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双偏振微波辐射计

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双偏振微波辐射计相关的资讯

  • “干涉式毫米波成像辐射计关键技术研究”课题通过验收
    2009年12月29日,“十一五”863对地观测与导航领域专题课题验收会在北京举行,由中科院空间科学与应用研究中心承担的“干涉式毫米波成像辐射计关键技术研究”课题通过验收。   该课题为“十一五”本领域首批立项的专题课题之一,主要目标是针对当前地球静止轨道气象卫星对微波/毫米波有效载荷的迫切需求,开展以分时采样综合孔径技术为核心的关键技术攻关,以解决真实孔径系统天线口面过大以及传统综合孔径系统单元天线数目过多的问题。在当前全球气候变化加剧、灾害性天气现象频发的大背景下,开展此项研究具有特别意义。   在课题执行过程中,以吴季研究员为首的空间中心研究团队提出了圆环阵列自旋扫描的方案,在简化系统复杂度、提高运动机构稳定性以及定标可行性上具备明显的优势,并最终形成了自主知识产权,成功进行了外场成像实验。   在课题验收会上,与会评审专家一致认为,课题组在50~56GHz的氧气吸收峰频段成功验证了干涉式综合孔径辐射计体制的可行性,达到了目前国内干涉式辐射计技术的最高频率,并突破了多项具备国际水平的关键技术,包括:分时采样体制下干涉式综合孔径辐射计关键性能指标的分析方法 稀疏天线阵列与分时采样方式的联合优化设计方法 毫米波接收机前端噪声互耦抑制方法 多时延数字相关技术 分时采样干涉式综合孔径系统的整体定标技术等。研究成果有力支持了未来在我国下一代风云四号静止轨道气象卫星上实施综合孔径大气温度探测仪的可行性与必要性。地球静止轨道(GEO)具有大覆盖以及实时性等特点,而微波/毫米波段观测则具有全天候全天时的优势,两者的结合能够实现对整个天气变化动态过程的连续有效观测,为数值天气预报提供高时间分辨率的观测数据,满足短期预报甚至即时预报的要求。   本课题成果已获“十一五”863重点项目的后续支持,在该成果的基础上进一步研制一台全尺度地面样机,为本成果最终进入工程型号应用奠定基础。
  • 中为ZWL-S6超高精度光谱辐射计,全球同步发布
    随着LED产业日益成熟,国际、国内客户LED产品需求量的增加,消费者对于LED产品品质要求也越来越高,不仅强调发光效率,而且均匀性、一致性、显色性等指标也备受关注。无论是在LED背光领域,还是在LED照明领域,都需要更好光学量测设备,以解决量测方面的应用需要。此前,灵敏度高、测量精度准确,符合国际标准的高端检测设备,一直是国外设备处于主导地位。国内LED企业,为了生产出品质良好的LED产品,一套高端检测设备需要投入几十万甚至上百万,可是在售后的保障方面,由于时空距离,却并不能得到最快的响应。 面对这种情况,LED业界对于具有国际水准、符合国际标准的国产高端检测设备充满期待。基于以上的种种原因,杭州中为光电技术股份有限公司(ZVISIONR)作为国际半导体照明装备领域领军企业之一,携手美国海洋光学(Ocean Optics),成功研发出全球领先的ZWL-S6超高精度光谱辐射计,首次真正打破了在高端测试机领域,国外设备厂商垄断的局面。将在满足客户的高端检测需求的前提下,大幅降低设备成本,同时以中为光电强大的服务实力为支撑,全力为中国LED行业加油!中为光电将于2011年8月30日在上海高工G20-LED峰会携手美国海洋光学(Ocean Optics)进行中国LED半导体装备领域设备首次全球同步发布!中为光电基础研究部总监殷源博士将在会议上分享中为光电(ZVISIONR)对于LED检测的最新观点与建议。 高端应用环境首选中为ZWL-S6超高精度光谱辐射计系统: ZWL-S6超高精度光谱辐射计支持国际电工委员会(IEC)、国际照明委员会(CIE)、美国能源之星(Energy Star)、中国计量科学研究院(NIM)等权威检测标准;搭载中为F4M专利技术积分球、卓越的驱动电源、极致专业的夹具、权威的标准光源等顶级部件,可组成最高端的ZWL-3140Q超高精度颜色测量系统,能够有效的满足行业检测机构、企业实验室等高端应用环境对于光谱检测精度、稳定性、量测范围、测试速度、外观设计、软件功能等综合性能的高要求。同时,能够有效的降低高端设备的保有成本,为中国LED行业的发展贡献一份力量! ZWL-S6超高精度光谱辐射计简介: ZWL-S6超高精度光谱辐射计运用中为自主的核心算法及先进的系统设计,确保了辐射计的整体性能指标,集成中为F4M专利技术积分球、卓越的驱动电源、极致专业的夹具、权威的标准光源等顶级部件,打造成中为ZWL-3140Q超高精度颜色测量系统。其检测精度、稳定度、测量范围、测试速度、软件功能、外观设计等指标均达到国际顶级水平,真正打破了国外设备厂商在高端测试领域的垄断局面。 ZWL-S6超高精度光谱辐射计内置有国际顶尖光谱仪模块,该模块由半导体照明CCD测量核心技术发明者、光纤光谱仪在半导体照明测试领域应用最广的中为(ZVISIONR)公司与其战略合作伙伴美国海洋光学(Ocean Optics)共同研制。 超高检测精度: 超低的暗电流,信噪比高达1000:1,色品坐标(x,y)最高精度可达0.0010以内; 超强稳定性: 探测器采用先进的内部智能恒温技术,大大降低了环境温度变化对测量结果的影响; 独创恒温制冷的高频信号采集卡,有效的提升检测稳定性,色品坐标(x,y)稳定度可达0.0005以内; 超宽测量范围: 采用薄型背照式(Back-thinned)面阵CCD探测器。其二维像素阵列有效接收波长范围在200~1100nm的光信号,可实现1300K--25000K的高精度色温测试; 动态范围(指仪器测定可用的最高吸光度与最低能检测到的吸光度之比。动态范围越大,可用于检测样品的线性范围也越宽)高达25000:1,可实现1.0× 10-2 lm&mdash 2.0× 105 lm 的光源测试; 超快测试速度:配备二维面阵CCD探测器,量子效率达90%,有效接收入射光,最大化的提升了系统的测试灵敏度,CCD最快响应时间可达1ms; 国际化外观: 采用极具档次的烤漆工艺,结合中为特有的钻石蓝,设备整体观感高端、大气,满足客户提升企业形象的需求; 权威标准追溯: 可分别追溯到国际电工委员会(IEC)、国际照明委员会(CIE)、美国能源之星(Energy Star)、中国计量科学研究院(NIM)等权威检测标准; 强大的软件: 核心算法支撑的系统软件,满足光源测量所需要的全部功能,支持多种测试报表的分析; 测试界面简洁大方,操作简便; 专业化服务: 400客服系统全天候24小时响应,高素质的客服团队为您服务; 完善的CRM客户关系管理系统,为快速、有效、持续地服务好客户提供管理支撑; 配件介绍: 卓越的驱动电源: 支持电压电流一次设置,重复动态测量,不损伤被测光源; 低纹波和低噪音,超高分辨率及精度0.1mV/0.01mA;内置高精度五位半电压表和毫欧姆表;支持高精度和动态编程输出; 高档次、高亮度VFD显示屏; 开机自检,软件校正,智能伺服风扇系统; 支持远端电压补偿,支持外部触发输入、输出; 可选择带脉冲输出电源功能; 可靠稳定的电源性能,为光源的稳定点亮提供有力支持,保证了系统的测试精度; 顶级的中为F4M专利技术积分球: 支持辅助光源补偿测试; 支持4&pi 法、2&pi 法测试; 独创的中为F4M专利积分球技术:涂层具有高反射率、低热胀冷缩率、反射无光谱选择性等特点;设计独特,开合方便,不漏光;球体采用特殊材料,散热性好;确保高精度的测试; 极致专业的夹具: 拥有行业最完善的专业夹具库,全面支持T8/T5、E27 /E14 、GU10 、MR16 、PAR30、Road Light、LAMP(Ф3、Ф5、Ф8、Ф10)、Piranha-LED(食人鱼)、HP-LED(1W、3W等大功率)、卤素灯(10W OSRAM等)、COB、TOP & SIDE View SMD 、TYPE LED(0603、0805、3014、3020、3528、5050、5050M、5630)等光源测试; 极具专业水准的夹具,最大限度地消除自吸收、近场吸收等因素对测试结果的影响; 可实现恒温、主动冷却/被动冷却、加热装置等多种温控模式,接受客户定制; 权威的标准光源: 用于光谱仪在测试LED时的光谱(色温、波长等参数)及光通量量值传递(定标),采用国家权威的中国计量科学研究院直接量传等一系列计量标准;
  • IAEA:儿童用CT扫描辐射剂量可能过高
    日前,国际原子能机构(International Atomic Energy Agency ,IAEA)在其发表的公报中警告说,目前在临床医疗中广泛使用的计算机X射线断层扫描技术,即通常简称的CT扫描,因辐射剂量偏高,可能会对儿童造成过度伤害,并由此增加罹患癌症的风险。   国际原子能机构的一份最新研究报告指出,尽管专家们近10年来一直在对儿童接受CT扫描的安全性发出警告,但很多国家的医疗卫生机构却并未按照病人体质状况调整X射线的剂量。报告称,儿童对于放射线的敏感度是成年人的10多倍,儿童的细胞增殖速度快,平均寿命长,这些特点都会增加放射线后遗效应风险。同时,由于图像质量和射线剂量之间存在一定的因果关系,为增加图像的分辨率,操作人员往往需要增加扫描时的射线剂量,这无疑也让低龄患者承受了额外的X射线辐射。   国际原子能机构曾对非洲、亚洲和东欧地区28个发展中国家的总共128家医疗机构进行了调查,调查中发现,15岁以下的儿童在接受CT扫描检查时,其辐射水平和频率均存在巨大的差别。其中,有6个国家的11个CT中心为儿童使用的是与成年人同等剂量的X射线,其使用的扫描仪是老旧的型号,没有自动曝光控制的功能,而且其工作人员也没有这方面的保护意识。   国际原子能机构表示,由于缺乏核磁共振或超声波成像等替代技术,非洲国家的儿科使用CT扫描比亚洲和东欧国家更加频繁,因而也越发需要开展放射防护工作。报告呼吁,有关国家必须按照辐射使用正当化、防护水平最优化和个人剂量限值化这三条基本原则,建立CT扫描辐射剂量限制体系,并实施严格监管,同时重点针对儿童患者强化照射防护措施,例如缩短受照时间、降低照射剂量、增大与射线源间的距离,以及增加屏蔽防护设备等。
  • 来自激光尾流场加速光子的多毫焦耳太赫兹辐射
    近日,韩国基础科学研究所的Taegyu Pak等人观察到高功率太赫兹辐射从被100太瓦级激光脉冲照射的气体喷射器中发射出来,用于电子的激光视场加速。在氮气靶上,小于10太赫兹时产生了超过4毫焦耳的能量,激光到太赫兹的转换效率约为0.15%。这种强大的太赫兹辐射被认为是由等离子体电子产生的,这些电子在激光脉冲时间尺度上加速。该模型通过粒子在细胞中的模拟和分析计算进行研究,以更好地理解激光尾流场加速中高能太赫兹辐射的产生机制。太赫兹(THz)是位于电磁波谱的微波和红外区域之间的一个频段,这个频段下传统技术在产生和检测辐射方面效率低下,人们正在通过开发新的太赫兹源和检测器来弥补这一缺口。基于激光的太赫兹源由于能够产生相干的、单周期到多周期的、宽带(或窄带)辐射而备受关注。这种源也可以提供与驱动激光的自然同步,允许超快时间分辨光谱和成像。最近,高功率飞秒激光器被用来产生强大的太赫兹辐射,以及探索新的太赫兹驱动的现象,如分子排列,谐波生成和分子加速等。在许多基于激光的源中,基于激光等离子体的源很适合于高功率太赫兹的产生。等离子体已经被电离,因此可以维持高电磁场,当高功率激光脉冲被聚焦到一个小的体积中用于产生能量可存储的太赫兹时,几乎不需要材料损坏。从激光产生的气体和固体密度等离子体中产生的相干太赫兹已经被广泛地研究。在气体中,单色或双色激光产生的等离子体可以通过超快的激光驱动电流产生相干的宽带太赫兹辐射。在双色激光混合中,通过使用中红外激光驱动器,激光到太赫兹的转换效率提高到百分比水平。最近,从一个被高能量皮秒激光脉冲照射的金属箔中观察到了几十毫焦耳的太赫兹能量。然而,与气体靶材不同,高密度的靶材往往会带来靶材碎片和靶材重装的问题,这使得它们不利于用于连续或高重复率的操作。激光尾流场加速器(LWFA)是一种基于气态等离子体的紧凑型电子加速器方案,可以产生宽带电磁辐射。在激光尾流场加速器中产生的相对论性电子束,当它通过相干过渡辐射离开等离子体-真空边界时,可以发射出太赫兹辐射。当电子束的长度与发射的太赫兹辐射的波长可比拟或小于辐射波长时,就会出现这种情况,且单个电子产生的太赫兹场在辐射方向相干叠加。在实验中,用10 TW级激光器从激光尾流场加速器中观察到小于100纳焦的太赫兹能量,太赫兹辐射的波形被单次测量,也被利用来诊断电子束本身。然而到目前为止,激光尾流场加速器输出的太赫兹能量尚未超过微焦水平,人们也没有研究过太赫兹能量的扩展。韩国基础科学研究所的Taegyu Pak等人通过使用相对论激光科学中心(CoReLS)的150太瓦激光器,在激光尾流场加速器中明显增强了太赫兹的产生,达到了多毫焦耳水平。研究人员测试了激光尾流场加速器和各种目标条件下太赫兹的生成,并同时表征了两种光束,以便更好地了解激光尾流场加速器中太赫兹产生的起源。实验结果表明,多兆焦耳的太赫兹生成并不完全由相干跃迁辐射模型解释。研究人员研究了太赫兹产生的另一种可能机制,即由激光推动力和等离子体加速的等离子体电子的相干辐射。实验装置示意图如图1所示,激光脉冲电离气体射流并通过激光尾流场加速器加速等离子体电子,同时产生太赫兹辐射。在电子束通过带有偶极磁铁的电子光谱仪后,测量电子能谱。从等离子体发出的太赫兹辐射被准直,传送到真空室外,然后重新聚集到热释电检测器上进行检测。图1 激光驱动的电子加速和太赫兹生成示意图发出的太赫兹辐射通过其光谱、能量和偏振进行了表征,得到的太赫兹光谱在图2(a)中以散射形式显示,水平误差条代表滤波器传输带的光谱宽度,红线表示放置在光束路径上所有过滤器的整体传输曲线。其偏振通过一个带有热释电探测器的线栅偏振器来表征,收集35个热释电信号并取其平均值,结果显示在图2(b)中。测量的偏振分布是各向同性的,与电子的径向加速所预期的偏振相一致,沿垂直偏振方向有一些明显的增强。图2 太赫兹辐射的光谱和偏振表征
  • 集成有亚波长光栅的台面型InGaAs基短波红外偏振探测器
