光速机

麻省理工研制光速摄像机：每秒一万亿帧 　　北京时间12月14日早间消息，美国麻省理工学院(MIT)媒体实验室最新开发出了一种光速摄像机系统，每秒捕捉1万亿帧画面，可观察光子的运动轨迹。 　　为了制作捕捉光子移动的视频，科学家使用了一台超高速扫描摄影机，该摄影机一般用于测定光强和光持续时间。不过这台摄影机会因为质子在电场中的偏转将画面分割成多个单维图像，所以制作出的视频实际上是上万亿个分离图像的组合。 　　据悉该摄像机系统拥有500个摄像头传感器，每个传感器被编程以万亿分之一秒的延迟拍摄画面。在传感器被触发的同时，科学家通过旋转两面镜子将分离的图像拼成完整画面。 　　场景本身是一个脉冲光源，科学家使用的是一种钛蓝宝石激光器，所以它可以有规律的发出脉冲光源，因此所有曝光看起来都一样，因为可以被组合到一起，形成一段极慢的动态视频。 　　在现实应用中，它可以被用作“光速摄像机”。科学家称它可以用于医疗成像，比如光学超声波应用。在摄像机不能记录重复活动的应用中，它可以用于捕捉光如何散射在物体上，分析其物理结构。另外，该摄像机系统未来还可能用于消费者的相机上，人为创造出柔光箱等其它昂贵演播室照明设备所产生的光照效果。

有望应用于数据存储及高级计算机 科学家用红宝石改变光速 图片来源：英国格拉斯哥大学 　　英国格拉斯哥大学的科学家日前通过把光的速度降到比声速还慢，并使之通过一个旋转的晶体，从而实现了以一种可控的方式对光线进行拖拉，这在世界上尚属首次。 　　人们一般认为光速是恒定不变的，但这只是在真空条件下——如它在太空的传播速度约10.8亿千米每小时。但是当光穿过不同的物质时，如水或固体，它的速度就会减慢，不同波长(颜色)的光会以不同的速度传播。 　　此外，当光通过不同的正在移动的物质时，如玻璃、空气或是水，它便可以被拖拉，这种现象最早由光学家奥古斯丁简菲涅尔于1818年预言，并最终在100年后得到证实。 　　在这项新的研究中，格拉斯哥大学的研究人员设计了一个实验，他们把一个原始图像(一个绿色激光器的椭圆形轮廓)投射在一个红宝石棒上，这个红宝石棒以每分钟3000转的速度绕轴旋转。 　　研究人员发现，一旦光线进入红宝石，它的速度就会被降低到和声音速度差不多，旋转着的红宝石棒拖拉着进入其中的光线，结果导致所产生的图像被旋转了约5度，其改变程度是肉眼足以观察到的。研究人员指出，这项研究可能应用在非同以往的数据存储以及高级计算机上。 　　该校光学家Miles Padgett表示：“光的速度只有在真空条件下才是恒定不变的。当光通过玻璃传播时，玻璃的移动同时就会拖拉进入其中的光。例如，尽你最大能力来快速转动窗户，就会轻微转动窗户后面你所看到的影像。然而这种转动可能只有百万分之一度，是人眼所感受不到的。” 　　在研究人员于《科学》杂志上发表的论文中，他们采取了不同的方法来设计激光器和旋转红宝石棒试验。 　　在实验中，该校的Franke-Arnold博士产生了利用红宝石减慢光速来观察光牵现象的想法。他说：“我们主要是希望示范基本的光学原理，但是这项工作也可能具有实际应用效果。” 　　Arnold 表示：“图像是一种存储自身密度的信息与能力，而定相是光学存储与处理量子信息的重要步骤，最终达到典型计算机永远无法达到的程度。能够选择以任意角度转动图像为编码信息带来了一种新的方式，一种目前任何图像编码信息所不能做到的方式。”

一周国际要闻(6月23日&mdash 6月29日) 　　本周焦点 　　找到希格斯玻色子直接衰变成费米子的证据 　　欧核中心(CREN)首次找到了希格斯玻色子直接衰变为费米子的证据。在此之前，希格斯粒子只能通过其衰变成为玻色子来探测。 　　此次结果显示，衰变集中出现在希格斯粒子的质量接近125千兆电子伏(GeV)时，标准偏差为3.8西格玛。新成果2012年发现这种行为与粒子物理标准模型所预测方式一致的粒子再添强力佐证。 　　外媒精选 　　30年后，揭开超导的秘密 　　在经历30载的困惑之后，英国剑桥大学研究人员的一项新突破，终于识别出了高温超导中超导电性的起源。他们发现，电荷密度波创造出了材料中电子扭曲的&ldquo 口袋&rdquo ，而超导电性就出现在这些&ldquo 口袋&rdquo 中。这种超导电性的识别，可让高温超导体的巨大技术潜力被更直接的应用于无损电网、下一代超级计算机和悬浮列车等。 　　豆腐中寻找太阳能电池配方新灵感 　　碲化镉电池在太阳能电池市场中处于领先地位，但制造时要使用昂贵的含镉盐&mdash &mdash 氯化镉来处理碲化镉。英国利物浦大学日前开发出一种制造碲化镉太阳能电池的新配方，其使用了一种廉价、环保的盐，而这种盐同时也被用在制作豆腐中。该配方有潜力把环境风险降低，且在不给设备性能造成负面影响的同时，显著降低了生产成本。 　　本周争鸣 　　光速或比先前认为的慢 　　光速作为一个重要常数，恒定不变。但美国马里兰大学一位物理学家日前关于光速的文章引起了轩然大波。他基于对超新星SN 1987A爆发的研究声称，光速在真空中传播的速度或许比人们以往认为的要慢一些，并找到了支持这一理论的证据。如果得到证实，目前的物理学将被彻底颠覆，许多著名理论将被改写。 　　一周之&ldquo 首&rdquo 　　首次用光子模拟时间旅行 　　澳大利亚昆士兰大学首次使用两个光量子(光子)模拟了量子粒子在时间中的旅行，并对其&ldquo 一举一动&rdquo 进行了研究，结果表明，至少在量子尺度上，时间旅行是可以实现的。最新研究也有助于他们更好地理解广义相对论和量子力学理论之间的相互关联。 　　瘫痪病人首次用意念驱动自己的手 　　美国科学家取得了一项创新性成果，利用&ldquo 神经桥&rdquo 让一名病患的大脑绕过脊髓直接控制瘫痪肢体。这是一种用于脊髓损伤病人的电子神经支路，就像一种高清晰的肌肉刺激&ldquo 管套&rdquo ，将病人的脑和肌肉直接相连，让他们能按自己的意愿实现对自身肢体功能性控制。 　　&ldquo 最&rdquo 案现场 　　可能发现最冷、最暗的白矮星 　　美国天文学家6月23日撰文说，他们使用多个天文望远镜找到了可能是迄今发现的&ldquo 最寒冷、最暗淡&rdquo 的白矮星，这颗地球大小的天体温度如此之低，以至于其构成元素&mdash &mdash 碳发生结晶化，成为宇宙中的一颗&ldquo 大钻石&rdquo 。 　　一周技术刷新 　　NASA将重拾&ldquo 超音速&rdquo 　　在经历了澎湃与失意后，超音速客机很可能将要&ldquo 王者归来&rdquo 。目前，NASA工程师们正在努力定义一个较低音爆的新标准，制造商也最新公布了他们超音速飞机的概念图。外媒认为，NASA等机构现正在铺就一条超音速旅行的回归之路，15年内有望投入使用。 　　科学家开发出超分子组装新方法 　　英国和日本研究人员借用了&ldquo 两亲分子组装&rdquo 的概念，合作开发出一种超分子组装的新方法，有望带来比硅材料性能更优越的分子电子设备，比如用巴基球制造的柔软电视屏幕，为人们带来全新的视听体验。这种方法有着巨大应用潜力，有可能推动新材料生产的变革。 　　前沿探索 　　美无人机拟去&ldquo 土卫六&rdquo 寻找生命迹象 　　土卫六&ldquo 泰坦&rdquo 位居太阳系中最有可能孕育生命的星体之列。现在，美国国家航空航天局(NASA)正在考虑一项无人机计划：派送一个四轴飞行器前往&ldquo 泰坦&rdquo 搜索生命迹象。如成功，不但将有助人类揭开自身诞生之谜，很可能还将大大改变人类探索太空的方式。 　　美私人公司欲捕火星尘埃回地球 　　美国纽约一间私人公司近日揭露了其雄心勃勃的计划：将于2018年派送飞船前往火星，并于2020年携带火星大气的尘埃样本返回地球。目前，人类还没有一种可以在火星上采样并返回的探测器，该项目可能将成为第一个往返火星的任务。 　　经设计的T细胞可同时对抗5种病毒 　　骨髓移植患者在随后的几个月中容易遭受严重的病毒感染。但现在，美国贝勒医学院和得克萨斯儿童医院的科学家找到了可为这段高风险期提供保护的方法&mdash &mdash 注射一种经过特别设计的T细胞，可以同时抵御多达5种病毒，其能帮助移植手术患者度过高风险期。 　　奇观轶闻 　　太阳上也下&ldquo 倾盆大雨&rdquo 　　一个国际研究小组日前告诉我们：就像在地球上一样，太阳上也会有周期性的坏天气。不过，太阳上的雨由电离气体构成，也就是等离子体，以大约20万公里的时速从太阳的外大气层&mdash &mdash 日冕上降落到太阳表面上。成千上万的&ldquo 日冕雨滴&rdquo 洒落下来，就像太阳的一场&ldquo 倾盆大雨&rdquo 。

据悉，精密仪器研发制造商金竟科技于今日（12 月 19 日）宣布完成A+轮融资，由光速中国领投，鼎晖投资、达晨财智、泰煜投资、北京市中关村科学城海淀金隅科创基金跟投，老股东广东协同创新基金公司追投。值得一提的是，继 A 轮融资后，金竟科技在一年内已完成两轮融资，总融资额累计过亿元。本轮融资完成后，金竟科技将在北京的金隅智造工场启用全新研发办公场地，步入发展的快车道。金竟科技成立于2018年，是一家具有完全自主知识产权的精密科学仪器制造公司，也是国内首家阴极荧光系统制造商。公司以“电子束及荧光探测”为核心技术，致力于实现高端科学仪器的自主可控和国产替代，先后入选国家高新技术企业、北京市专精特新中小企业等。金隅智造工场园区图源：企业方提供光速中国合伙人高健凯表示，“金竟科技的产品可以广泛应用于半导体检测、生物医学、地质科学、纳米光子学等重要领域。作为精密科学仪器研发制造公司，金竟的团队有着出色的研发实力和执行力，能够快速推动高端科学仪器的自主可控和国产替代。我们期待金竟未来能不断迭代更新，向市场推出具有国际一流水平的创新仪器。”目前，金竟科技已与国内外众多高校、科研院所及企业单位开展深度合作，实现多套产品的顺利交付且运行良好。此外，具有国际先进水平的阴极荧光系统系列产品已先后荣获 2021 中国制造之美奖、2022 德国 iF 设计奖。据了解，金竟科技在金隅智造工场即将启用的办公空间总面积合计 2000 余平米，包括用于高标准研发和生产的 1000 平米洁净间。新办公场地的启用将为金竟的发展提供更加有利的条件。金隅智造工场是由金隅集团与海淀区政府共同打造的国际智能制造创新中心，已被纳入中关村科学城建设的重点推进项目。

随着光电技术的发展，光电直读光谱仪成为光谱技术重要发展领域，成功造就了一个伟大的产业，为近现代的材料科学及其他科学领域的发展做出了重要贡献。世界上第一台商品化光电直读光谱仪于1946年问世，到目前已经70多年。如今，光电直读光谱分析已成为一项成熟的分析技术，几乎所有的钢铁企业、有色金属企业、铸造及机械加工企业，以及其他采用金属及其合金进行加工的行业都利用光电直读光谱仪进行生产过程及产品质量控制。仪器信息网计划推出“光电直读光谱：‘光速’揭开‘元素’奥秘”专题，以增强仪器用户与仪器企业之间的信息交流，向用户提供更丰富、更专业的技术文章，仪器信息网编辑部特向贵公司约稿如下：1、 约稿主题： 光电直读光谱：“光速”揭开“元素”奥秘（问题请查看附件）2、稿件字符数不少于1200字，如有图片，图片像素应不低于300DPI；3、稿件无抄袭、署名排序无争议，文责自负，请勿一稿多投；4、投稿须为Word文档，本网编辑有权对文稿进行修改，如不同意请注明。5、供稿人建议是贵公司光电直读光谱产品线负责人，请提供姓名、职务、照片等信息。6、稿件内容会择时在仪器信息网资讯栏目发布显示（单独成文/整合综述文章），同时在专题中推送宣传。回稿时间：12月31日前投稿邮箱：lirui@instrument.com.cn 仪器信息网编辑部附问题：您可以根据下述某一个问题或多个问题进行稿件撰写，也可以由此展开相关话题。问题1: 贵公司光电直读光谱技术、产品及应用1、请回顾贵公司光电直读光谱技术的发展历程（可提供贵公司光电直读光谱产品线发展历程图片/PPT）。2、当前公司主推光电直读光谱仪产品是哪些？ 拥有哪些独具优势的技术？（可提供相关专利技术介绍）3、目前贵公司光电直读光谱最具优势的应用领域有哪些及其原因？（可另附1-2个最新的解决方案）请分享下所取得的亮眼成绩？贵公司光电直读光谱正在拓展的应用领域有哪些？4、对于光电直读光谱仪器业务，贵公司制定了哪些发展计划和目标？问题2: 光电直读光谱技术发展与市场前景1、过去10年，光电直读光谱有哪些重要的技术进展？您认为制约光电直读光谱仪器性能的因素主要有哪些方面？2、未来光电直读光谱的技术发展趋势如何？3、 您如何看待光电直读光谱仪器的应用前景与市场前景？4、未来几年，您认为光电直读光谱的热点市场需求是哪些？及此看法的理由是什么？5、从市场来看，随着其他技术的应用不断扩展，光电直读光谱市场是否受到冲击？光电直读光谱应该如何走出自己独树一帜的道路？问题3: 您认为目前国产光电直读光谱与进口先进水平是否有差距？如有，主要体现在哪些方面？

