小信号高增益低噪声放大器

锁定放大器用于测量非常小的交流信号，即使小信号被数千倍大的噪声源所掩盖，也可以进行准确的测量。这种设备用利用一种称为相敏检测（phase-sensitive detection, PSD）的技术来挑选出特定参考频率和相位的信号分量，提取具有已知载波的调制信号。锁定放大器在各种光学测量仪器个设备中扮演着十分关键的角色。昕虹光电HPLIA微型双通道调制解调锁相放大器以当今FPGA +ARM单片机的业界流行配置而设计，长期深受用户青睐。迎接2022年，我们回应广大客户的需求，推出了升级版HPLIA Plus调制解调锁相放大器，不仅提升了颜值，更支持了大家期待已久的外部参考信号输入，实现更便捷、更弹性的调制和解调功能！海尔欣HPLIA Plus外观展示图HPLIA Plus 亮点：1.老版仅支持内部同步DDS信号，进行独立的双通道内同步解调。而HPLIA Plus终于支持外同步模式啦！用户可选择去同步外部输入的参考信号模式，而由Input1去解调微弱信号。内外同步模式，便于用户灵活自选调制信号，让您的实验设置更弹性！2.在外同步模式下，其中一路调制通道DDS输出与用户参考信号锁相的正弦波，可以用于同步其他HPLIA Plus，这样的配置可使多通道锁相解调成为可能，可借由数个HPLIA Plus锁相放大器串联，实现简易、便捷、经济的多路信号同步锁相解调。3.全新的UI界面，支持原有PC显示或机身自带高分辨触摸显示屏，实验设备玩出高级感！

近日，哈尔滨工程大学发布52项仪器设备采购意向，预算总额达1.58亿元，涉及太赫兹矢量网络分析仪、目标电磁散射测试设备、电磁频谱成像设备、磁性材料微结构测试系统、多功能X射线衍射仪等，预计采购时间为2024年9~10月。哈尔滨工程大学2024年9~10月仪器设备采购意向汇总表序号采购项目需求概况预算金额/万元采购时间1电磁干扰测试接收机电磁干扰测试接收机主要用于依据国军标实现舰载设备的电磁兼容特性主要项目测试，具有典型的EMI测试界面，内置低噪声放大器、全波段预选器，可进行标准限值线编辑、传输因子编辑、扫描列表编辑，具备全面的频谱分析功能，包括信道功率测量、占用带宽测量、邻道功率测量等。2342024年10月2太赫兹矢量网络分析仪太赫兹矢量网络分析仪能够准确、高效测试微波、毫米波太赫兹被测件的幅度、相位和群时延特性等参数，能够同时满足宽频带、大动态范围和快速实时测试的要求，适合有源器件S参数的测试等多种场景。2432024年10月3目标电磁散射测试设备目标电磁散射测试设备能够实现宽频带范围内目标RCS的准确测试，能够进行一维、二维成像。具备RCS测试数据的采集、数据显示与输出功能，数据采集过程支持采集数据实时曲线显示，具备RCS测试结果对比分析和断点续测功能。1712024年10月4电磁仿真测试软件电磁仿真测试软件具备不低于万倍波长的电大尺寸目标计算能力，内置优化算法，具有电磁、红外、力学和流体计算功能；具有单站RCS计算模式和成像计算模式，支持多种算法；软件具备在深腔外表面和开口边缘构建高效吸波材料的能力；具有雷达目标成像计算模式，具有一维距离成像（HRRP）模式及二维全波算法 ISAR/SAR 成像模式；具备电大/超电大舰船平台的电磁脉冲（各种时域脉冲和任意外部读入脉冲波形）、多频率的复杂电磁场计算能力。2382024年10月5电磁频谱成像设备电磁频谱成像设备能够实现户外便携高光谱成像，快速获取地物光谱信息和图像信息；同时可以实现机载高光谱成像，可悬停内置推扫成像或无人机外置推扫成像；具备自动调焦功能，获取清晰图像，无需手拧镜头调节图像采集清晰度；能够实现波形相似度匹配，可设置相似度，截取指定波段数据：下限波长和上限波长。1782024年10月6弓形法测试装置弓形法测试装置能够在常温~1000℃下，在宽频带范围内实现材料此电磁波反射率测试，弓形框电动控制，一键达位，L型，半径可调，支持对于反射率数据分析计算，支持计算最大值及对应的频点、最小值及对应的频点、平均值、关注的带宽等参数，支持测试数据拟合处理。1202024年10月7功率放大器功率放大器主要用于对微波毫米波信号进行功率放大，包括射频信号及小信号增益放大，具有频率范围宽、高增益、低噪声系数的特点，用于开展各项科研试验过程中信号放大与处理。812024年10月8毫米波控制机毫米波控制机采用TESTI/O总线作为控制总线的结构体系，主要实现对于微波网络分析设备的毫米波及太赫兹频率扩展。772024年10月9近场扫描装置近场扫描装置具有扫描架平面指示及可调功能，由X轴、Y轴、Z轴、P轴四轴组成，可根据设置转角间隔，输出TTL电平脉冲，可用于各项天线测试试验中的机械运动与扫描的精密控制。882024年10月10毫米波信号发射模块毫米波信号发射模块主要用于实现3mm波段内太赫兹信号产生与发射，可以确保优异的动态范围，具备频带宽，输出功率大的特点，变频损耗低，适用于太赫兹天线各项功能指标验证试验的有效开展。862024年10月11毫米波信号接收模块毫米波信号发射模块主要用于实现3mm宽带范围内太赫兹信号接收与分析，具备宽频带的特点，变频损耗低，可以用于开展太赫兹天线各项功能指标的验证试验。862024年10月12电磁信号收发装置电磁信号收发装置可以实现在宽带范围内，用于天线测量过程中的信号发射与接收，增益参考功能，具备宽频带、高增益的特点，通过定制安装夹具，配合其他装置实现天线各个切面的幅度、相位方向图等指标测试。812024年10月13天线测试装置天线测试装置主要用于天线测试过程中的各项细节保障，包含波导低噪声放大、运行总体控制、低散射天线支撑、电磁信号屏蔽，系统连接及转接等多种功能，是确保开展天线性能测试各项试验的重要设备。802024年10月14天线近远场测试软件天线近远场测试软件能分析天线各个切面的幅度、相位二维方向图及三维方向图，能测试和分析天线的增益、方向图参数：波束宽度、零深、副瓣位置及电平、圆极化轴比等，具备比较法增益自动计算的功能；具备分析天线极化性能功能，具备近远场切换功能，分为实时测量部分和数据分析部分；可配置测试的频率、功率、测试参数；具备远场数据处理功能；具备测试数据采集、显示与输出功能，测试曲线显示支持直角坐标，数据采集过程支持采集数据实时曲线显示。452024年10月15磁性材料微结构测试系统测试系统精度保持性好，准确度高，针对磁性材料进行分析检测，通过分析得到材料信息，通过不同的设置条件来应对不同的应用场景，扩大设备应用范围，可以应对不仅磁性材料以及其它材料科学研究。22302024年10月16多功能X射线衍射仪需实现的主要功能及目标：设备可用于粉末样品定性定量分析，薄膜的成份、密度、厚度以及粗糙度的测定，本体材料的织构、应力和微区分析。同时，可实现材料在不同温度下、充放电过程中的物相、晶胞参数、原子位置占有率以及微观应力等原位X射线衍射分析。3002024年10月17自动激光电弧复合焊接系统自动激光电弧复合焊接系统结合激光焊和电弧焊的优点，焊接热输入量小，焊接变形小，可有效改善船舶分片装配的精度，改善焊接质量，提高焊接效率。装备该焊接系统可以提高船舶背景教学科研水平，提升船舶建造材料专业人才培养能力。2162024年10月18搅拌摩擦增材制造系统采购标的名称：搅拌摩擦增材制造系统。 采购标的需实现的主要功能：设备主要用于目前实验室金属搅拌摩擦增材制造技术研究。通过搅拌摩擦焊原理，使金属在固态下塑性变形，实现金属构件的成形，并且具有成形工艺参数调节、过程监测等功能，可实现轻金属高效安全的增材制造，为搅拌摩擦增材制造的技术研究提供设备实验条件。 采购标的数量：1套。1352024年10月19原位红外-拉曼电化学测试系统名称：原位红外-拉曼电化学测试系统。主要功能：从分子及原子层次上对清洁能源转化与催化的反应机理进行更多的原位表征和理论分析，实时原位分析提供的重要数据支撑。实时原位分析是能源、环境与催化材料研究的重要手段和未来发展方向。采购标的数量：1套。采购标的需满足的质量、服务、安全、时限等要求：供应商负责装置的安装、供应商确保正确调试装置的各项产品；产品应满足采购标的技术参数要求，质量合格，通过验收；供应商应提供售后和培训服务；产品应满足国家生产安全标准；供应商应在合同规定的日期前将设备送达并安装调试完成。1892024年10月20先进金属熔化沉积系统采购标的名称：先进金属熔化沉积系统 采购标的实现的主要功能和目标：该设备的主要功能是用于材料加工成型，建设先进金属熔化沉积系统，形成面向船海领域的金属材料及复杂构件制备能力，并开展复杂结构海洋工程装备构件及其材料成型工艺研究，突破海洋工程装备零部件制造难题，为船舶与海洋工程装备制造提供基础。主要目标要完成沉积参数对金属材料成型性能的研究；对增材制造构件残余应力调控研究；开展激光增材金属材料缺陷调控研究；开展激光增材金属材料微观组织与力学性能的研究。 采购标的数量：1套。1172024年10月21核电厂含氚废水处理实验系统采购一套非标定制科研和教学实验设备，用于开展含氚水处理技术的科研和教学实验工作。含氚水先经过膜蒸馏预处理装置，去除溶液中的金属离子及硼酸等成分，然后进入联合电解催化交换装置，经过电解槽的电解作用和液相催化交换住（LPCE）中Pt催化剂的催化交换作用，实现氚水的浓集。1902024年10月22超声多普勒测速仪及飞轮电磁流量计（1）由于液态铅铋的不透明性，研究中为了测量液态铅铋的速度场，无法使用传统的光学测量手段。超声多普勒测速仪是利用超声多普勒技术测量流体内部流速分布的测量仪器，是现今世界科研范围内，唯一可以测量不透明液体内部流速场的测量仪器，包括但不限于液态金属等不透明液体，与特制的高温波导管探头搭配使用，可用于高达600℃熔融状态下的液态金属内部流速场测量。本高温液态铅铋介质内结构材料及杂质颗粒演变特性综合实验平台高温铅铋自然循环回路系统铅铋运行温度最高可达500℃，需使用配备高温波导管探头的超声多普勒测速仪对高温液态铅铋的速度分布进行非接触式测量，以研究液态铅铋介质内部的流动状态和机理。 （2）高温液态铅铋介质内结构材料及杂质颗粒演变特性综合实验平台高温铅铋自然循环回路系统需要对铅铋流量进行长期监测。高温液态铅铋流量测量的主要难点是其润湿性。高温液态铅铋在长期运行过程中会在管壁内部形成氧化层，从而使管壁和测量端不润湿。国内一般使用电磁式流量计进行液态金属测量，此类电磁流量计会随着高温液态铅铋的氧化，逐渐丧失测量精度，且可能彻底失灵。飞轮流量计采用特别的非接触式测量设计，能够有效克服的润湿性的问题，并且在国内外有长期铅铋测量的经验。在本综合实验平台中，飞轮流量计主要用于管道内铅铋流量的长期高精度非接触式测量。2722024年10月23测量及数据采集系模块和振动力学分析仪器用于开展光纤应变信号采集，高温介质压力测量与采集，加速度、位移信号的模态处理，模拟电流、模拟电压及热电偶信号的高频采集。1652024年10月24铅铋介质内腐蚀产物迁移及过滤机理研究模块用于开展高温液态铅铋介质内杂质颗粒在线配送、等速取样及不同过滤结构性能研究。1182024年10月25包层液态锂铅换热回路系统模块及超临界二氧化碳布雷顿循环回路系统模块关键设备包层液态锂铅换热回路系统模块及超临界二氧化碳布雷顿循环回路系统模块关键设备应用于可控核聚变能量转换技术前沿基础实验研究平台。聚焦可控核聚变能量产生、传输、转化基础研究和共性关键技术问题，开展聚变能高效安全传输转换技术、液态锂铅及超临界二氧化碳等新工质热工水力特性、聚变系统瞬态运行特性及控制策略等方面试验条件建设。6182024年10月26GNSS联合低轨卫星空天协同导航增强系统采购一套GNSS联合低轨卫星空天协同导航增强系统，包含低轨卫星模拟器，卫星信号采集回放仪，卫星信号转发器，信号干扰发射器，微波暗室等设备，主要用于仿真各类GNSS、低轨卫星星座，模拟各类信号故障、误差模型、信号干扰、运行轨迹、运行载体等因素，具备场景回放、重复复盘等功能。9月34水面无接触运动测量系统精准测量水面上舰船、海洋工程结构物模型等浮体在碰撞、风浪等不同情况下的姿态和运动轨迹。

Moku:Go轻松助力校园无线电接收实验的教学Moku:Go将10几种实验室仪器结合在一个高性能设备中，具有2个模拟输入、2个模拟输出、16个数字I/O和可选的集成电源。 一． 介绍本实验的目的是介绍调幅无线电接收器的基本原理，并演示使用锁相放大器的基本原理。你将使用Moku:Go的锁定放大器、数字滤波器、频谱分析仪和集成电源来设计和优化AM无线电接收器。调幅(AM)无线电，虽然在很大程度上被调频(FM)无线电所取代，但它仍然是通过无线电波传输信息中非常有用的一种方法。本实验设计并实现一个调幅无线电接收器。可以学习到如何找到本地AM无线电频率，并使用锁定放大器实现无线电接收器。图1显示了使用频谱分析仪在澳大利亚堪培拉接收到的AM无线电信号。图1 堪培拉地区频谱分析仪的例子 扫码查看产品详情二． 背景2.1 调幅广播在调幅收音机中，信号的振幅是经过调制的；与调幅收音机相比，调频收音机的信号频率是经过调制的。这种差异可以从图2中看出，在调幅调制波形中，波的振幅明显变化，而在调频调制波形中，正弦波的频率随时间变化。两种类型的无线电传输都有优点和缺点。商业调幅广播电台工作在535kHz至1605kHz的范围内，因此与调频广播相比，其覆盖范围通常更大在88-108 MHz范围，但它更容易受到噪声的影响，与基于音乐的广播节目相比，更适合谈话广播。图2 使用Moku:Go上的波形发生器的调幅波形和调频波形示例。 AM收音机通过使用正弦载波工作，该载波由消息信号(音频信号)调制；正在发送的信息就是这个音频。在这种类型的调制中，载波的振幅被信息信号被改变(因此称为AM)。特定无线电台的调制信号在频域中可以清楚地被视为尖峰(例如图1)，尽管在时域中通常很难看到。Moku:Go的FIR滤波器生成器可以帮助我们在无线电台周围设置一个窄带通滤波器，去除电台以外的几乎所有信号。图3给出了一个例子，FIR滤波器生成器挑选出一个大约600 kHz的AM无线电台。蓝色轨迹中可以清楚地看到用语音信号调制的AM载波。红色的轨迹(天线输入)表明，如果没有窄带通，就不可能接收这个或任何其他电台；事实上，该信号完全由截图所在办公室的可调光LED照明的~25 kHz开关控制。 图3 FIR滤波器生成器将AM广播电台(蓝色轨迹)与背景信号(红色)隔离开来。 为了接收和收听消息信号，无线电接收器需要接收特定的AM无线电频率并对其进行解调，以从消息信号中分离出载波信号。简单AM无线电接收器的框图如图4所示。图4 调幅无线电接收器框图接收器通过使用无线电天线检测无线电波来工作；然而，这种信号通常相对较弱，因此需要一个RF放大器来增强信号，以便进一步处理。由于天线将捕捉所有可能的频率，因此需要一个调谐器来找到所需的特定频率。 图5 LC电路原理图示例 2.2 模拟解调模拟解调调谐器通常由一个LC(电感电容)电路组成，如图5所示。根据所用的电感和电容，电路将在特定频率下谐振。高于和低于该谐振频率的所有其他频率将被阻挡。消息信号可以被整流为仅给出DC信号，并通过二极管和旁路电容器从载波中解调。该信息信号然后可以被放大并发送到扬声器、耳机等。2.3 锁定放大器锁定放大器是一种功能强大的器件，可以从噪声背景中分离出调制信号，在我们的情况下，是从一系列信号中分离出特定的AM信号。这意味着锁定放大器可以作为无线电接收器，因为它包含无线电接收器的几个关键部件。Moku:Go的锁定放大器能够通过使用相敏检波器(PSD)解调调制信号，例如无线电波。它使用与载波信号频率相同的正弦参考信号。它可以跟踪参考信号的任何变化，因此能够跟踪频率漂移。PSD将两个信号相乘或“混合”在一起，产生两个信号的和项和差项。所需频率和参考信号由相同的频率组成，因此频率之间的差异为零。因此，所需的无线电波信号被设置为DC。混合信号然后通过低通滤波器发送，该低通滤波器去除调制信号的交流分量。这仅留下与信号幅度成比例的DC信号，在这里，信号然后可以使用直流放大器放大。输出幅度可以从通过混频器和低通滤波器发送的信号中找到。这些可以在直角坐标或极坐标中找到。振幅R可以通过坐标之间的转换得到，其中 。对于AM信号，只需要振幅或R(在极坐标中)；信号的相位可以忽略。三． 实验前练习找到并详细列出你所在地区的AM电台列表。你觉得什么信号会最强？为什么？实验装置成分：○ Moku:Go [2x]○ 天线○ 扬声器○ 低噪声放大器(可选)1○ 鳄鱼夹○ 实验室程序3.1 第一部分确保您拥有最新版本的在地址：Moku: desktop app2将磁性电源适配器插入每个Moku:去等待前面的LED变成绿色。这些最初的步骤将解决Moku:Go #1的配置问题。将天线连接到Moku:Go的输入1，如图6和图7所示。图6 第一部分照片Moku:去设置 1、常用的30分贝LNA。如需完整的物料清单，请联系我们。2、Moku:Go可以通过三种不同的方式连接到笔记本电脑:以太网、USB-C和Wi-Fi。请参考Moku:Go Quick StartGuide 如何连接你的Moku:去你的电脑。一旦连接，Moku:Go将出现在Windows或MacOS应用程序的设备选择屏幕上。图7 Moku：go:设置第1部分 双击频谱分析仪。找到调幅范围，并随意平均频谱，以改善图表。找到最主要的调幅无线电信号频率，你可以通过添加一个跟踪光标来完成。信号应在小于2 MHz的范围内。频谱分析仪和设置配置的示例如图8所示。 图8 如何配置频谱分析仪 ○ 将您的扬声器连接到Moku:Go #1的输出1。○ 返回仪器选择屏幕，双击锁定放大器。打开示波器部分，确保可以看到A和b。○ 将探针A添加到输入1(天线)○ 将探头B添加到输出1(扬声器)在图9中可以看到锁定放大器仪器页面的一个例子。 图9 锁定放大器解调AM广播电台的示例。上面(红色)的轨迹是天线信号，下面(蓝色)的轨迹是音频。 改变本地振荡器到你最主要的调幅信号的频率。首先将低通滤波器设置为12kHz。根据需要改变极性和增益。您可能需要改变低通滤波器和增益，以改善信号并产生尽可能清晰的声音。小心不要让信号饱和。图10给出了堪培拉地区各种变量的设置示例。 图10 堪培拉地区锁定放大器设置示例。 3.2 第二部分在第2部分中，我们将使用第二个Moku:Go作为数字滤波器来进一步增强接收到的无线电信号。将扬声器连接电缆移至Moku:Go #2的输出2。将一根电缆从Moku:Go #1的输出1连接到Moku:Go #2的输入2。这种设置可以在图11和图12中看到。 图11 Moku的照片:去设置第2部分 图12 Moku：go:设置第2部分 返回主屏幕，双击Moku:Go #2的图标。双击数字滤波器框。数字滤波器盒界面如图13所示。 图13 数字滤波器盒用户界面 将探针A添加到输入2，将探针B添加到输出2。首先，将滤波器改为贝塞尔带通滤波器，并根据需要改变增益。改变频率，仅隔离信息信号，即音乐或声音，从而尝试去除低频噪音。试着瞄准音乐和声音产生的频率。图14给出了堪培拉地区的数字滤波器盒变量。 图14 堪培拉地区的数字滤波器盒示例 3.2 第3部分将低噪声放大器连接在天线和Moku:Go #1的输入1之间。为低噪声放大器供电，将鳄鱼夹连接到电源连接和Moku:Go #1的背面。设置如图15所示。图15 Moku的框图:设置第3部分 确保它连接到PPSU2或类似的12 V电源。单击 打开电源，并将电压设置为12 V。电源弹出窗口可能如图16所示。 图16 PPSU的例子 根据需要改变数字滤波器盒和锁定放大器的变量，以产生尽可能清晰的信号。尝试改变你所在区域的其他AM信号，你能通过改变锁定放大器和数字滤波器盒中的变量来优化你的音质吗？3.3.1 摘要本实验探索在Moku:Go上使用锁定放大器作为AM无线电接收器。锁定放大器是一个强大的工具，帮助学生了解如何从嘈杂的背景中解调信号。此外，学生还能够学习如何利用许多其他工具进一步提高信号清晰度。在Moku: App中，通过截屏或文件共享可以轻松发布和报告结果。您可以通过点击屏幕顶部的云图标来完成此操作。Moku的好处:Go面向教育工作者和实验室助理有效利用实验室空间和时间易于实现一致的仪器配置专注于电子设备而非仪器设置最大限度地利用实验室助教的时间个人实验室，个人学习通过屏幕截图简化评估和评级对于学生来说各个实验室按照自己的节奏加强理解和保留便携式，选择实验室工作的速度、地点和时间，无论是在家里、在校园实验室，甚至是在熟悉的Windows或macOS笔记本电脑环境中进行远程协作，同时使用专业级仪器。3.3.2 Moku:Go演示模式您可以在Liquid Instruments网站下载适用于macOS和Windows的Moku:Go应用程序。演示模式操作不需要任何硬件，并提供了使用Moku:Go的一个很好的概述。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电产品代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！

