锁定放大器

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，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。

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，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。

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！

关键词：量子相变 锁相放大器 超导超流态 说明：本篇文章使用赛恩科学仪器OE1022锁相放大器测量【概述】 2022年，南京大学王肖沐教授和施毅教授团队在nature communications发表了一篇题为《Quantum criticality of excitonic Mott metal-insulator transitions in black phosphorus》文章，报道了黑磷中激子Mott金属-绝缘体转变的光谱学和传输现象。通过光激发来不断调控电子-空穴对的相互作用，并利用傅里叶变换光电流谱学作为探针，测量了在不同温度和电子-空穴对密度参数空间下的电子-空穴态的综合相图。 【样品 & 测试】 文章使用锁相放大器OE1022对材料的传输特性进行测量，研究中使用了带有双栅结构(TG,BG)的BP器件，如图1(a)所示，约10纳米厚的BP薄膜被封装在两片六角形硼氮化物（hBN）薄片之间，为了保持整个结构的平整度，使用了少层石墨烯薄片来形成源极、漏极和顶栅接触，以便在传输特性测量中施加恒定的电位移场。图一 (a)典型双栅BP晶体管的示意图。顶栅电压（VTG）和底栅电压（VBG）被施加用于控制样品（DBP）中的载流子密度和电位移场。(b) 干涉仪设置的示意图，其中M1，M2和BS分别代表可移动镜子，静止镜子和分束器。 在实验中，迈克耳孙干涉仪的光程被固定在零。直流光电流直接通过半导体分析仪（PDA FSpro）读取。光电导则采用标准的低频锁相方案测量，即通过Keithley 6221源施加带有直流偏置的11Hz微弱交流激励电压（1毫伏）至样品，然后通过锁相放大器（SSI OE1022）测量对应流经样品的电流。图二(a)在不同激发功率下，综合光电流随温度的变化。100% P = 160 W/cm² 。(b) 在每个激发功率下归一化到最大值的光电流。(c)从传输特性测量中提取的与温度T相关的电阻率指数为函数的相图，作为T和电子-空穴对密度的函数。(d)不同电子-空穴对密度在过渡边界附近的电阻率与温度的关系 【总结】 该文设计了一种带有双栅结构的BP器件，通过测量器件的傅里叶光电流谱和传输特性，观测到从具有明显激子跃迁的光学绝缘体到具有宽吸收带和粒子数反转的金属电子-空穴等离子体相的转变，并且还观察到在Mott相变边界附近，电阻率随温度呈线性关系的奇特金属行为。文章的结果为研究半导体中的强相关物理提供了理想平台，例如研究超导与激子凝聚之间的交叉现象。【文献】 ✽ Binjie Zheng,Yi Shi & Xiaomu Wang et al. " Quantum criticality of excitonic Mott metal-insulator transitions in black phosphorus." nature communications (2022) 【推荐产品】

赛恩科仪双通道锁相放大器OE1022D被以色列维茨曼研究所应用在SQUID扫描显微镜测量中，维茨曼研究所已累计采购了十多台赛恩科学仪器的锁相放大器，该型号锁相放大器获得以色列维茨曼研究所的认可，具体见如下用户评价：

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！

p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等利用自发的毛细力捕获纳米颗粒，构筑了由单根银纳米线和单个金纳米颗粒组成的单热点放大器，实现了表面增强拉曼光谱(SERS)高稳定和超灵敏检测。相关成果以A capillary force-induced Au nanoparticle–Ag nanowire single hot spot platform for SERS analysis为题，作为封面文章发表在Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C., 2017, 5, 3229-3237) 杂志上，得到了同行和杂志编辑的高度肯定。 br/ /p p 　　表面增强拉曼光谱(SERS)因其独特的分子指纹信息以及超灵敏检测优势，被广泛应用于各个领域。但是SERS热点一直受方法繁琐、不均一等问题困扰。因此，如何简单构筑均一可靠的SERS热点是人们一直追求的目标。 /p p 　　基于此目标，杨良保等利用司空见惯的毛细力构筑了由纳米线和纳米颗粒组成的点线单热点放大器。纳米颗粒在毛细力作用范围内，被捕获到纳米线表面，因此耦合的纳米线和纳米颗粒产生了巨大的电磁场增强 其次，纳米颗粒与纳米线耦合形成的孔道可通过毛细力自发捕获待测物进入热点，进而放大热点区域待测物的拉曼信号。实验和理论结果均表明：利用毛细力构筑的单热点结构能够放大待测物信号，且毛细力捕获的颗粒位置差异对电磁场分布影响较小。该项研究工作利用毛细力构筑单热点放大器，不仅避免了颗粒团聚造成的SERS热点不均一难题，也解决了使用巯基等聚合物对基底组装引起的信号干扰问题。 /p p 　　以上研究工作得到了国家自然科学基金(21571180, 21505138)和博士后自然科学基金特别资助(2016T90590)的支持。(来源：中科院合肥物质科学研究院) /p p br/ /p p br/ /p

p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等利用自发的毛细力捕获纳米颗粒，构筑了由单根银纳米线和单个金纳米颗粒组成的单热点放大器，实现了表面增强拉曼光谱(SERS)高稳定和超灵敏检测。相关成果以A capillary force-induced Au nanoparticle–Ag nanowire single hot spot platform for SERS analysis为题，作为封面文章发表在Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C., 2017, 5, 3229-3237) 杂志上，得到了同行和杂志编辑的高度肯定。 /p p style=" text-align: center " img width=" 250" height=" 321" title=" ea14fe0b8668f5b02fa47ae1ab982279.jpg" style=" width: 250px height: 321px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/f983e4b8-d607-4608-b35c-43557cf4f477.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p 　　表面增强拉曼光谱(SERS)因其独特的分子指纹信息以及超灵敏检测优势，被广泛应用于各个领域。但是SERS热点一直受方法繁琐、不均一等问题困扰。因此，如何简单构筑均一可靠的SERS热点是人们一直追求的目标。 /p p 　　基于此目标，杨良保等利用司空见惯的毛细力构筑了由纳米线和纳米颗粒组成的点线单热点放大器。纳米颗粒在毛细力作用范围内，被捕获到纳米线表面，因此耦合的纳米线和纳米颗粒产生了巨大的电磁场增强 其次，纳米颗粒与纳米线耦合形成的孔道可通过毛细力自发捕获待测物进入热点，进而放大热点区域待测物的拉曼信号。实验和理论结果均表明：利用毛细力构筑的单热点结构能够放大待测物信号，且毛细力捕获的颗粒位置差异对电磁场分布影响较小。该项研究工作利用毛细力构筑单热点放大器，不仅避免了颗粒团聚造成的SERS热点不均一难题，也解决了使用巯基等聚合物对基底组装引起的信号干扰问题。 /p p 　　以上研究工作得到了国家自然科学基金(21571180, 21505138)和博士后自然科学基金特别资助 (2016T90590)的支持。 /p

p 　　近日，中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所研究员杨良保等利用自发的毛细力捕获纳米颗粒，构筑了由单根银纳米线和单个金纳米颗粒组成的单热点放大器，实现了表面增强拉曼光谱(SERS)高稳定和超灵敏检测。相关成果以A capillary force-induced Au nanoparticle–Ag nanowire single hot spot platform for SERS analysis为题，作为封面文章发表在Journal of Materials Chemistry C (J. Mater. Chem. C., 2017, 5, 3229-3237) 杂志上，得到了同行和杂志编辑的高度肯定。 /p p 　　表面增强拉曼光谱(SERS)因其独特的分子指纹信息以及超灵敏检测优势，被广泛应用于各个领域。但是SERS热点一直受方法繁琐、不均一等问题困扰。因此，如何简单构筑均一可靠的SERS热点是人们一直追求的目标。 /p p 　　基于此目标，杨良保等利用司空见惯的毛细力构筑了由纳米线和纳米颗粒组成的点线单热点放大器。纳米颗粒在毛细力作用范围内，被捕获到纳米线表面，因此耦合的纳米线和纳米颗粒产生了巨大的电磁场增强 其次，纳米颗粒与纳米线耦合形成的孔道可通过毛细力自发捕获待测物进入热点，进而放大热点区域待测物的拉曼信号。实验和理论结果均表明：利用毛细力构筑的单热点结构能够放大待测物信号，且毛细力捕获的颗粒位置差异对电磁场分布影响较小。该项研究工作利用毛细力构筑单热点放大器，不仅避免了颗粒团聚造成的SERS热点不均一难题，也解决了使用巯基等聚合物对基底组装引起的信号干扰问题。 /p p 　　以上研究工作得到了国家自然科学基金(21571180, 21505138)和博士后自然科学基金特别资助(2016T90590)的支持。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/c1557673-0290-4c66-b7f3-c167bb5da6fc.jpg" title=" 微信图片_20170518091903_副本.jpg" / /p p style=" text-align: center " 文章封面以及毛细力构筑单热点结构示意图 /p