LI-600是一款同时测量气孔导度和脉冲调制式（PAM）叶绿素荧光的紧凑型仪器，它能够测量同一叶片的同一区域。LI-600设计的初衷是用于快速、精准调查环境条件下植物的蒸腾、光合变化，为科学家提供野外调查植物生理相关参数的变化情况。仪器可以在参数稳定时自动记录测量值，也可通过按钮手动测量。主要特点快速调查使用方便● USB—充电数据下载● 日光下清晰可见的显示屏，显示仪器的状态，实时读数，以及最近的测量结果● 条形码扫描器直接读取样品信息，减少手工错误● 内置可充电电池，持续工作8小时以上● 人体工程学设计及轻巧的外观，方便握持● 几秒钟即完成测量持续测量数据可靠● 红外温度传感器可快速准确测量叶片温度● 内置光量子传感器记录叶片附近环境的光合有效辐射● 自动，或手动匹配相对湿度传感器确保测量真实的差值● 柔软的垫圈材料贴合叶片，以尽量减少扩散和大流量泄漏● 自动漏气检测，确保准确测量孔径内叶表面技术参数 测量时间： 气孔导度：典型5~15S，取决于物种、叶片表面特性，以及叶片健康状况 叶绿素荧光：1s 工作环境： 温度：0~50℃ 气压：50-110kPa 湿度：0~85%RH，无冷凝 重量： 0.68kg（仅气孔计）；0.73kg（含荧光仪） 尺寸： 32.4 cm x 16.9 cm x 6.2 cm (L x W x H) 显示： 尺寸：对角线6.8cm 分辨率：400 × 240 像素；单色，日光下可读 键盘： 5键 电池： 内置锂电池 工作时长：典型8小时 电池容量：5200mAh 充电时间：典型3.5小时，Qualcomm® Quick Charge™ 2.0 或 3.0可2小时快充 数据存储容量： 128MB USB技术参数： 通讯及充电接口：Micro-USB Qualcomm® Quick Charge™ 2.0或3.0快充 通用充电适配器： 输入：90~264VAC； 50~60Hz 输出：5VDC；1Amp 配置软件： Windows® 及 MacOS® 应用程序 数据文件： 与任何电子表格应用程序或数据分析程序兼容的纯文本数据，输出：csv格式 条码扫描器： 1D和2D CODE 39,COD 128 PDF417 100% UPC 数据矩阵；二维码 光合有效辐射测量： 单位：光量子通量密度（PPFD）；μmol m-2 s-1 校准准确度：读数的±10%，NIST可追溯， 余弦校正：余弦校正至60°入射角 气孔导度测量测量孔：0.75cm直径流速：低75μmol/s, 中100μmol/s,高150μmol/s相对湿度传感器准确度：±2%参考温度：±0.2℃叶片温度传感器准确度：±0.5℃进气流速测量：读值的±1%@75~150μmol/s出气流速测量：全量程的±5%，上限150μmol/s测量参数气孔导度gsw（mol m-2 s-1）；边界层导度gbw（mol m-2 s-1）；总导度gtw（mol m-2 s-1）；蒸腾速率 E（mol m-2 s-1）叶室水汽压VPcham（kPa）；参考水汽压VPref（kPa）；叶片水汽压VPleaf（kPa）；饱和水汽压亏缺 VPDleaf（kPa）参考腔室水汽浓度H2Oref（mmol/mol） 样品腔室水汽浓度H2Osamp （mmol/mol） 叶片水汽浓度H2Oleaf（mmol/mol）荧光计技术参数饱和闪光类型：矩形饱和闪光和多相饱和闪光（MPF）测量光峰值波长：625nm峰值光强：0-10000μmol m-2 s-1饱和闪光强度：0-7500μmol m-2 s-1LED风险组：符合IEC 62471:2006的豁免组。LED不会造成任何光生物危害可获取参数Fo 暗适应下最小荧光信号值Fm 暗适应下最大荧光信号值Fv/Fm 潜在最大光化学量子效率F 实时荧光信号值Fs 光下稳态荧光信号值Fo’光下最小荧光信号值Fm’ 光下最大荧光信号值φPSII 实际光化学量子效率ETR 电子传递速率Fv’/Fm’ 既定光强下光系统II最大光化学量子效率Fq’/Fv’ 即qP，光化学淬灭系数NPQ 非光化学淬灭qN非光化学淬灭系数qE非光化学淬灭快相组分qI非光化学淬灭中光抑制淬灭组分qL光系统ll反应中心开放比例（湖泊模型）可选配置PF型气孔-荧光仪 P型气孔计(日后可以加配600-01F 荧光仪升级套装，成为PF型)产地与厂家:美国LI-COR公司创新点：LI-600是一款同时测量气孔导度和脉冲调制式（PAM）叶绿素荧光的紧凑型仪器，它能够测量同一叶片的同一区域。LI-600设计的初衷是用于快速、精准调查环境条件下植物的蒸腾、光合变化，为科学家提供野外调查植物生理相关参数的变化情况。 仪器可以在参数稳定时自动记录测量值，也可通过按钮手动测量。 LI-600 气孔-荧光速测仪

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

当地时间2月9日，中国激光雷达厂商——上海禾赛科技股份有限公司（简称“禾赛科技”）正式在美国纳斯达克上市，成为了中国激光雷达第一股。同时也是过去18个月以来，中企赴美上市的最大IPO。据招股书披露，截至目前，禾赛科技累计交付了超10万台激光雷达。图片来源：禾赛科技禾赛科技股票代码为“HSAI”，发行价为每ADS（美国存托股份）19.00美元，公开发行1000万股ADS，募资总额约为1.9亿美元。上市首日，禾赛科技股价表现亮眼，开盘大涨25%，报23.75美元，盘中股价一度达24.44美元，最终收于21.05美元，上涨10.79%，市值达到26.21亿美元。值得注意的是，禾赛科技曾于2021年向科创板递交招股书，但是两个月后主动撤回申报材料，并于2023年1月17日正式向美国证监会提交招股书。资料显示，禾赛科技成立于2014年，是一家全球化的激光雷达研发与制造企业，其最早专注于研发激光气体传感器，2016年开始探索无人驾驶激光雷达产品。目前，公司产品广泛应用于支持高级辅助驾驶系统（ADAS）的乘用车和商用车，以及自动驾驶汽车。根据招股书数据，2019年到2021年，禾赛科技的激光雷达销量分别为2900台、4200台、1.4万台，2022年，随着半固态激光雷达AT128和补盲激光雷达FT120落地应用，禾赛科技的激光雷达销量飙升至8.04万台。由此，禾赛科技也累计完成了超10万台激光雷达的交付，并成为全球首家月交付过万的车载激光雷达公司。招股书显示，禾赛科技的激光雷达，获得了理想、集度、路特斯、高合、长安、上汽等10家主流车企累计数百万台的量产定点。蔚来ET7、理想L9、小鹏P5、小鹏G9、广汽AION LX等车型搭载了禾赛科技激光雷达；自动驾驶客户则包括Aurora、Zoox、TuSimple、NVIDIA、Nuro、美团、百度、文远知行等。随着禾赛科技激光雷达出货量的爆发，其营收也呈现高速增长态势。招股书显示，禾赛科技在2019年、2020年、2021年营收分别为3.48亿元、4.16亿元、7.21亿元，营收增长率分别为162%、19%、73%。2022年前三季度的营收达到7.93亿元，同比增长73%，超过了2021年全年营收。不过，由于禾赛科技近两年产品逐步多元化，这也使得禾赛科技的毛利率出现下滑。禾赛科技2019年、2020年、2021年的产品毛利率分别为70.3%、57.5%、53.0%，2022年前三季度的毛利率又进一步下滑至44%。净利润方面，禾赛科技2019年、2020年、2021年的净亏损分别为1.2亿元、1.07亿元、2.45亿元，2022年前三季度净亏损为1.65亿元，同比收窄5%。从营收数据来看，禾赛科技目前的营收规模已经超过Velodyne、Ouster、Luminar、Innoviz（这四家企业2021年营收分别为6190万美元、3400万美元、3200万美元、984万美元）等全球主要激光雷达公司总营收营收之和。在毛利率方面，禾赛科技也远高于前述四家厂商（2022年1-9月，仅Ouster的毛利为正30%，其余厂商均为负值）。凭借此次成功登陆纳斯达克并拿到1.9亿美元融资，有望进一步提升禾赛科技在技术、产品竞争力、业务规模上的优势，并推动禾赛科技尽早实现盈利。在股权结构方面，此次IPO前，禾赛科技的创始人孙恺、李一帆、向少卿为共同控股股东、实际控制人，合计直接持股比例为30.03%，此外他们还通过员工持股平台上海乐以科技合伙企业（有限合伙）控制了禾赛科技7.13%的股份，因此，合计共同控制了禾赛科技37.16%的股份。根据招股书显示，此次IPO前，禾赛科技累计融资超过5.36亿美元。投资机构包括光速中国、高瓴、小米集团、美团、CPE源峰、光速中国、启明创投等知名机构。其中，光速中国（包括光速创投、光速中国两只基金），为禾赛科技最大的外部股东，上市前持股比例达17.5%。据悉，光速中国自2018年起连续参与了禾赛科技5轮融资，累计投资额超过1亿美元。按照禾赛科技上市首日收盘价计算，光速中国持有市值已达4.25亿美元，投资回报率高达325%。此外，禾赛科技最后一轮D轮融资发生在撤回科创板IPO申报材料后。在小米集团追加7000万美元后，禾赛科技D轮融资额度高达3.7亿美元。根据招股书披露，禾赛科技D轮融资每股价格约16.5美元，按照上市首日收盘价21.05美元计算，禾赛科技最后一轮投资者投资回报率已达28%。

精密仪器研发制造商金竟科技今日宣布完成A+轮融资，由光速中国领投，鼎晖投资、达晨财智、泰煜投资、北京市中关村科学城海淀金隅科创基金跟投，老股东广东协同创新基金公司追投。值得一提的是，继A轮融资后，金竟科技在一年内已完成两轮融资，总融资额累计过亿元。据悉，本轮融资完成后，金竟科技将在北京的金隅智造工场启用全新研发办公场地，步入发展的快车道。金竟科技成立于2018年，是一家具有完全自主知识产权的精密科学仪器制造公司，也是国内首家阴极荧光系统制造商。公司以“电子束及荧光探测”为核心技术，致力于实现高端科学仪器的自主可控和国产替代，先后入选国家高新技术企业、北京市专精特新中小企业等。光速中国合伙人高健凯表示，金竟科技的产品可以广泛应用于半导体检测、生物医学、地质科学、纳米光子学等重要领域。作为精密科学仪器研发制造公司，金竟的团队有着出色的研发实力和执行力，能够快速推动高端科学仪器的自主可控和国产替代。我们期待金竟未来能不断迭代更新，向市场推出具有国际一流水平的创新仪器。目前，金竟科技已与国内外众多高校、科研院所及企业单位开展深度合作，实现多套产品的顺利交付且运行良好。此外，具有国际先进水平的阴极荧光系统系列产品已先后荣获2021中国制造之美奖、2022德国iF设计奖。金隅智造工场园区据了解，金竟科技在金隅智造工场即将启用的办公空间总面积合计2000余平米，包括用于高标准研发和生产的1000余平米洁净间，新办公场地的启用将为金竟的发展提供更加有利的条件。金隅智造工场是由金隅集团与海淀区政府共同打造的国际智能制造创新中心，已被纳入中关村科学城建设的重点推进项目。

PCR（聚合酶链式反应）是分子生物学实验室常见技术，也是DNA测序的必须步骤。然而，相比于其他分子技术，PCR技术发展缓慢，是高通量测序的一个限制因素。 虽然不少研究成果加快了PCR系统的扩增速度，但是还没有能够开发出一个明显快于现有的DNA变性、退火速度的新热循环过程。多年来，科学家们一直致力于研发具备低消耗、操作简易，体积小等优势的超快速PCR仪。它的超快速度将对即时诊断产生重大影响。 超速PCR——光能转换成电能生成热能 最近，加州大学伯克利分校的生物工程教授Luke Lee 博士和他的团队研发出一种超速光电PCR技术——能显著加快PCR反应中DNA变性、退火的速度。设计原理：当暴露于光照下，自由电子活跃震荡产生热量。一旦光线关闭，电子停止震荡，不再产生热能。 基于上述物理学原理，为加快温度循环的速度，研究人员采用了一种具备高效吸收光能、在光谱分析中常用的材料——黄金，选取厚约120nm的薄片黄金包裹包含微流体的塑料芯片，其上可放置混有PCR反应液和DNA样本的溶液管。 研究人员选取峰值波长在450nm左右的LED灯，用光激活黄金薄膜表面的电子，达到每秒13℃的速度加热DNA溶液。同样，冷却时，温度以每秒6.6℃的速度下降。 55℃升温至95℃且循环30次的PCR过程可控制在5分钟内，而目前的PCR仪器约要花费一个小时才能完成。 为了证明他们新开发的系统具有实际应用价值，研究人员运用光子PCR仪器扩增DNA样品，结果正常。光电PCR仪速度快、灵敏度高、成本低。科研人员还正在研发超速基因诊断芯片。这个技术能够提供即时结果，应用前景广阔。 相关研究成果于7月31日在线发表于《 Light: Science & Application》。

