二维三维脉冲树木探测仪

历经连续多天的雾霾天气，北京终于拨霾见日，大快人心。然而，民众对空气质量的担忧恐慌情绪，却不会像雾霾一样散去。面对日益紧迫的雾霾问题，除了戴上防霾口罩，我们又能做些什么?......雾霾之下，没有看客，我们每个人都应该积极行动起来，你知道吗?西安的一群大学生为我们做了一个良好的表率。　　前不久，西安理工大研究生代晨昱和同学们发明了一款便携式雾霾空间分布激光探测仪，可以实时监测大气污染物的仪器，打破了传统环保部门测量大气污染物的方法，将激光遥感技术应用到了雾霾监测领域。据悉，该仪器还荣获了陕西省大学生课外学术科技作品大赛一等奖。　　打破陈规 用激光遥感监测领域　　目前，相关部门监测大气污染物主要采用的是直接称重、多点监测、人工取样等方法，上述方法都仅是单点测量。例如直接称重法，是抽取等量空气将污染物停留在过滤膜上，直接称其重量，计算单位体积中的污染物浓度。而多点监测需要架设许多仪器，不仅耗时耗力，还不具有实时性。因为大气是流动的，往往当工作人员把仪器上的数据整理出来时，污染源的位置、雾霾污染的空间分布等已经发生了变化。　　实际上，城市每个区域的PM2.5数值都不一样，而且数据也是不断变化的，这就让代晨昱萌生了用专业知识发明一种可以实时监测大气污染物的仪器的想法。经过近两年努力，他和同学们完成了设计发明工作。探测仪弥补了现有雾霾探测仪无法进行大面积探测的缺陷，大大拓展了探测距离。这款仪器的夜间探测距离为10-20 km，白天探测距离为5-8km。　　探测仪整体系统主要由激光发射系统、光学接收系统、光电探测系统、数据采集处理系统及三维扫描控制系统五部分组成。代晨昱解释，这套系统主要运用了光散射和光测距两大原理。由激光发射系统发出脉冲激光进入大气，激光与大气中的雾霾颗粒发生散射后，由光学接收系统接收后向散射回波信号，再由光电探测系统将光信号转换为电信号，最后由数据采集处理系统利用模拟探测方式完成数据采集与处理。　　实时监测，雾霾无处逃遁　　这款便携式雾霾空间分布激光探测仪，相较于单点测量，扩大了探测范围，还可对污染源的位置、污染程度、污染物的扩散方式及传播途径进行实时监测，继而对雾霾污染的出现提前预警，使有关部门前移工作关口，采取应对措施缓解污染问题。弥补了现有雾霾探测仪无法进行大面积探测的缺陷，大大拓展了探测距离。这款仪器的夜间探测距离为10-20 km，白天探测距离为5-8km。　　以城区面积约为860余平方公里的西安市为例，实验表明，4-6台探测仪就可以实现整个西安市区的覆盖探测，工作效率着实提升了不少。　　代晨昱表示，这款仪器可以与现有的颗粒物监测仪器设备配合工作，不仅可以弥补现有仪器的缺陷，配合工作后测试出来的结果精度更高。他们也期待可以和有关单位部门、企业合作，为治污减霾贡献出自己的一份力量。　　年轻的大学生也懂得要以己之力，为社会贡献一份力量。身为地理信息行业的从业者，手握各种地理空间技术，在这场休戚与共的雾霾反击战中，也应多思考，多行动，多出力，守护苍穹之下的那片蓝天。

由新型材料制造的探测器可以立刻扫描出整个物体，并生成二维图像。 图片来源：http://phys.org 　　近日，美国杜克大学的研究团队利用一种性能独特的材料，成功研制出部件更少、获取图像效率更高的探测器。相关研究成果日前在线发表于《科学》。 　　据介绍，这种新型材料名为“超级材料”，其微观结构是由一个个方形孔隙组成，每个方形孔隙都经过调谐，可以通过特定频率的光波。将这种材料蚀刻在铜片上后，即可收集图像，起到传统探测器摄像头的作用。 　　“利用这种材料，我们无需借助传统探测器摄像头中的透镜以及相关机械传动装置，即可获得被检测物体的微波图像。”该研究团队成员、杜克大学普拉特学院电气工程和计算机系研究生约翰亨特说。 　　他告诉记者，这种材料在被蚀刻于铜片之后，具备了很强的可塑性，并且坚固耐用。在使用时，可以被挂在安保场所的墙上，甚至像地毯一样被铺在地上。由于该材料上每个孔隙都可以单独接收某一频率光波所形成的图像，因此，将不同频率光波形成的图像合成后，即可获得被检测物体的全景图像。 　　亨特表示，机场中的安检设备等传统探测仪器，需要用透镜以及配套的机械传动装置对物体进行扫描。“在得到图像之前，你必须等待扫描过程的完成。而‘超级材料’中的每个孔隙，都相当于一个单独的‘摄像头’，因此，由这种材料制造的探测器可以立刻扫描出整个物体，并生成二维图像。其效率要比传统仪器高出许多，并使得我们可以在获取图像的同时，对图像进行压缩、处理。”他说。 　　此外，“用这种材料作为‘摄像头’的探测器也不再需要透镜、机械传动装置以及配套的信息存储与传送系统了。”该研究团队另一成员、美国加州大学博士后汤姆得利斯科尔说。 　　目前，研究者正对这一新型探测器进行改进，以使其能够获取三维图像。 　　据悉，该研究获得了美国空军科学研究办公室的资助。

项目名称：静止轨道红外干涉大气三维探测载荷技术完成单位：中国科学院上海技术物理研究所完 成 人：丁 雷 等奖励等级：技术发明奖一等奖天气变化影响着人们穿衣、出行，乃至生活的方方面面，对气象开展准确监测是世界科学家们孜孜以求的目标。地球静止轨道气象卫星，相对地球静止不动，可以全天候获取我国所在区域的连续动态观测数据，犹如坚守岗位的“哨兵”。因此，发展静止轨道先进大气探测载荷技术是世界各国科技竞争制高点之一。由中国科学院上海技术物理研究所历经20年研究的静止轨道红外干涉大气三维探测载荷技术在国际上率先取得突破，该所研制的干涉式大气垂直探测仪（GIIRS）装载于我国第二代地球静止轨道气象卫星——风云四号卫星上，在国际上首次实现了静止轨道大气温度、湿度垂直三维探测，有效提高了长期数值预报精度，对我国和“一带一路”沿线国家和地区的天气预报和灾害预警具有重要意义。在35800公里外为地球大气做“CT”，是我国气象预报当之无愧的“独门秘笈”之一。2018年台风玛利亚内部温湿度信息探测01群雄逐鹿 拔得头筹大气在空间分布上是三维的，其温度、湿度和压强会随时间而变化，大气的运动和变化便是天气现象的本质。摸清大气垂直运动的“脉搏”，就能及时预报天气的发生与发展。如果能获取一幅动态大气三维“全息”影像，就能表征天气现象动态演变过程，为数值预报提供强有力的“诊断”依据，及时出具应急响应的“处方”。然而，在35800公里的地球静止轨道监测如同针尖大小地面上空大气层的变化，谈何容易，可谓差之毫厘、谬以千里！在国际上，静止轨道红外干涉大气三维探测载荷技术的研究起源于20世纪90年代，美国、欧洲和中国先后开展了本项技术研究。由于技术难度大、不成熟等问题，原计划在美国GOES系列、欧洲MTG-S项目上实施的载荷至今尚未在轨实现。而本获奖项目科研团队研制出的两台GIIRS仪器已经在2016年和2021年先后进入静止轨道工作，连续为全球提供高时效大气三维探测数据超过5年，我国已成为全球的唯一数据源。“GIIRS实现了好几个‘世界首次’，在预报服务中发挥了很好的作用！”中国气象局数值预报中心模式研发室副主任、风云四号卫星数值预报应用攻关团队首席专家韩威，给出如上评价。02自主创新 攻坚克难静止轨道红外干涉大气三维探测载荷技术究竟包含了哪些“法宝”和“绝招”，解决了哪些关键核心技术难题呢？看得细——大气目标精细光谱探测。实现大气温度和湿度参数的三维垂直结构观测需解析不同高度大气的红外吸收光谱，要求光谱分辨率达到0.625波数，在35800千米距离上进行大气光谱探测，需要建立新的精细光谱测量技术体制。看得准——低能量的高探测灵敏度。由于对地观测距离超过35800公里，到达轨道上的地球辐射能量值仅为低轨道的数千分之一；同时探测大气要求的高光谱分辨率，使得目标的辐射能量减小1.5个数量级以上，研制出更加灵敏的“视网膜”，即高性能新型红外探测器来提高探测转换效率、降低测量噪声。看得远——载荷极高指向观测稳定性。针对远距离观测，提出了二维扫描镜扩大仪器的视场，离轴主望远光学系统收集大气能量、动镜式傅立叶干涉仪进行探测、通过机械制冷机冷却面阵探测器和辐射制冷器冷却后光路、高性能探测器进行光电转换的高光谱载荷总体技术方案，并研制了集成化的载荷系统，系统解决了地球静止轨道进行高光谱、高灵敏度、高稳定大气三维探测的三大技术难题。看得清——复杂空间环境下高稳定探测。由于地球自转与公转带来的载荷温度变化超过210℃与载荷光学系统温度稳定度要求小于0.2℃的矛盾，突破多温区的高稳定度控制技术，达到“身处水深火热，内心平静如水”的状态。03气象灾害 尽收眼底静止轨道红外干涉大气三维探测载荷技术在台风等灾害天气预报和建党100周年活动等重大气象服务中发挥了重要作用。据相关统计显示，预报台风登陆地点的路径误差每减少1公里可避免直接经济损失约1亿元人民币，仅在2019年，GIIRS对台风“利奇马”的24小时路径预报误差从75公里降到50公里，直接减损效益估计超20亿元。此外，GIIRS在GRAPES数值预报中的成功应用，促进了全球静止卫星高光谱观测系统发展。在2019年美国召开的联合卫星大会上，美国天气局（NWS）局长指出：静止轨道高光谱探测将是下一步最大的进步；美国国家环境卫星信息资料中心NESDIS主任评价该载荷技术：促进了全球静止轨道卫星大气高光谱探测系统发展和卫星观测同化应用。在学术贡献上，国际和国内气象应用专家还利用GIIRS高频次、高光谱数据，针对NH3、四维风场等探测要素开展研究。面向国家战略亟需，中国科学院上海技术物理研究所创建了静止轨道大气三维探测全新技术体制，发明了具有完全自主知识产权的高光谱载荷技术，国际上率先实现了高频次的地球静止轨道大气三维结构精细探测，推动了风云四号卫星处于国际领先地位，获得了重大的应用价值和社会效益，得到各方的高度评价。站在时代的潮头回望历史，我们的科研人员心中仍谨记着周恩来总理1969年1月29日的重要指示：应该搞我们自己的气象卫星。五十多年来，风云系列气象卫星走出了从无到有、从小到大、从弱到强的成功之路。回首风雨，展望未来，上海技术物理研究所科研团队将接续奋进，紧密围绕气象领域和我国大气探测的战略要求，瞄准国际竞争制高点，为我国大气探测技术实现升级换代和逐步超越国际水平作出更多新的贡献！

我国新型生命探测仪 最大生命探测范围达20米 　　在地震、泥石流等灾害面前快速准确搜寻到被掩埋的生命信号，第一时间挽救生命是世界各国抗灾救援工作的技术难题之一。7月21日，湖南省公安消防总队和湖南华诺星空电子技术有限公司联合研发的“警用超宽带雷达式生命探测仪”在长沙市通过科技成果鉴定。主持鉴定的中国工程院院士何继善等专家认为，该成果性能良好，最大生命探测范围可达20米，技术处于国内领先水平。 　　近年来，我国地震、泥石流等地质灾害频发，许多被深埋在瓦砾、混凝土中的群众，由于无法被救援人员及时准确发现而丧失了宝贵的求生机会。为有效突破这一技术难关，2009年初，公安部消防局正式下达了“警用超宽带雷达式生命探测仪”重点攻关科研项目，在湖南省公安消防总队的主持下，由湖南华诺星空电子技术有限公司组织技术力量进行研发。 　　据了解，该成果采用新体制的超宽带雷达技术，先后攻克了高稳定度纳秒脉冲源、波形保真超宽带脉冲时域收发天线、超宽带脉冲时域波束扫描、合成成像算法、射频抑制与抗强噪声算法等一系列关键技术。充分利用超宽带脉冲电磁波所具有的强穿透性、高分辨率等特性，提出了在复杂环境下人体心肺运动等微弱信号检测算法，来实现对火场、建筑物废墟、地震救灾等高危场所强噪声背景下生命体的快速有效探测与定位。经测试，“警用超宽带雷达式生命探测仪”可有效检测 20米范围内人体的肢体运动、心跳、呼吸等活动，为快速搜寻被困群众生命提供可靠数据。 　　今年4月，该设备顺利通过国家地震局地震模拟环境测试试验。随后，在玉树地震救援任务中，救援人员使用该设备成功探测、救援出多名群众。