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。”

【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，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

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。

科技日报北京1月22日电 德国维尔茨堡—德累斯顿卓越集群ct.qmat团队的理论和实验物理学家开发出一种由铝镓砷制成的半导体器件。这项开创性的研究发表在最新一期《自然物理学》杂志上。由于拓扑趋肤效应，量子半导体上不同触点之间的所有电流都不受杂质或其他外部扰动的影响。这使得拓扑器件对半导体行业越来越有吸引力，因为其消除了对材料纯度的要求，而材料提纯成本极高。拓扑量子材料以其卓越的稳健性而闻名，非常适合功率密集型应用。新开发的量子半导体既稳定又高度准确，这种罕见组合使该拓扑器件成为传感器工程中令人兴奋的新选择。利用拓扑趋肤效应可制造新型高性能量子器件，而且尺寸也可做得非常小。新的拓扑量子器件直径约为0.1毫米，且易于进一步缩小。这一成就的开创性在于，首次在半导体材料中实现了微观尺度的拓扑趋肤效应。这种量子现象3年前首次在宏观层面得到证实，但只是在人造超材料中，而不是在天然超材料中。因此，这是首次开发出高度稳健且超灵敏的微型半导体拓扑量子器件。通过在铝镓砷半导体器件上创造性地布置材料和触点，研究团队在超冷条件和强磁场下成功诱导出拓扑效应。他们采用了二维半导体结构，触点的排列方式可在触点边缘测量电阻，直接显示拓扑效应。研究人员表示，在新的量子器件中，电流—电压关系受到拓扑趋肤效应的保护，因为电子被限制在边缘。即使半导体材料中存在杂质，电流也能保持稳定。此外，触点甚至可检测到最轻微的电流或电压波动。这使得拓扑量子器件非常适合制造尺寸极小的高精度传感器和放大器。

立即注册参加Axon传统电生理网络讲座 题目：全细胞电压钳记录模式为何需要补偿串联电阻？日期：2012年9月26日，周三时间：9:00 -10:00 AM 建议参会人包括： 正要建立新电生理实验室的教授及研究人员 大学研究院所和医药界的电生理学家 现在使用Axon软件及放大器的用户题目： 全细胞电压钳记录模式为何需要补偿串联电阻？主讲人：Jeffrey Tang, PhD, Product Marketing Manager of Axon Conventional Electrophysiology, Molecular Devices, LLC. 请点击 在线注册 注册本次网络讲座。本次讲座费用全免，但是参会人数有限，请尽快注册。在线注册后，您将收到一封确认邮件，同时附有如何登陆本次网络讲座的资料。我们期待您的参与！ 若您在注册时遇到任何问题，请联系info.china@moldev.com或jeffrey.tang@moldev.com询问。

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。

雾霾来袭，科技治污势在必行！《中国环境报》2016年12月19日06版头条，报道了先河环保开发的大气污染防治网格化精准监控及决策支持系统，通过保定市政府的充分运作和资源整合，正式成立并运行“保定市大气污染精准监测监督指挥中心”，为河北省首家。中心的成立必将为该市开展大气污染防治工作，提供科学有力的工具和抓手。◆中环报记者张铭贤 600余套小微型空气质量监测设备覆盖全城区，仅用10分钟时间就能锁定污染区域。日前，河北省保定市大气污染精准监测监督指挥中心成立并运行，这在省内尚属首家，可大大提高保定市城区发现、处置空气污染源的工作效率。 如何精细定位污染源？600余套监测设备布点整个城区12月12日，在保定市大气污染精准监测监督指挥中心内，大屏幕上密密麻麻显示着各色圆点。“绿色、黄色的小圆点说明这个布点范围内空气质量为优良，橙色、红色、紫色等颜色的圆点则标志着这一区域空气质量污染，可能存在污染源，需要及时进行排查。”工作人员介绍说，每一个圆点，都对应着一套设置在保定城区的小微型空气质量监测设备。据了解，保定全市范围内总共有600余套这样的设备，分布在城区的大街小巷，实现了环境监测网络对城区的全覆盖。在城区的重点污染源企业、工业集聚区、建筑工地、城中村、城区环路和主干道、交通路口等区域，还进行了重点布设。同时，在城区近郊污染物传输通道上还建立了区域传输观测点，可研判污染物输送来源及传播过程。据介绍，常规空气质量监测设备体积大、成本高、安装条件复杂，无法实现大面积推广。保定市采用最新的分布式小微型传感器技术，建立起空气污染网格化精准监测系统。这些小微型空气质量监测设备，虽然功能没有传统监测站全面，但通过网格化组合精准监测技术，可以实时掌握城区每一处地点污染物的排放水平。相比以往拉网式排查空气污染源工作强度大、人员需求多，工作人员借助网格化精准监测系统，轻点鼠标就可锁定空气污染区域，工作效率成倍提高。如何协调处置污染源？问题点位3小时反馈“从近一个月的运行情况看，保定市大气污染精准监测系统的灵敏性还是非常高的。我们这些监测设备一般布点在距离地面两米左右的空中，不管是路面清扫不到位、工地施工的扬尘污染，还是街头烧烤油烟、燃煤排放，都可实时捕捉到污染指数的变化。”指挥中心负责人陈振辉介绍说，“一次，保定市华电二校区的PM2.5达到了800多，指挥中心马上与莲池区政府协调，发出指令，派人赶到现场调查。原来一市民在距离监测点不远的位置抽烟，工作人员令此市民把烟灭掉，几分钟之后，PM2.5的数值就降下来了。”“指挥中心采取24小时值班制度，通过电话、对讲、微信等方式直接联系相关点位的责任区或人。”陈振辉介绍说，“在监测系统的平台上，每10分钟更新一次数据，指挥中心工作人员通过平台的监测数据，实时记录各观测点位数据的变化情况，对监测数据进行研判挖掘，并针对污染情况进行整点推送。被通知人或单位需要马上到点位周边进行排查工作，并在3小时内将点位周边情况和处理措施反馈至指挥中心。指挥中心通过日志的方式对当天的情况进行文档记录。”污染浓度高如何处置？每天通报排名靠后点位并跟进督查保定市大气污染精准监测系统的投入运行不仅对突发的环境污染事件实现了精准控制，对持续改善空气质量也将起到积极推动作用。“每天21时前，指挥中心将前一天20时至当天20时城区内部和区域传输点位的监测数据进行排名，并将浓度高的前10名通过传真的方式发送至城区内莲池区、竞秀区和高新区，以及城区外的徐水区、满城区和清苑区。各区需要在第二天17时之前将点位周边的排查情况和处理情况反馈至指挥中心，由指挥中心进行相关档案的整理和登记。”陈振辉介绍说，“保定市大气办要求我们‘排名每日发送’，目的就是督促各区加大治理力度。同时对长期排名靠后的点位，我们还将进行跟踪督查，并将督查情况及时以文字形式汇报至指挥中心。”据了解，保定市大气污染精准监测系统应用以来，给现场的管理和监督工作带来了很大便利，以往人员拉网式排查工作强度大、人员需求多，在指挥中心应用网格化监测系统后，可以及时准确地锁定污染区域，并下达巡查指令。从11月20日成立到12月8日，共计发布小时指令25条，日报排名涉及点位数量235个，现场负责人反馈的污染内容主要包括工地施工、道路扬尘、散煤（劈柴）燃烧和其他等污染。