中国政府采购网5月13日发布《北京量子信息科学研究院科研仪器设备激光直写光刻机单一来源采购公示》，拟采购的货物为激光直写光刻机2台。北京量子信息科学研究院将以单一来源采购方式从Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 在中国大陆的唯一代理商华格科技（苏州）有限公司进行仪器采购，总预算金额1300万元。公示期限为2022年5月13日至2022年5月20日。采用单一来源采购方式的原因为：计划采购的激光直写光刻机需要可加工的最小结构尺寸达 0.3 μm，可以满足工艺的最低要求，而由于激光直写类设备的原理及工艺限制，0.3 μm 基本上是该类设备可以达到的极限。在全球范围内对比了多种激光直写设备，目前只有 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 的 DWL66+激光直写光刻机可以达到要求。此外，随着芯片工艺的复杂度和芯片面积的不断上升，现有激光直写设备速度较慢的问题逐渐凸显，对流片速度产生了明显的影响。我们计划采购的另一台激光直写光刻机要求在保证最小结构尺寸不大于 0.8 μm 的条件下，曝光速度不小于 800 mm2 /min，并且可以加工 8 英寸晶片，对缩短芯片研发、生产周期具有不可替代的作用。我们在全球范围内对比了多种激光直写设备，目前只有 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 的 VPG200+激光直写光刻机在不大于 0.8 μm 的最小结构尺寸下具有≥800 mm2 /min 的直写速度。华格科技（苏州）有限公司是 Heidelberg Instruments Mikrotechnik GmbH 在中国大陆的唯一代理商。综合以上研究要求，特申请以单一来源形式，通过华格科技（苏州）有限公司采购所需的激光直写光刻机。参与本次单一来源采购论证的专家为：北京大学副教授康宁、北京大学副教授吴孝松、中国科学院物理研究所副研究员屈凡明、中国科学院物理研究所副研究员田野、中国科学院物理研究所副研究员宋小会、北京政法职业学院教授孟德花、北京京棉纺织集团有限公司高级经济师刘放。专家论证意见如下：

据物理学家组织网日前报道，美国能源部斯坦福直线加速器中心国家加速器实验室的研究人员，采用金刚石细薄片把直线加速器的相干光源转化为手术刀般更精确的工具，以探测纳米世界。改进后的激光脉冲可在X射线波长更窄频带高强度聚焦，开展以前所不能为的实验。该研究结果刊登在《自然光子学》杂志上。 　　这个过程被称为“自激注入”，金刚石将激光束过滤为单一的X射线颜色，然后将其放大。研究人员可以在原子水平研究和操纵物质上有更强的能力，传送更为清晰的物质、分子和化学反应的影像。 　　人们谈论“自激注入”已经近15年，直到2010年斯坦福线性加速器中心成立时，才由欧洲自由电子激光器和德国电子加速器研究中心的研究人员提出，并由来自斯坦福线性加速器中心和阿贡国家实验室的工程队伍将其建立。“自激注入”可潜在地产生更高强度的X射线脉冲，显著高于目前直线加速器相干光源的性能。每个脉冲增加的强度可以用来深入探测复杂的材料，以帮助解答诸如高温超导体等特殊物质或拓扑绝缘体中复杂电子态等问题。 　　直线加速器相干光源通过接近光速的电子群加速激光束，用一系列磁体将其设定为“之”字路径。这将迫使电子发射X射线，聚集成亮度超过之前10亿倍的激光脉冲。如果没有“自激注入”，这些X射线激光脉冲包含的波长(或颜色)范围比较宽，无法被所有的实验使用。之前在直线加速器相干光源创造更窄波段(即更精确波段)的方法则会导致大量的强度损失。 　　研究人员在可产生X射线的130米长磁体的中间段安装了一片金刚石晶体，由此创建了一个精确的X射线波段，并且使直线加速器相干光源更像是“激光”。该中心物理学家黄志荣(音译)说：“如果我们完成系统的优化，并添加更多的波荡，所产生的脉冲集中的强度将达10倍之多。”目前世界各地的相关实验室已经趋之若鹜，计划将这一重要进展与自身的X射线激光设施相结合。

中微子在欧洲核子研究中心产生，穿过732公里地下到达意大利格兰萨索国家实验室 　　欧洲核子研究中心去年9月在实验中发现，中微子速度快过光速大约每秒6公里，驳倒爱因斯坦相对论中没有物质可以快过光速的理论。如今显示这可能只是一起科学“乌龙事件”。欧洲粒子物理实验室(CERN) 当地时间23日承认，由于光缆松动，此前进行实验得出的中微子粒子超过光速的结果有可能是错误的。据该机构介绍，国际研究小组“OPERA”特别指出，以下两个因素可能使实验结果产生了误差：1、测量时刻的误差；2、光缆线松动。 　　欧洲核子研究中心发言人詹姆斯吉利斯承认实验结果“现在出现疑问”。欧洲核子研究中心已锁定去年实验中两处各自独立的问题。这两处问题均与全球定位系统接收器相关，可能导致错误读取中微子束抵达意大利实验室的准确时间。事实上，即便是参与去年实验的科学家，也对实验结果持高度谨慎态度。毕竟，这一结论直接挑战爱因斯坦相对论中“物体运动速度不能大于真空光速”的基本原则。欧洲核子研究中心准备继续发射中微子束，重做测试，以断虚实。 　　背景链接： 　　2011年9月，位于瑞士日内瓦的欧洲粒子物理实验室向730公里外意大利拉魁拉格兰萨索国家实验室发射中微子束，测得中微子速度超过真空光速0.0025%，比光速快了60纳秒。消息震惊物理界，一旦这种超光速现象得到证实，将直接动摇阿尔伯特爱因斯坦相对论中的真空光速极限理论，给爱因斯坦的狭义相对论带来巨大挑战，改变人类对宇宙如何运转的理解。而对此结果，许多物理学家怀疑是由某种错误造成的，因为它违背了爱因斯坦的狭义相对论。

欧洲科学家发现中微子超光速现象 违背爱因斯坦相对论 现代物理学或被重写 这回，爱因斯坦错了？ 　　突破光速、超越时空是不少科幻小说的主题，但爱因斯坦的相对论断言光速是任何物质在真空中的最快速度，小说家的幻想没有依据。一些欧洲科学家在实验中发现，中微子速度超过光速。如果实验结果经检验得以确认，爱因斯坦提出的经典理论相对论将受到挑战。科学界认为这项发现是在爱因斯坦的理论上“炸开一个大洞”。 　　快60纳秒 　　意大利格兰萨索国家实验室“奥佩拉”项目研究人员使用一套装置，接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达，即每秒钟多“跑”6公里。“我们感到震惊。”瑞士伯尔尼大学物理学家、“奥佩拉”项目发言人安东尼奥伊拉蒂塔托说。 　　英国《自然》杂志网站22日报道这一发现。研究人员定于23日向欧洲核子研究中心提交报告。 　　请同行核查 　　“奥佩拉”项目发言人伊拉蒂塔托说，项目组充分相信实验结果，继而公开发表结果。“我们对实验结果非常有信心。我们一遍又一遍检查测量中所有可能出错的地方，却什么也没有发现。我们想请同行们独立核查。” 　　这一项目使用一套复杂的电子和照相装置，位于格兰萨索国家实验室地下1400米深处。 　　这不是爱因斯坦的光速理论首次遭遇挑战。2007年，美国费米国家实验室研究人员取得类似实验结果，但对实验的精确性存疑。 　　可能撼动现代物理学基石 　　这一最新发现可能撼动现代物理学的基石。法国物理学家皮埃尔比内特吕告诉法国媒体，这是“革命性”发现，一旦获得证实，“广义相对论和狭义相对论都将打上问号”。 　　欧洲核子研究中心物理学家埃利斯对这一结果仍心存疑虑。科学家先前研究1987a超新星发出的中微子脉冲。如果最新观测结果适用于所有中微子，这颗超新星发出的中微子应比它发出的光提前数年到达地球。然而，观测显示，这些中微子仅早到数小时。“这难以符合‘奥佩拉’项目观测结果。”埃利斯说。 　　美国费米实验室中微子项目专家阿尔方斯韦伯认为，“奥佩拉”可能存在测量误差。就韦伯而言，即使实验结果获得确认，相对论“仍是优秀理论”，只不过“需要做一些扩充或修正”。 　　意大利研究人员在实验中发现中微子超光速 　　问：“超光速”如何被发现? 　　答：“奥佩拉”项目研究人员接收730公里外欧洲核子研究中心发射的中微子束，发现中微子比光子提前60纳秒(1纳秒等于十亿分之一秒)到达，即每秒钟多“跑”6公里。过去两年，他们观测到超过1.6万次“超光速”现象。 　　问：这项实验是否意味着相对论不再成立了? 　　答：许多专家认为，即使实验结果获得确认，相对论“仍是优秀理论”，但“需要做一些扩充或修正”。但也有专家认为，如果真的证实这种超光速现象，其意义十分重大，整个物理学理论体系或许会因此重建。 　　■新闻词典 　　爱因斯坦相对论 　　爱因斯坦相对论是关于时空和引力的基本理论,主要由爱因斯坦创立,分为狭义相对论(特殊相对论)和广义相对论(一般相对论)。相对论的基本假设是相对性原理,即物理定律与参照系的选择无关。狭义相对论讨论的是匀速直线运动的惯性参照系之间的物理定律,后者则推广到具有加速度的参照系中(非惯性系),并在等效原理的假设下,广泛应用于引力场中。相对论颠覆了人类对宇宙和自然的常识性观念,提出了“时间和空间的相对性”,“四维时空”,“弯曲空间”等全新的概念。 　　相对论和量子力学是现代物理学的两大基本支柱。经典物理学基础的经典力学,不适用于高速运动的物体和微观领域。相对论解决了高速运动问题 量子力学解决了微观亚原子条件下的问题。 　　中微子 　　中微子是一种极为神秘的物质，在科学界有“鬼粒子”之称。虽然中微子在宇宙广泛出现，但是极难探测得到，科学家对它所知不多，1934年才确定它的存在，直至最近才确认中微子有质量。中微子从星体核聚变中产生，太阳便是其中一个产生地点。中微子是一种基本粒子，不带电，质量极小，几乎不与其他物质作用，在自然界广泛存在。太阳内部核反应产生大量中微子，每秒钟通过我们眼睛的中微子数以十亿计。