俗话说“人吃五谷杂粮哪能不生病呢”，体检无疑是检测人体健康状况的最佳方式。人不舒服可以通过查CT、做B超等方式对身体状况进行检测，那树木健康状况出现问题要如何应对呢？传统树木健康检测方式主要是借助工具在树木上打洞，通过肉眼观察而确定树空程度，这种方式会使树木感染真菌、生长缓慢，导致检测结果不准确。因此，不破坏树木结构、精准勘察内部状况成为树木健康状况检测的必然需求。托普云农树木无损检测探伤仪致力于解决树木健康检测需求的痛点。设备采用应力波传播原理，可以便捷、无损的对树木内部结构可能产生腐朽、虫蛀等健康问题进行准确勘察界定，并实时输出“检查报告”。以96%的探测精度，为朝阳区筛查危树312株近期，长春市朝阳区园林管理中心针对辖区内树木展开健康诊断与风险预警工作，托普云农树木无损检测探伤仪作为特邀“体检设备”也参与其中，设备协助工作人员针对朝阳区园林管理中心辖管区域内树龄长、长势过熟，难以从树木外观鉴别损伤、腐朽等问题的树木，逐个进行安全隐患检测鉴定。托普云农树木无损检测探伤仪采用应力波检测原理，对辖区内的树木体检。树木内部结构健康，应力波传播速度就会在正常范围内；树干内部若存在虫蛀、腐坏等问题，存在问题部位的应力波传播速度就会变慢，细微的数据变化都可以被成像软件观测到，非常精准严密。最终，托普云农树木无损检测探伤仪以“96%的探测精度”累计筛查出朝阳区园林管理中心辖区街路312株危树。朝阳区园林管理中心辖区内的树木多，手动记录树木信息及相关数据费时费力、容易出现数据混乱、造成判断失误，树木无损检测探伤仪在检测时，工作人员可以在信息输入界面，录入所需树木相关的数据，不仅便捷易操作，而且可以减轻工作量、提升工作效率。内部结构严重腐坏的危树，会在恶劣天气的诱因下倒伏在街道上，造成交通拥堵影响交通安全，更甚者甚至会危及居民的生命财产安全。树木无损检测探伤仪在检测完成后，实时输出树木截面二维图和树木缺陷诊断结果，结果会以红色腐烂重度损害、黄色疏松轻度损害、绿色坚硬无损害3色直观呈现。基于“体检报告”结果，朝阳园林管理中心采取“能救则救，无救则伐”的原则，对12株存在重大安全隐患的危树上报市林业和园林局审批砍伐，现已得到审批砍伐批复。砍伐的杨树截面 砍伐的柳树截面托普云农树木无损检测探伤仪不仅协助朝阳区园林管理中心把风险化解在隐患形成之前，把隐患消除在事故之前，还为打造朝阳区的健康、安全、美丽的绿化环境贡献了力量。树木无损检测探伤仪有多少惊喜是我们不知道的？树木无损检测探伤仪是一款便携式木材断层成像设备，由检测仪（包括检测箱和工具箱）及木材缺陷成像软件组成，用于古树名木、行道树等活立木的内部缺陷检测和定位。具体的工作流程就是：在被测木材的横截面上安装检测传感器，最多可安装12个，安装完毕后用锤子依次击打各传感器，从而使检测仪获得各传感器之间的应力波传播数据，将数据传送给配套的木材缺陷成像软件，最终由成像软件根据获取的数据进行木材横截面缺陷分析成像。应力波传播原理也非常好理解，简而言之就是锤子击打传感器的声音在树干内部进行传播，树干内部的介质不同，声波传播的速度就不同。如果树干内部木质存在空腐，空腐部位应力波传播的速度减慢，微小的数据变化都可以在成像软件上显示出来，据此就可以判断树干内部的健康状况。另外，树木无损检测探伤仪的的测量参数非常精密：可测量树木纵向长度区间为100～3000mm、树木直径范围为100～2000mm、传感器可承受压力为500N，相当于一位成年女性的重量；测量误差≤1%、重复性误差≤0.5%，因此设备输出的数据都非常精准。木材缺陷成像软件在检测完成后即时生成检测报告，并保存树木内部缺陷面积的计算结果及缺陷面积占整个横截面积的百分比等所有测量数据，清晰直观、方便快捷。使用打印机可打印树木截面二维图和树木缺陷诊断结果，结果会以红、黄、绿3种颜色区别呈现，红色为木质腐烂重度损害、黄色为木质疏松轻度损害、绿色为木质坚硬无损害，根据显示的颜色可以针对树木的健康状况在砍伐、截断、打营养液等方式中做出选择。托普云农树木无损检测探伤仪通过检测树木的健康状况，对有安全隐患的园林树木、行道树木等给出专业严谨的诊疗方案。一方面，可以促进城市树木健康生长，打造服务于民的城市景观；另一方面，可以对有严重安全问题的树木及时进行防治，保护居民的生活安全。除此之外，树木无损检测仪还能够检测古树名木的健康状况帮助它们更好的生长，这对古树文物保护和延续文化发展有一定的积极推动作用。

—位东北“消费者”日前向洪山工商部门举报:他们家乡附近有许多古墓，为避免藏在地下的金银财宝生锈腐烂，他想通过科学方法，让地下宝藏早日见光，变废为宝。通过网上搜索，他发现武汉先锋世纪电子仪器公司正在卖—种“地下金银探测器”:可通过直观的3D图像，探测地层结构内的空穴、墓穴、木箱等，并能清晰显示地下2030米所埋的金、银、铜等目标物 尤其是在夜间，也可轻易探测墓穴内的金币、银元、项链等小型物体，还配有探测墓穴的相关图片。 　　他看到广告信以为真，感觉发财的机会就要来了，就花7000多元网购了—台，可使用时什么都显示不出来。洪山工商入员接到举报后，来到珞喻路 727号东谷银座B902号，对被投诉的武汉先锋世纪电子仪器公司进行调查，发现该公司对外宣称“2000年成立”，是—家“集团公司”，是“国内探测仪器最早的研发生产销售企业” “与中国地质大学、武汉长盛地质检测研究所等国内领先物探科研机构，保持有良好的研发与合作关系” “在2008年的四川抗震救灾中，应邀接受国家有关部门的专业咨询”等。 　　其所卖产品有探测棒、像地雷探测器—样的盘式探测仪等，还有配套的音频耳机和3D成像的视频眼镜等等，可用于考古研究、找寻宝藏、野外探宝等。 　　经工商入员调查，武汉先锋世纪电子仪器公司并非“集团公司”，在工商部门注册的时间是2007年9月，也没证据可以证明，该公司是国内最早探测仪器研发和生产企业，而所谓的与“中国地大”和“长盛”等单位有研发与合作关系，也只是与这些单位的个入有私交而已。在四川大地震时，并未“应邀接受国家有关部门的专业咨询”。只是法定代表入在抗震救灾期间，与抗震救灾指挥部有关入员有过电话交流。 　　该公司销售的金属探测器，均没有中文标识，没有产品名称、生产厂名及厂址等信息。在网站上所展示的产品，有90%以上从来没有购进或销售过。 　　目前，工商部门正在依法进—步调查金属探测器的来龙去脉。 　　按照我国规定:传世文物、祖传文物可收藏、拍卖。地下、水下出土、出水的文物归国家所有，其中包括私入宅基地下出土的文物。

近日，华中科技大学光学与电子信息学院教授和团队， 通过获取光场相位信息，实现了 256 万亿帧/秒的拍照帧率，借此造出目前世界上最快的光场摄像机之一。图 | 李政言（来源“”）在评审相关论文时，一位激光脉冲时空测量领域的专家表示，该课题组制作的超快光场摄像机是领域内多年来极度渴望的仪器和技术。在应用前景上，表示：“我们期待超快光场摄像机在两方面取得应用，一方面是服务大型激光装置，另一方面是服务工业应用。”就大型激光装置来说，面向高能量密度物理、强场物理等前沿科学和能源、以及国防安全等战略应用的需求，中国、欧洲、和美国都已建设了一批超大能量脉冲激光装置。然而，这类装置重复频率极低。并且，巨大的光束口径导致激光脉冲光场存在复杂的时空耦合。因此，需要先进的光场时空诊断设备，引导激光装置进行优化，并为物理实验的理论分析和数值仿真，提供初始输入激光信息。就工业应用来说，激光精密加工有两个趋势，一是超快化甚至飞秒化，即使用飞秒激光作为光源，借此实现冷加工并提高精度；二是智能化，即以在线方式观测材料的特性，并对激光参数做出调整。所以，通过安装超快光场摄像机模块，有望让激光精密加工设备长出一只“眼睛”，也即通过实时采集探针光信号、以及观测材料超快时间尺度相应，来对加工工艺做出动态优化。（来源：Light: Science & Applications）以较低成本实现极高的时间分辨率尽管成果很新，但是背景很“旧”，这要从 144 年前说起。1878 年，美国摄影师埃德沃德迈布里奇（Eadweard Muybridge）使用安置在赛道上的 12 台照相机，来拍摄奔跑的赛马。借此证明马在奔跑时会四个蹄子同时离地，解决了几个世纪以来画家和艺术家的困惑，并给电影发明带来了灵感。时隔一百多年，2018 年诺贝尔物理学奖部分授予杰哈莫罗（）和唐娜斯特里克兰（）这两位科学家，以对他们发明的高功率超快激光的啁啾脉冲放大技术（Chirped Pulse Amplification, CPA）做出表彰。在激光精密加工、近视的激光视力矫正、惯性约束核聚变等高功率超快激光的应用中，每一个超快激光脉冲仿佛一匹光速奔跑的“赛马”，在各类物质的“赛道”上穿行时。对于激光脉冲和物质特性在极短时间内的演化现象，人们同样充满好奇，希望像迈布里奇那样为激光与物质相互作用的过程“拍摄电影”。（来源：Light: Science & Applications）基于此，制作了这台超快光场摄像机 。在超快光学领域中，它能为激光脉冲和激光照射的物质“拍摄电影”，并同时具有空间分辨和时间分辨的单发测量能力。几十年来，尽管在超快光学领域出现了大量时间分辨测量技术，但多数方法主要测量不同时刻下某个物理量的演化，普遍缺少空间分辨能力；要么得让激光脉冲的“赛马”多次跑过物质“赛道”进行重复测量。而超快光场摄像机只需激光脉冲一次性地作用于物质，它记录的是光速飞行的激光脉冲通过某个特定位置时，位于这一位置光场的二维空间分布。这样，人们就能一次性得到激光脉冲三维时空分布的“电影”。而实现单发光场摄像的难点在于，如何使用常规照相机的等二维阵列式探测器，来一次性地记录三维数据。研究中，该团队借鉴了压缩感知概念，在前人光学压缩成像技术的基础上，将待测光场的三维信息“压缩”到二维探测器上并进行一次性采集，从而实现了摄像机的功能。此外，不同于一般摄像机或探测器记录的是光强度信息，超快光场摄像机的记录包括振幅和相位信息在内的“光场”信息。对于表征超快激光脉冲来说，获取光场信息是非常重要的，它既决定着激光脉冲中各个颜色成分的时间先后关系，还决定着影响聚焦和成像质量的空间波前分布。另外，在对激光照射物质的探测过程中，获取探针光束的完整振幅和相位信息，可以帮助人们完整了解物质不同位置的光学性质，同时获取折射率、吸收率等重要参数的空间分布。该成果的另一亮点在于，超快光场摄像机以较低的成本，实现了极高的时间分辨率或“电影”帧率。日常生活中，我们观看的电影帧率一般为 24 帧/秒，最高可以达到 120 帧/秒，仅能满足人眼视觉暂留效应的要求。而团队的超快光场摄像机，记录的是光速飞行的超快激光脉冲的“赛马”过程，即在各类物质“赛道”上奔跑的过程，需要观测飞秒（10 -15 秒）时间尺度内发生的事件，所需的帧率在万亿帧/秒量级。近日，相关论文以《单次压缩光场形貌》（）为题发表在 Light: Science & Applications 上，唐浩程和门庭为共同第一作者，担任通讯作者 [1]。图 | 相关论文（来源：Light: Science & Applications）为超快时间尺度内发生的任意事件拍摄电影据介绍，课题组的目标是为超快时间尺度内发生的任意事件“拍摄电影”。这项工作最早要追溯到十四年前读博期间。他说：“2008年 8 月开始我到美国德克萨斯大学奥斯丁分校读博士，第一次见到导师 教授他就给我指派了博士论文课题：为超高强度超短激光脉冲在等离子体中激发的光速传播的尾波‘拍摄电影’，这样就可以对基于等离子体尾波的新一代桌面型电子加速器提供实时诊断。”这是一个挑战性极高的课题，经过六年的努力，只能部分地解决这一问题。例如，在测量技术方面，他和当时的所在团队发展了一种基于多束探针光和断层成像技术（tomography）的方法，可以为光速飞行的折射率结构拍摄“电影”[2]，并被 Nat. Phot. 以 News & Views 文章的形式再次进行报道。后来，他还观测到了等离子体尾波纵向结构的演化规律 [3]。然而，为激光驱动的等离子体尾波“拍摄电影”的梦想一直没能实现，主要难点在于无法在单发条件下，用二维探测器记录三维数据信息。2014 年，的合作者 （现为加拿大魁北克大学应用计算成像实验室教授），发表了基于压缩感知概念的超快照相技术的论文 [4]，对前者解决等离子体尾波电影拍摄中遇到的维度问题，带来了极大启发。然而，超快压缩照相技术获得的是光场的强度时空分布信息。另一方面，等离子体尾波主要调制探测激光的相位。那么，如何使用超快压缩照相技术来同时测量包含振幅和相位的光场信息，就成为亟待解决的问题。同时，这也是研究基于压缩感知的超快光场摄像机的问题来源。2017 年，回国入职华中科技大学，经过前期实验室建设和武汉疫情，他和团队终于在 2020 年秋季，开始了针对超快光场摄像机的研究。（来源：Light: Science & Applications）“研究早期充满了挣扎，一方面我们需要反复试错以完成实验系统光学设计和成像质量的不断优化，另一方面激光光场高光谱图像的压缩感知重构技术以及相关算法，对我们来说是新事物，需要不断积累经验。”他说。在这过程中，非常感谢负责具体实验和数据处理工作的研究生唐浩程和门庭，以及 教授和他的学生 Xianglei Liu。他继续说道：“唐浩程和门庭当时是刚刚入学的一年级研究生，面对陡峭的学习曲线虽然也曾抱怨这个课题‘就像要去五金店里翻找一些零件组装成一部汽车’，但凭借扎实的理论实验基础和顽强的毅力，以及合作者在压缩照相重构算法方面的有力支持，终于克服了种种困难。”到 2021 年秋，他们终于能以较好的可靠性，实现飞秒激光脉冲的超快光场摄像机，并利用它对光速飞行的激光等离子体电离前沿进行表征测量。（来源：Light: Science & Applications）然而，对于超快光场摄像机的探索并未结束。因为，为等离子体尾波“拍摄电影”的梦想并未实现。“也许我们已经找到更好的途径，离目标更近了一些，但仍需要朝着既定方向努力工作。进入 2022 年，我们继续进行超快光场摄像机相关的研究，并取得了一些进展，主要体现在进一步提高系统稳定性和可靠性、获取更全面的矢量光场信息、探索更多的超快光场摄像机应用等。”表示。如今，2022 年即将迎来尾声。对于更久之后的规划，他表示：其一，将进一步完善超快光场摄像机技术。目前的方法基于标量光场的假设，只测量了待测光场的振幅和相位信息。但是，实际的光场具有矢量形态的电 磁波，这时面对待测光场的偏振态以及矢量特征，就得做出完整的测量。其二，他计划完成一些基于超快光场摄像机的典型泵浦-探测实验。泵浦-探测实验，是探索物质超快时间尺度属性的有力工具。因此，他希望使用超快光场摄像机，来为探针光拍摄光场“电影”。其三，他也打算实现一些基于超快光场摄像机的应用。基于此，希望与领域内专家展开更多合作。尤其是在大型激光科学装置上，他期待能研发出一种实用的、小型化的超快激光光场时空表征仪器。而在工业应用方面，他将继续耕耘于为未来的超快激光加工设备配备一双“眼睛”，从而实现基于材料特性实时观测的智能加工。参考资料：1.Tang, H., Men, T., Liu, X. et al. Single-shot compressed optical field topography. Light Sci Appl 11, 244 (2022). https://doi.org/10.1038/s41377-022-00935-02.Z. Li, et al., Nat. Commun. (2014) 5, 30853.Z. Li et al., Phys. Rev. Lett.(2014) 113, 0850014.L. Gao, J. Liang et al., Nature (2014) 516, 74–77