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。

使用Moku锁相放大器和相位表进行开环和闭环相位检测的选择指南高精确度及高灵敏度相位检测在众多测试测量场景都至关重要。例如，测量电流和电压之间的相移可以显示设备或元件的复阻抗。可以通过光学干涉仪的控制臂和测量臂之间的相移来测量极小的位移。Liquid Instruments的Moku设备可以提供两种检测射频信号相位的仪器：锁相放大器和数字相位测量仪。在本应用说明中，我们将介绍这两个仪器的工作原理，并为不同的应用场景提供仪器选择指南。介绍锁相放大器和相位表（数字相位测量仪）是两种常用于从振荡信号中获取相位信息的仪器。锁相放大器可以被视为开环相位检测器。相位是由本地振荡器、混频器和低通滤波器直接计算出来的。相比而言，相位表则采用数字锁相环（PLL）作为其相位检测器，使用一个反馈信号来实时调节本地振荡器的频率。这可以被视为一种闭环相位检测方法。在我们介绍这两种仪器之前，我们先来总结一下Moku:Pro锁相放大器和相位表（用于相位检测）的区别。请注意，本表中的参数规格是基于Moku:Pro的。工作原理锁相放大器原理如图1所示，锁相放大器有三个关键组成部分：一个本地振荡器、一个混频器和一个低通滤波器。图1: 锁相放大器的简化原理图输入信号Vin和本地振荡器VLO可以用正弦和余弦函数来描述。A1和A2代表振荡器的振幅。ωin和ωLO代表输入和本地振荡器的频率。∆ϕ 表示输入信号和本地振荡器之间的相位角差。混频器的输出Vmixer是输入和本地振荡器的产生的。应用三角函数示意假设 ωLO ≅ ωin= ω, Vmixer可写为低通滤波器过滤掉了高频率分量sin(2×2ωt+∆j)。假设输入信号和本地振荡器的振幅是固定的，输出信号Vout可以表示为在此有几个需要注意的地方：单相锁相放大器的输出与sin(∆ϕ)成正比，而不是与成正比。这大大限制了相位检测的线性动态范围，因为正弦函数是一个周期性的函数，它只在一个非常小的范围内提供（近乎）线性响应。另外，任何振幅的波动都可能引起一些系统误差。Liquid Instruments的Moku锁相放大器提供了双相解调的选项，可有效地区分了来自振幅和相位对输出的影响（可以通过此链接更深入了解双相位解调）但线性动态范围仍然限制在2π以内。另一方面，锁相放大器的数字信号处理（DSP）比相位表简单得多。这使锁相放大器能够以更高的速率处理数据，从而提供更宽的解调带宽。用户也可从外部设备输入一个本地振荡器作为参考，以直接测量两个振荡器之间的相对相位差。锁相放大器的开环特性确保仪器能够提供有效即时的响应，不容易受信号突变或损失造成的影响。因此，用户可使用锁相放大器测量接近或处于输入本底噪声的信号。相位表/PLL 原理相位表的核心相位检测单元是一个锁相环（PLL）。相位表的基本测量原理是将一个内部振荡器锁定在输入信号上，然后从内部振荡器的已知相位推断出输入信号的相位。图2显示了PLL的运作原理。锁相环的运作原理与锁相放大器非常相似，但有两个重要的区别：1）本地振荡器被一个压控振荡器（VCO）所取代；2）低通滤波器的输出反馈形成一个闭环。 图2: 锁相环的简化原理图VCO的输出 VVCO可以表述为 ωset是VCO的设定/中心频率。K是VCO的灵敏度 VCO, VVCOinput 是VCO的输入。AVCO是VCO的振幅。K和AVCO在正常工作时都保持不变。在不深入了解闭环控制理论的情况下，这种配置试图保持输入信号Vin和VCO之间的瞬时频率差为零。因此：由于ωset和K都是基于已知的仪器设置，输入的频率可以根据VVCOinput来计算。同时，ωset在时间t的累积相位可以表示为输入信号的累积相位可以用来近似表示。这里我们把K∙Vvcoinput项定义为ωdiff。因此，输入信号和参考信号（振荡器在设定的频率下）之间的累积相位差可以通过测算环路的频率差/误差信号积分获取。这种方法为相位检测提供了一个原生的相位解包支持，使输出与相位差呈线性关系。输入信号的瞬时频率也通过进行测量。此外，相位表有一个内置的二级振荡器来计算输入信号的振幅，类似于一个双相锁相放大器。除了来自环外积分器的相位，相位表的输出可以被设置为直接从数控振荡器（NCO；它可以被认为是数字的VCO）生成输入信号的正弦锁相副本，具有任意的振幅和可调相位。另一方面，输入和NCO之间的稳定锁定是PLL正常运行所必须的，不连续的输入可能会导致测量中断。由于这个原因，PLL在非常低的频率上保持稳定的锁定更具挑战性，相位表对比于锁相放大器在低载波频率边界更受限制，因此不建议用于测量接近输入本底噪声的信号。应用中考量因素和演示在本节中，我们将通过演示讨论在对Moku锁相放大器和相位表之间进行选择时的一些实际注意事项。在这个演示中，通过多仪器模式（MIM）（点此详细了解MIM）同时开启波形发生器、锁相放大器、相位表和示波器功能。一个10MHz的相位调制信号以单相和双相模式输入Moku:Pro的锁相放大器和相位表。相位检测的输出通过示波器进行记录。

导读得益于节能、环保及良好的驾乘体验等方面的一系列优势，新能源汽车销量节节攀升、屡创新高，随之而来的电池安全问题也日益凸显，自燃、起火等报道时常冲上热搜头条。电池起火、爆炸的常见诱因之一是电池极片生产过程中可能混入的金属异物颗粒，这些颗粒存在刺穿隔膜导致电池短路的隐患。在极片上排查是否存在微小的金属异物，不啻于大海捞针。然而，利用岛津电子探针超大范围扫描模式，广域、逐帧搜索，可快速、精准锁定极片中金属异物，扼杀安全隐患于摇篮，治之于未“燃”。极片中金属异物小科普锂电池极片制作流程繁杂，在电极浆料制备过程、极片辊涂、切割、卷绕工序中均有可能混入金属异物或产生切割毛刺或金属碎屑等等。极片中混入尺寸较大的金属异物颗粒，可能会直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路。或者当金属异物混入正极后，充电之后正极电位升高，高电位下金属异物发生溶解，通过电解液扩散，然后负极低电位下溶解的金属再在负极表面析出并堆积，最终刺穿隔膜，形成短路。正极极片中金属异物颗粒刺穿隔膜后导致短路放电示意图案例分享利用岛津电子探针超大范围扫描模式，广域、逐帧搜索，可快速、精准锁定极片中金属异物。岛津EPMA-8050G型场发射电子探针电池极片中常见混入的金属异物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、不锈钢等，以含Fe异物为例，为排查某正极极片中是否混入含Fe金属异物，首先在视场1.0×0.8mm下进行Fe元素的低倍大区域面扫描（岛津电子探针最大扫描范围可高达90×90mm），结果见图1。图1-2中黄色方框标示处，明显可见有Fe元素的富集；为进一步清晰显示异常富集情形，对图1黄色方框逐级放大至4000倍。如图2所示。为了更为直观的显示Fe元素富集位置，将Fe元素面分布图与背散射电子像进行叠加显示，如图3所示。图3中红色标记区域即为Fe元素富集位置。图3 背散射电子像下Fe元素富集位置分别选择典型的Fe元素富集位置（图3中黄色数字1标示处）及常规位置（如图3中黄色数字2标示处）进行微区成分定性分析，定性谱图见图4、图5。图4 Fe元素富集位置（位置1）定性分析结果图5 常规位置（位置2）定性分析结果由定性结果可知，与常规区域（位置2）相比，Fe元素富集位置处（位置1）除Fe元素富集外，还检出了微量的P、Ti元素（详见局部放大谱图6）。图6 定性谱图局部放大显示（位置1、位置2）据此，电池生产企业可排查具体是哪个工艺环节可能会引入诸如Fe、P、Ti等元素的污染，进而优化制备工艺，杜绝产品安全隐患。结语岛津电子探针集成有兼具高分辨率和高灵敏度的电子成像系统及波谱成分分析系统，可实现显微形貌观察及微区成分分析的有机结合，真正做到了“成分分析的可视化”，最大可实现90mm×90mm超大区域的直接扫描成像及元素面分析，通过撒大网、细聚焦的方式，逐步精准锁定极片中金属异物，进而助力锂电池生产企业对极片中的金属异物进行筛查、剖析，从而在生产源头上做到精益把控，真正做到有的放矢、治病于未发。撰稿人：崔会杰、赵同新本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。如需深入了解更多细节，欢迎联系津博士 sshqll@shimadzu.com.cn

