外置探头型光量子计

8日，记者从中国科学技术大学获悉，该校由潘建伟、陆朝阳、刘乃乐等组成的研究团队，基于“九章”光量子计算原型机完成了对“稠密子图”和“Max-Haf”两类图论问题的求解，通过实验和理论研究了“九章”处理这两类图论问题为搜索算法带来的加速，以及该加速对于问题规模和实验噪声的依赖关系。该研究成果系首次在具有量子计算优越性的光量子计算原型机上开展的面向具有应用价值问题的实验研究。相关论文日前以“编辑推荐”的形式发表在国际学术期刊《物理评论快报》上，并被物理网站专题报道。国际学术界对量子计算的实验发展制定了三步走的路线图，其中第一步是实现“量子计算优越性”，即通过高精度地操纵近百个物理比特，高效求解超级计算机无法在合理时间内解决的特定的高复杂度数学问题。这一步的意义在于首次从实验上确凿地证明量子计算加速，并挑战“扩展的丘奇—图灵论题”。因此，国际学术界下一阶段的一个重要科研目标是探索利用量子计算原型机演示具有实用价值的问题的求解。近期，潘建伟团队在继续发展更高质量和更强拓展性的光量子计算原型机的同时，开展了将“九章”所执行的高斯玻色采样任务应用于图论问题的研究探索。图论起源于著名的“哥尼斯堡七桥问题”，被广泛用于描述事物之间的关系，例如社交网络、分子结构和计算机科学中的许多问题均可对应到图论问题。高斯玻色采样与图论问题具有紧密的数学联系，通过将高斯玻色采样设备的每个输出端口映射到图的顶点，将每个探测到的光子映射到子图的顶点，研究人员可以利用实验得到的样本加速搜索算法寻找具有更大密度或Hafnian的子图的过程，从而帮助这两类图论问题的求解。这两类图论问题在数据挖掘、生物信息、网络分析和某些化学模型研究等领域具有重要应用。此次研究中，研究人员首次利用“九章”执行的高斯玻色采样来加速随机搜索算法和模拟退火算法对图论问题的求解。研究人员在实验中使用了超过20万个80光子符合计数样本，相比全球最快超级计算机使用当前最优经典算法精确模拟该实验的速度快约1.8亿倍。

作者：Sophie编辑：Joanna对于太阳能转换器件和生物成像应用程序来说，使用发射近红外光、具有显著斯托克斯位移且再吸收损失小的材料非常重要。近期新加坡国立大学化学系便合成了这样一种新型材料——四元混合巨壳型量子点（InAs?In(Zn)P?ZnSe?ZnS）。这种新型量子点可以实现显著斯托克斯位移，且光致发光量子效率可达25%，非常适合应用于太阳能及生物领域。Tips: 斯托克斯位移是指荧光光谱较相应的吸收光谱红移（斯托克斯位移=发射波长-吸收波长）。斯托克斯位移越大，荧光太阳能光电转换效率越高。图片来源于网络 单锅连续注射&结构比例控制合成新型量子点的关键新加坡国立大学使用单锅连续注射的方法来合成该量子点。四元混合巨壳型量子点结构主要成分由内到外比例为1: 50: 37.5: 37.5合成过程分为4步，由内向外，依次为：1. 合成该量子点InAs内核2. 向InAs核反应容器中注射As前驱体溶液、醋酸锌和磷酸氢，完成第2层In(Zn)P壳层的合成3. 向反应体系注射Se前驱体溶液合成第3层ZnSe壳层4. 注射S前驱体溶液和醋酸锌完成ZnS壳层的合成四元混合巨壳型量子点合成过程图示合成过程中，研究人员会定时从反应容器中取出小部分溶液测量其紫外可见吸光度和光致发光特性来跟踪反应进程，并调整量子点间的结构比例。他们利用HORIBA高能量窄脉宽 Nanoled-440L皮秒脉冲激光光源对样品进行激发，在FluoroLog-3 荧光光谱仪上测试荧光寿命。在新的荧光光谱技术中，FluoroLog-3 系列荧光光谱仪配置CCD检测器新技术，实现快速动态荧光光谱检测，实现实时反应发光测试，分子相互作用的动态检测。新型量子点材料助力太阳能及生物应用用领域终合成的巨壳量子点，In(Zn)P壳层能够吸收400-780 nm的可见光，并将吸收后的能量传递到InAs内核，使其在873nm处发射，进而实现显著的斯托克斯位移和很小的吸收-发射光谱重叠；经统计计算，该量子点光致发光量子效率可达25%，这对于近红外发射器来说相当可观，且它在873nm的发射光与硅太阳能电池的光敏响应区匹配良好。并且这一新型量子点为可调色发光，不含有害金属。种种优点使得该量子点不仅非常适合应用于荧光太阳能领域用以提高光电转换效率；且在生物领域，该量子点也可作为荧光材料用于生物成像，给疾病的诊断和治疗带来巨大进步。该工作以“Large-Stokes-Shifted Infrared-Emitting InAs?In(Zn)P?ZnSe?ZnS Giant-Shell Quantum Dots by One-Pot Continuous-InjectionSynthesis”为题，发表于《Chemistry of Materials》。 HORIBA科学仪器事业部HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案，如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术，旗下Jobin Yvon光谱技术品牌创立于1819年，距今已有200年历史。如今，HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的选择，之后我们也将持续专注科研领域，致力于为全球用户提供更好的服务。

量子计算机从实验室走向产业化应用的步伐正在加快。北京玻色量子科技有限公司日前发布了自研100量子比特相干光量子计算机——“天工量子大脑”，该成果目前已在通信、金融、生物医药、交通等产业领域进行了真机应用测试。量子计算，是一种遵循量子力学规律调控量子信息单元进行计算的新型计算模式。随着电子计算机赖以提升算力的摩尔定律逐渐走到尽头，人们对新一代计算工具无比渴求，量子计算机正是备受关注的新一代计算工具的代表。量子比特是量子计算机的基本信息单元，当前，在实验室里制备单个或少量的量子比特对量子物理学家来说已经不再是难题，如何制备出成百上千的量子比特并使其在系统中稳定运行，成为量子计算技术从实验室走向产业应用的最大挑战。据悉，“天工量子大脑”具有100个计算量子比特，可以解决最高超过100个变量的数学问题，已达国际领先水平。此外，它还实现了上百规模光量子之间的“全连接”控制，具备完整的可编程能力，也就是对应不同的应用场景和不同算法时硬件无需修改，完全通过软件配置就能实现可扩展、可编程，充分利用光量子计算优势，极大降低了实际问题的建模复杂度。公司首席技术官魏海介绍，当光穿过非线性材料时，其光子的波长和相位都会发生变化，在精准控制其能量和相位的过程中，在相空间会出现量子叠加态效应，这也是“天工量子大脑”实现加速计算的根本原因，玻色量子技术团队利用该效应，完成了100光量子比特的并行加速计算。为了满足光量子存储运算的极高精度需求，实现超过100个量子比特的存储，技术团队自主研发了一款光量子计算专用光纤恒温控制设备——“量晷”，该设备能将光纤的温度变化稳定在千分之一摄氏度量级，即能够做到0.001摄氏度的温度稳定维持，有效避免环境温度波动带来的光纤内存长度误差。为了导入计算问题的参数矩阵，玻色量子自研了光量子测控一体机——“量枢”，集光量子测量反馈、系统状态检测、计算流程控制等功能于一体，同时控制、读取和执行快速反馈来操控100个计算量子比特。量子计算应用在产业的实际场景中，究竟有何优势？平安银行LAMBDA创新实验室负责人崔孝林介绍，其在“天工量子大脑”上实现了对德国信用数据集特征筛选计算的加速，在不到一毫秒的时间内完成了相关问题的求解。这一计算速度与传统的经典计算机最优算法相比，至少实现了100倍加速。北京航空航天大学教授、数据智能与智慧管理工信部重点实验室主任吴俊杰也举例说道，在复杂环境下的动态决策问题困扰了其很久，量子计算为其提供了新的解决思路和技术路径。北京量子信息科学研究院科研副院长、清华大学物理系教授龙桂鲁说，在量子计算机的多种技术路径里，“天工量子大脑”所属的相干伊辛机是最经济实用的，也是当前具产业化应用条件的方向之一。据悉，玻色量子2020年11月成立于北京朝阳区，其团队来自斯坦福、清华、中科院等顶尖院所，目前其成果已率先在金融、通讯、生物医药、交通等领域进行了应用探索，推动光量子计算领域实用化与产业化。3个月前，因“天工量子大脑”在通信、金融等领域的巨大潜力，玻色量子团队获得了中国移动的产业投资，这也是量子计算行业里首例来自产业领域的战略投资。

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澳大利亚国立大学领导的研究小组研发出了世界上迄今效率最高的激光量子存储技术，使我们朝着研制出超快速的量子计算机和提升通信安全指数的方向又迈进了一步。相关论文发表在6月24日出版的《自然》杂志上。 　　该校物理与工程研究院激光物理中心的科学家首次通过阻断和控制激光来操控晶体中的电子。这一系统史无前例的高效率和高精准度可使激光精妙的量子特性被存储、操控和忆起。 　　研究主导者摩根贺吉斯说，新技术大大减少了激光穿越过程中光子的损失，使其从单光子水平的微弱相干态调整至500个光子水平的亮态，并能将存储效率提升至69%，而传统的量子存储效率一般为17%，最高不超过45%。 　　由于量子力学固有的不确定性，激光在穿越晶体过程中会遗失部分的信息，并能将存储的信息以三维全息图的方式即刻呈现出来。处于量子相干态时，仅能输入30个或更少的光子。而新技术将打破量子不可克隆定理，即单量子或未知量子态不能被克隆的限制，使更多的输入信息可被寻回，而非遗失或损坏，在实际应用中可显著提升通信的安全指数。 　　此外，研究人员表示，激光存储还可用于测试和诠释基础物理现象，例如奇异的量子纠缠现象与爱因斯坦相对论存在着怎样的关联。主要研究人员马修塞拉斯介绍说：“我们能够在两种晶体存储器间实现量子纠缠。根据量子力学，无论双方相距多远，它们都保有特别的关联性，读取一个存储器内的信息必将即刻改变另一个存储器中所储存的信息 而根据相对论，存储器的移动方式将影响经过它的时间的长短。使用性能良好的量子存储器将大大降低测量和解释这些基础物理效应的难度，使其变得‘平易近人’。” 　　研究小组此前曾成功地将晶体中的光束阻断了1秒多的时间，为当时最好成绩的1000倍。将光束“冻住”的时间大大延长，意味着可能据此找到实用方法，以制造出光子计算机或量子计算机所需的存储设备。下一步研究团队还将再接再厉，在兼顾提升存储效率的同时，使储存时间延长至若干小时。

SpectrumTEQ-EL系列电致发光量子效率测量系统，可以针对发光器件的光电特性进行有效测量，系统搭配的QEpro光谱仪具有信噪比、低杂散光等特性，可确保测量结果得准确性；同时，系统配有强大的测试软件，对话框式的软件操作界面让测量过程变得更为简单。测量参数量子效率亮度量子效率随电流密度的曲线色坐标辐射通量，光通量峰值波长 应用领域无机电致发光有机电致发光分子薄膜EL器件 产品优势体积小巧：便于灵活使用及运输。原位测量：可放至手套箱内，实现原位测量流程化操作：设备无需频繁校准。产品参数 系统配置配置方案　方案1 方案2光谱仪型号QEPro / QE65Pro（可选）光谱范围(nm)350-1100信噪比1000:01:00分辨率2.5 nm (FWHM)动态范围85000:1（QEPro单次采集）；25000:1（QE65Pro单次采集）AD位数18-bit（QEPro）；16-bit（QE65Pro）积分球尺寸3.3”1.5”材质Spectralon源表Keithley2400光纤芯径1000um（可更换其他芯径）校准灯角度2 Pi 型号HL-3-INT-CAL亮度50 流明功率5W（电功率）无线遥控　通道数4无遥控软件SpectrumTEQ-EL专用软件注：对于医疗器械类产品，请先查证核实企业经营资质和医疗器械产品注册证情况 创新点：原位测量：与整机系统相比，模块化设计可放至手套箱内，实现原位测量，降低测量误差 流程化操作：设备无需频繁校准 软件算法强大，可直接进行绝对辐射校准 电致发光量子效率测量系统 SpectrumTEQ-EL

3月28日，苏州纽迈分析于2024年第八届全国岩石物理学术研讨会举行冻土高灵敏内置探头新品发布。会议现场，我们有幸与各位岩石物理方向的参会代表共同见证纽迈成长，详细介绍了冻土高灵敏内置探头新产品。产品介绍：纽迈分析在原有一英寸夹持器探头的基础上深度研发。相比传统的外置探头，针对一英寸样品将夹持器探头线圈的内径从70mm缩减到32mm,大幅度提高信噪比，同时节省测试时间，能够满足一些特定的样品例如冻土，煤炭等低温常压的测试需求。应用范围：适用于短弛豫，弱信号的冻融循环、冻结损伤实验。显著优势：1.信噪比提高五倍，节省大量测试时间；2.最短回波时间从120μs缩减为60μs；3.温度平衡（-25-30℃）时间从45min降低到30min。