近日，柏林的Max Born研究所、伦敦大学学院和匈牙利的ELI-ALPS研究所在共同参与的一个项目中，展示了一种利用阿秒激光爆发作为泵浦和探测脉冲的新型光谱学技术。据介绍，在正常运行的光谱学平台上使用这种短脉冲有助于研究复杂的光学过程，而该项目则主要是利用它来研究原子的非线性多光子电离过程。近日，相关成果发表在光学和光子学专业期刊Optica上。飞秒(1飞秒= 10-15秒)泵浦探针光谱技术彻底改变了人们对极快过程的理解。例如，如果一个分子的解离是由飞秒泵脉冲引发的，它可以使用延时飞秒探针脉冲来实时进行观察，捕捉分子的演化状态，从而得到记录分子解离细节过程的动态图像。1999年，这项强大的技术甚至被授予了诺贝尔化学奖。然而，自然界中的一些过程甚至更快，并且发生在阿秒的时间尺度上(1阿秒= 10-18秒)。到目前为止，阿秒泵浦阿秒探针光谱学已经被证明用于涉及两个光子吸收的相对简单的过程。然而，由于全阿秒泵浦-探测光谱非常具有挑战性，目前大多数得到实际应用的方法只使用一个阿秒脉冲泵（或探针），而另一个步骤则会使用飞秒脉冲。而在最新进展中，研究人员成功演示了一个泵-探针实验。在这个实验中，复杂的多光子电离过程使用了两个阿秒脉冲序列。这个实验需要产生非常强的阿秒脉冲，为此需要使用一个大型激光系统。同时，两个阿秒脉冲必须与阿秒时间和纳米空间稳定性重叠。考虑到这样大的挑战性，研究人员选择在马克斯波恩研究所（Max Born Institute）最大的实验室进行了上述这项实验。“原子和分子中的多电子动力学经常在亚秒至几飞秒的时间尺度上发生，”发表在Optica杂志上的论文中指出，“以前极端紫外(XUV)光子阿秒脉冲的可用强度允许对双光子、双电子相互作用进行时间分辨的研究。而最新的进展中，我们研究了氩原子的双电离和三电离，包括了多达5个XUV光子的吸收。”在以往的场景中，产生所需的强阿秒脉冲通常需要使用大型和强大的激光系统，幸而每个项目合作伙伴都在这一方面颇具优势。其中，极光基础设施阿秒光脉冲源（ELI-ALPS）研究中心正在开发一种价值600万欧元的激光器，旨在以1千赫兹的重复频率提供超过15太瓦的峰值功率，脉冲持续时间小于8飞秒。在新的研究中，两个阿秒脉冲串(APTs)与一个氩原子相互作用，吸收了四个光子，从而从原子中去除三个电子。根据该项目，有许多可能的方式来发生这种多光子吸收，要详细地找出电子是如何从原子中去除的，则需要改变两个阿秒脉冲之间的时间延迟，并观察产生了多少离子。结果表明，多光子吸收是分三步进行的：在前两步中，每一步都吸收一个光子；而在第三步中，两个光子同时被吸收。这些结果已经被计算机模拟所证实，并证明了强APTs的应用能够更好地理解复杂的多光子电离途径。据介绍，这项已开发的实验技术未来不仅可以用于研究原子中的复杂过程，还可以用于研究分子、固体和纳米结构。该项目还希望能进一步回答有关几个电子如何相互作用的问题，这有助于在最短的时间内理解最基本的过程。

给树木做个&ldquo 心电图&rdquo 　　树木好不好 做个&ldquo 心电图&rdquo 就知道 浙农林大研发的仪器获全国一等奖 　　人的心脏有问题怎么办?我们可以通过做心电图检测，了解相关的情况，从而实施治疗。如果大树或者已经成为古建筑重要组成部分的木材里面，长了虫子、开裂或者其他缺陷，有没有简单办法检查呢? 　　为解决这一难题，浙江农林大学王丽霞等8位同学，在冯海林、李光辉等老师的指导下，历经多年成功开发出木材应力波断层成像仪，可以像给人做心电图一样，在不破坏木材的前提下了解木材内部状况。 　　近日，&ldquo 木材应力波断层成像仪&rdquo 在第十三届&ldquo 挑战杯&rdquo 交通银行全国大学生课外学术科技作品竞赛决赛中，荣获&ldquo 挑战杯&rdquo 二等奖和&ldquo 交叉创新奖&rdquo 一等奖。 　　不用砍树就知道树木好坏 　　一棵生长的大树，树干里有没有空，有经验的师傅用手敲敲听听声音，或许能够鉴别出来。但还是会存在失策的情况。就像林场砍树下来做材料，就时常碰到砍下来的树空洞无用，白砍了。 　　负责研发木材应力波断层成像仪的李光辉教授介绍说，该仪器主要利用脉冲锤撞击树木，使其内部产生应力波的传播，在此期间，与脉冲锤联结在一起的木材应力波断层成像仪中，会自动利用传感器输出信号，经过模拟电路处理后输出至数字处理电路，然后数字处理电路对前级输出的信号进行处理，得到应力波传播时间的波形图，并通过木材应力波断层成像仪的显示器显示。使用者可以通过测量应力波的传播时间和传播速度的变化，并计算木材弹性模量等参数，通过比正常的同类树种相关数据，来判断木材内部有无缺陷。 　　&ldquo 用我们的仪器，砍树前测一测就知道了。&rdquo 浙江农林大学信息工程学院学生王丽霞说，只需要在树上钉一些钉子支撑传感器，就可能通过敲击后产生的应力波，洞悉树木里的情况。&ldquo 根据传感器传回来的速度，电脑上能够显示图像。传回来的速度越慢，电脑上显示红色、黄色的可能性就越大，因为这两种颜色是代表树木都有问题，其中红色表示问题最严重，如果显示绿色就表明树木内部是好的。&rdquo 　　一代仪器曾在故宫使用过 　　&ldquo 我们的仪器，不仅可以用在还在生长的树木身上，还能够用在古建筑的木材检测中。两三年前的一代仪器，还在北京故宫检测过立柱，帮助管理单位发现问题，提前保养。&rdquo 说起自己参与研发的仪器，王丽霞一脸自豪。 　　这份自豪不是没有理由的。&ldquo 在此之前，木材研究领域虽然也有红外线检测法、超声波检测法、核磁共振检测法等，但是因为设备昂贵、复杂而难以推广，我们开发的产品最大特点是既不破坏材料的原有特性，又能在短时间内连续获得检测结果。此外，我们的仪器还有在传感器与被测木材之间不需任何的耦合剂 使用方便，不受木材尺寸和形状的影响 不对人体造成危害等优点，和国内外同类产品相比成本低得多。&rdquo 　　新一代的木材应力波断层成像仪，技术上面已经与国际接轨了，都是采用二维显像，能让人一眼看到木材内部的图像。但是，价格却是国外产品的零头。&ldquo 德国产的仪器售价20多万，匈牙利的仪器售价达到30万，我们的价格才3万左右，功效都差不多。&rdquo 现在，省林业厅已经使用浙农林大学研发的木材应力波断层成像仪。

北京时间10月3日17时50分许，在瑞典首都斯德哥尔摩，瑞典皇家科学院宣布，将2023年诺贝尔物理学奖授予美国俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔阿戈斯蒂尼（Pierre Agostini）、匈牙利-奥地利物理学家费伦茨克劳斯（Ferenc Krausz）和瑞典隆德大学教授安妮呂利耶（Anne L’Huillier），以表彰他们在阿秒光脉冲方面所做出的贡献。2023年每项诺贝尔奖的奖金也由去年的1000万瑞典克朗，增加到1100万瑞典克朗，约合人民币720万元。“阿秒”是时间单位，即10-18秒。按照时间长短划分，从秒开始依次是毫秒(10-3秒)、微秒(10-6秒)、纳秒(10-9秒)、皮秒(10-12秒)、飞秒(10-15秒)、阿秒(10-18秒)。而“阿秒光脉冲”就是指持续时间在阿秒量级的光脉冲。如此短的脉冲持续时间也为其带来了重要的应用。对此，诺贝尔奖给出的获奖理由如下：获奖理由：三位2023年诺贝尔物理学奖获得者因其实验而获得认可，这些实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier已经证明了一种制造超短光脉冲的方法，可以用来测量电子移动或改变能量的快速过程。当人类感知到快速移动的事件时，它们会相互碰撞，就像一部由静止图像组成的电影被感知为连续的运动一样。如果我们想调查真正短暂的事件，我们需要特殊的技术。在电子的世界里，变化发生在十分之几阿秒——阿秒如此之短，以至于一秒钟内的变化与宇宙诞生以来的秒数一样多。获奖者的实验产生了短到以阿秒为单位测量的光脉冲，从而证明这些脉冲可以用来提供原子和分子内部过程的图像。1987年，Anne L’Huillier发现，当她将红外激光传输通过稀有气体时，会产生许多不同的光泛音。每个泛音是激光中每个周期具有给定周期数的光波。它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的；它给一些电子额外的能量，然后以光的形式发射出去。Anne L’Huillier继续探索这一现象，为随后的突破奠定了基础。2001年，Pierre Agostini成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲，其中每个脉冲只持续250阿秒。与此同时，Ferenc Krausz正在进行另一种类型的实验，这种实验可以分离出持续650阿秒的单个光脉冲。获奖者的贡献使人们能够对以前无法遵循的快速过程进行调查。诺贝尔物理学委员会主席伊娃奥尔森表示：“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会了解电子控制的机制。下一步将利用它们。”。在许多不同的领域都有潜在的应用。例如，在电子学中，理解和控制电子在材料中的行为很重要。阿秒脉冲也可以用于识别不同的分子，例如在医学诊断中。魏志义：我国激光产业发展迅速，未来可期实际上我国也一直在阿秒激光领域深耕，培养了一批杰出的科研人员。当前国内研究超快激光和阿秒激光的主要代表人物是来自中国科学院物理研究所的魏志义研究员，主要研究领域为超短超强激光物理与技术，包括飞秒激光放大的新原理与新技术、阿秒激光物理与技术、光学频率梳及应用等。魏志义研究员长期致力于超短脉冲激光技术与应用研究，主要成果有：提出了高对比度放大飞秒激光的一种新方法，得到同类研究当时国际最高峰值功率的PW（1015瓦）超强激光输出，创造了新的世界纪录；发明了同步不同飞秒激光的新方案，研制成功综合性能国际领先的同步飞秒激光器；建成国内首个阿秒（10-18秒）激光装置，得到了脉冲宽度小于200阿秒的极紫外激光脉冲；发展了新的光学频率梳技术，研制成功综合性能先进的系列飞秒激光频率梳；利用新的脉冲压缩技术与国外同事一起获得了亚5fs的激光脉冲，打破了保持10年之久的超短激光脉冲世界纪录；研制成功系列二极管激光直接泵浦的新型全固态超短脉冲激光，开发成功多种飞秒激光产品并提供国内外多家用户。仪器信息网在世界光子大会上有幸采访了魏志义研究员。魏志义表示，超快激光（即超短脉冲激光）领域激光领域前沿研究主要关注如何实现越来越窄的激光脉冲宽度，窄的激光脉冲可以用于物质中分子、原子甚至电子的运动过程研究，因为运动过程决定了物质的一些规律和属性。科研人员关注的另一方面是激光功率，更高功率的激光可能用于武器、加工、医疗等领域。功率方面的研究主要包括峰值功率和平均功率，其中峰值功率研究我国处于世界前列。魏志义在采访中表示其对高频功率非常关注和感兴趣。谈到国内在相关领域的前沿研究进展时，魏志义表示，我国在激光领域具有比较好的基础，与国外水平接近，虽然在整体上还有较大差距,但在部分领域有所领先。在超快脉冲激光方面，我国上世纪八九十年代与国际水平差距并不大，如西安光机所、天津大学、中山大学做得都非常不错。当前超快激光脉冲突破到阿秒量级，国内包括物理所在内的一些单位也拥有产生阿秒脉冲激光的能力，可以用来开展研究工作。在激光高频功率方面，上海光机所等单位在峰值功率研究上已达国际领先水平，并将国际水平推向了新的高度。据介绍，物理所十多年前在峰值功率方面取得了很好的研究成果，做到了当时国内最好也是国际上最高的的峰值功率。但在高频功率方面我国还是与国外有较大差距，特别是在产业方面。魏志义建议，接下来不仅要在极端指标方面，还要在可靠稳定性、高频功率方面做出突破，更好的提供给广大用户开展应用工作。魏志义也强调，我国当前在超快激光研究方面有些落后，但也在奋起直追，跟国际最高水平相比有一定差距，在高频物理方面，工业应用方面差距更大。但同时，魏志义表示这些年我国激光产业发展非常迅速，未来可期。