    红外辐射(760nm-30μm)作为电磁波的一种,蕴含着物体丰富的信息。红外光电探测器在吸收物体的红外辐射后,通过光电转换、电信号处理等手段将携带物体辐射特征的红外信号可视化。其具有全天候观测、抗干扰能力强、穿透烟尘雾霾能力强、高分辨能力的特点,在国防、天文、民用领域扮演着重要的角色,是当今信息化时代发展的核心驱动力之一,是信息领域战略性高技术必争的制高点。众所周知,波长、强度、相位和偏振是构成光的四大基本元素。其中,光的偏振维度可以丰富目标的散射信息,如表面形貌和粗糙度等,使成像更加生动、更接近人眼接收到的图像。因此偏振成像在目标-背景对比度增强、水下成像、恶劣天气下探测、材料分类、表面重建等领域有着重要应用。在短波红外领域,InGaAs/InP材料体系由于其带隙优势,低暗电流,和室温下的高可靠性已经得到了广泛的应用。目前,一些关于短波偏振探测技术的研究已经在平面型InGaAs/InP PIN探测器上开展。然而,平面结构中所必须的扩散工艺导致的电学串扰使得器件难以向更小尺寸发展。同时,平面结构中由对准偏差导致的偏振相关的像差效应也不可避免。与平面结构相比,深台面结构在物理隔离方面具有优势,具有克服上述不足的潜力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心E03组长期从事化合物半导体材料外延生长与器件制备的研究。E03组很早就开始了对近红外及短波红外探测器材料与器件的研究,曾研制出超低暗电流的硅基肖特基结红外探测器【Photonics Research, 8, 1662(2020)】,研究过短波红外面阵探测器小像元之间的暗电流抑制及串扰问题【Results in Optics, 5, 100181 (2021)】等。最近,E03组研究团队的张珺玚博士生在陈弘研究员,王文新研究员,邓震副研究员地指导下,针对光的偏振成像,并结合亚波长光栅制备技术,片上集成了一种台面型InGaAs/InP基PIN短波红外偏振探测器原型器件。该原型器件具有的深台面结构可以有效地防止电串扰,使其潜在地实现更小尺寸短波红外偏振探测器的制备。图1是利用湿法腐蚀和电子束曝光等微纳加工技术制备红外探测器及亚波长光栅的工艺流程。图2和图3分别是制备完成后的红外探测器光学显微镜图片和不同取向的亚波长光栅结构SEM图片。图1. 集成有亚波长Al光栅的台面型InGaAs PIN基偏振探测器的工艺流程示意图。图2. 两种台面尺寸原型器件的光学显微镜图片 (a) 403 μm×683 μm (P1), (b) 500 μm×780 μm (P0)。图3. 四种角度 (a) 0°, (b) 45°, (c) 90°, (d) 135° Al光栅形貌。图4是不同台面尺寸的P1和P0器件(无光栅)在不同条件下的J-V特性曲线和响应光谱。在1550 nm光激发,-0.1 V偏压下,P1和P0器件的外量子效率分别为 63.2% and 64.8%,比探测率D* 分别达到 6.28×1011 cm?Hz1/2/W 和6.88×1011 cm?Hz1/2/W,表明了原型器件的高性能。图4. InGaAs PIN原型探测器(无光栅)的J-V特性曲线和响应光谱。(a) 无光照下,P1和P0的暗电流密度Jd-V特性曲线;不同入射光功率下,(b) P1和(c) P0的光电流密度Jph-V特性曲线,插图是-0.1V下光电流密度与入射光功率之间的关系曲线; (d) P1和P0的响应光谱曲线。图5表明器件的偏振特性。从图5可以看出,透射率随偏振角度周期性变化,相邻方向间的相位差在π/4附近,服从马吕斯定律。此外, 0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的消光比分别为18:1、18:1、18:1和20:1,TM波透过率均超过90%,表明该偏振红外探测器件具有良好的偏振性能。图5. (a) 1550 nm下,无光栅器件和0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的电学信号随入射光极化角度的变化关系;(b) 光栅器件透射谱。综上所述,研究团队制备的台面结构InGaAs PIN探测器,其响应范围为900 nm -1700 nm,在1550 nm和-0.1 V (300K) 下的探测率为6.28×1011 cmHz1/2/W。此外,0°,45°,90°和135°光栅的器件均表现出明显的偏振特性,消光比可达18:1,TM波的透射率超过90%。上述的原型器件作为一种具有良好偏振特性的台面结构短波红外偏振探测器,有望在偏振红外探测领域具有潜在的广泛应用前景。近日,相关研究成果以题“Opto-electrical and polarization performance of mesa-structured InGaAs PIN detector integrated with subwavelength aluminum gratings”发表在Optics Letters【47,6173(2022)】上,上述研究工作得到了基金委重大、基金委青年基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项、怀柔研究部的资助。另外,感谢微加工实验室杨海方老师在电子束曝光等方面的细心指导和帮助。物理所E03组博士研究生张珺玚为第一作者。
  • 等离子体“彩虹”芯片级智能光谱仪,可实现“光谱+偏振”双功能传感
    近年来,研究人员和业内主要厂商已将研发重心转向微型化、便携式且低成本的光谱仪系统,使之可以在日常生活中实现现场、实时和原位光谱分析的许多新兴应用。然而,受到过度简化的光学设计和紧凑型架构的机械限制,微型光谱仪系统的实际光谱识别性能通常远低于台式光谱仪系统。如今,克服这些限制的一种策略便是在光子方法学中引入深度学习(DL)进行数据处理。据麦姆斯咨询报道,近日,美国纽约州立大学布法罗分校(University at Buffalo,the State University of New York)与沙特阿卜杜拉国王科技大学(King Abdullah University of Science & Technology)的联合科研团队在Nature Communications期刊上发表了以“Imaging-based intelligent spectrometer on a plasmonic rainbow chip”为主题的论文。该论文第一作者为Dylan Tua,通讯作者为甘巧强(Qiaoqiang Gan)教授。在这项研究工作中,研究人员开发了一种紧凑型等离子体“彩虹(rainbow)”芯片,能够实现快速、准确的双功能传感,其性能可在特定条件下超越传统的便携式光谱仪。其中的分光纳米结构由一维或二维的梯度金属光栅构成。该紧凑型等离子体光谱仪利用普通相机拍摄的单幅图像,即可精确地获得照明光源光谱的光谱信息和偏振信息。在经过适当训练的深度学习算法的辅助下,研究人员仅用单幅图像就能表征葡萄糖溶液在可见光光谱范围内的双峰和三峰窄带照明下的旋光色散(ORD)特性。该微型光谱仪具有与智能手机和芯片实验室(lab-on-a-chip)系统集成的潜力,为原位分析应用提供新的可能。研究人员利用彩虹捕获效应(rainbow trapping effect)来开发片上光谱仪系统。图1展示了该研究工作所提出的片上光谱仪和一维彩虹芯片的设计原理。如图1a所示,该光谱仪利用等离子体啁啾光栅实现分光功能。这种表面光栅几何形状的逐渐变化,导致了局部等离子体共振的空间调谐(即为光捕获“彩虹”存储)。如图1b所示,研究人员采用聚焦离子束铣削技术,在300 nm的银(Ag)薄膜上制备了啁啾光栅。当白光垂直入射时,通过简单的反射显微镜系统(如图1c),就可以观察到明显的“彩虹”色图像,如图1d的顶部所示,该现象源于光栅引发的等离子体共振。图1 片上光谱仪的等离子体啁啾光栅根据这些空间模式图像,可以建立共振模式与入射波长一一对应的关系,这是片上光谱仪的基础。因此,研究人员探讨了该光谱仪对任意光谱特征的空间分辨能力。通过深度学习辅助的数据处理和重建方法,研究人员利用这种分光功能可以构建用于光学集成的智能化、微型化光谱仪平台。具体而言,研究人员提出了基于深度学习的智能彩虹等离子体光谱仪概念,并构建了带有等离子体啁啾光栅的光谱仪示例,如图2所示。该光谱仪利用深度神经网络预测了所测量的共振模式图像中的未知入射光光谱,而无需使用传统的线性响应函数模型。实验中的光谱仪架构如图2a所示。智能光谱仪主要由三部分构成:空间模式、预训练神经网络以及对应的波长。图2 基于深度学习的数据重建光谱分辨率是评价传统光谱仪性能的重要参数之一。因此,研究人员对该光谱仪的分辨率做了详细测试,测试结果如图3所示。图3 智能等离子体光谱仪的分辨率以上初步测试数据表明,智能彩虹芯片光谱仪具有实现高分辨率光谱分析的潜力,其性能可与传统台式光谱仪相媲美。随后,研究人员将一维光栅扩展到二维,以利用紧凑型智能等离子体光谱仪实现偏振光谱的测定,其性能超越了传统的光学光谱仪系统。同时,研究人员展示了等离子体彩虹芯片光谱仪可以引入简化、紧凑且智能的光谱偏振系统,具有准确且快速的光谱分析能力。图4a为具有梯度几何参数的二维光栅。图4 用于测定偏振光谱的二维啁啾光栅接着,研究人员利用该二维偏振光谱仪芯片对旋光色散进行了简单而智能的表征。图5a为传统的旋光色散系统测量由物质引起的旋光度随入射波长的函数变化。最后,研究人员展示了将二维光栅作为光谱偏振系统,并介绍了用于葡萄糖传感应用的示例。图5 更简单、准确且智能的光谱偏振分析综上所述,本研究中提出了一种集成了片上彩虹捕获效应与紧凑型光学成像系统的智能芯片级光谱仪。研究结果表明,该等离子体芯片可以在可见光光谱(470 nm - 740 nm)范围内区分不同的照明峰值。该芯片充分利用其波长敏感结构,能够根据照明光谱峰值显示不同的等离子体共振模式。随后将芯片扩展到二维结构,共振模式的复杂性增加,从而在入射光偏振方面提供更多信息。通过使用片上共振模式的空间和强度分布图像来训练深度学习算法,研究人员在同一系统内分别实现了光谱分析和偏振分析。随后,研究人员利用一种将旋光引入透射光的手性物质(即葡萄糖),证明了所提出光谱仪在旋光色散传感方面的可行性,旋光色散是一种有助于手性物质检测和定量的偏振特异性特征。深度学习模型的分析表明,该算法能够基于等离子体芯片的共振模式准确预测葡萄糖引入的旋光。即使在分析多峰照明下的共振模式时,这种性能也得到了保留。这种由深度学习支持的基于图像的光谱仪能够通过利用纳米光子平台的单幅图像同时进行光谱分析和偏振分析。因此,该光谱仪标志着在单一紧凑型且轻量化设计中实现了高性能的光谱偏振分析,为深度光学和光子学在医疗保健监测、食品安全传感、环境污染检测、药物滥用传感以及法医分析等领域的应用赋能。这项研究获得了沙特阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程部的科研基金(BAS/1/1415-01-01)和NTGC-AI项目(REI/1/5232-01-01)的资助和支持。
  • 物理所等澄清双色场太赫兹辐射方案推广及物理机制
    p   太赫兹波通常指频率处于0.1THz到10THz的电磁波。由于波段独特,太赫兹波在多各领域具有应用潜力,但如何产生可调谐的强太赫兹辐射源是一个长期存在的难题。近三十年的研究表明,等离子体可以把强激光转化成强太赫兹辐射源。其中,2000年提出的“双色场方案”,由于转换效率高和技术简单等优点,得到最为广泛的关注。在双色场方案中,一束常规的800nm激光穿过一块倍频晶体产生的400nm激光,后者与剩余的800nm激光混合,在大气中就能产生MV/cm的强太赫兹波。该方案自提出以来,其物理机制一直存在着争议,存在等离子体电流模型和非线性光学的多波混频两种不同的理论模型。同时,在所有的实验中,两束模型的激光波长比始终固定在2:1,是否能够将其推广至其它波长比尚不清晰。 /p p   中国科学院物理研究所、北京凝聚态物理国家研究中心光物理重点实验室L05组王伟民、李玉同和上海交通大学盛政明等人针对以上问题进行了理论和实验研究。2013年,他们首次从理论上预测了双色场方案可以推广到4:1、6:1等波长比。2017年,他们后续的理论工作进一步预测双色场方案可以推广到波长比为2n:1、(n+0.5):1系列(n为正整数)。基于上述理论工作,王伟民与首都师范大学张亮亮、张岩实验团队合作,首次在实验上证实了理论预测,演示了双色场方案在波长比为4:1和3:2时,也能够有效地产生太赫兹波。实验上还观察到,太赫兹波的偏振可以通过旋转较长波长激光的偏振进行调节,但是旋转较短波长激光的偏振时,该偏振调节方法失效 取不同的激光波长比时,太赫兹波能量满足相似的定标率。这些现象与多波混频理论模型给出的关于介电张量对称性、不同波长比条件下太赫兹波能量具有不同的定标率等预测相矛盾。相反地,以上两个实验结果与王伟民等人的等离子体电流模型结果一致:太赫兹波椭圆偏振率正比于(λ长/λ短)4 在不同波长比条件下,太赫兹波能量满足相似的定标率,并在激光强度比较低的情况下满足线性定标率。该系列工作进一步证实了其物理机制应主要归结为等离子体电流模型,对基于“双色场方案”的太赫兹辐射产生和调控具有重要指导意义。 /p p   相关研究成果发表在Phys. Rev. Lett.和Phys. Rev. A/E上。该研究得到了国家自然科学基金委、国家重点基础研究计划、中科院战略性先导科技专项、教育部激光聚变科学与应用协同创新中心等的资助。 /p p style=" text-align: center " img title=" 001.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/769c27db-eb3a-41e2-974f-bd8aa56c267c.jpg" / /p p   图1.左图中第一束激光波长为800nm,第二束激光波长在1200nm到1600nm间变化,发现太赫兹波能量峰值出现在1200nm和1600nm附近(波长比为3:2和2:1) 右图中第一束激光波长为400nm,当第二束激光波长为1600nm时,出现太赫兹波能量峰值,对应的波长比为4:1。在两幅图中“x”点为实验结果,实线为KLAPS粒子模拟(PIC)结果 /p p style=" text-align: center " img title=" 002.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/c63f7f30-2cd0-46f5-8861-7798530d377e.jpg" / /p p   图2.双色场方案中采用400nm和1600nm激光组合,两束激光初始偏振均在水平方向上,然后分别旋转1600nm激光的偏振(左图)和400nm激光的偏振(右图),让其具有竖直方向的分量。在左图中随着1600nm激光的旋转角从0增加到90度,太赫兹波水平分量逐渐减小,竖直分量先增加再较小 在右图中随着400nm激光的旋转角从0增加到90度,太赫兹波竖直分量始终处于很低的水平。此实验结果与根据等离子体电流模型预测的太赫兹波椭圆偏振率正比于(λ长/λ短)4相符。在两幅图中“o”点为实验结果,实线为KLAPS粒子模拟(PIC)结果 /p p style=" text-align: center " img title=" 003.png" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201712/insimg/cb95bdae-1c43-4290-b1c4-6f88e6171142.jpg" / /p p   图3.太赫兹波能量?THz随激光峰值功率的变化,左图中激光波长比为4:1,右图中波长比为3:2。根据多波混频理论的预测,左图中?THz应该正比于(P1600nm)4,右图中?THz应该正比于(P800nm)2,实验结果不符合这些定标率。当激光功率比较低时(曲线的开始阶段),在不同波长比情形均满足线性定标率,这与根据等离子体电流模型预测一致。在两幅图中“x”点为实验结果,实线为KLAPS粒子模拟(PIC)结果 /p
  • 赛默飞推出新型个人辐射剂量计
