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激光流速计

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激光流速计相关的资讯

  • 热销美国进口直读式流速仪 现货供应
    直读式流速仪FP111\FP211\FP311 ● 水流监控操作简便 ● 数字显示单位英尺/秒或者米/秒 ● 重量轻,结实、可靠 ● 高精确度 ● 经历了世界各地专业水文工作者12年的使用检验 ● 使用涡轮测量 ● 带测量标尺的望远镜手柄 ● 即时显示,换算成平均速度 ● 防雨计算机读取数据 ● 可以装箱储存 ● 多语言支持:德、英、法、意、西、瑞士 ● 可以应用于地下水井、河流、溪流、废水处理、工业水处理 产品介绍 FP111\FP211\FP311直读式流速仪是一种可以精确测量水流速度的仪器。它有一个涡轮位移传感器和一根可伸缩,顶端带有数字显示功能的直杆组成。该仪器将给出水流的平均速度,可以广泛应用于各种水流的测速工作。 涡轮传感器 仪器利用涡轮传感器实现精确的位移测定。水流带动涡轮沿摩擦很小的轴转动,旁边的磁性金属在涡轮转动时会产生电信号脉冲,通过转换装置可以将转速转换成水流速度在手柄屏幕上显示出来。涡轮的清洗非常方便。 数字显示屏 数字显示装置将涡轮传感器传来的电信号放大并转换成水流速度显示出来。防水屏可以显示水流的瞬时速度和平均速度,并且有四个按钮来变换功能和屏幕清零。供电电池可以使用五年,屏幕也可以显示最大速度,测量日期和秒表功能。 探测手柄 流速计手柄可以在一定范围内延长:1.1~1.8m(FP111) 或1.7~4.6m(FP211)或0.76~1.7m(FP311)。表面镀铝使其重量轻,寿命长。 真实平均速度 首先按RESET按钮将屏幕清零,将流速仪置入水中开始读数,当流速显示稳定后,仪器会得到真实的平均速度。该数值将一直保存到下一次清零操作。 流量测量 流量=流速× 横断面面积。导管的截面积由型号决定,水渠,河流的截面积可以通过多点测量计算出来。对于小型导管,截面各处的流速很均匀,只需测一处的平均流速即可;对于河流,需要多测几个点处的流速得到平均速度。 参数 适用范围:清水和浑水河流 测量范围: 0.1~6米/秒 温度范围: -20~+70℃ 标称精度:± 0.03米/秒 显示:四位液晶 ,测杆伸缩管长度5米
  • 约稿:激光衍射技术在吸入制剂研究中的应用
    1. 引言   通过吸入方式将药物直接输送到人体肺部,已是世界公认的治疗哮喘和慢性阻塞性肺病的最好方法,同时肺部及呼吸道也可作为一个通道,递送的药物通过气道表面进入人体血液系统,然后再进入到身体其他器官,达到全身作用的目的。然而影响药物在肺部及呼吸道沉积的因素有很多,其中气雾的粒度大小分布就是最重要的影响因素之一。目前吸入制剂粒度大小测量最经典的方法还是惯性撞击器法,其利用不同大小的药物颗粒具有不同的动能,从而具有不同的动力学特征而将其分离,不但能够得到雾滴中不同大小的活性成分的绝对含量,而且也是美国药典和欧洲药典评价吸入制剂体外粒度分布推荐使用的方法。但惯性撞击器法本身也存在不足,比如测试比较麻烦,尤其是其洗涤干燥以及色谱分析过程,往往测试一个样品需要较长的时间,这在现代医药研发过程中就显得&lsquo 节奏&rsquo 偏慢,同时随着吸入制剂研究的发展,大家不但对揿次之间的稳定性有更高的要求,而且希望对于每一揿次的吸入或者喷射过程能够获得更多的信息,而在这些方面,惯性撞击器法都略显不足,而激光衍射技术恰恰可以弥补。激光衍射技术是基于不同大小的颗粒其衍射光在空间分布的不同,利用米氏理论反演计算而获得颗粒体系的粒度分布,其本身快速无损的测试方式、对于喷雾细节的展现、以及快速比对的特点,使其在吸入制剂研究和筛选过程中大大提高研究效率,尤其是其本身可以跟惯性撞击器以及USP人工喉联合使用,大大拓展了其应用范围。本文将根据其特点选取一些剂型和领域就激光衍射技术的应用研究跟大家做一些沟通和介绍。   2. 鼻喷剂   近年来,通过鼻粘膜给药已被认为是一种药物能被快速高效吸收的给药方式,鼻粘膜细胞上有很多微细绒毛,因此大大增加了药物吸收的有效面积,粘膜细胞下有着丰富的血管和淋巴管,药物通过粘膜吸收后可直接进入体循环,此外,鼻腔内酶的代谢作用远远小于胃肠道,因此,鼻腔给药系统正日益受到人们的重视,比如,在肽类和蛋白质类药物的剂型研究领域。 图1. 马尔文喷雾粒度仪测试鼻喷剂粒度分布   在众多给药剂型中,喷雾剂是比较常见的剂型,仅通过雾化装置借助压缩空气产生的动力使药液雾化并喷出,由于其不含抛射剂,不使用耐压容器,目前应用越来越广泛。在鼻喷剂研究过程中,对于鼻喷剂粒度分布大小有两个因素影响至关重要,即药物配方和喷射装置,下面我们就通过一些模拟实验来看看激光衍射技术如何来体现这些影响因素。   