴趣，对其技术细节和效果进行了广泛的交流，最后纷纷表达惊喜，这个产品“完全超出了之前对全二维技术的想象”，“难以置信全二维技术居然能如此简单”。两天紧张的日程结束后，一些老师还专门参观了雪景科技位于南京的应用实验室，现场体会了我们的产品以及一些技术细节。参会的专家学者纷纷表示，本次会议收获很大，不但加深了他们对全二维色谱技术的理解，也认识了很多同行和朋友。希望今后雪景科技的全二维技术大会越办越好，继续为促进全二维用户的交流和推动全二维技术的发展搭建平台。

近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心盛志高研究团队等采用超快时间分辨泵浦探测技术，在SrTiO3晶体中实现了由超快相干声子诱导的GHz频率的双折射调制，其工作频率远超现今商业光弹调制器的截止频率。相关研究成果发表在《先进科学》(Advanced Science)上，并申请了发明专利。具有双折射效应的特定材料能塑造光。基于双折射调制技术工作的光弹调制器是现代光学技术的核心元件之一。目前的光弹调制器多借助压电材料提供的机械应力，来驱动光弹晶体实现双折射调制，其工作频率受限于光弹/压电晶体的谐振频率，一般为kHz量级。随着高频信号处理和高频光通信的需求不断涌现，亟需研发具有GHz工作频率的双折射材料与调制技术。针对这一现状，盛志高课题组与合作者经过大量材料筛选与技术探索，借助强磁场磁光实验室中的超快泵浦-探测系统，在钙钛矿SrTiO3晶体中发现了由超快相干声子诱导的GHz光学双折射效应，并实现了对其进行光学操控。研究团队在换能器/SrTiO3异质结构中，使用超快激光脉冲产生了具有低阻尼的相干声学声子。经过系列材料筛选，研究发现LaRhO3半导体薄膜作为换能器层能获得相对较高的光子-声子能量转换效率。进一步，研究在优化的异质结构中发现，超快相干声学声子可以在应力敏感的SrTiO3晶体中诱导出具有GHz频率的光学双折射。同时，研究团队通过双泵浦技术实现了对相干声子及其诱导的GHz双折射的光学操纵。这揭示了超快光学双折射调制的一种机制，并为GHz高频声光器件的应用奠定了技术基础。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、强磁场安徽省实验室方向基金和合肥大科学中心高端用户培育基金的支持。左图：激光诱导的声学声子激发SrTiO3晶体GHz双折射原理示意图；右图：不同晶体取向的SrTiO3晶体GHz双折射调制。

在光通信的研究中，所涉及的波段除了可见光中的多个波长（如780nm）外，在红外波段，1550nm是最多被选择的。由于光纤中使用的玻璃材料的吸收特性，1550nm光在传输过程中能量损失是最小的，这样就能达成更远距离的光通信。除了对光本身性能的利用外，光通信还要求光路中的每一个元件，在保证功能的前提下，最大程度地控制光能损失。光通信研究典型光路空间光调制器中的光能损失想要光携带信息传输向远方，需要对其进行编码。空间光调制器（LCOS-SLM）就是可以通过相位调制来实现这一操作的元件。待编码的激光束穿过空间光调制器透明的玻璃基板层和ITO电极层，到达液晶层完成相位的调制（电压→液晶分子排列方向→折射率→光程→相位）后，经过反射面的反射进行输出。这时候的光，就已经是满载信息的了。 当然，作为光路中的其中一环，"高性能、低光能损失"也是光通信对空间光调制器提出的苛刻要求。光在空间光调制器的透明的玻璃基板层和ITO电极层其实损失都较小，而液晶层为主要的的工作层，调制带来的损耗难以避免。在这种情况下，提高反射面的反射率，便是控制元件整体光能损失的最有效方法。目前空间光调制器反射层主要有两类：传统的铝制反射层和介质镜。其中，后者的反射率是明显高于前者的。虽然在可见光波段高反射率介质镜已经得以应用，但受材料限制，适用于1550nm的介质镜始终是业界的技术瓶颈。