    p style=" line-height: 1.5em "   赛默飞推出新型个人辐射剂量计,可提供超精确的辐射剂量检测。这种新型的个人剂量计旨在更好地保护那些在核电站、医疗设施和其他可能的地方接触到放射性物质的人员。新设备将伽马和β剂量测定通过遥测技术整合在一个紧凑的单元中。 br/ /p p style=" line-height: 1.5em "   Thermo Scientific EPD TruDose个人电子辐射剂量计与之前EPD系列的其他型号相比具有先进性。它旨在通过提供实时,超精确的剂量信息来降低辐射暴露和工作中断的风险。此外,该仪器还具有更强的报警体统和更易于操作的菜单并统一在一个更坚固的仪器中。 /p p style=" line-height: 1.5em "   剂量计可以测量伽马和β辐射,并结合脉冲检测技术,在脉冲场环境中实现最佳性能。 EPD TruDose仪器还集成了低能耗蓝牙技术,可通过单独的发射器同时连接并接收来自多个设备的数据,旨在最大限度地减少设施的能耗以及传输足迹。 /p p style=" line-height: 1.5em "   “EPD TruDose剂量计为辐射防护管理人员提供了更大的信心,使他们的团队成员能够保持安全,免受有害暴露水平的影响,”赛默飞世尔科技的现场和安全仪器副总裁兼总经理Julie Planchet说。“通过部署当今最具创新性的技术,他们还可以提提升工作场所的效率,降低辐射防护成本,同时使员工能够专注于工作。” /p p style=" line-height: 1.5em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp Thermo Scientific EPD TruDose电子个人剂量计还提供: /p ul class=" list-paddingleft-2" style=" list-style-type: disc " li p 一系列报警功能,包括为国土安全操作增加警告阈值和静音振动警报 /p /li li p 集成电磁屏蔽,对电磁场具有高耐受性 /p /li li p 使用Thermo Scientific EasyEPD3软件,该软件通过红外通信链接读取和写入数据,并在PC窗口中显示数据 /p /li li p 紧凑的设计,可轻松,牢固地固定在皮带,挂绳或衬衫口袋上 /p /li li p 可选配件,包括桌面阅读器,红外读卡器和遥测无线电 /p p img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/7f963777-5dc8-4577-8985-087f69494004.jpg" title=" {cd57b6c6-a3d4-44d3-87e2-327f1364488d}_epdTruDose_banner2.jpg" / br/ /p /li /ul p br/ /p
  • 偏振遥感:让石油污染监测更简约快捷
    在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中,原油和各种石油制品进入环境而造成的污染成了一个世界性的问题。因此,建立探测系统,对油田区进行监测和管理,特别是对石油污染所发生的位置、溢油量和扩散趋势等的监测尤为重要。   在国家自然科学基金、“863”计划等的资助下,东北师范大学城市与环境科学学院教授盛连喜带领的课题组以偏振度作为偏振光遥感的定量指标,在近红外波段对不同含水量和含油量的土壤进行偏振光谱测量,为今后利用偏振光遥感监测土壤石油污染的应用打下基础。这一成果发表在《科学通报》2008年第23期上。   难以避免的石油土壤污染   石油对土壤的污染主要表现为:破坏土壤的结构和透水性。石油污染物还会与土壤中有效的氮、磷、钾发生反应,破坏土壤的肥力。尽管采取了一系列措施,但在石油的生产、加工、运输各个环节,都有可能发生泄漏溢出事故,石油污染物对土壤的污染难以避免。   “石油开采时可能产生的泄漏或溢油现象造成的落地油污染,可使土壤的环境容量逐年减少 在气田开发时,钻井过程中产生废弃泥浆,如果没有泥浆坑,废弃的钻井泥浆就会被排放到土壤中,造成污染。”盛连喜说。   盛连喜解释说,如果在原油开采过程中发生井喷等事故,可能使大量石油烃类直接进入土壤。另外,石油管线和采油井的井口设备如果发生跑冒滴漏,也有一些石油泄漏到地面。石油及其产品在运输、使用和贮存过程中的渗漏、溢油现象时有发生,会造成石油烃类直接进入土壤。而石油及其产品在运输、使用和贮存过程中的渗漏、溢油现象同样会对土壤造成危害。   “当石油渗透进入土壤后,如果植物吸收了石油,会破坏植物的新陈代谢过程,或阻断植物需要的水分和养料,从而使植物死亡,植被遭到破坏。而且被石油污染物污染的土壤在几年甚至几十年内都会丧失农耕和畜牧的功能。石油还可能通过进入食物链影响人体健康。另外,油气会从地表挥发至大气,表现为油气挥发物,被太阳紫外线照射后,可能与其他有害气体发生物理化学反应,生成光化学烟雾,产生致癌物和温室效应,破坏臭氧层等。”盛连喜说。   既然污染难以杜绝,作为及时了解石油开采所在区域的环境质量状况,包括大气环境质量、水体和土壤环境质量状况,发现油气田生产中环境问题的有效手段,环境监测就变得至关重要。   “尤其是对土壤污染的监测,关系到周边地区的生态环境安全、食品安全问题,不容忽视。”盛连喜说。   大有可为的偏振遥感   目前,在石油开采区域最常用的环境监测方法是现场采样实验室分析监测,也有些地方开展了航空和遥感监测。   盛连喜指出,常规的土壤石油污染监测方法是从野外取样带回实验室分析,由于事前对污染范围及污染程度的了解有局限性,监测过程不仅费时而且耗费大量人力、物力和财力,结果却往往不够全面准确,只能对采样点局部进行评价和估量。如何对土壤石油污染范围及程度进行定量定位的测量,有效节省工作时间和经费,提高环境污染监测的准确性成为一个重要的科学问题。   在苦苦寻找解决办法的时候,电磁波的一个重要特征——偏振,引起了盛连喜的关注。   偏振在微波谱段称为极化。地球表面和大气中的目标在反射、散射、透射及发射电磁辐射的过程中,会产生由它们自身性质决定的特征偏振,即偏振特性中蕴涵着目标的各种信息。   “偏振遥感正是利用这一特征为遥感目标提供新的、潜在的信息。”盛连喜说,“与其他遥感技术比较,偏振光的特性使其在遥感中能够解决许多实际问题。使用偏振信息不仅能够更准确地定位土壤石油污染的范围和程度,并可反演相应地物目标的结构、化学成分、水分含量等多方面信息,甚至了解造成污染油井的年龄,因此具有非常广阔的应用前景。”   目前,盛连喜课题组对污染土壤偏振光遥感的监测主要研究方向是在不同湿度条件下鉴别石油种类,并进一步确定湿度条件影响的曲线临界值。重点研究土壤中受到石油污染的范围和程度,为研究土壤的石油环境容量、控制石油污染提供依据。   该课题组以吉林省松原油田原油和当地典型表层土壤为实验原料,在实验室内对4个水平的含油量、3个水平的含水量土壤样品在近红外波段进行了多角度探测模拟实验。又在室外实地测量了各种条件下的石油污染土壤与清洁土壤的偏振度值。他们发现,当土壤含水量较低时,土壤表面反射光的偏振度会随土壤中石油含量的增加而增大 当土壤含水量较高时,土壤表面反射光的偏振度会随土壤中石油含量的增加而降低。   事实上,盛连喜所在的偏振实验室已经通过几年的工作,对黄土、黑土、红土等土壤类型的基础偏振反射特性进行了测量和研究,接下来的工作是通过多因素的模拟正交实验,为更广泛地应用偏振特性进行石油的土壤污染监测提供科学依据。   盛连喜指出,不同土壤类型的临界值会因土壤有机质含量、机械组成等因素的不同而不同,对偏振光的测量带来难度。这也是他们今后工作中需要重点研究的问题。
  • 地铁安检仪辐射危害引发质疑 专家建议加强管理
    最近,深圳、上海、北京等多个城市地铁站X射线安检仪相继被媒体曝出没有办理辐射安全许可证,引起了公众的普遍恐慌,那么在国内地铁站入口处的X射线安检仪,许多乘坐地铁的乘客再熟悉不过了。逢包必检已成为大家日常乘坐地铁时牢记的一个常识。最近,深圳、上海、北京等多个城市地铁站X射线安检仪相继被媒体曝出没有办理辐射安全许可证,引起了公众的普遍恐慌,那么,地铁安检仪对人体究竟有没有伤害?它的工作原理究竟是什么?它释放的辐射剂量究竟有多少?生活中我们又会遇到哪些辐射?又该如何科学地去防范辐射的危害?   每年的辐射量相当于乘飞机2小时的辐射量   同方威视技术股份有限公司供应了国内多个城市的地铁安检仪,据该公司的研发人员介绍,X射线是比可见光波长还要短的一种电磁辐射,具有比可见光更强的固体、液体穿透能力,甚至能够穿透一定厚度的钢板。当X射线穿过物品时,不同物质组成、不同密度和不同厚度的物品内部结构能够不同程度地吸收X射线,密度、厚度越大,吸收射线越多 密度、厚度越小,吸收射线越少,所以从物品透射出来的射线强度就能够反映出物品内部结构信息。   地铁X射线安检仪就是采用线扫描工作方式,物品逐层被X射线照射 透射射线信号被探测、处理后,对获得的数据进行图像重建就得到了图像,图像上能够表现物品的内部信息。按每年365天、每天通过地铁安检2次计算,地铁乘客每年因地铁安检接受的辐射剂量也不大于0.01mSv(10μSv),该值仅相当于1.5天的天然本底辐射剂量或者乘飞机飞行2小时的辐射剂量,因此,不会对乘客造成伤害。   据该公司称,该公司生产的产品获得了北京市环保局颁发的辐射安全许可证,这在北京市环保局处得到了证实。据不久前一位曾独立参与北京市多家地铁站辐射检测的专家透露,按照现有的标准检测显示,北京市多家地铁站所检测到的辐射剂量符合国际国内标准。   对地铁安检仪辐射质疑,专家建议,相关部门应该加强放射装置的管理,严格按照国家标准来处理,消除公众对辐射的恐慌,避免“谈辐色变”。   生活中处处有辐射   “说到辐射,可以分为电离辐射和非电离辐射。”清华大学工程物理系朱立教授介绍到,电视塔、微波炉所产生的电磁辐射属于非电离辐射。核辐射为电离辐射,电离辐射包括α、β、γ射线,X射线,中子和其他粒子束。“自古以来,人类就在天然的辐射环境中繁衍生息,每个人无时无刻不受到天然辐射的照射。”   天然辐射有三个来源,来源之一就是人体内部有放射性核素钾—40。天然辐射的第二来源是土壤、岩石中含有的铀、钍、钾—40等天然放射性核素。住的房子、走的路、喝的水、吃的食物、呼吸的空气都有可能含有微量的天然放射性核素。天然放射性核素的第三来源是宇宙射线。宇宙射线包括外层空间来的初级宇宙射线,以及它与大气层中物质相互作用所产生的次级宇宙射线,生活在地球上的人都要受到这种宇宙射线的照射。这三种天然辐射,构成人们通常所说的“天然本底照射”。   天然辐射随时间的变化较小,但随地域、环境的变化较大,例如纬度高的地区、地势高的地方,或在洞穴中、在地下室里,或居住在花岗岩、煤渣砖房屋中的人们,受到的天然辐射要高一些。据世界权威机构2003年发布的统计。世界天然辐射水平的范围为1—10毫希沃特/年,平均为2.4毫希沃特/年,其中体外40%为体外的受照,60%为食入、吸入后所引起的体内照射。   朱立介绍,在现代社会中人们还会接触到各种人为的辐射,如X光检查、看电视、坐飞机、抽烟、使用微波炉等。住在核电厂周围每年约受到0.0002毫希伏,乘坐飞机每小时约0.005毫希伏,每天看1小时电视则每年约0.001毫希伏,吃食物每年约0.02毫希伏,一次X光检查约0.50—2.0毫希伏。   辐射的生物效应有两大类:躯体效应和遗传效应。躯体效应是对受照人体本身的效应,如皮肤烧伤、白血病、甲状腺癌、致死等。遗传效应是受到人的遗传基因发生变异,影响下一代的健康。一般来说,人体一次受到250毫希沃特以下的照射不会发生损伤。“尽管人体对辐射有一定的适应性和恢复能力,但是,辐射会不同程度地损害人体的健康。”朱立强调。   科学防辐射小贴士   五种人特别要注意电磁辐射污染   生活和工作在高压线、变电站、电台、电视台、雷达站、电磁波发射塔附近的人员 经常使用电脑、电视电子仪器、医疗设备、办公自动化设备的人员 生活在现代电器自动化环境中的工作人员 佩戴心脏起搏器的患者 生活在以上环境里的孕妇、儿童、老人及病患者等。   家用电器摆放不宜过于集中   一些易产生电磁波的家用电器,如收音机、电视机、电脑、冰箱等更不宜集中摆放在卧室里,以免使自己暴露在超剂量辐射的危险之中。   各种家用电器、办公设备、移动电话等都应尽量避免长时间操作,同时尽量避免多种办公和家用电器同时启用   手机接通瞬间释放的电磁辐射最大,在使用时应尽量使头部与手机天线的距离远一些,最好使用分离耳机和话筒接听电话。注意人体与办公和家用电器距离,对各种电器的使用,应保持一定的安全距离,离电器越远,受电磁波侵害越小。如彩电与人的距离应在4至5米,与日光灯管距离应在2至3米,微波炉在开启之后要离开至少1米远,孕妇和小孩应尽量远离微波炉。
  • 《环境γ 辐射剂量率测量技术规范(征求意见稿)》印发
    p   为贯彻《中华人民共和国环境保护法》《中华人民共和国放射性污染防治法》《中华人民共和国核安全法》,规范环境γ辐射剂量率的测量工作,生态环境部决定修订《环境地表γ辐射剂量率测定规范》(GB/T 14583-93)。 /p p   目前,标准编制单位已编制完成《环境γ辐射剂量率测量技术规范(征求意见稿)》,现印送给相关单位,如有意见可于2020年5月8日前将书面意见反馈生态环境部(电子文档请同时发送至电子邮箱)。逾期未反馈的,将按无意见处理。 /p p   联系人:生态环境部核设施安全监管司马磊 /p p   电话:(010)66556841 /p p   传真:(010)66556837 /p p   地址:北京市西城区西直门南小街115号 /p p   邮编:100035 /p p   联系人:生态环境部辐射环境监测技术中心陈前远 /p p   电话:(0571)28869268、13588481455 /p p   邮箱:cqy@rmtc.org.cn /p p   附件: img src=" /admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" style=" vertical-align: middle margin-right: 2px " / a href=" https://img1.17img.cn/17img/files/202004/attachment/b3faf167-0819-466e-8cdc-793b39c51e6f.pdf" target=" _self" title=" 1.pdf" textvalue=" 1.征求意见单位名单.pdf" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 1.征求意见单位名单.pdf /span /a /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) "    /span a href=" https://www.instrument.com.cn/download/shtml/947200.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 2.环境γ辐射剂量率测量技术规范(征求意见稿) /span /a /p p span style=" color: rgb(0, 112, 192) "    /span a href=" https://www.instrument.com.cn/download/shtml/947201.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 112, 192) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 3.《环境γ辐射剂量率测量技术规范(征求意见稿)》编制说明 /span /a /p
  • 美宇航局筹划更先进的望远镜——X射线成像偏振探测器
    美国宇航局预计在2017年初宣布概念研究方案,航天器的科学仪器预算为1.25亿美元  据腾讯太空(罗辑/编译):在地球轨道上,美国宇航局所管辖的空间望远镜是全球最多的,性能也最为先进,几乎覆盖了所有的观测波段。2018年,美国宇航局将发射迄今最先进的空间望远镜,詹姆斯-韦伯望远镜,这是一具红外线天文台。不过,美国宇航局又在筹划一种更先进的望远镜,主要工作波段为X射线,被命名为X射线成像偏振探测器,目前已经入围了三个方案,预计在2020年底会发射升空,将作为X射线天文学观测上的主力。  目前入围的三个方案都是目前X射线观测上的顶尖水平,比如来自加利福尼亚技术研究所的SPHEREX望远镜,美国宇航局马歇尔太空飞行中心提出的IXPE计划,以及美国宇航局戈达德太空飞行中心的PRAXyS方案。每个科学小组会获得100万美元的资金支持,美国宇航局也会进行为期11个月的任务概念研究。预计在2017年初宣布概念研究方案,航天器的科学仪器预算为1.25亿美元,并安排了5000万美元的发射费用。  IXPE和PRAXyS这两个方案主要目标是个宇宙中高能事件,比如恒星工厂和恒星死亡后的情景,这些过程可产生强大的X射线信号。此外,科学家还希望收集黑洞周围的X射线信号,超致密的中子星、恒星爆炸、遥远星系中央内核的X射线信号等。IXPE采用X射线偏振技术,可以对中子星、脉冲星星云、恒星、黑洞等主要宇宙天体进行研究,符合美国宇航局的任务要求。  PRAXyS方案则使用了一种不同的方法来研究X射线天文学,PRAXyS任务的首席研究员基思认为PRAXyS方案类似于GEMS引力与极端磁场研究项目,后者在2012年被美国宇航局取消。SPHEREX任务概念将对天空进行全面扫描,时间至少持续两年,还可以观测宇宙中的引力波。此外,SPHEREX任务还可以对一些恒星系统演化的早期阶段进行研究,比如冰是否存在于恒星周围。