激光雷达介绍 　　激光雷达 　　LiDAR(LightLaser Deteetion and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。 　　用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。 激光雷达的历史 　　自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用至今。到了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本比例尺地形图测绘的重要技术。 　　随着科学技术的发展和计算机及高新技术的广泛应用，数字立体摄影测量也逐渐发展和成熟起来，并且相应的软件和数字立体摄影测量工作站已在生产部门普及。但是摄影测量的工作流程基本上没有太大的变化，如航空摄影-摄影处理-地面测量(空中三角测量)-立体测量-制图(DLG、DTM、GIS及其他)的模式基本没有大的变化。这种生产模式的周期太长，以致于不适应当前信息社会的需要，也不能满足&ldquo 数字地球&rdquo 对测绘的要求。 　　LIDAR测绘技术空载激光扫瞄技术的发展，源自1970年，美国航天局（NASA）的研发。因全球定位系统（Global PositioningSystem、GPS）及惯性导航系统（InertialInertiNavigation System、INS）的发展，使精确的即时定位及姿态付诸实现。德国Stuttgart大学于1988到1993年间将激光扫描技术与即时定位定姿系统结合，形成空载激光扫描仪（Ackermann-19）。之后，空载激光扫瞄仪随即发展相当快速，约从1995年开始商业化，目前已有10多家厂商生产空载激光扫瞄仪，可选择的型号超过30种（Baltsavias-1999）。研发空载激光扫瞄仪的原始目的是观测多重反射（multiple echoes）的观测值，测出地表及树顶的高度模型。由于其高度自动化及精确的观测成果用空载激光扫瞄仪为主要的DTM生产工具。 　　激光扫描方法不仅是军内获取三维地理信息的主要途径，而且通过该途径获取的数据成果也被广泛应用于资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防震减灾及国家重点建设项目等方面，为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料，并取得了显著的经济效益，展示出良好的应用前景。低机载LIDAR地面三维数据获取方法与传统的测量方法相比，具有生产数据外业成本低及后处理成本的优点。目前，广大用户急需低成本、高密集、快速度、高精度的数字高程数据或数字表面数据，机载LIDAR技术正好满足这个需求，因而它成为各种测量应用中深受欢迎的一个高新技术。 　　快速获取高精度的数字高程数据或数字表面数据是机载LIDAR技术在许多领域的广泛应用的前提，因此，开展机载LIDAR数据精度的研究具有非常重要的理论价值和现实意义。在这一背景下，国内外学者对提高机载LIDAR数据精度做了大量研究。 　　由于飞行作业是激光雷达航测成图的第一道工序，它为后续内业数据处理提供直接起算数据。按照测量误差原理和制定&ldquo 规范&rdquo 的基本原则，都要求前一工序的成果所包含的误差，对后一工序的影响应为最小。因此，通过研究机载激光雷达作业流程，优化设计作业方案来提高数据质量，是非常有意义的。 LiDAR的基本原理 　　LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM。这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑。它又分为目前日臻成熟的用于获得地面数字高程模型(DEM)的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，这两种系统的共同特点都是利用激光进行探测和测量，这也正是LIDAR一词的英文原译，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。 　　激光本身具有非常精确的测距能力，其测距精度可达几个厘米，而LIDAR系统的精确度除了激光本身因素，还取决于激光、GPS及惯性测量单元(IMU)三者同步等内在因素。随着商用GPS及IMU的发展，通过LIDAR从移动平台上（如在飞机上）获得高精度的数据已经成为可能并被广泛应用。 　　LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可以准确地计算出每一个地面光斑的座标X，Y，Z。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例而言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，LIDAR系统的地面光斑间距在2-4m不等。 激光雷达的妙用 　　激光雷达是一种工作在从红外到紫外光谱段的雷达系统，其原理和构造与激光测距仪极为相似。科学家把利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达，把利用连续波激光束进行探测的称为连续波激光雷达。激光雷达的作用是能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。经过多年努力，科学家们已研制出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。 　　直升机障碍物规避激光雷达 　　目前，激光雷达在低空飞行直升机障碍物规避、化学／生物战剂探测和水下目标探测等方面已进入实用阶段，其它军事应用研究亦日趋成熟。 　　直升机在进行低空巡逻飞行时，极易与地面小山或建筑物相撞。为此，研制能规避地面障碍物的直升机机载雷达是人们梦寐以求的愿望。目前，这种雷达已在美国、德国和法国获得了成功。 　　美国研制的直升机超低空飞行障碍规避系统，使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器可检测直升机前很宽的空域，地面障碍物信息实时显示在机载平视显示器或头盔显示器上，为安全飞行起了很大的保障作用。 　　德国戴姆勒.奔驰宇航公司研制成功的Hel??las障碍探测激光雷达更高一筹，它是一种固体1．54微米成像激光雷达，视场为32度× 32度，能探测300―500米距离内直径1厘米粗的电线，将装在新型EC―135和EC―155直升机上。 　　法国达索电子公司和英国马可尼公司联合研制的吊舱载CLARA激光雷达具有多种功能，采用CO2激光器。不但能探测标杆和电缆之类的障碍，还具有地形跟踪、目标测距和指示、活动目标指示等功能，适用于飞机和直升机。 　　化学战剂探测激光雷达 　　传统的化学战剂探测装置由士兵肩负，一边探测一边前进，探测速度慢，且士兵容易中毒。 　　俄罗斯研制成功的KDKhr―1N远距离地面激光毒气报警系统，可以实时地远距离探测化学毒剂攻击，确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数，并可通过无线电通道或有线线路向部队自动控制系统发出报警信号，比传统探测前进了一大步。 　　德国研制成功的VTB―1型遥测化学战剂传感器技术更加先进，它使用两台9― 11微米、可在40个频率上调节的连续波CO2激光器，利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂，既安全又准确。 　　机载海洋激光雷达 　　传统的水中目标探测装置是声纳。根据声波的发射和接收方式，声纳可分为主动式和被动式，可对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪。但它体积很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至达几十吨重。而激光雷达是利用机载蓝绿激光器发射和接收设备，通过发射大功率窄脉冲激光，探测海面下目标并进行分类，既简便，精度又高。 　　迄今，机载海洋激光雷达已发展了三代产品。20世纪90年代研制成功的第三代系统以第二代系统为基础，增加了GPS定位和定高功能，系统与自动导航仪接口，实现了航线和高度的自动控制。 　　成像激光雷达可水下探物 　　美国诺斯罗普公司为美国国防高级研究计划局研制的ALARMS机载水雷探测系统，具有自动、实时检测功能和三维定位能力，定位分辨率高，可以24小时工作，采用卵形扫描方式探测水下可疑目标。 美国卡曼航天公司研制成功的机载水下成像激光雷达，最大特点是可对水下目标成像。由于成像激光雷达的每个激光脉冲覆盖面积大，因此其搜索效率远远高于非成像激光雷达。另外，成像激光雷达可以显示水下目标的形状等特征，更加便于识别目标，这已是成像激光雷达的一大优势。 History and Vision History Velodyne's expertise with laser distance measurement started by participating in the 2005 Grand Challenge sponsored by the Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA).A race for autonomous vehicles across the Mojave desert, DARPA's goal was to stimulate autonomous vehicle technology development for both military and commercial applications. Velodyne founders Dave and Bruce Hall entered the competition as Team DAD (Digital Audio Drive), traveling 6.2 miles in the first event and 25 miles in the second. The team developed technology for visualizing the environment, first using a dual video camera approach and later developing the laser-based system that laid the foundation for Velodyne's current products. The first Velodyne LIDAR scanner was about 30 inches in diameter and weighed close to 100 lbs. Choosing to commercialize the LIDAR scanner instead of competing in subsequent challenge events, Velodyne was able to dramatically reduce the sensor's size and weight while also improving performance. Velodyne's HDL-64E sensor was the primary means of terrain map construction and obstacle detection for all the top DARPA Urban Challenge teams. Vision Velodyne's ultimate vision for its LIDAR technology is simple: to save lives. We see the day where this sensor technology is deployed on every vehicle in the world. While traditional LIDAR sensors have relied on fixed electronics and rotating mirrors to deliver a 3-D terrain map, the rotation of an entire array of multiple fixed lasers has proven to be a quantum leap forward in sensing technology. This accomplishment has been termed a "disruptive event" by car safety research groups, who see the technology as a reason to rethink all that we know about vehicle sensors and the safety systems they enable. Until the day when we help eliminate automobile-relatedcasualties, Velodyne plans to market its unique LIDAR technology wherever sophisticated 3-D environment understanding is required: robotics, map capture, surveying, autonomous navigation, automotive safety ystems, and industrial applications. 激光雷达介绍 　　激光雷达 　　LiDAR(LightLaser Deteetion and Ranging)，是激光探测及测距系统的简称。 　　用激光器作为辐射源的雷达。激光雷达是激光技术与雷达技术相结合的产物 。由发射机 、天线 、接收机 、跟踪架及信息处理等部分组成。发射机是各种形式的激光器，如二氧化碳激光器、掺钕钇铝石榴石激光器、半导体激光器及波长可调谐的固体激光器等；天线是光学望远镜；接收机采用各种形式的光电探测器，如光电倍增管、半导体光电二极管、雪崩光电二极管、红外和可见光多元探测器件等。激光雷达采用脉冲或连续波2种工作方式，探测方法分直接探测与外差探测。 激光雷达的历史 　　自从1839年由Daguerre和Niepce拍摄第一张像片以来，利用像片制作像片平面图(X、Y)技术一直沿用至今。到了1901年荷兰人Fourcade发明了摄影测量的立体观测技术，使得从二维像片可以获取地面三维数据(X、Y、Z)成为可能。一百年以来，立体摄影测量仍然是获取地面三维数据最精确和最可靠的技术，是国家基本比例尺地形图测绘的重要技术。 　　随着科学技术的发展和计算机及高新技术的广泛应用，数字立体摄影测量也逐渐发展和成熟起来，并且相应的软件和数字立体摄影测量工作站已在生产部门普及。但是摄影测量的工作流程基本上没有太大的变化，如航空摄影-摄影处理-地面测量(空中三角测量)-立体测量-制图(DLG、DTM、GIS及其他)的模式基本没有大的变化。这种生产模式的周期太长，以致于不适应当前信息社会的需要，也不能满足&ldquo 数字地球&rdquo 对测绘的要求。 　　LIDAR测绘技术空载激光扫瞄技术的发展，源自1970年，美国航天局（NASA）的研发。因全球定位系统（Global PositioningSystem、GPS）及惯性导航系统（InertialInertiNavigation System、INS）的发展，使精确的即时定位及姿态付诸实现。德国Stuttgart大学于1988到1993年间将激光扫描技术与即时定位定姿系统结合，形成空载激光扫描仪（Ackermann-19）。之后，空载激光扫瞄仪随即发展相当快速，约从1995年开始商业化，目前已有10多家厂商生产空载激光扫瞄仪，可选择的型号超过30种（Baltsavias-1999）。研发空载激光扫瞄仪的原始目的是观测多重反射（multiple echoes）的观测值，测出地表及树顶的高度模型。由于其高度自动化及精确的观测成果用空载激光扫瞄仪为主要的DTM生产工具。 　　激光扫描方法不仅是军内获取三维地理信息的主要途径，而且通过该途径获取的数据成果也被广泛应用于资源勘探、城市规划、农业开发、水利工程、土地利用、环境监测、交通通讯、防震减灾及国家重点建设项目等方面，为国民经济、社会发展和科学研究提供了极为重要的原始资料，并取得了显著的经济效益，展示出良好的应用前景。低机载LIDAR地面三维数据获取方法与传统的测量方法相比，具有生产数据外业成本低及后处理成本的优点。目前，广大用户急需低成本、高密集、快速度、高精度的数字高程数据或数字表面数据，机载LIDAR技术正好满足这个需求，因而它成为各种测量应用中深受欢迎的一个高新技术。 　　快速获取高精度的数字高程数据或数字表面数据是机载LIDAR技术在许多领域的广泛应用的前提，因此，开展机载LIDAR数据精度的研究具有非常重要的理论价值和现实意义。在这一背景下，国内外学者对提高机载LIDAR数据精度做了大量研究。 　　由于飞行作业是激光雷达航测成图的第一道工序，它为后续内业数据处理提供直接起算数据。按照测量误差原理和制定&ldquo 规范&rdquo 的基本原则，都要求前一工序的成果所包含的误差，对后一工序的影响应为最小。因此，通过研究机载激光雷达作业流程，优化设计作业方案来提高数据质量，是非常有意义的。 LiDAR的基本原理 　　LIDAR是一种集激光，全球定位系统(GPS)和惯性导航系统(INS)三种技术与一身的系统，用于获得数据并生成精确的DEM。这三种技术的结合，可以高度准确地定位激光束打在物体上的光斑。它又分为目前日臻成熟的用于获得地面数字高程模型(DEM)的地形LIDAR系统和已经成熟应用的用于获得水下DEM的水文LIDAR系统，这两种系统的共同特点都是利用激光进行探测和测量，这也正是LIDAR一词的英文原译，即：LIght Detection And Ranging - LIDAR。 　　激光本身具有非常精确的测距能力，其测距精度可达几个厘米，而LIDAR系统的精确度除了激光本身因素，还取决于激光、GPS及惯性测量单元(IMU)三者同步等内在因素。随着商用GPS及IMU的发展，通过LIDAR从移动平台上（如在飞机上）获得高精度的数据已经成为可能并被广泛应用。 　　LIDAR系统包括一个单束窄带激光器和一个接收系统。激光器产生并发射一束光脉冲，打在物体上并反射回来，最终被接收器所接收。接收器准确地测量光脉冲从发射到被反射回的传播时间。因为光脉冲以光速传播，所以接收器总会在下一个脉冲发出之前收到收到前一个被反射回的脉冲。鉴于光速是已知的，传播时间即可被转换为对距离的测量。结合激光器的高度，激光扫描角度，从GPS得到的激光器的位置和从INS得到的激光发射方向，就可以准确地计算出每一个地面光斑的座标X，Y，Z。激光束发射的频率可以从每秒几个脉冲到每秒几万个脉冲。举例而言，一个频率为每秒一万次脉冲的系统，接收器将会在一分钟内记录六十万个点。一般而言，LIDAR系统的地面光斑间距在2-4m不等。 激光雷达的妙用 　　激光雷达是一种工作在从红外到紫外光谱段的雷达系统，其原理和构造与激光测距仪极为相似。科学家把利用激光脉冲进行探测的称为脉冲激光雷达，把利用连续波激光束进行探测的称为连续波激光雷达。激光雷达的作用是能精确测量目标位置（距离和角度）、运动状态（速度、振动和姿态）和形状，探测、识别、分辨和跟踪目标。经过多年努力，科学家们已研制出火控激光雷达、侦测激光雷达、导弹制导激光雷达、靶场测量激光雷达、导航激光雷达等。 　　直升机障碍物规避激光雷达 　　目前，激光雷达在低空飞行直升机障碍物规避、化学／生物战剂探测和水下目标探测等方面已进入实用阶段，其它军事应用研究亦日趋成熟。 　　直升机在进行低空巡逻飞行时，极易与地面小山或建筑物相撞。为此，研制能规避地面障碍物的直升机机载雷达是人们梦寐以求的愿望。目前，这种雷达已在美国、德国和法国获得了成功。 　　美国研制的直升机超低空飞行障碍规避系统，使用固体激光二极管发射机和旋转全息扫描器可检测直升机前很宽的空域，地面障碍物信息实时显示在机载平视显示器或头盔显示器上，为安全飞行起了很大的保障作用。 　　德国戴姆勒.奔驰宇航公司研制成功的Hel??las障碍探测激光雷达更高一筹，它是一种固体1．54微米成像激光雷达，视场为32度× 32度，能探测300―500米距离内直径1厘米粗的电线，将装在新型EC―135和EC―155直升机上。 　　法国达索电子公司和英国马可尼公司联合研制的吊舱载CLARA激光雷达具有多种功能，采用CO2激光器。不但能探测标杆和电缆之类的障碍，还具有地形跟踪、目标测距和指示、活动目标指示等功能，适用于飞机和直升机。 　　化学战剂探测激光雷达 　　传统的化学战剂探测装置由士兵肩负，一边探测一边前进，探测速度慢，且士兵容易中毒。 　　俄罗斯研制成功的KDKhr―1N远距离地面激光毒气报警系统，可以实时地远距离探测化学毒剂攻击，确定毒剂气溶胶云的斜距、中心厚度、离地高度、中心角坐标以及毒剂相关参数，并可通过无线电通道或有线线路向部队自动控制系统发出报警信号，比传统探测前进了一大步。 　　德国研制成功的VTB―1型遥测化学战剂传感器技术更加先进，它使用两台9― 11微米、可在40个频率上调节的连续波CO2激光器，利用微分吸收光谱学原理遥测化学战剂，既安全又准确。 　　机载海洋激光雷达 　　传统的水中目标探测装置是声纳。根据声波的发射和接收方式，声纳可分为主动式和被动式，可对水中目标进行警戒、搜索、定性和跟踪。但它体积很大，重量一般在600公斤以上，有的甚至达几十吨重。而激光雷达是利用机载蓝绿激光器发射和接收设备，通过发射大功率窄脉冲激光，探测海面下目标并进行分类，既简便，精度又高。 　　迄今，机载海洋激光雷达已发展了三代