1月7日至16日和1月28日至31日，我国中东部大部分地区持续出现雾霾天气。由国家空间科学中心自主研制的紫外臭氧总量探测仪利用吸收性气溶胶指数AAI(The Absorbing Aerosol Index)成功对雾霾进行监测。中国气象局正是利用该风云三号气象卫星紫外臭氧总量探测仪实现了对雾霾事件的全过程监测。图1和图2为1月29至30日的雾霾监测情况。 　　由于雾霾的发生时常伴随着云等亮背景信息，因此利用可见光光学遥感卫星准确的监测雾霾具有较大的困难。风云三号紫外臭氧总量探测仪具有实时、大范围雾霾环境监测能力，相对于地面监测，卫星AAI指数可以监测连续空间分布的雾霾天气及其移动发展趋势，在空间覆盖方面具有优势，为雾霾的空间分布研究提供实时、大范围观测资料。该技术即将被中国气象局纳入雾霾天气业务监测运行系统。 　　AAI值的大小与大气中对紫外线具有吸收作用的气溶胶含量密切相关。普通云或者冰雪AAI指数很小甚至是负值，而雾霾对紫外具有强烈的吸收作用，AAI指数会明显增大，因此通过AAI可以很好地克服云或冰雪的影响，对雾霾进行监测。 图1 紫外臭氧总量探测仪雾霾监测图像2013年1月29日10:15(北京时) 　　图2 紫外臭氧总量探测仪雾霾监测图像2013年1月30日10:15(北京时)

p 　　4月16日，国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项“机载地下矿产与水资源探测仪研制与产业化应用示范”项目在呼和浩特启动。 /p p 　　项目责任专家欧阳劲松代表科技部高技术研究发展中心就项目的执行提出要求，并作政策宣贯报告。内蒙古自治区科技厅副厅长张志宽代表推荐单位进行发言，表示自治区科技厅将在资金配套、优惠政策等方面对项目给予支持。中国科学院空天信息研究院副院长方广有代表技术专家组发言，并就项目的执行提出建议。 /p p 　　“机载地下矿产与水资源探测仪研制与产业化应用示范”项目针对我国地下矿产与水资源勘查领域，航空电磁探测核心装备长期受制发达国家技术封锁以及国际上现有设备存在探测盲区等状况，由内蒙古灵奕(集团)有限责任公司牵头组织，联合空天院、中国自然资源航空物探遥感中心、吉林大学、成都理工大学、厦门大学、重庆大学、核工业北京地质研究院等多家单位共同承担。项目将围绕电磁复合效应和机载相干随机脉冲探测技术开展创新性研究，研发机载相干随机脉冲电磁探测软硬件系统，实现地下0-800m深度全覆盖、无盲区探测，开展仪器工程化和产品化开发，完成多个矿区和地下水目标飞行试验与应用示范，实现项目的经济效益和社会效益。 /p p 　　会议按照重大专项管理要求成立了“两组一委”并颁发聘书。与会专家听取了项目负责人、空天院研究员刘小军作的项目实施方案报告和研究员杨景荣作的产业化与应用示范报告，提出意见和建议。项目牵头单位表示将切实落实与会专家意见，贯彻法人责任制，保证项目顺利实施。 /p p 　　国家重点研发计划总体专家组，内蒙古自治区科技厅、项目和课题承担单位的领导与专家等40余人参加会议。 /p

日前，辽宁材料实验室首台大型仪器设备——三维原子探针开始进场安装调试。作为国内首台安装的最新型号LEAP 6000 XR三维原子探针，该设备最新使用了深紫外激光光源(Deep UV)，并实现同时向样品施加激光脉冲和电压脉冲，从而为材料晶界、相界、位错等复杂结构的三维元素分布研究提供更高灵敏度、更高通量的信号探测和技术支持。　　首台大型仪器的进场安装，标志着辽宁材料实验室重点打造的高端分析检测设备运行环境保障工程建设基本完成，具备了设备入场安装的条件，实验室分析测试中心即将进入“边建设、边运行”的新阶段。分析测试中心在为实验室各类科研活动提供体系完备、设施先进、运行可靠的分析测试服务的同时，还将面向政府、企事业单位、高等院校和科研机构等提供开放共享服务。

5月12日，我们将迎来第15个全国防灾减灾日。近年来，随着我国科技研发水平不断提升，越来越多的科技成果被应用于防灾减灾领域，一大批科技含量极高的防灾减灾设备投入实战。地震预测、火灾救援、台风预报……在灾害来临的紧要关头，一批“黑科技”冲在最前线，发挥着无可替代的重要作用，最大限度地避免、减轻了灾害对经济社会造成的损失，有力保障了人民生命财产安全。卫星监测地震降低震灾损失地震是我国造成人员伤亡最多的自然灾害，同时我国也是世界地震灾害最严重的国家之一。全球死亡人数超过20万人的地震有7次，其中4次发生在我国。从过去的“震时救灾”到当前的“综合减灾”，地震监测预报、地震灾害防御、地震应急救援构筑了我国综合减灾三大体系，正在尽可能将震灾损失降到最低。地震预测一直是世界性难题，其中一大困难在于现有技术手段很难探知从震源到地表的全过程。虽然人类目前仍然无法深入地球的“内心”，但当我们从太空望向地球时，观察、研究其磁场的变化情况或许将为地震预测提供新的视角与思路。在近期举办的第35届全国空间探测学术研讨会上，中国科学院国家空间科学中心研究员、国际宇航科学院院士、“张衡一号”卫星计划首席科学家兼工程副总设计师申旭辉，介绍了2018年发射的我国地震立体观测体系天基观测平台首颗卫星“张衡一号”在轨运行5年取得的进展。5年时间里，电磁监测试验卫星“张衡一号”已经观测到全球约60次7级以上地震、近600次6级以上地震、数万次5级地震。“我们发现，高达80%的6级以上地震在发生前半个月有明显前兆信号，较多出现在震前一周左右。通常卫星探测到的前兆信号不会出现在震中的正上方，往往偏离震中几百公里。”申旭辉介绍道。卫星监测突破了传统地震科学研究的限制，电磁波可以从地下到太空跨圈层传播。统计数据表明，空间电磁扰动与地震发生具有明显相关性。科学家通过卫星可以将电磁观测范围拓宽至全球尺度。从震例观测、收集的角度来讲，“天上一年等于地面二三十年”。卫星监测可以让科学家开展大样本统计研究，为检验各种方法和模型提供了基础。“张衡一号”能够发挥空间对地观测的大动态、宽视角、全天候优势，通过获取全球电磁场、电离层等离子体、高能粒子观测数据，对中国及周边区域开展电离层动态实时监测和地震前兆跟踪，弥补地面观测的不足，开辟了探索地震监测预测新途径。不过，申旭辉也坦言，目前大量前兆信号都是在地震发生后通过数据回溯找出来的，只有少量数据是提前发现的，这是因为数据处理非常复杂，在有限的人力和计算能力条件下无法对全球数据做到实时跟踪。申旭辉表示，现有空间卫星技术手段还无法实现时间、地点、强度三要素具备的精确地震预报，要想真正实现地震预报不能单靠一颗卫星，还要依赖地震学、电磁学、大地测量学、地球化学等多学科、多手段相结合。探测仪“能摸会闻”搜救废墟被困人员在2022年4月发生的长沙居民自建房倒塌事故中，一款由应急管理部上海消防研究所和中南大学联合研发的基于多输入多输出（MIMO）雷达的人体目标辨识与定位装备和多模融合生命探测仪大显身手。救援人员利用MIMO雷达人体目标辨识与定位装备，成功探测到3名被困人员的具体位置，为后续精准救援提供技术支撑。同时，救援人员借助多模融合生命探测仪，通过视频系统深入到废墟缝隙中，确定了2名幸存者的被困位置及周围环境，帮助救援人员科学决策、精准施救。应急管理部上海消防研究所高级工程师李震告诉科技日报记者，这两款新型生命探测装备是“十三五”国家重点研发计划项目“复杂灾害条件下生命搜救装备研究与应用示范”的最新成果。基于MIMO雷达的人体目标辨识与定位装备具有探测距离远、定位精度高、识别数量多的功能特点，可以准确搜索定位废墟下被困人员位置，实现多个目标的三维定位，降低误报率，提高探测结果的置信概率，使灾害救援现场搜救效能得到显著提升。多模融合生命探测仪则能够综合利用多种传感器对废墟内被困人员进行探测，并将雷达回波、图像和声音等信息无线传输到手持终端进行综合判断分析，其可有效克服单一传感器探测的技术缺陷，提高生命搜救效率。不只“耳聪目明”，有的新型生命探测设备还“能摸会闻”。中国科学院上海微系统与信息技术研究所研究员陶虎团队受星鼻鼹鼠“触嗅融合”感知启发，将嗅觉、触觉传感器与机器学习算法融合，研发出了“触嗅一体仿生智能机械手”（以下简称智能机械手）。该装置可以在人体被瓦砾石堆覆盖的场景下，协助开展应急救援。在模拟救援中，智能机械手对包括人体在内的11种典型物体进行了识别，准确率达96.9%。智能机械手内部的触觉传感器通过接触抚摸感知压力的变化，采集物体的硬度、轮廓和局部的样貌信息。智能机械手的嗅觉传感器中装有特定的气敏材料，它们在接触特定气体后会产生电阻变化。特定的气体组合又代表特定的物质，例如硫化氢、氨气等就是人体的特有气味。救援人员只需让智能机械手进行触摸，结合传感器采集信息，智能机械手就能够快速判断出被救人员的位置。该研究第一作者、中国科学院上海微系统与信息技术研究所博士生刘孟玮表示，模拟环境的测试已证明智能机械手具备实战能力。一旦出现紧急灾害，智能机械手即可投入救援。目前智能机械手已经具备基础的仿生和传感器功能，相关研究团队还将深化研究，通过进一步提升传感器性能和精进算法，智能机械手未来还能够敏锐地捕捉人体的脉搏，进而判断其生命体征。给台风“做CT”提升气象预报能力台风是发生在西北太平洋和南海海域的强热带气旋，台风活动有显著的季节性特征，大多数台风发生在夏秋季节。台风带来的主要灾害有暴雨、大风和风暴潮等。作为一个多台风影响的国家，几乎年年夏天，我国沿海省份的群众都会紧张地关注着台风动向，相关部门也严阵以待。在广东省茂名市电白区莲头半岛东南方6.5公里外的海上，矗立着一座铁塔，这是我国首个海洋气象综合观测平台——博贺海洋气象野外科学试验基地（以下简称基地）海上综合观测平台。这里是我国观测台风的最佳地点之一。近年来，该试验基地已经发展成为我国海洋灾害性天气研究最重要的野外观测试验基地，为认识和理解台风、海雾和冬春季海上大风等天气过程的边界层过程和致灾机理，积累了一批宝贵的实测数据，在台风预测、海洋灾害防治中发挥着重要作用。中国气象局广州热带海洋气象研究所海洋气象观测研究组首席黄健介绍，台风本质上是在海上生成的超大涡旋，当台风快要登陆时，利用观测平台上先进的海洋气象观测设备，可以给台风“做一个综合CT扫描”，从而得到关于台风的一些数据。这些数据可以用来优化现有台风预报模型的物理过程参数化方案，进一步提升数值模式对台风路径和强度的预报能力，为防治台风带来的次生灾害提供参考。目前，依托该平台，相关研究团队已经进行登陆台风观测试验研究29项，包括威马逊、天鸽、暹芭等。不仅如此，基地还首次对华南沿海海雾开展综合观测试验，迄今共观测到30多个典型华南海雾。无人机“天降神兵”迅速控制森林火情5月5日，四川攀枝花东区弄弄坪街道高峰社区后山发生森林火灾。经过救援人员两天两夜的扑救，明火已于5月7日凌晨被扑灭。每年我国都会发生多起森林火灾，给群众生命财产造成极大威胁。仅今年4月，全国已发生森林火灾56起，而森林火灾的消防救援一直是世界性难题。“森林火灾往往发生在干旱、气温较高的季节，且具有火势大、扩散快、点多面广的特点。而且不少森林火灾发生在山区，地形崎岖，交通不便，极大增加了灭火的危险性。”中国低空安全研究中心主任、中国无人机产业创新联盟副理事长孙永生此前在接受科技日报记者采访时说。无人机可以帮助解决森林消防中“盲区多、危险性强”等问题。此前在北京延庆区的一场森林防火实战演练中，无人机应急救援团队率先用无人机飞达消防员无法到达之地，化作“天降神兵”，展开全面无死角侦察。其搭载的多种摄像头实时对灾害现场进行画面直播，观察灾害现场情况。无人机一旦发现燃点，迅速报出准确坐标，并绘出火场3D态势图，辅助决策者进行指挥调度，快速执行精准救援计划。森林消防对无人机的基本要求是发现早、反应快、决策准、效果实。森林火灾的起因往往是复杂的，不同的火情需要针对性的灭火方案和灭火设备。无人机可以装载多种类型的灭火剂，并根据现场情况进行使用。航天科工仿真技术有限责任公司无人机灭火系统设计师杨兴光表示，对于森林消防来说，单一的无人机由于载重、处理能力等限制，难以直接有效扑灭火灾。为了消除隐患，将火灾尽量遏制在初生阶段，通过采用无人机蜂群战术，将智能算法注入无人机群，形成层次化布局、协同作战，能够大大提升森林火灾的灭火效能。