导读得益于节能、环保及良好的驾乘体验等方面的一系列优势，新能源汽车销量节节攀升、屡创新高，随之而来的电池安全问题也日益凸显，自燃、起火等报道时常冲上热搜头条。电池起火、爆炸的常见诱因之一是电池极片生产过程中可能混入的金属异物颗粒，这些颗粒存在刺穿隔膜导致电池短路的隐患。在极片上排查是否存在微小的金属异物，不啻于大海捞针。然而，利用岛津电子探针超大范围扫描模式，广域、逐帧搜索，可快速、精准锁定极片中金属异物，扼杀安全隐患于摇篮，治之于未“燃”。极片中金属异物小科普锂电池极片制作流程繁杂，在电极浆料制备过程、极片辊涂、切割、卷绕工序中均有可能混入金属异物或产生切割毛刺或金属碎屑等等。极片中混入尺寸较大的金属异物颗粒，可能会直接刺穿隔膜，导致正负极之间短路。或者当金属异物混入正极后，充电之后正极电位升高，高电位下金属异物发生溶解，通过电解液扩散，然后负极低电位下溶解的金属再在负极表面析出并堆积，最终刺穿隔膜，形成短路。正极极片中金属异物颗粒刺穿隔膜后导致短路放电示意图案例分享利用岛津电子探针超大范围扫描模式，广域、逐帧搜索，可快速、精准锁定极片中金属异物。岛津EPMA-8050G型场发射电子探针电池极片中常见混入的金属异物有Fe、Cu、Zn、Al、Sn、不锈钢等，以含Fe异物为例，为排查某正极极片中是否混入含Fe金属异物，首先在视场1.0×0.8mm下进行Fe元素的低倍大区域面扫描（岛津电子探针最大扫描范围可高达90×90mm），结果见图1。图1-2中黄色方框标示处，明显可见有Fe元素的富集；为进一步清晰显示异常富集情形，对图1黄色方框逐级放大至4000倍。如图2所示。为了更为直观的显示Fe元素富集位置，将Fe元素面分布图与背散射电子像进行叠加显示，如图3所示。图3中红色标记区域即为Fe元素富集位置。图3 背散射电子像下Fe元素富集位置分别选择典型的Fe元素富集位置（图3中黄色数字1标示处）及常规位置（如图3中黄色数字2标示处）进行微区成分定性分析，定性谱图见图4、图5。图4 Fe元素富集位置（位置1）定性分析结果图5 常规位置（位置2）定性分析结果由定性结果可知，与常规区域（位置2）相比，Fe元素富集位置处（位置1）除Fe元素富集外，还检出了微量的P、Ti元素（详见局部放大谱图6）。图6 定性谱图局部放大显示（位置1、位置2）据此，电池生产企业可排查具体是哪个工艺环节可能会引入诸如Fe、P、Ti等元素的污染，进而优化制备工艺，杜绝产品安全隐患。结语岛津电子探针集成有兼具高分辨率和高灵敏度的电子成像系统及波谱成分分析系统，可实现显微形貌观察及微区成分分析的有机结合，真正做到了“成分分析的可视化”，最大可实现90mm×90mm超大区域的直接扫描成像及元素面分析，通过撒大网、细聚焦的方式，逐步精准锁定极片中金属异物，进而助力锂电池生产企业对极片中的金属异物进行筛查、剖析，从而在生产源头上做到精益把控，真正做到有的放矢、治病于未发。撰稿人：崔会杰、赵同新本文内容非商业广告，仅供专业人士参考。如需深入了解更多细节，欢迎联系津博士 sshqll@shimadzu.com.cn