首先简单介绍一下激光衍射技术测量鼻喷剂的一个过程。图1为马尔文的喷雾粒度仪,两端竖起的装置分别为激光的发射端和接收端,其可以自由移动以调整空间位置,中间的装置为鼻喷的触发装置,通过该装置我们可以按需求设置不同的触发压力或者触发速度(也有用触发时间的),同时可以调整喷射角度,这样我们就可以灵活快速地调整测试参数。   测试完成后,激光粒度仪将会实时给出整个喷射过程的状态。图2为鼻喷剂一个揿次的数据。其中横坐标为时间,纵坐标为粒径大小,几条不同颜色的曲线分别代表D10、D50、D90以及喷射浓度随喷射时间的变化。在整个0.16秒的喷射过程,可以被被分为三个阶段,0-0.02秒为触发阶段,此时颗粒喷出还不稳定,粒度迅速变小,浓度也迅速变低 0.02-0.09秒为稳定阶段,此时粒度分布数据趋于稳定 0.09-0.16秒为消散阶段,此时粒度分布变得极其不稳定,有大量大颗粒出现。激光衍射技术不但可以给出清晰的变化过程,而且可以给出整个测试过程或者每个阶段的平均粒径,图3给出每个阶段的平均粒度分布及粒径数据。 图2. 鼻喷剂一个揿次整个过程 图3. 鼻喷剂一个揿次三个阶段的分别的粒度分布及累计数据   从这也可以看出,初始阶段平均粒径在68微米左右,而稳定后粒径变小达到37微米,而消散阶段粒径进一步变大达到45微米左右。而图4则给出了连续4个揿次的喷射数据,这样我们不仅可以看到每个揿次的粒径变化、粒径平均值等,而且还可以方便快捷地看到其不同揿次间的数据变化及稳定性。 图4. 鼻喷剂4个揿次的喷射数据   图5为一款设计为50揿次的喷雾剂配方整个喷射周期内的粒径数据,从该数据可以看出,除第一揿次粒径偏大外,一直到60揿次数据都还是比较稳定,其中41揿次可能是由于操作失败造成喷射粒径明显变大,这样对于鼻喷剂以及罐体设计的喷射周期及稳定性提供了良好的数据基础。 图5. 一款设计为50揿次的鼻喷剂整个喷射周期内的粒径数据   除了看揿次间的稳定性,我们还可以观察不同配方、不同喷射泵以及不同喷射口径对于喷射粒径的影响。图6为同一鼻喷剂配方采用不同的喷射泵条件下的液滴粒径大小。 图6. 同一种鼻喷配方在两种不同泵条件下的喷射粒径影响   从该图可以看出,两种泵随着触发压力增大,液滴粒径都在显著减小,但相比之下,B泵对压力并不敏感,而A泵在压力比较低的时候,随着压力变化粒径会发生巨大变化,这些在泵体设计和选型时必须考虑的问题。 图7. 不同浓度的PVP对喷射粒径的影响(A泵)   当然药物配方对于喷射粒径也会产生较大的影响,在这里我们通过一个模拟实验来观察结果。我们在同样的装置、同样的泵速条件下(40mm/S),分别采用不同浓度的PVP水溶液来观察雾化效果,PVP浓度分别为0、0.25%、0.5%、1.0%以及1.5%。图7给出了五种配方下的喷雾中值粒径结果,从中可以看到,随着PVP浓度的增加,雾化的粒径逐渐变大,而且雾化稳定期越来越短,当PVP浓度达到1.5%时,基本已经无法找到稳定的雾化状态了。产生这样的原因可能是随着PVP浓度的增加导致雾化液粘度增加,从而导致雾化液滴粒径显著变大,但对于同样趋势的配方,我们更换了喷射泵B,结果见图8。 图8. 不同浓度的PVP对喷射粒径的影响(B泵) 图9. 孔径更小的喷嘴实验结果(B泵)   从该图可以看到,虽然随着PVP浓度增加粒度变大的趋势没有变,但喷雾稳定性明显增加,这也说明B泵提供的剪切力完全克服了雾化液粘度增加带来的波动。为了进一步考察影响喷雾粒径的影响因素,在保持图8的实验条件下,我们更换了更细的喷嘴观察雾化效果。图9展示了PVP浓度在0、0.5%和1.0%三种情况下,在更细的喷嘴下的雾化粒径结果,可以发现雾化液粒径分布显著变小,尤其是1.0%PVP浓度下,其雾化液滴中值粒径由200微米降到120微米左右。   3. Nebulizer喷雾剂   喷雾剂是指通过压缩空气驱动药液通过喷孔达到分散药物的给药剂型,其无需抛射剂、储罐容器无需加压、一般采取水性配方辅以固定的辅料等,同时对于吸入剂量较高的药物(比如诺华公司300mg妥布霉素)其雾化递送也具有明显的优势,再加上可以采取潮式呼吸的方式,因此目前喷雾剂广泛应用于医院急救室,特别是患哮喘或慢阻肺的儿童和老年患者。喷雾剂也是一个非常强调配方和雾化方式的剂型,换句话说,只有一个好的配方搭配以合适的雾化方式,才能够做出一款好的喷雾剂。当然由于呼吸的模式不同,可能也会对吸入雾滴粒径产生影响,因此我们在研究过程中,就必须三方都要考虑到,即雾化配方、雾化方式以及呼吸模式等。   图10是马尔文喷雾粒度仪测试喷雾制剂的一个示意图。其中两边是激光的发射和接收端,紧贴中间的是一个吸入式样品池,模拟人的呼吸道,而上面白色的弯管为USP人工喉,而吸入式样品池下面是接泵或者呼吸装置,这样液雾通过上面人工喉进入激光测试区域,然后通过我们的吸入样品池被泵抽走。 