因此，大部分针对此波长的空间光调制器，一直以来采用的都是传统材料（铝）的反射层，光利用率也只在80%左右。155nm处光利用率达98%的新型空间光调制器滨松成功突破了材料和工艺难题，自主开发出了可应用于1500nm-1600nm波段的介质镜。利用此项独家的专利技术，研发了在1550nm附近超高光利用率（97%）的全新空间光调制。 目前市面上1550nm附近各主要SLM产品的光利用率对比除了1550nm高反射率外，滨松此款新型空间光调制器在上升和下降时间方面，较以往产品也有了明显的提升，灵敏度进一步改善。新品现在可以接受预定咨询，而针对光通信用可见光波段，滨松同样可以提供丰富的产品选择。 滨松1550nm高反射率空间光调制器基本参数一览整体方案提供：InGaAs红外相机+空间光调制器针对调制后的光斑观察和分析，滨松也可提供针对1550nm附近波段的高灵敏InGaAs红外相机，可搭配空间光调制器，应用于光通信研究中。

纯相位液晶空间光调制器的液晶响应速度多年以来一直受限于60Hz的数据传输及30-140ms的液晶响应时间限制，无法实现高速的调制，不能满足相控阵扫描，自适应光学等高速调制应用的使用要求。一直以来，纯相位空间光调制器的速度到底可以做到多快？一直备受科研工作者的关注。 美国Meadowlark公司近日推出了高液晶响应速度（2KHz at 532nm）、高光利用效率(98%)、高填充因子（97.2%）、高分辨率（1024x1024）的纯相位液晶空间光调制器。500us(2KHz)高速纯相位液晶空间光调制器（SLM）产品特点：1) 液晶响应速度快：2KHz at 532nmMeadowlark Optics的硅基液晶（LCoS）空间光调制器（SLM）专为纯相位应用而设计，并结合了具有高刷新率的模拟数据寻址。这种组合为用户提供了具有高相位稳定性的最快响应时间（500us fall time）。图1 液晶响应时间 1024 x 1024 SLM非常适合需要高速、高衍射效率、低相位纹波和高功率激光器的应用。客户还可以控制温度设定点，从而在开关速度和相位稳定性之间找到完美的平衡。1024 x 1024 空间光调制器系统包括一个Gen3 x8 PCIe控制器，带有输入和输出触发器以及低延迟图像传输。触发可以在696µs的SLM芯片刷新周期边界上执行，对于需要SLM与外部硬件紧密同步的应用，甚至可以在刷新周期中间执行。该控制器还包括可加载752幅1024x1024(8bit)图片的内部存储器，可以提前加载，然后全速排序，以便在操作期间最大限度地减少PCIe总线上的流量。 2）光利用效率高：Up to 98%Meadowlark公司可提供镀介质镜型号的SLM，填充了像素间的间隙，使液晶空间光调制器的面积填充率达到100%，提高反射率、降低衍射损耗。镀介质镜型的SLM可以在400-1700nm工作波段范围内轻松实现98%(Max)的光利用率，同时降低了激光引起的热效应，提高了SLM的损伤阈值，以满足高功率脉冲激光调制和激光加工等应用需求。图2 镀介电膜的SLM反射率曲线图3 SLM损伤阈值测试 3） 高波前质量(λ/20)许多用于表征和校正像差的算法都基于Zernike多项式。然而，对圆形孔径的依赖不适用于描述正方形或矩形阵列的像差。已经开发了基于SLM的干涉子孔径的替代策略[9]，以确保SLM的有效区域上的像差可以被校正到λ/ 40或更好。图4（a/c）未校准的SLM波前（λ/ 7 RMS）（b/d）校准后的SLM波前（λ/ 20 RMS）上海昊量光电作为Meadowlark Optics公司在中国大陆地区独家代理商，为您提供专业的选型以及技术服务。上海昊量光电设备有限公司可以给客户提供样品试用，以及相关的技术支持。您可以通过我们的官方网站了解更多的液晶空间光调制器产品信息，或直接来电咨询。