  • 考虑探测器非理想性的红外偏振成像系统作用距离分析
    在背景与目标红外辐射量差距不大或背景较为复杂等情况下,传统红外成像技术对目标进行探测与识别的难度较大。而红外偏振探测在采集目标与背景辐射强度的基础上,还获取了多一维度的偏振信息,因此在探测隐藏、伪装和暗弱目标和复杂自然环境中人造目标的探测和识别等领域,有着传统红外探测不可比拟的优势。但同时,偏振装置的加入也增加了成像系统的复杂度与制作成本,且对于远距离成像,在红外成像系统前加入偏振装置对成像系统的探测距离有多大的影响,也有待进一步的研究论证。据麦姆斯咨询报道,近期,中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院红外探测与成像技术重点实验室和中国科学院大学的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“考虑探测器非理想性的红外偏振成像系统作用距离分析”为主题的文章。该文章第一作者为谭畅,主要从事红外偏振成像仿真方面的研究工作;通讯作者为王世勇研究员,主要从事红外光电系统技术、红外图像信号处理方面的研究工作。本文将从分析成像系统最远探测距离的角度出发,对成像系统的探测能力进行评估。综合考虑影响成像系统探测能力的各个因素,参考传统红外成像系统作用距离模型,基于系统的偏振探测能力,建立了红外偏振成像系统的作用距离模型,讨论了偏振装置非理想性对系统探测能力的影响,并设计实验验证了建立模型的可靠性。红外成像系统作用距离建模目前较为公认的对扩展源目标探测距离进行估算的方法是MRTD法。该方法规定,对于空间频率为f的目标,人眼通过红外成像系统能够观察到该目标需要满足两个条件:①目标经过大气衰减到达红外成像系统时,其与背景的实际表观温差应大于或等于该频率下的成像系统最小可分辨温差MRTD(f)。②目标对系统的张角θT应大于或等于相应观察要求所需要的最小视角。只需明确红外成像系统的各项基本参数与观测需求,我们就可以计算出系统的噪声等效温差与最小可分辨温差,进而求解出它的最远探测距离。红外偏振成像系统作用距离建模偏振成像根据成像设备的结构特性可分为分振幅探测、分时探测、分焦平面探测和分孔径探测。其中分时探测具有设计简单容易计算等优点,但只适用于静态场景;分振幅探测可同时探测不同偏振方向的辐射,但存在体积庞大、结构复杂,计算偏振信息对配准要求高等问题;分孔径探测也是同时探测的一种方式,且光学系统相对稳定,但会带来空间分辨率降低的问题;分焦平面偏振探测器具有体积小、结构紧凑、系统集成度高等优势,可同时获取到不同偏振方向的偏振图像,是目前偏振成像领域的研究热点,也是本文的主要研究对象。图1为分焦平面探测系统示意图。图1 分焦平面探测器系统示意图本文仿真的分焦平面偏振探测器,是在红外焦平面上集成了一组按一定规律排列的微偏振片,一个像元对应着一个微偏振片,其角度分别为 0°、45°、90°和135°,相邻的2×2个微像元组成一个超像元,可同时获取到四种不同的偏振态。图1为分焦平面探测系统结构示意图。传统方法认为在红外成像系统前加入偏振装置后,会对系统的噪声等效温差与调制传递函数MTF(f)产生影响,改变系统的最小可分辨温差,进而改变系统的最远探测距离。本文将从偏振装置的偏振探测能力出发,分析成像系统的最小可分辨偏振度差,建立红外偏振成像系统的探测距离模型。我们首先建立一个探测器偏振响应模型,该模型将探测器视为一个光子计数器,光子被转换为电子并在电容电路中累积,综合考虑探测器井的大小、偏振片消光比、信号电子与背景电子的比率以及入射辐射的偏振特性,通过应用误差传播方法对结果进行处理。从噪声等效偏振度(NeDoLP)的定义出发,NeDoLP是衡量偏振探测器探测能力的指标,即探测器对均匀极化场景成像时产生的标准差。对其进行数学建模,进而分析得到红外偏振成像系统的最远探测距离。图2 DoLP随光学厚度变化曲线对于探测器来说,积分时间越长,累积的电荷越多,探测器的信噪比(SNR)就越高,但这种增加是有限度的。随着积分时间的增加,光生载流子有更多的时间被收集,增加信号。然而,同时,暗电流及其相关噪声也会增加。对于给定的探测器,最佳积分时间是在最大化信噪比和最小化暗电流及噪声的不利影响之间取得平衡,为方便分析,我们假设探测器工作在“半井”状态下。通过以下步骤计算红外偏振成像系统最远作用距离:a. 根据已知的目标和背景偏振特性以及环境条件,计算在给定距离下,目标与背景之间的偏振度差在传输路径上的衰减。b. 结合系统的探测器性能参数,确定目标在给定距离下是否可被观察到。如果不能则减小设定的距离。目标被观察到需同时满足衰减后的偏振度差大于或等于系统对应于该频率的最小可分辨偏振度差MRPD,目标对系统的张角θT大于或等于相应观察要求所需要的最小视场角。c. 逐步增加距离,直到目标与背景之间的偏振度差不再满足观察要求。这个距离即为成像系统最远作用距离。τp (R)为大气对目标偏振度随探测距离的衰减函数,可根据不同的天气条件,根据已有的测量数据进行插值,计算出不同探测距离下大气对目标偏振度的衰减,图4. 5给出了根据文献中测量数据得到的偏振度随光学厚度增加衰减关系图。这里给出的横坐标是光学厚度,不同天气条件下,光学厚度对应的实际传播距离与介质的散射和吸收系数有关。综上,我们建立了传统红外成像系统和考虑了偏振片非理想性的红外偏振成像系统的作用距离模型,下面我们将对模型的可靠性进行验证,分析讨论探测器各参数对成像系统探测能力的影响。验证与讨论由噪声等效偏振度的定义可知,其数值越小,代表偏振探测器的性能越优秀。下面我们对影响红外偏振成像系统探测性能的各因素进行讨论,并设计实验验证本文建立模型的正确性。偏振片消光比消光比是衡量偏振片性能的重要参数,市售的大面积偏振片的消光比可以超过200甚至更多。对其他参数按经验进行赋值,从图3可以看到,对于给定设计参数的探测器,偏振片消光比超过20后,随着偏振片消光比的增加,探测器性能上的提升微乎其微。对于分焦平面探测器,为实现更高的消光比,不可避免地要牺牲探测器整体辐射通量。由于辐射通量降低而导致的信噪比损失可能远远超过消光比增加所获得的收益。这一结果同样可以对科研人员研制偏振片提供启发,对需要追求高消光比的偏振片来说,增大透光轴方向的最大透射率要比降低最小透射率更有益于成像系统的性能。图3 偏振片消光比与探测器噪声等效偏振度关系图探测器井容量红外探测器的井容量是指探测器像素在饱和之前能够累积的电荷数量的最大值。井容量是衡量红外探测器性能的一个关键参数,井容量通常以电子数(e-)表示。较大的井容量意味着探测器可以在饱和之前存储更多的电荷,从而能够在更大的亮度范围内准确检测信号。这对于在具有广泛亮度变化的场景中捕获清晰图像至关重要。从图4可以看出,增大探测器井的容量,同样能很好的提高成像系统的偏振探测能力。图4 探测器井容量与探测器噪声等效偏振度关系图然而,井容量的增加可能会导致像素尺寸增大或探测器面积减小,这可能对系统的整体性能产生负面影响。因此,在设计红外探测器时,需要权衡井容量、像素尺寸和其他性能参数,以实现最佳性能。目标偏振度虽然推导出的噪声等效偏振度公式包含目标偏振度这一参量,但目标的偏振度本身对探测器的噪声等效偏振度没有直接影响。NeDolp 是一个衡量探测器性能的参数,它主要受探测器内部噪声、电子学和其他系统组件的影响。然而,目标的偏振度会影响探测器接收到的信号强度,从而影响信噪比(SNR)。从图5也可以看出,探测器的NeDolp受目标的偏振度影响不大。图5 目标偏振度与探测器噪声等效偏振度关系图读取噪声与产生复合噪声比值读取噪声主要来自于探测器的读出电路、放大器和其他电子元件。它通常在整个光强范围内保持相对恒定。产生复合噪声是由光子的随机到达和电荷生成引起的,与光子数成正比。在低光强下,产生复合噪声通常较小;而在高光强下,它会逐渐变大。通过计算读取噪声和产生复合噪声的比值,可以确定系统的性能瓶颈。如果读取噪声远大于产生复合噪声,这意味着系统在低光强下受到读取噪声的限制。在这种情况下,优化读出电路和放大器等元件可能会带来性能提升。如果产生复合噪声远大于读取噪声,这意味着系统在高光强下受到产生复合噪声的限制。在这种情况下,提高信号处理和光子探测效率可能有助于改善性能。从图6可以看出,降低读取噪声与产生复合噪声比值可以有效提升系统偏振探测能力。图6 δ与探测器噪声等效偏振度关系图信号电子比例综合图4~6可以看出,提升β的数值可有效提高探测器的偏振探测能力,由β的定义可知,对于确定井容量的探测器,β的取值主要取决于探测器的各种噪声与积分时间,降低探测器的工作温度、优化探测器结构、减少表面和界面缺陷等途径都可以降低探测器的噪声,调节合适的积分时间也有助于探测系统的性能提升。实验验证根据噪声等效偏振度的定义,利用面源黑体与红外可控部分偏振透射式辐射源创建一组均匀极化场景。如下图7所示,黑体发出的红外辐射,经过两块硅片,发生四次折射,产生了偏振效应,通过调节硅片的角度,即可产生不同线偏振度的红外辐射。以5°为间隔,将面源黑体平面与硅片间的夹角调为10°~40°共七组。每组将面源黑体设置为40℃和70℃两个温度,用国产自主研制的红外分焦平面偏振探测器采取不少于128帧图像并取平均,然后将每组两个温度下相同角度获得的图像作差,以减少实验装置自发辐射和反射辐射对测量结果的干扰,差值图像就是透射部分的红外偏振辐射。对差值图像进行校正和去噪后,即可按公式计算出探测器对均匀极化场景产生的偏振度图像。计算出红外辐射的线偏振度,为减小测量误差,仅取图像中心区域的像元进行分析。该区域像元的标准差就是该成像系统的噪声等效偏振度(NeDoLP)。探测器具体参数如表1所示。图7 实验示意图表1 偏振探测器参数利用本文建立的探测器仿真模型计算出硅片的线偏振度仿真值,公式19计算出硅片线偏振度的理论值,与实验的测量值进行对比,图8展示了三组数据的变化曲线,从图中可以看出,三组数据存在一定偏差,这可能与硅片调节角度误差、面源黑体稳定性、干涉效应、硅片摆放是否平行等因素有关,但在误差允许的范围内,实验验证了偏振探测系统的性能,也证明了本文建立仿真模型的可靠性。NeDoLP测量结果如表2所示。图8 线偏振度理论值、测量值与本文模型仿真值曲线图表2 实验结果从上表可以看到NeDoLP的测量值与仿真值的差值基本能控制在5%以内,实验结果再次印证了本文设计的模型的可靠性。实例计算应用建立的模型对高2.3m,宽2.7m,温度47℃,发射率为1的目标的最远探测距离进行预测,目标差分温度6℃;背景温度27℃;发射率1;目标偏振度30%,背景偏振度1%,使用3.2节中样机的探测器参数,最后,采用文献中介绍的“等效衰减系数-距离”关系的快速逼近法对红外探测系统最远作用距离R进行求解,得到表3的结果。表3 红外成像系统的最远作用距离根据红外探测系统最远探测距离,利用本文第二节提出的方法,得到不同探测概率下红外偏振成像系统最远作用距离结果如表4所示。表4 红外偏振成像系统的最远作用距离所选例子为目标与背景偏振度差异大于其温差,所以在这种探测场景下红外偏振成像系统的探测能力要优于红外成像系统。探测器的参数不同,探测场景与目标的变化都会对模型的结果产生影响,但本文提供的成像系统作用距离模型可为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供参考。结论针对不同的探测场景,红外成像系统与红外偏振成像系统在最远探测距离方面哪个更有优势并没有定论,探测目标的大小,背景与目标的温差与偏振度差,大气透过率,具体探测器的参数等因素都会对成像系统的最远探测距离产生影响。经实验验证,本文所建立的非理想红外偏振成像系统的响应模型是可靠的,可以用于估算成像系统的最远作用距离,针对不同的探测场景,读者可通过实验确定探测器的具体性能参数,利用仿真软件或实验测量的方式获取探测目标的温度与偏振信息,明确探测环境的具体大气参数,利用模型对红外成像系统与偏振成像系统的最远作用距离进行预估,选择更具优势的成像系统。这项研究获得上海市现场物证重点实验室基金(No. 2017xcwzk08)和上海技术物理研究所创新基金(No. CX-267)的资助和支持。论文链接:http://journal.sitp.ac.cn/hwyhmb/hwyhmbcn/article/abstract/2023041
  • 科普:拍一次X光片的辐射 跟坐一次飞机差不多
    11月8日是国际放射日,1895年11月8日,伦琴发现了“X射线”,这一神奇的射线使人类对疾病诊断、治疗模式发生了改变。为了纪念伦琴,而将这天定为“国际放射日”。但是关于X线、CT等放射性检查,很多人却因其“辐射”望而却步。东南大学附属中大医院放射科主任居胜红主任医师表示,放射检查其实被大家“妖魔化”了。  疑 问  放射科的三类检查 都有辐射?  居胜红介绍说,放射科检查主要包括三大类:X线、CT、核磁(MR)。平时老百姓常见的X线、钼靶是属于X线的,CT主要的检查项目有CT平扫、 CT增强、CT 介入,MR则主要有MR平扫、MR增强、MR造影。其中X线和CT是有辐射的,CT的辐射剂量大于X线,但是核磁检查是没有辐射的。  一次放射性检查 辐射有多大?  居胜红具体介绍说,因为不同种类的辐射能量各不相同,而且不同身体组织吸收辐射的量也各不相同,为了便于量化,人们就定义了一个叫做希沃特(Sv) 的单位。医学上一般采用毫西弗(mSv)来衡量危害性,1Sv = 1000mSv。一般来说,一个人正常生活的话,一年接受的辐射量在3个毫西弗左右。而一次低剂量螺旋CT检查的辐射量才0.1毫西弗。由于设备的日益先进,检查所用时间更短,所受的辐射也就越来越小。  “即使是比较复杂的冠脉CT造影,由于先进的设备,已不是之前回顾性的扫描,辐射量已下降82%,每次检查的辐射也控制在1毫西弗左右。而拍一张X光片的辐射就更小,跟坐一次飞机差不多,只有零点零零几个毫西弗。”这样的辐射剂量,安全性是可以得到保障的。  误区 1、孕妇做放射检查致胎儿畸形?  对于放射性检查,很多准妈妈都是敬而远之的,总是担忧会不会造成胎儿的畸形、智障甚至流产。特别是有些准妈妈,在不知道怀孕的情况,拍了次胸片后,担心会对孩子造成影响,就将孩子流掉。对于这些大家“约定俗成”的看法,居胜红要为放射检查“讨个说法”。  专家介绍道,对于孕妇在危及生命安全,必须要做CT等检查时,医生才建议进行检查。医疗上也还会考虑对特殊人群特殊照顾,孕妇和儿童应当尽可能减少辐射。对孕妇儿童群体需要暴露于有射线的检查时,会在腹部等敏感部位放置铅板等防护措施。另外,目前先进的仪器也有自动降低辐照量的功能。  2、新生儿不适合做放射性检查?  除了孕妇,对于孩子是否能进行放射性检查,很多家长也是存在一定的顾虑,总觉得放射性检查的辐射会影响孩子的生长发育。  居胜红解释道,一些病还必须用放射性检查。如小儿支气管异物,X光片是检查该病的唯一方法,如果不做,医生则不知道患儿支气管里有异物,从消炎角度给患儿输液,无法解决问题。对于比较疑难的疾病,医生是建议进行CT检查的,比如先天性心脏病,如果是大血管畸形,只有通过CTA 检查才能发现。  3、片子拍多了 癌症几率增加?  “拍一次胸片,就有几率患上癌症”。很多人以为进了放射科就像是进了一个遍布辐射的“危险区”。居胜红指出,这属于一种过于保守或过于敏感的认识。虽然X线对生物细胞有一定的杀伤破坏作用,但由于在检查室中的玻璃及墙体都是隔离辐射的,并且一定时间段内,也有专业人士监测室内的辐射量,其辐射量微乎其微。  提醒  孕妇和儿童  需格外关注  居胜红特别强调,当疾病危及生命时,只有通过放射性检查来判断疾病时,检查的益处远远大于微乎其微的辐射所造成的影响。  “当然,如果是已经怀孕,准备要进行X线等相关检查时,务必要告诉放射科检查技师。”居胜红特别提醒。儿童及育龄女性等特殊人群也要特别注意保护。专家指出,育龄妇女进行腹部或骨盆部位检查前,应首先问明是否怀孕,严格控制对孕妇的医疗照射,特别是在孕早期时,非急需不应实施腹部尤其是骨盆部位的医疗照射。胎龄越小,对辐射就越敏感,可能造成的影响就会越大。而且,孕妇不适合做增强CT,因为造影剂可能会渗透到胎盘,不利于胎儿。同样儿童也不适合进行使用造影剂的增强CT和磁共振的检查。