2015年中国科学技术大学潘建伟、陆朝阳教授等人在WSe2二维单原子层半导体材料中发现非经典单光子发射，连接了量子光学和二维材料这两个重要领域，打开了一条通往新型光量子器件的道路。由于基于单原子层的量子调控的潜在前景和新颖物理意义，该领域很快成为国际激烈竞争的焦点。国内外的科学家们一直在进一步探索量子发射器、量子计算机等相关领域的新技术与新应用。现在，来自史蒂文斯理工学院Stefan Strauf教授组报道了一种新的制备高效率量子发射器的方法，用于在芯片平台上创建大量的量子光源。该方法具有有序可控以及量子产率高的特点，不仅为不可破解的加密系统开发铺平道路，而且还为量子计算机的研发提供了可能的技术方案。该项工作成果发表在Nature Nanotechnology 一文中，文中描述了一种在芯片任意位置按需创建量子光源的新方法（如图1a所示）。 图1：在芯片上任意位置按需创建量子光源的示意图（图片来源：Nature Nanotechnology 13,1137–1142 (2018)）蓝宝石衬底上分布了有序分布的金颗粒（立方体）阵列，单层WSe2被转移到衬底上，三氧化二铝分隔层与金镜子也被加入实验的设计。理论与实验证明了单光子发射器存在于每个金颗粒的四角处。实验发现单光子发射器实现了每秒发射4200万个光子，创历史新高。值得指出的是，在量子发射器光致发光谱的测量过程中（如图2所示），使用了德国attocube systems AG公司的低温强磁场共聚焦显微镜attoDRY1100+attoCFM（如图3所示），它简单易用，模块化的设计满足了光学实验开放性与灵活性的要求。低温与强磁场下的光致发光、荧光光谱、拉曼光谱、光电流、电致发光、电学测量等材料性质测量都可以由此实验平台实现。 图2：低温磁场中单层WSe2与金纳米立方体耦合的光致发光测量结果（图片来源：Nature Nanotechnology 13,1137–1142 (2018)）图3：低振动无液氦磁体与恒温器—attoDRY系列超低振动是提供高分辨率与长时间稳定光谱的关键因素 无液氦低温强磁场显微镜attoCFM使用低温与强磁场适用的位移器使样品在三个不同线性轴方向上进行几个毫米范围的精细移动。配合特殊设计的适用于高NA值的低温物镜，系统可准确定位与发现微米尺度的样品。外置的光学头可自由更换光学部件，可立调节激发和接受端口。该系统因而可以实现微纳米尺度下样品定量表面性质表征。图4：无液氦低温强磁场显微镜attoCFM系统具有超高稳定性与大灵活性，简单易用，是研究具有挑战性的量子光学实验的不二之选

中国科学院上海高等研究院王中阳课题组提出新型的基于荧光量子相干的超分辨显微成像方法，研究成果以Breaking the diffraction limit using fluorescence quantum coherence为题，近日发表在 《光学快报》（Optics Express）上。 在经典光学成像中，显微镜的空间分辨率受阿贝衍射极限限制为？λ/2NA，其中λ为光波长，NA为显微物镜的数值孔径。近二十年来，各种超分辨荧光显微成像技术的出现打破了光学衍射极限，将空间分辨率提高到纳米尺度，主流技术包括随机光学重构超分辨成像技术（STORM）、结构光照明显微技术（SIM）和受激辐射损耗技术（STED）。其中STED和STORM通过不断提升测量精度极限来提高分辨率，如STED利用非线性受激辐射损耗机制来压制衍射受限的埃里斑尺寸再通过点扫描获得超分辨成像，而STORM通过统计荧光分子中心位置的定位精度来超衍射极限分辨，其分辨率由测量精度即统计分辨率极限？ ？N？1/2决定，？N？为探测到平均光子数。 在量子光学中，现有研究表明利用光的量子性质能够突破经典的空间分辨率限制，从而进一步提升分辨率。例如，利用N个纠缠光源的光子干涉能够将分辨率提升到海森堡极限？1 / N。而在荧光显微镜中，同样可以利用荧光光源的量子特性来实现分辨率的提升。单个荧光分子或原子的发射具有单光子辐射源的性质，在一次脉冲激发下仅发出单个光子，因此光子发射统计概率不同于热辐射光源的一簇一簇的光子辐射，而是一个接一个发出，体现了明显的反聚束统计特性，并且理想的单光子源发出的光子在光谱、偏振上完全相同，即具有高的光子不可区分特性。上述荧光的量子性质已被实验证明存在于荧光显微成像常用的荧光染料中，例如单个有机染料分子、单个量子点以及单个金刚石色心，为发展新型的超分辨荧光显微成像技术带来了新的量子信息维度。 基于此，王中阳课题组提出了基于荧光光源的量子性质的超分辨成像方法，并对成像机制展开研究。研究者从荧光光源的发光机制出发，考虑了大多数荧光染料所包含的退相和光谱扩散机制，构建了通用的单光子波函数并考虑其在显微系统中的时间和空间维成像变换；通过计算双光子干涉的时间和空间的探测概率分布，从而获得荧光量子相干统计模型。该模型为宏观部分相干理论与荧光微观辐射机制提供了桥梁。基于此模型，研究者还提出了一种基于荧光量子相干性的超分辨荧光显微成像方法。利用新型的单光子雪崩探测器（SPAD）阵列统计荧光光子的时间和空间涨落p(r, t)。为了提取荧光光子相干性，通过引入时间门Tg作为光子到达时间的后选择窗口来提取高度相干的光子并沿Tg积分构造时间相干调制函数p(r, Tg)，如图1所示。 时间相干调制函数与荧光光源空间分离量s有关。因此，通过准确测量时间相干调制函数，并预先确定其它变量，可从中准确提取出衍射极限内荧光光源空间分离距离s。此时，分辨率（即光源分离距离s）取决于荧光时空相干性的测量精度，而相干性测量精度又与探测到的光子数和空间采样率有关，如图2所示，仿真结果表明，当探测到的光子数达到104时，分辨率可以达到50 nm。该新型量子增强成像技术能够发掘荧光量子时空涨落特性及量子相干性，有助于实现荧光弱信号下的快速超分辨成像。　　论文链接 　　图1.基于荧光量子相干的超分辨荧光显微成像方法示意图。（a）实验装置图；（b）传统成像方式和SPAD阵列探测方案对比图；（c）成像过程时序图；（d）荧光光子时空相干性概率分布；（e）引入时间门调制后荧光光子时空相干性概率分布。 图2.不同累计光子数下p(0, Tg)的测量精度（荧光光源距离s分别为50和100 nm）

联网就能用上全球领先的量子计算机？这一梦想正走进现实。5月31日，科大国盾量子技术股份有限公司携手弧光量子等合作伙伴发布新一代量子计算云平台，接入“祖冲之号”同款176比特超导量子计算机。这不仅刷新了我国云平台的超导量子计算机比特数纪录，也是国际上首个在超导量子路线上具有实现量子优越性潜力、对外开放的量子计算云平台，将进一步推动量子计算软硬件发展及生态建设。　　据中国科学技术大学教授、“祖冲之号”量子计算总师朱晓波介绍，比特数是衡量量子计算机可实现的计算能力的重要指标，中国科大“祖冲之号”研发团队在原“祖冲之号”66比特的芯片基础上做出提升，新增了110个耦合比特的控制接口，使得用户可操纵的量子比特数达176比特。除了比特规模，在其他涉及量子计算机性能的连通性、保真度、相干时间等关键指标上，“祖冲之号”云平台接入的新一代量子计算机的设计指标也瞄准国际最高水平，不断在实际中调试提升其性能。　　据悉，量子计算云平台旨在通过云技术连接用户与量子计算设备，支持用户远程进行量子计算实验和开发等。但由于量子计算机研发门槛极高、运行环境严苛、辅助设备复杂等，目前全球接入量子计算真机的云平台很少，更缺少能实现量子优越性的高性能量子计算机。此前，中国科大研究团队构建了66比特可编程超导量子计算机“祖冲之号”，是目前全球仅有的2台完成了“量子计算优越性”里程碑实验的超导量子计算机。但“祖冲之号”量子计算机需要服务于重大科技攻关项目，难以满足外部体验和使用的需要。　　为了将高性能的量子计算机真机开放给社会，多方合作、产学研协同的新一代量子计算云平台项目因此诞生。其中，量子创新研究院提供了“祖冲之号”同款量子计算芯片，国盾量子提供了测控设备等硬件设施，承担了整机和云平台系统的搭建及运维工作，与中电科十六所、中科弧光量子等合作研制开发了关键核心器件、国产量子程序编译语言和软件，共同建设了新的176比特超导量子计算机并上线云平台。　　“祖冲之号”量子计算常务副总指挥、国盾量子董事长彭承志认为，量子计算未来可为密码分析、人工智能、气象预报、资源勘探、药物设计等所需的大规模计算难题提供解决方案，其中量子计算云平台是量子计算走向应用的重要一步。对于社会大众来说，可以利用量子计算云平台进行科普，亲身体验简易的量子计算编程和图像实验等；对于更广泛的产业用户来说，可远程访问具备量子优越性潜力的量子计算机，能进一步发展量子编程框架，进行应用探索；高性能量子计算机和开放共赢的云平台的发布，也将促进中国量子计算自主可控产业链发展，有助于量子技术和产业生态的健康发展。　　彭承志表示，量子计算现阶段正处于从原型机到专用机的攻坚时期，我们集合所有力量，就是希望以实现通用量子计算为目标，探索出一条切实可行的道路。

随着相控阵超声技术在工业检测应用中的日益普及，奥林巴斯为了满足客户的需求，与时俱进，对自己的产品进行了改造和更新。我们继续拓展现有的制造和工程资源，以开发出有助于完成挑战性应用的定制相控阵（PA）探头和定制常规超声（UT）探头。定制超声探头，提供个性化服务为了帮助客户找到解决检测问题的方案并满足客户的要求，我们的专家直接与客户和工程团队合作，在美国设计和制造出每个定制探头。迄今为止，我们已经为航空航天、电力生产和石化行业设计和生产了用于制造、可再生能源和研究等应用的定制超声探头和相控阵探头。我们的定制探头多种多样，其中包括水浸式、矩阵式、接触式，以及与楔块整合在一起的探头。如果您的待测工件或部件具有复杂的几何形状，我们还可以为您设计特殊的探头和楔块，以克服在检测区域和尺寸方面的多种限制。电力生产行业的一个具有挑战性的检测案例沸水反应器（BWR）的喷嘴和部件可能会随着时间的推移而性能下降，一般的腐蚀到疲劳循环操作都会使其停止工作。在沸水反应器（BWR）中，有多个喷嘴需要检测。喷嘴的类型包括给水型、芯喷型、再循环型、主蒸汽型和排水型。喷嘴部分的裂纹可能会破坏完整性，并导致出现放射性污染，致使发电机意外停机，甚至发生灾难性事故。对喷嘴进行检测相当复杂，因为喷嘴上的焊缝由奥氏体钢和异种材料焊接，而且喷嘴不容易接触到，温度又很高，还有放射性物质泄漏的问题。独特的探头解决方案可以满足不同用户特定的检测要求我们的客户定制的探头符合多项规格，不仅包括声学要求，还具体到探头连接托架的方式。我们在设计探头时，力求满足客户所提出的所有规格要求，并研制出了一种装有弹簧的相控阵探头和固定装置。这种探头可以对沸水反应器（BWR）喷嘴的内壁同时在周向和径向上进行一发一收检测。我们还设计了一种采用常规超声（而非相控阵）技术的类似的探头，用于衍射时差（TOFD）检测应用。为客户定制探头产品，是一种可以满足客户较高期望的便捷方式。符合规格要求并超出客户期望的探头解决方案我们的核心使命是为客户提供满意的服务：无论为客户提供的是专业的仪器和探头，还是定制的解决方案。您是否要完成一项具有挑战性的检测应用？

近日，中国科学院上海微系统与信息技术研究所纳米材料与器件实验室丁古巧团队在石墨烯量子点制备及荧光机制研究方面取得进展。该工作深化了关于石墨烯量子点发光机理的认知，阐释了多变量体系下机器学习辅助材料制备成果所包含物理内涵。相关研究成果以Precursor Symmetry Triggered Modulation of Fluorescence Quantum Yield in Graphene Quantum Dots为题，发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。近年来，以石墨烯量子点为代表的碳基量子点材料因独特的sp2–sp3杂化碳纳米结构，表现出优异的光学、电学、磁学的性质。在石墨烯量子点“自下而上”法制备中，多变量反应体系使其在合成与机制领域面临挑战。此外，机器学习以高效的分析算法和模型在复杂体系分析、新型材料设计等领域展现出优势。然而，由于缺失具备实际物理内涵的结构特征描述符，机器学习仅能得到难以阐释物理内涵的数学模型。这限制了机器学习在相关研究中的可迁移性和实用性。石墨烯粉体课题组博士研究生陈良锋、副研究员杨思维结合群论在分子结构描述上的优势，通过控制变量实验与结构化学理论的结合，将具有实际物理含义的描述符应用于机器学习，揭示了石墨烯量子点的前驱体结构与荧光量子产率间关联的物理内涵。该研究利用高结构刚性sp3前驱体与柔性sp2结构前驱体之间的“自下而上”反应，实现了石墨烯量子点中sp2-sp3杂化碳纳米结构的调制。研究结合热动力学理论，阐明了sp3刚性结构能够通过抑制非辐射跃迁过程提高石墨烯量子点量子产率。进一步，研究借助群论在描述分子结构方面的优势，结合主成份分析，明确了石墨烯量子点制备过程中影响石墨烯量子点荧光量子产率的三个决定性因素——结构因子、温度因子和浓度因子。与以往基于机器学习的研究工作相比，该团队基于群论的进一步研究，揭示了机器学习结果中分子的简正振动是前驱体对称性作用于石墨烯量子点量子产率增量的核心物理机制。基于上述原理的指导，该研究首次证明了分子振动的正常模式是前驱体的结构特性作用于 GQDs 荧光量子产率的核心机制。这一石墨烯量子点的光致发光性能在荧光信息防伪加密中具有应用前景。研究工作得到中国科学院青年创新促进会、上海市科学技术委员会以及集成电路材料全国重点实验室开放课题等的支持。

近日，无锡市委副书记、市长杜小刚实地调研了无锡量子感知研究所项目建设情况，无锡市政府秘书长张明康，区领导李秋峰、吴建元、何国清等参加调研。国仪量子总经理贺羽向杜市长介绍研究所相关情况国仪量子总经理、无锡量子感知研究所所长助理贺羽向杜市长详细介绍了研究所的建设历史、组织架构等情况，重点说明了2020年江苏省重点项目--无锡量子感知产业园的建设规划，以及研究所现有产品和项目。杜市长在了解情况后谈研究所后续发展路径杜市长在全面了解研究所的情况后指出，要遵循科技创新规律，牢固树立市场化思维，设计好有利于产学研合作长远可持续发展的闭环链条，充分调动高校、科研院所以及科研人才的积极性。要优化完善科技创新和人才一站式服务，为各类人才提供保姆式服务。市级部门要进一步加大研发力度，对各板块实战证明具有强大生命力的体制机制，要加快归纳总结、优化提升并在全市推广。总经理贺羽向参加调研的领导介绍产品情况无锡量子感知研究所无锡量子感知研究所成立于2018年10月，由国仪量子、城际铁路惠山站区管理委员会与无锡市惠山区人民政府共同组建。无锡量子感知产业园由无锡量子感知产业发展有限公司投资建设，项目占地约173亩，规划总建筑面积33万平方米，总投资约21亿元。产业园依托无锡量子感知研究所雄厚的科研实力、创新能力和人才团队，立足于量子感知研究所成熟技术的产业化发展，以量子精密测量技术为核心，围绕自主创新应用，结合无锡的产业特色和发展需求，重点培育量子感知领域龙头型企业，并致力于“园中设计、园内制造”的科学仪器装备产业新模式，构建“中国高端科学仪器装备全产业链园区”。在产业园开工建设的同时，规划总面积约7.2万平方米的研究所大楼及配套孵化器等也将于近期动工建设。