近日，国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院陈效双研究员团队提出了一种通过六方氮化硼封装技术，实现从520 nm到4.6 μm工作波长的钽镍硒（Ta2NiSe5）非制冷红外光电探测器（PD）。该探测器在室温空气环境条件下具有较低的等效噪声功率（4.5 × 10−13W Hz−1/2）和较高的归一化探测率（3.5× 1010cm Hz1/2W−1），而且通过表征时间、偏置、功率和温度依赖等多方面因素，研究其不同波长辐射产生光电流的多重机制。此外，还展示了器件的偏振灵敏度和在不同的可见光、近红外、中波红外波长范围内的多功能成像应用。这些结果揭示了多功能的探测模式，为设计新型的纳米光电器件提供了一种新的思路。该成果以“H-BN-Encapsulated Uncooled Infrared Photodetectors Based on Tantalum Nickel Selenide”为题发表在期刊Advanced Functional Materials上（IF=19）。本工作也得到了国家自然科学基金委、上海市科委、中国科学院和浙江省自然科学基金委等项目的资助。本文利用干法转移堆叠，采用平面h-BN封装的金属-Ta2NiSe5-金属(源极和漏极)结构设计了Ta2NiSe5基PDs，如图1a所示。图1b的左侧面板显示了横截面透射电子显微镜图像，并证明原子堆中没有污染或无定形氧化物。图1d显示了在黑暗条件下和不同功率强度的激光照射（1550nm）下的I-V特性的比较，显示了近线性行为，表明Ta2NiSe5薄片和Cr/Au电极之间具有良好的欧姆接触。如图1e所示，对于窄带隙半导体Ta2NiSe5，光激发载流子的短瞬态寿命减少了电荷分离时间。Ta2NiSe5的高迁移率可以实现电场驱动的光生载流子的快速传输，降低复合的概率。520 nm至2 µm范围内的光响应机制被认为是光电导效应（PDE）。由于PDE，带间跃迁产生的电子-空穴对被施加的电场分离，并被图1h左侧面板中的电极收集。在可见光和近红外光谱中吸收光子，只要它们具有超过带隙的能量，就会触发电子-空穴（e-h）对的产生，从而调节材料的电导率。随后，这些产生的e-h对在外部电场的诱导下分离，产生光电流。基于Ta2NiSe5的PD在1550 nm处0 V和±1 V的扫描光电流映射（图1h）很好地验证了上述光电流起源的推测。图1. Ta2NiSe5基PD在大气环境中不同激光波长和功率下的光电特性。（a）基于Ta2NiSe5的PD的示意图。（b）Ta2NiSe5基PD的横截面TEM图像和相应的元素映射。（c）剥离的Ta2NiSe5纳米片的SEM图像和EDS元素图谱。（d）在1550 nm激光照射下，不同功率下的Iph-Vds曲线。（e）基于Ta2NiSe5的PD的单个响应过程，Vds为1V。（f）从具有绝对值的I-t曲线中提取的Vds和Plight相关光电流。（g）在1V偏压下基于Ta2NiSe5的PD下的光电流的线性功率和亚线性功率依赖性。（h）1550 nm激光照射下典型Ta2NiSe5基PD的扫描光电流图，以及−1、0和1 V偏压照射下从Ta2NiSe5到电极的光生载流子传输过程的说明。泡利阻塞抑制了在4.6 μm（0.27 eV）处产生电子-空穴对的直接光学跃迁。热效应机制被认为是控制MWIR区域光探测过程的潜在物理机制，如光热电效应和辐射热效应。对于辐射热效应的贡献，不需要外部偏置来产生光电流，如图2a所示，而不是依赖于自供电的工作模式。辐射热效应是指沟道材料由于吸收均匀的红外辐射而引起温度升高，从而导致电导率或光吸收等电学或光学性质变化。值得注意的是，辐射热效应需要外加电场。为了确定控制MWIR探测过程的主要机制，光响应被记录为功率和Vds的关系。光电流呈现负极性、零极性和正极性三个特征区域，分别对应图2a中的区域I、II和III。通过测量Ta2NiSe5基PDs电阻的温度依赖性（4-400 K），器件电阻的温度依赖性表现出典型的半导体热激发输运性质，表明热效应可以有效地增强器件电导（图2b）。电阻的温度系数（TCR）是辐射热效应的一个关键指标，在Vds=1 V时，Ta2NiSe5基PDs的TCR为-1.9% K-1。与快速的可见光-近红外光响应相反，在关闭光后漏极电流缓慢恢复，响应时间≈24 ms（图2c）。辐射热效应可以解释明显的光响应与缓慢的下降和上升时间，而不是光电导效应。该值是典型的辐射热特性（1-100 ms），因为吸收MWIR光子后热电子的能量转移到晶格，进一步改变沟道电导。此外，在传热和耗散过程中，h-BN利用极高的导热系数有效地消散探测器产生的热量。光电流的产生分为两种状态。首先，沟道材料在吸收MWIR光子后改变自身电导率，其次，通过驱动外电场产生光电流（图2d）。与PTE中取决于塞贝克系数的光电流符号不同，辐射热光电流的符号取决于外部电场。为了直观地揭示Ta2NiSe5基PDs的光响应机制，本文利用扫描光电流成像技术对光电流分布进行成像（图2e）。在0 V偏置照射下，几乎没有观察到光电流，而在±1 V的外偏置照射下，整个沟道的光电流相当均匀。诱导的电导变化可能是入射光下温度升高期间产生电流的载流子数量变化的结果。Ta2NiSe5基PDs具有独特的性能，它们可以在室温下工作而不会性能下降，这使得它们有希望用于辐射热探测应用。此外，该器件无需p-n结即可工作，简化了制造过程。图2. 基于Ta2NiSe5的PD在4.6 µm光照下的光响应。（a）从I-t曲线中提取的Vds和Plight相关光电流。（b）Ta2NiSe5纳米片电阻的温度依赖性。（c）Vds为1V的基于Ta2NiSe5的PD的单个响应过程。（d）基于Ta2NiSe5的器件在4.6 µm激光照射下的晶格加热的典型示意图。（e）4.6 µm激光照射下典型Ta2NiSe5基PD的扫描光电流图，以及−1、0和1 V偏压照射下测辐射热机制器件的能带对准。接下来，520nm-4.6 µm波长范围内的光的光谱响应度如图3a（左纵轴）所示，在4.6 µm处峰值为0.86 A W−1。在图3a（右纵轴）中，在不同激发波长上进行的EQE测量表明，随着波长的增加，EQE逐渐下降。由入射光子和晶格振动之间的相互作用产生的有限的能量转换效率，以及两端电极的有限收集，通过阻碍入射光子到光生载流子的有效转换，降低了材料的量子效率。重要的是，从可见光到MWIR光谱范围（520 nm-4.6 µm）实现了0.23至82.22的EQE值。与许多传统报道的基于低维材料的PD相比，基于Ta2NiSe5的PD的EQE显著更高，如图3b所示。从1 Hz到10 kHz测量的电流噪声功率谱如图3c所示，然后将NEP计算为NEP=in/RI（图3d），其中在520 nm处获得的最小NEP≈0.45 pW Hz−1/2，在4.6 µm处获得的最低NEP≈18 pW Hz−1/2。基于Ta2NiSe5的PD的较低NEP证明了它们区分信号和噪声的优异能力。图3e显示了与传统大块材料和基于2D材料的PD相比，基于Ta2NiSe5的PD在不同偏压下的波长依赖性特异性检测。对于光电导和测辐射热计响应，D*显示出3.5×1010至8.75×108cm Hz1/2W−1的轻微波动。我们的PD的D*与最先进的商业PD相当，并且高于基于可见光到中红外区域的2D材料的PD。图3. 基于Ta2NiSe5的PD的可见光至MWIR区域的宽带光响应。（a）Vds＝1时RI（蓝色实心正方形）和EQE（红色实心圆）的波长依赖性。（b）基于Ta2NiSe5的PD与2D和块体材料PD的EQE的比较。（c）从1 Hz到10 kHz测量的电流噪声功率谱。（d）基于Ta2NiSe5的PD与以前的PD的NEP性能比较，插图显示了NEP的波长依赖性。（e）不同波长下的比探测率（D*）与基于2D材料的最先进的其他PD以及商用红外PD的比较。为了确定基于Ta2NiSe5的PD的偏振依赖性，我们进行了如图4a所示的实验。垂直入射光使用格兰泰勒棱镜进行偏振，通过旋转半波片同时保持恒定的激光功率来改变样品的激光偏振方向和b轴之间的关系。对最具代表性的638 nm激光偏振特性进行研究，图4b，c显示，随着极化角的变化，光电流表现出显著的周期性变化，最大值和最小值分别沿Ta2NiSe5纳米片的b轴和a轴方向获得。值得注意的是，图4c中的偏振依赖性光响应图显示了由于Ta2NiSe5晶体的[TaSe6]2链的潜在1D排列而导致的两片叶子的形状。最终结果显示，各向异性比（Iph-max/Iph-min）达到约1.47，表明基于Ta2NiSe5的PD的整体性能优于大多数其他报道的PD，如图4f所示，并为设计未来的多功能、空气稳定的光电子器件提供了广阔的前景。图4. 基于Ta2NiSe5的PD的偏振敏感光电检测。（a）利用Ta2NiSe5材料的基于纳米片的偏振敏感光电探测器的示意图。（b）在638 nm激光源下记录的光偏振方向为0°至360°的时间分辨光响应。（c）在638 nm偏振激光下，Vds为−1至0V的光电流中各向异性响应的各向异性响应图。（d）通过在638 nm激光下扫描Ta2NiSe5基PD获得的光电流图，偏振角从0°到180°不等。（e）创建极坐标图以显示在638 nm线性偏振激光照射下在40、36和17 nm厚度下产生的角度分辨光电流。（f）与其他常用的2D和1D材料相比，光电流各向异性比和光响应范围。为了充分探索基于Ta2NiSe5单元的PD在多应用成像中的潜力，如图5a所示构建了一个成像系统。采用逐点或逐像素覆盖整个物体区域，用聚焦的可检测光束照射物体，PD检测到的光电流信号由锁定放大器、前置放大器和计算机收集，计算机记录位置坐标生成高质量图像。为了测试基于Ta2NiSe5的PD的成像能力，将具有“HIAS”图案（15 cm×5 cm）的中空金属板放置在520 nm激光器前面，并以优于0.5 mm的高分辨率成功捕获了所产生的成像，如图5b所示。通过控制外部偏置，可以改变PD在638 nm照明下的响应，并成功实现物体成像清晰度，如图5c所示。在NIR范围内，在基于Ta2NiSe5的PD中获得了覆盖载玻片的钥匙锯齿状边缘的高对比度图像（图5d）。此外，基于Ta2NiSe5的设备在近红外和MWIR区域都表现出高度稳定的响应，确保了高对比度成像以智能识别宏观物体。为了证明这一特性，在1550 nm和3.2 μm处实现了复合物体（硅片和长尾夹）的双通道成像。如图5e所示，近红外光只能检测到一半的长尾夹，而MWIR辐射可以显示整个长尾夹。结果证明了基于Ta2NiSe5的PD在军事和民用应用中检测隐藏物体的潜力。图5. Ta2NiSe5基PD的光电成像应用。（a）使用PD作为成像像素的成像系统的示意图。（b）520 nm处的“HIAS”物体（上图）和相应的高分辨率成像图（下图）。（c）在638 nm处，Vds为0.05、0.1、0.5和1 V的“H”对象。（d）1550 nm覆盖载玻片的钥匙成像。（e）在1550 nm和3.2 µm处被硅片部分隐藏的长尾夹的成像。本文揭示了h-BN封装的Ta2NiSe5基PD在环境条件下在520 nm至4.6 µm的宽光谱范围内工作的特殊光电特性，受光电导和测辐射热效应的控制。光电探测器同时表现出宽带和快速的光电探测能力，具有显著的响应性，超过了现有商业室温探测器的性能。基于Ta2NiSe5的PD的室温响应度达到了34.44 AW−1（520 nm）、32.14 AW−1（638 nm）、29.81 AW−1（830 nm）、20.92 AW−1（1550 nm），16.58 AW−1（2 µm）和0.86 AW−1（4.6 µm）。基于Ta2NiSe5的PD的独特光学特性使其适合于各种应用，包括传感、成像和通信，并且它们与其它2D材料的集成可以进一步增强它们的性能和功能。因此，这项工作的研究为利用2D材料设计稳定的光电探测器铺平了道路，为推进下一代红外光电子研究的发展做出了贡献。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202305380