随着科技的进步，人们想要了解的现象越来越精细、想测量的信号也越来越微弱。而微弱信号常淹没在各种噪声中，锁相放大器可以将微弱信号从噪声中提取出来并对其进行准确测量。锁相放大器在光学、材料科学、量子技术、扫描探针显微镜和传感器等领域的研究中发挥着重要作用。国仪量子，赞1锁相放大器在精密磁测量中的应用在精密磁测量领域，特别是低频磁场测量领域，系综氮-空位（NV）色心磁测量方法发展迅速。其中连续波测磁系统是对NV色心施加连续的微波和激光进行自旋操控，从而实现高精度磁测量的实验系统。其基于NV色心基态的零场分裂和磁共振现象，当没有外磁场时，NV色心的ODMR谱如图所示，对NV色心打入共振频率的微波，其荧光强度最小。当存在外磁场时，外磁场会影响NV色心的塞曼劈裂的能级差，从而产生偏共振现象，使得荧光强度发生变化。我们将微波频率定于NV色心连续波谱的斜率最大处，则当外磁场发生变化，其荧光强度的变化最明显，从而提高测量的灵敏度。NV色心的ODMR谱为了提高测量信号的信噪比，通常采用锁相放大的方法，将微波信号进行频率调制，从而避开电测量系统的1/f噪声，实现更高的测量精度。其系统如下图所示，锁相放大器的参考输出信号和微波源进行频率调制后，通过辐射结构将微波电信号转化成磁场信号，作用于NV色心，然后将NV色心发射的荧光信号进行光电转换后用锁相放大器的电压输入通道进行采集，通过解调后即可得到系综NV色心样品的周围环境的磁场信号大小。参考文献：基于金刚石氮-空位色心系综的磁测量方法研究 -- 谢一进锁相放大器在磁成像——扫描NV探针显微镜中的应用扫描NV探针显微镜是利用金刚石NV色心作为磁传感器的扫描探针显微镜，其将光探测磁共振ODMR和AFM进行了巧妙结合，通过对钻石中NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，来实现磁学性质的定量无损成像，具有纳米级的高空间分辨率和单自旋的超高探测灵敏度。国仪量子推出的量子钻石原子力显微镜其系统结构如下图所示，包括了NV色心成像系统和AFM控制系统。AFM控制系统负责将金刚石NV色心在待测样品上进行平面二维扫描，而NV色心对扫描区域的微弱磁信号进行高分辨率的探测，从而最终形成高分辨率的磁成像。在AFM的扫描过程中，金刚石与样品的距离是通过锁相放大器来进行控制的。金刚石NV色心固定在石英音叉上，形成探针。石英音叉有固定的振动频率，当探针在样品表面移动时，随着样品与探针的距离变化，石英音叉的共振幅度会发生变化。我们使用锁相放大器对音叉的振动信号进行采集和解调后，通过锁相放大器内部的PID反馈控制就可以实现样品位移台垂直方向（Z方向）的动态调节，从而使样品到NV色心探针的距离保持相同。锁相放大器主要用于AFM的控制系统中国仪量子数字锁相放大器LIA001MLIA001M锁相放大器是一款高性能、多功能的数字锁相放大器，基于先进硬件和数字信号处理技术设计，配合丰富的模拟输入输出接口，集可视化锁相放大器、虚拟示波器、参数扫描仪、信号发生器、PID控制器等多种功能于一体，有效的简化科研工作流程和设备依赖，提高科研效率和质量。数字锁相放大器LIA001M

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光单元技术实验室胡丽丽研究团队在超短脉冲大模场多组分玻璃光纤放大器方面取得重要进展。相关研究成果于5月在线发表于《中国激光》。 　　大能量、高峰值功率超短脉冲激光在远距离激光雷达、地震探测、主动照明等领域具有重要应用价值。主振荡脉冲放大系统(MOPA)是超短脉冲激光的主要运行方式，其中有源增益光纤是关键核心部件。目前，传统有源石英光纤存在稀土离子溶解度有限、难以保证低数值孔径(NA)纤芯制备的均匀性等问题，导致其使用长度较长(数米)，纤芯直径通常小于40μm，具有较低的非线性阈值，进而限制其输出的脉冲能量。相比之下，多组分氧化物玻璃具有稀土掺杂浓度高、光学均匀性好等优势，能够获得模场面积大、吸收系数高的大模场增益光纤，从而大幅提升大能量脉冲放大的非线性阈值。 　　然而，大模场光纤的制备难点在于降低数值孔径的同时保持极高的均匀性。例如，要实现NA为0.03的单模掺Yb光纤，则需要纤芯与包层玻璃的折射率差值小于3×10-4，这要求玻璃本身的光学均匀性达到10-5量级。 　　研究团队从大尺寸、高光学均匀性磷酸盐激光玻璃的制备工艺出发，采用光学均匀性约为1×10-6的高掺Yb磷酸盐玻璃作为光纤基质，在自研高掺Yb大模场磷酸盐光纤中实现了平均功率27.3W的脉冲激光放大输出。该系统采用掺Yb大模场磷酸盐双包层光纤(30/135/280μm)与匹配无源石英光纤(20/130μm)异质熔接的全光纤方案(熔点损耗为0.3 dB)，结构如图1所示。其中，信号光波长为1030nm、脉宽为30ps、重复频率为27MHz，掺Yb磷酸盐光纤的纤芯和内包层的NA分别为0.03和0.41，纤芯中Yb2O3质量分数为6%，背景损耗为0.61300nm，使用长度为30cm；采用976 nm包层泵浦，获得放大后脉冲激光的平均功率如图2所示，最大输出平均功率为27.3W，斜率效率为71.4%，同时未观察到受激布里渊散射等非线性效应。该结果体现出了磷酸盐玻璃在高掺杂能力、高光学均匀性以及高非线性阈值的优势。图 1. 掺Yb磷酸盐大模场光纤脉冲激光放大器结构图 　　Fig. 1. Structural diagram of pulsed laser amplifier using Yb-doped large-mode-area phosphate fiber图 2. 放大的脉冲激光的平均功率随泵浦功率的变化，插图是输出激光的光斑和光谱 　　Fig. 2. Average power of amplified pulsed laser versus pump power with spot and spectrum of output laser shown in inset

【新品发布】Moku:Go 仪器套件新增数字滤波器、FIR滤波器生成器、锁相放大器功能Moku:Go提供全面的便携式实验室解决方案，不仅集成了工程实验教学所需的仪器套件，还可满足工程师和学生测试设计、研发等项目。Liquid Instruments最新发布Moku:Go应用程序，新增数字滤波器、FIR滤波器生成器、锁相放大器三个仪器功能。用户现在可以使用数字滤波器来创建IIR滤波器，使用FIR滤波器生成器来设计FIR滤波器，使用锁相放大器从噪声环境中提取已知频率的信号。这一更新使Moku:Go上集成的仪器总数达到了11种，将面向信号与系统等方向提供更完善的实验教学方案，不仅使电子信息工程、电气工程、自动化控制等学科教学进一步受益，并扩展到物理学、计算机科学等领域。数字滤波器数字滤波器作为设计和创建无限冲激响应（IIR）滤波器的常用工具，用户能够创建参数可调的高达8阶的低通、高通、带通和带阻IIR滤波器。这对噪声过滤、信号选择性放大等很有用。此外，Moku:Go的数字滤波器还集成示波器和数据记录器，有助于解整个信号处理链的参数变化，并轻松采集记录这些信号随时间的变化。 FIR滤波器生成器利用Moku:Go的FIR滤波器生成器，用户可以创建和部署有限冲激响应（FIR）滤波器。使用直观的用户界面，在时域和频域上微调您的滤波器的响应。锁相放大器作为第yi个在教育平台上提供的全功能锁相放大器设备，Moku:Go的锁相放大器满足更高级实验教学，如激光频率稳定和软件定义的无线电（Software Defined Radio，SDR）等。作为Liquid Instruments的Moku:Lab和Moku:Pro的旗舰仪器，Moku:Go增加了锁相放大器，使学生在其职业生涯中与Moku产品一起成长。其他更新和即将推出功能在此次更新中，Moku:Go也新增了对LabVIEW应用接口的支持，确保用户易于集成到更复杂的现有实验装置中。今年，Liquid Instruments计划进一步扩大软件定义的测试平台。届时，Moku:Go将在现有的逻辑分析仪仪器上增加协议分析，还将提供“多仪器并行模式”和“Moku云编译（Cloud Compile）”。多仪器模式允许同时部署多个仪器，以建立更复杂的测试配置，而Moku云编译使用户能够直接在Moku:Go的FPGA上开发和部署自定义数字信号处理。这些更新预计将在今年6月推出，将推动Moku:Go成为整个STEM教育课程的主测试和测量套件。目前Moku:Go的用户已经可以通过更新他们的Moku桌面应用程序来访问数字滤波器、FIR滤波器生成器和锁相放大器仪器功能。您也可以联系我们免费下载Moku桌面应用程序体验Moku:Go仪器演示模式。Liquid Instruments基于FPGA的平台的优势，将Moku:Lab和Moku:Pro上的仪器快速向下部署到Moku:Go上，并以可接受的成本提供一致的用户体验。如果您对Moku:Go 在数字信号处理、信号与系统、控制系统等教学方案感兴趣，请联系昊量光电进一步讨论您的应用需求。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商，代理品牌均处于相关领域的发展前沿；产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务。

近日，日本经济产业省公布了在乌克兰军事行动后将禁止向俄罗斯出口的产品清单。该禁令包括57个项目，将于3月18日生效。该部表示，该清单包括31种通用商品和26种技术项目，包括软件。出口禁令适用于半导体、雷达、传感器、激光器、通信设备、记录设备及其组件、示波器、光谱仪、信号放大器、信号发生器、电阻器、加密设备、电视摄像机、滤光片和氟化物光纤。此外，还对导航设备、无线电电子设备、水下监视设备、潜水设备和柴油发动机实施了禁令。此外，禁止的是拖拉机部件，飞机及其部件的燃气涡轮发动机以及炼油设备。2月24日，在分离的顿巴斯共和国呼吁帮助保卫自己免受乌克兰军方的攻击后，俄罗斯在乌克兰发动了军事行动。作为回应，西方国家对莫斯科实施了全面制裁。

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近日，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所张为俊研究员团队在大气二氧化氮探测技术方面取得新突破，团队利用相敏检测的振幅调制腔增强吸收光谱技术，创立了一种能够快速灵敏检测大气环境中二氧化氮的新方法。这项研究成果日前发表于美国化学会（ACS）出版的《分析化学》上，并申请了发明专利保护。通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术，适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。　导致大气污染的“元凶”之一“二氧化氮是对流层大气中主要的污染物，它的来源主要包括交通运输排放和工业生产过程中的化石燃料燃烧、农作物秸秆等生物质燃烧、大气当中的闪电和平流层光化学反应等过程。”中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所的周家成博士说道，大气中的二氧化氮对臭氧和二次颗粒的生成也起着重要作用，是形成酸雨的重要原因之一。“二氧化氮的光解是对流层臭氧的主要来源之一，其参与了光化学反应以及光化学烟雾的形成。”周家成说，二氧化氮通过光化学反应产生硝酸盐二次颗粒，导致大气能见度下降并进一步降低空气质量，是形成灰霾的主要因素。同时，排放到大气中的二氧化氮可以与水蒸气发生作用，产生硝酸和一氧化氮，进而形成酸雨。“正因如此，二氧化氮的高灵敏准确测量对大气化学研究以及大气污染防控具有重要意义。”周家成说，对于一些特殊应用场景，例如青藏高原、海洋等环境中，大气中二氧化氮浓度极低，只有高灵敏的仪器才能精确测量，进而开展相应的大气化学研究。此外，高灵敏的仪器还可以捕捉城市大气污染的深层次信息，例如通量等关键参数，从而更好地服务大气污染防控。放大光谱信号实现超极限探测一般而言，大气当中的每一种成分，都对应有特殊的光谱，也就是相当于这种组分的特殊身份识别标志特征。从原理上来讲，只要能够实现对某种大气组分光谱的高灵敏度探测，也就做到了对这种组分的精确探测。周家成介绍，他们团队创新研发的“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”，是将调制技术与多模激光相结合的一种全新的高灵敏度吸收光谱技术。它的工作原理是把被调制的光强信号输入到相敏检波器中，与参考信号进行混频乘法运算，再经过窄带低通滤波器滤除掉其他噪声频率成分后，得到一个与输入信号成正比的直流信号，就可以直接用于吸收系数的计算。“通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。”周家成告诉记者，“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”集成了共轴腔衰荡吸收光谱的高光注入效率、离轴腔增强吸收光谱的低腔膜噪声，以及调制光谱的窄带高灵敏度微弱信号探测等优点，能够提供一种简单、可靠、低成本和自校准的二氧化氮绝对浓度测量方法。“它适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。”周家成介绍到，他们研制的这台仪器用到的一个关键部件，叫做“宽带多模二极管激光器”，即能够输出波长具有一定宽度，并且可以同时产生两个或多个纵模的激光器，它被作为整个仪器的探测光源。“正是由于它发出的激光光源能被二氧化氮分子所吸收，所以被用来进行二氧化氮浓度的测量。”周家成说，他们用到的这款激光器的中心波长为406纳米，带宽约为0.4纳米，它发射出的探测光源，恰好能够被二氧化氮分子所吸收。一般而言，某种仪器或探测方法，在探测某种参数时所能达到的极限，被称为“探测极限”，也代表了仪器的最高性能指标。周家成表示，他们研制的探测技术经过多次实际应用验证表明，超过探测极限浓度的二氧化氮也能够被测量到。助力北京冬奥会精准预报天气北京冬奥会期间，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所研制的快速灵敏检测二氧化氮仪器被用于环境大气实时在线观测，为冬奥会高精度数值天气预报和多源气象数据融合等关键技术方法提供了必要的数据支持，共同构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系。“在此之前，这台仪器在北京参加了‘超大城市群大气复合污染成因外场综合协同观测研究’项目，针对北京城市站点大气环境中氮氧化物的作用开展相关研究，对北京市大气复合污染成因解析起到了重要作用。”周家成表示，后续该仪器还将应用于青藏高原背景站点开展常年观测，填补青藏高原大范围区域二氧化氮有效观测数据的空白。谈起团队科研历程，周家成坦言，这其中充满了艰辛和不确定性，但还是有着很多乐趣。“为了验证仪器吸收测量的准确性，我们先在实验室开展不同浓度二氧化氮测量实验，但是结果始终和预期不一样。折腾了几个小时后，发现居然是外部锁相放大器的一个参数设置有误。”周家成说，这件事再次验证了“细节决定成败”的道理。自此以后，他每次实验前，都会仔细检查仪器的各项参数，防止出现类似的问题。周家成说，仪器在参加北京冬奥会观测期间，由于观测人员在实验前期对仪器操作不熟悉，光腔被正压气体冲击，导致无法用于测量。“当时我不在现场，内心十分着急，牵挂仪器，到了深夜都不能入睡，怕影响观测进度。”年后没几天，周家成携带工具前往北京维修，加班加点终于使仪器正常工作，赶上了综合实验的进度。“接下来，我们将对仪器进行小型化集成，利用锁相板代替商业锁相放大器，配合自动控制系统，使得这台仪器更加智能化、便携化。”周家成表示，未来他们团队还计划把这种二氧化氮探测技术与化学滴定、热解和化学放大法相结合，应用于一氧化氮、臭氧、活性氮和总过氧自由基的高精度测量。通过增加保护气，仪器还可应用于气溶胶消光系数的高灵敏度测量。