呈固体块状的均质样品乳制品中的塑性粘性固体有人造黄油、黄油、奶油干酪、乳清干酪、乳化干酪等产品，此类产品关键物性特点是硬度即延展性、融化性与温度相关性、加工过程中的硬度变化、内聚性等。而蜡质和绵软弹性固体样品则主要是意大利干酪、荷兰干酪、羊乳酪、白乳酪、软质乳酪等，通过质构仪可分析其硬度、表面粘附性、成熟度、货架期、水分丧失引起的表面结构变化等。典型实例 1：奶油的铺展性分析（挤压/挤出实验） 该探头专业用于检测黄油、人造黄油的铺展性、蜡质性的特殊探头，通过实验可得到样品的硬度、粘附性、柔软度等指标。实验结果解读：如图所示为不同状态下黄油的测试曲线。曲线的正向峰值反映了黄油样品的硬度，可见 Dry 的黄油由于含水量少，故而在质地上较为坚硬，而 Wet 的黄油则硬度最小，Good 的黄油硬度处于二者之间，硬度的大小也反映了反映了产品的柔软度，硬度小则柔软度高，反之则柔软度差。从图中可见，太干或太湿的黄油在硬度上都会与“Good”产品存在明显的差异。典型案例 2：传统与素食奶酪产品的质地分析（穿刺实验）实验结果解读：用小直径的柱形探头做奶酪的穿刺实验，穿刺实验主要比较的是破裂力（正向峰值前面出现的小的峰）、硬度（正向峰值）、穿刺做功（正峰面积）、粘附力和粘附性。通过质构仪分析可见，素食产品在硬度和表面粘性上均小于传统奶酪，素食产品的内部均一性要优于传统产品（穿刺过程中力量基本不发生变化），而传统产的内部随着挤压的进行力量在缓慢的增大，可见其均一性不如素食产品，即脂肪含量的不同使得素食产品含水量较少且更脆，可见素食产品还需要在硬度、表面粘性、含水量等方便进行优化与改良。典型实例 3：黄油的硬度检测分析实验结果解读：人造黄油改善了黄油脂肪含量高的问题，为了使人造黄油在口感和质地上与黄油更加的接近，生产商需要了解二者在质地和口感上存在的差异具体表现在哪里。切线切割探头可以反应切割黄油时的平均力量（最大峰值），以及挤压做功（正峰面积），通过力量与做功的比较发现，人造黄油切割力与做功都远小于天然黄油，由此可见在质地上人造黄油更为柔软。

量子力学是近代科学技术的支柱，可以追溯到1895年X射线的发现，之后普朗克于1900年提出量子论， 1905年，爱因斯坦提出光量子的概念。此后，量子力学迎来了蓬勃发展，广泛应用于诸如原子弹、晶体管、激光、核磁共振、高温超导、巨磁阻等领域的研究中，被称为“第一次量子革命”。近年来，“第二次量子革命”被提出，不同于“第一次量子革命”对量子现象的理解和直接利用，对微观量子世界进行被动观察和解释，“第二次量子革命”通过掌控量子效应、定制量子系统，扎根于纯粹量子效应的量子技术，以实现对量子状态进行人工制备和主动调控。量子科学很可能是21世纪促进人类文明进步的最重要基础科学。“第二次量子革命”的提出，引发了各国的关注，面临着激烈的国际竞争态势。2016年5月，欧盟发布《量子宣言》；同年12月，英国发布《量子时代》；2018年9月，美国公布《量子信息国家计划》；同年 11月，德国发布《量子技术-从科研到市场》。此外，中国、日本等均发布了国家支持计划，谷歌、华为、微软、IBM等也加入了量子产业竞争。2020年3月12日，在发布的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十四个五年规划和2035年远景目标纲要》中更是将量子信息列到了科技前沿领域攻关的第二位，要求实现量子精密测量技术突破。而近日，德国提出了量子系统新的研究计划，德国联邦教研部随后将在该议程基础上推出2022年开始的量子系统研究计划。未来德国量子领域的研究重点主要是量子计算机、量子通信、量子测量技术、量子系统的基础技术。量子科学技术受到广泛关注主要是由于其可以突破信息和物质科学技术的经典极限。量子科学技术主要研究方向包括量子通信，量子计算和量子精密测量。量子精密测量的基本原理是利用磁、光与原子的相互作用，实现对各种物理量超高精度的测量，可大幅超越经典测量手段。目前量子精密测量已在生物与医疗、食品安全、化学与材料科学等领域显示出其独特的优势和广阔的应用前景。但我国量子精密测量在系统工程化和实用化仍有待探索，科研成果转化应用机制不成熟，产业合作和推动力量有限。为推动量子精密测量产业化进程，2021年4月23日，第十五届中国科学仪器发展年会（ACCSI2021）将召开量子精密测量产业化发展论坛，邀请领域内技术专家教授、研究院、技术公司、资本投资专家等，共同研讨如何推进并加快量子精密测量产业化。现诚邀各领域相关从业人员参加学习 ! （报名参会） ACCSI 2021“量子精密测量产业化发展论坛”邀请报告及报告嘉宾一、论坛时间：2021年4月23日 9:00-12:00　　二、论坛地点：无锡融创万达文华酒店　　三、参会嘉宾：领域内技术专家教授、研究院、技术公司、资本投资专家；相关仪器企业及上下游企业董事长、总经理、总工、市场总监、研发总监、销售总监等。　　四、会议形式：现场会议 / 线上会议内容嘉宾国仪量子：引领量子精密测量技术产业化国仪量子 联合创始人、CEO贺羽皮秒高重频相干脉冲产生及量子光学应用复旦大学 教授吴赛骏量子测控系列新品在量子精密测量领域的应用国仪量子 测控事业部总经理吴亚量子精密测量在地球物理探测中的应用国仪石油技术（无锡）有限公司 系统工程师孙哲新型电子信息功能材料的原子构筑和性能调控中国科学技术大学 教授廖昭亮基于量子精密测量的科学仪器——从系综到单自旋国仪量子 高级应用工程师代映秋2021第十五届中国科学仪器发展年会(ACCSI2021)将于2021年4月21-23日在无锡市召开。ACCSI定位为科学仪器行业高级别产业峰会，经过14年的发展，单届参会人数已突破1000人，被业界誉为科学仪器行业的“达沃斯论坛”。ACCSI2021以“创新发展，产业共进”为主题，力求对过去一年中国科学仪器产业最新进展进行较为全面的总结，力争把最新的产业发展政策、最前沿的行业市场信息、最新的技术发展趋势、最新的科学仪器研发成果等在最短的时间内呈现给各位参会代表。会议期间将颁发 “年度优秀新品”、 “年度绿色仪器”、“年度行业领军企业”、“年度十大第三方检测机构”、“年度售后服务厂商”、“年度网络营销奖”“年度人物”等多项行业大奖，引领科学仪器产业方向。参会咨询报告及参会报名：010-51654077-8124 13671073756 杜老师 15611023645李老师 赞助及媒体合作：010-51654077-8015 13552834693魏老师微信添加accsi1或发邮件至accsi@instrument.com.cn （注明单位、姓名、手机）咨询报名。报名链接：https://insevent.instrument.com.cn/t/qK 报名二维码扫描二维码查看最新会议日程

1. 什么是量子产率？ 荧光量子产率是发射的光子数与吸收光子数之比，如下图所示。 图1 量子产率示意图 量子产率的大小可以表示物质的发光能力，量子产率越大，说明荧光材料的质量越好。依据量子产率可以对生物领域中的荧光探针进行开发和评估，同时助力于照明领域中有机EL材料和荧光物质的开发。量子产率的类型，按照测定的样品来分，有两种，固体量子产率和液体量子产率。按照量子产率测定方式，可以分为绝 对量子产率和相对量子产率。2. 固体量子产率测定2.1 测定装置固体量子产率的测定需要使用积分球附件，通过积分球的光收集效应，样品向各个方向发射的荧光都可以被检测到，保证荧光的准确测量。图2 量子产率附件日立荧光量子产率附件具有以下特点： i. 6阶动态范围的高精确度、高灵敏度测量，即使是量子产率较低的样品，也可以得到高精度测量。 ii. 有效的光谱校正功能，由于样品需要放置在积分球上进行测量，因此需要对积分球的波长特性进行校正才可以测定到准确的荧光量。积分球的校正比较困难，日立开发了一种简易有效的方法，利用扩散子和积分球的比例，进行校正。从而可以在200~800nm的宽波长范围内测定校正光谱。 iii. 高速扫描，对于有光敏性的物质，超高的扫描速度提高通量，有效测量其量子产率。 iv. 专用量子产率计算软件，易于选择计算范围，操作更便利。2.2 测定技巧对于量子产率较大的样品，一般指量子产率大于0.5的样品，需要考虑间接激发产生的量子产率。间接激发指的是没有被样品吸收的激发光反射到积分球内壁上，被积分球内壁反射再次激发样品产生荧光。图3 直接激发示意图通过将样品放置在积分球不同位置，以校正间接激发产生的量子产率，如图4所示。 通过对样品进行不同放置，获得直接激发的量子产率Φd和间接激发的量子产率Φi，利用公式（1）得到校正之后的样品实际量子产率Φ。图4直接激发样品位置（左）和间接激发样品位置（右）更多技巧点击：量子产率测量技巧检测仪器_检测方案_日立高新技术公司 (instrument.com.cn)总结：日立荧光量子产率测量附件具有高灵敏度和六位数的动态范围，即使样品量子产率比较低，也可以准确测定；高扫描速度，减少激发光对避免光敏性物质的影响；校正积分球的波长特性，确保结果准确；吸收池支架，实现液体量子产率的测定。

因科技而兴、因创新而进，科创已成为合肥最大标识，激发了当地企业自主创新的强大动力。越来越多合肥企业站在时代风口，超前谋划一批未来项目，勇闯无人区。中国科学院聚变堆主机园区。王岩摄合肥的云飞路，被人们称为“量子大道”，全球首颗量子通信卫星“墨子号”、全球首颗微纳量子卫星、全球首台光量子计算机、全球首条量子保密通信网络“京沪干线”等，均诞生在这条街上。国仪量子、国盾量子、本源量子等40余家企业扎根于此，共同放飞“量子梦想”。“量子精密测量仪器是打开微观世界的一把钥匙。”10多年前，还在中科大少年班就读的贺羽，参加一场报告会时，被导师讲述的购买电子顺磁共振波谱仪却被“卡脖子”的经历震动。自此，贺羽心中种下了自主创新的种子。有核心技术才有未来。2016年，24岁的贺羽创立国仪量子（合肥）技术有限公司，致力于量子精密测量、量子计算等技术和高端科学仪器的研发和产业化。多年深耕，如今公司多项技术突破国际封锁，自主研发的国产商用脉冲式电子顺磁共振波谱仪，将市场价格拉低。“我们立志成为量子技术应用及科学仪器行业的全球领导者。”贺羽信心满满。科技竞争，比拼的不仅是爆发力，更是远见和耐力。合肥企业进军量子信息、城市安全、人工智能、空天信息等领域，并不是追求现阶段的经济回报，更希望能取得技术进步，抢占未来发展制高点。《经济日报》2022年9月13日 要闻

p 　　近期，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研究员王俊峰课题组博士毛文平研制出了一种600mhz固体双共振静态探头。 /p p 　　固体 a title=" " href=" http://www.instrument.com.cn/zc/43.html" target=" _self" 核磁共振 /a (nmr)能够原位测定具有原子分辨率的分子结构和动力学信息，在材料表征、多相催化和结构生物学等领域有重要应用。强磁场有助于提高nmr检测灵敏度和谱图分辨率，但同时对探头设计也提出新的挑战：波长效应导致射频场(b1场)均匀度下降、射频电场相对强度过强导致b1场强度受限、含盐生物样品与强电场相互作用导致发热严重甚至失去活性。因此，开展高场下的低旋磁比四极核和生物大分子固体nmr研究，亟需能产生高均匀度和强度b1场、低电场探头，以提高nmr检测灵敏度、缩短谱图数据采集时间。 /p p 　　毛文平通过引入交叉线圈、平衡电路以及阻抗匹配网络优化技术，使得双共振静态探头获得了以下主要性能参数：1h通道b1场均匀度a810/a90约为96%，最大去偶场强度为132khz*80ms，含盐样品脉冲功率损耗为0.02mw· khz-2· mm-1(仅为螺线管线圈探头的10%，因此有利于降低含盐样品的发热效应，测试样品为浓度为0~1000mmnacl溶液) x通道可覆盖31p及以下所有larmor共振频率，b1场a810/a90约为83%，金刚烷静态cp实验4次累加灵敏度为88(相同条件下某商业4毫米双共振mas探头灵敏度为46)。 /p p 　　该探头将纳入合肥战略能源和物质科学大型仪器区域中心向用户开放。 br/ /p