图10. 马尔文喷雾粒度仪测试液雾示意图   图11是一个持续液雾雾化的粒径分布结果,图中横坐标为时间,纵坐标为粒径大小,三种颜色的曲线分别为雾滴粒径的D10、D50以及D90,可以看到雾滴的粒径分布在长达10分钟的雾化时间内相对比较稳定。下面我们就将结合一些实验来考察影响雾化粒径的各种因素。我们知道,液雾雾化的方式较多,比如常见的喷射雾化、振动雾化或者超声雾化等,每种雾化都有各自的优缺点,其中喷射雾化就是比较常见的一种方式,其主要原理是通过一定速度的压缩空气携带药液通过狭小喷嘴而雾化,这时候压缩空气的流动速率就对雾化效果产生非常大的影响,图12给出了同一喷嘴在不同空气流速下的雾化粒径结果。 图11. 持续的nebulizer雾化粒度测试结果 图12. 压缩空气流动速率对雾化粒径的影响   从图中可以看出,随着空气流速速率增大,雾化液滴的粒径参数D10、D50以及D90都呈下降趋势,当流速达到11L/min时,雾化粒径达到最小,随后空气流速进一步增大,其雾化粒径反而变大,这可能是流速太大导致部分大的液滴越过挡板造成的。   同时马尔文喷雾粒度仪可以跟呼吸模拟机相连使用,从而对雾化进行更加深入的研究。图13给出了一个雾化系统在正弦呼吸模式下的雾化粒度结果,刚开始随着吸入速率逐渐增大,雾化液滴浓度迅速增加并趋于稳定,而雾化液滴粒径迅速减小然后缓慢增加,而当吸入速率逐渐变小时,雾化液浓度迅速衰减并且雾化液粒径开始显著增加并且很不稳定,这个数据也很好地体现了呼吸过程中发生的变化。 图13. 某雾化系统在正弦呼吸模式下的雾化粒度结果 图14. 不同呼吸频率下的雾化液滴粒径结果   当然我们也可以改变呼吸的方式,比如保持相同的配方和管路结构,增加呼吸频率,观察呼吸方式对于雾化粒径的影响(图14)。从图中可以看出,随着呼吸频率的增加,吸入时间也相应减少,同时吸入雾滴的流动速率也跟着增加,液滴粒径显著减小。   除了呼吸方式,雾液配方对于雾化粒径也会有显著的影响,图15给出了三种不同浓度的PVP溶液的雾化粒径结果。可以看出随着PVP的加入以及浓度的增加,其雾化粒径显著增加,这主要是由于PVP的加入增加了雾化液的粘度造成的。 图15. 不同浓度的PVP溶液雾化粒径结果 图16. 不同浓度的PVP溶液雾化吸入浓度的结果   同时图16给出了上述三种雾化液在吸入过程中雾液吸入浓度的变化,从图中可以看出,随着PVP的加入以及浓度增加,吸入浓度明显变小,这也就意味着,要想达到相同的递送剂量,对于粘度较高的雾化液可能需要更长的吸入时间。   4. DPI干粉吸入剂   干粉吸入剂(DPI)又称吸入粉雾剂,是在定量吸入气雾剂的基础上,结合粉体输送工艺而发展起来的新剂型。它是将微粉化药物单独或与载体混合后,经特殊的给药装置,通过患者的主动吸入,使药物分散成雾状进入呼吸道,从而达到局部或者全身给药的目的。干粉吸入剂具有自身显著的特点:比如无需氟利昂抛射剂,不存在大气污染问题 不含酒精、防腐剂等溶媒溶剂,减少对于喉部的刺激,同时也更加易于保存 不受药物溶解度限制,可以携带的剂量较高 固体剂型,尤其适合多肽和蛋白类药物。然而干粉吸入剂虽然不需要考虑溶解悬浮等问题,但由于粉体颗粒之间容易产生团聚,同时活性成分与辅料载体之间包覆或者相互作用因素也必须详细考量,这就对吸入装置有着更高的要求,换句话说,必须是合适的活性成分及载体,控制合适的颗粒大小,并配以合适的吸入装置,才能达到稳定安全的剂量输送。   为了进一步说明这个问题,我们用了两种不同的药物采取不同的吸入装置观察雾化效果。其中两种粉体药物分别为柳丁氨醇和布地奈德,表1给出了雾化细颗粒所占的比例。 表1. 两种粉体在不同的吸入装置下的细颗粒比例   其中可以看出,同一种物料在不同的吸入装置中分散效果差异非常大,比如布地奈德的细颗粒比例可以从14%变为63%。而如果单从粉体物性角度来说,布地奈德的分子表面能是柳丁氨醇的5倍以上,这意味着分散布地奈德的颗粒要比柳丁氨醇难得多,但我们看到最终结果却恰恰相反,布地奈德粉体分散的细颗粒更多,这也进一步说明粉体吸入分散并不是简单的按照其物理性质的规律进行的,因此如果要进行干粉吸入制剂的研究开发,就必须将粉体配方和吸入装置同时相互考量。   接下来,我们就通过一个小的实验来看看粉体配方工艺、吸入装置以及吸入速率是如何影响雾化效果的。我们选了三种配方的粉体(见表2),第一种就是普通微粉化的乳糖粉体,第二种是微粉化的乳糖添加了5%的MgSt,采取实验室普通的混合设备加工,第三种同样是微粉化乳糖添加5%的MgSt,但采用的是高强度的混合设备混合(该技术由Vectura开发)。由于硬脂酸镁本身作为一个两性的物质,可以对微粉化的乳糖形成包覆结构,从而减少乳糖的团聚,但同时混合的方式和效率也将极大地影响乳糖的包裹效率和均匀程度,这也就直接导致粉体输送的复杂性。