通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术，适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。周家成中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所博士近日，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所张为俊研究员团队在大气二氧化氮探测技术方面取得新突破，团队利用相敏检测的振幅调制腔增强吸收光谱技术，创立了一种能够快速灵敏检测大气环境中二氧化氮的新方法。这项研究成果日前发表于美国化学会（ACS）出版的《分析化学》上，并申请了发明专利保护。导致大气污染的“元凶”之一“二氧化氮是对流层大气中主要的污染物，它的来源主要包括交通运输排放和工业生产过程中的化石燃料燃烧、农作物秸秆等生物质燃烧、大气当中的闪电和平流层光化学反应等过程。”中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所的周家成博士告诉科技日报记者，大气中的二氧化氮对臭氧和二次颗粒的生成也起着重要作用，是形成酸雨的重要原因之一。“二氧化氮的光解是对流层臭氧的主要来源之一，其参与了光化学反应以及光化学烟雾的形成。”周家成说，二氧化氮通过光化学反应产生硝酸盐二次颗粒，导致大气能见度下降并进一步降低空气质量，是形成灰霾的主要因素。同时，排放到大气中的二氧化氮可以与水蒸气发生作用，产生硝酸和一氧化氮，进而形成酸雨。“正因如此，二氧化氮的高灵敏准确测量对大气化学研究以及大气污染防控具有重要意义。”周家成说，对于一些特殊应用场景，例如青藏高原、海洋等环境中，大气中二氧化氮浓度极低，只有高灵敏的仪器才能精确测量，进而开展相应的大气化学研究。此外，高灵敏的仪器还可以捕捉城市大气污染的深层次信息，例如通量等关键参数，从而更好地服务大气污染防控。放大光谱信号实现超极限探测一般而言，大气当中的每一种成分，都对应有特殊的光谱，也就是相当于这种组分的特殊身份识别标志特征。从原理上来讲，只要能够实现对某种大气组分光谱的高灵敏度探测，也就做到了对这种组分的精确探测。周家成介绍，他们团队创新研发的“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”，是将调制技术与多模激光相结合的一种全新的高灵敏度吸收光谱技术。它的工作原理是把被调制的光强信号输入到相敏检波器中，与参考信号进行混频乘法运算，再经过窄带低通滤波器滤除掉其他噪声频率成分后，得到一个与输入信号成正比的直流信号，就可以直接用于吸收系数的计算。“通俗地讲，就是把吸收到的二氧化氮光谱信号进行有效放大，再通过我们开发的可靠算法进行计算，最终实现对大气二氧化氮的精确探测。”周家成告诉记者，“基于多模激光的振幅调制腔增强吸收光谱技术”集成了共轴腔衰荡吸收光谱的高光注入效率、离轴腔增强吸收光谱的低腔膜噪声，以及调制光谱的窄带高灵敏度微弱信号探测等优点，能够提供一种简单、可靠、低成本和自校准的二氧化氮绝对浓度测量方法。“它适用于长期稳定运行、免人工维护的二氧化氮高灵敏度测量，因而具有很好的科研和业务应用前景。”周家成告诉记者，他们研制的这台仪器用到的一个关键部件，叫做“宽带多模二极管激光器”，即能够输出波长具有一定宽度，并且可以同时产生两个或多个纵模的激光器，它被作为整个仪器的探测光源。“正是由于它发出的激光光源能被二氧化氮分子所吸收，所以被用来进行二氧化氮浓度的测量。”周家成说，他们用到的这款激光器的中心波长为406纳米，带宽约为0.4纳米，它发射出的探测光源，恰好能够被二氧化氮分子所吸收。一般而言，某种仪器或探测方法，在探测某种参数时所能达到的极限，被称为“探测极限”，也代表了仪器的最高性能指标。周家成表示，他们研制的探测技术经过多次实际应用验证表明，超过探测极限浓度的二氧化氮也能够被测量到。助力北京冬奥会精准预报天气北京冬奥会期间，中国科学院合肥物质科学研究院安徽光机所研制的快速灵敏检测二氧化氮仪器被用于环境大气实时在线观测，为冬奥会高精度数值天气预报和多源气象数据融合等关键技术方法提供了必要的数据支持，共同构建了冬奥气象“百米级”预报技术体系。“在此之前，这台仪器在北京参加了‘超大城市群大气复合污染成因外场综合协同观测研究’项目，针对北京城市站点大气环境中氮氧化物的作用开展相关研究，对北京市大气复合污染成因解析起到了重要作用。”周家成表示，后续该仪器还将应用于青藏高原背景站点开展常年观测，填补青藏高原大范围区域二氧化氮有效观测数据的空白。谈起团队科研历程，周家成坦言，这其中充满了艰辛和不确定性，但还是有着很多乐趣。“为了验证仪器吸收测量的准确性，我们先在实验室开展不同浓度二氧化氮测量实验，但是结果始终和预期不一样。折腾了几个小时后，发现居然是外部锁相放大器的一个参数设置有误。”周家成说，这件事再次验证了“细节决定成败”的道理。自此以后，他每次实验前，都会仔细检查仪器的各项参数，防止出现类似的问题。周家成说，仪器在参加北京冬奥会观测期间，由于观测人员在实验前期对仪器操作不熟悉，光腔被正压气体冲击，导致无法用于测量。“当时我不在现场，内心十分着急，牵挂仪器，到了深夜都不能入睡，怕影响观测进度。”年后没几天，周家成携带工具前往北京维修，加班加点终于使仪器正常工作，赶上了综合实验的进度。“接下来，我们将对仪器进行小型化集成，利用锁相板代替商业锁相放大器，配合自动控制系统，使得这台仪器更加智能化、便携化。”周家成表示，未来他们团队还计划把这种二氧化氮探测技术与化学滴定、热解和化学放大法相结合，应用于一氧化氮、臭氧、活性氮和总过氧自由基的高精度测量。通过增加保护气，仪器还可应用于气溶胶消光系数的高灵敏度测量。

仪器信息网讯 2016年10月10日，慕尼黑上海分析生化展（analytica China 2016）召开同期，中国科学院大连化学物理研究所（以下简称：大化所）携AccuOpt 2000光电放大器组件、小型化学衍生器等产品参加。 中国科学院大连化学物理研究所参加analytica China 2016　　大化所研究员关亚风向仪器信息网介绍了AccuOpt 2000光电放大器组件的特点及潜在的优势应用领域。AccuOpt 2000光电放大器组件的检测器采用了硅光二极管制成的检测器，结合自有的信号放大电路设计，使得AccuOpt 2000的噪音电平达到0.01mV。硅光二极管检测器的应用，使AccuOpt 2000的光谱响应范围为320~1100nm，覆盖近红外光波段，可替代昂贵的红外增强型光电倍增管。同时，这也给AccuOpt 2000带来了抗震、抗强光的特点，为适应更多的应用场合带来潜在的优势。AccuOpt 2000仅需5~12V的供电电源，并能在2分钟内平衡稳定，一方面能降低仪器在供电电源方面的成本；同时，专为AccuOpt 2000提供的DC-DC电源，12V输入，单块电源功率2W或3W，就能同时为8支AccuOpt 2000供电，这也大大减少仪器运行中的能源消耗，契合当前绿色仪器的发展大趋势。 AccuOpt 2000光电放大器组件　　AccuOpt 2000价格远低于光电倍增管，如果应用于食品快检领域，将为用户提供低价、高质的食品安全快速筛查解决方案。从大化所展位现场看到，AccuOpt 2000已经成功应用于LED荧光检测器、激光诱导荧光检测器、叶绿素α 检测器中。据了解，AccuOpt 2000已经实现批量化生产，第一批生产1000支。　　大化所的小型化学衍生器也吸引了信息网编辑的目光。这是一款小型柱后碘/溴化学衍生器，能使黄曲霉毒素B1和G1的荧光强度提高6.5倍。关亚风介绍到，该款小型化学衍生器已经批量生产100台，完全具备了批量化生产能力，为国内企业的供货价格将是市场同类产品的4分之一。 小型化学衍生器　　关亚风特别提到，是新材料在零部件上的使用，实现了AccuOpt 2000低价和高性能这两者之间的很好结合。

【邀请函】锁相放大器工作原理及应用和Moku产品介绍网络研讨会昊量光电邀您参加2022年01月19日锁相放大器工作原理及应用和Moku产品介绍网络研讨会。由Liquid Instruments研发的Moku系列多功能综合测量仪器在量子光学、超快光学、冷原子、材料科学和纳米技术等领域都有着广泛的应用，尤其是他的锁相放大器、PID控制器和相位表、激光器稳频功能，单一设备满足实验室多种测量、控制应用需求。在本次网络研讨会中，您将了解到锁相放大器的基本原理及应用，并提供对应的信号的检测方案介绍。主办方上海昊量光电设备有限公司，Liquid Instruments会议主题锁相放大器工作原理及应用和Moku产品介绍会议内容1. 锁相放大器的基本原理2. 锁相放大器在光学领域的重要应用方向-测量信号振幅（强度）以及相位3. 如何设置锁相放大器的调制频率和时间常数4. 应用介绍：超快光谱和锁相环/差频激光锁频5. 如何通过锁相环来解决锁相放大器测相位时的局限性6. 问题环节主讲嘉宾应用工程师：Fengyuan (Max) Deng, Ph.D.简介：普渡大学化学博士学位，主要研究非线性光学显微成像方向。应用工程师：Nandi Wuu, Ph.D.简介：澳洲国立大学工程博士学位，主要研究钙钛矿太阳能电池。直播活动1.研讨会当天登记采购意向并在2022年第一季度内采购的客户，可获赠Moku:Go一台！其中采购Pro还可加赠云编译使用权限一年。 2.联系昊量光电并转发微信文章即可获得礼品一份。直播时间：2022年01月19日报名方式：欢迎致电昊量光电报名成功！开播前一周您将收到一封确认电子邮件，会详细告知如何参加线上研讨会。期待您的参与，研讨会见！

近日，由赛恩科仪团队首席技术顾问中山大学王自鑫副教授作为项目负责人申报的国家重点研发计划“精密大带宽锁相放大器的研发及应用”获批立项；项目将实现超过100M带宽的精密锁相放大器，将研究复杂电磁环境下的微弱信号解耦合技术，实现高带宽高精度的锁相放大器检测技术。赛恩科仪拥有多位在集成电路设计、电磁兼容性分析、数字信号处理等领域具有丰富经验的归国留学人员，一直依托中山大学微电子系、物理系、中山大学光电材料与技术国家重点实验室从事微弱信号仪器检测相关的研究工作。赛恩科仪是一家专注微弱信号检测技术近二十年的国家高新技术企业，拥有本领域的系列核心知识产权。公司推出涵盖各个频段的系列锁相放大器产品，性能参数全面覆盖国际同行，在国内外数百家科研机构与企业得到应用，深受国内外客户的一致好评。