随着风力发电的蓬勃发展，我们可以发现风电设备的停机检修的成本非常高，因此如何提高检修效率，缩短停机周期，减少或避免非计划停机，都是风电企业和运维公司面临的困难与挑战。风电齿轮箱在风电机组中占比较高也是比较容易出现故障的部分风电机组运行的时间越长齿轮箱的故障也会越来越频繁因此需要定期检查和维护今天就来给大家介绍一款风电检修师傅常备的检修工具FLIR VS80工业内窥镜套件！无损探伤，多种镜头可选风电机组的工作原理是，通过涡轮叶片转动来带动齿轮进行机械性转动，从而产生电力。但是齿轮在彼此咬合的过程中，由于工作环境的恶劣性与工况的复杂多变性，在运行过程中也会出现不同程度的损伤。当损伤达到一定程度时，可能会造成停机或者严重事故，因此预防性维护和定期检查非常重要。FLIR VS80的配备7种专业探头，探头小巧灵活，无需拆解损伤设备，可轻松进入齿轮箱、轴承、叶片等位置，还可360°旋转，观看任意位置和角度，VS80主机仅1.3kg，轻巧便携，可以让您根据实际情况灵活应对，帮您检查其他内窥镜无法检查的地方。高效耐用，画面清晰风电齿轮箱在非运转过程中，由于润滑不到位及齿轮箱内环境温度的变化会在齿轮箱内部产生冷凝水，这些水分积聚在齿轮齿面上，最终造成齿面上出现不同程度褐红色铁的氧化物，即齿面锈蚀，严重了会造成润滑剂污染及颗粒物增多，进而加剧对其他齿面的损坏。因此，要选择一款防水耐腐、能看清各个齿面锈蚀的工业内窥镜。FLIR VS80不仅探头尖端是IP67级防水，其显示屏也非常坚固耐用，可承受2米跌落、防溅（IP54级）。其可见光探头的视野深度从10mm到无限，能够轻松拍摄出高清图像。VS80配备可拆卸/可伸缩遮阳板，这样用户可以免受太阳炫光的干扰。当然无论选择哪种探头，都可以在7英寸超大显示屏上同时查看并排显示的实时探头图像和保存图像，轻松与上次检查对比，及时发现齿轮箱中的问题。记录分析结果，方便分享对于风电齿轮箱的检修，需要检测人员爬到七八十米的风轮机上，并且停机检修一次成本高昂，因此检修一次要拍摄大量图片和视频，因为齿轮箱内的齿轮和轴承形状都很相似，就算是拍照的检查人员光看图像也很难回忆出来具体的检测位置。因此最好要边检查边注释。检查结束后与同事及时分享检查结果，分析风电齿轮机的情况，及时定位故障点，避免突然停机事件的发生。工业内窥镜的整体效果，不仅要看硬件参数，更要看软件的处理效果，比如使用FLIR VS80，可采集最高可达1280×720分辨率的静态图像和视频（带音频），还能为视频录制语音注解，为保存图像添加文本记录。并且VS80还配备WiFi功能，搭配手机上的FLIR Tools Mobile应用程序，可实时查看VS80的检查结果，并轻松与客户或同事共享，尽快确定优先维修事项。FLIR VS80高性能视频内窥镜凭借配备的7款探头和良好性能不仅可以帮您检查风电设备故障在工业设备维护、暖通空调制冷设备检测建筑和汽车应用等领域应用也很广泛。

古地磁学图片来源：摄图网古地磁学是一门介于地质学、物理学、地球物理学之间的交叉学科。古地磁学一般通过测定岩石或古文物的天然剩余磁化强度，研究地质时期地球磁场方向、强度、行星发动及其演化规律。岩石是天然矿物的结合体，其剩余磁性一般来自于岩石中的铁磁矿物，包含原生剩磁和次生剩磁。所谓原生剩磁指的是岩石形成时记录的地磁场信息。与之相对的，在岩石形成后得到的剩余磁性叫做次生剩磁，如岩石在外磁场的作用下（如自然雷电击中、流水风沙侵蚀）获得的剩磁。由于古地磁学研究的是岩石形成时地磁场的特征，故必须以准确地测量原生剩磁为先决条件。目前，岩石磁性是通过测量毫米到厘米大小的大块样品的净磁矩来分析的。目前常见的科学分析仪器有超导岩石仪、振动样品磁力仪等。然而，在亚微米尺度上，地质样品通常在矿物学和质地上都是不均匀的，只有小部分铁磁颗粒携带的剩余磁化。因此，在这种情况下表征岩石磁性需要一种能够在纳米空间尺度上成像磁场并具有高灵敏度的技术。例如，正广泛应用的扫描超导显微镜（SQUID）、磁阻显微镜、霍尔显微镜等。量子精密测量技术在古地磁研究中的应用（a）哈佛大学量子钻石显微镜（b）测量地质样品中的剩余磁化。（Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(8):3254-3267）2011年，科研工作者们证实了金刚石中的氮-空位色心（简称NV色心）可以用于亚微米尺度上的磁成像。2017年，哈佛大学R.L.Walsworth等人利用自搭的基于NV色心的量子钻石显微镜，实现了岩石磁场的成像，其指标空间分辨率为5 um、视场范围为4 mm。通过减少金刚石与样品之间的距离（≤10 um）,实现磁矩灵敏度10-16 Am2，这一指标可媲美乃至超越SQUID、磁阻显微镜、霍尔显微镜等主流设备。此外，量子钻石显微镜还具有光学成像功能和成像速度快的优势。 可见，在地质、磁陨石的探测分析中，量子钻石显微镜展现出了巨大的应用潜力，为弱磁成像开辟了新的道路。随着人类对月球、火星等深空领域的不断探索，量子钻石显微镜也将应用于月岩、火星岩石的表征分析中。（a）量子钻石显微镜结构示意图（b）金刚石放置于样品上（Geochemistry, Geophysics, Geosystems, 2017, 18(8):3254-3267.）量子钻石显微镜的大致构造如上图（a）所示。整个探头部分置于三维的亥姆霍兹线圈中，其作用是施加外磁场使得金刚石内NV色心能级退简并。实验过程中金刚石紧贴于岩石样品表面，如上图（b）所示。下面简述量子钻石显微镜的工作原理。首先利用激光聚焦实现金刚石内NV色心量子态的初始化。然后扫描输入微波的频率，并通过辐射天线作用到NV色心上。当微波频率与NV色心能级共振时，NV色心的ms=±1态与ms=0态布居数反转，荧光强度下降。在成像区域内随微波频率变化的荧光信号经物镜收集后由收集光路成像到sCMOS相机上。在实验中通过sCMOS相机设定成像区域为M×N个像素点，每次进行图片采集相当于M×N个像素点同时进行荧光信号探测。在所有频点数据采集完成后，即得到完整的光探测磁共振谱（简称ODMR谱），通过相应的数据运算把每个像素点的磁场强度解算出来。最后把每个像素点的位置与磁场强度对应起来，用颜色区分各个像素点的磁场强度，实现二维磁场成像。国仪量子——量子钻石显微镜国仪量子推出的量子钻石显微镜2022年，国仪量子自主研制的“量子钻石显微镜”面向全球发布，这是一款基于金刚石NV色心技术的、先进的商用量子精密测量仪器，具有高空间分辨率、大视野、成像速度快等优势，有望在古地磁领域产生新的科学增长点。同时，在半导体、材料科学、细胞磁学、体外诊断等多个领域也具有广阔的应用前景。

p style=" line-height: 1.75em " span style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1 锻件的检测技术要求 /span span style=" line-height: 1.75em " & nbsp /span br/ /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 随着现代科学技术的发展，对产品质量的要求越来越高，特别是航空、航天、核电等重要场合的产品。超声检测作为工件内部缺陷检测的有效手段，以其可靠、灵敏度高等优点，在现代无损检测领域占有重要地位。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 锻件超声检测时，近表面缺陷容易漏检，原因主要是探头盲区，探头盲区与近表面检测有关。此次研究的目标就是寻求解决减小盲区提高近表面缺陷检测灵敏度的技术方法。 br/ /p p style=" line-height: 1.75em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/3a7dc7d4-132d-4167-832c-0c12ec4466e9.jpg" title=" PT160309000023OlRo.jpg" width=" 450" height=" 287" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 450px height: 287px " / /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2 检测近表面缺陷的实验器材& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 由超声检测知识可知，检测近表面缺陷的常用方法有：双晶探头法、延迟块探头法和水浸法。根据检测方法准备了以下实验器材：& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp strong （1） 超声波探伤仪1台；& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp （2） 探头： /strong /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 双晶直探头，规格为10P10FG5； /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 延迟块探头，规格为10P10； /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 水浸聚焦探头，规格为10P10SJ5DJ。 /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 选用以上探头检测近表面小缺陷，是因为：& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 探头频率高，分辨力好，波长短及脉冲窄，有利于发现小缺陷；& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 探头尺寸小，入射能量低，阻尼较大，脉冲窄，有利于发现小缺陷。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp strong （3） 试块：& nbsp /strong br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 在航空、航天、核电等领域中，重要锻件一般是高强钢，如A-100钢和300M钢，钢的组织都较为均匀。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 如果声速相同、组织相近，超声检测用对比试块可以使用其他的钢种进行代替。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 资料显示，A-100钢的声速约为5750mm/s，300M钢的声速约为5800mm/s。我们现有的超声波试块，实测声速约为5850mm/s，声阻抗与A-100钢和300M钢的声阻抗较为接近。因此，可使用现有的试块进行实验和研究。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 试块编号为：1#，2#，3#；各试块的俯视图均如图1所示，图中的孔均为平底孔，1#，2#，3#试块上的孔到上表面的距离分别为1，2，3mm。试块尺寸见图1。& nbsp br/ /p p style=" line-height: 1.75em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/470f585e-beef-4c52-8ac2-b3f3a68fadef.jpg" title=" 图1.jpg" / /p p style=" line-height: 1.75em text-align: center " 图1 试块的俯视图示意& nbsp /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3 实验方法& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3.1 实验1& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 使用10P10FG5双晶探头分别对1#、2#、3#试块进行测试。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 实验结果可见，使用双晶探头能成功检测出2#试块上Φ1.6mm，Φ2mm的平底孔与3#试块上所有的平底孔；但2#试块上Φ0.8mm的平底孔，以及1#试块上所有的平底孔都未能有效地检出。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 从图2分析可知，双晶探头聚焦区限制了2#试块上Φ0.8mm及1#试块上所有平底孔的检出。& nbsp br/ 可以发现：& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 1、只有当缺陷位于聚焦区内，才能得到较高的反射回波，容易被检出。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 2、当缺陷位于聚焦区外，无法被声束扫查到，所以得不到缺陷的回波，因此就很难发现此类缺陷。 br/ /p p style=" line-height: 1.75em text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/aa5f1d2e-551e-4702-8026-323dbda22753.jpg" title=" 图2.jpg" / /p p style=" line-height: 1.75em text-align: center " 图2 双晶探头聚焦区示意图& nbsp /p p style=" line-height: 1.75em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3.2 实验2& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 为解决实验1中，由于双晶探头聚焦区限制造成的，对2#试块上Φ0.8mm及1#试块上所有平底孔无法检出的问题，改用无聚焦的10P10延迟块探头，对2#试块上Φ0.8mm及1#试块上所有平底孔进行测试。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 实验结果显示，使用延迟块探头能成功检测出2#试块上Φ0.8mm及1#试块上所有的平底孔。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 3.3 实验3& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 实验1和实验2都是利用直接接触法进行检测，实验3使用10P10SJ5DJ水浸聚焦探头，利用水浸法分别对1#、2#、3#试块进行测试，结果未能检测出1#、2#、3#试块上所有的平底孔。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 究其原因是因为：水/钢之间介质的声阻抗不同，造成水/钢产生界面波；并且超声波从水中经过，水对超声的衰减，造成了超声能量的降低；这样，需要提高脉冲发射强度来解决。但脉冲发射强度提高的同时，脉冲自身又变宽了，造成近场干扰加大；因此，在声束由水进入钢时声束又会形成发散，无法分辨接近表面的小缺陷，也就未能检测出试块中的平底孔。& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 4 总结& nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp 总结一下，我们发现：对于近表面小缺陷的检测，为了兼顾检测灵敏度和检测盲区，采用高频窄脉冲延迟块探头的检测效果最佳。高频窄脉冲延迟块探头才是近表面小缺陷检测的紧箍咒，使它无所遁形。 br/ /p p style=" line-height: 1.75em text-align: right " 节选自《无损检测》2015年第37卷第5期 br/ /p p br/ /p

由于目前市面上现有的光纤拉曼探头只能简单的控制激光光路的开关，而无法控制采样检测，因此在实际的野外和现场检测采用手持采样时，往往需要一边将探头对准样品，一边在电脑上操作软件进行检测。为了克服这个缺点，必达泰克公司推出了一种新的拉曼光纤探头，在该探头上增加了一个电子触发开关，可以与本公司的全系列便携式拉曼光谱仪共同使用，直接利用该电子触发开关控制采样检测，从而使得手持采样更为方便稳定，大大提高了光纤拉曼探头在野外和现场检测的便利性和实用性，非常适用于考古，地质勘探，危险物检测或其他的野外和现场检测应用。 　　该探头需要在拉曼光谱仪上有一个控制接口，因此无法应用于本公司早前销售出的便携式拉曼光谱仪上，如要使用该探头需要对早期的拉曼光谱仪进行升级。如客户需要进行升级，请与必达泰克光电科技(上海)有限公司联系，电话: 021-64515208，Email: info@bwtek.cn