  • 光学非辐射态领域研究获重要进展
    在国家自然科学基金等项目资助下,暨南大学陈凯研究员团队在光学非辐射态(Anapole态)领域研究取得重要进展。相关研究发表于Small,并被选为内封底论文。马楚荣讲师为该论文第一作者,陈凯研究员为通讯作者,该工作还得到了李向平研究员和关柏鸥教授的大力支持。在过去的十年中,低损耗的全介质纳米结构已经成为纳米尺度光操控的重要平台。其中,高折射率全介质纳米盘可以激发出光学Anapole态,展现出独一无二的近场分布以及零远场散射特性。作为一种非辐射态,它可以显著增强非线性光学效应和光热效应等,提供了新颖的调控光-物质相互作用的手段。然而,这种分布在结构内部的Anapole态的局域场增强较弱,且它的产生并不能通过激发偏振加以控制,因此限制了它的应用。研究人员在全介质纳米盘低聚体中发现了一种具有偏振激发特性的新型Anapole态,而且它的局域场增强不仅仅局限在结构内部。他们利用聚苯乙烯微球自组装技术与物理气相沉积镀膜工艺相互结合的方法,制备得到了大量的Si纳米盘单体及低聚体结构。在单个纳米盘中,电偶极子和环形偶极子的相消干涉导致了在特定波长处的本征Anapole态(AE1)。由于盘的圆对称性,它的产生不依赖于激发偏振,近场增强也局域在纳米盘内部。而在纳米盘二聚体中,当入射光电场方向沿垂直于长轴方向激发时,其散射光谱长波处还存在一种新型的非辐射态(AE0),即非本征态。理论研究表明,两个纳米盘耦合后的环形偶极子在光谱上得到充分的展宽,与耦合后的电偶极子在长波处发生部分重叠。此外,它们的相位相差π,因此,这两者之间的相消干涉导致了非本征Anapole态的形成。与本征态不同的是,非本征态的增强电场遍布整个二聚体及其周围。当入射光电场方向沿二聚体长轴方向激发时,散射光谱中只能观察到本征态。有趣的是,随着第三个盘的加入,非本征Anapole态的偏振激发特性消失。尽管不同偏振激发下的Si纳米盘三聚体的散射光谱几乎没有区别,它们的局域场分布却有很大的差异。新型Anapole态的产生可以显著增强Si纳米盘低聚体宽光谱光致发光效率,通过匹配飞秒激光激发波长与非本征Anapole态,Si纳米盘二聚体及三聚体由于双光子吸收诱导的白光发射强度远超单个纳米盘,这主要源于光吸收的增强以及载流子注入的提升。
  • HPD低温绝热去磁系统顺利验收,有望助力探索全新宇宙微波背景辐射分布图
    2016年12月,国内套50mK热去磁系统在清华大学天体物理中心崔伟教授课题组成功完成安装和调试,并顺利验收。该系统是由美国 High Precision Devices(HPD)公司长期精心研制的低温平台,此系列恒温器具有很好的稳定性,恒温器腔体使用优化设计,美国HPD公司突出的设计能力和先进的加工技术,可为用户量身定制更专业的低温环境测量平台。国内套50mK热去磁系统在清华大学天体物理中心崔伟教授课题组成功完成安装调试 宇宙起源时能量密度和温度均超高无比,随着宇宙温度的迅速降低,若干基本物质粒子相继浮现,宇宙“大爆炸”发端时空中的能量场或由量子涨落而产生,此类射线的探测及研究无疑需要低温环境的助力。当然,宇宙的起源我们不敢妄下定论,但低温环境下的科学探索是我们必须努力实现和完善的关键部分,科学家们一直在努力开发、改进各种低温环境,以更深入地探索宇宙中我们未曾跨及的领域和。 宇宙微波背景辐射分布图 由美国HPD公司长期精心研制的低温平台是胜任这项任务的选择,此系列恒温器低温度可达20mk,在低温下,具有很好的稳定性(低于100mk保持约150/200小时以上),恒温器腔体使用优化(热性,防震动性,大样品腔)设计,恒温器支架更便于移动腔体及恒温器位置。清华大学天体物理中心拥有较完整的天体物理研究体系,同时侧重理论、观测和数据分析的研究,依托清华大学强大的工科优势,相信可为下一代空间和地面天文设备研究做出实质性贡献。此次HPD低温热去磁系统的顺利验收,也将有望助力探索全新宇宙微波背景辐射分布图。相关产品: HPD低温热去磁恒温器:http://www.instrument.com.cn/netshow/C201745.htm
  • 清华大学张书练:让激光正交偏振走出深巷放光芒
    5月7日,&ldquo 激光正交偏振及激光精密测量新技术研讨会&rdquo 在清华大学主楼接待厅举行。此次研讨会由清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室组织举办,旨在系统介绍张书练课题组就正交偏振激光的产生、现象进行的科学研究及其在精密测量中的应用,以及相关仪器的产业化前景。 清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任张书练介绍研究成果   研讨会上,清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任张书练做了题为&ldquo 让激光正交偏振走出深巷放光芒:激光正交偏振及激光精密测量新技术的发展历程&rdquo 的学术报告,回顾了相关研究的缘起。他说,课题组在研究中注意到,现有激光文献只讲激光束的三特性&ldquo 高亮度&rdquo &ldquo 相干性&rdquo &ldquo 方向性&rdquo ,对比爱因斯坦阐述的光的受激辐射特性少了&ldquo 偏振&rdquo 性,从而课题组埋头30年,通过观察物理效应、发明新仪器把第四性&ldquo 偏振&rdquo 补上。   课题组成员谈宜东副教授、张松博士、朱守深博士还做了&ldquo 固态激光回馈干涉仪原理和应用&rdquo 、&ldquo 激光原理的三个实验系统&rdquo 、&ldquo 双折射-塞曼双频激光干涉仪&rdquo 及&ldquo 课题组的未来&rdquo 的报告。介绍了相关科研成果及应用前景。 现场展出的仪器   研讨会还展出了张书练课题组研制的包括气体激光干涉仪、固态激光回馈干涉仪、光学位相延迟(内应力)测量仪、纳米测尺、新激光原理实验系统等十几种仪器。其中&ldquo 双折射-塞曼双频激光干涉仪&rdquo 突破了国内外限制几十年的频差低的难题,实现了3-20MHz任选频差的双频激光干涉仪,批量满足国家重大专项和机床检定需求 &ldquo 固态激光回馈干涉仪&rdquo 跨越传统干涉仪原理,在国内外率先研究成功并批量使用,由于其超高的灵敏度和能够测量非配合目标,应用广泛,被誉为&ldquo 新一代的激光干涉仪&rdquo &ldquo 激光频率分裂光学位相测量仪&rdquo 已批准为国家标准 &ldquo 激光原理的三个实验系统&rdquo 已有百台在近20所大学应用,改变了激光原理课实验教学的模式。   与会者兴趣浓厚,讨论热烈,特别对常见激光器的偏振特性、频率之间的竞争等提了问题,并就现场展示仪器的性能、应用提出了建议和意见。 研讨会现场   来自北京大学、南开大学、哈尔滨工业大学、中国计量科学研究院、清华大学紫荆创新研究院、德铭精密机械有限公司等三十多所高等院校、科研机构以及公司代表约100人参加了会议。
  • 安光所承担的“多角度偏振成像仪”项目通过验收
    2月25日,中科院合肥物质科学研究院安光所光学遥感中心牵头承担的民用航天技术预先研究项目“多角度偏振成像仪”通过了专家验收。专家组认为,该项技术将大力推动我国卫星载荷新技术的发展。   多角度偏振成像仪项目组针对全球大气环境及气候变化研究、高精度定量化遥感大气校正等需求,应用多角度偏振探测技术,突破大气气溶胶高精度卫星遥感关键技术,完成了工程化设计的多角度偏振成像仪原理样机,搭建了多角度成像仪的实验室辐射/偏振/几何定标系统。样机主要性能指标均达到或接近国际同类型载荷水平,其研究成果涵盖了欧美两大技术路线的技术特点。   验收会上,专家组一致认为项目组瞄准国际上全球大气环境及气候变迁研究的技术前沿,多年来致力于发展偏振遥感技术,积极开展大气多角度偏振卫星遥感技术研究,在大气气溶胶高精度卫星遥感探测技术、实验室偏振定标技术、大气多角度偏振信息反演技术等方面取得了一系列重要成果。   该项目是中科院安光所牵头承担并顺利完成的第一个民用航天项目,5年多的研究除取得了一些科研成果外,也为安光所锻炼培养了一个年轻、富有朝气的航天有效载荷工程承研技术团队,为其在“十二五”承担航天载荷型号任务打下了良好的技术及人才基础。
  • 环境辐射监测数据正常 日本核污染物不会影响宁波
    日本地震引发核泄漏,这些核污染物会对宁波产生影响吗?昨天(3月14日),宁波市环境监测中心发布消息,根据他们从12日以来对宁波市核辐射环境的监测,没有发现数据异常。“从距离和风向、洋流走向来看,日本核污染物目前不会对宁波造成影响。”监测中心辐射监测室主任徐政强说。   监测仪器世界一流   在宁波市环境监测中心的楼顶平台上,安放着多台环境辐射监测设备。“这套设备是去年年底才安装的。”徐政强说,有了它,就可以连续自动对宁波市的核辐射环境进行不间断的监测。“这样的核辐射监测设备,省内仅杭州、宁波和温州三地安装。”而在去年之前,宁波市对核辐射环境的监测还需要靠人工完成。徐政强说,新设备最快能1秒钟采集一次数据。“也就是说,如果有需要,国家相关部门能实时看到和调取宁波的监测数据。”   辐射监测数据正常   为及时掌握和监控宁波市辐射环境质量的现状和变化趋势,宁波市环境监测中心从3月12日起就启动了辐射环境的应急监测工作,监测人员处于应急监测工作状态。   “按照要求,我们开展了5项监测工作,包括环境伽马辐射剂量率连续监测、气溶胶中放射性核素采样、空气(放射性)碘采样、降水中放射性核素采样、沉降物中放射性核素采样。”徐政强说,3天来,环境伽马辐射剂量率日均值为每小时83.9、84、84纳戈瑞(1000纳戈瑞=1微戈瑞)。   “辐射是无处不在的。一般来说,室外的环境伽马辐射剂量在每小时50至150纳戈瑞之间属于正常范围,室内环境伽马辐射剂量的正常范围则是每小时100至200纳戈瑞。”此外,环境中也没有检测出碘(放射性)和气溶胶放射性核数浓度。“因此,我市目前没有受到日本核污染物的影响。”徐政强说,同时,他们还会继续密切关注辐射水平的变化。
  • 从完整肌腱到单纤丝:偏振红外光谱强势助力胶原蛋白的分子取向研究
    在过去的十年里,红外(IR)光谱已被广泛应用于哺乳动物组织中的胶原蛋白研究。对有序胶原蛋白光谱的更好理解将有助于评估受损胶原蛋白和疤痕组织等疾病。因此,利用偏振红外光研究胶原蛋白(I型胶原和II型胶原)的层状结构和径向对称性逐渐成为研究热点。目前,基于焦平面阵列检测器的偏振远场(FF)傅立叶变换红外(FTIR)成像、偏振远场(FF)、光学光热红外(O-PTIR)以及散射型扫描近场光学显微镜(s-SNOM)的纳米红外技术在胶原蛋白领域得到广泛应用。偏振远场(FF)方法可应用于完整肌腱的截面,其纤维平行且垂直于偏振光排列。光学光热IR红外(O-PTIR)和纳米傅立叶变换红外(nano-FTIR)方法则应用于直径为100~500 nm的原纤维,在生物聚合物上共同实现互相印证和互补的结果。 通常,I型胶原蛋白在偏振红外光下反应不同。采用基于焦平面阵列(FPA)检测的远场傅里叶变换IR(FF-FTIR)对其进行成像时,受制于蛋白质酰胺I和II的红外特征峰吸收带的波长(~7 μm)的分辨率限,难以获取高质量的成像结果。而采用散射型扫描近场光学显微镜(s-SNOM)方法的纳米FTIR(nano-FTIR)光谱技术,可以获得空间分辨率约为20nm的红外光谱,解决了受限于IR辐射波长的限制(通常5-10 μm)。此外,采用光学光热红外技术(O-PTIR)成像和光谱学的方法,也可以摆脱红外波长的限制,实现亚微米(500nm)的空间分辨率,为完整组织和原纤维胶原蛋白的研究打开了一个新窗口。 近期,在Kathleen M. Gough等人的研究中[1],作者采用基于光学光热红外(O-PTIR)技术的PSC非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage对样品~500 nm单点区域收集振动光谱,如图1所示。该光学光热红外(O-PTIR)技术的工作原理是光热检测,其中红外量子联激光器(QCL)激发样品在1800–800 cm-1光谱范围内的分子振动。产生的光热效应通过短波长探测激光器检测。图2A-B中的光谱表明,固有的激光偏振所获得的高对比度所产生的光谱与使用FTIR焦平面阵列和偏振器组合进行的光谱测试近乎一致。并且对于安装在玻璃显微镜的不同载玻片,样品均获得了具有良好SNR的高质量光谱。图1. 完整肌腱的光学光热IR(O-PTIR)光谱,?500 nm测量点。(A)利用线性偏振量子联激光器(QCL)从CaF2窗口在平行和垂直两个不同方向上获得光谱。插入的可视图像显示了6个采谱位置;比例尺= 70 μm。(B)对比从CaF2(部)和玻璃(底部)载玻片在线性偏振QCL的平行和垂直方向上获得的光谱。 光学光热红外(O-PTIR)技术可以通过在载物台上轻易地旋转样品来测试平行和垂直于红外激光偏振方向的光谱。并利用光学光热红外(O-PTIR)技术在几个单一频率下对原纤维成像,以获得表观物理宽度的确定性估计。如图2右侧所示,在垂直方向上, 1655 cm-1处记录的单波长图像的红黄带表明该原纤维的宽度不超过500 nm。该尺寸将目标物标定为真正的原纤维,并且可与红外s-SNOM实验中检测到的300 nm原纤维相当。光学光热红外(O-PTIR)技术与nano-FTIR的测试结果相互印证,反映了“原纤维”宽度的标准范围。此外作者观察到,来自原纤维的酰胺I和II谱带比完整肌腱的窄,并且相对强度和谱带形状都发生了变化。这些光谱反映出在偏振红外光下正常I型胶原纤维的更多有用信息,并可作为研究胶原组织的基准。图2. 从CaF2窗口利用O-PTIR测试控制肌腱原纤维获得的光谱。用平行于激光偏振的原纤维获得的光谱(红色);蓝色是垂直方向上的光谱。右侧是在垂直方向基于1655 cm-1的单波长图像。正方形表示光谱采集位置。比例尺= 1 μm。 与基于焦平面阵列检测器的偏振远场傅立叶变换红外(FF-FTIR)光谱相比,光学光热红外(O-PTIR)具有更高的空间分辨率,且可提供单波长光谱。使用FF-FTIR FPA探测往往包括其他非胶原材料。同时,光学光热红外(O-PTIR)还可以提供偏振平行于原纤维取向的原纤维光谱。这也是光学光热红外(O-PTIR)和纳米FTIR光谱对直径为100~500 nm的胶原原纤维给出证实性和互补性结果的次证明。综上所述,这些结果为进一步研究生物样品中的胶原蛋白提供了广阔的基础。 参考文献:[1]. Gorkem Bakir, Benoit E. Girouard, Richard Wiens, Stefan Mastel, Eoghan Dillon, Mustafa Kansiz, Kathleen M. Gough, Molecules 2020, 25, 4295 doi:10.3390/molecules25184295.