迷你“宇宙大爆炸”通过令铅离子高速撞击产生，撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍。 图为迷你“宇宙大爆炸”的电脑效果图。　　 大型强子对撞机内部 　　据英国媒体9日报道，科学家借助欧洲大型强子对撞机(LHC)成功完成了创造迷你版“宇宙大爆炸”的实验，产生了一个温度为太阳核心温度100万倍的火球。参与这个项目的英国科学家热烈庆祝了这个具有里程碑意义的实验。 　　太阳核心温度的100万倍 　　大型强子对撞机创造了一个迷你版本的“宇宙大爆炸”，而宇宙正是诞生于大约140亿年前的大爆炸。报道称，实验的成功将开启粒子物理学研究的新世纪。 　　据报道，迷你版“宇宙大爆炸”是通过令铅离子高速撞击产生的，撞击产生的温度是太阳核心温度的100万倍，重现了大爆炸后宇宙的瞬间状况。 　　ALICE离子对撞实验项目英国小组成员、伯明翰大学物理学家戴维埃文斯博士说：“我们对这一成就激动万分。对撞实验产生了迷你版本的宇宙大爆炸，而且实验中取得了有史以来的最高温度和密度。这个过程发生在一个安全、可控的环境内，生成了炽热和稠密的亚原子火球，温度超过10万亿摄氏度，即太阳核心温度的100万倍。在这一温度下，连构成原子核的质子和中子也被融化了，产生了称为‘夸克与胶子等离子体’的炽热而稠密的夸克与胶子汤。” 　　将帮助了解“强作用力” 　　强大的磁体令铅离子以接近于光速的速度在地下数百英里的隧道内高速运转。铅离子以相反两个方面飞行，最后聚焦变成一个狭长的光束，被迫在ALICE探测器内撞击。科学家希望通过夸克与胶子等离子体对强作用力有更多的了解。强作用力是自然界存在的四种基本作用力之一。 　　埃文斯说：“强作用力不仅使原子核牢牢地绑定在一起，而且还对它们98%的质量负责。我现在期待着研究大爆炸发生后瞬间构成宇宙的一小部分物质。”ALICE探测器是大型强子对撞机的组成部分。 　　名词解释 　　大型强子对撞机 　　大型强子对撞机是世界上最大、能量最高的粒子加速器，旨在探究宇宙起源，它建在法国与瑞士边境地下一条16.7 英里(约合27公里)长的环形隧道内，由欧洲核子研究中心负责管理。 　　大型强子对撞机共有4台探测器构成，它们分别安装在环形隧道的4个地下巨洞内，分布在大型强子对撞机周围。其中，ALICE探测器高16米、宽26米、重约1万吨。 　　来自全球30个国家、100个科研机构的大约1000位物理学家和工程师参与了ALICE实验。英国方面有8位物理学家和工程师以及7名来自伯明翰大学的博士生参与了这个项目。在铅原子核撞击期间，ALICE探测器以每秒1.2千兆字节的速度下载数据，生成相当于300万张CD存储的信息。 　　本地链接 　　20多名中国科学家参与 　　大型强子对撞机从上世纪90年代初开始设计，来自80多个国家和地区的约7000名科学家和工程师参与建设，建造费用高达37.6亿欧元。 　　中国在相关实验中投资数千万元人民币并参与物理分析，20余名中国科学家参与了“大型强子对撞机”项目。在科技部、自然科学基金委、中国科学院的共同资助下，中科院高能物理研究所、北京大学、中国科技大学等单位的研究人员成为LHC项目的一部分。据悉，LHC探测器的部分结构是在我国制造完成的。对撞机的前期研制结束后，我国科学家也得以分享对撞期间的研究数据。 　　2008年9月10日，欧洲大型强子对撞机正式启动，9月19日在隧道第三段至第四段尝试进行5万亿电子伏特质子束流运行时，因出现氦泄漏，对撞机被迫停止运作。2009年11月20日，大型强子对撞机重新启动。

作为全球微纳加工领域的明星产品，由英国皇家科学院院士Russell Cowburn教授团队研制的无掩膜直写光刻机（Durham Magneto Optics, MicroWriter ML3）再度落户南京大学微制造与集成工艺中心，助力南京大学在微纳电子、光机电、微流控等诸多重点研究领域的发展。无掩膜直写光刻机（MicroWriter ML3）进入国内科研领域已有将近十年，在包括清华大学、北京大学、中国科技大学、南京大学、复旦大学、中科院等重点高校和研究机构已经积累了超过百位用户。其操作友好，维护简单，特别是无掩膜版直写曝光的特点大地优化了设计成本和研究效率，深受广大科研用户的喜爱。图1 南京大学微制造与集成工艺中心 近期，南京大学现代工学院徐挺教授研究组在微制造与集成工艺中心成功安装了二套MicroWriter ML3系统（如上图右上方所示，套安装于2019年）。结合新硬件配置，该系统可以实现高0.4 μm的限分辨率，同时拥有包括0.4 μm，0.6 μm，1 μm，2 μm和5 μm五种特征分辨率镜头，可以实现不同精度下的快速曝光应用。结合无掩膜版图设计，方便科研人员随时尝试修改曝光图形，并可以通过设备特有的虚拟掩膜（Visual Mask aligner）功能实现实时观测对准（如图2所示），大地提高了科研工作的时效性和便捷性。图2. （左）虚拟掩膜对准的实时界面（蓝色区域是要曝光的电图案）及（右）终曝光显影结果图3. 0.6 μm宽度的线条阵列曝光结果及局部细节图4. 0.4 μm孔径的点阵曝光结果及局部细节同时，为了丰富科学研究的诸多应用环境，MicroWriter配置了丰富的选装硬件，提供包括波长为405 nm，385 nm和365 nm的光源系统，或者选装双光源系统；针对不同曝光速度和应用精度，可以选择5种曝光精度的物镜镜头；也可以选配带有背面对准功能的镜头配置，实现背面对准，正面曝光应用；还可以实现多层次要求的3D灰度曝光；另外，曝光过程中的实时聚焦和温度修正功能也可以在大面积曝光过程中修正镜头焦距和导轨定位。软件方面，MicroWriter同样配置多种使用功能，包括可以实现自动对准的快速定位功能；可以提供表面形貌轮廓结果的表面分析仪；可以提供实时对准的虚拟掩膜功能；还可以实现多片、多任务的一次性曝光并进行统一结果分析的便捷应用。MicroWriter无掩膜光刻直写机的广泛应用在助力国内科研发展的同时，也在全球其他知名单位，包括斯坦福大学、伯克利大学和美国航天局等，获得持续应用和好评。时隔两年，南京大学微制造和集成工艺中心的二套MicroWriter的落户应用，也大地证明了国内研究单位对其广泛应用及可靠性的认可。同时结合国内外强大技术团队的持续跟进，MicroWriter必将更好、更快、更强地助力南京大学研究组在微纳研究前沿上取得更大进步！

中国计量科学研究院超短脉冲激光测量研究取得突破性进展 　　我国飞秒脉冲激光参数准确度国际领先 　　日前，由中国计量科学研究院承担的国家“十一五”科技支撑课题“飞秒脉冲激光参数测量新技术研究”通过专家验收。该课题自主研制的飞秒脉冲自相关仪和飞秒脉冲光谱相位相干仪实现了飞秒脉冲激光参数的准确测量，课题组提出的飞秒脉冲光谱相位还原方法降低了传统方法的测量不确定度，将我国飞秒脉冲激光参数的准确度提高到国际领先水平。 　　飞秒是时间单位，1飞秒相当于10-15秒。它有多快呢?我们知道，光速是1秒钟30万公里，而在一飞秒内，光只能走0.3微米，相当于一根头发丝的1%。飞秒脉冲是人类目前在实验室条件下所能获得的在可见光至近红外波段的最短脉冲。它以其独具的持续时间极短、峰值功率极高、光谱宽度极宽等优点，在物理学、生物学、化学、光通讯、外科医疗、精细加工制造及超小器械制造等领域得到广泛的应用。如何准确地测量超短脉冲信息已成为飞秒脉冲研究领域迫切需要解决的难题。 　　该课题成功解决了这一技术难题，实现了超短脉冲时域参数的精确测量，对于超短脉冲的更深一步的研究和应用具有重要意义。多家国际同行研究单位引用课题组提出的新技术成功解决了超短脉冲研究和应用中存在的技术问题，极大地提升了我国在超短脉冲激光参数测量领域的国际地位。 　　据课题负责人邓玉强博士介绍，课题组在成功解决飞秒级超短脉冲参数测量的基础上，又展开了皮秒级超短脉冲测量的研究。皮秒脉冲处于纳秒脉冲和飞秒脉冲之间的带隙(1皮秒=10-12秒)，它的光谱相对较窄，难以使用测量飞秒脉冲的光谱干涉技术，而传统的自相关仪器又存在量程范围小，需要标定校准，测量准确度不高等诸多问题。为解决这些问题，课题团队又自主研发了一种新技术和装置，实现了亚十飞秒(10-14秒)至数百皮秒(10-10秒)宽度范围内超短脉冲的精确测量，能得到强度自相关和条纹分辨自相关两种结果。该装置可实现测量的自校准，不仅提高了皮秒级激光脉冲宽度的测量准确度，而且扩大了超短脉冲参数测量的量程，进一步提高了我国超短脉冲激光时域参数的测量能力。

中新网北京3月8日电 大亚湾中微子实验国际合作组发言人、中国科学院高能物理研究所所长王贻芳8日下午在北京宣布，大亚湾中微子实验发现了一种新的中微子振荡，并测量到其振荡几率。 　　据介绍，这一重大物理发现结果的论文已于3月7日送交美国物理评论快报发表。今天晚些时候，王贻芳还将在中科院高能所就新发现的中微子振荡做学术报告，并通过网络直播，向全世界的粒子物理学家报告这一最新科学发现。 　　关于中微子 　　中微子又译作微中子，是轻子的一种，是组成自然界的最基本的粒子之一，常用符号ν表示。中微子不带电，自旋为1/2，质量非常轻(小于电子的百万分之一)，以接近光速运动。2011年11月20日，科学家再次证明中微子速度超越光速。但欧洲核子研究中心表示在中微子速度超越光速这一结论被驳倒或者被证实前，还需要进行更多的实验观察和独立测试。

经过五年的努力，亚利桑那州立大学的研究人员已经实现了构建紧凑型 X 射线自由电子激光器的第一个目标——创造最终将产生超短 X 射线脉冲的最重要的电子。ASU Physica 教授、应用结构发现生物设计中心研究员 William Graves 教授说：“这是一种灵光乍现的时刻，当我们打开所有这些复杂系统的所有东西时，我们看到了第一个电子的产生。”研究人员打算使用电子束的纳米图案，通过电子衍射，将他们杂乱无章的电子包转换成原子大小的“箱”，提高功率并产生完全相干的 X 射线。完全可操作的紧凑型 X 射线光源 (CXLS) 长约 10 m，可产生超短 X 射线脉冲以拍摄化学反应和分子活动的“高速电影”。紧凑型 X 射线光源紧凑型 X 射线光源将极短的紫外激光脉冲聚焦到铜表面上来产生电子包。然后，这些电子将被 1 m 长的直线加速器和具有兆瓦峰值功率的强微波频率电磁场加速到接近光速。接下来，电子将通过一系列精确对准的磁铁形成定向束。产生的电子束将被强烈的短脉冲激光发射，使电子产生起伏运动，从而产生强烈且可预测的X 射线发射。使用光学激光场作为波荡器从电子产生 X 射线，而不是一英里长的自由电子激光设施中常见的磁铁，如直线加速器相干光源，减少了电子波荡器的长度和加速器的数量级。至关重要的是，减少规模和成本意味着更多的研究机构可以建立类似的资源，投入更多的精力来研究光合作用和药物相互作用等现象。事实上，一旦产生，X 射线将用于揭示生物分子和新材料的原子结构和功能。一个关键应用就是阿秒物理学，它研究分子如何相互连接以及化学反应和催化的动力学。阿秒动力学是自然界中最快的过程，对工业也具有重要意义。同时，可以研究量子材料和时间分辨生物化学——涉及生物和化学过程之间微妙的相互作用。ASU 紧凑型 X 射线自由电子激光器 (CXFEL) 计划“我们不仅要捕捉静态结构，还要捕捉它的工作原理，”格雷夫斯说。“不同分子的功能是什么？我们真的能看到正在发生的反应吗？我们想制作一种关于化学键形成和断裂的定格电影。”“通过这样做，我们可以更深入地了解化学和分子的工作原理，”他补充道。“例如，药物如何影响病毒……或研究高温超导体如何彻底改变能源生产。我们还不了解它的物理原理。”如果没有Annette 和 Leo Beus 为创建 Beus Compact X 射线自由电子激光实验室提供了 1000 万美元的慷慨捐助，该计划就不可能实现。在过去的几年中，该计划引起了该领域科学家的极大期待和兴奋，并吸引了数十名科学家来到亚利桑那州立大学。从创新的 CXLS 过渡到设想的未来紧凑型 X 射线自由电子激光器 (CXFEL)，需要进一步的突破。2019 年，美国国家科学基金会宣布支持下一阶段的 CXFEL 项目，拨款 470 万美元，用于资助新设备的综合设计研究。尽管 Covid-19 大流行仍在持续，但来自ASU 和其他机构的大约 100 名研究人员和学生参与了该项目，CXLS 的设计工作和建设仍在快速进行。文章来源：MicroscopyX-Ray Analysis（编译：符斌 北京中实国金国际实验室能力验证研究中心研究员）