2019年12月12日，滨松中国产品售后服务技术工程师来到深圳大学，与材料学院的老师和同学们一起完成了Quantaurus-QY Plus C13534-11紫外近红外绝对量子产率测量仪的安装与调试。在安装与调试的过程中，材料学院的老师和同学们表示，滨松中国的产品具有很优异的技术参数，而且在运行的过程中具有很高的稳定性，使用起来高效又省力。 滨松中国的Quantaurus-QY Plus C13534-11相比较于传统的荧光量子效率的测量仪，有了三点新突破： 1、可以在近红外区域到1650nm波长范围内进行测量。滨松在Quantaurus系列产品中选用了自产的探测器，并基于对探测器的深刻理解与定制，开发出了特有的“光谱无缝缝合”技术，使得通过可见光探测器和近红外探测器所得到的光谱能够完美地衔接在一起，从而使用户可以在300-1650nm的范围内，横跨可见及近红外区域并得到完整且精准的光谱和真实的量子产率数值； 2、能准确测量1%甚至更低的量子产率。目前常见的上转换量子产率多为0.01%~5%，比常见的荧光（或下转换发光）材料的绝对量子产率要低了一个数量级。 针对上转换材料普遍较低的量子产率，滨松在内置光源之外，还提供选配的高功率氙灯光源以及激光器。如图所示的文献中，作者就采用了980nm的近红外激光器作为光源，利用滨松Quantaurus-QY plus测得了低至0.22%的量子产率。 3、可以进行上转换发射材料的测量，由于常见的上转换材料都是将近红外光转换成可见光，所以横跨可见光到近红外波段的吸收光谱/发射光谱也是上转换材料的研究和研发中所关注的重要参数。为了契合这样的需要，滨松Quantaurus-QY plus中不仅配备了高灵敏度高信噪比背照式CCD探测器（探测范围从紫外至约1100nm的近红外），而且配备了专门用于近红外波段的InGaAs探测器（从850nm至1650nm）。 无论是宽广光谱的探测，极低量子产率的测量，还是需要采用多种不同波长的激光器作为激发光源，上转换材料的研究给仪器不断提出新的要求，不同研究者对仪器的预期也不尽相同。这使得仪器的配置灵活性和可扩展性变得越来越重要。 在探测器方面，滨松可以根据实际需求配置单探测器（350-1100nm），而后可以再升级成双探测器配置（350-1650nm）。 而在光源方面，滨松不仅提供内置光源以及选配的高功率氙灯光源和激光器，仪器上的FC和SMA外置接口更是允许用户接入已有激光光源，以节省成本。 滨松中国作为光电行业的核心器件供应商，多年来一直十分重视客户在产品售后服务方面的体验，为此滨松中国专门成立了一支技术水平高超的售后服务团队。来自五湖四海的售后服务工程师，凭借着精湛的技术，一次又一次赢得了客户的赞同，慎终如始，滨松中国会永保初心，砥砺前行。

中国科学技术大学郭光灿院士团队在多体非线性量子干涉研究中取得重要进展。该团队任希锋研究组与德国马克斯普朗克光科学研究所MarioKrenn教授合作，基于光量子集成芯片，国际首次展示了四光子非线性产生过程的干涉，相关成果于1月13日发表在光学权威学术期刊Optica上。量子干涉是众多量子应用的基础，特别是近年来基于路径不可区分性产生的非线性干涉过程越来越引起人们的关注。尽管双光子非线性干涉过程已经实现了二十多年，并且在许多新兴量子技术中得到了应用，直到2017年人们才在理论上将该现象扩展到多光子过程，但实验上由于需要极高的相位稳定性和路径重合性需求，一直未获得新的进展。光量子集成芯片，以其极高的相位稳定性和可重构性逐渐发展成为展示新型量子应用、开发新型量子器件的理想平台，也为多光子非线性干涉研究提供了实现的可能性。任希锋研究组长期致力于硅基光量子集成芯片开发及相关应用研究并取得系列重要进展：(1)国际上首次基于硅基光子集成芯片实现了四光子源的制备(Light Sci Appl 8, 41, 2019)；(2)首次实现频率兼并四光子纠缠源制备(npj Quantum Inf 5, 90, 2019)；(3)首次实现波导模式编码的量子逻辑门操作(Phys. Rev. Lett. 128, 060501,2022)和超紧凑量子逻辑门操作(Phys. Rev. Lett., 126, 130501,2021)等。在这些工作基础上，研究组同MarioKrenn教授合作，通过进一步将多光子量子光源模块、滤波模块和延时模块等结构进一步片上级联，在国际上首次展示了四光子非线性产生过程的相干相长、相消过程。实验结果如图1(a)所示，四光子干涉可见度为0.78。而双光子符合并未观测到随相位的明显变化，这同理论预期一致。整个实验在一个尺寸仅为3.8×0.8mm2的硅基集成光子芯片上完成，如图1(b)所示。(a)(b) 　　图1. (a)量子干涉测量结果；(b)用于实现四光子非线性量子干涉的集成光量子芯片。该成果成功地将两光子非线性干涉过程扩展到多光子过程，为新型量子态制备、远程量子计量以及新的非局域多光子干涉效应观测等众多新应用奠定了基础。审稿人一致认为这是一个重要的研究工作，并给出了高度评价：“The chip is well-designed and contains various integrated optical components such as entangled photon source, an interferometer, frequency filter/combiner (该芯片设计精良，包含多种集成光学元件，如纠缠光子源、干涉仪、频率滤波器/组合器)”、“This work pushes forward the research field of integrated photonic quantum information science and technology(这项工作推动了集成光子量子信息科学与技术研究领域的发展)”。中科院量子信息重点实验室任希锋教授、德国马克斯普朗克光科学研究所MarioKrenn教授为论文共同通讯作者，中科院量子信息重点实验室特任副研究员冯兰天为论文第一作者。此外，浙江大学戴道锌教授和张明助理研究员为该工作提供了技术支持。该工作得到了科技部、国家基金委、中国科学院、安徽省以及中国科学技术大学的资助。

中国科学技术大学郭光灿院士团队在量子存储和量子中继领域取得重大进展。该团队李传锋、周宗权研究组利用固态量子存储器和外置纠缠光源，首次实现两个吸收型量子存储器之间的可预报量子纠缠，演示了多模式量子中继。该成果6月2日23点在线发表在国际著名学术期刊《自然》上。图1 基于吸收型量子存储器实现量子中继的原理示意图由于单光子在光纤传输中的指数级损耗问题，量子态在光纤中传输的距离被限制在百公里量级。为了建立起全国乃至全球的量子网络，需要采用量子中继方案。其基本思路是把长程纠缠传输的任务分解为多段短距离的基本链路，在基本链路上建立量子存储器之间的可预报纠缠，然后利用纠缠交换技术把量子纠缠扩展至目标距离。国际上已有的量子中继基本链路均基于发射型量子存储器构建，其纠缠光子是由存储器本身发射出来的。这种架构难以同时支持确定性光子发射和多模式复用存储，从根本上限制了纠缠分发的速率。理论研究表明，基于吸收型量子存储器的量子中继架构可以解决这一问题。这一架构把量子存储器和量子光源分离开来，故能同时兼容确定性光子源和多模式复用，是目前理论上通信速率最优的量子中继方案。李传锋、周宗权研究组长期从事基于稀土离子掺杂晶体的固态量子存储器的研究，近十年不断提升固态量子存储的性能指标以满足量子中继的技术需求，包括使存储保真度达99.9%、模式数达100个、光存储寿命达1小时等。在本实验中，研究组基于参量下转换技术制备了两套纠缠光源，并基于独创的“三明治”结构制备了两套固态量子存储器。每对纠缠光子中的一个光子被三明治型量子存储器所存储，而每对纠缠光子中的另一个光子被同时传输至中间站点进行贝尔态检验。一次成功的贝尔态检验会完成一次成功的纠缠交换操作，使得两个空间分离3.5米的固态量子存储器之间建立起量子纠缠，尽管这两个存储器没有发生任何直接的相互作用。量子中继基本链路的演示实验中实现了4个时间模式的复用，使得纠缠分发的速率提升了4倍，实测的纠缠保真度达到了80.4%。该工作证实了基于吸收型量子存储构建量子中继的可行性，并首次展现了多模式复用在量子中继中的加速作用。该成果为量子中继的发展研究开创了一个可行的方向，为实用化高速量子网络的构建打下基础。审稿人对该工作给予了高度评价：“The present work focuses on the ensemble approach, which has a number of advantages in the context of quantum repeater applications, multiplexing for instance（这个实验采用系综存储器，在量子中继应用中具有一系列的优势，比如多模式复用）”；“the demonstration is a very straight forward and clean demonstration of the quantum repeater elementary link… it is a significant accomplishment that will form the basis for further research（这个实验是对量子中继器基本链路的一个非常直接和清晰的演示，… … 这是一项重要的成就，将为接下来的研究奠定基础）”；“such is a major accomplishment towards realizing long-distance quantum networks on land（这是在地面上实现远距离量子网络的一项重大成就）”。中科院量子信息重点实验室的博士后刘肖和博士研究生胡军为该论文的共同第一作者。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的资助。周宗权得到中科院青年创新促进会的资助。论文链接： https://www.nature.com/articles/s41586-021-03505-3 图2 实验装置图（中科院量子信息重点实验室、中科院量子信息和量子科技创新研究院、科研部）