5月17日，科技部发布“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2021年度项目申报指南及“揭榜挂帅”榜单。该重点专项申报指南围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持39个项目，拟安排国拨经费概算5.39亿元。此外，拟支持16个青年科学家项目，拟安排国拨经费概算4800万元，每个项目300万元。拟支持项目如下：1. 高端通用科学仪器工程化及应用开发：1.1 辉光放电质谱仪；1.2 第三代基因测序仪；1.3 超高分辨活细胞成像显微镜；1.4 核磁共振波谱仪；1.5 宽频带取样示波器；1.6 高灵敏手性物质离子迁移谱与质谱联用仪；1.7 复杂微结构三维光学显微测量仪2. 核心关键部件开发与应用：2.1 快速可调谐激光器；2.2 热场发射电子源；2.3 侧窗型光电倍增管；2.4 磁共振成像低温探头；2.5 X射线能谱探测器；2.6 高精度哈特曼—夏克波前传感器；2.7 高通量生物样品真空传递装置；2.8 深地声学探测器；2.9 太赫兹超导混频器；2.10 分离打拿极电子倍增器；2.11 宽频带同轴探针；2.12 精密大带宽锁相放大器；2.13 相位型液晶空间光调制器；2.14 X射线椭球聚焦镜；2.15 双频短相干激光光源；2.16 高稳定度高压电源；2.17 多通道可变分辨率数据采集卡3. 高端化学试剂研制：3.1 高端金属与配体试剂制备关键技术研发；3.2 有机氟试剂研制4. 应用于重大疾病诊断的生物医学试剂创制与应用：4.1 近红外活体荧光成像诊断试剂体系研究开发；4.2 先进高场磁共振设备高分辨影像试剂研究开发5. 同位素试剂：5.1 典型同位素试剂研发与科研试剂评价技术标准研究6. 人类疾病动物模型创制研究：6.1 人类重大传染病基因修饰动物模型研发；6.2 心血管、代谢性疾病等基因修饰动物模型研发；6.3 基于特色实验动物的人类疾病动物模型创建及关键技术研究7. 国家实验动物资源库服务质量提升：7.1 国家实验动物资源库服务科技创新能力提升关键技术研究与示范8. 实验动物质量评价：8.1 实验动物质量评价关键技术研究（青年科学家项目）；8.2 实验动物病原快速检测新技术研究（青年科学家项目）9. 科学数据分析挖掘应用关键技术与软件系统：9.1 生物大数据管理和分析关键技术与系统；9.2 微生物科学数据管理与挖掘关键技术与应用；9.3 生态系统大数据智能管理与挖掘关键技术及应用；9.4 场景驱动的海洋科学大数据挖掘分析关键技术与应用；9.5 卫生健康科学大数据智能分析与挖掘关键技术与应用；9.6 面向国家科学数据中心的基础软件栈及系统10. 科学数据自主应用软件：10.1 科学数据自主应用软件研发（青年科学家项目）“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项2021年度项目申报指南详细内容如下：为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研发计划启动实施“基础科研条件与重大科学仪器设备研发”重点专项。根据本重点专项实施方案的部署，现发布2021年度项目申报指南。本重点专项的总体目标是加强我国基础科研条件保障能力建设，着力提升科研试剂、实验动物、科学数据等科研手段以及方法工具自主研发与创新能力；围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，以关键核心部件国产化为突破口，重点支持高端科学仪器工程化研制与应用开发，研制可靠、耐用、好用、用户愿意用的高端科学仪器，切实提升我国科学仪器自主创新能力和装备水平，促进产业升级发展，支撑创新驱动发展战略实施。2021年度指南部署围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持39个项目，拟安排国拨经费概算5.39亿元。此外，拟支持16个青年科学家项目，拟安排国拨经费概算4800万元，每个项目300万元。科学仪器方向各项目自筹经费与国拨经费比例不低于1:1。项目统一按指南二级标题（如1.1）的研究方向申报。同一指南方向下，原则上只支持1项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同时，可同时支持2项，并建立动态调整机制，根据中期评估结果，再择优继续支持。除特殊说明外，所有项目均应整体申报，须覆盖全部研究内容和考核指标。项目执行期原则上为3~5年。一般项目下设的课题数不超过5个，项目参与单位数不超过10家。项目设1名负责人，每个课题设1名负责人。科研试剂和科学仪器两部分指南方向（除5.1外）须由科研机构与从事相关领域生产并具有销售能力的企业联合申报，建立产、学、研、用相结合的创新团队。青年科学家项目（项目名称后有标注）支持青年科研人员承担国家科研任务。青年科学家项目不再下设课题，项目参与单位总数不超过3家。项目设1名项目负责人，青年科学家项目负责人年龄要求，男性应为1983年1月1日以后出生，女性应为1981年1月1日以后出生，原则上团队其他参与人员年龄要求同上。专项实施过程中，涉及实验动物和动物实验，应遵守国家实验动物管理的法律、法规、技术标准和有关规定，使用合格的实验动物，在合格设施内进行动物实验，保证实验过程合法，实验结果真实、有效，并通过实验动物福利和伦理审查。涉及高等级病原微生物实验活动的，必须符合国家病原微生物实验室有关要求，并具备从事相关研究的经验和保障条件。涉及人体被试和人类遗传资源的科学研究，须遵守我国《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》等法律、法规、伦理准则和相关技术规范。本专项2021 年度项目申报指南如下。1. 高端通用科学仪器工程化及应用开发1.1 辉光放电质谱仪研究内容：针对高纯材料、高温合金、绝缘固体样品等材料中主成分、微量和痕量元素检测需求，以及针对材料剥层分析、材料元素深度分布检测、涂层材料表面分析等需求，突破直流辉光放电离子源、绝缘固体第二阴极系统、高分辨电磁双聚焦质量分析器、法拉第杯与电子倍增管双检测器等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的辉光放电质谱仪产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在半导体、高纯稀土、高温合金等材料科学研究领域的应用。考核指标：质量分析范围（4~250）amu；质量分析稳定性≤25ppm/8h；分辨率LR300/MR4000/HR10000；平均背景≤0.5cps；灵敏度≥1×109cps；丰度灵敏≤20ppb；主成分重复性≤3%RSD；微量成分重复性≤5%RSD；痕量成分重复性≤10%RSD。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.2 第三代基因测序仪研究内容：针对DNA基因测序的无扩增、长读长直接测序、大容量生物特征信息获取等检测需求，突破DNA精确长读长直接测序、极微弱光或极微弱电信号测量等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的第三代基因测序仪，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在基因工程、病毒检测、生物安全检测、体外诊断等领域的应用。考核指标：序列平均读长≥15kb；最长读长≥500kb；DNA直接测序最高准确率≥95%；采样率≥1kHz；单个通道测序速度≥400nt/s；可溯源量值定值和质量评价方法≥3种；基因组比对一致性≥99%；组装连续度NG50≥1M碱基；结构变异检测精度与检出率≥90%（片段长度≥50bp）。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.3 超高分辨活细胞成像显微镜研究内容：针对实时观察活细胞精细结构动态变化的检测需求，突破超高分辨活细胞成像显微、精密光机电控制、图像实时处理和成像标定等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的超高分辨活细胞成像显微镜产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在细胞学、微生物学、生物物理学和药理学等领域的应用。考核指标：视场≥10µm×10µm；横向分辨率≤150nm；纵向分辨率≤350nm；时间分辨率≥15帧/秒（2D成像）；时间分辨率≥8帧/秒（3D成像）。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.4 核磁共振波谱仪研究内容：针对化学分析、生物分子结构、代谢混合物组分等检测需求，突破超高场稳态磁体设计与制造、高精度磁共振谱仪控制、高效射频激发与接收等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的核磁共振波谱仪产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在化学化工、生命医学、食品制药和环境能源等领域的应用。考核指标：磁场强度≥14T；室温孔径≥50mm；磁场稳定度≤9Hz/h；磁场均匀度≤0.05ppm；支持多核素频谱分析范围1H、13C、15N、31P、129Xe等；射频带宽50~650MHz以上；波谱频率分辨率≤0.003Hz；射频发射通道数≥2通道；液氦补充时间≥150天。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.5 宽频带取样示波器研究内容：针对5G移动通信、光纤通信设备和高速网络设备的宽带模拟电路和高速数字电路开发与检测需求，突破85GHz采样器、超低抖动时钟产生与触发、高速时钟恢复、高精度波形采集与恢复、信号完整性分析等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的宽频带取样示波器，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在光纤通信、5G移动通信、雷达、卫星通信与卫星导航等领域的应用。考核指标：电采样模块：通道数量2；测试带宽≥85GHz；采样率≥150kSa/s；抖动≤80fs；采样分辨率16bit；光采样模块：波长范围800~1600nm；光接收灵敏度优于-7dBm；测试带宽≥65GHz；采样率≥150kSa/s；抖动≤250fs；采样分辨率16bit。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.6 高灵敏手性物质离子迁移谱与质谱联用仪研究内容：针对生物样品分析、临床诊断和药物开发等领域对手性分子同分异构体快速识别、高灵敏高准确定量分析的需求，突破离子迁移过程模型仿真与控制、手性物质高选择性试剂制备、手性气相离子高效选择性存储、高分辨手性气相离子构型差异分析与质量分析等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的高灵敏手性物质离子迁移谱与质谱联用仪，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在生命科学、临床医学和药物学等领域的应用。考核指标：手性分子纯度检测范围0.1%~99.9%，离子迁移谱分辨率≥300；手性物质分析检出限≤10-10摩尔/升；质谱质量分辨率≥100000；手性分子分析时间≤10分钟/样品；建立手性物质数据库1套。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.7 复杂微结构三维光学显微测量仪研究内容：针对光电探测器、MEMS微系统、半导体集成电路等微小型器件和光学器件表面和亚表面缺陷检测需求，突破高倾斜光滑微结构、深V结构、混合材料层叠微结构、层叠结构亚表面等复杂微结构三维几何形状表征、三维几何参数精密测量、亚表面缺陷检测等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的复杂微结构三维光学显微测量仪，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在超光滑光学表面损伤、半导体集成电路、光电集成电路等领域的应用。考核指标：显微视场≥100μm×100μm；水平方向表面显微分辨率≤250nm；水平方向亚表面显微分辨率≤400nm；垂直方向分辨率≤20nm；光滑微结构测倾斜角度≥50°；单一材料台阶高度测量误差≤5%；多层材料台阶高度测量误差≤10%；亚表面缺陷检测深度≥110μm；缺陷检出灵敏度≤200nm；深度定位精度≤2μm；高能损伤缺陷判定准确率≥80%。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000小时，技术就绪度不低于8级；至少应用于2个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2. 核心关键部件开发与应用原则上，每个项目下设课题数不超过4个，项目参与单位总数不超过4个，实施年限不超过3年。2.1 快速可调谐激光器研究内容：开发波长调谐范围大、调谐速度快的可调谐激光器，突破大范围无跳模腔体设计、高速微腔调制制备、高速数字化激光模块驱动电路设计和模式补偿算法、波长非线性修正等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光学相干层析检测、高精密光谱分析和共焦测量等仪器中的应用。考核指标：中心波长1060nm和1310nm；输出功率≥15mW；波长调谐范围≥110nm；重复频率≥100kHz；相干长度≥15mm。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.2 热场发射电子源研究目标：开发热场发射电子源，突破单晶钨制备、尖端取向和形状控制、氧化锆处理、电子枪结构设计、灯丝对中控制等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在扫描电子显微镜、透射电子显微镜等仪器中的应用。考核指标：微尖曲率半径范围1.2µm~0.4µm（可控），误差≤±0.05µm；阴极温度1750K~1800K；栅极电压-200~-600V（可调）；角电流密度200µA/sr；引出电压3~6kV（可调）；最大电子束流≥150nA；电流稳定度≤1%。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.3 侧窗型光电倍增管研究内容：开发高性能多碱阴极侧窗型光电倍增管，突破宽光谱及高灵敏度反射式多碱光电阴极制备、高增益电子倍增极结构设计、高二次电子发射材料制备、低暗计数率等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光谱分析、电子显微分析和X射线分析等仪器中的应用。考核指标：探测面积≥8mm×24mm；阴极光谱响应范围≥165nm~900nm；阴极积分灵敏度≥250μA/lm；增益≥1×107；暗计数率≤1000cps；暗电流≤10nA(1000V)；上升时间4ns；渡越时间弥散3ns。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.4 磁共振成像低温探头研究内容：开发磁共振成像低温探头，突破高密度射频阵列、超低温制冷系统、低噪声前置放大等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在高场磁共振成像仪、波谱分析仪等仪器的应用。考核指标：通道数≥2；扫描孔径≥2cm；射频探头匹配≤-15dB；探头温度≤30K；前置放大器噪声系数≤1dB；灵敏度提高（低温/常温）≥4倍。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.5 X射线能谱探测器研究内容：开发X射线能谱探测器，突破大面积硅漂移探测、电荷前置放大、数字多道分析、漏电流噪声抑制、真空封装等关键技术；开展工程化开发、应用示范和产业化推广；形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在X射线能谱仪、电子显微能谱分析仪等仪器以及同步辐射大科学装置的应用。考核指标：探测器尺寸≥30mm2；能量分辨率≤127eV(MnK)；探测元素范围Be~Am；最大输出计数率≥300kcps(最大输入计数率1000kcps)；窗口材料铍、氮化硅(≤100nm)或无窗。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.6 高精度哈特曼—夏克波前传感器研究目标：开发高精度哈特曼—夏克波前传感器，突破高质量微透镜阵列制备、微透镜阵列与探测器高精度耦合、超高精度误差标定、快速高精度波前重构等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光束质量分析、自适应光学系统和三维测量等仪器中的应用。考核指标：空间分辨率≥128×128；倾斜测量范围≥±3°；倾斜测量精度≤1μrad；相对波前测量精度（RMS）≤λ/150；绝对波前测量精度（RMS）≤λ/100；重复性精度（RMS）≤λ/200；工作波长范围400~1100nm；频率≥7Hz。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.7 高通量生物样品真空传递装置研究内容：开发高通量生物样品真空传递装置，突破小样品精细操作、真空低温精密运动、低温样品镀膜等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在透射电镜和扫描电镜等仪器中的应用。考核指标：最低存储温度≤-160℃；真空度≤5×10-4Pa；运动精度≤100μm；样品存储数量≥12grids；镀膜真空度≤4Pa；镀膜样品台温度≤-160℃。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.8 深地声学探测器研究内容：开发具有耐高温、耐高压、高性能和高稳定性的声学探测器，突破耐高温高压材料调控、小体积低频宽带结构以及界面粘接机理和工艺等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在三维远程声波探测仪、深地超声成像测井仪等仪器中的应用。考核指标：单极换能器（长度伸缩）：工作频带5~20kHz，最高耐温≥260℃，最高耐压≥200MPa；偶极换能器（弯曲振动）：工作频带1~4.5kHz，最高耐温≥230℃，最高耐压≥172MPa；多极接收器：工作频带1~20kHz，最高耐温≥230℃，最高耐压≥172MPa；超声换能器：工作频带250~700kHz，最高耐温≥205℃，最高耐压≥172MPa。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.9 太赫兹超导混频器研究内容：开发太赫兹超导混频器，突破超导混频器芯片设计与制备、超导混频器与低温低噪声放大器集成、一维相干探测接收机阵列集成等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在太赫兹频谱仪、太赫兹安检仪和射电天文接收机等仪器中的应用。考核指标：探测器中心频率0.1~0.3THz；中频带宽≥5GHz；噪声温度≤7倍量子噪声；动态范围≥30dB；像素≥1×10。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.10 分离打拿极电子倍增器研究内容：开发分离打拿极电子倍增器，突破检测器高纯打拿极合金及膜层制备、高精度封装、空气中安全存储、脉冲和模拟双模式检测等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在磁质谱仪、四极杆质谱仪上的应用。考核指标：增益≥105（模拟工作状态下），增益≥107(脉冲计数方式下)；暗电流≤1pA；暗计数率≤50cps；单离子脉冲宽度/半高宽≤7ns。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.11 宽频带同轴探针研究目标：开发宽频带同轴探针，突破弹性件热处理与表面处理工艺、精密微组装、微小零件加工等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在微波集成电路在片测试仪、片上天线测试仪、三维封装天线测试仪等仪器中的应用。考核指标：2.92mm连接器探针：工作频率DC~40GHz，插入损耗≤1.5dB；2.4mm连接器探针：工作频率DC~50GHz，插入损耗≤1.5dB；1.85mm连接器探针：工作频率DC~67GHz，插入损耗≤2.0dB。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000小时，技术就绪度达到9级；至少应用于2类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.12 精密大带宽锁相放大器研究目标：开发精密大带宽锁相放大器，突破大带宽数字调制、高分辨率数模转换和高精度相位解调等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在微弱信号探测、光谱测量及分析、电子束测量及能谱分析等仪器中的应用。附件：附件1-形审要求.pdf附件2-专家名单.pdf

5月18日，“基础科研条件与重大科学仪器设备研发” 重点专项项目申报指南发布。为落实“十四五”期间国家科技创新有关部署安排，国家重点研发计划启动实施“基础科研条件与重大科学仪器设备研发” 重点专项。根据重点专项实施方案的部署，现发布 2021 年度项目申报指南。本重点专项的总体目标是加强我国基础科研条件保障能力建设，着力提升科研试剂、实验动物、科学数据等科研手段以及方法工具自主研发与创新能力；围绕国家基础研究与科技创新重大战略需求，以关键核心部件国产化为突破口，重点支持高端科学仪器工程化研制与应用开发，研制可靠、耐用、好用、用户愿意用的高端科学仪器，切实提升我国科学仪器自主创新能力和装备水平，促进产业升级发展，支撑创新驱动发展战略实施。2021 年度指南部署围绕科学仪器、科研试剂、实验动物和科学数据等四个方向进行布局，拟支持 39 个项目，拟安排国拨经费概算 5.39 亿元。此外，拟支持 16 个青年科学家项目，拟安排国拨经费概算 4800 万元，每个项目 300 万元。科学仪器方向各项目自筹经费与国拨经费比例不低于 1:1。项目统一按指南二级标题（如 1.1）的研究方向申报。同一指南方向下，原则上只支持 1 项，仅在申报项目评审结果相近、技术路线明显不同时，可同时支持 2 项，并建立动态调整机制，根据中期评估结果，再择优继续支持。除特殊说明外，所有项目均应整体申报，须覆盖全部研究内容和考核指标。项目执行期原则上为 3~5 年。一般项目下设的课题数不超过 5 个，项目参与单位数不超过 10 家。项目设 1 名负责人，每个课题设 1 名负责人。科研试剂和科学仪器两部分指南方向（除 5.1 外）须由科研机构与从事相关领域生产并具有销售能力的企业联合申报，建立产、学、研、用相结合的创新团队。青年科学家项目（项目名称后有标注）支持青年科研人员承担国家科研任务。青年科学家项目不再下设课题，项目参与单位总数不超过 3 家。项目设 1 名项目负责人，青年科学家项目负责人年龄要求，男性应为 1983 年 1 月 1 日以后出生，女性应为 1981年 1 月 1 日以后出生，原则上团队其他参与人员年龄要求同上。专项实施过程中，涉及实验动物和动物实验，应遵守国家实验动物管理的法律、法规、技术标准和有关规定，使用合格的实验动物，在合格设施内进行动物实验，保证实验过程合法，实验结果真实、有效，并通过实验动物福利和伦理审查。涉及高等级病原微生物实验活动的，必须符合国家病原微生物实验室有关要求，并具备从事相关研究的经验和保障条件。涉及人体被试和人类遗传资源的科学研究，须遵守我国《中华人民共和国人类遗传资源管理条例》《涉及人的生物医学研究伦理审查办法》《人胚胎干细胞研究伦理指导原则》等法律、法规、伦理准则和相关技术规范。本专项 2021 年度项目申报指南如下。1 高端通用科学仪器工程化及应用开发1.1辉光放电质谱仪研究内容：针对高纯材料、高温合金、绝缘固体样品等材料中主成分、微量和痕量元素检测需求，以及针对材料剥层分析、材料元素深度分布检测、涂层材料表面分析等需求，突破直流辉光放电离子源、绝缘固体第二阴极系统、高分辨电磁双聚焦质量分析器、法拉第杯与电子倍增管双检测器等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的辉光放电质谱仪产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在半导体、高纯稀土、高温合金等材料科学研究领域的应用。考核指标：质量分析范围（4~250）amu；质量分析稳定性≤25ppm/8h；分辨率 LR300/MR4000/HR10000；平均背景≤0.5cps； 灵敏度≥ 1×109cps ； 丰度灵敏度≤ 20ppb ； 主成分重复性≤ 3%RSD；微量成分重复性≤5%RSD；痕量成分重复性≤10%RSD。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级；至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.2 第三代基因测序仪研究内容：针对 DNA 基因测序的无扩增、长读长直接测序、大容量生物特征信息获取等检测需求，突破DNA 精确长读长直接测序、极微弱光或极微弱电信号测量等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的第三代基因测序仪，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在基因工程、病毒检测、生物安全检测、体外诊断等领域的应用。考核指标：序列平均读长≥15kb；最长读长≥500kb；DNA直接测序最高准确率≥95%；采样率≥1kHz；单个通道测序速度≥400nt/s；可溯源量值定值和质量评价方法≥3 种；基因组比对一致性≥99%；组装连续度 NG50≥1M 碱基；结构变异检测精度与检出率≥90%（片段长度≥50bp）。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级；至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.3超高分辨活细胞成像显微镜研究内容：针对实时观察活细胞精细结构动态变化的检测需求，突破超高分辨活细胞成像显微、精密光机电控制、图像实时处理和成像标定等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的超高分辨活细胞成像显微镜产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在细胞学、微生物学、生物物理学和药理学等领域的应用。考核指标：视场≥10µm×10µm；横向分辨率≤150nm；纵向分辨率≤350nm；时间分辨率≥15 帧/秒（2D 成像）；时间分辨率≥8 帧/秒（3D 成像）。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级； 至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.4核磁共振波谱仪研究内容：针对化学分析、生物分子结构、代谢混合物组分等检测需求，突破超高场稳态磁体设计与制造、高精度磁共振谱仪控制、高效射频激发与接收等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的核磁共振波谱仪产品，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广， 实现在化学化工、生命医学、食品制药和环境能源等领域的应用。考核指标：磁场强度≥14T；室温孔径≥50mm；磁场稳定度≤9Hz/h；磁场均匀度≤0.05ppm；支持多核素频谱分析范围1H、13C、15N、31P、129Xe 等；射频带宽 50~650MHz 以上；波谱频率分辨率≤0.003Hz；射频发射通道数≥2 通道；液氦补充时间≥150 天。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级；至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量， 具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.5宽频带取样示波器研究内容：针对 5G 移动通信、光纤通信设备和高速网络设备的宽带模拟电路和高速数字电路开发与检测需求，突破 85GHz 采样器、超低抖动时钟产生与触发、高速时钟恢复、高精度波形采集与恢复、信号完整性分析等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的宽频带取样示波器，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广， 实现在光纤通信、5G 移动通信、雷达、卫星通信与卫星导航等领域的应用。考核指标：电采样模块：通道数量 2；测试带宽≥85GHz；采样率≥150kSa/s；抖动≤80fs；采样分辨率 16bit；光采样模块： 波长范围 800~1600nm；光接收灵敏度优于-7dBm；测试带宽≥ 65GHz；采样率≥150kSa/s；抖动≤250fs；采样分辨率 16bit。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级；至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。1.6高灵敏手性物质离子迁移谱与质谱联用仪研究内容：针对生物样品分析、临床诊断和药物开发等领域对手性分子同分异构体快速识别、高灵敏高准确定量分析的需求， 突破离子迁移过程模型仿真与控制、手性物质高选择性试剂制备、手性气相离子高效选择性存储、高分辨手性气相离子构型差异分析与质量分析等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的高灵敏手性物质离子迁移谱与质谱联用仪， 开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在生命科学、临床医学和药物学等领域的应用。考核指标：手性分子纯度检测范围 0.1%~99.9%，离子迁移谱分辨率≥300；手性物质分析检出限≤10-10摩尔/升；质谱质量分辨率≥100000；手性分子分析时间≤10 分钟/样品；建立手性物质数据库 1 套。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试， 平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级；至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用， 满足用户使用要求。1.7复杂微结构三维光学显微测量仪研究内容：针对光电探测器、MEMS 微系统、半导体集成电路等微小型器件和光学器件表面和亚表面缺陷检测需求，突破高倾斜光滑微结构、深 V 结构、混合材料层叠微结构、层叠结构亚表面等复杂微结构三维几何形状表征、三维几何参数精密测量、亚表面缺陷检测等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠、核心部件国产化的复杂微结构三维光学显微测量仪，开发相关软件和数据库，开展工程化开发、应用示范和产业化推广， 实现在超光滑光学表面损伤、半导体集成电路、光电集成电路等领域的应用。考核指标：显微视场≥100μm×100μm；水平方向表面显微分辨率≤250nm；水平方向亚表面显微分辨率≤400nm；垂直方向 分辨率≤20nm；光滑微结构测倾斜角度≥50°；单一材料台阶高 度测量误差≤5%；多层材料台阶高度测量误差≤10%；亚表面缺陷检测深度≥110μm；缺陷检出灵敏度≤200nm；深度定位精度≤2μm；高能损伤缺陷判定准确率≥80%。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥3000 小时，技术就绪度不低于 8 级；至少应用于 2 个领域或行业。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2 核心关键部件开发与应用原则上，每个项目下设课题数不超过 4 个，项目参与单位总数不超过 4 个，实施年限不超过 3 年。2.1快速可调谐激光器研究内容：开发波长调谐范围大、调谐速度快的可调谐激光器，突破大范围无跳模腔体设计、高速微腔调制制备、高速数字化激光模块驱动电路设计和模式补偿算法、波长非线性修正等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光学相干层析检测、高精密光谱分析和共焦测量等仪器中的应用。考核指标：中心波长 1060nm 和 1310nm；输出功率≥15mW；波长调谐范围≥110nm；重复频率≥100kHz；相干长度≥15mm。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.2热场发射电子源研究目标：开发热场发射电子源，突破单晶钨制备、尖端取向和形状控制、氧化锆处理、电子枪结构设计、灯丝对中控制等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在扫描电子显微镜、透射电子显微镜等仪器中的应用。考核指标：微尖曲率半径范围 1.2µm~0.4µm（可控），误差≤±0.05µm；阴极温度 1750K~1800K；栅极电压-200~-600V（可调）；角电流密度 200µA/sr；引出电压 3~6kV（可调）；最大电子束流≥150nA；电流稳定度≤1%。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.3侧窗型光电倍增管研究内容：开发高性能多碱阴极侧窗型光电倍增管，突破宽光谱及高灵敏度反射式多碱光电阴极制备、高增益电子倍增极结构设计、高二次电子发射材料制备、低暗计数率等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光谱分析、电子显微分析和X 射线分析等仪器中的应用。考核指标：探测面积≥8mm×24mm；阴极光谱响应范围≥165nm~900nm；阴极积分灵敏度≥250μA/lm；增益≥1×107；暗计数率≤1000cps；暗电流≤10nA(1000V)；上升时间2.4磁共振成像低温探头研究内容：开发磁共振成像低温探头，突破高密度射频阵列、超低温制冷系统、低噪声前置放大等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在高场磁共振成像仪、波谱分析仪等仪器的应用。考核指标：通道数≥2；扫描孔径≥2cm；射频探头匹配≤-15dB；探头温度≤30K；前置放大器噪声系数≤1dB；灵敏度提高（低温/常温）≥4 倍。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级； 至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用， 满足用户使用要求。2.5X 射线能谱探测器研究内容：开发 X 射线能谱探测器，突破大面积硅漂移探测、电荷前置放大、数字多道分析、漏电流噪声抑制、真空封装等关键技术；开展工程化开发、应用示范和产业化推广；形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在X 射线能谱仪、电子显微能谱分析仪等仪器以及同步辐射大科学装置的应用。考核指标：探测器尺寸≥30mm2；能量分辨率≤127eV(MnK)；探测元素范围Be~Am；最大输出计数率≥300kcps(最大输入计数率 1000kcps)；窗口材料铍、氮化硅(≤100nm)或无窗。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.6高精度哈特曼—夏克波前传感器研究目标：开发高精度哈特曼—夏克波前传感器，突破高质量微透镜阵列制备、微透镜阵列与探测器高精度耦合、超高精度误差标定、快速高精度波前重构等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光束质量分析、自适应光学系统和三维测量等仪器中的应用。考核指标：空间分辨率≥128×128；倾斜测量范围≥±3°；倾斜测量精度≤1μrad；相对波前测量精度（RMS）≤λ/150；绝对波前测量精度（RMS）≤λ/100；重复性精度（RMS）≤λ/200； 工作波长范围 400~1100nm；频率≥7Hz。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.7高通量生物样品真空传递装置研究内容：开发高通量生物样品真空传递装置，突破小样品精细操作、真空低温精密运动、低温样品镀膜等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在透射电镜和扫描电镜等仪器中的应用。考核指标：最低存储温度≤-160℃；真空度≤5×10-4Pa；运动精度≤100μm；样品存储数量≥12grids；镀膜真空度≤4Pa；镀膜样品台温度≤-160℃。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地 测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.8深地声学探测器研究内容：开发具有耐高温、耐高压、高性能和高稳定性的声学探测器，突破耐高温高压材料调控、小体积低频宽带结构以及界面粘接机理和工艺等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在三维远程声波探测仪、深地超声成像测井仪等仪器中的应用。考核指标：单极换能器（长度伸缩）：工作频带 5~20kHz，最高耐温≥260℃，最高耐压≥200MPa；偶极换能器（弯曲振动）：工作频带 1~4.5kHz，最高耐温≥230℃，最高耐压≥172MPa；多极接收器：工作频带 1~20kHz，最高耐温≥230℃，最高耐压≥ 172MPa；超声换能器：工作频带 250~700kHz，最高耐温≥205℃， 最高耐压≥172MPa。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.9太赫兹超导混频器研究内容：开发太赫兹超导混频器，突破超导混频器芯片设计与制备、超导混频器与低温低噪声放大器集成、一维相干探测接收机阵列集成等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在太赫兹频谱仪、太赫兹安检仪和射电天文接收机等仪器中的应用。考核指标：探测器中心频率 0.1~0.3THz；中频带宽≥5GHz；噪声温度≤7 倍量子噪声；动态范围≥30dB；像素≥1×10。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥ 5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权； 形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.10分离打拿极电子倍增器研究内容：开发分离打拿极电子倍增器，突破检测器高纯打拿极合金及膜层制备、高精度封装、空气中安全存储、脉冲和模拟双模式检测等关键技术，开发具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，实现在磁质谱仪、四极杆质谱仪上的应用。考核指标：增益≥105（模拟工作状态下），增益≥107(脉冲计数方式下)；暗电流≤1pA；暗计数率≤50cps；单离子脉冲宽度/ 半高宽≤7ns。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量， 具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.11宽频带同轴探针研究目标：开发宽频带同轴探针，突破弹性件热处理与表面处理工艺、精密微组装、微小零件加工等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在微波集成电路在片测试仪、片上天线测试仪、三维封装天线测试仪等仪器中的应用。考核指标：2.92mm 连接器探针：工作频率DC~40GHz，插入损耗≤1.5dB；2.4mm 连接器探针：工作频率DC~50GHz，插入损耗≤1.5dB；1.85mm 连接器探针：工作频率DC~67GHz，插入损耗≤2.0dB。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试， 平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量， 具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.12 精密大带宽锁相放大器研究目标：开发精密大带宽锁相放大器，突破大带宽数字调制、高分辨率数模转换和高精度相位解调等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在微弱信号探测、光谱测量及分析、电子束测量及能谱分析等仪器中的应用。考核指标：频率范围 0~50MHz；输入电压噪声≤5nV/√Hz；动态储备≥120dB；满量程输入灵敏度≤1nV；A/D≥14bit；相位分辨率≤1μdeg；频率分辨率≤0.7μHz。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力， 经用户试用，满足用户使用要求。2.13相位型液晶空间光调制器研究目标：开发相位型液晶空间光调制器，突破大相位调制深度、高帧率驱动、高抗激光损伤等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在光束整形仪、波分复用仪、单色仪、超快激光加工机、激光打标机等仪器设备中的应用。考核指标：像元数≥1920×1080；相位范围≥2π（1064nm）；相位灰阶≥8bit；填充因子≥92%；衍射效率≥80%；刷新频率≥ 100Hz；最大输入光功率密度≥50W/cm2。项目完成时通过可靠性测试和第三方异地测试，平均故障间隔时间≥5000 小时，技术就绪度达到 9 级；至少应用于 2 类仪器。明确发明专利、标准和软件著作权等知识产权数量，具有自主知识产权；形成批量生产能力，经用户试用，满足用户使用要求。2.14 X 射线椭球聚焦镜研究目标：开发 X 射线椭球聚焦镜，突破 X 射线椭球聚焦镜制作、性能检测、高精度装校等关键技术，开展工程化开发、应用示范和产业化推广，形成具有自主知识产权、质量稳定可靠的部件产品，实现在 X 射线衍射仪、X 射线散射仪和X 射线成像仪等仪器中的应用。考核指标：工作能段 1~8keV；聚焦斑点≤100μm；口径≥15mm