图17给出了纯的微粉乳糖在不同吸入速率下的粒径分布情况,从图中可以看出随着吸入速率增大,其颗粒粒径明显减小,这说明虽然乳糖本身颗粒是比较小的,但由于细颗粒具有较强的团聚作用,因此随着吸入速率增加,剪切作用力增强,导致颗粒越来越小,但团聚情况依然明显。   表2. 三种不同配方及加工工艺的粉体 图17. 纯微粉化乳糖在不同吸入速率下的粒径分布 图18. 普通混合的乳糖+硬脂酸镁粉体在不同吸入速率下的粒径分布 图19. 采取高能混合的乳糖+硬脂酸镁粉体在不同吸入速率下的粒径分布   图18则给出了普通混合的乳糖+硬脂酸镁粉体在不同吸入速率下的粒径大小,相比较纯的乳糖,首先在低吸入速率条件下,其颗粒分散粒径更小,尤其是大颗粒方面显著减小,这说明硬脂酸镁的包裹从一定程度下减小了乳糖团聚,但随着吸入速率增大,其粒度变化不明显,而且团聚依旧非常明显,这说明硬脂酸镁的包裹并不均匀,换句话说其并没有形成单个乳糖颗粒表面的包裹,而是多个乳糖团聚颗粒被包裹,这样这些大的包裹颗粒并不会随着吸入速率增加而分散,因此就造成了在高流速下,其粒径反而要比纯乳糖的要大。但如果改善了加工方式,提高了硬脂酸镁的分散均匀性和包裹效率,实现了单个乳糖颗粒的包裹,则可大大改善其分散粒径。图19则是采取高能混合方式的粉体在不同吸入条件下的粒径结果,从图中可以发现其分散粒径大大减少,基本上都在20微米以下,而且其粒度分布对于吸入速率并不敏感,这些都说明乳糖的包裹效率和均匀性得到了显著提升。   5. 激光衍射&撞击器连接 图20. 激光衍射粒度仪和安德森撞击器相连接   为了能够使激光衍射的测量条件跟碰撞法的测试条件一致,激光粒度仪还可以跟相关碰撞器相连接。图20是马尔文喷雾粒度仪跟安德森撞击器相连接的示意图,其中吸入制剂通过上面的人工喉进入到吸入样品池中进行粒度检测,然后通过下部的接口进入到撞击器中,由于是在同一通路中,大大提高了测试条件的匹配性,同时激光衍射作为一种无损检测技术,其本身不会对通路中的液滴、雾滴造成任何影响,因而大大扩展了其应用性。   6. 总结   现在吸入制剂越来越受到大家的重视,不论是气雾、液雾还是粉雾,不论何种形式,粒度检测毫无疑问都是体外检测中不可或缺的一环。当前医药研发的过程实际上就是跟时间赛跑的一个过程,因此在研发期间如何能够快速对大量配方、喷射装置以及测试条件进行筛选和甄别就显得非常关键。而激光衍射技术恰恰具有快速无损的特性,同时其结果比对性又非常强,能够快速提供大量粒径检测的相关数据,为吸入制剂的研发和生产提供坚实的保障。   (作者:李雪冰,英国马尔文仪器公司激光衍射产品专家,负责激光衍射及颗粒图像等产品的技术支持。)   注:文中观点不代表本网立场,仅供读者参考。
  • Life Tech 双色激光新产品9月全球同步上市
    蓝色/红色双激光配置Attune® 声波聚焦流式细胞仪   新产品2011年9月全球同步上市销售 Attune® 声波聚焦流式细胞仪蓝色/红色双激光配置新产品现在上市销售了,该新产品和已经销售的蓝色紫色双激光声波聚焦流式细胞仪具有相同的数据准确性和高灵敏度。 您可以在该新款蓝色/红色双激光Attune® 流式细胞仪上采用您已经熟悉的蓝红荧光标记流式试剂进行流式细胞分析,您可以在任何其他流式细胞平台无法相比的高流速下进行高精度流式细胞分析。 精准的高流速分析,而不影响CVs 快速流式分析:稀有细胞检测快10倍以上 操作简单:不需裂解不需洗脱全血样品流式细胞分析方法,避免细胞损失 您可以根据您的实验需要,选择相应的激光配置。 了解更多产品信息 Life Technologies 中国区办事处 销售服务信箱:sales-cn@lifetech.com 技术服务信箱: cntechsupport@lifetech.com 客户服务热线: 800-820-8982 400-820-8982 www.lifetechnologies.com FOR RESEARCH USE ONLY. NOT INTENDED FOR ANY ANIMAL OR HUMAN THERAPEUTIC OR DIAGNOSTIC USE. © 2011 Life Technologies Corporation. All rights reserved. The trademarks mentioned herein are the property of Life Technologies Corporation or their respective owners. In compliance with federal regulations, we hereby disclose that this email communication is for commercial purposes.