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " strong 【作者按】 /strong 前文【 a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200616/551389.shtml" target=" _self" strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜工作距离与探头的选择（上） /span /strong /a 】我们通过实例展示并探讨了：工作距离与探头的不同组合与样品表面形貌像的分辨力之间存在怎样的关系，列表对比了不同工作距离和探头组合的优缺点。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 本文将进一步以实例来展现并探讨，正确的工作距离和探头的选择，将会对扫描电镜的测试结果和状态的维持产生怎样的影响。给大家在进行扫描电镜测试工作时，对于工作距离及探头的选择，提供一定参考。 /span /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" font-family: 宋体, SimSun color: rgb(0, 176, 80) font-size: 18px " 一、工作距离和探头的选择与表面形貌像的形成 /span /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 如前面一再强调，形成扫描电镜表面形貌像的基础在于反映表面形貌高低差异的形貌衬度。形成形貌衬度的因素，取决于探头对样品信号的接收角度，而形成这个接收角度的主要因素，依据样品特性及信息需求的不同分为两个层面。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 第一个层面：低倍，观察的样品表面形貌起伏较大（大于20纳米）。要表达这类信息，需要相应的形貌衬度也较大。只有在探头、样品和电子束之间存在一定角度，所形成的形貌衬度才能充分展现这种位置上的差异。 strong 此时样品仓探头（L）将作为接收样品信息的主体 /strong 。不同的形貌衬度，要求这三者之间形成的最佳接收角不同，需要进行不停的调整。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 实际操作时，由于探头和电子束中轴位置是固定的，因此这个角度的改变就落实在样品位置的调整上。工作距离和样品台倾斜角的改变是进行这个角度大范围调整的唯二之法。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 第二个层面：高倍，观察区域缩小，样品表面起伏减弱，形貌高低位置的差异也将削弱，样品电子信息的溢出角度所形成的形貌衬度足以呈现样品表面高分辨形貌特征。因观察的细节小，小于10纳米，信息扩散对这些细节的干扰将左右最终结果。用小工作距离、镜筒内探头来获取充分的二次电子信息是最佳方案，此时形成高分辨表面形貌像的关键点在于 strong 镜筒内探头（U）能否充分获取样品的低角度电子信息 /strong 。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 在扫描电镜的实际测试过程中，所要获取的样品表面形貌信息，绝大部分都落实在第一个层面中。因此充分利用样品仓探头来形成样品的表面形貌像，就应当成为日常测试工作的主要选择。以此为基础，依据样品所表现出的特性及所需获取的样品信息，来改变测试条件，将会使得测试工作真真做到有的放矢，获取的样品信息也更充分。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 十分可惜，由于认识上的偏差，对工作距离和探头的选择思路往往与此背道而驰。将小工作距离做为获取高分辨像的唯一途径，进而推广为常规测试条件，这容易形成样品信息不充分、假象多、压缩样品操作空间、增加镜筒污染和样品损伤几率的结果。这些事例都将在本文中给予充分的体现。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 要使表面形貌像含有充足的样品信息，关键是如何调控样品仓探头（L）和镜筒内探头（U）对样品信息的获取。而这个调控工作的关键点又在于工作距离的选择 /span /strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 下面将以工作距离的改变为主轴，从表面形貌像的信息量、样品荷电的应对、磁性材料的观察这几个方面来探讨不同的工作距离和探头选择究竟能带来怎样的测试结果。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.1& nbsp 工作距离的改变与表面形貌像的获取 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 利用扫描电镜对样品的表面形貌进行观察，其过程和我们对日常事物的观察并无不同。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 要充分观察一个物体，在这个物体与眼睛离开一定距离时，获取的信息最多。太远，无法分辨；太近，虽然看的细致，但往往只能观察到局部，获取的信息精细但贫乏。即所谓鼠目寸光，可明察秋毫，也容易以偏概全、以点代面。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 获取一个物体信息的过程都始于全貌观察。由整体到局部、远观到近考。近考是以远观为基础，而物体的大部分信息都是在一定距离下从各种不同角度去观察来获得。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 对于扫描电镜来说也是如此：探头如同人的眼睛，工作距离就如同物体所处的观察位置。大量的样品信息都应当在一个特定的工作距离上，从侧面（样品仓探头）和顶部（镜筒内探头）来获取。少量的细节信息（ strong & lt 10nm /strong ）需要靠近样品，用镜筒内探头，小工作距离来观察。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 这个特定的工作距离各电镜厂家都不相同，个人认为日立冷场扫描电镜是15mm。下面将从各种不同工作距离获取的信息对比开始，用实例来展示各种工作距离和探头组合的优劣，同时分享我在测试时对其选择的流程，供大家参考。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.1.1图像的清晰度和辨析度 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 清晰度：是指影像上各细部纹理及其边界的清晰程度。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 辨析度：是指影像上各细部纹理及其边界的分辨程度。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 瑞利判据：一个爱里斑中心与另一个爱里斑的第一级暗环重合时, 刚好能分辨出是两个像。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 依据瑞利判据，图像辨析度要求的是图像足够清晰而并不追求绝对清晰。在获取扫描电镜图像时常常发现，图像的高清晰并不一定带来高分辨。许多高清晰的图像其细节分辨并不好，而某些图像虽然清晰度较差，但并不影响对微小的细节信息进行分辨。辨析度高才能带来高分辨能力，这种情况在对不同放大倍率和采用不同测试条件获取的表面形貌像进行对比时会经常出现，前面有充分的实例给予展示。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 193px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/74932b14-2635-4e9f-9673-707661babbbf.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１.png" width=" 395" height=" 193" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 186px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/3d61fa9f-335d-4a6c-bbbf-6fdb80bff7c4.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２.png" width=" 395" height=" 186" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 关于扫描电镜图像的清晰度与辨析度，以后还有专文探讨。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.1.2样品仓探头的最佳工作距离 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 各电镜厂家的样品仓探头位置设计不同，因此它们的最佳工作距离也不相同，日立冷场电镜在15mm。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 如上篇的实例所示：样品仓探头在工作距离小于8mm时接收到的样品信息较少，小于4mm基本接收不到样品信息。大于8mm接收到的样品信息逐渐增多，15mm达到最佳的成像效果，大于15mm接收效果及图像立体感缓慢减弱。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 236px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/b4abd10c-402d-4db3-825b-afe30e288b80.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择３.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择３.png" width=" 395" height=" 236" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 依据样品仓探头对样品信息的接收效果，可将工作距离大于8mm称“大工作距离”，小于4mm称为“小工作距离”。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 小工作距离下，对样品信息的接收局限在镜筒内探头，接收到的样品信息较为单调。虽有利于在高倍时呈现小于10nm的样品细节信息，但不利于全面获取样品的表面信息。故将样品至于样品仓探头的最佳工作距离就十分必要。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品仓探头位置设计的越合理，利用探头组合来改变表面形貌像中SE2:BSE的比值和信息接收角度的范围就越大，同时样品的可操控范围也越大。这将使得图像中的各种衬度信息更能得到充分的展现，形貌像的信息内容也越多。& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 下面将从图像的分辨能力、信息量、倍率变化范围以及样品操控等几个方面来对比大、小工作距离测试的优劣。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " A）大工作距离与图像细节的分辨能力 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 对于图像细节分辨力，目前在认识上存在一种简单的单调思维方式。所谓简单的单调思维方式就是用部分代替整体。如某测试条件在高倍时对极细小的细节拥有非常好的测试效果，就想当然的认为在低倍时也会拥有非常好的测试结果。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 实际情况往往并非如此，高倍有好的细节分辨力，不代表这个测试条件就一定能在低倍获得良好的结果。这在上篇有充分的展示，本文将再以一个实例来介入该问题的探讨。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 二氧化硅介孔样品。选择小工作距离、镜筒探头这组测试条件有利于对孔道信息的展现。但是否在低倍观察二氧化硅颗粒的整体信息时，也有同样的表现？请看以下这一组图片： /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 546px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6242e319-3fc5-4cfa-9265-f8cab4995494.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择４.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择４.png" width=" 395" height=" 546" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 上述实例可以看到，图像分辨力的主要影响因素是动态变化的。随着样品特性以及信息需求的变化，形成形貌像的主导因素也会发生改变。因此测试条件也应随之变更，否则将无法获得充分的样品信息和图像的高分辨力。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 不少样品表面形貌细节的高分辨观察并不需要用小工作距离来进行。在大工作距离下就可以获取非常优异的高分辨像，且高分辨像的空间伸展更加充分。如下图：& nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 264px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6a4a204e-120c-43f4-83ce-37a47487776c.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择５.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择５.png" width=" 395" height=" 264" border=" 0" vspace=" 0" / span style=" font-family: 宋体, SimSun text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 仪器性能优异，即便是介孔样品的介孔信息，在大工作距离下采用镜筒内探头或混合探头，该信息也并非无法观察。但因上探头的接收效果变差，图像整体清晰度及信号量有所减弱，但介孔却可被明确分辨，且能保证一定的图像质量。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 539px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/17ae15f9-81ab-4e92-8e5c-5b4df1f6d027.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择６_看图王.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择６_看图王.png" width=" 395" height=" 539" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " B）大工作距离获取的图像，空间信息更充分 /span /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 301px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/bc5317f4-233a-496d-95ba-0fb5e2424ad9.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择７.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择７.png" width=" 395" height=" 301" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 高分子膜和二氧化硅小球，左图采用大工作距离，下探头从侧向接收样品信息，图像的形貌衬度充分，空间立体感强烈，信息更丰富。右图小工作距离，只能是镜筒内探头从顶部接收样品信息，形貌衬度薄弱。图像如同被压扁，空间信息贫乏，整体分辨力不足。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " C）大工作距离有较大的倍率变化空间 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 采用大工作距离测试，获得图像的倍率变化空间大。有利于在原位从低倍到高倍进行倍率的大范围改变，获取样品的信息更全面，形成的样品信息系统性更为优异。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 336px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/2a84df37-7a41-498a-af58-38005c84c34c.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择８.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择８.png" width=" 395" height=" 336" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 小工作距离的起始倍率较高，对低倍获取样品的全貌有所限制，特别是应对那些体积较大的样品。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " D）大工作距离有利于样品做大范围移动 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 工作距离越大样品的可移动范围也越大，越有利于我们从多个侧面来对样品进行观察。特别是对空间差异较小的样品，大角度的倾斜，可改变探头获取样品信息的角度，将有利于充分展现样品的空间形态，减少误判。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 395px height: 212px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6b060682-9fe3-4a92-bcd3-caad054258a4.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择９.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择９.png" width=" 395" height=" 212" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 以上多个实例，充分展示大工作距离测试所带来的强大优势，下面将对大工作距离、样品仓探头组合做重点探究。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.1.3大工作距离、样品仓探头组合的测试优势 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品仓探头在大工作距离测试时，如同从侧上方观察样品，获取的样品表面形貌衬度要远大于从样品顶部采用镜筒内探头所获取的结果。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 形成表面形貌像的优点：空间信息丰富，立体感强，样品信息更充分，可减少假象的形成，低倍时图像的分辨能力强，Z衬度更优异，受荷电影响极小。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/0adc0222-c481-4f28-b16b-2c48174c697e.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１０.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１０.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/f57a85d1-c7fd-4ee6-9c89-080d03abda74.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１１.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１１.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品仓探头（下探头）获取的图像形态对工作距离、样品倾斜角度、加速电压的改变都比较敏感，这为充分获取样品信息提供足够的保障，可以多维度展现样品的形貌特征。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " A）工作距离的改变对下、上探头接收样品信息的影响 /span /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/90c24635-fbff-4738-8b75-e7266d0ce577.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１２.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１２.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/a76b631c-75f0-4fe5-8b91-d4cb2b251d97.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１３.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１３.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " B）样品倾斜对下、上探头接收样品信息的影响 /span /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/7a00753c-32a0-4541-9a54-31ebcb1df725.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１４.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１４.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/041513de-536d-41ce-9892-254c4612bbe9.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１５.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１５.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/85154b75-b112-4a41-b918-0adf46978691.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１６.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１６.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " C）加速电压的变化对上、下探头接收样品信息的影响 /span /strong /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/2c486494-f5cf-49e0-8105-9654120bd323.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１７.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１７.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.1.4& nbsp 大工作距离、样品仓探头组合的测试劣势 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 下探头位于样品侧上方，直接面对的是低角度电子信息。低角度位置上分布的主要是背散射电子，故以下探头为主形成的表面形貌像，容易受背散射电子在样品中扩散的影响。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 结果是：高倍图像的清晰度不足，十纳米以下的细节容易被掩盖，随着镜筒内探头被添加进来，此现象所改善。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品仓探头对以二次电子为主导的电位衬度及二次电子衬度信息的展现较差。具体实例如下： /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/23d449e2-83bf-48f6-83fe-1848a196b968.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１８.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１８.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/45799b39-6caa-4e64-afc4-ad88cad42370.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１９.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择１９.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.1.5大工作距离测试有利于材料的缺陷分析 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 通过对以上大工作距离下各种探头组合的优、缺点展示可见：无论哪种组合都有局限，很难用一种条件包打天下。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 大工作距离条件下，可轻松切换上、下探头，对比不同探头获取的不同样品讯息，可得到单一探头组合所无法展现的异常现像，这将有利于对材料进行缺陷分析。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 如：在大工作距离条件下，切换上、下探头，获取样品表面的电位衬度不同。通过对比因不同的电位衬度所展现的图像形态差异，可以得到样品表面局部被污染或氧化的信息。下面是两个我遇到的非常成功案列。 /span /p p style=" text-align:center" span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/d203ac91-933a-4634-bc34-aba2b70f6678.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２０.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２０.png" / /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.2工作距离和探头的选择与样品荷电的应对 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品荷电现象指的是：样品中由于电荷累积形成荷电场，该荷电场对样品表面信息的正常溢出产生影响，在形貌像上叠加形成异常亮、异常暗或细节磨平的现象。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " & nbsp & nbsp 不同能量的电子信息受到荷电场的影响程度也会不一样。能量弱小的二次电子极容易被荷电场所影响，使得由其为主形成的表面形貌像上，荷电现象显得较为严重。如果减少二次电子的含量，表面形貌像上的荷电现象将会减轻。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 采用混合探头进行测试时，加大工作距离可减少形貌像中二次电子信息的含量，有效改善荷电的影响。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " & nbsp /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/98dc7be3-89b7-4746-b791-20c77add4ded.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２１.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２１.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " & nbsp & nbsp /span br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 下探头接收的主要是背散射电子。应对样品荷电，大工作距离下单选下探头常常是一个极其有效的方法。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/ee2e6d7a-1c62-4111-8aa3-a7b13975e33b.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２２.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２２.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品的荷电现象及应对方式，后面将有专文加以探讨。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1.3磁性样品的观察 /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 物质的磁性来自核外轨道电子自旋。因此严格来说，所有物质都带有一定磁性，都可被称为：磁性材料。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 原子核外都是成对电子，电子之间的磁矩相互抵消，所以无论物质进不进入磁场都对外不显露磁性，称“反磁性”。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 原子核外有不成对电子，不成对电子在热扰动影响下杂乱排列，形成原子或分子间磁矩相互抵消。进入磁场后，不成对电子受磁场作用克服热扰动的影响，按磁场方向有序排列，对外表现出磁性。取消外加磁场，不成对电子在热扰动影响下又进入杂乱排列状态，显现的磁性消失，这就是“顺磁性”。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 将不成对电子换成“磁畴”，所谓“磁畴”指的是多个同方向电子的集合，这类物质进入磁场后表现出的磁性非常强。外加磁场达到一定值，撤除磁场，热扰动无法使磁畴恢复无序状态，形成极强的磁滞现象。这就是“铁磁性”。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 高分辨扫描电镜为了使镜筒内探头获取更多的样品表面电子信息，物镜磁场对样品仓做一定量的泄露，称“半内透镜物镜”设计。这种类型的物镜，当具有“顺磁”或“铁磁”等性质的样品靠近时，会被物镜的漏磁磁化并吸入物镜，污染镜筒并干扰磁透镜的磁场。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 采用大工作距离观察，在样品远离物镜达到一定值以后，这种影响将会减弱直至消失，镜筒也很难被其污染。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 顺磁及铁磁性物质的表面细节都比较粗大，用样品仓探头在大工作距离条件下获取的表面信息往往更优异也更充分。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 如果扫描电镜在大工作距离上有强大的成像能力，可轻松获取高质量的几十万倍高分辨形貌像，则对这些材料的表面形貌测试将不会受到任何限制。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 关于物质的磁性及磁性物质的区分，以及在扫描电镜测试时该如何应对，这些都将在下一篇经验谈中有详细探讨。 /span /p p style=" text-align:center" strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/de374333-8a9e-44df-a56b-15ef53770d09.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２３.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２３.png" / /span /strong /p p style=" text-align:center" strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/257f0ab6-4546-4706-a3b8-b2ce7ba015a4.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２４.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２４.png" / /span /strong /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) " 二、大、小工作距离对样品热损伤的影响 /span /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 大工作距离，电子束的离散度较大，会使得电子束能量也发生较大程度的离散，对样品的热损伤也会减少。应对容易被热损伤的样品，采用大工作距离测试也是重要方式之一。 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6d474a4f-8cd6-424b-bc86-8378e70bd334.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２５.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２５.png" / /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) " 三、大工作距离与仪器状态的维持 /span /h1 p br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 没有好的仪器状态，仪器调整的再优异都无济于事。要保持良好的仪器状态，维持样品仓、镜筒环境的真空是基础。由于清洁镜筒极为困难，故对其环境的维持也最为关键。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 镜筒污染除了物质的磁性质，还来自以下两个方面： /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 1. 样品中含有的各种挥发物。因此扫描电镜测试对样品的要求是：样品尺寸尽可能的小，固定样品所用的胶体尽可能少，样品表面尽可能地处理干净、干燥。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 2. 电子束从样品表面轰击出来的各种极性或非极性物质，这类物质在镜筒表面的吸附性超强。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 减少镜筒污染，控制样品是一方面，更关键的是将样品远离物镜。样品靠镜筒越近，进入镜筒的污染物会成倍增加，更不用说那些所谓的磁性物质。无论那种类型物镜，长期在小工作距离下测试，仪器状态都无法得到保证。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 本人的S-4800使用十几年了，测试量很饱满，长期坚持大工作距离测试，同时对样品严格控制，因此从09年仪器安装至今，灯丝未更换、仪器也从未做过专门的大保养，但却一直都能保持极佳的工作状态。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 下面以一组拍摄于2019年，用各种低电压、大工作距等较差的测试条件，拍摄的碳球高分辨图像来结束本章节。& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align:center" strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/36ce59dc-a082-44a5-88fa-d060a32c294f.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２６.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２６.png" / /strong /p p style=" text-align:center" strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/844c4116-35ce-491a-8fab-009e54f4e3d4.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２７.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２７.png" / /strong /p p style=" text-align:center" strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/b8494443-4a3c-451c-bbbf-da813c4e2337.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２８.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２８.png" / /strong /p p style=" text-align:center" strong img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/e4c326c7-d26c-464f-b986-51f56c1082f7.jpg" title=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２９.png" alt=" 扫描电镜工作距离与探头的选择２９.png" / /strong /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) " 四、结束语 /span /span /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品仓探头和镜筒内探头是从不同角度来获取样品信息。它们获取样品信息的侧重点不同，所适合应对的样品及展现的样品信息特征也不一样。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 镜筒内探头获取的样品信息以二次电子为主，对尺寸小于20nm的样品细节影响小，故图像清晰度高，二次电子衬度及边缘效应充分，电位衬度明显。但由于是从顶部通过物镜来获取样品信息，形貌衬度不足，使得其对于较粗大的样品细节（20nm以上）信息获取效果不佳，荷电应对能力差。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 样品仓探头获取的样品信息是背散射电子和二次电子的混合信息，背散射电子为主导。由于背散射电子的影响，高倍图像清晰度不足，对20nm以下的样品细节分辨影响较大，几纳米的样品细节几乎无法分辨。但该探头从样品的侧上方获取样品信息，形貌衬度及Z衬度充足。对低倍下观察表面起伏较大的细节信息（大于20nm）有极其明显的优势。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 改变工作距离的主要目地就是为了调控样品仓探头和镜筒内探头对样品表面信息的接收，形成最佳的效果。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 工作距离越小，越有利于镜筒内探头对样品信息的获取。过小的工作距离，样品仓探头接收不到样品信息，整个表面形貌像的特征都由镜筒内探头来决定。有利于展现10纳米以下的细节，但低倍时图像效果差，信息类型较为单一。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 大工作距离有利于样品仓探头对样品表面信息的接收，同时也能兼顾镜筒内探头接收样品信息。两个探头信息的合理组合，将使获取的形貌像内容更加充实。各种衬度信息的组合越合理，获取的样品信息越丰富，形貌分析的手段更多样，形成的表面形貌假象也越少。大工作距离测试的缺点是镜筒探头接收效果不佳，10纳米以下细节质量退化较严重。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 加大工作距离会使得电子束的离散度增加，从而降低样品热损伤的程度。但对图像清晰度有影响，超过一定值（过度）也会影响到图像细节分辨。该影响也会遵循适度性的原则，不同样品、不同的形貌细节，影响程度不同。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 在工作距离与探头的选择中，工作距离的选择是基础。只有工作距离合适了，探头的作用才能发挥出来。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 扫描电镜的每次测试都会有一个初始工作距离的选择，个人认为这个值应满足以下条件：1. 样品信息尽可能丰富，能为后续调整指明方向；2. 样品的操作空间尽可能大，使得样品能够充分移动；3. 图像的信息尽可能多，使得后续调整更容易；4. 尽可能兼顾样品分析；5. 离物镜尽可能远，保护镜筒，远离样品磁性及污染物的影响。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 对日立的冷场扫描电镜来说这个工作距离应该是15mm。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 加速电压、束流、工作距离、探头这四个测试条件的正确选择是获取高质量扫描电镜测试结果的基础。在工作距离和探头的选择上，目前存在的曲解极其严重，不利于充分获取样品信息。希望本文能给大家提供一个全新的视野。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 参考书籍： /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 《扫描电镜与能谱仪分析技术》 张大同 2009年2月1日& nbsp /span span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 华南理工出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 《微分析物理及其应用》 丁泽军等 2009年1月& nbsp /span span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 中科大出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 《自然辩证法》 恩格斯 于光远等译 1984年10月& nbsp /span span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 人民出版社& nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 《显微传》 章效峰 2015年10月& nbsp /span span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 清华大学出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun font-size: 16px " 日立S-4800冷场发射扫描电镜操作基础和应用介绍& nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 北京天美高新科学仪器有限公司& nbsp /span span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 高敞 2013年6月 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% float: left width: 85px height: 131px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/4d9b5e9c-3ce3-4651-9e2d-ceb0eb6b94de.jpg" title=" 林中清.jpg" alt=" 林中清.jpg" width=" 85" height=" 131" border=" 0" vspace=" 0" / 作者简介： /span /strong span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 林中清，1987年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累，渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论，使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案，在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破，其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。& nbsp /span strong span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " & nbsp /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " 延伸阅读： /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " strong span style=" color: rgb(0, 176, 240) font-family: 宋体, SimSun text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200616/551389.shtml" target=" _self" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " 易轻忽之肯綮：扫描电镜工作距离与探头的选择（上）——安徽大学林中清32载经验谈（9） /a /span /strong /span /p