2021年11月，工业和信息化部批复组建的国家5G中高频器件创新中心落地深圳。该创新中心依托深圳市汇芯通信技术有限公司组建，是深圳获批建设的第2家国家制造业创新中心，聚焦新型半导体材料及工艺、5G中高频核心器件、面向射频前端的硅基毫米波集成芯片等三大研发方向。为何选择在深圳建设国家5G中高频器件创新中心？2019年8月，中共中央、国务院印发《关于支持深圳建设中国特色社会主义先行示范区的意见》，明确要求深圳“在未来通信高端器件、高性能医疗器械等领域创建制造业创新中心”。5G中高频器件是指应用于5G中频(Sub-6GHz)和高频(毫米波)频段的射频器件，具体包括功率放大器、滤波器、射频开关、低噪声放大器、射频收发器等。中高频器件通信高端器件直接决定5G通信设备的信号功率、信号带宽、信号质量和系统功耗等多项核心参数，是5G通信设备的核心器件。目前，深圳5G专利申请数量占到全球的34%，5G通信技术全球领先；累计建成5G基站4.93万个，5G基站密度每平方公里24.68个，率先实现5G独立组网全覆盖，为5G中高频器件技术的规模验证提供完备测试应用环境。深圳及周边地区聚集了华为、中兴、小米、荣耀、OPPO、vivo、魅族等客户，是全国最大的通信用中高频器件应用市场。深圳半导体和集成电路领域在建、拟建项目总投资额超千亿元，在集成电路、分立器件设计领域积累了大量的人才和产业基础技术。因此，深圳具有专利申请多、网络基础好、应用市场大、技术积累好等优势。国家5G中高频器件创新中心总经理樊晓兵介绍，创新中心以行业重大需求为牵引，紧扣5G及未来通信中高频核心器件设计、制造、测试和应用等各环节关键技术，搭建国际领先的硅基GaN射频和毫米波的量产技术研发中试平台。该创新中心还将整合产业链优势资源，为产业链的器件企业提供技术成果从中试到量产的共性技术开发和验证的公共技术服务，从而降低企业，尤其是中小型企业在中试-量产环节的投入门槛，加速技术成果首次商用的进程，降低企业的创新成本，打通科学完整的移动通信产业链，抢占未来移动通信领域产业先机。深圳国家5G中高频器件创新中心不是孤例，对于仪器行业而言，应及时关注国家相关政策及相关半导体仪器采购商机。中美贸易关系的紧张局势以及新冠疫情加剧了全球半导体的供应短缺，并从全球化逐渐转向区域化的趋势。国家近年来，大力推进国家具有自主知识产权的半导体行业体系建设，由此发展出一系列的研究中心和工程中心，势必带来大量的半导体相关仪器设备的采购订单。缺芯问题迫在眉睫，自主研发刻不容缓，尤其对于国产仪器厂商而言，这既是机遇也是挑战，如何打破国外技术垄断，发展出具有核心知识产权的仪器设备，率先打破固有格局突出重围的远见者和先行者或将在国际形势和政策红利下，引发新一轮的行业洗牌。

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室彭新华教授研究组在自旋量子精密测量领域取得重要进展，首次提出和验证了Floquet自旋量子放大技术，该技术克服了以往只在单个频率处量子放大的局限性，实现了多频段极弱磁场信号的量子放大，灵敏度达到了飞特斯拉水平。相关研究成果于6月9日以“Floquet Spin Amplification”为题在线发表于著名国际学术期刊《Physical Review Letters》上[Phys. Rev. Lett. 128, 233201 (2022)]，并被选为“编辑推荐（Editors’Suggestion）”文章。现代自然科学和物质文明是伴随着测量精度的不断提升而发展的。随着量子力学基础研究和科学技术的发展，通过原子、分子、自旋等物理系统可以实现微弱信号的量子增强放大。相比于基于经典电路的传统放大技术，量子增强放大受限于更低的量子噪声且具有更高的放大增益，为提升测量精度提供了强有力的研究手段，因此受到大家的广泛关注和研究。目前，量子放大技术已经在诸多测量过程发挥不可替代的作用，催生出许多革命性成果，例如微波激射器、激光器、原子钟，甚至宇宙微波背景辐射的首次发现等，诺贝尔物理学奖也曾多次授予相关领域。然而目前对量子放大精密测量技术的探索仍然有限，实现信号放大主要依赖于量子系统固有的离散能级跃，由于可调谐性的限制，量子系统固有离散跃迁频率往往无法满足放大需要的工作频率，因此限制了量子放大器的性能，如工作带宽、频率和增益等。如果能够克服以上困难，量子放大技术的性能将可以得到很大改善，对探测极弱电磁波和奇异粒子等基础物理和实际应用具有重要意义。成果示意图：（a）Floquet能级；（b）Flqouet量子自旋放大器原理图；（c）磁探测灵敏度。针对以上难题，本文研究人员提出了Floquet自旋量子放大技术，成功克服了以往探测频率范围小等限制，实现了对多个频率的极弱磁场放大。这项技术得益于该组之前提出的“自旋放大技术”[Nat.Phys. 17, 1402 (2021)]和“Floquet调制技术”[Sci. Adv. 7(8), eabe0719 (2021)]，将二者有机结合，从而将量子放大技术推广到Floquet自旋系统：利用Floquet调制技术调控自旋的能级与量子态，将固有的二能级系统（如129Xe核自旋）修饰为周期性驱动Floquet系统，从而具有很多独特的性质，使得系统形成了一系列等能量间距分布的Floquet能级结构，在这些能级之间可以发生共振跃迁，因此有效拓广了磁场放大的频率范围。通过理论计算和实验研究，首次展示了Floquet系统可以实现多个频率待测磁场2个数量级的同时量子放大，测量灵敏度达到了飞特斯拉级级别。该工作首次将量子放大技术扩展到Floquet自旋系统，有望进一步推广到其他量子放大器，实现全新的一类量子放大器——“Floquet量子放大器”。彭新华研究组长期瞄准量子精密测量领域，利用量子精密测量技术来解决世界前沿科学问题。包括于2018年自主研发出超灵敏原子磁力计，并且利用该技术实现了无需磁场的新型核磁共振技术——“零磁场核磁共振”[Sci. Adv. 4(6), eaar6327 (2018)]；于2019年至2020年发展新型原子磁力仪技术[Adv. Quantum Technol. 3, 2000078 (2020)，Phys. Rev.Applied 11, 024005 (2019)]，达到了国际领先水平的磁场探测灵敏度；通过进一步研究，于2021年实现了新型的自旋微波激射器，在低频段创造了国际最佳的磁探测灵敏度[Sci. Adv. 7(8), eabe0719 (2021)]。之后，该研究组将已发展的平台型量子精密测量技术用于寻找超越标准模型的新粒子，取得了一系列对推动学科领域发展有实质性贡献的研究成果。包括于2021年利用新型量子自旋放大器搜寻暗物质候选粒子，首次突破国际公认最强的宇宙天文学界限[Nat.Phys. 17, 1402 (2021)]，以及实现了对一类超越标准模型的新相互作用的超灵敏检验，实验界限比先前的国际最好水平提升至少2个数量级[Sci. Adv. 7, eabi9535 (2021)]。中科院微观磁共振重点实验室江敏副研究员、博士研究生秦毓舒和王鑫为该文共同第一作者，彭新华教授为该文通讯作者。该研究得到了科技部、国家自然科学基金委和安徽省的资助。论文链接：https://journals.aps.org/prl/abstract/10.1103/PhysRevLett.128.233201量子自旋放大技术论文链接：https://www.nature.com/articles/s41567-021-01392-z