  • 激光多普勒测速技术发展及应用漫谈(1)
    仪器信息网讯 2020年 12月1日23时11分,嫦娥五号探测器稳稳软着陆在月球,落月过程中,中国科学院上海技术物理研究所研制的激光测距测速敏感器发挥着重要作用,该多普勒激光测速精度可达0.1米/秒,将三个方向的多普勒激光测速的结果反馈给导航系统,确保航天器着陆更平稳。据悉,这也是多普勒激光测速技术首次在太空导航上得到应用。嫦娥五号激光测距测速敏感器和激光三维成像敏感器激光多普勒测速是什么?激光多普勒测速仪发展史又是怎样?本期,我们邀请北京航天光新科技有限公司 CEO 杨开健分享激光多普勒测速技术发展及应用。杨开健 北京航天光新科技有限公司 创始人兼CEO 1.激光多普勒测速仪原理激光多普勒测速仪基于光学多普勒效应利用多普勒频移实现对物体线速度的非接触测量。多普勒效应(Doppler effect)主要内容为:当声源与接收器(或观察者)之间存在相对运动时,使得接收器(或观察者)收到的声音频率,和声源发出的声音频率不同(出现频差)的现象。接收器接收的频率和声源发出的声波频率之间的差值就叫多普勒频率,其大小同声源与接收器之间的相对运动速度的大小、方向有关。多普勒效应不仅仅适用于声波,它也适用于所有类型的波,包括电磁波。当然光波也具有多普勒效应。如图所示,激光多普勒测速仪出射的激光束入射到运动物体上,部分散射光仪器接收。由于仪器相对于物体有一定的运动速度,根据多普勒效应可知,仪器接收到散射光的频率与出射激光的频率不同,分别是和,这里指仪器出射激光的频率,指多普勒频率。多普勒频率与物体的运动速度有关,通过探测多普勒频率即可计算出物体的运动速度。激光多普勒测速仪原理示意图2.激光多普勒测速仪发展史——解决不同时代用户的需求痛点1964年Yeh和Commins首次观察水流中粒子的散射光频移,并证实了可利用激光多普勒频移技术来确定流动速度,Foreman和George,Golesfecion和Kreid,Pike,Huffaker等人进一步论述了多普勒技术原理、特点及其应用,使该项技术初步得以实用化,不仅可以测量液体流速,还可以测量气体的流速。70年代是激光多普勒技术发展最为活跃的一个时期,Durst和Whitelaw提出的集成光单元有了进一步的发展,使得该系统的光路结构更为紧凑。光束扩展、偏振分离、频率分离、光学移频等近代光学技术在激光多普勒技术中得到了广泛的应用,信号处理采用了计数处理、光子相关及其它一些方法使激光多普勒技术测量范围更广泛,它的精度高、线性度好、动态响应快、测量范围大、非接触测量等优点得到了长足的发展。1975年在丹麦首都哥本哈根举行的“激光多普勒测速国际讨论会”标志着这一技术的成熟。80年代,激光多普勒技术进入了实际应用的新阶段,它在无干扰的液体和气体测量中成为一种非常有用的工具。可应用于各种复杂流动的测试,如:湍流、剪切流、管道内流、分离流、边界层流等。随着大量实际工程、机械测试的需要,目前,固态表面的激光多普勒技术也越来越受到重视:A. E. Smart,C. J. Moore等把该项技术应用到航空发动机的研究上 清华大学利用激光多普勒技术分析磁头的运行姿态溯;美、德开始激光光栅多普勒测量的研究,由光栅衍射主极大光束形成的多普勒信号,具有信噪比高、抗干扰能力强等优点,可用于各种机械的振动测量,但使用时须将光栅和测量目标相连接,限制了它的适用范围;F. Durst和M. Zare提出了PDA(相位多普勒)技术;他们研究发现,球形粒子对两束相交光束散射,会在周围光场形成明暗相间的干涉条纹。当用两个探测器接收多普勒信号时,两路信号之间存在的相位差与粒子大小成呈线性关系。这一技术被广泛应用于粒子大小的测量中,目前也被用于折射率的测量中;天津大学进行将激光多普勒技术用于固体表面面内位移远距离测量研究。3.从应用有限到技术逐渐商品化激光多普勒技术虽被证明是一种非常有用的技术,但它的仪器化产品在过去相当一段时期内受气体激光器体积庞大、信号处理技术相对落后的限制,在机械工业和大型工程领域的实际应用比较有限。近年来,许多微光学元件己经商品化,激光二极管的应用也为实现仪器小型化提供了便利条件,微小透镜取代了传统的透镜。计算机和数字信号处理技术的结合增大了振动量测量和分析的实时性和自动化程度,信号时域波形分析法、函数分析法、调和分析法等技术的成熟大大提高了测量的准确性和实用性。特别是随着传感技术和信息技术的发展,产生了一些新的测量方法,将多传感数据实时综合处理及分析变为可能,信号处理过程实现了信息化和综合化。半导体技术使得信号处理器体积减小的同时可靠性得到大大增强。这些技术的涌现,使得激光多普勒技术向着小型化、数字化、多维化、实用化、商品化等方向发展。目前,世界上许多国家已经有成熟的激光多普勒测速产品,如美国、德国、英国、丹麦、瑞典、新加坡等。应用于工业测量领域的光路结构大部分是双光束差动结构,该结构具有易对准、接收口径大等优点。该技术已经可以在钢铁、有色金属的轧机生产线的在线测量,或者用在线缆、造纸、印刷等行业的生产线的速度测量和长度累计。补充:国内激光多普勒技术研究现状据公开资料表明,国内目前从事激光多普勒技术研究的单位越来越多,清华大学、中国科学技术大学、大连理工大学、电子科技大学、国防科技大学、中国科学院上海技术物理研究所等单位都展开了激光多普勒测速技术研究。本网根据相关资料整理如下:(图源网络公开整理)欢迎广大业内人士分享更多科学技术干货内容,请投稿至liuld@instrument.com.cn