p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 【作者按】 /strong 工作距离和探头的选择，主要影响着扫描电镜的信息接收。选择的是否合适，对形成怎样的样品表面形貌像起着举足轻重的作用。实际测试工作中，我们往往只关注信息的产生，也就是加速电压与束流的选择，而对工作距离和探头的选择往往存在轻忽甚至误解的现象。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 关于形貌像分辨率的主流观点：工作距离越小，形貌像分辨率越好。其依据是：1.束斑说：工作距离越小，束斑越小，束斑越小分辨率越好。2.球差说：工作距离越小，物镜球差对结果的影响越小，故分辨率也越佳。球差及束斑说都有一定道理，但都不是影响表面形貌像分辨力的最根本因素。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 形成上述观点，与电镜厂家力推小工作距离的理念有关。特别是有些厂家几乎放弃对使用样品仓探头获取样品信息的研究，仅将其作为一个低倍寻找样品测试位置的工具。这将限制我们的视野，获取的表面形貌信息也极其贫乏。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 本人所用品牌的时候冷场电镜由于对早期样品仓探头结构设计的继承，使得本人充分体会到：各种不同的工作距离和探头组合，将带来怎样不同的样品表面形貌信息，而这些不同的信息又恰恰是我们能够正确且充分观察和分析样品的基石。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 下面将从形貌衬度，这一形成表面形貌像的主导因素为切入点，以实例来展示并详细探讨：不同工作距离和探头的组合与形貌衬度的形成有何关联？对表面形貌像的获取及图像的分辨能力有何影响？各种组合都具有怎样的优缺点？ /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " strong span style=" color: rgb(0, 176, 80) font-size: 18px font-family: 宋体, SimSun " 一 、工作距离和探头的选择与形貌衬度的形成& nbsp /span /strong /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 扫描电镜形貌像的形成如同用眼睛去观察一个物体。物体图像的形态并不取决于眼睛从物体上获取了怎样的光线，而是基于从那个角度去观察这个物体。对图像细节的影响来自四个方面，光线的能量和强度、眼睛的视力及观察角度，其中观察角度是根基。物体细节越粗，观察角度的影响越大。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/7446c1ff-2094-4dea-9c24-fd02dc025494.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 二次电子和背散射电子是形成样品表面形貌像的信息源，如同形成图像的光。探头如同人的眼睛，它获取样品表面形貌像的形貌衬度信息，如同从不同角度去观察这个样品。信息到达探头的角度是形成表面形貌像的基础。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 正如本人在经验谈（4、5、6）中给大家所描述，形貌衬度是由样品表面形貌高低差异所形成的信息衬度。形成该衬度的主导因素随以下两个不同层级的信息需求而不同： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " A. 低倍率，观察的样品表面形貌起伏较大（二十纳米以上）。探头、样品及电子束三者之间的夹角所形成的形貌衬度才能满足形貌像的形成需求，此时这个夹角就是主导因素。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " B. 高倍下，观察的空间差异小于十几纳米，形貌衬度小，电子信息溢出角度所形成的形貌衬度就完全满足需求。由于信息扩散对这类细节影响极大，靠近镜筒，从样品顶部获取更多二次电子是最佳方案，此时低角度信息就变为主导因素。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 选择不同的工作距离和探头，就是为了调控探头所接收的样品信息类型及信息的接收角度，以形成充分的图像衬度。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 工作距离与探头的选择是如何调控探头获取样品表面形貌像的形貌衬度信息，进而影响表面形貌像的细节形成及分辨？下面将结合实例来给大家做详细的展示及描述。 /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " strong span style=" color: rgb(0, 176, 80) font-size: 18px font-family: 宋体, SimSun " 二、表面形貌像与工作距离和探头的选择 /span /strong /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 选择不同的工作距离和探头，能对图像形貌衬度的获取形成调控。那是如何调控？又是如何影响样品表面形貌像？ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.1不同工作距离下各探头对表面信息的接收示意图 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以某公司冷场电镜为例（样品：介孔硅，孔径& lt 10nm）： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b8cc6b0c-010b-4077-97bc-4e1558635e77.jpg" title=" 2.png" alt=" 2.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp a.样品台不加减速场：到达顶探头的主要是间接的、能量较高的高角度背散射电子（HA BSE）。图像特性表现为：信息量不足、细节分辨差、但受荷电影响小。（SBA-15颗粒） /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/f6e11aa0-c8f0-462d-99c9-6787b93e2ac6.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 工作距离越大顶探头接收的信息越少，基本不存在测试意义。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/db70895c-9571-49ac-af9a-286cbaa168d2.jpg" title=" 4.png" alt=" 4.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp br/ /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " b.采用减速模式：二次电子能量得到加强，使顶探头接收的样品信息改以高角度二次电子为主。图像特性：二次电子衬度及边缘效应增加、形貌立体感较差、荷电及电位衬度较大。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 0em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/4333ec84-2237-4e5f-9c47-c7424021ada4.jpg" title=" 5.png" alt=" 5.png" / span style=" text-indent: 2em text-align: justify " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 顶探头图像的Z衬度会更强烈一些，但要求样品有较强的信息量，故应用领域不广，实例较少。具体可参看经验谈（6）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 总之，该公司扫描电镜设置的探头中：顶探头要求样品本身有较高的信息产额，仅利于在小工作距离条件下获取某些特殊的图像衬度信息，如：Z衬度及电位衬度，故使用频率少。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 对于大部分样品信息的获取，起主力军作用的是上、下探头，因此下面讨论的重点将针对这两个探头展开。实例的展示及探讨将以介孔硅KIT-6为样本，按高、低倍分组来进行。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " WD& lt 3mm、低倍：10万倍以下，观察的细节大于20纳米。& nbsp & nbsp /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/ee3af742-eeab-4911-acf1-ccd39b700db4.jpg" title=" 6.png" alt=" 6.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 高倍（20万倍）：观察10纳米以下细节。这类细节的起伏小，形貌衬度要求低，不同角度的二次电子就足以形成表面形貌像所需的形貌衬度。此时信息扩散对细节影响将变成主导因素，更多的接收二次电子就成为获取高分辨细节的关键。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 如上示意图，EXB系统对进入上探头的信号进行分离，使其接收的基本是二次电子，对细节影响小；通过信息转换板，探头又接收到更多的低角度信息，因此利于形成细节为10纳米以下的形貌像。各探头形成图像的具体结果如下： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/cbe76ddb-a22b-4bd5-ad70-c9057c2641ae.jpg" title=" 7.png" alt=" 7.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 该工作距离，下探头无信号，信息混合后结果倒向上探头。采用减速模式将帮助上探头获取更充分的样品信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/b3ba0c5c-c2a3-49cb-a4fa-8653853454d2.jpg" title=" 8.png" alt=" 8.png" / span style=" text-indent: 2em text-align: justify " & nbsp & nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " B）工作距离适中（WD=8.1mm）： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/7a1ebaf2-fb73-4803-a009-cd97a2aa8a65.jpg" title=" 9.png" alt=" 9.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 低倍：10万倍以下，观察的样品细节主要在20纳米以上。在这个工作距离下：上探头形貌衬度较差，下探头信号量不佳，故单独观察都有较大问题。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/c8c01847-39c9-4150-a862-5ed7dc40b2bf.jpg" title=" 10.png" alt=" 10.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 高倍：20万倍，观察的样品表面细节在10纳米以下& nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp & nbsp /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/367f675f-d917-4132-b5b5-dc72868ef096.jpg" title=" 11.png" alt=" 11.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上、下探头的混合结果：上探头获取的信息较多，是主要信息源。故整体偏向上探头获取的图像特性。 /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/aa45b67b-1415-461d-9ee6-5594b663afdf.jpg" title=" 12.png" / /p p style=" text-align:center" img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/10a2946a-c21a-4b3b-9c3a-46579b607c42.jpg" title=" 13.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " C）大工作距离（WD=15.1 mm） /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/841a1b4a-39c8-4cea-9114-5c93b196ba13.jpg" title=" 14.png" alt=" 14.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 低倍：10万倍以下，观察20纳米以上的细节。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/5adb4e8e-4576-4e0e-aa67-2b72bfdf8f99.jpg" title=" 15.png" alt=" 15.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 高倍：20万倍，观察细节10纳米以下。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/e2dd614b-b1c3-439f-8eca-4a481eae9dcb.jpg" title=" 15.png" alt=" 15.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上、下探头混合后，结果倒向下探头。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/aa741213-5299-4f63-9dc8-2f210ade6e28.jpg" title=" 16.png" alt=" 16.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 细节较粗样品（磁粉），7万倍、大WD，三种探头组合对比： /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/84e4cc1f-b36b-4df0-a035-30045f6a1fc2.jpg" title=" 18.png" alt=" 18.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong 2.2不同探头组合在不同工作距离（WD）上的图像比对 /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 上节实例展示了在不同工作距离上，各种探头组合所获取的图像特性。本节以介孔硅SBA-15的测试结果为例，采用高、低倍分组，直球对决的形式，对比三种探头组合分别在三个不同工作距离上所获取的测试结果。评判出各种工作距离与探头组合的优缺点，以充分认识它们的适用范围。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/83a00b53-10d8-4142-bd5e-b16c67491618.jpg" title=" 19.png" alt=" 19.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 低倍的综合结果：选择15mm工作距离、下探头组合测试效果最佳。空间伸展最好、信号量足、细节丰富、无荷电影响。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/73bb557c-f665-4f26-bfaa-d80bb19cb871.jpg" title=" 20.png" alt=" 20.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 高倍（20万倍）的结果：& nbsp 2mm工作距离，混合探头组合二次电子含量足，低角度二次电子信息含量的占比较多，故图像荷电现象较弱，空间信息好，细节充分，结果最佳。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 15mm工作距离、下探头组合，细节几乎看不见，结果最差。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 综合以上所有实例可以得出这样的结论： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 10万倍以下观察20纳米以上细节，大工作距离拥有优势，且倍率越低用下探头观察的优势越明显。10万倍以上观察10纳米以下的细节，小工作距离、上探头获得效果更好。 /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " strong span style=" color: rgb(0, 176, 80) font-size: 16px " 三、工作距离和探头的选择与图像的分辨力 /span /strong /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 前面实例充分表明：小工作距离、镜筒探头（上探头）最适用于将图像放大到10万倍以上，去观察小于10纳米的样品细节，而对于观察20纳米以上的细节却未必有利。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 下面将以充分的事例展示：采用大工作距离、样品仓探头（下探头）组合，即便在10万倍以上的高倍率，图像清晰度受大量背散射电子的影响而略显不足，但对20纳米以上样品细节的分辨力却占据优势。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 泡沫镍上生长的氢氧化钴，储电材料。该材料的片状氢氧化钴表面有许多大于10纳米的沟纹状细节，故比表面积较大。存在这种结构也正是其拥有极佳储电能力的基础。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 接下来通过对这些沟纹信息的观察，来对比大工作距离、下探头组合与较小工作距离、上探头组合在的辨析度上优劣。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 为了说明结果的普适性，对比将从一组zeiss SEM的照片开始。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/63ec7b13-bd9e-4d65-9328-1ef32e4aa0b1.jpg" title=" 21.png" alt=" 21.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 结果：采用WD=8mm、混合探头（M）组合& nbsp PK& nbsp & nbsp WD=15mm、下探头组合的结果。 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/829f8ebf-1b67-40ff-ae48-b248d4a661d7.jpg" title=" 22.png" alt=" 22.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以上实例充分展示：工作距离与探头的选择对分辨能力的影响也遵循着辨证的关系。样品的特性以及观察信息的不同是我们选择合适工作距离与探头的依据。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 将小工作距离、镜筒探头做为获取高分辨像的唯一正确选择，进而扩展为扫描电镜主要测试条件的观念存在极大偏颇，不利于充分获取样品信息。大部分样品信息适合在大工作距离，采用多种探头组合来获取，这将在下篇有更充分的展示。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 电镜的性能是否优异，考察其在大工作距离下是否也能获取优异的高倍率形貌像应当是重点。以下是几个实例： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " span style=" text-indent: 2em " S-4800大工作距离高倍率图片 /span /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/395c6a02-3f78-47bb-9a45-4aa553a3ebb7.jpg" title=" 23.png" alt=" 23.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " Regulus 8230的大工作距离高倍率图片 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/3eb0b9d9-d016-4e1b-aa6a-16c5555ca0a2.jpg" title=" 24.png" alt=" 24.png" / /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/69da8d82-e400-4dc0-9331-cf795b27a49a.jpg" title=" 25.png" alt=" 25.png" / /p h1 label=" 标题居中" style=" font-size: 32px font-weight: bold border-bottom: 2px solid rgb(204, 204, 204) padding: 0px 4px 0px 0px text-align: center margin: 0px 0px 20px " strong span style=" font-size: 18px color: rgb(0, 176, 80) " 四、不同工作距离和探头组合的优缺点 /span /strong /h1 p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 前面分析了，改变工作距离主要影响的是镜筒内探头和样品仓探头对样品表面形貌信息的接收效果。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 工作距离越小，带来的结果是：镜筒内探头（U）接收到的样品信息越多，样品仓探头（L）接收的样品信息越少。当样品紧靠物镜时，样品仓探头基本获取不到样品的信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 随着工作距离加大，样品仓探头接收到的样品信息会加强。要形成样品仓探头对样品表面信息接收的最佳固体角，必然存在一个最佳工作距离。这个值各电镜厂家并不一样，我所用的场发射扫描电镜的这个值与附件能谱仪的最佳工作距离相重合（WD=15mm）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 不同位置的探头形成样品表面形貌像的主导因素不同。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 样品仓探头：探头、样品及电子束三者之间的夹角是主导。获取的形貌衬度信息有利于呈现起伏较大的表面形貌像。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 镜筒内探头：从顶部接收样品信息，电子信息的溢出角是形成表面形貌像的主导因素。获取的形貌衬度小，只适合表现起伏较小（几十纳米）的表面形貌像。工作距离越大，镜筒内探头接收到的高角度二次电子占比越多，图像空间感越差，荷电现象也越明显。具体实例可参看前文经验谈（5）。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 样品表面形貌像的细节会受到样品电子信息扩散的影响，这个影响受到样品特性及信息需求的限制。当样品比较松散，而所要展示的样品信息又极小（10纳米以下细节）时，信号扩散会成为影响测试结果的主体，选用小工作距离、镜筒探头最为有利。除此以外，在大工作距离下选择不同探头组合将更有利于获取充分的样品表面信息。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 大、小工作距离对样品进行测试的优缺点对比列表如下 /p p style=" text-align:center" img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/ae51a279-a821-44a9-8ff7-f3f675295dcb.jpg" title=" 26.png" alt=" 26.png" / /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 从以上列表可以看到，选择大工作距离给测试结果带来的优点比选择小工作距离要多得多，小工作距离仅在极少数情况下具有较好的测试结果。因此个人认为将常规的测试条件放在大工作距离上，是一个明智的选择。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 以个人使用扫描电镜十来年的测试经历来看，绝大部分样品信息都可在大工作距离下获取更好的效果，必需采用小工作距离的情况相对来说比较少。 /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 下一篇将用更多实例来给大家充分的展示并分析，选用合适的工作距离和探头组合将会带来怎样有利的测试结果？ span style=" text-indent: 2em " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 参考书籍： /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《扫描电镜与能谱仪分析技术》张大同2009年2月1日& nbsp span style=" text-indent: 2em " 华南理工出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《微分析物理及其应用》 丁泽军等 & nbsp & nbsp & nbsp 2009年1月& nbsp span style=" text-indent: 2em " 中科大出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《自然辩证法》 & nbsp 恩格斯 & nbsp 于光远等译 1984年10月& nbsp span style=" text-indent: 2em " 人民出版社& nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 《显微传》 & nbsp 章效峰 2015年10月& nbsp span style=" text-indent: 2em " 清华大学出版社 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " 日立S-4800冷场发射扫描电镜操作基础和应用介绍& nbsp span style=" text-indent: 2em " 北京天美高新科学仪器有限公司 高敞 2013年6月 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em " 作者简介： /span /strong span style=" text-indent: 2em " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 75px height: 116px float: left " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202006/uepic/c94c8e90-8a70-4116-8cfa-768d11d59f9e.jpg" title=" 123.jpg" alt=" 123.jpg" width=" 75" height=" 116" border=" 0" vspace=" 0" / 林中清，1987年入职安徽大学现代实验技术中心从事扫描电镜管理及测试工作。32年的电镜知识及操作经验的积累，渐渐凝结成其对扫描电镜全新的认识和理论，使其获得与众不同的完美测试结果和疑难样品应对方案，在同行中拥有很高的声望。2011年在利用PHOTOSHIOP 对扫描电镜图片进行伪彩处理方面的突破，其电镜显微摄影作品分别被《中国卫生影像》、《科学画报》、《中国国家地理》等杂志所收录、在全国性的显微摄影大赛中多次获奖。& nbsp & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " strong span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " & nbsp 延伸阅读： /span /strong /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200515/538555.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 如何正确选择扫描电镜加速电压和束流 ——安徽大学林中清32载经验谈（8） /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200414/536016.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜操作实战技能宝典——安徽大学林中清32载经验谈（7）& nbsp /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200318/534104.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜的探头新解——安徽大学林中清32载经验谈（6） /span /a span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200218/522167.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 二次电子和背散射电子的疑问（下）——安徽大学林中清32载经验谈（5） /span /a span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20200114/520618.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 二次电子和背散射电子的疑问[上]-安徽大学林中清32载经验谈（4） /span /a span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " & nbsp /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20191224/519513.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 电子枪与电磁透镜的另类解析——安徽大学林中清32载经验谈（3）& nbsp /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20191126/517778.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜放大倍数和分辨率背后的陷阱——安徽大学林中清32载经验谈（2）& nbsp /span /a /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em " a href=" https://www.instrument.com.cn/news/20191029/515692.shtml" target=" _self" style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 176, 240) " 扫描电镜加速电压与分辨力的辩证关系——安徽大学林中清32载经验谈 /span /a /p