编者按：作者通过QSense E-QCMD技术研究了半导体水凝胶电化学掺杂过程中的质量变化和稳定性。相比于传统的有机混合离子电子导体，骨架为阳离子的半导体聚合物呈现出独特的质量下降的行为。这是由于还原过程中部分阴离子离去以维持体系电中性，剩余的阴离子保证交连体系的稳定性。体系去掺杂后，质量得以恢复。雷霆研究员出生于1987年,目前为北京大学工学院材料科学与工程系特聘研究员，为国家青年学科项目的带头人，长期致力于发展新型有机高分子电子材料和柔性电子器件。近年在Nat. Energy , Nat. Comm. , PNAS , Sci. Adv. , Acc. Chem. Res. , J. Am. Chem. Soc. , Adv. Mater.等顶级学术期刊发表论文超过60篇，总引用超过7000次。研究成果被国内外多家媒体报道，被多篇综述评论为该领域的重要进展。目前申请中国和国际专利10项，已获授权5项。部分专利成果已实现规模化生产，并与国内外多家公司开展了合作和产业化研究。最新Science：N型半导体水凝胶水凝胶由三维交联的亲水聚合物网络构成，具备保留大量水分的能力。相较于刚性无机材料和干燥聚合物，水凝胶的机械性能可以广泛调整，适用于模仿软骨、皮肤、肌肉及大脑等多种生物组织。其结构多样且易于改性，在生物功能工程中展现出杰出的多功能性，包括刺激响应性和优异的界面特性，应用广泛于传感器、致动器、涂层、声探测器、光学和电子学领域。尽管具有这些优点，但由于缺乏半导体特性，它们在电子学中的应用一直受到限制，传统上只能用作绝缘体或导体。在此，北京大学雷霆研究员团队开发了基于水溶性 n 型半导体聚合物的单网络和多网络水凝胶，赋予传统水凝胶以半导体功能。这些水凝胶显示出良好的电子迁移率和高导通/关断比，可用于制造低功耗、高增益的互补逻辑电路和信号放大器。作者证明，具有良好生物粘附性和生物相容性界面的水凝胶电子器件可以感应和放大电生理信号，并提高信噪比。相关成果以“N-type semiconducting hydrogel”为题发表在《Science》上，第一作者为李佩雲，Wenxi Sun为共同一作。单网络半导体水凝胶的设计与制备作者设计了一种 n 型水溶性半导体聚合物 P(PyV)，它的阳离子骨架含有氯化物反离子，没有任何侧链（图 1B）。作者认为，无侧链聚合物设计可实现较高的电子性能，而离子骨架则为静电交联提供了可能性。通过密度泛函理论计算，发现苯磺酸离子与聚合物骨架的结合能优于氯离子，使热力学交换过程更为有利。作者选用1,3-苯二磺酸钠（DBS）作为体积小且对电子特性影响最小的交联剂。将P(PyV)和DBS混合后，形成不溶于水的亲水网络，显示出通过双离子静电交联形成的水凝胶结构。（图 1C，F）。利用旋涂和正交溶剂处理方法制备P(PyV)水凝胶薄膜，X射线光电子能谱（XPS）和紫外-可见-近红外光谱（UV-vis-NIR）结果证实了阴离子的完全交换和水凝胶的稳定性（图 1D ）。掠入射广角X射线散射（GIWAXS）和扫描电子显微镜（SEM）分析显示，交联后的P(PyV)-H形成了稳定的三维多孔网络结构，适于储水及离子和分子的高效运输（图1E）。通过喷涂和水洗的方法实现了P(PyV)-H的图案化，此技术分辨率约200微米，简化了大尺寸水凝胶基器件的制造。这种半导体水凝胶的开发为构建与传统半导体类似的电路提供了新的可能性，并与生物组织保持良好的界面兼容性。图1.基于P(PyV)的单网络半导体水凝胶P(PyV)-H的半导体特性为探索水凝胶的电化学特性，作者进行了光谱电化学研究。在电化学还原过程中，阴离子离开P(PyV)-H，形成n掺杂水凝胶，其吸收带发生显著变化，得到DFT计算和化学掺杂实验的验证。作者利用有机电化学晶体管（OECTs）评估P(PyV)-H的半导体特性（图 2），发现其电子迁移率和体积电容的乘积μC*值非常高，表明其优异的离子存储和传输能力。通过电化学阻抗谱测量了电容，进一步证实了水凝胶的高电容性能。作者还利用P(PyV)-H制作了互补逆变器和逻辑电路（图2A），展示了其在低电压下的高增益和低功耗性能，验证了其构建集成电路的潜力（图2F-H）。此外，该水凝胶逆变器可用于生物电信号的有效放大，显示出在可穿戴式监测设备中的应用前景。这些结果突显了半导体水凝胶在高性能电子设备中的应用潜力（图2J，K）。图2. P(PyV)-H的半导体特性多网络半导体水凝胶的制备及性能P(PyV)-H可以与其他开发成熟水凝胶混合，形成多网络水凝胶（MNH），这些MNH展示了增强的机械性能和良好的生物粘附性（图 3A,B）。这些MNH包括三种聚合物网络：长链聚合物（如聚丙烯酰胺或聚丙烯酸）、生物聚合物（如聚乙烯醇或明胶）和半导体聚合物（P(PyV)）。例如，MNH-1包含聚丙烯酰胺和聚乙烯醇，具有高拉伸强度和吸湿性；而MNH-2则包含聚丙烯酸和明胶，展现出良好的生物粘附性。MNH的含水量高达60%至70%，拉伸试验表明，MNHs 具有很高的拉伸性，断裂应变大于 100%。添加少量 P(PyV) 后，断裂应力急剧增加，因为 P(PyV) 比传统水凝胶更硬。随着 P(PyV) 的进一步增加，断裂应力基本保持不变，但断裂应变逐渐减小（图 3，C 和 D）。实验还表明，MNH在猪皮肤上显示出优异的界面韧性和剪切强度（图3E）。这些MNH在保持半导体性能的同时，能够与各种生物组织展示出更好的粘附（图3G,H），适合于制造电化学晶体管和逆变器，显示出稳定的电子性能和良好的信号放大功能，即使在受到物理应力的环境中也能保持性能稳定（图 3I,J）。图3.多重网络水凝胶的制备和性能用于生物信号扩增的半导体水凝胶半导体水凝胶的出色半导体性能促使作者探索其生物电子学应用。使用人类角质细胞进行的细胞活力测试表明，与传统聚合物相比，此水凝胶显示出较低的细胞毒性和出色的生物相容性（图4A），这可能得益于其高含水量和水可加工性。因此，这些水凝胶适合体内应用。利用P(PyV)-H的高容积容量，我们能够有效降低金电极的阻抗。作者还使用基于P(PyV)-H和MNH-2的放大器放大眼电图和心电图信号（图4B），与商用凝胶电极相比，基于水凝胶的放大器产生的信号强度高出40倍，显示出优异的信噪比。此外，此放大器在现场记录低电平生物信号如脑电图时（图4C），受到的噪声干扰极小，信噪比高。这些放大器被用于记录体内的皮层电图信号，展示了其在测量低频生物信号方面的巨大潜力，而P(PyV)-H则在测量较高频信号方面表现更佳（图4E-G）。研究表明，半导体水凝胶能够有效放大生物电子学中的各种电生理信号，具备优异的半导体特性、生物相容性、机械性能和生物粘附性，可用于构建逻辑电路和放大器。图 4. 半导体水凝胶放大器的应用原文链接： https://www.science.org/doi/10.1126/science.adj4397更多QSense E-QCMD技术详情请点击链接登录百欧林官网 查看。

记者10月22日从在清华大学召开的高温超导滤波技术成果鉴定会上获悉，我国自主研制、拥有完全自主知识产权的高温超导滤波系统首批产品订货已完成生产并交付用户使用，在全国16个省市区的通信装备上投入长期实际应用。这是我国高温超导应用研究的重大突破，标志着我国高温超导在通信领域已进入规模商业应用和产业化阶段。鉴定会专家对项目成果给予高度评价，鉴定意见指出，项目总体技术达到国际先进水平，为采用高温超导技术提高通信装备的抗带外干扰性能和电磁兼容性奠定了坚实的技术基础，为我国通信现代化作出了重大贡献。 　　据该项目负责人、清华大学物理系教授曹必松介绍，自1986年高温超导材料发现至今，26年来我国投入大量人力物力进行应用研究和技术攻关，其最终目的就是要实现高温超导材料的大规模商业应用。“这次高温超导滤波系统由最终用户采购，在全国16个省市区批量供货投入运行，与一般的研究或以试验为目的的应用完全不同，标志着经过长期不懈的研究，我国高温超导研究已经从实验室研究阶段发展到了面向最终用户的大规模商业应用。高温超导真正的实际应用已经成为现实。” 　　据了解，在微波频段，高温超导材料的电阻比普通金属低2—3个数量级，用超导薄膜材料制备的滤波器带内损耗小、带边陡峭、带外抑制好，具有常规滤波器无法比拟的、近于理想的滤波性能。“但是高温超导材料必须在其转变温度Tc以下才能实现其超导零电阻特性，所以高温超导滤波系统的研发难度非常大。我们和综艺超导科技有限公司共同研发的超导滤波系统是由超导滤波器、在零下200摄氏度工作的低噪声放大器和小型制冷机等部件组成的，具有极低的噪声和极好的频率选择性，可应用于各种无线通信装备，同时大幅提高灵敏度和选择性、提高抗干扰能力和探测距离等。”曹必松说。 　　2005年，在国家科研经费支持下，该项目组在北京建成了超导滤波系统移动通信应用示范基地，实现了小批量长期应用。为实现超导滤波系统在我国的规模化商业应用，在国家相关部门和各级领导支持下，清华大学和综艺超导科技有限公司的研究团队十余年如一日，艰苦奋斗，攻克了高性能超导滤波器和低温低噪声放大器设计制备技术、多通道超导滤波器性能一致性研制技术、满足装备苛刻使用要求的环境适应性技术和超导滤波系统集成技术等一系列技术难题，获得超导滤波技术授权发明专利10多项，于2009年12月完成了超导滤波系统产品样机的研制。 　　2010年1月至11月，在国家主管部门的组织下，由7个专业测试单位对超导滤波系统产品进行了全面性能测试，包括电性能测试，满足通信装备高低温、冲击、振动、低气压、盐雾、霉菌、湿热等苛刻使用要求的环境适应性试验，通信装备加装超导滤波系统前后的性能对比试验和用户长期试用等。 　　试验结果表明，超导滤波系统的全部性能都达到或超过了通信装备实际应用的技术要求。在通信装备上加装超导滤波系统前后的性能对比试验表明，超导滤波系统使重度干扰下原本无法工作的通信装备恢复了正常工作，使中度干扰下装备最大作用距离比原装备平均增加了56%。自2010年10月起，超导滤波系统在该型通信装备上投入长期运行，至今已连续无故障运行2年以上。 　　2011年1月19日，超导滤波系统通过了国家主管部门组织的技术鉴定，获得了在我国通信装备实际应用的许可。同年8月，综艺超导公司获得了首批5种型号超导滤波系统产品的订货合同，在全国10多个省市区推广应用。其他型号超导滤波系统产品也将在未来几年内陆续投入市场。 　　据介绍，综艺超导科技有限公司由江苏综艺股份有限公司等股东投资、在2006年成立的高新技术企业，公司设在北京中关村科技园区。目前，综艺超导已建成一流水平的超导滤波系统生产基地，并且已经顺利完成首批高温超导滤波系统批量生产和用户交付。 　　曹必松说，高温超导滤波技术在移动通信、重大科学工程和国防领域具有广阔的应用前景。为进一步推广超导滤波技术的应用，还需要攻克适应于各种不同通信装备应用要求的高难度的超导滤波系统设计、制备技术、适应于各种应用环境的环境适应性技术等研究难题。 　　与会专家认为，经过未来几年的努力，该技术将在更多无线通信领域获得大规模应用，并带动超导薄膜、制冷机、专用微波元器件等相关产业链的形成和发展，在我国形成一个全新的高温超导高技术产业，为我国通信技术的升级换代提供一种全新的、性能优异的解决方案。

简介： 海尔欣科技推出新一代激光器驱动器DFB-2000，多种开箱即用的功能可以帮助用户快速搭建系统光源，实现精密的光学测量。本篇将介绍DFB-2000核心性能参数的测试结果。 • 集成低噪声的电流源和高稳定的TEC温度控制器 • 自带14pin蝶形安装座，更好的便携性和机械稳定性 • 全新的彩色触摸屏，便于激光器工作参数的观察和设置 • 多层级的保护措施确保激光器的安全，延长激光器的使用寿命技术参数：l 电流噪声密度：电流噪声密度是表征驱动器电流源噪音水平的核心指标。对于低噪声的电流源而言，电流的波动比实际电流要小10000甚至100000倍以上。为了测试如此微小的电流波动，我们搭建了图1所示的电路。 图1.电流噪声密度测试电路示意图DFB-2000输出的电流I经过精密电阻R后转换为电压信号Vin，并由增益为G的放大电路放大后输入频谱仪，图2给出了频谱仪测试的结果。图中黄色信号为频谱仪本底频谱响应曲线，绿色信号是放大器（输入端短接）连接频谱仪时的频谱响应曲线，当DFB-2000输出电流后频谱响应为蓝色信号。根据功率噪声密度计算公式以及电路传输特性，可以计算得到电流噪声密度约为2.9 nA√Hz，这与进口驱动器的噪声水平相当。 图2.DFB-2000频谱噪声测试l 控温稳定性：激光器工作温度的变化会导致输出波长的不稳定, 因此精确稳定地控制激光器工作温度至关重要。为了评估DFB-2000的控温性能，在室温条件下，将激光器工作温度设定在0℃，记录24小时内的温度变化，如图3所示。可以看出DFB-2000的温度控制精度在±0.005℃以内，长期温度稳定性优于0.01℃。由于0℃与环境温度相差较大，因此可以预期当激光器工作温度接近室温时，可以现实更优的长期温度稳定性。 图3.激光器工作温度在24小时内的变化l 电流漂移：在典型的应用环境中，一天之内的温度波动往往会超过几摄氏度。如果驱动器达不到要求，微小的温度变化可能意味着激光器的电流会发生显著变化。下图展示了利用DFB-2000驱动的激光器工作在0℃时工作电流的漂移。在24小时内，测试环境的温度变化超过3℃，激光器电流的最大漂移为37 μA。 图4.DFB-2000输出电流24小时的漂移l 3dB带宽：小信号调制时的3dB带宽是衡量驱动器带宽响应特性的关键参数。下图给出了带宽响应测试的电路图。 图5. DFB-2000带宽响应测试电路示意图函数发生器生成的正弦信号Vin通过模拟调制端口输入DFB-2000，电流I经过精密电阻R，测量R两端电压信号Vout，利用公式20log(Vout/Vin)计算得到带宽，如图6所示。在100kHz调制频率以内，驱动器的增益平坦度小于-3dB，因此能够满足绝大多数基于波长调制技术的TDLAS系统的需求。 图6. DFB-2000带宽响应特性l 电流软钳制：DFB-2000集成了多重措施保护激光器的安全，如最大电流软钳制、输出缓启动、过压欠压保护、超温保护、继电器短路输出保护等。其中最大电流软钳制功能可以快速实现电流的钳位，有效规避异常情况下大电流对激光器造成的损伤。用户在使用最大电流软钳制功能时，首先要根据激光器参数设置对应的最大工作电流，当激光器实际电流高于该电流时，DFB-2000会确保电流处于限流值。电流软钳制的测试电路与3dB带宽测试相同。图7（b）显示了最大电流软钳制的实际效果，可以明显的看到，当精密电阻R两端电压（红色信号）超过阈值时，会被固定在该阈值电压上。图中调制信号（蓝色三角波）幅度为1.54V，当激光器工作电流为200mA，设置的最大工作电流为250mA时，测试得到钳制电压为2.42V（DFB-2000模拟调制系数为100mA/V±5%），对应钳制电流为242mA，与实际设定值一致。 图7.（a）电流工作在最大钳制电流以下（b）最大电流软钳制的实际测试效果

疫情期间使得红外热像仪的市场大大增加，在商场、机场、火车站等人流密集的地方随处可见，无需接触即可准确测量人体温度。那么红外热像仪是怎样工作的呢？本文对有关知识做简要介绍，以飨读者。红外热像仪，是利用红外探测器和光学成像物镜接受被测目标的红外辐射能量分布图形反映到红外探测器的光敏元件上，从而获得红外热像图，这种热像图与物体表面的热分布场相对应。通俗地讲红外热像仪就是将物体发出的红外光转变为可见的热图像，热图像的上面的不同颜色代表被测物体的不同温度。使用红外热像仪，安全——可测量移动中或位于高处的高温表面；高效——快速扫描较大的表面或发现温差，高效发现潜在问题或故障；高回报——执行一个预测性维护程序可以显著降低维护和生产成本。但在疫情爆发之前，红外热像仪在工业测温场景使用得更广泛，需求也更稳定。在汽车研究发展领域——射出成型、引擎活塞、模温控制、刹车盘、电子电路设计、烤漆；在电机、电子业——电子零组件温度测试、印制电路板热分布设计、产品可靠性测试、笔记本电脑散热测试；在安防领域的隐蔽探测，目标物特征分析；在电气自动化领域，各种电气装置的接头松动或接触不良、不平衡负荷、过载、过热等隐患，变压器中有接头松动套管过热、接触不良（抽头变换器）、过载、三相负载不平衡、冷却管堵塞不畅等，都可以被红外热像仪及时发现，避免进一步损失。对于电动机、发电机：可以发现轴承温度过高，不平衡负载，绕组短路或开路，碳刷、滑环和集流环发热，过载过热，冷却管路堵塞。红外热像仪通过探测目标物体的红外辐射，然后经过光电转换、电信号处理及数字图像处理等手段，将目标物体的温度分布图像转换成视频图像。分为以下步骤：第一步：利用对红外辐射敏感的红外探测器把红外辐射转变为微弱电信号，该信号的大小可以反映出红外辐射的强弱。第二步：利用后续电路将微弱的电信号进行放大和处理，从而清晰地采集到目标物体温度分布情况。第三步：通过图像处理软件处理放大后的电信号，得到电子视频信号，电视显像系统将反映目标红外辐射分布的电子视频信号在屏幕上显示出来，得到可见图像。在不同的应用领域，对于红外热像仪的选择有不同的要求，主要考虑因素有热灵敏度——热像仪可分辨出的最小温差（噪音等效温差）、测量精度。反应到电路上，最应注意的既是第二步电信号的放大和采样。实际上，从信号处理，到数据通信，到温度控制反馈，都有较大的精度影响因素。红外热像仪的电路框图如图所示，基本工作步骤为：FPA探测器——信号放大——信号优化——信号ADC采样——SOC/FPGA整形与预处理——信号图形及数据显示，其间伴随TEC（热电制冷器）对探测器焦平面温度的反馈控制。热像仪中需要采集的信号为面阵红外光电信号，来源于红外探测器，通过将红外光学系统采集的红外信号FPA转换为微弱电信号输出，选择OP AMP时需要注意与FPA供电类型匹配及小信号放大。根据红外热像仪的使用场合，去选择适合的运放，达到最优的放大效果和损耗最小的放大信号。运放的多项直流指标都会直接影响到总的误差值。比如，VOS、MRR、PSRR、增益误差、检测电阻容差，输入静态电流，噪声等等。需要根据实际应用的特点，择取主要误差项目评估和优化。比如 CMRR 误差可以通过减小 Bus 电压纹波优化。PSRR 误差,可以通过选用 LDO 给 OPA 供电优化。提供一个好的电源，LDO 的低噪声和纹波更利于设计，选用供电LDO。在图三中的光电信号放大处，使用了TPH250X系列的OP AMP，特点是高带宽、高转换速率、低功耗和低宽带噪声，这使得该系列运放在具有相似电源电流的轨对轨 输入/输出运放中独树一帜，是低电源电压高速信号放大的理想选择。高带宽保证了原始信号完整性，高转换速率保证了整机运算的第一步速度，低宽带噪声保证了FPGA/SOC处理的原始信号的真实性。对于制冷型红外探测器，热电制冷器必不可少，它保障了FPA探测器的焦平面工作温度温度的稳定和灵敏，对于制冷补偿的范围精度要求较高。用电压值表示外界设定的FPA工作温度，输入高精度误差运放，得出差值电压，经过放大器运算后，对FPA进行补偿，从而使FPA温度稳定。在该系统中，AD转换芯片的性能决定了FPA的相位补偿量，决定了后端红外成像的质量。根据放大后输出信号的电压范围和噪声等效温差及响应率，可以计算AD转换芯片的分辨率，此处使用了16 bit高分辨率的单通道低功耗DAC，电源电压范围为2.7V至5.5V。5v时功耗为0.45 mW，断电时功耗为1 μW。使用通用3线串行接口，操作在时钟率高达30mhz，兼容标准SPI®、QSPI™和DSP接口标准。同时满足了动态范围宽、速度快、功耗低的要求。对于一般的工业红外热像仪的补偿来说，TPC116S1已经足够。此外，对于整体的供电而言，FPGA/SOC的分级供电，电源管理芯片的选择要适当。对于运放和ADC的供电，为减小误差，需要低噪声的LDO，以保证电源电压恒定和实现有源噪声滤波。LDO输出电压小于输入电压，稳定性好，负载响应快，输出纹波小。具有最低的成本，最低的噪声和最低的静态电流，外围器件也很少，通常只有一两个旁路电容。而在总体的供电转换中，使用了DCDC——TPP2020，它的宽范围，保证了电源设计的简洁。内置省电模式，轻载时高效，具有内部软启动，热关断功能。DC-DC一般包括boost（升压）、buck（降压）、Boost/buck（升/降压）和反相结构，具有高效率、宽范围、高输出电流、低静态电流等特点，随着集成度的提高，许多新型DC-DC转换器的外围电路仅需电感和滤波电容，但是输出纹波大，开关噪声较大、成本相对较高，故在电源设计中，用量少且尽量避开灵敏原件，以避免对灵敏原件的干扰。红外热像仪既可以走入民用，成为各个家庭的健康小帮手，也可以是精密工业电子的好伙伴。面对不同的市场，组成它的电子元器件也有不同的选择。而不变的是，精密的设计对于真实的反映，特别是模拟器件。