  • 国家纳米中心在圆偏振发光材料研究中取得进展
    具有圆偏振发光性能的手性材料在三维成像、光学信息存储、不对称合成等方面颇具应用潜力,在手性科学研究中具有重要意义。手性基元在氢键、静电相互作用及π-π堆积等相互作用的协同下,可以自组装成各种各样的手性结构,表现出独特的圆偏振发光性质。而在自组装过程中,非手性基元如何参与并影响到最后的圆偏振发光性能,手性如何在组装结构中实现转移、传递和放大仍有未知。因此,如何构筑圆偏振发光材料并实现其性能提升在手性科学领域是重要的研究方向。  中国科学院国家纳米科学中心研究员段鹏飞团队在高效圆偏振发光材料的构筑和性能提升研究方面取得了新进展。利用卤键相互作用构筑了一种二维手性分形结构,实现了手性发光材料发光各项异性因子的显著提升(Angew. Chem. Ed. Int. 2021, 60, 22711-22716);在自组装手性多孔晶态材料中实现了无机纳米粒子到有机发光分子之间的辐射能量转移,并显著放大了材料的发光各项异性因子(Adv. Mater. 2021, 33, 2101797)。  卤键本质上是一种静电相互作用,关于卤键驱动的共组装体系已有报道。科研团队合成了两种含有吡啶基团的联二萘手性分子(R/S-1,R/S-2),其与1,4-二碘四氟苯(F4DIB)可以共组装,自发形成了不同形貌的二维手性分形结构。单晶结构的分析发现,晶体中吡啶基团的N原子与F4DIB中的碘原子通过卤键形成一维的超分子聚合物链,而后在π-π和C-FH的协同作用下形成最终的组装结构(图1)。由于R/S-1与F4DIB分子间相互作用更强所以形成的手性分形结构更加致密。在共组装过程中,手性由R/S-1,R/S-2分子传递给了超分子聚合物链,再经过进一步的组装从超分子聚合物链传递到手性分形结构,实现了手性的多级次放大。从基态和激发态手性光谱上也可以观察到,分形结构的手性各项异性因子相较于单分子手性信号呈现出两个数量级的放大。卤键驱动的手性自组装实现了手性从分子手性到分形结构的转移和放大,为设计、提升圆偏振发光材料性能提供了新思路。相关研究成果发表在Angew. Chem. Ed. Int.(2021, 60, 22711-22716)上。  手性多孔晶态材料具有有序的组装结构,在圆偏振发光材料的构筑和性能提升方面具有重要意义。近日,团队工作人员通过设计“Turn-on”型二芳基乙烯(DAEC)和上转换纳米粒(UCNPs)负载的手性金属有机框架复合材料,实现了紫外光、可见光、近红外光多重光源响应的圆偏振发光固态开关,并通过UCNPs到DAEC的能量转移实现了圆偏振发光的放大(图2)。  研究人员选择了一种具有一维孔道的手性镧系框架结构,将上转换纳米粒子和具有光响应性质的二芳基乙烯同时负载于手性框架结构中,通过手性诱导分别实现了二芳基乙烯和UCNPs的圆偏振发光。UCNPs上转换发光的能量可以转移至二芳基乙烯,实现二芳基乙烯的上转换圆偏振发光。该手性多孔框架结构复合物中,二芳基乙烯可以在紫外光和近红外光照射下到达关环发光态,分别表现出下转换和上转换的圆偏振发光。在可见光照射下变为开环暗态,实现圆偏振发光的“关闭”。此外,研究发现上转换的发光各项异性因子(glum)大于下转换的发光各项异性因子,可能是手性体系中的能量转移造成的,这是首次发现无机给体到有机受体能量转移实现的圆偏振发光放大。  该手性晶态多孔复合材料实现了固态下多重光响应的圆偏振发光开关,并在不同光输入的条件下的下转换和上转换过程可以实现荧光信息和圆偏振信息的多级光信号输出,在多维度光响应和输出的存储与加密方面具有重要应用价值。相关研究成果发表在Adv. Mater.(2021, 33, 2101797)上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项(B类)、国家重点研发计划等的支持。
  • 记者亲测日本福岛核辐射 华中科大造计量仪“震得手麻”
    前日起,《新华社记者“冒死”现场亲测福岛核辐射,日本还能去旅游吗?》的报道,刷爆朋友圈。楚天都市报记者昨日了解到,新华社记者手中的个人辐射计量仪,是武汉光电国家实验室谢庆国团队的科研成果。  谢庆国是华中科技大学生命学院教授、武汉光电国家实验室研究员,“数字PET”发明人。这款个人辐射计量仪尺寸较小,但灵敏度高,可检测自然环境的微弱辐射变化,并对辐射超阈值实时报警。  本月22日,新华社东京分社记者华义深入福岛核泄漏禁区,测量辐射情况。谢庆国团队的华越轩硕士得知后,与华义取得联系,寄送辐射测量仪器,并提供专业的辐射数据解读和科普知识指导。  23日下午的直播中,华越轩一直在后台紧盯华义手中的个人辐射计量仪。在发生核泄漏的机组附近,华义关闭了报警器,但计量仪对辐射的反应仍“震得手麻”。  测量显示,福岛禁区外围的辐射强度高达0.4μ Sv/h(幅射计量单位),是日本自然本底辐射(日常来自自然环境的辐射)的40倍。在该区域生活一年,累计辐射吸收剂量比国际标准高出3倍多。  华义还在直播中展示了他从22日到23日累计接受的辐射剂量:17.95μ Sv。华越轩说,这一剂量约为自然本底辐射的27倍。如果在这样的环境中生活一年,累计剂量将达到9.8mSv,超过安全值9倍多。辐射剂量仪出自华中科大  硕士生请缨,助力检测福岛辐射剂量  今年3月11日是日本福岛地震6周年,福岛第一核电站核泄漏后遗症影响如何?在得知新华社记者将于2月19日赶赴福岛,深入核泄漏禁区用直播的形式探知真相时,谢庆国团队专注于辐射探测研究的硕士研究生华越轩主动提出,为新华社记者提供仪器与咨询服务。  个人辐射剂量仪可对弱辐射场的细微变化作出快速响应,对辐射超阈值实时报警,帮助用户有效避免非必要的辐射。23日下午3时左右,直播正式开始。看到仪器上显示的数据,华越轩心情沉重:福岛禁区外围的辐射强度依然高达每小时0.4微希沃特,大约是日本其他地方正常环境下辐射剂量的40倍。如在该区域生活一年,累计辐射吸收剂量将比国际标准建议的公众年吸收量高出3倍多。  离核电站越近,辐射数值越高  新华社记者靠近福岛第一核电站事故机组,辐射剂量仪的数值飙升,甚至突破每小时200微希沃特,是在东京一些地方测得的辐射值的四五千倍,仪器发出强烈的报警,震得手发麻。  在直播中,新华社记者两日内在福岛累计接受辐射剂量达17.95微希沃特。华越轩分析,这个辐射剂量约为正常环境下的27倍,如果长期在这样的环境下生活,一年的平均累计剂量就达9800微希沃特,超过安全值9倍多,将对人体产生极大危害。  将建立辐射剂量分布数据库  事实上,这已不是谢庆国团队第一次参与这样的重大国际事件。2013年和2016年,朝鲜分别进行了两次地下核试验,谢庆国团队都是第一时间奔赴中朝边境,通过微博、微信平台实时发布辐射剂量实测数据。  谢庆国团队已派出专业科研人员在日本各地开展一系列的辐射探测工作,将建立相关的辐射剂量分布数据库,为研究应对福岛核泄漏次生危害、防止核辐射对环境及人体产生危害提供技术支持。  这种技术还可用于早期癌症检测  谢庆国团队还将这款辐射剂量仪所基于的“数字正电子发射断层成像”(简称“数字PET”)技术应用于临床的全数字PET中,于2015年研制出全球首台临床全数字PET机器,或将推动癌症治疗的进步。  2001年以来,华中科大教授谢庆国带领团队致力于全数字化和精准测量的全数字PET研究。基于数字PET技术,谢庆国团队研发出一系列辐射探测产品,使看不见摸不着的辐射变成一个个精准数据,并逐步完善形成了一套全数字辐射探测解决方案。  谢庆国团队还将数字PET技术应用于临床的全数字PET中,于2015年研制出全球首台临床全数字PET机器。这台基于自主知识产权技术的人体临床全数字PET,有望推动面向癌症早期检测的PET检查向普及化发展。  据该团队介绍,首台人体临床全数字PET机器对病人做全身检查仅需5分钟,耗时仅为传统设备的一半左右,实现了全数字PET检测又快又准,而检测时的辐射量远比X-RAY、CT、MRI小得多。全数字PET一旦进入临床应用,能提升医院服务患者的能力,并且降低PET检查的价格。  据了解,首台临床全数字PET机器将于今年3月开始进行临床试验,在国内完成100例临床试验后,将接受有关方面对试验情况进行评估。如一切顺利,临床全数字PET将很快进行量产,投入临床使用。
  • 辽宁核辐射监测结果每三小时上报国家核安全局
    监测站的监测设备正在工作。 工作人员进行气溶胶采样,以检测大气降尘中是否含有核裂变产生的人工核素。   日本福岛核电站泄漏事故发生后,辽宁省生存环境是否受到污染,一直是百姓萦绕在心的问题。3月30日,记者探秘沈阳核辐射自动监测站,并独家专访了省环保厅核安全局、省环保厅核与辐射协会有关负责人。“日本发生核泄漏事故之后,我们在第一时间作出反应。”省环保厅核安全局负责人告诉记者,连日来辽宁省监测数据的上报频次已经由原来每天两次上报分析数据,改为每隔3小时更新上报一次数据。   截至目前,据全省辐射环境24小时监测到的最新信息显示:3月31日,辽宁部分地区空气中监测到来自日本核事故释放出的极微量人工放射性核素碘-131,其对公众可能产生的附加辐射剂量小于岩石、土壤、建筑物、食物、太阳等自然辐射源形成的天然本底辐射剂量的十万分之一,对环境和公众健康不会产生影响,无需采取任何防护措施。   自动监测仪3小时一上报   3月30日下午,记者在省环保厅核与辐射协会副秘书长王红军的带领下,来到设置在沈阳的核辐射自动监测站。设在楼顶户外的一个白色百叶箱并不起眼,但是其内部自动监测仪的工作职能可不简单,“用百叶箱盛放自动监测仪,就是为了减少太阳直射。 ”   王红军打开百叶箱的门,让记者仔细看看内部仪器的样子。只见这个“大头仪器”底部电线缠绕,小显示屏上的数字不断更新。 “它是用来监测γ辐射剂量水平的一种自动连续监测系统,正在不间断地工作,几秒钟一读数,每3个小时的平均值将上报给国家核安全局。 ”   记者发现,旁边还有两台“长腿戴帽子”的设备,被摆放在不同角落。王红军介绍:“它们是大流量气溶胶采样器,气溶胶的气体采集量大约为1万立方米,最后将收集到的气溶胶滤膜拿到实验室,利用低本底高纯锗γ能谱仪,分析大气中裂变核素的活度浓度。 ”不远处,还摞着两个不锈钢水桶,王红军告诉记者:“这是用来采集雨水的容器,一旦降雨的话,还要对采集雨水进行裂变核素的活度浓度分析。 ”   据介绍,考虑到地理位置的分布,辽宁省现有的3处自动监测点,分别设置在沈阳、大连和丹东,随时可以掌握省会周边城市(中部)、东部边境和南部沿海城市的辐射环境现状监测数据。   省内3个自动监测站启动   “日本发生核泄漏事故之后,我们在第一时间作出反应。”省环保厅核安全局负责人告诉记者,“3月12日一早,我局接到环保部的应急监测指令,要求当天中午即向国家传输相关数据。由于沈阳、大连和丹东3处自动监测站已经提前进入工作状态,因此保证了数据及时向国家传送。 ”3月12日下午,随着日本福岛核泄漏事故升级,省环保厅核安全局又接到环保部“全面监测”的指令,省环保厅核安全局立即召开紧急会议,制定工作方案,连夜派人赶赴大连、丹东开展气溶胶采样。所谓气溶胶采样分析主要是检测大气降尘中是否含有核裂变产生的人工核素。   “随着福岛核事故的升级,3月13日国家发出指令,要求每个省在敏感地带,再选出一个线路进行巡回监测,即用车载设备随时流动采样。 ”这位负责人说,辽宁省选定大连市内一条干道和丹东到大连的黄海大道两条线路开展巡测。   连日来,辽宁省监测数据的上报频次也在增加。由原来每天两次上报分析数据,改为每隔3小时更新上报一次数据。为了全省百姓的健康平安,一张越织越密的核安全保障大网正在悄然架起。   记者在这位负责人的办公桌上,看到一张“全局24小时应急值班表”,上面记录着每个人的姓名、电话和轮值顺序。 “现在我们人手非常紧张,全局20多人不分昼夜都排上值班。 ”   这些日子,辽宁省核安全工作人员分秒必争,默默奋战在各个监测点的工作岗位上。他们每天负责采样、收集数据、值守设备、巡测线路或者在实验室检测分析。大连、丹东监测点还要每天往返沈阳,送采集样品来化验分析,其紧张程度可想而知。   红沿河核电站安全有保障   为了克服人力上的不足,省环保厅核安全局抽调地方科研单位的专业监测队伍,调动各市环保局辐射管理人员,并增援仪器设备30多台,提高了快速反应能力。   核辐射监测是专业性非常强的工作,为加强对形势的分析和研判,省环保厅核安全局还及时召集省内有关专家组成智囊团,以利于科学指导应急工作。 3月17日,日本飞抵大连的一架货机的货物外包装上检测出放射性超标,省环保厅核安全局立即组织国内、省内核辐射专家以及放射性废物处置专家,火速赶赴大连,连夜召开论证会,提出具体应对处理措施,为商检部门提供了可参照的货物检验标准。并建议商检部门与日方协商改进货物包装,要求日本航班出境前做好洗消工作等。   从上世纪80年代起,辽宁省开始建立了辐射监测队伍。 2006年,在省环保厅正式设立了省核安全局。 1986年,苏联切尔诺贝利核电站爆炸事故发生后,辽宁省辐射监测部门也曾从往返飞机上检测出微量的放射性物质,“但这些对人体和环境并未构成影响,你看我们现在不是都很健康吗? ”这位负责人笑着说。   位于大连地区的辽宁红沿河核电站安全保障如何,近日也颇受关注。该负责人介绍,日本福岛核电站建于上世纪60年代,而我国的核电站建设较晚,全球最大在建核电站——红沿河核电站采用的是第二代半核电技术,它比日本的核电站的安全性高出很多,而且红沿河核电站在厂址选择和设计阶段,已充分考虑了地震和其他自然灾害因素,所以安全是有保障的。   尽快用肥皂水洗澡可去核素 工作人员正在公路上进行巡回监测。   面对核辐射,我们该如何注意自我防护?对此,省环保厅核与辐射协会副秘书长、教授级高级工程师王红军在接受记者采访时也给予了权威解答。   外照射防护有三个原则   辽宁日报:一旦遭遇核辐射,我们普通人应该如何防护呢?   王红军:我们生活的空间本身存在着来自大自然的天然辐射和由于人为活动产生的辐射。通过外部防护和内部防护,辐射的危害是完全可以控制的。通常对于外照射的辐射防护采用三个基本原则,即时间、距离、屏蔽。三原则的实施可将辐射对人体的外照射剂量降至尽可能低的水平。   时间防护,即尽可能地缩短受照射的时间,避免在电离辐射场中逗留。