2011年，全球科研领域捷报频传，外空新发现、医卫新研发、基础研究新突破……一项项成果记录着人类在探索和发展道路上的不懈追求与努力。 　　1、植物纤维中取“汽油”　生物燃料研发获突破 　　3月，美国研究人员利用生物技术直接从植物纤维素中提取出新型燃料异丁醇，该生物燃料在性质上更接近普通汽油，其能量密度、辛烷值和蒸汽压均与汽油相似，可与汽油以任何比例调配，普通汽车引擎也可直接使用。无论从燃烧效率还是生产和使用成本来看，生物制异丁醇都可谓最佳汽油替代品。 　　这一成果可谓下一代生物燃料研究的巨大进展，而生物燃料不仅可以催生新兴产业，更有助于人类尽早摆脱对化石能源的依赖。 　　2、长时间“捕获”反氢原子　反物质研究迎契机 　　6月，欧洲核子研究中心成功用磁场陷阱“捕获”112个反氢原子，“捕获”时间最长达1000秒。此前反氢原子的束缚时间仅为172毫秒，科学家在反物质原子束缚时间上取得巨大突破，有利于对反物质性质进行精确研究。 　　科学界对此欢欣鼓舞，认为这是物理学领域的一次突破，距离反物质的“真相”又“近了一步”。英国《自然》杂志称，成功“捕捉”反氢原子后，通过比较反物质和正物质，科学家们就可以测试粒子物理学“标准模型”中最核心的基本对称理论。 　　3、测序马铃薯基因组　为粮食安全作贡献 　　中国科学家主导的国际研究团队于7月成功完成马铃薯基因组测序工作，《自然》杂志当月发表了马铃薯全基因组序列图和相关论文。 　　作为世界上第三大粮食作物，马铃薯对全球粮食安全的作用日显重要。通过全基因组设计育种，马铃薯育种家们能加速培育高产、高营养和抗病虫害的新品种。中方团队主导的这项研究，也奠定了中国在这一研究领域的国际领先地位。 　　4、分离甲流超级抗体　加速“全能”疫苗研发 　　英国和瑞士科学家7月在《科学》杂志上报告说，他们利用X射线晶体学的新方法，在一名甲型流感病毒感染者体内分离出甲流病毒超级抗体，动物实验显示该抗体可中和所有甲流病毒。 　　由于流感病毒的血凝素演变非常快，科学家不得不每年重新制备新疫苗以应对其变化。研究人员一直希望研制出“全能型”通用流感疫苗，从而“一劳永逸”。而这项发现为通用流感疫苗的研制带来希望，可能成为该领域研究具有历史意义的转折点。 　　5、外星液态水证据有望探寻地外生命 　　美国航天局8月和11月分别宣布，根据火星勘测轨道飞行器和“伽利略”号探测器发回的观测数据，研究人员在火星和木星的卫星——木卫二上发现液态水存在的证据。其中火星表面存在液态水的证据是迄今为止获得的“最好证据”，而木卫二的冰封表面下可能存在大量液态水。这一发现为人类寻找地外生命带来了更大希望。 　　6、中微子“超光速” 现代物理学基础或改写 　　9月，意大利格兰萨索实验室实验装置接受了730公里外欧洲核子研究中心的中微子，研究人员发现，中微子跑过这段距离的时间比光速快了60纳秒。欧核中心10月开启的复核实验，再次证实相关结果。 　　中微子“超光速”现象引发物理学界巨大争议，因为其意义事关现代物理学基础。如最终被证实，以“光速不可超越”为基石的爱因斯坦相对论将被改写，人类的时空观或将重建。 　　7、抗艾疫苗新成果 艾滋病患盼福音 　　西班牙马德里的格雷戈里奥马拉尼翁医院10月宣布，该院研制的名为“MVA-B”的艾滋病疫苗已进入人类临床测试的第二阶段。初步测试证明，该疫苗能弱化艾滋病病毒，使其只能引发“轻微慢性感染”，对30名试验对象的测试结果显示，免疫率高达90%。 　　8、发现宜居行星　地球找到“孪生兄弟” 　　美国航天局12月宣布，科学家利用“开普勒”太空望远镜，在距地球约600光年外的恒星系统中发现了一颗宜居星球。这个代号为“开普勒-22b”的行星，其所处行星系统与太阳系类似，半径约为地球半径的2.4倍，绕恒星运行的周期约为290个地球日。 　　作为人类迄今发现的最小且最适于表面存在液态水的行星，这颗行星的发现证明，地球的“孪生兄弟”也许真的存在。类地行星一直是人类太空研究的热点之一，如果未来真能发现如地球般适合人类居住的星球，其意义不言而喻。 　　相关新闻：2011年度“中国高校十大科技进展”评选揭晓

据美国物理学家组织网11月30日（北京时间）报道，法国物理学家提出了一个实验方案，希望能搜寻到第四种中微子的“芳踪”。科学家们表示，如果实验证实第四种中微子确实存在，那么，不仅会给中微子科学带来巨大影响，也将改变人类对物质组成的根本理解。相关研究发表在最新一期的《物理评论快报》杂志上。 粒子物理学的标准模型认为，存在着三种类型的中微子：电子中微子、μ（缪）中微子和τ（陶）中微子。科学家们已探测到这三种中微子并观察到相互间的转化—中微子振荡。 早在上世纪90年代初期，美国洛斯阿拉莫斯国家实验室的液体闪烁中微子探测器（LSND）实验发现，一束反μ介子撞击一个目标时，反电子中微子振荡发生的速度比预期快。最近，法国原子能委员会（CEA）的物理学家们对核反应堆中反中微子的生成速度进行了重新计算，结果发现，该速度比预测值高3%，随后，他们对20多个反应堆中微子实验的结果进行了重新分析，发现了更多实验结果与预期不一致的情况。 科学家们认为，对这种偏差最简单的合理解释是存在着第四种类型的中微子，他们也推测出了其质量并认为它不会像其他中微子那样通过弱核力与物质发生反应，这使得它很难被探测到，甚至有科学家认为它可能是一种暗物质。 现在，CEA的迈克尔克瑞贝尔等人设计了一个实验，希望能准确测试第四个中微子是否存在。 科学家们的设想是，让一个活度为1.85PBq的反电子中微子同位素源朝位于大型液体闪烁探测器（LLSD）中央的一个目标开火。随后，利用位于意大利格兰萨索国家实验室的巨型BOREXINO探测仪或位于日本“神冈矿”的KamLAND探测仪进行探测。 该反电子中微子同位素源将由一个辐射源—诸如铈核组成，为了获得准确的结果，实验可能历时一年。如果轰击实验产生了一个不反应的中微子，他们将测量一个独特的振荡信号以证实第四种中微子的存在。 目前他们面临的最大技术挑战是构建出一个反中微子源并建造一个厚厚的遮蔽材料来包裹它，实验也需要千吨级的探测器。 自从今年9月“中微子超光速”的消息传出以来，各种言论就不绝于耳，11月中旬“中微子实验复核超光速现象”更是把这一论断推向了又一个风口浪尖。然而，该领域大多数科学家依然淡定地对宇宙速度极限被打破持怀疑态度。正当科学家们为此忙得焦头烂额的时候，第四种中微子或许会从某个“角落”突然跳将出来，让原本错综复杂的问题变得更加难以捉摸——该类型的中微子能不能跑过光速呢？科学家们估计又要大伤脑筋了。

1、地下研究实验室。 　　据国外媒体报道，众所周知，核燃料非常危险，一旦它们不再需要应用，则需要一种安全的方法进行处理。加拿大原子能有限公司(AECL)在马尼托马湖建造了一个地下研究实验室，将核燃料存储在低渗透性岩石层。 　　这个地下研究实验室位于地下440米处，AECL对岩石挖掘之后的变形情况以及原子能物质进入地下水的状况颇感兴趣，一项实验是挖掘一条46米长，3.5米直径的隧道，观察周围岩石的变形，另一项实验是测试这个隧道密封性能。 　　2、大型地下氙探测器。 　　美国南达科塔州布拉克山之下1.6公里处，大型地下氙探测器的暗物质实验寻找可以解释宇宙膨胀的神秘微粒。该实验的核心是一个370公斤重的液态氙探测器，可用于探测微粒。 　　3、格兰萨索国家实验室。 　　格兰萨索国家实验室是一个地下实验室，致力于搜寻中微子、宇宙射线和太空释放的其它类型粒子。位于意大利L' Aquila和Teramo之间高速公路隧道之下。人们对这个实验室并不陌生，2011年一项&ldquo 错误实验&rdquo 声称，发现比光速更快的中微子。该实验在两个相隔730公里的实验室测量中微子的传输速度，结果表明中微子速度比光速快60纳秒。之后进一步检测显示，光学纤维系统的计时器出现问题，这一实验数据并不准确。 　　4、苏丹地下实验室。 　　美国明尼苏达州苏丹地下实验室曾是一个废弃的铁矿，科学家在这里放置几台探测器研究构成宇宙的基本粒子。这个实验室位于地下0.8公里处，致力于寻找暗物质和中微子交互的属性。2011年，苏丹实验室进行的MINOS中微子实验发现一种类型的中微子正在变化成另一种不同类型。中微子是无电荷、无质量的粒子，具有三种类型：电子中微子、&mu 中微子和&tau 中微子。该实验室是世界首次记录&mu 中微子转变成为电子中微子的两个实验室之一。 　　5、大型强子对撞机。 　　欧洲粒子物理研究所的大型强子对撞机被称为世界上&ldquo 最强大的粒子加速器&rdquo ，大型强子对撞机位于日内瓦附近地下175米处。它拥有一个27公里长的磁化环，两束粒子可以接近光速彼此碰撞，碰撞发生位置非常接近于磁化环周围的四个粒子探测器。通过检测粒子碰撞，科学家希望理解宇宙是如何形成的。 　　6、萨德伯里中微子实验室。 　　萨德伯里中微子实验室(SNOLAB)位于加拿大萨德伯里市瓦勒-克赖顿矿地下两公里处，虽然这个地下矿主要采集镍，但该实验室致力于研究天体粒子物理学。

Delta手持式合金分析仪都 能分析哪些合金材料中常见元素？这是许多合金材料商最想了解的事情，甚至有些废旧金属回收厂商也十分关注Delta手持式合金分析仪是否能够满足其在繁杂 的废旧金属堆里识别区每一个不同的废旧金属的含量价值。那么今天，我们就将从Delta手持式合金分析仪的型号以及不同型号都主要支持哪些元素的分析做一 个简短的介绍。 Delta手持式合金分析仪型号主要有三种规格，分别是： 经典型，DCC-2000手持式合金分析仪。 标准型，DPO-2000手持式合金分析仪。 高端型，DP-2000手持式合金分析仪。 这三种型号是目前合金分析仪中最常见的型号，也是伊诺斯手持式合金分析仪系列中销量比较好的几款（与之前的Alpha系列合金分析仪、Omega系列合金分析仪以及Explore系列合金分析仪比较而言）。 经典型，DCC-2000手持式合金分析仪采 用了单光速、ALLOY软件模式，SI-PIN探测器，靶材可选配AU,4W电流，X射线管。它能支持包含：Ti钛、V钒、Cr铬、Fe铁、Co钴、Ni 镍、Cu铜、Zn锌、W钨、Hf锆、Ta钽、Re铼、Pb铅、Bi铋、Zr锆、Nb铌、Mo钼、Ag银、Sn锡、Sb锑、Pd钯、Cd镉。 标准型，DPO-2000手持式合金分析仪采 用了三光速、ALLOY puls软件模式,标准型SDD探测器，探测面积达25MM2，靶材精选Ag或Au，4W X射线管。它能支持包含：AI铝、Si硅、P磷、S硫、Mg镁、Ti钛、V钒、Cr铬、Fe铁、Co钴、Ni镍、Cu铜、Zn锌、W钨、Hf锆、Ta钽、 Re铼、Pb铅、Bi铋、Zr锆、Nb铌、Mo钼、Ag银、Sn锡、Sb锑、Pd钯、Cd镉。 高端型，DP-2000手持式合金分析仪采用了三光速、ALLOY puls软件模式,超大型SDD探测器，探测面积达30MM2，靶材精选R h或Au，数据率提高12.5%，超大型SDD极大地改善Mg、Ai、Si 、P、S测试精度。在可测元素范围上与DPO-2000手持式合金分析仪相同。 以上测试元素范围仅为例举，许多非常见的元素Delta手持式合金分析仪依然可以分析.