从实验室到生产线：固态光源技术在生物成像与工业检测中的性能提升生物医学成像和工业计量的照明系统规格通常集中在光谱、空间和时间的光输出特性上。Lumencor的技术支持总监Iain Johnson和我们分享了固态光源阵列——LED、发光管和激光器组合成的固态光引擎如何实现规格定制，以满足特定应用的照明要求。固态光引擎是一个集中控制的固态光源阵列，其输出合并到一个共同的光学传输系统中（图1）。光源的输出可以并行激活以产生白光（图2），或在需要分离的波长时，也可按顺序进行激活（图3、图4）。光源本身可以采用一种固态照明技术，即LED、光导管或半导体激光器，也可以对这些光源技术进行组合。这可以根据zui终用户的应用对亮度、角度分布和辐照度的要求进行定制。根据这一定义，光引擎输出的光谱分布可以通过加法组合，而这与传统的宽光谱照明设备（电弧放电和白炽灯）形成鲜明对比。传统的照明设备产生的光谱分布在物理上是不变的，只能通过选择性的阻挡和衰减来调整。从工程学的角度来看，固态光源的第二个主要优点是，它的输出可以在强度（图2、图4）和时间（图4、图5）方面进行精确控制。因此，光谱输出单元件的差异很小（图2），这使得光引擎应用于不同成像系统时，所获得的数据质量能保持一致。图1.固态光引擎及其输出光谱的概念图。四个固态光源的输出被合并入一个共同的光路，并通过光导耦合进入纤维及或者图像扫描仪。在实际操作中，光源可以是2-21个，具体数量取决于应用要求。光源可以是LED、光导管或半导体激光器其中的一种或组合。它们的输出可以经过滤波（F）以细化光谱。输出光的一部分会被分离出来，并导向参考光电二极管（rPD），以提供控制反馈。在大多数生物医学成像应用中，不需要持续照明，甚至在某些情况下，会起到反效果，影响实验数据。通常情况下，照明与相机曝光会同步进行。这里有两个重点：首先是光源间的切换速度，其次是脉冲间隔的复现性。相比和机械滤光轮耦合的白光照明器（约50ms的切换时间），光引擎可以做到小于1ms的光源间切换（图4），缩短了获取多色图像Z轴堆叠或者玻片扫描所需的时间。脉冲间的积分不变形（图5）是决定延时图像序列保真度的关键因素。每个脉冲的积分量化了在延时序列中每次曝光所需的照度。脉冲之间的照度差异越小，样品动态行为的敏感度就越能增加，这在图像帧到帧的变化间可以体现。图2.28台SOLA V-nIR光引擎（Lumencor, Inc., Beaverton OR）的光谱输出曲线叠加。光引擎的总光输出由光谱曲线所包围的区域来量化。所有28台光引擎的平均输出功率为4558mW，标准差（n=28）为91mW，相当于2%的方差系数（CV）。图3.SPECTRA光引擎（Lumencor, Inc., Beaverton OR）的光谱输出，包括LED、发光管或激光器。发光二极管和光导管的波长规格（nm）代表了中心波长（CWL）/半高全宽（FWHM），已经通过内置的滤光片来改进光源输出。功率（mW）是在光导（连接到显微镜或光学扫描仪）的远端测量得到的。集成三种不同类型的固态光源，可以在整个可见光和近红外波段内提供均匀的功率输出。图4.由TTL触发，AURA光引擎（Lumencor, Inc., Beaverton OR）交替输出485nm（约0.5ms宽）和560nm（约3ms宽）的脉冲（示波器记录）。图中显示了两条叠加的示波器轨迹，其中485nm的强度通过RS232串行命令从100%调整到55%，而560nm的强度保持不变。485nm和560nm的脉冲时间间隔为0.25ms。图5.模拟光电二极管（APD）检测来自一台5光源的AURA光引擎（Lumencor, Inc., Beaverton OR）发出的5ms光脉冲。图中展示了10个脉冲序列，代表了每次数据采集中记录的150个连续脉冲。计算了150个脉冲序列中每个脉冲的积分光输出。对于555/28 nm输出，150个脉冲的方差系数（CV）在555/28 nm脉冲串中为0.23%，在635/22 nm脉冲序列中为0.20%。