2020年11月16日-18日，慕尼黑上海分析生化展在上海新国际博览中心圆满落幕，滨松携多类分析仪器、医疗检验仪器用探测器、光源产品以及多款新品亮相展会。质谱应用质谱作为分析仪器领域的“王者”，一直以来以其高灵敏，且具备特异性的分析方法，可以精确地对样品进行定性和定量分析等性能，俘获了一众仪器厂商的芳心。在本次的分析生化展中，滨松毫无保留的展出了质谱家族的新宠“四件套”。1、GEN3 MCPGEN3是第三代MCP，该产品采用栅网阳极结构，也就是在MCP电子出口和阳极之间加入栅网阳极构成三极结构，该设计可以避免反馈的正离子返回MCP，从而实现控制噪声离子的走向，高气压1Pa下的暗电流始终和高真空时保持一致，更加贴合小型质谱仪器的需求。2、MCP+AD（MIGHTION）MIGHTION拥有了普通MCP难以比拟的高增益，相比传统的MCP微通道板探测器，寿命和线性范围都有了数量级上的提升。3、无铅通道式电子倍增器（CEM）CERARION采用陶瓷镀膜，抛弃了常见的含铅玻璃材质，做到了灵活订制和大的动态范围，为今后的RoHS豁免节省大量工作。4、离子化辅助基板（DIUTHAME）用于MALDI-TOF系统的DIUTHAME无需基质，可大幅度缩减样品处理时间，性能方面，因为无基质，可避免常规MALDI系统使用基质时在0~2000 m/z低分子区域的基质噪声。大面积型号则可实现高空间分辨率的成像，且成像重复性良好，对于不同的应用场景其拓展性良好。我们今年离子化辅助基板的种类也扩充到了9种，包括可用于不宜切片小样品的拓片式质谱成像基板，或直接安装在测量靶托上的载玻片尺寸方式质谱测量。综合探测器最新的近红外MEMS-FPI模块（法布里-珀罗干涉微型光谱仪）和MEMS-FTIR（微型傅里叶变换红外光谱仪） 演示DEMO，在展台上也吸引了大批的客户驻足观看。1、MEMS-FPIMEMS-FPI近红光谱探测模块。集成了卤钨灯、MEMS-FPI近红外光谱探头、控制电路，具备低电量消耗、小巧紧凑、快速检测、低成本化的特性，为光谱分析应用于便携式设备带来了新的可能。其拥有三个光谱波段可选：1.35 to 1.55 μm、1.55 to 1.85 μm、1.75 to 2.15 μm。产品特点：1、不采用传统光栅，选择使用法布里-珀罗腔选频 所以使得该光谱仪仅仅使用单点的InGaAs探测器，就能够得到光谱图。2、采用滨松独有的MEMS加工方法 从而色散分光结构的体积也减小。3、探测器部分和色散分光结构封装在一个器件中，产品体积大大减小2、MEMS-FTIR傅里叶红外光谱仪（FTIR）是红外光谱分析中一种重要的光谱仪类型，发展自20世纪70年代，属于第三代红外光谱仪技术。由于可以快速、准确的进行多组分的定量和定性分析，FTIR被看作是医药、食品、农业和化工等领域中实现质量控制的理想工具。产品特点：1、1.1-2.5μm超高灵敏度2、高信噪比表现（10000:1） 利用MOEMS技术，滨松开发出了一个直径3mm的微型可移动反射镜，避免了入射光量减少的问题，确保了信噪比的表现。3、高光谱重现性 利用半导体激光器，可以精确地检测动镜的位置，增强了测量结果的可重复性。4、超小体积（57*49*76mm） 这样的体积仅是台式仪器的1/100。5、配备评估软件综合光源在用于激光痕量气体分析（TDLAS技术）的量子级联激光器（QCL）产品阵容中，滨松此次为大家带来了最新的“直流驱动电源+TEC制冷温控器+探测器锁相放大器+调制信号接入”等多种功能为一体的模块。产品特点：1、直流驱动电源直流驱动电源，是目前商用驱动激光二极管电源中噪声最小的，RMS噪声低于1 μA [10 Hz - 1 MHz]，甚至电学噪声密度低于散粒引起的等效噪声——1A驱动模式下，噪声小于 300 pA/Hz^1/2，0.5A驱动模式下小于1500 pA/Hz^1/2 。而且方便地保留了调制高达到1MHz的双接口（小信号可达5MHz）。2、TEC温控最大电流为3A，精度为300μK。3、探测器模组内置锁相放大器。4、激光器接口方面支持HHL和蝶形的标准插针，在光窗上更是支持安装准直透镜，也支持SMA905光纤接口。（QCL激光器无需节约内置透镜）5、上述所有功能集于一个堆栈结构的模块，省去布线和多终端控制的空间和不稳定性。6、只需USB通信即可。

由中国分析测试协会主办的第十七届北京分析测试学术报告会暨展览会（bceia 2017）于10月10日-13日在北京国家会议中心举办，现场可谓是红红火火，人从众众！而滨松展台上也聚集了新老朋友，人潮攒动在一个不大的透明展柜周围，而在这个展柜中，就是这次滨松为分析仪器应用准备的新惊喜！按照分析技术手段的不同，分析仪器一般可分为光、电、色、质四大板块，那针对不同领域，此次滨松带去的“新惊喜”——新产品和新的解决方案到底是怎样的呢？下面让我们重返会场，打开展柜的玻璃罩，一个一个地拿起来详细解读，同时也将分享各种分析仪器应用的小知识哦！here we go~滨松中国展台质谱质谱技术发展至今已逾百年，一百多年来，质谱工作者们站在彼此的肩头，将一个简单的物理现象在理论和实践上推到今天的高度。从一开始对元素同位素的辨别、相对原子量的测定，到第二次世界大战用于分离核燃料铀235制造原子弹，乃至今天广泛应用于化学、环境、医学及生命科学研究，质谱技术的每一次进步，都推动了其他相关领域，如原子物理学、化学、材料科学、核技术、环境科学、生命科学乃至地球和天体科学的发展。 质谱技术的核心是“制造离子”和“检测离子”，其他所有的一切都是为这个目的服务。上图是质谱仪的基本工作流程，在本次bceia中，图中所示的几个重要元件就是滨松展台的重头戏之一。1、电离源要在质谱仪上检测到某种化合物，前提是这种化合物必须被电离，因此离子源的发展一直影响着质谱技术的发展，反过来质谱技术的发展也对离子源不断提出着更高的要求。 常见的质谱离子源包括电子电离源（ei）、化学电离源（ci）、大气压化学电离源（apci）、大气压光致电离离子源（appi）、快原子轰击电离子源（fab）、基质辅助激光解析电离源（maldi）等。 大气压光致电离源（atmospheric pressure photoionization，appi）是由前苏联的i. a. revel’ skii在1986年推出的，其最初的目的是取代放射性的ni63来提供分子电离的能量，出乎意料的是，这一改变使仪器的线性范围得到扩展并提高了灵敏度。之后通过对结构的不断改进，这种技术逐渐应在了那些难于被esi和apci技术离子化的化合物上。而且，由于appi不仅能够将非极性分子离子化，其应用还能扩展到极性化合物，因此取得了快速发展。 光致电离是使用波长在真空紫外区（vacuum-ultraviolet, vuv）的光子所携带的高能量使待测化合物电离，此次出展的全新光致电离离子源——vuv氘灯 l13301，就可以很好的担起这个任务。带有驱动电路的vuv氘灯l13301 基于mgf2窗材的滨松vuv氘灯可以促成一种高电离效率、碎片离子峰产生量少的新型软电离方式。 它的电离能可达到10.78ev，电离效率提高，且相对于传统pid灯可以电离出更多的离子，使仪器整体灵敏度有数倍提高，此外还具备低成本、易安装等特点。2、探测器探测器作为质谱仪的“眼睛”，和质量分析器一起在检测端担当起双核之一的重要作用：如何将微弱的离子信号放大到能够使人顺利辨别的水平并将其背景干扰排除。 从最初的无极质谱时代的手工描绘到干版照相感光，再到有机质谱出现后的长条记录仪和光束示波仪直至各种不同的电子倍增器，质谱仪的探测系统经历了漫长的发展过程。因为探测器的主要任务是检测质谱仪产生的离子信号，因此灵敏度、精确度和反应时间就成为衡量探测器的重要指标。电子倍增器电子倍增器（electron multiplier, 下称em）是目前使用最多的质谱探测器，其形式多样，基本原理是对带电粒子产生的次级电子进行放大。从质量分析器出来的离子根据其极性不同被施加正/负高压，在此高压下离子被加速进入em。em可分为非连续式（discrete dynode electron multiplier，下图a）和连续式倍增电极（channel electron multiplier, cem，下图b）。其通常有13~23级表面涂布有良好次级电子发射能力的金属氧化物（如cu-be的氧化物）的倍增电极。从质量分析器出来的离子束被聚集在第一级（或转换打拿极）上之后从其表面会发射一次电子，一次电子的数目和离子束的性质（质量、携带电荷、结构等）、撞击速度、倍增极表面金属合金氧化物的功函数等因素有关。根据电子轨迹的设计，一次电子之后打到之后的倍增极产生二级电子，最后阳极部分负责将经过各级倍增的二次电子进行收集，并通过外接电路将电流信号进行输出。 而从本质上来说，em就是没有光阴极面的光电倍增管（pmt）。（下图中蓝色线标注部分）传承了pmt的工艺，滨松em也已有40年的历史。因为em一般作为四级杆及四级杆相关串联质谱仪的探测器去应有，需要进行定量分析，因此要求em具有宽动态范围、长寿命、高增益等特性。除了具有上述特征外，滨松的em还能够根据客户不同需求提供丰富的产品线：小体积紧凑型、低噪声结构型、双极性探测型、大动态范围双模式输出型等。 近年来，针对冶金、环保、地质矿产、食品等领域越来越多的痕量重金属检测需求，icp-ms得到更加广泛的应用，因为icp-ms面向的是痕量无机元素的测定（检出限ppt级别），本次展会上的具有大动态范围双模式输出（模拟输出和计数输出）的em r13733就十分合适了。当入射离子量很小时，可以选择高增益的技术模式对输出脉冲进行计数；当入射离子量增加较多后，可以选择较低增益的模拟输出模式。这样探测器就可提供更宽的动态范围，避免饱和输出。不同模式下r13733的增益曲线 双模式输出工作示意图 荧光屏 在电子光学聚焦系统中，为把光电子图像转换为可见的光学图像，通常需要荧光屏。荧光屏是由发光材料的微晶颗粒沉积或喷涂而成的薄层，可以将电子动能转换成光能。 某些金属的硫化物、氧化物或硅酸盐等粉末状晶体在适当处理后具有受激发光的特性，这些材料称之为晶态磷光体，当高速光电子轰击荧光屏时，晶态磷光体基质中的价带电子受激跃迁到导带，所产生的电子和空穴分别在导带和价带中扩散。当空穴迁移到发光中心的基态能级上时，就相当于发光中心被激发了，而导带中的受激电子有可能迁移到这一受激的发光中心，产生电子和空穴的符合而释放光子。 展会上具有极短衰减时间（仅为3.5ns）的滨松快速荧光屏j13550-09d，可以与微通道板结合构成组件，使得待测离子打出的电子在荧光屏上进行显像。

在2013年11月举行的第四届网络质谱研讨会上，中国科学院高能物理研究所实验物理中心研究员级高级工程师刘术林作了《质谱仪器中的离子探测器》的报告，报告中刘术林介绍了一种可用于质谱仪中的低噪声、高增益、脉冲计数能力好、动态范围大、响应速度快、抗磁场、寿命长的探测器(探测器在仪器行业更多的被称为检测器。仪器信息网注)&mdash &mdash 微通道板，报告当时引起了业内一些质谱仪器厂商的关注。 　　近日，仪器信息网编辑特别采访了刘术林，请他介绍了微通道板的特点，在质谱仪器当中的应用，以及目前我国微通道板的研制情况。 中国科学院高能物理研究所实验物理中心研究员级高级工程师刘术林 　　微通道板(简称MCP)是由106-107根规则排列的毛细玻璃管阵列熔合而成的电真空器件，该毛细玻璃管是由特种玻璃制作的，经过氢还原处理后，在其通道的内表面和一定深度内，获得了连续的二次电子发射层和半导体层，当在其两端加上电压时，即可实现二次电子的倍增。对于一块MCP而言，当其两端的电压为其长径比的22倍左右时，其增益可以达到104量级。由于该材料对荷电粒子和特定能量的光子(UV和软X射线)有一定的量子探测效率，再加上其具有体积小、重量轻、空间和时间分辨力好、增益高、噪声低、抗电磁场干扰等优点，因而在微光像增强器、光电倍增管、以及科学仪器中(如质谱仪、俄歇电子能谱仪、X射线光电子能谱仪等)得到了广泛的应用。 微通道板 　　微通道板用作质谱仪的探测器件发展已比较成熟 　　在1990年代研究生业后，刘术林进入中国兵器工业第205研究（西安应用光学研究所）所工作，该研究所从1970年代开始从事微光夜视仪的研究，微通道板是其中的一个核心器件。就这样，刘术林开始了微通道板的研制。 　　工作中刘术林常常阅读一些有关微通道板研制和应用的论文，他发现从1990年代初期开始，IEEE T INSTRUM MEAS、IEEE T NUCL SCI、REV SCI INSTRUM等期刊中就陆续有文章提到微通道板在质谱仪当中的应用。 　　刘术林说：&ldquo 早期的质谱仪中一般采用的是单通道的倍增器(即Channeltron)，但随着生物大分子、药物分子分析需求的提升，产生更多的离子碎片，要求分辨率更高、探测面积更大、响应时间更快的探测器件，微通道板能很好的满足这些需求。目前主要是飞行时间质谱中采用这种类型的探测器。&rdquo 　　经过几十年的发展，目前国外微通道板在质谱仪中的应用已经比较成熟，有单片型的微通道板，也有模块化的微通道板(微通道板组件)，而且针对不同型号的质谱仪可以配置不同规格的微通道板。但国内微通道板在质谱仪中的应用才刚刚起步。刘术林说：&ldquo 之前我和国内的一些仪器厂商接触过，大家不是很感兴趣。近年来这种情况有所改变，国内禾信，还有复旦大学、中国科学技术大学、吉林大学、大连化物所、长春应化所等企业、大学和科研院所都在研究使用微通道板作为质谱仪的探测器。&rdquo 　　刘术林介绍说，虽然微通道板应用于质谱仪有诸多优点，但也存在一定的缺点：如操作使用困难，非专业训练的人员使用时，失效率高。而且还需要特殊处理，如合适的真空烘烤和电子清刷等。 　　除了在质谱仪中的应用外，微通道板还在X射线光电子能谱仪、俄歇电子能谱仪等仪器中有所应用。沈阳科学仪器厂(即现在的中国科学院沈阳科学仪器股份有限公司，仪器信息网注)、北京科学仪器厂(即现在的北京中科科仪股份有限公司，仪器信息网注)、中科院西安光机所曾采购微通道板用于场离子显微镜，高速示波器等仪器的研制，刘术林介绍说。 　　目前，我国微通道板每年的产量达到10万片左右，其中绝大部分还是用在光电成像领域，科学仪器领域的需求量还很小。&ldquo 但在科学仪器领域，还有可以开发的应用空间，比如将微通道板用作电镜中二次电子成像用的探测器等，从微通道板的原理和特点来说，完全可以满足，但是具体应用还是得和从事电镜研制的专业人员进行交流。&rdquo 刘术林说道。 　　俗话说&ldquo 隔行如隔山&rdquo ，尤其是高技术领域。刘术林说：&ldquo 我们应该主动走出去跟别人交流，让别人了解我们在做的东西。微通道板要使用好，都有许多的技术和经验在里面，我们要教会别人更好的使用。而其他行业的技术人员可以提出要求，我们可以结合自己的技术特点为大家提供相应的技术和产品。通过合作，许多问题或许能够更好的解决。&rdquo 　　国产微通道板性能处于国际领先地位并大量出口 　　近年来，国家对于国产科学仪器的发展给予了高度的关注和资金支持，而核心零部件性能对于仪器整体性能的提升至关重要。许多业内人士都曾呼吁大家关注仪器核心零部件的研制。可喜的是，我国在微通道板的研制和生产方面目前已处于国际领先地位，并已大量出口。 　　刘术林介绍说：&ldquo 由于微通道板在光电成像方面的重要用途，它的整个工艺，包括材料，国外都对我国进行封锁。所以我国是完全从零开始，研发的具有自主知识产权的产品。就拿制作微通道板的基本材料玻璃来说，它对于玻璃材料的二次电子发射系数要求很高，同时对玻璃管的椭圆度、壁厚等的一致性要非常高，但是我们很难找到合适的企业和人才。当年光是为了制作合适的玻璃管，我们几乎找遍了全国各个角落，后来碰到一个老师傅，要是没有他，说不定我们的微通道板产业都发展不起来。&rdquo 　　制作微通道板一共有几十道工艺，每一道工艺都不能有偏差，哪怕只差一点点，最终的累积误差也会很大。所以许多关键设备稳定性一定要好，然而当时在国内找不到合适的设备，也没有足够的经费采购进口的设备，为了研制微通道板，刘术林和同行们只好自己搭建设备来完成研究。他说：&ldquo 电真空器件行业不同于半导体行业。在半导体行业，做设备的企业对制造厂家的关注十分密切，厂家有新的生产需求，做设备的企业就会研制相应的设备，双方的配合十分紧密。而电真空器件行业可以说是一个夕阳产业，很少有人关注，其对制造设备要求很高，我们向厂家提出设计要求，由于数量少、要求高，一般也很难实现，或者做出来的效果大打折扣。&rdquo 　　正是由于这些经历，让刘术林认识到作为一个大国，配套的一些产业一定要跟上。他说：&ldquo 一些核心的技术和产品，外国往往会设卡不卖给我们。或者卖的价格特别贵，还不说明具体如何使用，等我们摸索很长时间终于弄清楚了，到下一次采购时人家又不愿意卖给我们了。作为一个大国，我们必须在各个行业都要有技术积累，哪怕再偏的行业也要支持一两家企业存活下来，这样才不会受制于人。&rdquo 　　&ldquo 虽然微通道板是很小的产品，但它确实代表着一个国家的整体工艺水平。现在除了我们也只有几个发达国家，如美国、法国、日本、俄罗斯能够做。&rdquo 刘术林说道。 　　令刘术林感到十分欣慰的是，实践证明我国研制的微通道板的性能已经接近或达到国外先进水平。中国科学技术大学的一位老师在同步辐射光电离质谱中采用了我国研制的微通道板。在一次拜访中，这位老师告诉刘术林：&ldquo 谢谢你为我们提供的微通道板，已经用了5年时间还在使用。我们用过国外一家公司的微通道板，但用了大概3年时间就坏了。&rdquo 　　刘术林说：&ldquo 其实国外产品有时候未必如他们所宣传的那么好，以前在一些国际会议中，我们看到他们对外提供的指标非常不错，所以一直认为我们的微通道板技术不行。后来我们把自己研制的微通道板拿到国外去让用户试用，他们说你们的微通道板非常不错，比其他几家公司的性能还好，不仅板寿命长，视场清晰度也高。之后荷兰的一家公司开始大批量订购，俄罗斯也有订购。目前，在成像性能方面，国产的微通道板和国外技术水平非常接近了。&rdquo 　　至于微通道板接下来的研究方向，刘术林说：&ldquo 主要是孔径更小、噪声因子要低、高增益、长寿命、容易除气等几个方面。每一个小的改动，往往都会涉及到一系列的参数的改变，可谓是牵一发而动全身。比如噪声因子是评价放大器放大性能的一个重要指标，这一个参数的改进就涉及到孔径、开口面积比、玻璃壁厚等多个参数的控制，而且有些参数之间还互为矛盾关系，所以特别难处理。&rdquo 　　虽然在几十年的研究生涯中，刘术林经常碰到各种困难，但他依然对自己所从事的工作充满了热情，因为在他看来，科研虽然苦，但也乐在其中。&ldquo 有时候我们会碰到一些问题，一时解决不了，会特别难受。但当一天天过去，在我们的努力之下，最终解决了这个问题，我们又会特别开心。其实人每天不论怎样都是过，还不如就踏踏实实的做些事情。而且在研究中，我们还会结识到许多志同道合的朋友。&rdquo 也许正是这份认真和乐观的态度，让刘术林克服了一个个困难，不断地将我国微通道板的制造工艺提到一个新的高度。 采访编辑：秦丽娟 　　刘术林个人简历 　　刘术林，男，中共党员，研究员级高级工程师。1990年于华东理工大学获得硕士学位，同年供职于西安应用光学研究所的特种光纤研究室和光电成像研究室，主要从事微通道板和微光像增强器的研制工作，2000年-2011年，先后在北方夜视技术股份有限公司西安分公司、南京分公司工作，主要从事微通道板的研发、工程化和批生产等工作，2011年底至今，在中国科学院高能物理研究所从事大尺寸微通道板光电倍增管的研制、工程化和日后的批量生产等工作。