  • TSI 8220型手持式激光粒子计数器8月在中国上市
    美国TSI公司经过多年精心研制,推出当今性能最为优良的手持式激光粒子计数器,使这一类的仪器性能 俄功能有了一个巨大的突破。 AEROTRAK粒子计数器是TSI公司新开发的用于粒子计数测量的产品。它是全面的仪器,包括光度测量质量浓度,浓缩粒子计数,仪器表面浓度测量,TSI公司已准备了40年。典型应用于清洁房间检测,室内环境研究,人体暴露照射,室内空气质量,过滤测试,清除测试,品质确保和污染物研究。 AEROTRAK Model 8220粒子计数器是重2.2磅(1公斤)的手持式仪器,并可使用AC电源或锂离子电池。8220有一个0.1立方英尺/分(2.83行/毫米)的流速和6个可调整的范围。仪器可连接一个热敏打印机。大于100000个数据被储存并可通过TRAKPRO™ Data数据分析软件下载到PC机进行数据分析。 这个粒子计数器还可加载温度和湿度传感器,从而可以在一台仪器上同时获得多个参数
  • 铀系放射性核素激光质谱分析技术取得突破
    铀系放射性核素(230Th-231Pa-232Th-238U)是海洋碎屑沉积物定年、评估沉积颗粒侧向迁移程度、以及重建粉尘通量、表层海洋输出生产力、深海洋流流速、深海氧化还原状态所依赖的重要指标。对于晚第四纪深海沉积物中超痕量的230Th和231Pa而言,其浓度范围一般在几到几百pg/g,是自然界中丰度最低的一类核素。传统分析230Th和231Pa含量的溶液方法化学处理流程复杂、耗时久,溶样和化学分离时Pa的回收率难以保证稳定。开展沉积物230Th和231Pa含量的可靠分析,还需精确标定人工放射性核素(229Th、233Pa)的混合稀释剂溶液,但233Pa的半衰期大约只有一个月,每批次的实验分析均需重新配制和标定稀释剂溶液。因此,常规开展沉积物230Th和231Pa的分析受到了极大限制,目前国内外仅有少数单位可以进行此类分析。为了深入开展海洋沉积物铀系核素的地球化学研究,充分发挥铀系核素的古海洋应用潜力,显然需要更高效、便捷的分析方法。本研究另辟蹊径,利用激光剥蚀-多接收质谱技术来突破上述分析难题。海洋沉积物基质复杂,结构松散,无法直接进行激光剥蚀。为此我们首先开发了海洋沉积物高温熔融玻璃化的方法。在中国科大黄方教授课题组建立的火山岩粉末小样品玻璃化方法的基础上,本研究针对海洋沉积物富高温挥发组分(如碳酸钙、硫酸盐等)的特点进行了改进。在得到均一硅酸盐玻璃样品后,我们进一步建设了激光剥蚀质谱分析方法。由于质谱中232Th拖尾对丰度极低的230Th、特别是231Pa的信号存在显著干扰,为了可靠获取U-Th-Pa在质谱仪中的分馏,需制备富集230Th和231Pa但不受232Th拖尾影响的玻璃标样。我们利用处于铀系衰变平衡的钙铀云母矿物,制备了不含232Th(低于检测限)、且富集231Pa的玻璃标样。利用太平洋深海表层沉积物,制备了富230Th而232Th拖尾可以忽略的玻璃标样。同时,基质效应、拖尾干扰稳定性、多原子干扰、离子计数器在超低计数时的性能等,均可能对230Th和231Pa的信号存在不确定的影响。事实上,以往的激光剥蚀质谱分析典型的浓度测量范围在ng/g及以上,对于自然界中极低含量的231Pa,此前从未报道过激光剥蚀质谱分析。本研究对这些不确定性进行了系统验证,将激光剥蚀硅酸盐典型分析的元素/同位素含量测试范围向下拓展了2-3个数量级。研究者对一系列已知230Th和231Pa含量的海洋沉积物样品(利用溶液稀释剂法进行测试)进行了分析对比,进一步验证了极低丰度下海洋沉积物230Th和231Pa激光质谱分析测试的可靠性。本研究建立的方法(图1)可以实现多种类型的海洋沉积物中230Th、231Pa、232Th、238U的快速准确测量,极大提高了样品处理与测试效率。对存在230Th过剩的海洋沉积物样品的230Th/232Th分析的准确度在±2%以内,而对230Th衰变平衡的样品(230Th含量低至数十pg/g),230Th/232Th的准确度在±5%以内。231Pa/232Th比值的分析的准确度在±12%以内(231Pa含量低至几pg/g, 溶液稀释剂分析准确度一般在百分之几的水平)。因此,海洋沉积物万亿分之一浓度水平的铀系核素激光质谱分析技术完全满足实际需求,具有广泛的应用前景。图1.