据美国物理学家组织网2011年12月20日报道，日本京都大学最近发现，用一种强太赫兹脉冲照射普通的半导体材料砷化镓(GaAs)会导致载荷子密度提高1000倍。研究人员表示，这一发现有望带来超高速晶体管和高效光伏电池。相关论文今天发表在《自然?通讯》杂志网站上。 　　研究载荷子倍增是多体物理和材料科学的基础部分，在设计高效太阳能电池、场致发光发射器和高灵敏光子探测仪方面具有重要作用。为了研究这种现象，研究人员设计了专门的实验，将一小块无掺杂的标准半导体材料砷化镓量子阱样本固定在氦流低温保持器上，用一种持续1皮秒(10的-12次方秒)的近半周期太赫兹脉冲照射该样本，发现电子空穴对(激子)突然暴发了雪崩式反应，使其密度比开始时提高了1000倍。 　　京都大学集成电池材料科学院(iCeMS)副教授广理英基解释说：“太赫兹脉冲使样本处于强度为每平方厘米1毫伏的电场中，能产生大量的电子空穴对，形成激子，发出近红外冷光。这种明亮的冷光与载荷子倍增有关，这表明强电场驱动的载荷子相干能有效获得足够的动能，从而引发一系列碰撞离子化，在皮秒时间尺度内，使载荷子数量增加约3个数量级。” 　　此外，京都大学集成电池材料科学院的田中耕一郎教授领导的实验室为该实验提供了太赫兹波，他在研究包括生物成像技术在内的太赫兹波的多种应用。他说：“我们的目标是制造出能实时观察到活细胞内部的显微镜，但实验结果表明，将太赫兹波用于研究半导体是一个完全不同的科学领域。”

紫外高光谱大气成分探测仪11月4日，高精度温室气体综合探测卫星（DQ-2）紫外高光谱大气成分探测仪(EMI-NL)通过了航天八院环境卫星项目办组织的正样交付验收评审。紫外高光谱大气成分探测仪(EMI-NL)是国产第三代超光谱大气痕量气体监测载荷，拥有独立的天底与临边观测模块，能获取大气痕量气体高空间分辨率水平分布与垂直廓线，主要用于定量监测全球和区域二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）和甲醛（HCHO）等痕量污染气体成分的分布和变化，用以分析人类活动排放和自然排放过程对大气组成成分和全球气候变化的影响。EMI-NL载荷性能指标大幅提升，天底对地空间分辨率达到7*7平方公里，达到国际先进水平；并增加了临边同步观测模式，临边切高分辨率为2公里。该载荷具备公里级别的空间分辨率、天底临边同步双模式同步观测，对辨识污染源位置、量化点/面源排放通量、研判区域间相互影响等具有重要作用。经讨论，评审专家组认为紫外高光谱大气成分探测仪（EMI-NL）正样产品按照正样研制技术流程完成了所有研制工作，经测试、试验，功能、性能满足任务书要求；研制过程质量受控，未发生质量问题；文档资料齐全，符合《八院卫星型号产品交付验收实施要求》，同意通过评审。DQ-2卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025）》中规划的业务星，具有主被动方式结合获取高光谱分辨率、高时间分辨率温室气体、污染气体及气溶胶等大气环境要素的遥感检测能力。DQ-2卫星共配置五台有效载荷，其中紫外高光谱大气成分探测仪（EMI-NL）、云和气溶胶成像仪（CAPC）分别由安光所环境光学中心和光学遥感中心承担研制任务。正样验收评审会

2010年3月，我国风云四号科研试验卫星工程正式立项。中国航天科技(000901,股吧)集团公司八院风云四号卫星系统总师董瑶海说，早前也试图与欧洲合作，但一个小小的元器件，欧洲人却开出比整星还贵的天价——“5亿元人民币你要不要?”　　航天高技术是买不来的。近七年的钻研，打造出这颗设计寿命七年的风云四号，最令董瑶海自豪的是，“所有的核心技术都是自主研发的”。　　“六”面柱体构型运行更稳定　　风云四号采用六面柱体构型，具有对地面大、质心低等优点，有利于安装体积更大、数量更多的有效载荷，能让卫星在太空中更稳定地运行。　　“五”项任务体重超五吨　　风云四号重达5.4吨有五大任务：获取地球表面和云的多光谱、高精度定量观测数据和图像，获得高频次的区域图像 实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测 实现闪电成像观测 完成卫星图像、遥感数据及产品分发和灾害性天气警报信息发布 监测太阳活动和空间环境等。　　“四”大有效载荷为大气做“CT”　　中国航天科技集团公司八院风云四号卫星工程总师李卿介绍，风云四号观天象、测风云靠的是装载多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间环境监测仪器包等4个探测载荷，直接为大气做“CT”，达世界领先水平。　　“三”轴稳定效率提高20倍　　与卫星风云二号采用的自旋稳定控制不同，三轴稳定控制能让风云四号在X、Y、Z三个方向上均相对地球保持姿态不动，让卫星的有效载荷始终对准需要观测的目标，从而将观测效率与风云二号相比提高近20倍。　　“二”代静止轨道气象卫星升级　　我国气象卫星有极轨和静止轨道两个序列。目前，极轨气象卫星方面，新一代的风云三号卫星已全面取代风云一号卫星 静止轨道气象卫星中，风云二号首星发射距今已有19年，作为第二代静止轨道气象卫星的首发星，风云四号为我国静止轨道气象卫星的升级换代吹响号角。　　“一”个太阳“翅膀”首次亮相　　为了使卫星上的红外探测仪不受太阳帆板上产生红外辐射反射的影响，风云四号首次采用单太阳翼的设计，保证卫星在三万六千公里高空作业的定标精度和稳定。

【研究背景】随着X射线成像技术在医学诊断、产品检测和科学研究等领域的广泛应用，如何提升X射线探测器的灵敏度和稳定性引起了广泛关注。金属卤化物钙钛矿作为一种新兴材料，因其出色的检测性能、高X射线阻挡能力、大的迁移-寿命（μτ）积、可调节的带隙特性和较低的自由载流子密度，成为了高灵敏度X射线探测器的研究热点。然而，目前利用三维钙钛矿材料的X射线探测器虽然表现出超高的灵敏度（105&thinsp μC&thinsp Gyair&minus 1&thinsp cm&minus 2）和极低的检测限（~1&thinsp nGyair&thinsp s&minus 1），但众所周知的离子迁移现象对这些材料的长期稳定性构成了重大挑战，阻碍了其广泛商业化。研究发现，通过引入长链绝缘阳离子和利用量子阱效应，可以有效抑制离子迁移并增强器件稳定性。特别是准二维（Q-2D）钙钛矿，通过精心选择间隔阳离子和精确控制[BX6]&minus 层数，展现出显著的光电特性和稳定性，成为未来商业应用中具有巨大潜力的材料。为了填补这一知识空白，吉林大学沈亮团队在“Light: Science & Applications”期刊上发表了题为“Bottom-up construction of low-dimensional perovskite thick films for high-performance X-ray detection and imaging”的最新论文。本研究团队提出了一种新方法，通过在甲胺（CH3NH2，MA）和氨气（NH3）的混合气氛中调控Q-2D钙钛矿晶体的生长，成功制备了厚度达数百微米的高质量钙钛矿薄膜。传统的旋涂法和刀涂法由于固体含量有限和湿膜厚度有限，难以实现厚度超过10微米的薄膜，导致X射线吸收能力差，无法满足X射线检测的要求。本研究通过高固体含量液态钙钛矿BA2MA9Pb10I31xCH3NH2的固-液转换制备，并通过在混合气氛中精确调节湿钙钛矿薄膜的结晶驱动力，实现了钙钛矿的自下而上结晶，成功制备了超过100微米厚的高质量薄膜。【科学亮点】1. 实验首次通过调控CH3NH2和NH3混合气氛成功实现了Q-2D钙钛矿晶体的自下而上生长，制备出厚度达到数百微米的高质量薄膜。通过此方法，获得了具有优良光电性能的Q-2D钙钛矿薄膜，为高性能X射线探测器的制造奠定了基础。2. 实验通过将Q-2D钙钛矿薄膜与TiO2层集成，构建了TiO2-Q-2D钙钛矿异质结X射线探测器。精确调控钙钛矿晶体生长及器件结构设计，显著提高了探测器的电阻率和载流子传输性能，最终实现了超高灵敏度（29721.4&thinsp μC&thinsp Gyair&minus 1&thinsp cm&minus 2）和低检测限（20.9&thinsp nGyair s&minus 1）。此外，平板X射线成像器（FPXI）在低X射线剂量下展现了高达3.6&thinsp lp&thinsp mm&minus 1的空间分辨率和优异的X射线成像能力。【科学图文】图1：薄膜形成机制示意图。图2：钙钛矿的微观结构和电子特性。图3：TiO2功能层对器件性能的影响。图4：成像探测器的器件结构。图5：X射线成像特性。【科学启迪】本文通过调控准二维（Q-2D）钙钛矿的结晶过程，成功实现了厚度达数百微米的高质量钙钛矿薄膜的制备，这一进展突破了传统钙钛矿薄膜厚度不足的瓶颈。通过在混合气氛中精确调节结晶条件，不仅提高了薄膜的质量，还有效解决了钙钛矿薄膜在厚度上难以满足高效X射线吸收的挑战。其次，将钙钛矿薄膜与二氧化钛（TiO2）层集成，构建的异质结X射线探测器展现出优异的电阻率和载流子传输性能，显著提升了探测器的灵敏度和检测限。这一创新设计表明，通过优化材料的界面和结构，可以极大地提升探测器的性能，为高灵敏度和低检测限的X射线探测器提供了新的解决方案。进一步地，平板X射线成像器（FPXI）的开发展示了在低X射线剂量下出色的成像能力和高空间分辨率。这不仅提升了成像质量，也为实际应用中对低剂量成像的需求提供了技术支持。这一发现表明，通过精细的器件设计和材料调控，可以实现超高性能的成像器，推动医学成像和无损检测技术的发展。原文详情：Dong, S., Fan, Z., Wei, W. et al. Bottom-up construction of low-dimensional perovskite thick films for high-performance X-ray detection and imaging. Light Sci Appl 13, 174 (2024). https://doi.org/10.1038/s41377-024-01521-2