PMT模块的选型PMT模块中不仅都集成了PMT裸管、分压电路和高压电源，还根据信号输出的不同需求集成了其他的功能组件。按照PMT模块的信号输出类型，滨松的PMT模块产品可以分为电流输出模块、电压输出模块和光子计数探测器。他们的区别是这样的：点击查看大图PS.图中灰色方框内的各种产品/附件滨松也有提供~可以移步至滨松中国官网了解目前滨松有40多个系列，工程师梳理了一张系列型号及基础参数参考表，在选型时可以有所帮助：（点击查看看大图）在同一系列的滨松PMT模块中，会以后缀来区分不同的产品型号。这些后缀往往代表着不同的含义，了解它们，也可以有助于我们的产品选型。这里，我们选出了用途最为广泛的φ8端窗PMT模块，针对其中关键的名词项，来深入一一解读。 滨松φ8 PMT模块命名规则# Settling time是什么？在PMT模块中，加在PMT上的高压会随着控制电压（一般在0.5-1.1V）的变化而变化；但这个过程是有一定延迟的，且根据PMT模块中分压电路的设计有长有短。从调节完控制电压，到施加在PMT的高压到达设定电压——其时间间隔称之为Settling time，也就是稳定时间，简而言之，就是PMT调完控制电压后等多久能用。在滨松PMT模块的彩页中，标注的Settling time数值一般是控制电压从+1.0V到+0.5V所对应的Settlingtime。如果控制电压的变化幅度较小，响应的Settling time也会相应变小。 # 纹波噪声是什么？PMT模块中，除了PMT裸管之外，还至少会集成高压电源和分压电路。其中高压电源中使用的振荡电路（oscillation circuit）会带来额外微小的电压抖动，继而使得加在PMT上的高压、PMT的增益以及最终输出的信号上都会出现相应的抖动，即纹波（ripple，见图）。纹波现象所带来的纹波噪声在滨松PMT模块的彩页中一般被标注为“Ripple noise（peak to peak）”，是在特定控制电压下，采用特定的读出参数所测得的电压曲线中波峰和波谷的差值。 纹波噪声示意为高压电源选择合适的电路设计可以大幅减小纹波噪声。虽然纹波噪声不可能完全消除，但在当前已经商业化的PMT模块中，纹波噪声已经小到基本可以不予考虑。如果特定情况下确实需要降低纹波噪声，可以考虑以下两种方法： （1）在模块信号输出之后加入低通滤波器，过滤掉一部分；（2）提高控制电压——此时光电倍增管的增益与纹波的绝对值都会增加，但是增益的增长要更快，所以能够实际上降低纹波的影响。# PMT模块的电流输出与电压输出的区别？电压输出的PMT模块的Conversion factor是什么？ PMT最原始的输出信号为电流。相对于电流输出模块，电压输出的PMT模块中多了一个跨阻放大器（Current-Voltage Conversion Amp）将电流已经转换成了电压（可以翻到上文看看图）。对应的转换系数就是conversion factor（或者称作Current-to-voltage conversion factor）。 此外，由于跨阻放大器本身是有带宽的，如H10722和H10723采用了不同的跨阻放大器，所以其输出信号的带宽也就不一样。 总的说来，电压输出模块和电流输出模块在使用中的优劣如下：# 插针式与导线式有什么区别？ 插针式（下图左，如H10720，H11900）与导线式（下图右，如H10721，H11901）的两种光电倍增管模块没有本质区别。前者可以直接插在电路板上；后者在安装上则更加灵活。可以根据实际使用环境和条件选择。 H10720和H10721外观 # 光谱响应参数的解析PMT模块的光谱响应范围主要由光阴极面的材料和窗材决定。 光阴极面的材料决定了PMT光谱响应的波长上限，更长波长的光子由于能量不足就较难转化成光电子从而被探测了。 管壁材料（窗材）决定了PMT光谱响应的波长下限。对于波长更短的光子，理论上只要能够轰击到光阴极面都能够产生光电子。但PMT是一个真空管结构，光子到达光阴极面之前需要先通过管壁。过短波长的光子会被管壁所阻碍，所以管壁材料（窗材）一般决定了PMT光谱响应的波长下限。 光电倍增管工作示意图在滨松样本资料中，一般会给出波长范围（如H10720-110的230-700nm）。其下限代表的是管壁透光率曲线的拐点；其上限，对于多碱材料是灵敏度峰值的0.1%，对于双碱材料是灵敏度峰值的1%。# 关于功耗更多的解析H1072X系列最吸引人的是其低功耗；H10720/H10721系列所要求的电压（input voltage）甚至只有2.8-5.5V，电流也只是mA级别。这意味着，3节普通的5号电池就足以作为PMT模块的电源。加上H10720/H10721本身的小体积，使得其非常适合用于手持式设备。 H10720/H10721，H11900/H11901系列与功耗相关的参数 PMT模块的使用根据实际应用中数据测量的需求，PMT模块的使用可以分为如下3类。 1. 在示波器上读出PMT模块输出的模拟信号 2. 在电脑上读出PMT模块输出的模拟信号 3. 在电脑上读出光子计数结果

1月27日，由大连化物所微型分析仪器研究组(105组)关亚风研究员、耿旭辉研究员团队研发的“微光探测器(光电放大器)”通过了中国仪器仪表学会组织的新产品成果鉴定。鉴定委员会一致认为：该产品设计新颖、技术创新性强，综合性能达到国际先进、动态范围和长期稳定性能达到国际领先水平，同意通过鉴定。　　微光探测器是科学仪器和光学传感器中的关键器件之一，广泛应用于表征仪器和化学分析仪器中，如物理发光、化学发光、生物发光、荧光、磷光、以及微颗粒散射光等弱光探测中，其性能决定着光学检测仪器的灵敏度和动态范围指标。该团队经过十五年技术攻关，成功研制了具有自主知识产权的高灵敏、低噪音、低漂移的AccuOpt 2000系列微光探测器(光电放大器)，并批量生产，用于替代进口光电倍增管(PMT)、制冷型雪崩二极管(APD)和深冷型光电二极管(PD)对弱光的探测。　　该微光探测器已形成产品，在单分子级激光诱导荧光检测器、黄曲霉毒素检测仪、深海原位荧光传感器等多款仪器上应用，替代PMT得到相同的检测信噪比和更宽的动态线性范围。经权威机构检测和多家用户使用表明，该微光探测器具有比进口PMT更好的重复性、稳定性和性能一致性，具有广阔的应用前景。　　由于疫情原因，鉴定会以线上会议方式召开。该项目研发得到了国家自然科学基金、中国科学院重点部署项目等资助。

氮化镓 (GaN) 是一种宽带隙半导体，其在多种电力电子中的应用正在不断增长。这是由于这种材料的特殊性能，在功率密度、耐高温和在高开关频率下工作方面优于硅 (Si)。长期以来，在电力电子领域占主导地位的硅几乎已达到其物理极限，从而将电子研究转向能够提供更大功率密度和更好能源效率的材料。GaN 的带隙 (3.4 eV) 大约是硅 (1.1 eV) 的 3 倍，提供更高的临界电场，同时降低介电常数，从而降低 R DS( on)在给定的阻断电压下。与硅相比（在更大程度上，与碳化硅 [SiC]）相比，GaN 的热导率更低（约为 1.3 W/cmK，而在 300K 时为 1.5 W/cmK），需要仔细设计布局和适当的开发出能够有效散热的封装技术。通过用 GaN 晶体管代替硅基器件，工程师可以设计出更小、更轻、能量损失更少且成本更低的电子系统。 受汽车、电信、云系统、电压转换器、电动汽车等应用领域对日益高效的解决方案的需求的推动，基于 GaN 的功率器件的市场占有率正在急剧增长。在本文中，我们将介绍 GaN 的一些应用，这些应用不仅代表了技术挑战，而且最重要的是，代表了扩大市场的新兴机遇。01 电机驱动由于其出色的特性，GaN 已被提议作为电机控制领域中传统硅基 MOSFET 和 IGBT 的有效替代品。GaN 技术的开关频率高达硅的 1,000 倍，加上较低的导通和开关损耗，可提供高效、轻巧且占用空间小的解决方案。高开关频率（GaN 功率晶体管的开关速度可以达到 100 V/ns）允许工程师使用较低值（因此尺寸更小）的电感器和电容器。低 R DS( on)减少产生的热量，提高能源效率并实现更紧凑的尺寸。与 Si 基器件相比，GaN 基器件需要具有更高工作电压、能够处理高 dV/dt 瞬态和低等效串联电阻的电容器。 GaN 提供的另一个优势是其高击穿电压（50-100 V，与其他半导体可获得的典型 5 至 15-V 值相比），它允许功率器件在更高的输入功率和电压下运行而无需损坏的。更高的开关频率允许 GaN 器件实现更大的带宽，因此可以实现更严格的电机控制算法。此外，通过使用变频驱动 (VFD) 电机控制，可以实现传统 Si MOSFET 和 IGBT 无法获得的效率水平。此外，VFD 实现了极其精确的速度控制，因为电机速度可以上升和下降，从而将负载保持在所需的速度。图1 显示了 TI TIDA-00909 参考设计，该设计基于具有三个半桥 GaN 电源模块的三相逆变器。GaN 晶体管的开关速度比 Si 晶体管快得多，从而降低了寄生电感和损耗，提高了开关性能（小于 2ns 的上升和下降时间），并允许设计人员缩小或消除散热器的尺寸。GaN 功率级具有非常低的开关损耗，允许更高的 PWM 开关频率，在 100kHz PWM 时峰值效率高达 98.5%。 02 5GGaN 还在 RF 领域提供了具体且非常有趣的前景，能够非常有效地放大高频信号（甚至几千兆赫的数量级）。因此，可以创建能够覆盖相当远距离的高频放大器和发射器，用于雷达、预警系统、卫星通信和基站等应用。作为下一代移动技术，5G 在更大容量和效率、更低延迟和无处不在的连接方面具有显着优势。使用不同的频段，包括 sub-6-GHz 频段和毫米波 (mmWave)（24-GHz 以上）频段，需要 GaN 等能够提供高带宽、高功率密度和卓越效率的材料价值观。由于其物理特性和晶体结构，GaN 可以在相同的施加电压下支持比可比较的横向扩散 MOSFET 器件更高的开关频率，从而实现更小的占位面积。新兴的 5G 技术，例如大规模多输入多输出 (MIMO) 和毫米波，需要专用的射频前端芯片组。GaN-on-SiC，它将 GaN 的高功率密度与 SiC 的高导热性和降低的射频损耗相结合，被证明是高功率 5G 和射频应用的最合适的解决方案。目前市场上有几种适用于 5G 应用的 GaN 器件，例如用于 5G 大规模 MIMO 应用的低噪声放大器和多通道开关。03 无线电力传输GaN 最具创新性的应用之一是无线充电技术，其中 GaN 的高效率通过将更多的能量传输到接收设备来降低功率损耗。这些系统通常包括一个射频接收器和一个功率放大器，工作频率为 6.78 或 13.56 MHz，并基于 GaN 器件。与传统的硅基器件相比，GaN 晶体管获得了尺寸非常紧凑的解决方案，这是无线充电应用的关键因素。一个示例应用是在无人机中，其中可用空间有限，并且可以在无人机从短距离悬停在充电器上的情况下进行充电。最有效的集成无线功率传输解决方案使用 GaN 晶体管将系统尺寸减小多达 2 到 3 倍，从而降低充电系统成本。650-V GaNe-HEMT 晶体管为高效无线充电提供了理想的解决方案，功率范围从大约 10 W 到超过 2 kW。图 2 显示了一种基于 GaN 器件的小型工具或移动设备无线充电解决方案。 04 数据中心GaN 与硅的结合也为数据中心领域提供了重要机会，其中高性能和降低成本至关重要。在云服务器 24/7 全天候运行的数据中心中，电压转换器被广泛使用，典型值为 48 V、12 V 甚至更低的电压，用于为多处理器系统内核供电。随着全球发电量的快速增长，电力转换效率已成为寻求实现净零排放的公司的关键因素，包括运营数据中心和云计算服务的公司。数据中心在更小的空间内需要越来越多的功率，这是 GaN 技术可以广泛满足的要求，实现转换器和电源的更高效率、尺寸减小和更好的热管理，从而降低供应商的成本。在数据中心中非常常见的是 AC/DC 转换器，其中 PFC 前端级将总线电压调节为 DC 值，然后是 DC/DC 级，用于降低总线电压并提供电流隔离和调节的 DC 输出（48 V、12 V 等）。PFC 级使电源的输入电流与电源电压保持同步，从而最大限度地提高有功功率。基于 GaN 的图腾柱 PFC（见从而最大化实际功率。基于 GaN 的图腾柱 PFC（见 从而最大化实际功率。基于 GaN 的图腾柱 PFC（见 图 3 ) 在效率和功率密度方面被证明是一个成功的拓扑。 05 氮化镓挑战从历史上看，实现 GaN 技术不断增长的扩散需要克服的主要挑战是可靠性和价格。与可靠性有关的第一个问题已基本解决，商业设备能够通过在高于 200°C 的结温下运行来保证超过 100 万小时的平均故障时间。尽管早期的 GaN 器件比硅等竞争技术要贵得多，但价格差距已从最初的 2 到 4 英寸晶圆到 6 英寸晶圆以及最近的 8 英寸（200 毫米）晶圆上的 GaN 生产显着缩小晶圆。最近的发展和持续的工艺改进将继续降低 GaN 器件的制造成本，使其价格更具竞争力。

据美国物理学家组织网9月8日(北京时间)报道，在今年庆贺激光诞生50周年之际，科学家正在研究一种新型的相干声束放大器，其利用的是声而不是光。科学家最近对此进行了演示，在一种超冷原子气体中，声子也能在同一方向共同激发，就和光子受激发射相似，因此这种装置也被称为“激声器”。 　　声子激发理论是2009年由马克斯普朗克研究院和加州理工学院的一个科研小组首次提出的，目前尚处于较新的研究领域。其理论认为，声子是振动能量的最小独立单位，也能像光子那样，通过激发产生高度相干的声波束，尤其是高频超声波。他们首次描述了一个镁离子在电磁势阱中被冷冻到大约1/1000开氏温度，能生成单个离子的受激声子。但是单个声子的受激放大和一个光子还有区别，声子频率由单原子振动的频率所决定而不是和集体振动相一致。 　　在新研究中，葡萄牙里斯本高等技术学院的J.T.曼登卡与合作团队把单离子声子激发的概念，扩展到一个大的原子整体。为了做到这一点，他们演示了超冷原子气体整合声子激发。与单离子的情况相比，这里的声子频率由气态原子的内部振动所决定，和光子的频率是由光腔内部的振动所决定一样。 　　无论相干电磁波，还是相干声波，最大的困难来自选择系统、频率范围等方面。曼登卡说，该研究中的困难是要模仿光波受激放大发射的机制，但产生的是声子，而不是光子。即通过精确控制超冷原子系统，使其能完全按照激光发射的机制来发射相干声子。 　　新方法将气体限定在磁光陷阱中，通过3个物理过程产生激态声子。首先，一束红失谐激光将原子气体冷却到超冷温度 然后用一束蓝失谐光振动超冷原体气体，生成一束不可见光，最后使原子形成声子相干发射，此后衰变到低能级状态。研究人员指出，最后形成的声波能以机械或电磁的方式与外部世界连接，系统只是提供一种相干发射源。 　　关于给声子激发命名，科学家先是沿袭“镭射(laser)”之名使用了“声射(saser)”，即声音受激放大发射。但曼登卡认为使用“激声(phaser)”更准确，它强调了声子的量子特性而不是声音，也暗示了其发射过程类似于光子受激发射。 　　高相干超声波束的一个可能用途是，在X光断层摄影术方面，能极大地提高图像的解析度。曼登卡说：“激光刚开发出来时，仅被当做一种不能解决任何问题的发明。所以，对于激声，我们现在担心的只是基础科学方面的问题，而不是应用问题。”