探头式初粘力测试仪国际上生产的企业很少，而且他们采用的是上顶自重法，该法实验过程摩擦阻力大，下降时有冲击，因此不可避免造成测试结果重复性差。济南恒品研制的HP-TCN-A探头式初粘力测试仪创新的采用下压悬空法，利用高精度传感器和软件来精确控制向下初始加压力，测试面放置在特制的悬空不锈钢平面上，测试结果准确、重复性高；而且该种测试方法更加贴近于人手向下触摸胶粘面的感性认知。HP-TCN-A探头式初粘力测试仪又叫探针式初粘力试验机（Probe Tack Tester）依据ASTM D2979 的规范等国际标准生产，是胶带初粘力测试的方式之一，主要用于各种胶带、粘合剂类等各种不同产品的初始粘着力测试，产品适合各类研究机构、胶粘剂企业、不干胶等检验检疫机构等。HP-TCN-A探头式初粘力测试仪测试原理是使用规定直径精密研磨的平面探头压在黏胶面，完全接触之后，再反方向恒速完全分离所产生的最大力，这个最大力值即为所测试样的初粘力，机器会记录离开时最大拉力数值。HP-TCN-A探头式初粘力测试仪主要产品特点：超大触摸屏显示，数据收集系统具有即精确又易用的特点，是当前先进的测量仪器；采用微电脑控制技术，，精度高，操作简便；采用高精度传感器，精确度可以达到重量感应器标准的+0.1%；先进的静音电机和精密滚珠丝杠，传动运行平稳，位移测量更加准确；高清晰LCD显示，操作一目了然；连接微型打印机：可实现实验日期、试验结果，直接及时打印.；具有试验力值保持功能，查看实验结果更加方便；无级调速可在1—800范围内任意设定精度。

全国试标委无损检测仪器分技术委员会根据中华人民共和国工业和信息化部2010年第一批行业标准化制修订工作计划任务，于近日在山东济宁召开《无损检测仪器超声探伤用标准试块通用技术条件》和《超声波探头型号命名方法》标准起草工作会议。参加会议的有辽宁仪表研究所有限责任公司、中国铁道科学研究院金化所、大连理工大学、天津蓝海工程检测技术服务有限公司、南昌航空大学、山西电力科学研究院金属研究所、太原重工股份有限公司、长春机械科学研究院有限公司、山东省特种设备检验研究院济宁分院、深圳市华测检测技术股份有限公司、广东汕头超声电子股份有限公司、北京铁道科学仪器设备有限公司、上海铁路局南京东机务段、山东济宁模具厂(济宁瑞祥模具有限责任公司)、常州常超电子有限公司等18个单位25名专家和代表。 　　本次会议由山东济宁模具厂(济宁瑞祥模具有限责任公司)承办。 　　会议由全国试标委无损检测仪器分技术委员会秘书长李洪国主持。 　　山东济宁模具厂(济宁瑞祥模具有限责任公司)总经理魏忠瑞致欢迎词。 　　会议主要内容： 　　全国试标委无损检测仪器分技术委员会秘书长李洪国系统地回顾、总结了过去一年来所做的工作，并对目前标准化的重点工作及下一步工作计划做了说明 　　落实2010年行业标准化任务 　　《无损检测仪器 超声探伤用标准试块通用技术条件》标准实验验证说明 　　《无损检测仪器 超声探伤用标准试块通用技术条件》标准草案审查工作 　　《超声波探头型号命名方法》标准草案审查工作。 　　《无损检测仪器 超声探伤用标准试块通用技术条件》、《超声波探头型号命名方法》两项标准草案审查工作由大连理工大学教授\博导李喜孟主持。 　　一、《无损检测仪器 超声探伤用标准试块通用技术条件》标准规定了超声检测用试块的分类、技术要求和检验方法 其标准适用于超声试块的型式检验和出厂检验，也可作为用户订货的验收依据 其标准适用于钢质试块，其他材料试块可参照使用。该标准填补了国内行业的空白。 　　根据我国无损检测仪器标准试块的实际国情和市场需要，建立健全标准体系，代表建议在“十二五”期间，形成下列标准： 　　1、无损检测仪器 超声检测标准试块 　　2、无损检测仪器 射线检测标准试块 　　3、无损检测仪器 电磁(涡流)检测标准试块 　　4、无损检测仪器 其它检测标准试块。 　　二、《超声波探头型号命名方法》规定了工业超声探伤用直探头、斜探头、双晶探头、液浸探头、表面波探头和可变角探头型号的命名方法。界定了超声波探头的分类、命名、编号等。对超声波仪器探头的规范化生产具有一定的指导和推动作用。 　　会上专家和代表对上述两项标准提出修改意见和建议，建议起草单位会后根据修改意见进行整理形成征求意见稿广泛征求意见。全体专家和代表经过两天的共同努力使大会圆满结束。

中国科学技术大学中科院量子信息与量子科技创新研究院潘建伟、朱晓波、彭承志等组成的研究团队与中科院上海技术物理研究所合作，构建了66比特可编程超导量子计算原型机“祖冲之二号”，实现了对“量子随机线路取样”任务的快速求解。根据现有理论，“祖冲之二号”处理的量子随机线路取样问题的速度比目前最快的超级计算机快7个数量级，计算复杂度比谷歌公开报道的53比特超导量子计算原型机“悬铃木”提高了6个数量级（“悬铃木”处理“量子随机线路取样”问题比经典超算快2个数量级），这一成果是我国继光量子计算原型机“九章”后在超导量子比特体系首次达到“量子计算优越性”里程碑，使得我国成为目前唯一同时在两种物理体系都达到这一里程碑的国家。相关论文发表在《物理评论快报》和《科学通报》上。图一：祖冲之二号量子处理器图量子计算机对特定问题的求解超越超级计算机，即量子计算优越性，是量子计算发展的第一个里程碑，达到该里程碑需要相干操纵50个以上量子比特。超导量子比特是国际公认的有望实现可扩展量子计算的物理体系之一。潘建伟、朱晓波、彭承志等长期瞄准超导量子计算领域，于2021年5月构建了当时国际上量子比特数目最多的62比特超导量子计算原型机“祖冲之号”，并实现了可编程的二维量子行走 [Science 372, 948 (2021)]。团队在“祖冲之号”的基础上，采用全新的倒装焊3D封装工艺，解决了大规模比特集成的问题，研制成功“祖冲之二号”，实现了66个数据比特、110个耦合比特、11路读取的高密度集成，最大态空间维度达到了1019。“祖冲之二号”采用可调耦合架构，实现了比特间耦合强度的快速、精确可调，显著提高了并行量子门操作的保真度。通过量子编程的方式，研究人员实现了对量子随机线路取样，演示了“祖冲之二号”可用于执行任意量子算法的编程能力。根据目前已公开的最优化经典算法，“祖冲之二号”处理量子随机线路取样问题的速度比目前最快的超级计算机快7个数量级，计算复杂度较谷歌“悬铃木”提高了6个数量级。量子计算优越性的成功演示标志着量子计算研究进入到发展的第二阶段，开始量子纠错和近期应用的探索。“祖冲之二号”采用二维网格比特排布芯片架构，直接兼容表面码量子纠错算法，为量子纠错并进一步实现通用量子计算奠定了基础。同时，“祖冲之二号”的并行高保真度量子门操控能力和完全可编程能力，有望在特定领域找到有实用价值的应用，预期应用包括量子机器学习、量子化学、量子近似优化等。图二：量子随机线路取样保真度随线路深度的变化及目前最快的超级计算机“富岳”完成相同任务需要的时间。上述项目受到了安徽省、上海市、科技部和中科院的支持。论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.127.180501https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927321006733