其他三个源通道的CV值相似（0.15-0.25%）。除了光谱带宽（图3）以外，固态LED、光导管和激光器之间的主要区别在于其光输出的角度分布；LED和激光器之前的zui大区别如表1所示。对于宽场显微镜应用，LED光源配置为科勒照明产生的均匀照明，辐照度范围为1-100mW/mm2。然而，单分子定位显微镜（SMLM）需要更高的辐照度，通过链接到显微镜临界落射照明器（critical epilluminator）的CELESTA光引擎（Lumencor, Inc., Beaverton OR），可以在样品表明提供10^4mW/mm2的辐照度（图6）。临界照明的使用是由科勒照明在光学上的低效率所决定的，因为科勒照明并没有覆盖整个光源表面或者发射光的全部角度分布。在临界照明中，光源被直接成像到样品平面上，这种方法更为高效，但对光源输出中的任何空间不均匀性也更为敏感。临界落射照明器的作用是均匀化任何空间上的不均匀性，以产生与典型scmos相机传感器尺寸（~200mm2）相匹配的高辐照度照明场。Light SourcePower(mW)①light guide②Light Guide Cross SectionArea(mm2)NA③Etendue (mm2 sr)④LED500Liquid light guideCircle,3mm dia7.070.302.00Laser800multimode fiberSquare, 0.4*0.4mm0.160.220.02表1. 光源比较①输出功率是在指定光导的远端测量的②使用光导将光源输出耦合到显微镜或光学扫描仪③光导的数值孔径④光通量积决定了光学检测系统有效利用光源输出的能力。当光源的光通量积与光学系统的光通量积紧密匹配时，可以获得zui佳性能。sr=球面弧度。 针对光驱动生物技术以及工业应用，优化光源的选择性需要全面考虑仪器的光谱、空间和时间要求，这些正是需要照明光源来支持的。通常一种技术尽可以满足其中的部分要求，所以zui佳策略即是混合多种技术来满足全部需求。复杂的光引擎可以提供这样一种集成的方法来混合光源，并克服任何给定技术的基本限制，例如，在荧光分析中，LED在500-600nm的光中由于臭名昭著的“绿色间隙”功率和亮度往往无法满足；或者相对于毫秒级的切换时间，任何弧光灯的开/关不稳定性；又或者广谱光源进行多路复用研究时，谱宽也带来了限制。如今各种固态光源各有优劣，只有仔细评估它们的优点与局限性，才能为光驱动生命和材料科学应用的广泛领域找到zui合适的照面解决方案。图6.使用CELESTA光引擎（Lumencor, Inc., Beaverton OR），通过一根直径800um的光纤耦合到安装在尼康Ti/Ti2显微镜的临界落射照明器上，并产生均匀的荧光玻璃成像。使用尼康60/1.4 NA Plan Apo物镜和Andor的 Zyla 5.5 (2560 x 2160 pixels) scmos相机进行图像捕捉。图表显示了相机沿着标记为红色的对角线所记录的灰度值。右上角的插图展示了使用尼康10X/0.3 NA Plan Apo物镜成像的同一样品。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是光电产品专业代理商，产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、光学元件等，涉及应用涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防、量子光学、生物显微、物联传感、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等服务。