距离防护,即尽可能地增大与辐射源的距离,受照射量的大小与距离成反比。屏蔽防护,即在人和辐射源之间设置合适的防护屏障。射线通过屏蔽物质时,能量被吸收而减弱,所以,在放射源与人体之间设置屏蔽物就能起到防护作用。   采用屏蔽的材料大多为比重大的材料,其中铅的屏蔽作用最好,水、铁、水泥、砖、石头、铅玻璃也常用。如对β粒子的屏蔽可采用铝、有机玻璃、塑料等。对γ射线和X射线采用铅、铁、混凝土。对中子屏蔽选用聚乙烯、石蜡、含硼材料等。也可多种材料混用达到屏蔽多种辐射的目的。   用肥皂水洗澡可去核素   辽宁日报:普通市民如何预防体表沾染辐射?一旦沾染了放射性物质该怎样处置呢?   王红军:在污染的环境中,要穿长衣、靴子,戴帽子、头巾、眼镜、手套等。翻起上衣衣领口,然后在外面围上围巾。出门时扎紧袖口和裤脚等处,尽可能地减少体表裸露部位,避免淋雨、淋雪。如果环境有不同程度的污染,要尽可能地留在室内,关闭门窗、空调、换气扇和其他进风口。   一旦放射性物质沾染到体表,尽快用肥皂水刷洗(用肥皂水擦洗可清洁95%以上),再用大量清水冲洗,避免弄破皮肤,尤其要注意防止通过伤口进入人体内。尤其是要清洗口鼻腔和毛发。若没有淋浴,可以用水清洗身体的裸露部位,比如脸、脖子等,特别是有油污的地方。脱下被沾染的衣服时要特别小心,最好不要重复穿戴。污染的衣裤不得随意乱丢,按统一要求,送交相关部门按照放射性污染固体废物统一处置。   大量喝水也可排放射物   辽宁日报:那么,内部辐射的防护如何进行呢?   王红军:避免内部辐射也要注意三点,即不要饮入、食入、吸入污染物质到人体,过量核辐射会对造血和骨髓有伤害。为避免吸入微量核素,戴上呼吸面具的防护效果可达75%以上,没有口罩也可用湿毛巾等代替,掩盖口鼻处,防止污染物进入体内。   来自污染区域的食物最好不要再吃。多吃点富含维生素C、维生素E、胡萝卜素等营养物质的食物,适当休息,都能有助于防辐射。碘-131的半衰期为8天,一般10个半衰期即3个月之后,核素浓度就衰变消失了。也就是说,微量的碘-131误食大约3个月后,内照射的剂量就没有了。同时,大部分放射性物质可通过肾脏代谢,随尿液排出体外,如果不慎摄入可大量喝水,多次小便尽快排出体外。如食入剂量较大时,可到指定的相关医疗部门,在专业医生的指导下进行药物排泄,将核素尽快排出体外。   遭遇核辐射请这样隐蔽   辽宁日报:最后,给我们讲讲发生核辐射后如何隐蔽吧。   王红军:如果接到应急隐蔽的警报或通知后,大家需要注意以下几个方面。居民千万不要恐慌,立即放下手中农活和正在干的事情,迅速进入砖或混凝土结构的地下设施或室内进行隐蔽 学校、工厂等集中单位人员,到砖或混凝土结构的、密封好的教室、厂房、办公楼、商场等地点隐蔽 进入室内,要立即关闭所有门窗,关掉换气扇、空调等,防止外面空气进入室内 打开广播、电视等,收听市核应急指挥部发出的有关核应急信息,并根据指令行动,不要擅自到室外走动 在隐蔽状态下,只可以食用家中食物,因为室外的食物可能已经受到污染,不要饮用地表水,最好饮用瓶装矿泉水。   总之,只要以科学的态度掌握核技术,以求实的精神对待核事故,就可以将辐射带给我们的剂量影响降到尽可能低的安全水平。 工作人员正在实验室里对采集到的样品进行数据分析。   日本福岛核电站泄漏事故发生以来,“核辐射”变成了高频敏感词汇,每天的相关进展都格外引人关注。   那么,日常生活中的核辐射都来自何方?在哪些领域对人类作出了贡献?日常生活中的核应用,会不会对人体造成伤害? 3月30日,记者就百姓关心的一系列话题,采访了省环保厅核与辐射协会副秘书长、教授级高级工程师王红军。   天然本底辐射没有危害   辽宁日报:首先请您给我们讲一讲什么是核辐射吧。   王红军:人体每天都暴露在各种射线之中,我们赖以生存的环境到处都存在着来自大自然的辐射,辐射和人们的日常生活如影随形。总体来说,人们常接触到的辐射主要可以分为两大类,即核辐射(又叫电离辐射)和电磁辐射。   核辐射比较常见的有两种,一种是来自大自然的天然本底辐射,如宇宙射线、地球本身存在的天然放射性物质,它们广泛存在于大气、岩石、地下裂隙水、土壤之中。这种辐射就是我们生活环境的本底值,一般对人类没有什么危害。在日常生活中,辽宁省天然本底辐射所致我们的年有效剂量约为0.92毫西弗。另一种则是因核的相关活动引起的辐射,主要包括医疗照射产生的射线诊断检查及放射治疗,工业、农业、科学研究等核技术应用,核武器试验爆炸和利用核动力生产等,这次福岛核电站核泄漏引起的核辐射就属于后者。   相比核辐射,电磁辐射更贴近生活,它是指能量以电磁波的形式由信号源发射到空间的现象。各种微波电器、电子设备、高频炉、移动通讯设备等装置,在工作状态下,它的周围就会存在电磁辐射。人们熟知的微波炉、手机、高压输变电、电脑等产生的电磁辐射就属于这一类。   年照10次CT对人体无害   辽宁日报:我们日常生活中的辐射剂量大约是多少呢?   王红军:生活中的辐射无处不在。据相关资料报道,乘飞机旅行2000公里约受到0.01毫西弗的放射性照射 一次X光检查接受辐射0.1毫西弗等等。日常生活中这些辐射,称为自然本底剂量。根据国家《电离辐射防护与辐射安全基本标准》规定,“实践使公众所受到的平均年有效剂量不应超过1毫西弗 在特殊情况下,如果连续5年的平均年有效剂量不超过1毫西弗,则某一单一年份的有效剂量可以提高到5毫西弗。 ”据有关资料显示,从医学角度考虑,受照剂量在100毫西弗以下对人体都没有影响。 100毫西弗相当于1年内累积照射约10次CT。   核辐射无色无味,看不见摸不着,不过却可以通过仪器来探测和度量,主要包括α、β、γ三种射线:前两种射线穿透力小,只要放射性物质不进入体内,就不会产生对人体的内照射,影响不大 第三种射线的穿透力较强,能穿透人体和建筑物,对于该类射线的防护只要采取拉大与污染源的距离、缩短接触污染源的时间和通过各种屏蔽体的屏蔽,就可以降低辐射对我们的伤害。短时间微量的放射性照射不会危及人类健康,但是照射过量的核辐射对人体是有害的。应该承认,人体自身具有修复放射性损伤的功能,这种修复能力的大小与个体素质的差异有关,与初始损伤程度有关。   自然本底剂量大连最低   辽宁日报:为什么辽宁省不同城市的自然本底剂量并不相同呢?   王红军:自然本底辐射来自于大气、土壤、岩石等环境中,其中地理位置相近地带宇宙射线基本一样,由于天然放射性系列在地球分布的克拉克值不等,所以省内各地γ剂量率高低不等的差别,主要是由于岩石与地质构造所致,像丹东、本溪等辽东一带山区,大多为花岗岩、碱性岩,辐射剂量率本底值偏高,而大连地区则偏低,沈阳地区处于中间值。   辽宁日报:核辐射技术正广泛应用在各个领域,是这样吗?   王红军:是的,核科学技术是一门新兴的尖端科学技术,在工业、农业、科研、医学、环保和国防等领域发挥着不可替代的作用。辽宁省就有3所核辐照中心,主要用于种子改良、食品灭菌保鲜、工业材料探伤等。用核射线照射农作物的种子、植株,可促使它们产生各种变异,再从中选择需要的可遗传优良变异,培育成新的优良品种。而食品经过核照射之后,可以达到消毒保鲜作用,不需要再用防腐剂,多用于一些出口食品,如海鲜、方便面等。工业上的石油勘探测井、输油管道探伤、大型锅炉、汽车轮胎探伤等,都需要相应的核技术应用来完成。   核辐射在医疗上应用多   辽宁日报:核辐射在医疗上的应用也很多。   王红军:随着科技飞速发展,核辐射在医学界的应用更是造福人类。医院中的放射科、核医学科、放疗科、介入科,都是在应用这一技术。像放射科的检查主要使用X射线设备,如CT、CR、DR、普通X光机等进行普通的医疗诊断 核医学科是医学的高级诊断技术,利用将一定剂量的某种短寿命核素通过静脉注入或食入体内,诊断甲状腺、肝、脑、肺、脾、肾、心脏、胰腺等疾病 放疗科主要是利用密封源、直线加速器产生的γ和X射线对深部肿瘤进行照射,以抑制和破坏肿瘤细胞的生长 介入科是在X影像下,开展微创的血管造影、肾脏造影和心脏支架等手术治疗。   辽宁日报:辽宁省对这些核技术应用中的放射性同位素与射线装置的安全是如何管理的?   王红军:我国对使用放射性同位素与射线装置的单位,施行了辐射安全许可证制度。持有单位在完成辐射环境影响评价后,经管理部门严格审查,方可领取辐射安全许可证。持有单位使用放射性同位素与射线装置从始至终都有统一编号编码,辽宁省核安全局每年都要开展专项执法检查。   核电能源安全清洁高效   辽宁日报:我国为什么要发展核电技术?   王红军:不可再生的化石能源(石油、煤、天然气)的生成需要上亿万年,人类大规模的开采利用使它日趋枯竭 水力资源分布不均 地热、风力、波浪、潮汐、太阳能等可再生能源至今尚未实现大规模工业应用。而核电可以提供大量电力,正是可以满足人类日益增加的能源需求的新能源。   核电是安全、清洁、高效的能源。发展核电,不仅能够减少对能源的开采和应用 而且核能发电没有火电排放带来的温室效应、酸雨、烟尘等对环境的破坏,同时也有利于缓解因运输煤炭等带来的交通运力紧张的矛盾。正常情况下,一座百万千瓦核电站对周围的影响最大年有效剂量仅为0.048毫西弗,核电站的正常运行不会使环境本底剂量增高,同时不会对公众产生附加剂量。
  • 激光偏振检测新技术可分析太空垃圾成分
    p   据物理学家组织网20日报道,美国麻省理工学院(MIT)的工程师最近开发出一种激光偏振检测新技术,不仅能确定太空垃圾位置,还能分析其成分。 /p p   在地球空间轨道上,数以亿计的太空垃圾高速旋转着,给航天器和卫星带来巨大威胁。目前,美国国家航空航天局(NASA)和国防部在用陆基望远镜和激光雷达(Ladars)跟踪17000块碎片,但这一系统只能确定目标的位置。研究人员指出,新技术能分析出一块残骸由什么组成,有助于确定其质量、动量及可能造成的破坏力。 /p p   该技术利用激光来检测材料对光的偏振效应。MIT航空航天系的迈克尔· 帕斯科尔说,涂料的反射光偏振模式和金属铝有明显区别,所以识别偏振特征是鉴定太空残骸的一种可靠方法。 /p p   为检验这一理论,研究人员设计了一台偏光仪来检测反射光的角度,所用激光波长为1064纳米,与Ladars激光类似,并选择了6种卫星中常用的材料:白色、黑色涂料、铝和钛,还有保护卫星的两种膜材料聚酰亚胺和特氟龙(聚四氟乙烯),用偏振滤镜和硅探测器检测它们反射光的偏振状态。他们识别出16种主要的偏振态,并将这些状态特征与不同材料对应起来。每种材料的偏振特征都非常独特,足以和其他5种区别开来。 /p p   帕斯科尔认为,其他航天材料如防护膜、复合天线、太阳能电池、电路板等,其偏振效应可能也各有特色。他希望用激光偏振仪建一个包含各种材料偏振特征的数据库,给现有陆基Ladars装上滤波器,就能直接检测太空残骸的偏振态,与特征库数据对比,就能确定残骸构成。 /p
  • 日本辐射影响范围扩大 东京等七地自来水含辐射
    内容提要:日本东北和关东地区各地辐射剂量20日继续下降,毗邻福岛的3个县的辐射剂量已下降到核泄漏事故后峰值的20%。不过,多地的雨水、地面尘土和空中飞尘20日被检测出放射性物质,自来水和食品中被测出含放射性物质的地区也有所增多。     3月20日,在日本岩手县釜石市,人们在废墟中寻找家园。日本文部科学省20日宣布,通过对18日9时(北京时间18日8时)起24小时内各地的雨水、地面尘土及空气中的飞尘进行检测,确认在栃木县和群马县检测到放射性碘和铯,在东京都、埼玉县、千叶县和山梨县检测到放射性碘。   日本东北和关东地区各地辐射剂量20日继续下降,毗邻福岛的3个县的辐射剂量已下降到核泄漏事故后峰值的20%。不过,多地的雨水、地面尘土和空中飞尘20日被检测出放射性物质,自来水和食品中被测出含放射性物质的地区也有所增多。   日本文部科学省20日对各地监测数据的统计显示,当地时间19日17时至20日9时,辐射剂量最高的是茨城县,为每小时0.169微西弗,栃木县为每小时0.148微西弗,群马县为每小时0.076微西弗,都比上一次的统计数据有所降低。目前,毗邻福岛县的上述3县的辐射剂量已下降到核泄漏事故后峰值的20%。   据福岛县和宫城县的单独调查,福岛市20日1时测得的辐射剂量为每小时10.1微西弗,仙台市19日9时40分的测定值为每小时0.2微西弗。   另外,自卫队20日11时在福岛第一核电站事务大楼周边测得辐射剂量为每小时2579微西弗,也比19日有所下降。   不过,辐射的影响范围有所扩大。文部科学省20日说,通过对19日采自各地的自来水样本进行检测,发现栃木县和东京都两地的自来水含放射性碘和放射性铯,群马、埼玉、千叶、神奈川和新潟5县的自来水含放射性碘。另外,福岛县和茨城县通过单独检测也在本地的自来水中发现了上述两种物质。自来水检测出放射性物质的地区从19日的6个上升到9个。   文部科学省当天还公布了从19日早晨开始对各地雨水、地面尘土和空中飞尘检测的结果,共有9个地区测出了放射性碘或铯。数据显示,栃木县每平方公里碘的放射性活度为540兆贝克勒尔,群马县为190兆贝克勒尔,东京都为40兆贝克勒尔,山形县为22兆贝克勒尔等 群马县每平方公里铯的放射性活度为63兆贝克勒尔,栃木县为45兆贝克勒尔,千叶县为3.8贝克勒尔,岩手县为0.24兆贝克勒尔等。   对此,文部科学省表示,目前,环境和自来水中所含放射性物质都不足以影响健康。   随着对食品检测工作的持续开展,继19日检测出福岛第一核电站附近的川俣町所产原奶和茨城县某些地区生产的菠菜放射性物质超标后,20日有更多地区生产的原奶和更多品种的蔬菜被测出放射性物质超标。   福岛县20日公布,该县的饭馆村、新地町、磐城市和国见町的奶牛所产原奶又被检测出放射性物质超标。其中,饭馆村生产的原奶碘的含量是日本《食品卫生法》规定标准值的17倍,铯也一定程度超标。而新地町、磐城市和国见町出产的原奶则被检测出碘超标,数值都在国家标准值的4倍至6倍之间。另外还有两个市生产的原奶碘含量与国家标准值持平,为每公斤300贝克勒尔。   就原奶放射性物质超标问题,福岛县20日要求县内所有奶农停止贩卖或自己消费这些受污染的原奶。   多个地区出产的蔬菜20日被检测出放射性物质超标。茨城县20日说,县北部日立市露天栽培的菠菜平均每公斤所含碘的放射性活度为5.4万贝克勒尔,是《食品卫生法》规定标准值的27倍。每公斤菠菜铯的放射性活度为1931贝克勒尔,而国家标准值是500贝克勒尔。茨城县北茨城市和高萩市所产菠菜中碘的放射性活度分别是标准值的12倍和5倍。   另外,当天被检测出放射性物质超标的还有千叶县旭市生产的茼蒿,群马县伊势崎市生产的菠菜,高崎市生产的一种芥菜。台湾行政院原子能能源委员会20日也宣布,从日本进口的蚕豆检测出微量的放射性物质。