11月10日早上7时42分，我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭，成功发射了脉冲星试验卫星。该星属于太阳同步轨道卫星，卫星入轨并完成在轨测试后，将开展在轨技术试验。　　“一箭五星”刷新纪录　　此次发射的脉冲星试验卫星属于太阳同步轨道卫星，主要用于验证脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性，积累脉冲星试验卫星在轨试验数据，为脉冲星探测体制验证奠定技术基础。经过约10分钟的飞行，火箭准确将卫星送入预定轨道。　　同时，此次发射所使用的长征十一号固体运载火箭在完成脉冲星试验卫星发射任务外，还搭载四颗微小卫星，“一箭五星”刷新了我国固体运载火箭一箭多星的发射纪录。其中，两颗有民营企业研制的卫星首次搭乘长征火箭进入太空，标志着长征十一号已经具备支撑民营航天器发射的能力。　　这次发射的脉冲星试验卫星，将是世界范围内首颗单独用于脉冲星探测的科学试验卫星，更为奇特的是，它的总重量只有200多公斤，是卫星家族中非常独特的“小个子”。别看它体积不大，但是却搭载有两种不同类型的探测器，可以用多种方式，寻找宇宙中的灯塔——脉冲星。　　脉冲星为何被称为宇宙中的灯塔?　　说到脉冲星，这对于大多数人可是一个新鲜词。脉冲星到底是一种什么样的天体?它为何被称为是宇宙中的灯塔，脉冲星试验卫星，又将怎样利用它?　　脉冲星试验卫星的工作原理，是通过捕捉脉冲星发出的x射线，来找到这种奇特的天体。脉冲星发出的x射线会在空气中快速衰减，很难在地面上进行收集，因此只能在太空中直接探测。在以前，想要完成类似的空间科学实验，只能选择将科学仪器设备搭载在“天宫二号”空间实验室这样的大型航天器上，而如今中国微小卫星定制技术的快速突破，使得脉冲星探测的“单独行动”成为可能。　　在宇宙天体中，有着许许多多像太阳一样的恒星，这些恒星也和人一样，有生老病死，而在生命终结后，它们会有三种结局，其中密度较小的那些恒星，会变成白矮星 密度最大的恒星，则会变成大家所熟知的黑洞，而处于这两者之间的，则被称为中子星。所谓脉冲星，就是中子星当中，在进行高速自转，发出脉冲信号的成员。　　脉冲星有很多很特别的特性。虽然它不是由密度最大的恒星演变而来，但是同样重量惊人，1立方厘米大小的脉冲星物质，质量可以达到惊人的1亿吨。目前人类已经发现的脉冲星大约有2500多个。　　我们的祖先曾经利用北斗星座来辨识方向，这就是因为它们在夜空中的状态非常稳定，而脉冲星也拥有同样的特点。在宇宙空间里，它们在数千甚至数万年间，只会产生微小的变化，而且特征明显，易于辨识，所以也就有了宇宙灯塔这样的名字。　　脉冲星导航飞向宇宙的关键法宝　　有了脉冲星作为宇宙中的灯塔，如何利用它就成了科学家最为关心的课题。由于脉冲星稳定、易于观察的特点，宇航学家建立了以脉冲星为基础的导航技术，这也为人类航天器发展提出了新的方向。而此次我国发射的全球首颗脉冲星试验卫星，就将对这项世界性难题发起冲击。　　现如今，我们在宇宙中飞行的卫星、空间站等航天器，都是依赖地面测控，完成引导的，这是因为它们在飞行的过程中，其实是处于“不认路”的状态，无法自行判断位置。而脉冲星导航的优点，在于航天器可以利用这些显眼的宇宙灯塔，确定自己的位置，进而实现自主的导航寻路。　　按照计划，接下来我国将在5到10年探测26颗脉冲星，建立脉冲星数据库，首先为这种自然形成的宇宙灯塔，绘制最基础的地图，以便进行后续导航技术的试验。

p 　　据英国路透社12月22日报道，美国国家航空航天局(NASA)当天表示，由于主要探测仪器出现漏洞，原定于明年3月发射的“洞察”号火星探测卫星计划将暂停。这给这项备受期待的火星内部研究计划带来了不确定性。 /p p 　　据报道，“洞察”号探测卫星旨在帮助科学家们了解包括地球在内的岩质行星的构成。该计划的取消引发了关于未来研究工作的质疑，因为距离下一次地球和火星连线还剩26个月的时间。 /p p 　　NASA将在未来两个月评估维修故障仪器的办法。该仪器是由法国国家太空研究中心(CNES)提供的一种敏感地震探测仪。它可以检测到微小的震动，其传感器位于真空球体内。自8月份起，该仪器就一直受到一系列漏洞的干扰。工程师们认为他们已经解决了之前出现的故障，但在21日的测试中又发现了出现另一处漏洞。 /p p 　　NASA科学任务理事会副会长约翰· 格伦斯菲尔德在接受采访时说： “我们还没有足够的时间去寻找并解决漏洞，但仍希望能在明年3月份发射。” /p p 　　报道称，预算限制可能是决定NASA是否要继续该计划的一大原因。NASA行星科学部主任吉姆· 格林告诉记者，“洞察”号任务的花费，包括发射和数据分析，已从最初的4.25亿美元已上升至目前的6.75亿美元。迄今为止，NASA在该项目上共投资5.25亿美元，其中包括从联合发射联盟公司购买的一枚“阿特拉斯5号”运载火箭。 /p

人类赖以生存的空间被地球内禀磁场形成的磁层保护着，磁层的外边界称为磁层顶。近些年，研究人员发现磁层顶附近区域在软X射线波段是明亮的。软X射线的辐射机制是太阳风电荷交换（Solar Wind Charge Exchange，简称SWCX）过程，即太阳风中高价重离子和地球大气逃逸的中性成分发生碰撞，由激发态向基态跃迁的过程中发出光子。因此，太阳风能到达的区域就会辐射X射线，而X射线波段明亮和黑暗的交界线就是太阳风发生绕流的边界，即磁层顶。基于此，中国科学院和欧空局联合提出了太阳风-磁层相互作用全景成像卫星项目（Solar wind Magnetosphere Ionosphere Link Explorer，简称SMILE），对日下点附近的磁层顶、部分极尖区和地球极光进行成像探测，同时对磁场和等离子体进行原位测量，旨在揭示太阳风-磁层相互作用的基本模式，从系统尺度上深入认知太阳风-磁层-电离层耦合的基本物理过程。SMILE卫星计划于2024~2025年发射。在X射线二维图像数据和磁层物理规律的认知之间起到桥梁作用的是如何由图像数据分析出三维磁层顶位形。这是SMILE项目预先研究的核心内容。近日，中国科学院国家空间科学中心太阳活动与空间天气重点实验室王赤院士与孙天然研究员总结了由磁层X射线二维图像反演三维磁层顶的四种方法，给出了磁层成像数据分析的“工具箱”。该综述文章总结了切向拟合法（Tangent fitting approach, TFA，图1）[Sun et al., 2020]、边界拟合法（Boundary Fitting approach, BFA）[Jorgensen et al., 2019a, 2019b]、切线方向法（Tangent direction approach, TFA）[Collier and Connor, 2018]、和计算机断层分析法（Computerized tomography approach, CTA）[Jorgensen et al., 2022, Wang et al., 2022]这四种方法的优点和局限，指明了各自的适用范围，如表1所示。天气室徐荣栏研究员、孙天然研究员与美国新墨西哥理工大学的Anders Jorgensen等人合作，给出了磁层顶反演的CT方法。针对CT方法，天气室孙天然与系统室李大林副研究员、博士生王荣聪等人开展合作，采用人工智能技术对轨道未能覆盖的观测角度进行图像补全，反演得到三维磁层顶位形，如图2。孙天然及合作者对磁层X射线研究进展进行了综述。表1 磁层成像数据分析的“工具箱”[摘自Wang and Sun, 2022]图1 采用切向拟合法TFA，由磁层X射线图像（左）反演三维磁层顶（右）[摘自Sun et al., 2020]图2 人工智能应用于CT反演方法。左、中图为X射线辐射率在子午面和赤道面的等值线，右图为三维磁层X辐射率反演结果 [摘自Wang et al., 2022]该系列成果发表在空间物理权威期刊Geoscience Letters、Journal of Geophysical Research等杂志上。研究得到了基金委重点项目、中国科学院前沿科学重点研究计划、空间科学战略先导计划、中国科学院研究基金和国家重点实验室专项研究基金、青促会优秀会员资助计划等的支持。References：1.Wang, Chi*, and Sun, Tianran* Methods to derive the magnetopause from soft X？ray images by the SMILE mission, Geoscience Letters, 9:30, 2022, https://doi.org/10.1186/s40562-022-00240-z 2.孙天然*，张颖洁，韦 飞，彭松武，尧中华，王赤*，地球磁层软X射线信号的辐射特性研究，地球与行星物理论评，2022，accepted3.Wang, Rongcong, Li Dalin*, Sun Tianran*, Peng Xiaodong, Yang Zhen, Wang J.Q., A 3D Magnetospheric CT Reconstruction Method Based On 3D GAN and Supplementary Limited-Angle 2D Soft X-ray Images. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2022, accepted4.Jorgensen, A. M.*, Xu, R., Sun, T., Huang, Y.,Li, L., Dai, L., & Wang, C. A theoretical study of the tomographic reconstruction of magnetosheath X-ray emissions. Journal of Geophysical Research: Space Physics, 2022, 127, e2021JA029948. https://doi.org/10.1029/2021JA0299485.Sun T.*, Wang C.*, Connor H. K., Jorgensen A. M., Sembay S Deriving the magnetopause position from the soft X-ray image by using the tangent fitting approach Journal of Geophysical Research: Space Physics 2020, 125, e2020JA028169. https://doi.org/10.1029/2020JA0281696.Sun T. R.*, Wang C.*, Sembay S. F., Lopez R. E., Escoubet C. P., Branduardi-Raymont G., et al. Soft X-ray imaging of the magnetosheath and cusps under different solar wind conditions: MHD simulations Journal of Geophysical Research: Space Physics 2019, 124. https://doi.org/10.1029/2018JA026093 7.Jorgensen A. M., Sun T.*, Wang C., Dai L., Sembay S., Wei F., et al. Boundary detection in three dimensions with application to the smile mission: The effect of photon noise Journal of Geophysical Research: Space Physics 2019a, 124. https://doi.org/10.1029/2018JA0259198.Jorgensen A. M.*, Sun T.*, Wang C., Dai L., Sembay S., Zheng J. H., Yu X. Z. Boundary Detection in Three Dimensions With Application to the SMILE Mission: The Effect of Model-Fitting Noise Journal of Geophysical Research: Space Physics 2019b, 124. https://doi.org/10.1029/2018JA026124

自量子力学创立以来，科学家通过对量子行为的研究，研发出了核磁共振成像、激光、半导体等在内的众多技术产品，对人类生活产生了重大影响。随着技术进步，第二次量子ge命蓬勃发展，利用量子精密测量技术实现的精密仪器使物理量的测量达到了前所未有的分辨率和灵敏度。何为量子传感器？CIQTEK量子传感器利用量子力学的原理和技术来测量一系列物理量。与经典传感器不同，量子传感器利用量子态的特殊性质（例如叠加态和纠缠态）来实现高精度、高灵敏度、高分辨率的测量。其测量的物理量包括磁场、电场、温度、压力、pH值、时间和频率等。此外，量子传感器还可以用于探测微小的物理效应，例如引力波、暗物质等，为天体物理等领域提供了新的测量手段。量子精密测量技术脉冲EPR技术简介CIQTEK脉冲电子顺磁共振 （pulsed EPR）是一种涉及到在恒定磁场中测量电子自旋净磁化矢量的磁共振技术。在实验中，通常施加一个短的振荡场（比如微波脉冲）来对电子自旋磁化矢量的状态进行扰动，然后测量由样品磁化产生的微波发射信号，再将微波信号通过傅立叶变换在频域中产生 EPR 频谱，从而可以获得有关顺磁性化合物的结构和动力学信息，电子自旋回波包络调制（ESEEM）或脉冲电子-核双共振（ENDOR）等脉冲 EPR 技术还可以揭示电子自旋与其周围核自旋的相互作用。与传统的连续波EPR（CW EPR）相比，脉冲EPR在控制和测量样品中的自旋态方面具有更高的灵活性和精度。脉冲EPR技术在量子传感中的应用CIQTEK在量子传感中，我们可以以电子自旋为探针，来探测核自旋的相关信息。基于脉冲EPR的弛豫测量和超精细光谱法可以识别顺磁粒子并对其浓度进行测量。其测量的原理为在脉冲EPR中，由于核自旋会影响电子自旋的T1（纵向弛豫时间）和T2（横向弛豫时间），浓度会影响电子自旋与核自旋的平均相互作用强度，从而影响电子自旋的弛豫时间。因此通过监测电子自旋的T1和T2的变化可以推断核自旋的浓度。同时，核自旋会调制电子自旋的进动频率，从而可通过电子自旋来对核自旋进行表征。Sun Lei课题组以有机量子比特的MOF材料（MgHOTP）为探针，通过电子与核之间的超精细耦合作用实现了室温下溶液相中离子的量子传感，可用于检测环境中的化学分析物（Li+、Na+）并对其进行定量分析。研究人员将有机自由基嵌入MOF骨架中，在实现室温可操作性的同时还能使有机量子比特与分析物通过吸附作用密切接触。图1基于MOFs中的有机自由基的室温量子传感。(a)将具有有机量子比特的MOF颗粒悬浮在待测分析物的溶液中。(b)化学分析物被吸附到MOF中，并通过超精细耦合与嵌入的自由基相互作用。(c)基于超精细光谱可以识别与自由基量子比特相互作用的原子核，并进一步对化学分析物进行量化。（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 19008&minus 19016）MgHOTP中的自由基表现为电子自旋量子比特，其量子态可以被外部磁场部分极化，使用微波脉冲操控，并通过电子自旋回波读出。利用脉冲弛豫方法以及CP-ESEEM方法可对Li+进行检测并定量，检测范围为5*10-3 mol/L-0.5 mol/L。图2 室温下MgHOTP定量检测THF溶液中的Li+。(a) 不同[Li+]的LiClO4 THF溶液中MgHOTP的T1和Tm。(b) [Li+] = 2.0 mol/L的LiClO4 THF溶液中MgHOTP的部分时间域CP-ESEEM谱图。(c) 不同τ值下CP-ESEEM的二维光谱。(d) MgHOTP在含不同[Li+] LiClO4的THF溶液中的频域CP-ESEEM谱。(e) 2ω(7Li)/ 2ω(1H) ESEEM峰值比与[Li+]的关系。(f) MgHOTP在含0.1 mol/L NaClO4和不同浓度LiClO4的THF溶液中的频域CP-ESEEM谱。（J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 19008&minus 19016）国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪CIQTEK国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100是一款集连续波EPR、脉冲EPR、瞬态EPR为一体的多功能EPR谱仪，在支持连续波EPR实验的同时，还可实现弛豫时间测量、电子-电子双共振、电子-核双共振等多类型脉冲实验测试。国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100随着研发能力与产品工程化能力不断提升，国仪量子目前已推出具有核心自主知识产权，商用化的X波段电子顺磁共振波谱仪全系列产品：X波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪EPR100、X波段连续波电子顺磁共振波谱仪EPR200-Plus、台式电子顺磁共振波谱仪EPR200M；并向前沿高端技术的高频谱仪进军，研发出了W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪EPR-W900。

8月3日，首届天府宝岛工业设计大赛评选出的500多件优秀作品在四川科技馆展出，展出作品涉及电子信息产品类、时尚类、医疗科学类等等。在昨晚的颁奖典礼上，成都参赛者罗挽澜的“MT.S1手持探测仪”从1658项作品中脱颖而出，获得大赛“特别表彰奖”，奖金总额高达100万元。 　　手持探测仪“笑”到最后 　　在众多作品中，来自成都某设计公司的罗挽澜，以其“MT.S1手持探测仪”获得大赛“特别表彰奖”。昨晚在香格里拉大酒店举行的颁奖典礼上，罗挽澜获得了20万的直接奖励与80万的创业基金。“MT.S1手持探测仪”是一种专业的探测设备，从外观上看，它像一台小型摄像机，主要由机身、手柄、 LED屏幕组成。罗挽澜介绍，该仪器主要用于探测放射性物质的数量，如核辐射等。罗挽澜透露，所获得的奖金将用于探测仪投入生产的基金：“希望能早日把这项设计提供给需要它的单位。” 　　此外，99项参赛作品分别获得大赛一等奖、二等奖、三等奖与优秀奖。在9项获一等奖的作品中，1项来自韩国、4项来自中国台湾、2项来自四川，另2项来自国内其他省份。 　　设计大赛将每年举办一次 　　除优秀作品展示外，工业设计高峰论坛也是天府宝岛工业设计大赛最后一站的重头戏。除分享自身对工业设计的看法与理念之外，多位专家还对中国工业设计面临的问题提出了建议。 　　作为大赛的主办方之一，台湾工业总会秘书长蔡练生对大赛作了总结与评价：“这次大赛是两岸交流的新形式，两岸在工业设计方面各有各的优势，一起交流可以取长补短，共同进步。”他认为四川有很多优秀的工业设计者，这次大赛为设计者和生产者提供了交流的平台，取得了很好的效果，“但这不是终点，我们的大赛还将继续办下去。”蔡练生说。 　　四川工业信息联合会常务副会长刘志平透露，以后天府宝岛工业设计大赛将每年举办一次，明年的比赛将从年初开始启动。

6月7日，中国科学院计划财务局组织专家对高能物理研究所承担的院重大科研装备研制项目“二维X射线探测器的研制”进行了现场验收。 　　二维X射线探测设备采用200mm×200mm气体电子倍增器膜(GEM)为主要探测部件，项目组经过多年潜心研究，开发了相关探测器的制作工艺，解决了电极结构设计的关键技术问题，研制了多路快读出前端电子学及高速数据获取系统。 　　该设备的特点是：有效探测面积大、位置分辨好、计数率高，具有同步辐射晶体衍射和二维成像功能，现已在北京同步辐射大分子实验站进行了晶体衍射实验，实现了X射线的高计数率、高分辨率探测，可以满足同步辐射的使用需求，有望在X射线衍射、小角散射和成像等方面开展广泛的应用研究。 　　验收专家组听取了项目负责人陈元柏的研制工作和使用报告、财务报告及测试专家组的测试报告，现场核查了研制设备的运行情况，审核了相关的文件档案及财务账目。专家组对该项目研制做出了高度评价，认为各项技术指标达到或优于实施方案规定的要求，实现了X射线探测的二维精确定位，填补了国内高计数率X射线气体成像探测器的技术空白 技术档案齐全，经费使用合理，单位自筹资金到位，一致同意通过验收。鉴于该成果具有广阔的应用前景，专家组建议该项目的研究特别是小型化研究要不停顿地进行下去，促进项目成果的应用和推广。 验收会现场 测试现场 二维X射线探测设备

邵师傅发明的微声探测仪 　　天然气公交车如果路上发生漏气将很危险，可是检测起来又很困难，有了微声探测仪就轻松多了。记者近日了解到，为了检测天然气泄漏情况，公交驾驶员邵明德师傅发明了一种微声探测仪。 　　“这是话筒探头，将探头放在燃油管路上，如果有天然气泄漏就会有‘嗤嗤’的声音，”6月7日，在公交20路队，驾驶员邵明德给记者试验了他的新发明微声探测仪，其中探头是驻极体话筒，话筒通上线，插入经过改造的收音机，“这个收音机经过改造就有了放大器的功能，通过这个放大器和耳机，话筒所收到的‘嗤嗤’天然气泄漏的声音就能听到了”。同时，为了夜间使用这套设备，邵师傅还在探头处装有LED灯，一通上电LED 灯还挺亮的。 　　“由于路颠和管线老化，难免会出现管线天然气泄漏情况。”据邵师傅说，自从2007年开上天然气汽车后，他就发现天然气管线有些时候发生泄漏，但是检测起来很麻烦，要在车的燃油管路上涂抹肥皂水试验是否漏气，从那时起他就在琢磨如何检测天然气泄漏问题，最终发明了微声探测仪。

面对远距离小目标，常规探测手段往往只能对其定位，看到的目标只是一个点。而有些特殊需求下，需要掌握其面特征甚至体特征，实现运动目标认知，此时迫切需要发展超分辨成像手段。国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室主任胡以华教授团队，继2022年实现10千米距离上优于2厘米分辨率的国内外报道最高水平的反射层析激光雷达超分辨二维成像的基础上，近期实现了三维超分辨成像的重大突破。实现10千米距离2.0×2.0×3.5厘米分辨率的三维超分辨成像反射层析激光雷达实现二维成像的原理日趋成熟，国内外也开展了相关的实验研究，但是实现三维成像的原理和方法在国内外未见报道。团队创新性地提出了反射层析激光雷达三维成像技术架构，建立了激光探测的多角度多视场交叠取样、窄脉冲激光回波的高速高保真采集及图像重构融合处理方法，研制出反射层析激光雷达三维成像实验系统，在合肥紫蓬山地区开展了距离为10.38 km的外场实验，实现目标图像的三维超分辨重构。实验中，在山上(31°43′28″N, 116°59′55″E)的百米高实验塔上分别设置两类目标：1）高度75 cm、宽度30 cm的立体组合件，如图1 (a)所示；2）多块厚度1.7 cm、断面面积不同的块状体构成的从下到上间距9 cm到2 cm递减、面积渐小的60°倾斜角梯形立体分辨率测试靶，如图1 (b)所示。成像实验系统布置在该市华南城(31°46′20″N, 117°5′35″E)楼上，如图1 (c)所示。在多种实验环境和实验参数设置下，成功获得了如图2 (b)、图2 (d)所示的立体目标三维超分辨成像结果。图1 反射层析激光雷达三维成像实验实施图(a) 立体组合件；(b) 立体分辨率测试靶；(c) 反射层析激光雷达三维成像实验系统经第三方专家现场实测，在10.38 km距离上，环绕平面成像分辨率优于2 cm，环绕轴向分辨率优于3.5 cm。根据反射层析激光雷达成像的原理，只要激光脉冲回波信噪比足够，其三维成像分辨率与光学孔径、作用距离、激光发散角相对无关，因此，本实验为实现千千米超远距离微小目标的三维成像奠定了基础。该实验系统光学孔径为260 mm，相同孔径的光学成像系统衍射极限角约为5 μrad，对应10 km处常规光学成像的极限分辨率约为5 cm。本成果取得了超过同口径光学成像衍射极限的远距离小目标超分辨成像能力，其成像分辨率居激光成像领域国内外最优水平，特别是通过独创的技术手段和处理算法首次得到立体目标结构的十千米距离厘米级超分辨三维成像结果。图2 目标实物与成像结果(a) 立体组合件；(b) 立体组合件重构图像；(c) 立体分辨率测试靶；(d) 立体分辨率测试靶重构图像科研团队简介国防科技大学电子对抗学院胡以华教授科研团队长期致力于运动目标精确激光探测和光电对抗等领域方向理论与应用研究，围绕目标的激光三维成像、反射层析激光雷达成像、大气扰动激光探测、相干探测、光子探测以及量子纠缠探测方法，取得了一系列研究成果，为空天弱暗目标远距离探测、高精度定位和多维信息获取提供新型技术手段。团队先后出版专著《激光成像目标侦察》、《目标衍生属性光电侦察技术》、《Theory and Technology of Laser Imaging Based Target Detection》和《激光相干探测应用理论方法》，公开发表学术论文300余篇，授权发明专利70余项，获国家技术发明二等奖2项、国家教学成果二等奖2项、安徽省重大科技成就奖、省部级科技一等奖8项。团队带头人，国防科技大学电子对抗学院胡以华教授，脉冲功率激光技术国家重点实验室主任，光学工程学科首席专家，中国光学学会会士，安徽省科学技术协会兼职副主席。长期从事光电探测与对抗领域研究，取得多项系统性创新成果。

p strong 仪器信息网讯& nbsp /strong 人类对于微观世界的认知有着漫长的历史。自300年前第一台显微镜问世以来，人们便开启了探索微观世界的大门。随着科学技术的发展，光学显微镜、透射电子显微镜和扫描电镜逐渐作为工具被人们熟知，并且，应科学发展的需求，各项技术均在不断的创新与发展。如今，作为材料分析的重要工具，电镜技术已广泛应用于材料、化工、医学、生物等多个领域。 br/ /p p 　　整体而言，电镜技术发展到今天，在技术上获得极大的发展，主要表现在几个方面，来自武汉大学电子显微镜中心主任王建波对此进行了简单介绍：第一，核心技术空间分辨率越来越高，借助辅助的技术手段，已经可以提供多尺度和多维度的信息 第二，计算机技术介入电镜领域，带来速度上的飞跃。正是结合了计算机技术，漂移校正变得简单，数据处理、记录、转移等方面速度变快，大大提高了分析的速率 第三，多种新型探测技术如CMOS等技术的出现，使电镜技术的动态响应范围、分析速度等获得革命性提高 第四，电场、光场、力场等外场技术的联用，可联合表征某些曾经无法定量的样品 第五，计算机模拟技术使得定量结果由模糊变得精确 第六，与其他技术联用，使电镜技术逐步变成一个综合性设备 第七，透射电镜样品的制备工具得以发展。透射电镜、X衍射仪等是强有力的表征工具，需要强大的样品制备工具与其相匹配。 /p p 　　随着电镜技术对样品制备能力要求的提升，在现在的电镜行业，谈及微纳加工仪器，聚焦离子束(FIB)技术不可不谈。该技术通过能离子轰击材料表面，实现材料的剥离、沉积、注入和改性。目前先进的FIB系统为双束，即离子束和电子束(FIB-SEM)系统，也就是在SEM微观成像实时观察下，用离子束进行微纳加工，具有离子注入、离子溅射、TEM试样制备等多种功能。早在多年前，该技术在市场上已经商品化。 /p p 　　电镜技术研究正处于一个健康发展时期。就扫描电镜而言，业界人士认为，未来其研究方向主要有三点。首先，原位研究，包括气体、液体、加热和力学等研究方法 其次，电子束旋进和三维重构及全息技术的方法学研究 最后，商业化的多种表征手段集成到一台仪器上，这也是目前电镜行业仪器厂商热衷的方式之一。 /p p 　　作为聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)主流供应商之一， TESCAN 和WITec公司在2014年联合推出了显微镜新品RISE Microscopy，即扫描电子显微镜与拉曼光谱仪联用系统，用以对样品进行综合表征：电子显微镜是一个很好的表征样品表面形貌、成分、结构的可视化技术平台，而共焦拉曼成像是表征样品化学和分子组成的成熟光谱方法。目前该技术已经在上海交通大学分析测试中心— TESCAN China联合实验室使用。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/66abe88c-76a1-41b2-a6ec-e1a9d798a6bb.jpg" title=" 联合实验室.jpg" / /p p 　　2017年5月18日，上海交通大学分析测试中心-TESCAN China联合实验室揭牌仪式，上海交通大学分析测试中心主任张兆国(左五)、TESCAN董事会主席兼CEO Jaroslav Klima(右五)共同为联合实验室揭牌，并签署合作协议。 /p p 　　据TESCAN(中国)市场部经理顾群介绍，目前，上海交大分析测试中心已经配置多台TESCAN公司电镜及FIB系统，包括一台超高分辨扫描电镜-聚焦离子束-飞行时间二次离子质谱联用系统(UHR FE-SEM-FIB-TOF-SIMS)。“这是一个综合平台。电镜主要用来观察待测物质的表面形貌，附加能谱仪分析待测物质除轻元素和痕量元素之外的成分，若配以TOF-SIMS设备，则轻元素及痕量分析的功能就得以完善。”顾群表示，“FIB技术可对指定待测样品位置进行精细切割剥离，被剥离的样品将进入TOF-SIMS进行元素分析，而切割出的新界面将通过EDS和EBSD进行三维成分、结构和取向分析。” /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/ac6246ad-4c57-4be1-9025-9b793a70d717.jpg" title=" 电镜.jpg" / /p p style=" text-align: center " 上海交大分析测试中心的UHR FE-SEM-FIB-TOF-SIMS /p p 　　“我对FIB技术非常感兴趣，借助FIB技术，电镜观察微观结构可由二维向三维方向发展，并且可以为透射电镜制作超薄样品，尤其是复合材料样品。FIB技术应该说是今后发展的一个主流方向。” 上海交大分析测试中心副研究员何琳如是说。 /p p 　　“除与TOF联用之外，FIB与拉曼光谱的联用系统也放在了联合实验室。如果将FIB与可配附件全部联用，则可实现对每个微区同时采集成分、结构等精细信息。材料表征结果比较全面。”顾群讲到。但与此同时，顾群还表示，因仪器设备原理差异，目前的技术条件下，某些产品还无法整合。到目前为止，TESCAN的FIB技术可配置的技术还包括阴极荧光等设备。 /p p 　　据外媒发布的研究报告显示，近些年，行业的快速增长提升了显微镜在印刷、涂料、失效分析和元素检测方面的应用需求，纳米技术领域对先进技术、高分辨率显微镜的需求也不断增长，汽车行业对所用材料深入分析给电镜技术和应用带来机遇，而新兴的生命科学领域对电镜技术的需求也越来越多。综上，电镜技术正面临着多个新兴行业对技术和应用方案开发的机遇和挑战。 /p p 　　为应对新兴行业用户对解决方案的需求，更好的为用户提供技术支持，2017年5月18日，TESCAN(中国)上海应用中心举行了开幕仪式，正式投入使用。多位来自高校、科研院所、企事业单位的用户参加了本次开幕仪式。据了解，TESCAN(中国)每年定期派遣中国地区售后服务人员前往捷克总部参加技术培训，并且捷克总部也在中国派遣了一名技术工程师，负责为中国客户解决技术和应用问题。 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/c93a45b5-c78d-43d2-a527-219fe9033526.jpg" title=" 揭牌.jpg" / /p p style=" text-align: center " TESCAN(中国)上海应用中心揭幕 /p p style=" text-align: center " (左起：TESCAN董事，首席战略官 Kopriva Radomir、TESCAN董事会主席兼CEO Jaroslav Klima、捷克领事馆总领事馆馆长Richard Krpac、TESCAN(中国)总经理冯骏) /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/c7bb2821-7128-4912-8e8a-520342b3cc16.jpg" title=" 合影.jpg" / /p p style=" text-align: center " 与会人员合影 /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/1dfadb27-527a-4d84-a2a2-a93d7aa4f2fc.jpg" title=" 应用实验室.jpg" / /p p style=" text-align: center " 参观应用中心 /p p 　　开幕式上，胜科纳米(苏州)有限公司的郑海鹏告诉仪器信息网工作人员：“场发射扫描电镜由于其成像清晰，同时可以对微区进行定点的成分分析和形貌表征，配以某些特殊配件，可以帮助我们更好的开展失效分析和材料分析工作。TESCAN的扫描电镜人机交互体验较好。” /p p br/ /p