滨松公司利用其独特的光学半导体制造工艺，成功研制出世界上最大规模的液晶型空间光调制器（Spatial Light Modulator，以下简称SLM※1），该SLM的有效面积约较以往产品增加了4倍，且耐热性更高。该开发器件可应用于工业用高功率连续振荡（以下简称CW）激光器，实现激光分束等控制，应用到如金属3D打印，以激光烧灼金属粉来模塑成形车辆部件等，同时有望提高激光热加工的效率和精度。本次研发项目的一部分是受量子科学技术研发机构（QST）管理的内阁办公室综合科学技术和创新会议战略创新创造计划（SIP）第2期项目“利用光和量子实现Society 5.0技术”的项目委托，开展的研发工作。该开发器件将于4月18日（星期一）至22日（星期五）在横滨Pacifico（横滨市神奈川县）举办为期5天的国内最大的国际光学技术会议“OPIC 2022”上发布，敬请期待。※1 SLM：通过液晶控制激光等入射光的波前，调整反射光的波前形状，来校正入射光的光束和畸变 等，是可自由控制激光衍射图形的光学设备。传统开发产品（左）和本次研发器件（右）产品开发概要本次研发的器件是适用于高输出功率CW激光器的SLM。激光器分为在短时间间隔内可重复输出的脉冲激光器和连续输出的CW激光器。脉冲激光器可以减少热损坏，实现高精度加工；而CW激光器可用于金属材料的焊接和切割等热加工，因此成为激光加工的主流。滨松凭借长期以来积累的独特的薄膜和电路设计技术，已经成功开发了全球耐光性能最佳，适用于工业脉冲激光器的SLM。通过应用SLM，将多个高功率脉冲激光光束进行并行加工，相较于仅聚焦到1个点的加工方式，它的优势在于它可以实现碳纤维增强塑料（CFRP）等难加工材料的高速、高精度地加工。但在应用于CW激光器时，存在随着SLM温度上升导致性能下降的问题。SLM结构和图形控制原理SLM由带像素电极的硅衬底、带透明电极的玻璃衬底，以及两衬底中间的液晶层组成。它通过控制在像素电极上的液晶的倾斜角度，来改变入射光的路径长度然后进行衍射。其结果便是，通过对入射光进行分支、畸变校正等，实现对激光束照射后衍射图形的自由调控。此次，滨松公司运用了大型光学半导体器件在开发和生产中积累的拼接技术（※2），将SLM的有效面积扩大到30.24×30.72 mm，约为现有尺寸的4倍，为世界上最大的液晶型SLM，也因此它可以减少SLM单位面积的入射光能量。同时，由于采用耐热性和导热性俱佳的大型陶瓷衬底，提高了散热效率，成功地抑制了因CW激光器连续照射而引起的温度升高，使得SLM可适用于工业用的高功率CW激光器。此外，大面积硅衬底在制造过程中容易出现弯曲、平整度恶化的情况，进而导致入射图形的光束形状产生畸变，针对这一问题我们运用了滨松独特的光学半导体元件生产技术，使SLM在增大面积的同时，保持了衬底的平整度。至此，实现了光束的高精度控制。※2拼接技术：在硅衬底上反复进行光刻的技术。适用于完成无法一次性光刻的大型电子回路。本次研发的器件适用于工业用高功率CW激光器，实现多点同时并行加工，有望提高如金属3D打印为代表的激光焊接和激光切割等激光热加工的效率。此外，通过对光束形状进行高精度的控制，该开发器件可根据对象物体的材料和形状进行优化，进而实现高精度的激光热加工。今后，我们将继续优化SLM结构中的多层介质膜反射镜，以进一步提高耐光性能。此外，我们也会将此开发器件搭载到激光加工设备中，进行实际验证实验。研发背景SIP第2期课题旨在通过将网络空间（虚拟空间）和物理空间（现实空间）高度融合的信息物理系统（Cyber Physical System，以下简称CPS）验证具有革命性的创新型工业制造。其中，“利用光和量子的Society 5.0实现技术”中，我们研发的主题包括激光加工在内的3个领域，旨在通过CPS激光加工系统验证创新型制造的可能性。随着CPS激光加工系统的实现，我们期待通过AI人工智能收集在多种条件下用激光照射物体得到的加工结果数据，选择最佳的加工条件，进而优化设计和生产过程。SLM被定义为CPS激光加工系统中必需的关键设备，为此，我们将继续致力于提高SLM的性能。本次研发的器件在CPS激光加工系统中的应用场景主要规格