轮毂上的一点血迹，让逃逸的肇事司机露出马脚 夹克衫上的蛛丝马迹锁定歹徒身份̷̷她就是合肥市公安局刑警支队的女法医陈玲，2012年，她用DNA直接锁定4起命案嫌疑人。　　19年前的一起案件让她害怕了好一阵　　坐在记者眼前的陈玲身材瘦小，戴着一副眼镜，不时露出爽快的笑容。 1989年，陈玲考入皖南医学院法医系。1994年，陈玲大学毕业分配至合肥市公安局刑事技术处，做了一名女法医。她对19年前的一起案件记忆犹新：蜀山区太湖新村一位老太太被杀死在家中。两天后，邻居闻见尸体发出的恶臭才报警。 “死者家住五楼，站在楼道口就闻见了那股恶臭。我跟另一位老法医摸黑上去了。老太太家没亮灯，老法医推开门，一脚踏上了一摊尸水。我在恶臭中摸索着打开电灯，看见了客厅地板上的腐尸。 ”陈玲说，自那以后，很长一段时间她都不敢独自上楼。　　轮毂上的一点血迹让肇事司机露马脚　 　法医生涯初期，另有一起案件令陈玲记忆深刻。那是一起交通肇事逃逸案。凌晨4点多钟，一辆拉煤的大货车撞上一辆卖西瓜的三轮车，西瓜摊主当场殒命，货车 司机驾车逃逸。交警找到肇事车辆，但司机矢口否认撞人。货车已被司机刷洗一新，陈玲钻到车肚底下，蹲了两个多小时，终于在货车左前轮轮毂上发现了细微血 迹。货车司机换掉了轧死西瓜摊主的左前轮，但轮毂无法更换。正是轮毂上的一点血迹，让肇事司机露出马脚。　　“DNA检验的工作实践中会出现各种情况，比如，你要通过一顶许多人戴过的帽子锁定其中一个人，你要从一件满是泥浆的汗衫中找出某个人的脱落细胞，你要从一具在水潭里浸泡多日的浮尸上发现犯罪人的痕迹，你要针对一具掩埋多年的尸骨锁定他的血亲，每一次都是挑战。 ”　　夹克衫上的痕迹锁定歹徒身份　　2009年，包河区发生一起凶杀案，一名入室抢劫的歹徒在逃离现场时捅死了追赶他的王某。歹徒身穿的夹克衫被王某扯下，留在命案现场。 “在这件夹克衫上，我做出了混合基因分型。 ”也就是说，这件夹克不止一个人穿过，而混合基因分型无法直接进行个体认定。经过多次验证、分析，陈玲最终拆分出单一男性的基因分型，并且直接比中了一名广西男子。 “这就好比射击时一枪命中了靶心。 ”一名专案民警回忆说，“当时，我们专案组几十人都在没日没夜地进行地毯式搜索，侦查工作非常艰苦。陈玲老师的鉴定结果一出来，我们就像马拉松长跑突然被缩短了距离，那种喜悦真是难以言表。 ”　　用DNA直接锁定四起命案嫌疑人　　2012年是陈玲的法医工作成果最“显赫”的一年。这一年，合肥市侦破的4起命案积案，都是经由陈玲的DNA检验结果直接锁定了犯罪嫌疑人。　 　2010年8月11日，逍遥津公园一口水塘内发现一具浮尸，死者是一个14岁女孩。从被污水稀释、破坏的生物检材中鉴定出有价值的东西，是一次考验。经 过反复提纯、浓缩，三十多个小时之后，陈玲终于成功检出一男性物质。两年后，陈玲的鉴定成果终于锁定了上海市的一名违法人员，案件最终告破。　　2008年在马鞍山路附近发生的一起凶杀案，死者是夜总会的服务人员，死前与多人接触。 “你不知道哪个痕迹才是凶手留下的。 ”经过纯化分离、反复检验，陈玲最终检出了一名可疑男性的基因分型。直到2012年8月，经开区抓获了一名盗窃工地扣件的男子，而4年前陈玲检出的男性基因分型最终成功比中了这名男子，案件得以告破。