  • 半导体所在二维GeSe的偏振光学特性研究中获进展
    style type=" text/css" .TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt } /style p   光在传波过程中振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振,偏振是光作为电磁波的重要特征之一。偏振光探测在线性偏光镜(LPL)、偏振遥感以及医疗诊断治疗等方面已展现出广泛的应用前景。目前,对可见波段的偏振检测研究已比较普及,而对其它特殊波段的偏振探测有待进一步探索。近日,中国科学院半导体研究所超晶格室研究员李京波、魏钟鸣,与天津大学教授胡文平合作,围绕二维GeSe材料在短波近红外波段(700-1100 nm)的偏振光探测取得新进展。 /p p   GeSe是一种典型的二元IV-VI硫族化合物,研究显示,GeSe是以高度各向异性的层状正交晶系方式结晶(空间群Pcmn- ,比黑磷的空间群Bmab- 对称性低)。此外,GeSe的带隙范围为1.1-1.2eV,使其适用的二向色性波段分布在1100nm波段以内(可见/短波近红外波段)。在靠近带边处,高态密度直接导致高吸收系数。鉴于上述特性,GeSe在面内各向异性等方面的独特性质有待研究,来实现其在可见/短波近红外波段光偏振探测方面的应用。 /p p   在此背景下,该研究员团队利用GeSe材料高蒸气压的特点,采用真空气相沉积法,获得了高质量的GeSe层状单晶。通过XRD以及TEM表征,证实获得的二维GeSe纳米片具有很高的结晶度。同时,通过拉曼光谱、光吸收谱和光探测器件研究,系统分析了GeSe在晶格振动以及光学方面的各向异性(如图)。由于GeSe的几个典型的拉曼振动模的强度随着入射光和散射光的偏振方向以及样品的夹角而变化,拉曼光谱检测为GeSe晶向的确定提供了快速简便的方法。在光学方面,GeSe的各向异性体现在偏振度可分辨的光吸收谱和光电流谱等方面,在532nm激光波长下二向色性比为1.09,在638nm下为1.44,在808nm下为2.16,与吸收谱测试结果基本符合(对应的各向异性吸收比分别是1.09,1.26,3.02),这两种测试方法系统地确定了GeSe最佳的各向异性的光响应在808nm波长附近。结合理论计算的佐证,系统探测显示8-16nm厚度的GeSe有助于实现最优质的光探测结果。该研究成果显示出,二维GeSe在线偏振探测领域有潜在的应用价值。 /p p   相关研究成果近期发表在 em Journal of the American Chemical Society /em 上。研究工作得到中科院和国家自然科学基金委员会的资助。 /p p style=" text-align:center " img alt=" " oldsrc=" W020171123391449326616.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/753d9b4e-23b3-45db-b3a8-e7fd4a6082c2.jpg" uploadpic=" W020171123391449326616.jpg" / /p p style=" text-align: center " 由GeSe低晶格对称性导致的角度依赖各向异性拉曼信号和808nm激光下的探测性能。 /p
  • 偏振能量色散X射线荧光光谱仪XEPOS在拉链行业的应用
    相关法规背景 REACH法规即“化学品注册、评估、许可和限制”,是欧盟对进入其市场的所有化学品进行预防性管理的法规,该法规自2007年实施以来,不仅对我国出口化工企业带来了一系列长期的冲击,也对包括纺织、机电、玩具、家具等在内的下游产品企业的生产、管理和出口产生深远影响。近年来,欧盟对于REACH法规的消费品监管内容不断更新,仅2015年就将有(EU) No 474/2014、(EU) No 1272/2013等四个修订案生效,涉及十多种消费产品,同时欧盟对消费品符合REACH法规的执行监管也不断强化,出口企业应引起重视和关注。 REACH法规与消费品密切相关的主要是法规附件XVII,附件中对消费品中可能存在的危险化学物质的使用要求和含量要求有严格的限制,中国消费品因不符合欧盟REACH法规被各成员国海关拒绝进口或责令召回的通报近年来不断增长,已成为我国消费品出口的重要技术壁垒。根据欧盟非食用消费品快速通报系统(RAPEX)的公开数据统计,2014年我国出口欧盟的消费品因不符合REACH法规被通报高达301起,同比上年增长91.7%,其中涉及增塑剂的达180起,涉及重金属的97起。从产品类别来看,针对玩具及儿童用品的通报260起,同比增长111.4%,针对一般消费品的41起,同比增长4.9%。通报数据的快速增长一方面表明,欧盟对于REACH法规的执行监管日趋严格,另一方面也说明,我国输欧消费品在DEHP等禁用化学品的控制上存在较大不足,企业的风险防范意识有待进一步强化。 XEPOS如何帮助拉链行业有效应对欧盟REACH法规 拉链作为服装大类,配件分类,REACH法规对其中可能存在的危险化学物质的使用要求和含量要求有严格的限制。一般而言,人们尤其关注里面含有的各种重金属元素,尤其应用于儿童服装类的拉链,拉链中的铅(Pb)含量更是有着更严格要求。随着企业风险防范意识的强化,不少企业都纷纷购置各种精密分析仪器对产品质量进行监控,以应对相关行业法规。但拉链企业对拉链重金属含量的日常监控中往往会遇到如下问题:(1) 检测时间长,效率低下,影响生产(2) 检测人才的培养成本高(3) 检测结果偏差大,达不到内控要求(4) 送检成本高 SPECTRO XEPOS 台式偏振X射线荧光光谱仪是德国斯派克分析仪器公司推出的新一代仪器,能很好有效地解决上述拉链行业质量监控中所遇到的困惑。在日常的重金属检测中,斯派克台式偏振X射线荧光光谱仪XEPOS有着无与伦比的巨大优势。(1)3-5分钟内可以完成一个样品的检测,检测元素范围:Na-U;(2)操作简单,并不需要十分专业的技术人员操作,节约人力成本;(3)无损检测,无须进行样品前处理,轻松解决样品前处理复杂、耗时、危险等问题。(4)检测下限极低,在某些材质检测方面,偏振式X射线荧光光谱仪(简称ED(P)XRF)灵敏度和检测限都是普通X射线荧光光谱仪(EDXRF)的5-10倍;(5)性能大幅度领先于普通X射线荧光光谱仪。无论是对轻元素还是重金属元素,偏振式X射线荧光光谱仪XEPOS皆有优秀的测试能力。普通的EDXRF虽然也能宣称可以达到Na-U的分析能力,如Na的检测限指标一般是3000ppm,常见重金属为10-30ppm,所以对于某些痕量元素的测试应用意义不大。而偏振ED(P)XRF的元素检测限一般为:Na:100ppm Mg:30ppm Al:30ppm Si:2ppm S:0.6ppm等其的重金属元素检测限一般为(以GB15618-1995,和美国EPA标准为例,硅基,300s测试时间):V:0.6ppm Cr:0.5ppm As:0.7ppm Cu:0.6ppm Cd:0.3ppm Sb:0.7ppm Hg:0.3ppm Pb:0.3ppm La:2.1ppm Ce:2.5ppm Pr:3ppm Nd:4ppm(6)仪器性能认同度高,不少检测单位都有该设备,如中国CQC,TUV实验室,深圳计量院,广州分析测试中心,广东省环保局。企业在有仪器自检的情况下,可以减少甚至无须对样品送第三方检测,降低企业经营成本。 另外,SPECTRO XEPOS可广泛地应用于石油、化工、冶金、矿业、制药、食品、环保、地质、建材、废物处理以及再加工工业等。以油中各种元素的分析为例。使用SPECTO XEPOS,在氦气保护状态下,在300秒钟之内,对于P、S、Cl、Ca、Cu、Zn、Ba的检测下限在1-7μg/g以上。 XEPOS型X射线荧光光谱仪可广泛应用于各种电子材料及塑料中铅、镉、(汞)等元素分析,检出下限低,灵敏度高、稳定性好,可应对欧洲WEEE、RoHS指令以及SONY STM-0083标准。XEPOS型X射线荧光光谱仪真正做到高性能,多功能,一机多用,是企业单位添置精密仪器的,提升自身综合能力的一个不错选择。
  • 基于硫废物的高灵敏红外偏振器面世
    偏振图像可提供诸如阴影和表面形貌的信息,但目前的红外偏振器主要由昂贵且易碎的陶瓷制成,且其拥有的纳米光栅通常需通过耗时且成本高昂的干涉光刻法制造而成。现在,韩国科学家基于富硫聚合物,研制出一款高灵敏度基偏振器,不仅成本低廉且制造方法简单,相关研究刊发于最新一期《先进材料》杂志。通过“逆硫化”合成的富硫聚合物因在红外区域固有的高透射率而成为红外光学器件的合适候选材料,受到广泛关注。富硫聚合物主要由基于元素硫的主链组成,石油精炼过程中每年会产生700万吨硫磺,因此这种富硫聚合物可大规模生产。与常规红外材料不同,富硫聚合物可溶解在有机溶剂中,这意味着其可应用于基于溶液的旋涂方法。此外,富硫聚合物拥有的粘滞弹性和动态共价二硫键使其可被热纳米压印光刻(热NIL)技术模塑成不同的纳米结构。而且,基于富硫聚合物制造而成的偏振器,也能拥有双层结构,可通过以下3个步骤获得:旋涂富硫聚合物溶液、在旋涂的富硫聚合物基膜上使用热NIL工艺,以及在纳米光栅上进行金属沉积,由此得到的富硫聚合物基偏振器由自对准双层金属光栅和间隔层(用作光学腔)组成。基于上述方法,韩国汉阳大学研究人员制作了一种高灵敏度的富硫聚合物基偏振器。他们微调了热NIL条件,以高质量复制设计纳米光栅,并研究了间隔层的厚度,以最大化所有中波红外区域的透射。通过数值模拟设计,并考虑到光学性能和制造难度,该偏振器的节距为400纳米,经由包括温度、压力和时间在内的热NIL条件的系统研究,获得了面积为1平方厘米的高保真纳米光栅。
  • 市场监管总局批准建立太赫兹辐射功率基准装置
    近日,市场监管总局批准建立太赫兹辐射功率基准装置,填补了我国太赫兹辐射功率量值传递与溯源能力空白,为太赫兹辐射功率量值准确获取和应用提供技术支撑。 太赫兹是位于微波和红外之间的电磁辐射,频率范围从0.1THz到10THz,对应波长从3mm到30μm。太赫兹具有强穿透力,能穿透塑料、织物、纸张、木箱等探测内部情况,且对人体无电离辐射损伤。太赫兹承载丰富的频谱信息,许多生物分子、蛋白质、食品、药品的特征光谱都落在太赫兹波段。太赫兹作为一种全新的技术手段,在人体安检、无损检测、高速通信、生物医学等领域都具有重要应用。例如,太赫兹用于人体安检时,辐射功率过低无法获取清晰的成像,辐射功率过高则会引起人员的不适;太赫兹用于高速通信时,辐射功率过低导致信息传不远,辐射功率过高则会引起饱和失真。 新建的太赫兹辐射功率基准装置,通过自主研制高吸收率太赫兹吸收材料和宽频段太赫兹绝对辐射计,实现了太赫兹辐射功率的精准复现,解决了太赫兹辐射功率长期无法溯源的难题,为太赫兹人体安检仪辐射功率精准控制、太赫兹无损检测探测器准确标定、新一代高速通信系统源和探测器性能测试提供了量值溯源的源头,也为太赫兹超导探测器天文观测、太赫兹气象卫星遥测预警、太赫兹高速电子器件研制等提供准确可靠的计量支撑。
  • 防辐射服乱象缘于标准缺失
    一直是准妈妈标准配置的防辐射服到底作用多大?因缺乏国家标准并无定论,但央视18日一则针对防辐射服辐射强度反而变大的报道,把国内防辐射服生产企业一下推到风口浪尖。   根据央视报道,通过对被宣传可防辐射99.9%的防辐射服进行实验,结果发现在有一个辐射源情况下防辐射服能够阻隔90%的辐射,但有多个辐射源的情况下,防辐射服内的辐射强度反而变大,也就是说,防辐射服成了一个收集器,不但没有起到保护作用,反而会让防辐射服内的辐射强度变大。   昨日,《第一财经日报》联系的多家生产企业均对此持有保留意见,而有近40家生产企业则于昨日召开了一天的闭门会议,并表示将针对央视的报道尽快做出集体回应。 其中一家参与会议的生产企业负责人昨日在电话里直言,对于央视的说法颇为不服。“‘在有多个辐射源的情况下,防辐射服内的辐射强度反而变大’这个说法我不能理解。”他说。   对此,全国电磁屏蔽材料标准化技术委员会顾问黎国栋昨日也告诉记者,根据能量守恒定律,人体受到的来自不同方向的辐射即使叠加在一起,受到的辐射总量应该是不变的。 而复旦大学放射医学研究所吴锦海教授表示,防辐射服的作用主要是防电磁辐射,目前电视、电脑、手机等设备的辐射剂量均在可接受范围内,日常的环境辐射并不会对人体构成危害。   然而,这种蝴蝶效应却已向销售终端蔓延。记者昨日走访了几家大型商场内的防辐射服专柜,其中一家品牌专柜的营业员告诉记者,这几天消费者都是问得多买得少,一天甚至卖不掉一件。  而在几家知名孕妇装品牌的网上直销店内,记者也看到这几天的销售量有一定程度的递减。记者翻阅某品牌主打的热销银纤维防辐射服发现,该品牌最近一个月销量近1400件,然而,这两天该款产品每天仅有个位数的销量。卖家坦言,多数买家都在持观望态度,这几天防辐射服的日销售量起码会下降一半。   业内专家坦言,防辐射服生产行业标准的缺失可能是导致行业公信力缺失的主要原因。据记者了解,我国仅在2009年12月出台过《微波屏蔽防护服》的推荐性标准,没有针对整个防辐射产品的强制性国家标准。目前市面上的防辐射产品的标准大多由生产企业自己制定,且每个企业制定的标准都不一样。   黎国栋告诉记者,目前业内不少企业都在借鉴其他标准作为企业生产的依据。他举例到,比如参考面料检测标准、防护服测试标准等,在生产防辐射服时将这些标准综合在一起再制订各自的企业标准。他同时透露,防辐射服行业标准其实早已在制订中,上海市防辐射服行业标准将在明年出台,而国家标准也有望在明后年正式推出。
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