日前，大连化物所承担的“十五”科技攻关项目专题“微型固态吸附棒萃取器和热解吸装置”通过科技部组织的专家验收。专家组认为：该课题主要针对茶叶、烟草、乳制品、软饮料和水样等样品中农药残留分析的样品处理，攻关目标明确，立项合理，具有广阔的应用前景；微型固态吸附棒采用溶胶-凝胶法制备吸附涂层，耐温高，使用寿命长。 　　大连化物所于2001年开始进行该专题攻关，从实验室原理样机开始，尝试了多种技术路线，在两年的时间里完成了整套微型固态吸附棒和热解吸装置的研制与开发工作。本项目所研究的萃取棒萃取相的制作工艺及原理与其它商品化的萃取棒有着很大的区别，本项目中采用的制膜技术为溶胶凝胶法，制得的萃取相耐溶剂冲洗且在高温下不发生热解吸。微搅拌吸附棒可以实现批量生产。热解吸装置设计巧妙，体积小，容易与气相色谱仪联用，与国外同类仪器相比，本装置借助气相色谱进样口完成样品传输线加热，在分析过程中采用保留间隙技术而避免了由于使用冷阱需对样品聚焦，因此设备简化、可靠并大大降低制造成本。所制得的萃取棒耐用、成本较低，解吸器设计合理，结构简单，适合大规模工业化生产，设备适合我国的国情。 　　该装置可广泛应用于芳香烃、多环芳烃、多氯联苯、农药、香味物质、酚类等挥发性半挥发性物质的分析，同时实现对非挥发性物质的分析检测。我国有1万多个农科所/站、卫生防疫站、产品质量监督检验所/站，进出口商品检验检疫局，其中的绝大多数需要对农产品和食品的农残进行分析，所以在这些领域推广应用该项技术，对提高我国农副产品的进出口监测水平有重要意义。

我校郭光灿院士团队在量子存储领域取得重要进展。该团队李传锋、周宗权研究组首次实现了按需式读取的可集成固态量子存储器。该成果12月28日发表在国际知名期刊《物理评论快报》上。量子存储器是构建大尺度量子网络的核心器件。基于量子存储器的量子中继或量子U盘可以有效地克服信道损耗，拓展量子网络的工作距离。李传锋、周宗权研究组长期致力于基于稀土掺杂晶体的固态量子存储器的实验研究。为了提升量子存储器的存储容量，满足规模化应用的需求，研究组近年来发展了激光直写技术，在稀土掺杂晶体上制备可集成量子存储器。所谓按需式读取是指光子写入存储器以后再根据需求决定读出的时间，它对实现量子网络中的同步操作等功能至关重要。然而目前国际上已有的可集成固态量子存储器都是基于简单的原子频率梳方案，其读出时间是在光子写入之前预先设定的，无法按需读取。为了实现按需式读取，研究组采用了一种改进的量子存储方案，即电场调制的原子频率梳方案。它通过引入两个电脉冲，利用斯塔克效应实时操控稀土离子的演化从而控制存储器的读出时间。研究组首先使用飞秒激光在掺铕硅酸钇晶体表面制备出面上光波导，然后在面上光波导的两侧加工两个面上电极，从而能以TTL兼容的5V电压实时操控存储过程，实现按需式读取。实验中光波导的插入损耗达到1 dB以下，这是目前可集成固态量子存储器的最优水平。最终，基于该自制器件研究组在国际上首次实现了按需式读取的可集成固态量子存储器，存储保真度达到99.3%±0.2%。该结果接近研究组2012年在块状晶体中创下的量子存储保真度的最高纪录（99.9%，PRL108, 190505），表明这种可集成量子存储器具有极高的可靠性。实验光路图和显微镜下集成量子存储器照片（右侧插图）该成果对大容量量子存储和构建量子网络均有重要意义。