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

提及中毒你会想到什么？是古装剧中的各类影视桥段，还是推理小说里扑朔迷离的故事？其实，中毒离我们的生活并不遥远。近年来，我国中毒发病率和死亡率均呈上升趋势，除了职业性因素，还有很多中毒的发生是由于日常生活中忽视管理造成的。目前，全球已知的毒物就有近2亿种。如何在中毒救治中快速锁定“真凶”，有效达到救治目的？带着这个问题，近日，记者来到湖南省职业病防治院中心实验室一探究竟。研发档案毒物筛查是救治急危重症中毒患者的重要环节，检测结果影响着临床决策，提升毒物筛查的速度和精准度，对于提高急性中毒患者救治能力具有重要意义。湖南省职业病防治院研发的“化学毒物质谱大数据评估系统 V1.0”，经国家版权局审核，获得了计算机软件著作权登记证书。这是我国首个登记软件著作权的化学毒物质谱分析评估软件，标志着毒物筛查技术实现了新突破。该系统可大幅提升检测分析速度、减少数据运算时间、提高数据精准度，检测效率和检测结果的准确性得到极大提高，能帮助医务人员迅速锁定人体受害的毒物证据，为患者争取黄金救援时间。　实地探访能“看图识人的秘密武器”可盲筛数万种化合物近日，记者跟随湖南省职业病防治院中心实验室主任、主任技师傅胜来到位于省职防院创新楼的中心实验室。实验室一共两层，面积1600平方米。在实验室走廊两侧的房间内，一台台精密仪器正在工作，穿着白大褂的技术人员各自忙活着手中的工作，取样、送检、分析数据……他们在进行样品的理化检测和微生物检测，涉及各个领域，如生物材料、食品、消毒产品，甚至职业病相关的工作场所内空气等。实验室检测能力涵盖14大类、5000多个参数。作为湖南省化学中毒与重金属检测中心的核心科室，省职防院中心实验室在生物标志物检测方面经验丰富，超高通量毒物筛查和检测技术在全国同类实验室中处于领先水平。但在实验室检测能力的14个大类中，傅胜最引以为傲的还是液质联用室内的“秘密武器”。在液质联用室内，首先映入眼帘的是一台巨大的白色仪器，这是一台高分辨率液质联用仪。傅胜打了个生动的比方：如果把识别化合物的流程形容为“看图识人”，那么高分辨率液质联用仪就是一台超高分辨率的专业相机，“这是核心硬件，只有‘拍得清楚’，才能‘认得清楚’。”此外，想要通过照片进行精准识别，还需要一位拍摄技术高超的“专业摄影师”——化学分析的专业技术人员。相对化学检测来说，想要从提取的样本里更好地得出结果，则需要专业技术人员完成第一道样本提取工作，且做到无损提取，仅这项工作就需要两个小时。样本提取后，使用高分辨率液质联用仪进行检测，需要约两小时完成数据采集。随后进入数据处理阶段，这时要用上实验室的“秘密武器”——评估系统。傅胜说，过去在检测样本中的有毒物质时，通常由临床医生或送检人员给出样本存在某种毒物的判断，再由实验室用化学检测手段来验证，即目标毒物检测。但实际工作中，常常会有不明原因的中毒，只能靠盲筛。评估系统可以做到数万种化合物同时盲筛。再以“看图识人”来作比，评估系统相当于一个海量的人脸数据库加一双火眼金睛，只需导入一张足够清晰的“照片”，便可锁定其中的“目标对象”有毒物质。但由于拍摄的可能是成千上万人的“集体照”，而需要找到的可疑物质只是“集体照”中某一个，评估系统会首先进行有用信息的提取，一旦识别到和数据库内“可疑分子”相似的面孔，则会将它们标记出来，进行定性定量检测，并按照出现频率进行报告。傅胜说，目前评估系统内收录了数万种有毒化合物样本数据，且每天都在更新，越来越全的数据库更有助于揪出狡猾的“毒虫”。　科研解密使用高分辨率液质联用仪，更易找到“可疑分子”“这项工作关系到患者的‘生命线’，来不得一点儿马虎。”傅胜表示，送检样品除了来自该院中毒医学科外，也有不少其他医院送检的，送检样品种类繁多，包括血液、尿液、头发和各种疑似中毒物品等，毒物检测工作量很大。检验人员需要细致分类，了解中毒背景信息，分辨毒物种类，再检测毒物浓度。在没有评估系统时，该实验室只能靠人力来筛查有毒物质，将提取的样本数据与100多种有毒物质的已知数据进行对比，即“怀疑某种中毒，验证是否中毒”。傅胜坦言，这种人工对比的方法，对于目标筛查而言基本足够，但遇上复杂的中毒样本时力有不逮。毒物检测是患者的一重保险，“面对分辨不清的疑难杂症，患者是否属中毒不确定时，如果能做个筛查，无疑多了一份希望。”随着工业化速度的加快、化学品种类的剧增，近年来省职防院承接的中毒样品检测工作，难度和复杂度都在不断增加。目前，我们的生活中有超过2.74亿种化学物质，每天约有10000种新化学物质被创造出来。如何在众多化合物中找出“可疑分子”？识别化合物的关健在于分子量，使用高分辨率液质联用仪，可使检测结果精确到化合物的质量数小数点后的更多位数，这样一来，“可疑分子”可归属到的已知化合物的分子式数量会明显减少，更易找到它的身份。但高精度检测无疑会给人工对比带来庞大的工作量，是否可以建立一套自动评估的系统，从海量的样本提取数据并自动对比、精准地识别出可疑毒物？3年前，傅胜带领团队开始自主研发评估系统，突破了评估系统算力、算法、数据库3个难题，2022年7月，评估系统V1.0经国家版权局审核，获得了计算机软件著作权登记证书。这也是我国首个登记软件著作权的化学毒物质谱分析评估软件。此前，市面仪器能筛查约3000种有机物，傅胜团队研发的评估系统，通过处理液质联用仪采集的质谱大数据，采用数据自动抓取和多维向量算法，得出客观结果，并排除巧合性物质影响，极大提升检测效率和准确性。目前该中心实验室能筛查的有机物达数万种，标志着该院毒物筛查技术实现了新的飞跃。评估系统可在实际检测工作中发现新的化合物，还能为后续科研工作提供指导。傅胜说，目前，中心实验室作为湖南省化学中毒与重金属检测中心的核心科室，在生物标志物检测方面经验丰富，因此承接了省内卫监部门的一些药品抽查工作。“在最近的一次消毒产品抽查中，我们发现某品牌的消毒剂疑似非法添加一种未知化合物，通过数据库检索‘查无此人’，因此无法给该化合物定性，只能怀疑其为非法添加。”傅胜回忆，将此情况上报卫监部门之后，他将此物质的相关信息进行记录，并找到与之相似的物质进行对比。“好比我们看到一张陌生的脸时，可以从数据库中寻找相似的面孔——那或许是该人的亲戚。当此人与某一些人相似度够大时，即使无法明确此人姓名，但或许可以从此人亲缘关系、社会关系、个人履历进行分析，从而判断他是否属于‘可疑分子’。”在后来的一次数据更新中，这个化合物有了姓名——新康唑，这是一种新的咪唑类杀菌剂，属于儿童违禁物质，傅胜的猜想和探索也得到了证实。受益者说近日，吴先生回到家后，发现4岁的儿子成成（化名）独自晕倒在家中，他连忙将成成送往医院。但由于孩子一直昏迷不醒无法自述，吴先生也没察觉到家中有可疑物品和其他异常，孩子昏迷的原因成了“谜”。抱着一丝希望，吴先生找到了省职防院。“通过样本检测，我们用评估系统找到了孩子血样中的异常成分：地芬尼多。”傅胜说，这是一种晕车药。后来，吴先生在家中洗手间地板上找到了极少量被水化开的药粉，经送检后，该物质被确认是地芬尼多，成成昏迷的原因自此揭开。这样的案例屡见不鲜。近5年来，湖南省职业病防治院每年收治各类中毒患者超过1000例。由于做到了早期检测、早期诊断、早期治疗，大大减少了患者辗转就医的奔波，为他们赢得了救治时间。该院副院长邓晓彬介绍，有了评估系统之后，检验能力得到了较大提升，但仍需进一步推进技术攻关、强化平台建设，促进系统更新迭代。未来，他们将探索引入人工智能技术，实现评估系统自主学习、自主思考。