本研究分析方法的主要流程上述研究成果近期以“Determination of picogram-per-gram concentrations of 231Pa and 230Th in sediments by melt-quenching and laser ablation mass spectrometry”为题,发表于分析化学领域Nature Index期刊《Analytical Chemistry》。南京大学博士研究生郑健帆为论文的第一作者,陈天宇教授为论文的通讯作者。南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室及关键地球物质循环前沿科学中心为论文的第一和通讯单位,合作单位包括青岛海洋科学与技术试点国家实验室、布里斯托尔大学、明尼苏达大学、自然资源部海洋一所。该论文得到了西太平洋地球系统多圈层相互作用重大研究计划等基金项目的联合资助。
  • 铀系放射性核素激光质谱分析技术取得突破
    铀系放射性核素(230Th-231Pa-232Th-238U)是海洋碎屑沉积物定年、评估沉积颗粒侧向迁移程度、以及重建粉尘通量、表层海洋输出生产力、深海洋流流速、深海氧化还原状态所依赖的重要指标。对于晚第四纪深海沉积物中超痕量的230Th和231Pa而言,其浓度范围一般在几到几百pg/g,是自然界中丰度最低的一类核素。传统分析230Th和231Pa含量的溶液方法化学处理流程复杂、耗时久,溶样和化学分离时Pa的回收率难以保证稳定。开展沉积物230Th和231Pa含量的可靠分析,还需精确标定人工放射性核素(229Th、233Pa)的混合稀释剂溶液,但233Pa的半衰期大约只有一个月,每批次的实验分析均需重新配制和标定稀释剂溶液。因此,常规开展沉积物230Th和231Pa的分析受到了极大限制,目前国内外仅有少数单位可以进行此类分析。为了深入开展海洋沉积物铀系核素的地球化学研究,充分发挥铀系核素的古海洋应用潜力,显然需要更高效、便捷的分析方法。本研究另辟蹊径,利用激光剥蚀-多接收质谱技术来突破上述分析难题。海洋沉积物基质复杂,结构松散,无法直接进行激光剥蚀。为此我们首先开发了海洋沉积物高温熔融玻璃化的方法。在中国科大黄方教授课题组建立的火山岩粉末小样品玻璃化方法的基础上,本研究针对海洋沉积物富高温挥发组分(如碳酸钙、硫酸盐等)的特点进行了改进。在得到均一硅酸盐玻璃样品后,我们进一步建设了激光剥蚀质谱分析方法。由于质谱中232Th拖尾对丰度极低的230Th、特别是231Pa的信号存在显著干扰,为了可靠获取U-Th-Pa在质谱仪中的分馏,需制备富集230Th和231Pa但不受232Th拖尾影响的玻璃标样。我们利用处于铀系衰变平衡的钙铀云母矿物,制备了不含232Th(低于检测限)、且富集231Pa的玻璃标样。利用太平洋深海表层沉积物,制备了富230Th而232Th拖尾可以忽略的玻璃标样。同时,基质效应、拖尾干扰稳定性、多原子干扰、离子计数器在超低计数时的性能等,均可能对230Th和231Pa的信号存在不确定的影响。事实上,以往的激光剥蚀质谱分析典型的浓度测量范围在ng/g及以上,对于自然界中极低含量的231Pa,此前从未报道过激光剥蚀质谱分析。本研究对这些不确定性进行了系统验证,将激光剥蚀硅酸盐典型分析的元素/同位素含量测试范围向下拓展了2-3个数量级。我们对一系列已知230Th和231Pa含量的海洋沉积物样品(利用溶液稀释剂法进行测试)进行了分析对比,进一步验证了极低丰度下海洋沉积物230Th和231Pa激光质谱分析测试的可靠性。本研究建立的方法(图1)可以实现多种类型的海洋沉积物中230Th、231Pa、232Th、238U的快速准确测量,极大提高了样品处理与测试效率。对存在230Th过剩的海洋沉积物样品的230Th/232Th分析的准确度在±2%以内,而对230Th衰变平衡的样品(230Th含量低至数十pg/g),230Th/232Th的准确度在±5%以内。231Pa/232Th比值的分析的准确度在±12%以内(231Pa含量低至几pg/g, 溶液稀释剂分析准确度一般在百分之几的水平)。因此,海洋沉积物万亿分之一浓度水平的铀系核素激光质谱分析技术完全满足实际需求,具有广泛的应用前景。图1.本研究分析方法的主要流程上述研究成果近期以“Determination of picogram-per-gram concentrations of 231Pa and 230Th in sediments by melt-quenching and laser ablation mass spectrometry”为题,发表于分析化学领域Nature Index期刊《Analytical Chemistry》。南京大学博士研究生郑健帆为论文的第一作者,陈天宇教授为论文的通讯作者。南京大学内生金属矿床成矿机制研究国家重点实验室及关键地球物质循环前沿科学中心为论文的第一和通讯单位,合作单位包括青岛海洋科学与技术试点国家实验室、布里斯托尔大学、明尼苏达大学、自然资源部海洋一所。该论文得到了西太平洋地球系统多圈层相互作用重大研究计划等基金项目的联合资助。