审稿人对该工作给予了高度评价：“The present experiment is a remarkable achievement as, in previous experiments with rare earth doped crystals with integrated design, only predetermined or delayed retrieval had been shown. (这个实验很重要，因为之前可集成固态量子存储的实验都局限于演示提前确定的读取时间。) ” “The work demonstrates a significant advancement in the field and is of broad interest to the scientific community.（这项工作是量子存储领域的一个重要进展，并将引起科学界的广泛兴趣。）”。文章的共同第一作者是中科院量子信息重点实验室的研究生刘超和朱天翔。该工作得到了科技部、国家自然科学基金委、安徽省以及中国科学院青年创新促进会的资助。论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.125.260504

中国科学院院士、中国科学技术大学教授郭光灿团队在二维范德瓦尔斯材料固态自旋色心领域取得重要进展。该团队李传锋、唐建顺研究组与匈牙利魏格纳物理研究中心教授AdamGali等合作，实验研究并理论解释了六方氮化硼（hexagonalboronnitride，hBN）中带负电硼空位（VB-）色心受磁场调制的自旋相干动力学行为，揭示了hBN中VB-色心电子自旋与核自旋之间的相干耦合和弛豫机制，这对发展基于二维范德瓦尔斯材料的相干自旋系统及低维量子器件具有重要意义。9月29日，相关研究成果发表在《自然-通讯》（Nature Communications）上。 近年来，研究发现，宽禁带范德瓦尔斯材料hBN是室温自旋色心的优秀宿主。范德瓦尔斯材料通过简单的机械剥离便可制备为原子厚度的二维结构，且可与多种微纳结构相耦合，在低维量子器件制备和近场传感探测等方面比三维体材料具有天然优势，因而hBN中的自旋色心成为固态自旋色心领域的研究热点。目前，研究最广泛的hBN自旋色心为VB-色心，且集中于VB-的电子自旋，而对VB-电子自旋周围的核自旋缺乏深入研究及观测。由于色心周围的核自旋是固态自旋维度扩展的主要途径之一，且是造成固态自旋弛豫的主要因素。因此，VB-色心的电子自旋与周围核自旋耦合形成的多自旋体系的相干动力学研究，对推动基于范德瓦尔斯材料的固态量子自旋技术至关重要。本工作中，研究组使用中子辐照技术在hBN中制备出高浓度的VB-色心样品，并利用ODMR（optical probing magnetic resonance）技术探测VB-自旋能级结构，观测到VB-色心中电子自旋与3个最近邻14N核自旋相互作用产生的超精细劈裂以及14N核自旋偏振随磁场增强的极化现象。同时，研究组对VB-进行多项室温相干操控和探测，包括Rabi振荡、自旋回波、Ramsey干涉探测等。探测结果表明，VB-自旋受到明显的核自旋相干调制，且核自旋调制效应会随磁场增加而变强。为进一步揭示相关现象的内在动力学机制，研究组理论构建了VB-电子与最近邻14N核自旋组成的4自旋系统，并对该4自旋系统的多种动力学性质进行无参数（parameterfree）的理论模拟。结合实验与模拟结果，研究组发现VB-色心中存在较强的电子与核自旋相互作用，同时最近邻14N核自旋极化也受到显著的驱动微波动态调制。此外，研究组还在理论模拟中引入了包含127个14N和11B的多体核自旋环境，并模拟了与之相互作用的开放4自旋VB-系统的动力学行为。通过对照实验和理论结果，研究组发现11B核自旋环境主导了VB-色心的自旋弛豫，而磁场能够减弱核自旋环境的弛豫效应并增强VB-电子与最近邻14N的相干耦合。（a）VB-色心的原子结构示意图；（b）VB-色心的电子自旋能级结构；（c）不同磁场下VB-色心的ODMR信号；（d）不同磁场下VB-色心的Rabi振荡信号。该研究从实验和理论上揭示了VB-色心中存在显著的电子和最近邻14N核自旋相干耦合，以及多体11B核自旋环境导致的VB-色心自旋弛豫。该工作为将VB-相干操控自旋拓展至核自旋以及发展相关低维固态量子系统奠定了基础。研究工作得到科技部、国家自然科学基金、中科院和合肥国家实验室等的支持。