本文作者：清华大学张书练教授1. 激光干涉仪的发展史做衣量身、体检量高都由尺子完成，这些日常的尺子的刻度是毫米。机械零件加工和检验都要用尺子，在机械制造企业，卡尺、千分尺随处可见，其精确度是0.1 μm，1 μm。1887年迈克尔逊（Michelson）和莫雷（Morley）研究以太[1]是否存在，使用了光。他们以光波长作尺子刻度测量了水平面和垂直面的光速之差，第一次否定了以太的存在。他们利用的是光的干涉现象，这就是光学干涉仪的诞生。注[1]：根据古代和中世纪科学，以太被称为第五元素，是填充地球球体上方宇宙区域的物质。以太的概念在一些理论中被用来解释一些自然现象，例如光和重力的传播。19世纪末，物理学家假设以太渗透到整个空间，以太是光在真空中传播的介质，但是在迈克尔逊-莫利实验中没有发现这种介质存在的证据，这个结果被解释为没有光以太存在。1961年研究人员发明了氦氖激光器，开始用氦氖激光器作为迈克尔逊干涉仪的光源，从而诞生了激光干涉仪。图1是迈克尔逊干涉仪简图。迈克尔逊干涉仪是普通物理的基本实验之一。但今天在科学研究和工业中应用的激光干涉仪出于迈克尔逊，但性能远远胜于迈克尔逊。图1 迈克尔逊干涉仪简图基本上，激光干涉仪都使用氦氖激光器的632.8 nm波长的光，橙红灿烂的光束射向远方，发散角可以小到0.1 mrad，光束截面的光斑均匀。氦氖激光器还可输出绿光、黄光、红外光，但只有632.8 nm波长的光适合作激光干涉仪的光源。其它类型的激光器，如半导体（LD）、固体激光器等的相干等性能都远不及氦氖激光器，研究人员多有尝试，但都没有成功。激光干涉仪有很多应用，但本质都是测量中学课本讲的“位移”，诸多应用都是“位移”的延伸和转化。激光干涉仪有两个主流类型：单频激光干涉仪和双频激光干涉仪。单频干涉仪能做的双频激光干涉仪都能做，但双频干涉仪能做的单频干涉仪不见得能做。由于历史、技术和商业原因，两种干涉仪都有着广泛应用。但在光刻机上，双频激光干涉仪独占市场。单频干涉仪不需要对市场上的氦氖激光器进行改造，直接可用。但双频激光干涉仪用的激光器需要附加技术使其产生双频（两个频率）。历史上，双频激光干涉仪测量位移的速度不及单频激光干涉仪，自发明了双折射-塞曼双频激光器，双频激光干涉仪的测量速度也达到每秒几米，与单频激光器看齐了。按产生双频的方法，双频激光干涉仪分为塞曼双频激光（国外）干涉仪和双折射-塞曼双频激光（国内）干涉仪。现在干涉仪的指标：最小可感知1 nm（十亿分之1 m），可以测量百米长的零件，且测量70 m长的导轨误差仅为几微米。2. 测量位移的干涉仪和测量表面的干涉仪？有几个概念的定义比较混乱（特别是有些研究发展趋势的报告），需要注意。一是“激光测距”和“激光测位移”没有界定，资料往往鹿马不分。二是不少资料所说“激光干涉仪”实际上包含两种不同的仪器，一种是测量面型（元件表面）的激光干涉仪，一种是测量位移（长度）的激光干涉仪。如海关的统计和一些年度报告往往混在一起。激光测距机发出的激光束是一个持续时间纳秒的光脉冲，利用光脉冲达到目标和返回的时间之半乘以光速得到距离，完全和光的干涉无关。尽管激光波面干涉仪和测量位移（长度）的干涉仪都是利用光干涉现象，但仪器的设计、光路结构、探测方式、应用场合几乎没有共同之处。激光波面干涉仪能够测量光学元件表面的形貌，光束直径要覆盖被测零件，在整个零件表面形成系列干涉条纹，根据测量条纹的亮度（也即相位）算出表面的形貌，其光束口径、零件直径可达百毫米；另一种则是测量位移（长度）干涉仪，光干涉发生在直径几毫米光路上，表现为只有光电探测器（眼睛）正对着射来的光线才能“看”到光强度的波动，由波动的整次数和（不足半波长的）小数算出被测件的位移。 3. 双频激光干涉仪的原理和构成当图1的可动反射镜有位移时，光电探测器光敏面会感受到的光强度正弦变化，动镜移动半个波长，光强变化一个周期。光电探测器将光强变化转化为电信号。如探测到电信号变化了一个周期，我们就知道动镜移动了半个波长。计出总周期数测得动镜的位移。 （1）式中：λ为激光波长，N 为电脉冲总数。今天的激光干涉仪使用632.8 nm波长的激光束，半波长即316.4 nm。动镜安装在被测目标上与目标一起位移，如光刻机的机台，机床的动板上。为了提高分辨力，半波长的正弦信号被细分，变成1 nm甚至0.1 nm的电脉冲，可逆计数器计算出总脉冲数，再由计算机计算出位移量S。也常用下式表示动镜的位移， （2）其中∆f为目标运动速度为V时的多普勒频移。式（1）和（2）是等价的，可以互相推导推出来，仅是表方式的不同。图2是今天的双频激光干涉仪框图。它由7个部分构成。图2双频激光干涉仪原理框图（1） 双频氦氖激光器氦氖激光器上有磁体。磁体为筒形，激光器上加的是纵向磁场，称为纵向塞曼双频激光器。四分之一波长（λ/4）片把激光器输出的左旋和右旋光变成偏振态互相垂直的线偏振光。前文所说的双折射-塞曼双频激光器则是在激光器内置入双折射元件（图内未画出），并加图2所示的磁条。双折射元件使激光器形成双频，横向磁场消除两个频率之间的耦合。双折射-塞曼双频激光干涉仪不需使用四分之一波长片。双频激光器是双频激光干涉仪的核心，很大程度上，它的性能决定激光干涉仪的性能，要求波长（频率）精度高，功率大，寿命长，双频间隔（频差）大且稳定，偏振状态稳定，两频率之间不偏振耦合。这一问题的解决是作者较突出的贡献之一。（2） 频率稳定单元它的作用是保证波长（频率）这把尺子的精确性，达到10-8甚至10-9，即4.74×1014的激光频率长期的变化仅1 MHz左右。（3） 扩束准直器实际上是一个倒装的望远镜，防止光束发散。要求激光出射80 m，光束光斑直径仍然在10 mm之内。（4） 测量干涉光路测量干涉光路包括：从分光镜向右直到可动反射镜（实际是个角锥棱镜），向下到光电探测器2。可动反射镜装在被测目标上（如光刻机工作台上的反射镜），目标的移动产生激光束的频移Δf，Δf和目标速度成正比，积分就是目标走过的距离（位移或长度）。积分由信号处理单元完成。（5） 参考光路参考光路由分光镜-偏振片-光电探测器1实现，参考光路中没有任何元件移动，它测得的位移是“假位移”真噪声。噪声来自环境的扰动。信号处理单元从干涉光路的位移中扣除这一噪声。（6） 温度和空气折射率补偿单元干涉仪测量的目标位移可能长达百米，空气折射率（及改变）和长度的乘积成为激光干涉仪的最主要误差来源之一。用传感器测出温度、气压、湿度，信号处理单元计算出空气折射率引入的假位移，并从结果中扣除。（7）信号处理单元光电探测器1和2，分别把信号f1-(f2±∆f)和f1-f2的光束转化为电信号，±∆f是可动反射镜位移时因多普勒效应产生的附加频率，正负号表示位移的方向。电信号经放大器、整形器后进入减法器相减，输出成为仅含有±Δf的电脉冲信号。经可逆计数器计数后，由电子计算机进行当量换算即可得出可动反射镜的位移量。环境温度，气压，湿度引入的折射率变化（假位移）送入计算机计算，扣除他们的影响。最后显示。相当多的应用要求计算机和应用系统通讯，实现对加工过程的闭环控制。4. 激光干涉仪的应用一般说来，激光干涉仪的主要用途是测量目标的运动状态，即目标的线性位移大小、旋转角度（滚转、俯仰和偏摆）、直线度、垂直度、两个目标在运动的平行性（度）、平面度等。无论光刻机的机台，还是数控机床的导轨（包括激光加工机床），不论是飞行物，还是静止物的热膨胀、变形，一旦需要高精度，都要用激光干涉仪测量，得到目标的运动状态。运动状态用由多个参数给出。以光刻机两维运动中的一个方向运动时为例，位移（走过的长度）、机台位移过程中的偏 转（ 角 ）、俯仰 （ 角 ）和滚转（角）都需要测出。很多类型的设备需要测量，如各类机床、三坐标测量机、机器人、3D打印设备、自动化设备、线性位移平台、精密机械设备、精密检测仪器等领域的线性测量。图3（a）（b）（c）（d）（e）是几个应用的例子。美国LIGO激光干涉仪实验室宣称首次直接测量到了引力波(2016)，使用的仪器是激光干涉仪，单程臂长4 km。见图4。图3 激光干涉仪几个应用的例子来源：(a)(b)(c)由北京镭测科技有限公司提供，(d)(e)来自深圳市中图仪器股份有限公司网页图4 LIGO激光干涉仪来源：https://www.ligo.caltech.edu/image/ligo20150731c 5. 双频激光干涉仪发展存在的问题（1）国内外单频和双频激光干涉仪的进展及问题多年来，国内外在单频和双频激光干涉仪方面进步不大，特例是双折射-塞曼双频激光器的发明。由于从国外购买的激光器不能产生大间隔的双频光，原有国内双频激光干涉仪的供应商基本停产。以前作为基础研究的双折射-塞曼双频激光器被推到前台。双频激光器是干涉仪的核心技术，走在了世界前端，也解决了国内无源的重大难题。北京镭测科技有限公司的开发、纠错，终于使双折射-塞曼双频激光干涉仪实现产品化，进入先进制造全行业，特别是光刻机。北京镭测科技有限公司双折射-塞曼双频激光器达到指标：频率间隔可在1~ 30 MHz之间选择，功率可达1 mW。 频率差与激光功率之间没有相互影响，没有塞曼效应的双频激光器高功率和大频率差不能兼得的缺点。尽管取得进展，但氦氖激光器的制造工艺等是个系统性技术问题，需要全面改善。特别是，国外双频激光干涉仪的几家企业的激光器都是自产自用，不对外销售，因此，我们必须自己解决问题。（2）业界往往忽略干涉仪的非线性误差很长时期以来，业界认为单频干涉仪没有非线性误差。德国联邦物理技术研究院(PTB) 经严格测试发现，单频干涉仪也存在几纳米的非线性误差，甚至大于10 nm。塞曼效应的双频干涉仪也有非线性误差，也是无法消除。对此干涉仪测量误差，大多使用者是不知情的。到目前，中国计量科学院的测试得出，北京镭测科技生产的双频激光干涉仪的非线性误差在1 nm以下。建议把中国计量科学院的仪器批准为国家标准，并和德国、美国计量院作比对。非线性误差发生在半个波长的位移内，即使量程很小也照样存在。图5 中国计量科学研究院：镭测LH3000双频激光干涉仪在进行测长比对6. 双频激光干涉仪的未来挑战本文作者从事研究双折射-塞曼双频激光器起步到成批生产双折射-塞曼双频激光干涉仪，历经近40年，建议加强以下研究。（1）高测速制造业的发展很快，精密数控机床运动速度已达几m/s，有特殊应用提出达到10 m/s的要求。目前单频激光的测量速度还没有超过5 m/s。双折射-塞曼双频激光干涉仪的测速也处于这一水平，但其频率差的实验已经达到几十MHz，有待信号处理技术的跟进发展，实现10 m/s以上的测量速度。（2）皮米干涉仪市场上的干涉仪基本都标称分辨力1 nm，也有0.1 nm的广告。需要发展皮米分辨力的激光干涉仪以满足对原子、病毒尺度上的观测要求。（3）溯源前文已经提到，小于半波长的位移是把正弦波动信号电子细分得到标称的1 nm，和真实的1 nm相差多少？没有人知道，所以需要建立纳米、皮米的标准。作者曾做过初步努力，达到10 nm的纯光学信号，还需做长期艰苦的研究。（4）提高氦氖激光器寿命在未来很长一段时间，氦氖激光器仍然是激光干涉仪最好的光源，但其漏气的特点导致其使用寿命有限，替换寿命终结的氦氖激光器导致光刻机停机，会带来巨大经济损失。因此，延长氦氖激光器寿命十分有必要。没有测量就没有科学技术，没有精密测量就没有当今的先进制造，为此作者最近出版了题名《不创新我何用，不应用我何为：你所没有见过的激光精密测量仪器》的书籍，书的主标题似是铭志抒怀，而实际内容是一本地道的学术专著，书籍内容为作者的课题组近40年做出的创新成果总结。作者简介张书练，清华大学教授，博导。曾任清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任，清华大学光学工程研究所所长，主要研究方向为激光技术与精密测量，致力于激光器特性的研究和把这些特性应用于精密测量，是国内外正交偏振激光精密测量领域的的主要创始人。