污水验毒作为一种重要的禁毒科技手段，能够精准推算出特定区域内滥用毒品的种类、吸毒人员规模等数据。目前，实验室污水毒品检测的定量限已低于1ng/L浓度，相当于往西湖里倒1克毒品都能被检测出来，对于开展制毒窝点排查、涉毒违法犯罪打击和毒情预警等工作，具有重要意义。　　近年来，各地公安禁毒部门深入开展污水监测，提升科学采样、数据分析、精准发现案件线索的能力，为禁毒工作提供有力的技术支撑，探索高质高效毒品治理路径。　　仪器信息网特别建立“质谱在毒品分析领域的技术应用进展”专题，聚焦质谱技术在毒品检测领域的最新应用，以增强业界质谱专家和技术人员、司法公安相关机构工作者之间的信息交流，同时向仪器用户提供毒品分析领域更丰富的质谱产品、技术解决方案。　　毒品吸食后经人体代谢，其代谢物和原型物会随着尿液和粪便会被排入生活污水，通过测定未经处理的生活污水中毒品的浓度并推出毒品的消耗量。这种技术来源于污水流行病学，是了解区域毒情的新兴的重要技术手段。通过准确测定未经处理生活污水中的毒品及其代谢产物的浓度，并应用相应数学模型计算，可将测得的毒品浓度(ng/L)推算为该区域内吸毒人员服用的某种类型的毒品数量(单位：g/1000人/天)。　　2005年，意大利首次采用污水分析技术对国内的可卡因消耗情况进行了评估。此后，有更多的实验室和毒品监测机构将污水分析技术应用于不同国家、城市的毒情评估中，监测的毒品种类有海洛因、苯丙胺类毒品、氯胺酮、可卡因、大麻等。污水分析技术已受到联合国毒品与犯罪办公室(UNODC)和欧盟EMCDDA、美国环保署(EPA)等机构的重视与支持。我国不仅利用该技术大规模监测大中城市的毒品滥用情况，全面评估城市毒品滥用情况，更成功利用该技术精确打击制毒、吸毒的违法行为。　　污水毒品检测主要面临两大技术难点：　　1. 目标分析物浓度极低。毒品及其代谢物经人体代谢排入生活污水管网，随着水体的流动而扩散、稀释，另外化合物的代谢率，以及化合物在污水管网中存在吸附和降解，因此毒品及其代谢物在生活污水样品中的浓度极低，一般在ng/L水平。　　2. 基质复杂。生活污水所含的污染物主要是有机物和大量微生物，其中有机物中的表面活性剂、治疗药物及微生物的代谢物均会干扰质谱检测，影响目标分析物的灵敏度。　　精准指引破案　　人在吸食毒品后，毒品原体及其代谢物会随着人体排泄物进入到地下污水管网，并最终汇集到污水处理厂。因此，工作人员只要定期在污水处理厂采集污水样本，通过检测，就能够获得污水中毒品及其代谢物的准确浓度数据，并据此推断出污水厂覆盖区域内的毒品滥用量和滥用规模。　　今年9月，央视社会与法频道《一线》栏目报道了一起通过污水验毒溯源破获的涉毒案件。时间回溯到2021年8月，山西省吕梁市孝义市在开展城市生活污水监测中，发现甲卡西酮指标异常。　　孝义警方高度重视，随即在全市范围内开展走访排查。警方掌握的线索显示，孝义当地某处有人吸毒。民警立即进行调查，并据此线索成功抓获了3名吸毒人员。　　“根据3人的供述，他们吸食的是甲卡西酮。”民警经讯问了解到，本案中吸食甲卡西酮的人员不止他们3人，其中还包括参与贩卖的上线。至此，一个贩卖吸食甲卡西酮的团伙逐渐浮出水面。　　孝义警方循线追踪，铁拳出击，最终成功侦破一起跨省毒品案，缴毒达10余千克。2023年5月，孝义市人民法院对本案进行了公开宣判，几名主要被告人因犯贩卖毒品罪分别被判处13年至15年不等的有期徒刑，并被处没收个人财产。其他涉案人员也受到了相应的惩罚。　　吕梁市公安局禁毒支队负责人介绍，近年来，省禁毒委在全省推广污水毒品成分监测，每个县每个月或每个季度都要对污水进行采样和化验分析，根据检测中含有毒品成分的比例，来换算出某一地区毒品滥用情况。　　近年来，各地公安禁毒部门在打击毒品违法犯罪中，运用了很多新技术，污水验毒技术已成为打防毒品违法犯罪的新利器。据相关人员介绍，从污水处理厂或下水管道获取到的污水，经冷链运输等环节到达实验室，再经过一系列过滤、萃取等前处理程序，最后浓缩为一滴待检样品进行检测。污水验毒具有较高的灵敏度和准确度，具有客观可靠、便于执行、适用性强等优势。根据污水监测结果，公安禁毒部门有针对性地组织专门力量，对毒情异常突出的重点区域展开调查摸排，为开展精准打击制贩毒行为指明方向。　　还原涉毒轨迹　　根据污水监测数据信息指引，公安禁毒部门可更精准地对毒品案件进行层层溯源。如某个污水厂的监测指数出现异常，民警便可以通过污水管网缩小范围，圈出毒源，从而辅助涉毒定位。　　据《法治日报》报道，因为在城市污水的日常监测中发现了毒品成分，四川省南充市和嘉陵区两级公安禁毒部门顺藤摸瓜，精准溯源，成功打掉了一个27人的涉毒团伙，查获毒品冰毒、氯胺酮、“神仙水”共133克。　　该案还得从2022年7月说起，当时国家毒品实验室四川分中心工作人员在日常污水监测中发现，南充市顺庆区、嘉陵区两处污水样本含有氯胺酮、“神仙水”成分。　　随后，南充市公安局禁毒支队迅速行动，邀请四川省毒品实验室专家，运用四川毒情监测综合应用系统，确定了涉毒人员的基本区域位置。办案民警介绍，通过分析比对发现，居住在某小区的36岁吸毒男子皮某活动轨迹与污水检测溯源轨迹高度吻合。民警进一步工作发现，皮某在2022年10月初氯胺酮检测结果呈阳性，且多次深夜频繁出现在污水监测指标异常区域，有重大涉毒嫌疑。　　南充市公安局禁毒支队以此为突破口开展侦查，一个长期盘踞在南充市顺庆区、嘉陵区、蓬安县的涉毒团伙浮出水面。团伙主要成员皮某、李某从家住成都市的上家晏某处购得毒品后回南充市贩卖，肖某则负责提供吸食窝点。民警经过蹲守锁定了该吸食窝点位于顺庆区某村肖某的自建别墅内，别墅一楼被肖某打造成了KTV，他不时组织朋友以唱歌、喝酒为幌子，暗地吸毒。　　根据获取的线索，民警于2022年11月14日晚开始收网，抓获全部涉毒人员。南充警方通过一瓶污水检验出毒品，采用溯源的方式辅助涉毒定位，锁定犯罪嫌疑人和吸毒窝点，是本案侦破的关键。四川省公安厅禁毒缉毒总队毒品实验室高级工程师、四川警察学院特聘研究员徐布一告诉记者，即使是极其微量的毒品和经人体排泄后的代谢物也可以通过污水验毒检测到，目前实验室污水毒品检测的定量限已低于1ng/L浓度，可检测出包括毒品、新精神活性物质或其代谢物等，相当于往西湖里倒1克毒品都能被检测出来。当污水中毒品数值突然增加，就提示污水管网覆盖范围可能有吸贩毒行为，工作人员可以根据相关数值综合判断涉毒类型。　　立体预警毒情　　随着科技水平的不断发展,污水监测技术和水平也在不断进步，一些地方公安禁毒部门以构建全方位毒情监测体系为总目标，强化毒品滥用趋势多点监测、多维研判布局，深入开展污水毒品监测体系建设，不断创新优化城市生活污水毒品含量监测手段，夯实风险立体防控、综合治理格局。　　今年以来，宁夏回族自治区吴忠市禁毒办强化毒情监测基础数据采集，积极谋划建立污水监测长效机制。2022年年底，在利通区16条街道、24个小区开展了污水毒情监测试点，锁定4个存在滥用冰毒情况的小区，开启了污水毒情数据收集、分析研判、溯源追查的有益探索。2023年以来，市禁毒办又研发了“全市毒情监测系统”，采购35台多领域水质自动采样器，选取60个污水采样点，全面铺开污水检测工作。在此基础上，吴忠市将污水毒情监测工作融入城市管理和社会治理创新范畴，市禁毒办联合财政局、住建局、环保局、卫健委、公安局，印发了城市生活污水采样监测毒情工作实施方案，明确市政部门提供地下管网分布情况并科学选点、卫健部门提供检测区域内临床使用麻精药品情况并分析检测结果、禁毒部门负责涉毒线索发现、环保部门监测环境污染并提供相关信息的职责分工。　　宁夏回族自治区同心县禁毒办工作人员对污水进行采集和封存。李正龙 摄　　2023年5月10日，贵州省市场监督管理局批准发布贵州省地方标准《生活污水毒情监测采样规范》，明确了生活污水毒情监测采样的技术要求，对采样安全、质量控制和污水样品的存储、运输、交接和现场记录等作出详细规定。省禁毒办负责人表示，该规范的正式发布实施将对全省污水验毒工作发挥重要支撑和引导作用，进一步推动污水验毒工作提质增效。（点击了解》》污水验毒技术应用进展）评估治毒成效　　污水验毒不仅可以为禁毒工作实战提供指引，为毒情预警提供支撑，还可用于评估毒品问题治理成效，为禁毒重点整治、示范城市创建等工作提供强有力的支持。　　据介绍，哈尔滨市、县两级禁毒部门定期专项开展污水验毒工作，严格规范采集、编号、储存、检测等环节，全程录像，确保结果客观准确。目前，全市污水验毒已覆盖900余万人口，禁毒部门多次向住建部门搜集污水处理厂覆盖人口、日均处理量等数据，为科学准确地评估辖区毒情提供可靠依据。同时，对指标异常的区县和乡镇进行复检和持续监测，摸清全市所有区县及镇街毒情变化，从而科学评估毒品问题治理质效。　　2022年6月，哈尔滨市五常市被省禁毒委列为重点整治地区，市公安局禁毒大队通过污水溯源整治该市毒品问题。禁毒大队建立全市毒情监测体系，采取动态模式对市内生活污水进行监测，按季度客观分析毒情形势，通过监测动态数据，及时开展污水溯源工作。自2023年以来，禁毒大队通过污水溯源共计破获3起贩毒案件，抓获犯罪嫌疑人10名，查处吸毒人员21名。　　根据污水监测数值显示，自2022年第一季度至2023年第三季度，五常市生活污水中毒品含量呈直线下降趋势，监测数值的变化，反映该市毒情形势持续好转。　　在动态掌握毒情的基础上，禁毒大队还采取宣传和打击相结合的模式，对污水值较高的地区，强化禁毒宣传教育力度，通过更多元的宣传渠道，更创新的宣传方式让禁毒知识深入人心。通过污水验毒实时研判出区域内涉毒违法犯罪情况，为辖区毒情形势监测、禁毒工作成效评估以及打防涉毒活动提供支持，有力震慑着各类毒品违法犯罪，为社会治安秩序持续安全稳定奠定了良好基础。