日前，经以中国工程院院士何继善为组长的专家鉴定委员会鉴定，由湖南省研制的 “警用超宽带雷达式生命探测仪”正式通过国家科技成果鉴定。 　　在重大灾害面前，如何快速准确地找到掩埋在瓦砾、混凝土等废墟中的生命信号，最大限度地挽救被困群众的生命，一直是灾难救援工作的技术难题之一。2009年初，公安部消防局下达了“警用超宽带雷达式生命探测仪”重点攻关科研项目，由湖南省消防总队和湖南华诺星空电子技术有限公司联合研制。针对目前音频、光学、红外等几种生命探测仪存在的一些主要技术缺陷，研究人员先后攻克了一系列关键技术，采用新体制的超宽带雷达技术，实现生命体的快速搜索与精确定位。测试结果表明，该设备可有效检测到20米范围内人体的肢体活动以及心跳、呼吸等活动。 　　据了解，该设备于今年4月已顺利通过国家地震局地震模拟环境测试试验。随后，在玉树地震救援任务中，救人员使用该设备成功探测、救出多名群众。专家认为，该设备在技术上居于国内领先水平。

2021年9月14日，“吉林一号”卫星拍摄的内蒙古自治区景色卫星遥感正成为国际认可的新一代全球碳盘点方法——碳从哪里排放？减了多少碳？还有多少排放需要中和？相比传统方法，卫星遥感具有客观、连续、稳定、大范围和可重复观测等优点。迄今，日本、美国和中国已相继发射了具备大气二氧化碳浓度观测能力的卫星。2016年12月22日，我国首颗碳卫星、全球二氧化碳监测科学实验卫星在酒泉卫星发射基地发射升空并在轨运行，成为国际上第三颗温室气体监测卫星。随后，2018年5月9日，我国再次成功发射高分五号卫星，搭载的温室气体监测仪GMI的主要功能是定量监测二氧化碳和甲烷的全球浓度分布变化。今年4月，我国使用长征四号丙运载火箭成功发射大气环境监测卫星，以激光监测二氧化碳浓度变化；8月又成功发射“句芒号”卫星… … 仰望星空，这一颗颗卫星，成为助力碳中和的科技力量。“句芒号”上天2022年8月4日11时8分，我国在太原卫星发射中心使用长征四号乙遥四十运载火箭，成功将陆地生态系统碳监测卫星“句芒号”送入预定轨道。句芒，是我国古代民间神话中的木神、春神、东方之神，主管树木的发芽生长，象征对自然环境的敬畏与责任。卫星发射前，国家航天局新闻宣传中心与国家林业和草原局宣传中心、中国空间技术研究院等单位联合组织发起了陆地生态系统碳监测卫星征名活动。“句芒”“青绿”“寻木”“烛龙”“神农”… … 每一个网友投稿的名称和其背后的释义都饱含大家对绿色生态环境的渴望和对中华传统文化的喜爱。最终，“句芒”从近5000个投稿中脱颖而出。“句芒号”是世界首颗森林碳汇主被动联合观测的遥感卫星，能够实现对森林植被生物量、气溶胶分布、叶绿素荧光等的高精度定量遥感测量，进而计算出森林碳汇，即“森林植被吸收并存储的二氧化碳量”。过去，林业局要摸底森林碳汇，只能用传统的监测手段：森林调查员深入山林，依次测量每棵树的高度和树木胸径，再算出碳汇。这种测量数据更新不会很及时，通常一个季度更新一次。国家航天局公布的信息显示，“句芒号”卫星在轨运行后，可提高碳汇计量的效率和精度，转变传统的人工碳汇计量手段。“句芒号”卫星运行于高度为506公里、倾角97.4度的太阳同步轨道，通过综合遥感手段实现植被生物量、大气气溶胶、植被叶绿素荧光等要素的探测和测量，将广泛应用于陆地生态系统碳监测、国家重大生态工程监测评价、大气环境监测和气候变化中气溶胶作用研究等工作。2020年9月，我国在第75届联合国大会上正式提出，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。“句芒号”成功上天后，国家航天局表示，该卫星将为我国实现碳达峰、碳中和提供遥感力量，提高我国应对全球气候变化的话语权和主导权。准、全、细、精作为“句芒号”卫星的研制团队，航天科技集团五院表示，研制团队创新性地将天基测绘“激光雷达+光学相机”为代表的主被动联合观测手段应用到森林监测中。植被高度、植被面积、叶绿素荧光和大气PM2.5含量是计算森林碳汇能力的核心数据。为精准监测森林碳汇，“句芒号”卫星配置了多波束激光雷达、多角度多光谱相机、超光谱探测仪和多角度偏振成像仪等4种载荷，以支持获取上述数据，并确保数据“准、全、细、精”。为确保植被测高结果“准”，“句芒号”利用多波束激光雷达进行植被测高。这是一个抽样测量的过程，通过计算激光到树冠以及地面的时间差得出树木的高度，而卫星一次测量发射出激光的光束数量、频次决定着测量精度。为最大程度提升植被测高的数据精度，研制团队通过数据反演、仿真分析、应用测试，最终使植被测高精度大幅提升。为确保获取植被面积“全”，准确还原森林茂密程度，研制团队为卫星设计安装了5个多光谱相机，实现对地5角度立体观测。同时，为了避免植被阴、阳面光线影响，研制团队创新性提出月球定标方法，确保5角度成像光谱响应一致。实现这些能力后，5角度多光谱相机就能帮助“句芒号”绘制一幅“立体”植被分布图。叶绿素荧光制图是“句芒号”卫星实现高精度监测的重要环节。由于叶绿素荧光的能量非常小，仅有约0.5%到2%以荧光的形式发射出来，为提升叶绿素光谱探测精“细”程度，研制团队为“句芒号”卫星设计配置了超光谱探测仪，创新性使用了光栅分光原理，将光谱分辨率较传统探测仪提升了10倍，实现了国际首次0.3纳米精细探测，能够探测到人眼所看不到的太阳光明暗细微变化。为实现大气校正数据“精”，研制团队为“句芒号”卫星配置了偏振成像仪，支持35个角度监测大气PM2.5含量，获取大气横向PM2.5含量信息。此外，研制团队还增配了大气激光雷达，用于获取大气纵向PM2.5含量信息。一横一纵，就将数据结果由二维变成了三维立体信息，更加精准。数据应用是重头2020年，《巴黎气候变化协定》通过五周年之际，联合国秘书长安东尼奥古特雷斯撰文呼吁：“每个国家、城市、金融机构和公司都应采取净零排放计划，从现在做起，走上实现这一目标的正确道路，即到2030年全球温室气体排放量比2010年的水平减少45%。”中国工程院院士、清华大学碳中和研究院院长贺克斌近日表示，截至2021年底，全球已有136个国家提出了碳中和承诺，这一范围覆盖了全球88%的二氧化碳排放、90%的GDP和85%的人口。不过，确定温室气体减排的情况，以及确定各国承诺的减排指标是否达到并不容易。有几个问题亟待弄清：大气中温室气体的总量是多少？属于人为排放的有多少？各个国家的排放量是多少？将每一项减碳措施的效果、剩余碳排放、如何实现碳中和等明确化，将每一项减排贡献真实透明地测算出来，就是碳盘点的具体任务。“在轨运行只是第一步，如何利用卫星遥感进行准确有效的监测、获取高质量数据、对数据进行科学解析以及数据产品的应用等环节才是重头戏。”中国科学院大气物理研究所碳中和研究中心副研究员杨东旭撰文称。2021年，中国科学院大气物理研究所基于我国第一颗碳卫星——全球二氧化碳监测科学实验卫星的观测数据，发布全球碳通量数据集，标志着我国已具备全球碳收支的空间定量监测能力，可以助力盘点各地碳收支核算。事实上，早在2017年，我国宣布新一代静止轨道气象卫星“风云四号”和首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星的数据产品对全球用户免费开放，自那时起，我国成为继日本、美国之后，第三个可以提供碳卫星数据的国家。2021年7月16日，全国碳排放权交易在上海环境能源交易所股份有限公司正式开市。此前，我国已陆续启动七个碳交易试点，分别为深圳、上海、北京、广东、天津、湖北和重庆。“双碳”（碳达峰与碳中和的简称）成为全球热点后，碳交易随之升温。中投协咨询委绿创办公室副主任郭海飞称，2021年，全球主要碳市场交易额达到7600亿欧元，相比2020年增长164%。其中，欧盟排放交易体系以6830亿欧元占据全球交易额的约90%。就国内而言，“随着未来石化、化工、建材、钢铁、有色、造纸、航空、建筑等行业纳入到全球统一的碳交易市场，我国碳交易市场规模可能会超过数万亿元人民币。”郭海飞说。但市场不会一蹴而就。碳数据方案提供商行星数据CEO白纯钰公开表示，为了碳交易而购买碳数据的客户，很在意是否可以按照需求监测和分析交易的碳资产，比如最近三个月全国森林碳汇的整体变化情况——这需要卫星配套的数据反演软件快速处理各种需求。“国家队卫星的数据用户往往是国家级的科研单位，其需求主要瞄准更宏观的全球变化研究或国家层面需求，这和市场上的商业化应用很多时候并不完全匹配，这也导致没有发射能力的卫星数据应用公司即使拿到这类数据之后，可以施展的空间尚非常有限。”白纯钰称，伴随市场的成熟，对碳数据的需求必将更大，而卫星也将在实现“双碳”目标的进程中发挥更大作用。

日本研究人员利用回收饮料瓶的塑料制成能够测知辐射的传感器，可用于辐射探测仪，有望让成本下降90%。 　　京都大学助理教授中村秀人(音译)与帝人公司合作研究，设计出一种以PET材料制成的传感器，可用于制造小型辐射探测仪和较大型号的辐射值读数测量仪。 　　PET，即聚对苯二甲酸乙二醇酯，广泛用于塑料饮料瓶。研究人员利用饮料瓶制成一种塑料树脂，发现这种材料遭到辐射时会发出荧光，且强度好、柔韧、成本低，可用作辐射探测仪中的传感器。 　　当前，日本市场上传感器原材料大多从法国圣戈班公司进口，价格较贵。 　　帝人公司公关部估计，传感器售价大约1万日元(约合130美元)，比市场现有产品便宜九成，最早会在下个月供应一些政府部门和企业。 　　帝人公司销售主管石井彻(音译)告诉路透社记者，“我们的目标是在9月底制成最终成品”、即辐射探测仪，9月、10月供政府部门和企业试用，随后逐渐供应公众。 　　日本东北部3月地震和海啸后，福岛第一核电站泄漏，不少民众争相购买辐射探测装置。