引力波模拟图 　　据近日美国《基督教科学箴言报》在线版文章称，德国引力波探测器GEO 600的一项奇怪发现，不但可能冲击现有宇宙理论，还引发美国费米国家实验室的科学家们开始建造一个“全息干涉仪”，将探测深入到“普朗克长度”，以便更进一步观察宇宙的时空结构及这一结构中的波动――引力波。 　　引力波被称为“爱因斯坦广义相对论中最后一个尚未被证明是对的组成部分”，新探测仪器的出现有可能使人们直接观测到时间的不连续性，亦将带领人们发掘宇宙起源最深处的奥秘。 　　激光干涉追寻时空波纹 　　引力波其实是爱因斯坦对于万有引力本质的理解。他认为引力场有一种跟电磁波一样的波动，是为引力波。而引力波表现为时空曲率的扰动，以行进波的形式向外传递，其传播速度等于光速。 　　按道理，引力波存在且无处不在，深空中的突变性事件，如超新星爆发、黑洞形成、大型天体相撞这些过程，都能辐射出较强引力波。但事实上，以往在地球上进行的引力波直接搜寻的所有努力都以失败告终。其原因在于，波动虽能造成地球上各处相对距离的变动，但当它们到达地球的时候已经变得非常弱了，对于地球上最先进的引力波探测器来说，其变动的数量级小于一颗质子直径的千分之一。因而尽管引力波毫不模糊且被公认，却一直只能是广义相对论的预言。 　　但科学家们可不满足于这一点。于是，基于激光干涉原理的引力波探测器被建造出来。这一类型的探测器通过测量两条激光束相遇时所形成的干涉图像的变化来探测引力波，干涉图像依赖于激光束的传播距离，当引力波穿过时激光束的传播距离会相应变化。 　　因为目标是非常微弱的信号，引力波探测器的敏感度需达到几乎难以想象的程度。以德国引力波探测器GEO 600来讲，其对距离上极微小的变化都非常敏锐，甚至可探测到日地距离所发生的原子半径级别的变化。不过，这种激光干涉计的探测器灵敏度要与激光传播的距离成比例的话，一般来讲其尺寸都非常可观。 　　“奇怪波动”挑战现有认知 　　德国的GEO 600并不是新产物了，其已默默工作有些时日。然而，在近期利用其搜寻引力波的过程中，物理学家偶然发现了令人迷惑的现象――这一高科技设备虽然还没有找到引力波存在的证据，但却发现了大量的噪音。 　　这就有必要简单描述一下这类探测器的工作过程。以GEO 600为例，其要实现功能，需要发射一束激光穿过600米的隧道，再将激光分裂成两束，经过反射的一束以及未经反射的一束均进入干涉仪。当引力波经过这部分空间的时候，两束激光之间的微小位移将会由干涉仪进行探测。即便这种距离的变化非常之微妙，但如果引力波探测器有结果，那就很可能是引力波通过时引起的。 　　而今GEO 600的“噪音”让研究人员无从解释，在剔除了所有人为因素的影响之后仍不得要领，他们于是向费米实验室的科学家克雷格・ 霍根寻求帮助，希望他利用量子力学上的专业知识帮助阐明这一不规则的噪音。 　　霍根反馈的意见让人震撼又迷惑。他说：“看上去GEO 600受到了时空微观量子级别的冲击。”换句话说，GEO 600探测到的并不是来自什么噪音源，而是时空本身发生的量子级别波动。 　　这一看法的深层意义在于：根据爱因斯坦对宇宙的认知，时空应该是连续平滑的，而照霍根的结论推测时空实际上是不连续的，是由一系列量子点组成。其直指爱因斯坦的理论需要修正。 　　全新探测器进入量子尺度 　　量子力学的测不准原理意味着一些基本量度如长度和时间具有测不准性。而测不准的程度由普朗克常数确定，该常数可以定出最小长度量子――“普朗克长度”，比其更短的长度是没有意义的。 　　现在，要证明“奇怪波动”的来源，研究人员就需要深入到“普朗克长度”――10-35米进行探测，而GEO 600实验中探测到的噪音尺度不到10-15米。因此需要提升引力波探测仪的分辨率，这导致了“全息干涉仪”的产生。 　　“全息干涉仪”是利用全息照相的方法来进行干涉计量，其与一般光学干涉检测方法很相似，但获得相干光的方式不同。光学干涉检测方法获得相干光的方式如前所述，一般是将同一束光的振幅分为两个部分，但全息干涉计量术则是将同一束光在不同时间的波前来进行干涉，可以看作是一种波前的时间分割法。这就使相干光束由同一光学系统所产生，可以消除系统误差。 　　霍根认为，GEO 600在其尺度上发现的噪音是由于宇宙“视界”(天文学中黑洞的边界，在此边界以内的光无法逃离)的全息投射造成的。霍根比喻说，这就像一张图片越放大就会越模糊甚至像素化，宇宙“视界”投射其实发生在普朗克尺度中，所以在我们所身处的时空尺度上，这一投射发生了模糊。 　　而要验证霍根的结论，目前最值得依赖的就是这台“全息干涉仪”。其现正由费米实验室全力打造，它必将比GEO 600探测到更小的尺度，从而进入到量子尺度。如果霍根的看法是正确的，探测器将能探测到时空结构中的量子噪声，给我们现有对宇宙的认知带来巨大的冲击。

2014年7月7日，中国&ndash 全球领先的专业信息提供商汤森路透旗下的知识产权与科技事业部近日发布了一份题为《2025年世界十大创新预测》的新报告。该报告通过分析全球专利数据和科学文献，预测了2025年的科技发展趋势。 　　在这项研究中，研究人员用汤森路透的Web of ScienceTM平台对引文排名进行分析，划定了10大新兴科研前沿。随后，他们分析了德温特世界专利索引(Derwent World Patents Index® )中的全球专利数据，找到从2012年迄今发明数量最多的10大专利领域。最后，研究人员对这10个最受商业和科研领域关注的技术进行评估，确定了将会推动未来科技重大突破的创新热点。 　　以下是该研究中对2025年创新预测的部分内容： 　　太阳能将成为地球上的主要能源：根据最近两年的高被引科研论文统计，在光伏技术、化学键合及光催化剂使用等领域所取得的进步，正使太阳能的收集和转换从环保的新事物变为可服务于普通大众的现实科技。 　　量子传输的测试将广泛开展：用于大型强子对撞机所产生的希格斯玻色子测量技术具有突破性进展，有望于2025年实现量子传输的测试。目前，该领域的研究呈现出了爆炸性增长，仅2012年一年的研究引用就超过400次。在有关希格斯玻色子的最新专利申请中提到：&ldquo 一个物体以光速加速，而且速度可以增至光速的平方&rdquo 。 　　任何地方的任何事物都将数字化：从最小的个人物品到最大的大陆，任何地方的任何事物都将因为半导体、石墨烯-碳纳米管电容器、基于非基站架构的天线网络和5G技术的进步而实现数字化的连接。 　　I型糖尿病将可预防：核糖核酸引导(RNA引导)工程的进步将发展到有可能创造出人类基因组工程通用平台，该平台为修饰致病基因并防止某些代谢疾病的发生奠定了基础。目前，该领域已在科学文献研究中成为前沿，且引领着基因工程的各类专利发展。 　　出生时进行DNA测绘将成为常规检测：人类基因组分析仍然是最热门的科研领域之一，其中一篇新近的论文被引用了超过1,000次。随着纳米技术的进步以及大数据技术的进一步普及，开展体内测量并进行精确的细胞层面筛查以帮助诊断已经成为可能。 　　其他预测包括：癌症治疗的毒副作用将变得非常小 衍生的纤维素包装将取代基于石油的包装 电动空中运输工具将问世 粮食短缺和粮食价格波动的时代将一去不复返 以及痴呆症将减少。 　　汤森路透知识产权与科技事业部总裁Basil Moftah表示：&ldquo 尽管没有可预见未来的水晶球，但我们却有个仅次于水晶球的工具：科学文献引文数据及专利数据。通过对这些数据进行综合分析，我们可以打开一个精彩纷呈的窗口，洞悉那些将会改变人类未来生活的创新。通过分析当前研发活动和商业渠道，我们看到了一些将在未来十年出现的最激动人心的进展。&rdquo 　　完整的《2025年世界十大创新预测》报告提供了每个技术领域的科研引文及专利申请度量指标的简介，以及定义这些新兴技术重要发展趋势的评注。该报告使用了汤森路透的Web of ScienceTM科研平台、InCites® 研究分析平台、Derwent World Patents Index® 和Thomson Innovation科技创新解决方案平台进行数据整理汇编。

据中国农业科学院最新消息，该院油料作物所研究员李培武带领农业部生物毒素检测重点实验室科研团队，成功破解了黄曲霉毒素高灵敏快速准确定量检测的技术难题，研制出黄曲霉毒素系列检测仪器和配套产品，如牛奶等单个样品从取样到结果打印最快9分钟即可完成，用时相当于国外同类产品的一半，检测技术达国际领先水平，打破了发达国家在该领域的垄断。 　　黄曲霉毒素是迄今发现的毒性和致癌性最强的真菌毒素。其中，黄曲霉毒素B1的毒性是氰化钾的10倍，是砒霜的68倍，致癌力是标准致癌物二甲基硝胺的75倍。此前，国际通行的黄曲霉毒素检测方法为高效液相色谱法或高效液相色谱质谱联用法，不仅需大型仪器，而且相关设备价格昂贵(每台几十万元甚至几百万元)。由于缺少现场高灵敏准确定量检测技术产品，误食黄曲霉毒素污染超标的农产品或食品时有发生，致使一些地区肝癌发生率偏高。这不仅对百姓健康和生命安全构成威胁，而且严重影响农产品和食品出口贸易。 　　该所研究团队成功选育出具有完全自主知识产权的黄曲霉毒素系列杂交瘤细胞株，研制出多个高亲和力抗体，是目前国内外报道的灵敏度最高、特异性最强的黄曲霉毒素通用抗体和分量抗体。该团队还研制出黄曲霉毒素系列配套试纸条、试剂盒、黄曲霉毒素标准品替代物、免疫亲和微柱，开发出黄曲霉毒素免疫亲和荧光速测仪、黄曲霉毒素单光谱成像速测仪和黄曲霉毒素流动滞后免疫时间分辨荧光速测仪，如牛奶等单个样品从取样到结果打印最快9分钟即可完成，破解了黄曲霉毒素高灵敏快速准确定量检测技术难题。 　　据介绍，这些技术成果和产品已应用于农产品(花生、玉米、稻米等)、食用油(花生油、玉米油等)、调味品(花生酱、酱油、醋等)、乳制品(鲜牛奶、奶粉等)和饲料(饼粕等)等5大类65种农产品和食品检测中，并被德国慕尼黑理工大学等一些国内外权威科研机构应用，为农产品和食品黄曲霉毒素检测、监管、评估与防控提供了有力的技术支撑，取得了显著社会经济效益。

日前，记者从中国农科院油料所获悉，该所研究员李培武带领农业部生物毒素检测重点实验室科研团队完成的黄曲霉毒素高灵敏检测技术研究获得重要突破，经专家鉴定达到国际领先水平。 　　黄曲霉毒素是迄今发现的毒性和致癌性最强的真菌毒素，其中，黄曲霉毒素B1的毒性是氰化钾的10倍，是砒霜的68倍，致癌力是标准致癌物二甲基硝胺的75倍。我国是黄曲霉毒素污染较为严重的地区，由于缺少现场高灵敏准确定量检测技术产品，误食黄曲霉毒素污染超标的农产品或食品，成为一些地区高肝癌发生率的主要原因之一。 　　研究团队成功选育出具有完全自主知识产权的黄曲霉毒素系列杂交瘤细胞株，研制出1C11、2C9、3G1等高亲和力抗体，这是目前国内外报道的灵敏度最高、特异性最强的黄曲霉毒素通用抗体和分量抗体。该团队还研制出黄曲霉毒素总量和M1、B1分量高灵敏、高特异性系列配套试纸条、试剂盒、黄曲霉毒素标准品替代物、免疫亲和微柱，开发出黄曲霉毒素免疫亲和荧光速测仪、黄曲霉毒素单光谱成像速测仪和黄曲霉毒素流动滞后免疫时间分辨荧光速测仪，如牛奶等单个样品从取样到结果打印最快9分钟即可完成，破解了黄曲霉毒素高灵敏快速准确定量检测技术难题。 　　据介绍，这些技术成果和产品已应用于农产品(花生、玉米、稻米等)、食用油(花生油、玉米油等)、调味品(花生酱、酱油、醋等)、乳制品(鲜牛奶、奶粉等)和饲料(饼粕等)等五大类65种农产品和食品检测中，并被德国慕尼黑理工大学等一些国内外权威科研机构应用，为农产品和食品黄曲霉毒素检测、监管、评估与防控提供了有力的技术支撑，取得了显著社会经济效益。 　　湖北省科技厅组织的专家鉴定认为，此项研究成果打破了发达国家对我国黄曲霉毒素高灵敏检测技术产品的垄断和制约，提升了我国农产品与食品检测仪器设备的自主装备能力，研究水平和成果居国际领先地位。

美国《科学》杂志网站“科学此刻”(ScienceNOW)评出了其2008年最受读者欢迎的新闻故事。科学不仅仅是严谨，它也可以如此有趣!让我们倒数开始—— 　　10.为超级青蛙让路 　　研究人员发现的这种超级青蛙，简直就像是《X战警》里的金刚狼。当受到威胁时这个小家伙能从手掌中伸出利爪，它甚至还拥有快速自我疗伤的本领，这些本领都和金刚狼一模一样。 　　科学网相关报道——金刚蛙：“X战警”动物版 　　9.古人故意选择地震火山带居住?　 　　古代文明会有意地选择其认为合适的地点居住，而这些地区已经被证明是火山和地震多发区。为什么会作这种选择?有一种理论认为他们在试图磨练下一代。 　　科学网相关报道——地震曾在人类文明史上发挥过重要作用 　　8.事情不是这样的! 　　两个长久以来的生物学常识——雄孔雀漂亮的羽毛是为了取悦雌性 变色龙变色是为了隐藏自己，以便融入周围环境。今年这两个常识受到了挑战，看起来这两个说法似乎全都错了。雌孔雀无视雄孔雀的羽毛，而变色龙变色是为了更显眼而不是为了隐藏。 　　科学网相关报道——孔雀开屏不再作为择偶标准 变色龙变色不为伪装为交流 　　7.逼近自由意识的真相? 　　你认为你能对自己所做的决定负责任?请三思。这项研究表明在你的意识“做决定”10秒之前，你的潜意识已经决定了你要做的事情。 　　科学网相关报道——大脑可以提前7秒决定人类行为 　　6.蚂蚁舍己为人 　　研究人员报告了第一例动物(蚂蚁)为了保护其它同伴而牺牲自己的例子，即使危险并不会马上到来。巴西蚂蚁研究人员拍下了这种行为。 　　科学网相关报道——科学家发现一种蚂蚁会为集体利益自杀 　　5.量子物理开始“幽灵化” 　　亚原子粒子之间可以在超远距离通信，这一性质称为纠缠态。现在物理学家距离证实这一理论又近了一步，研究暗示信息能以超过光速10000倍的速度传递。 　　科学网相关报道——量子信息传输速度可超越光速 　　4.蜥蜴跑步像摩托 　　蜥蜴有时会只用两条后腿跑步，看起来就像是摩托车特技一样。研究表明这一举动只是偶然行为，直立起来跑步并不会跑得更快。 　　3. 使用工具是人脑玩的小把戏 　　往墙里钉钉子似乎是最简单的任务，但是使用工具的能力只有很少几个物种能掌握。我们的大脑是如何完成这个飞跃的?其实是把锤子当成了身体的另一个组成部分。 　　2.用木桩“钓”蚯蚓 　　来参加每年一次的美国佛罗里达州“蚯蚓哼哼节”吧!人们在地上摩擦木桩，发出声音将蚯蚓引到地面，你知道这是怎么做到的吗? 　　1.物理学家成功存储并取回空信息 　　今年最受欢迎的故事也是最空虚的故事。两个研究小组在气体中存储了空信息并在极短时间后取回了空信息。为什么要做这样的事情?实际上对物理学家来说，这是一项成就。