近日，“煤制油罐车混装食用油”引发了全民热议，据专家介绍，煤制油中含有大量对人体健康有害的物质，如何对这一类样品实现高灵敏、精确检测呢？主要内容1在线 LC-GC-FID 法测定食品中的矿物油2GC×GC/Q-TOF 测定矿物油3GC×GC/Q-TOF 测定花生油中的煤基柴油1在线 LC-GC-FID 法测定食品中的矿物油图 1. CHRONECT® LC-GC Workstation MOSH/MOAH食品中矿物油分析系统长期以来，安捷伦与上海仪真分析仪器有限公司密切关注食品中的矿物油残留问题，紧跟欧洲先进分析技术，将欧洲最新的 LC-GC 二维色谱联用矿物油分析系统引进到国内。目前，国内已经有多家用户在使用这套分析系统。方案特色系统清洁和改装技术，去除背景；使用液相色谱和硅胶柱将矿物油从介质（油脂等）中分离；部分溶剂蒸发技术保证 450ul 的样品在气相色谱中的分析，满足超低量分析；双通道双 FID 技术对 MOSH 和 MOAH 同时定量检测（它们分别是成千上万的混合物），节省分析时间；全自动氧化铝和全自动环氧化技术，进一步提高样品分析灵敏度与准确度；具有馏分收集功能，可以由 GC*GC-QTOF 对 MOAH 定性分析，确定来源；符合最新欧盟法规标准，合作方 AS 方案为矿物油分析金方法“Gold Method”, 为全球食品企业客户和食安监管客户所使用；落地中国的本地化成熟方案，独特的 FAT/SAT 理念，交钥匙工程。2GC×GC/Q-TOF 测定矿物油目前，国际上主流的检测方法有 ISO 20122:2024 ，EN 17517:2021，EN 16995:2017。欧盟也曾出过指引，提供分析决策树，旨在形成统一认可的方法，包括前处理和分析方法，因其基质复杂，化合物种类繁多，专门提到使用 LC-GC 净化分段，并通过全二维 GC×GC 分离，质谱确证。参考资料国家食品接触材料检测重点实验室（广东），IQTC参考资料欧盟 guidance通过 Q-TOF 的加持，可以在 FID 基础上进一步提高灵敏度、以及提供精确质谱定性信息，特别是 MOAH 中的 3~7 环芳烃，其毒性最大，关注度也最高。仪器配置：8890-7250 GC/Q-TOF，安捷伦科技SSM1820 全二维 GC×GC 调制器，雪景科技图 2. GC×GC/Q-TOF 测定实际样品中的 MOAH图 3. GC×GC/Q-TOF 测定 MOSH3GC×GC/Q-TOF测定花生油中的煤基柴油煤制油其实是馏程很宽的一系列油品，不同油品之间成分既有差异也有相似，因此对食用油中的煤制油进行分析，关键在于：1）拿到相对应的煤制油品；2）建立该油品的轮廓图。我们分别测试了花生油、煤基柴油、添加了10 ppm 煤基柴油的花生油（柴油与花生油的质量比）。仪器配置：8890-7250 GC/Q-TOF，安捷伦科技SSM1820 全二维 GC×GC 调制器，雪景科技可以明显看出，即使花生油中只含有 10ppm 的煤基柴油，全二维 GC×GC/Q-TOF 也能高灵敏地进行分析。也就是说，假设一辆油罐车的载油量为 20 吨，即使其中只掺杂了仅仅 0.2 公斤煤基柴油，也能被精准测定。总 结全二维 GC×GC/Q-TOF，结合了高分辨色谱分离能力和高精确质量测定技术，特别适用于复杂体系分析。1全二维可实现更好的分离，避免共流出造成的定量偏高、定性不准等问题；2Q-TOF 的高灵敏、高精度性能，满足超痕量分析，同时也能对未知物精准定性；3Q-TOF 同时采集目标物与非目标物信息，可随时对数据进行多次处理，溯源寻踪。食品安全关系着人民健康、社会稳定以及经济发展，构建更为科学、系统和多维度的食品安全检测技术体系是保障食品质量安全的关键手段。