  • 绿洁水务携台式激光颗粒物分析仪等产品亮相“十一五”成就展
    仪器信息网讯 2011年3月7日至14日,杭州绿洁水务科技有限公司的台式激光颗粒物分析仪、在线颗粒物分析仪以及在线综合毒性监测仪亮相国家“十一五”重大科技成就展。 台式激光颗粒物分析仪   杭州绿洁水务科技有限公司推出的台式激光颗粒物分析仪,能够同时检测8个指定粒径(1.5-200微米之间)的颗粒物数量和分布,且选用液晶屏显示方式,水样流速为60ml/min,通讯接口RS-485(4线),工作电压220VAC(50Hz)或自备电源,可移动使用,非常方便,为新一代水处理工艺(膜处理)提供安全保障。 在线颗粒物分析仪   同时,杭州绿洁水务科技有限公司还提供在线颗粒物分析仪,适用于供排水、食品、制药、石化等行业。 在线综合毒性监测仪   该仪器能监测超过5000种物质的生物综合毒性,每45min左右完成一次检测,侧标准差小于5%,主要用于水源地突发事件的应急检测,是国内第一台基于发光菌法的在线综合毒性仪。目前,市场上的综合毒性仪多采用发光菌法且大部分为进口产品,价格要100多万,绿洁水务公司针对中国水质特点,自主研发的在线综合毒性监测仪成本仅为国外同类产品的一半,且维护费用低。   关于杭州绿洁水务科技有限公司:   杭州绿洁水务科技有限公司是在外引美国水处理行业资深专家,内依托国内优势院校相关学科结成长期战略合作的基础上组建起来的。公司专注于研发、生产、销售水质检测、监测设备,同时能提供饮用水水质检测、水处理工艺过程监测和城镇供水系统安全预警网络等整体解决方案及咨询的服务。此外,公司配套建有一个水处理检测、监测设备综合中试试验中心,质量管理标准计量和教研实验室,支撑公司所专注产业和服务的持续发展。
  • 聚光科技凭借激光气体分析仪,获国家级制造业单项冠军企业认定,积极助力大规模仪器设备更新
    近日,工信部公示第八批制造业单项冠军企业遴选认定名单。聚光科技凭借激光气体分析仪(LGA)入选,成为本批浙江省仅有的23家入选企业之一。2024年,浙江省《政府工作报告》将制造业单项冠军列入重点工作,将其视为推动新质生产力增长的关键引擎。制造业单项冠军企业是指长期专注于制造业某些特定细分产品市场,生产技术或工艺国际领先,单项产品市场占有率位居全球前列的企业。激光气体分析仪(LGA)是聚光科技的核心产品之一,自2004年上市以来不断迭代升级。该产品以其高精度、高稳定性和快速响应等特性获得了广泛认可,荣获多项殊荣,包括国家科技进步二等奖、中国专利金奖。此外,聚光科技牵头制定了“可调谐激光气体分析仪”的IEC国际标准和国家标准,为行业发展做出了积极贡献。聚光科技,赞3LGA系列激光气体分析仪以激光测量技术为核心,采用可调谐激光光谱技术,能够实时、准确地获取气体浓度数据,通过非接触式测量方式,大幅降低了设备故障率和人工维护成本,为工业过程提供了稳定、可靠的在线监测方案。该系列分析仪还具备高灵敏度和高选择性特点,能够精确区分不同气体成分,有效避免气体干扰导致的测量误差。同时,其快速响应能力使其能够迅速捕捉气体浓度的变化、及时反馈分析数据,为工艺调整和质量控制提供了有力支持。在钢铁冶金、有色冶金、水泥、电力、各类工业窑炉领域,LGA系列激光气体分析仪,能够很好满足各类过程气体分析的测量需求,可以抗背景气体交叉干扰、粉尘和视窗污染对测量的干扰,可以做到在线原位毫秒级响应,实现了在高温、高粉尘、高流速、强腐蚀等恶劣环境下现场在线分析气体浓度的测量。根据不同工况可供多种方案的选择,助力企业实现优化工艺、环保节能、智能寻优等。在石化炼化领域,LGA系列激光气体分析仪以其卓越的性能和精准度,为企业生产提供了强大的支持。无论是过程气体的组分分析,还是废气排放的严格监测,它都能准确可靠地完成任务,确保生产过程的稳定与安全。在煤化工行业,其耐高温、抗粉尘的特性使其在高温和恶劣环境下仍能稳定运行,为煤化工企业提供了精确的数据支持,助力工艺优化和产品质量提升。此外,LGA系列激光气体分析仪在氯碱、天然气、精细化工等多个领域也展现出广泛的应用价值。在氯碱行业中,它实时监测生产过程中的乙炔、氯化氢等可燃和有害气体含量,为生产安全提供坚实保障;在天然气领域,它精确监测天然气中的杂质含量,确保天然气产品质量;在精细化工行业,它确保生产过程的安全稳定,帮助企业环保达标。近日,国务院印发的《推动大规模设备更新和消费品以旧换新行动方案》(以下简称:《行动方案》,点击此处阅读原文)指出:推进重点行业设备更新改造。聚焦钢铁、有色、石化、化工、建材、电力、机械、航空、船舶、轻纺、电子等重点行业,大力推动生产设备、用能设备、发输配电设备等更新和技术改造。针对传统工业过程监测环境复杂、产能低、提效慢、控制难等问题,聚光科技以LGA系列激光气体分析仪、OMA系列在线紫外/可见/近红外光纤光谱分析仪、工业在线色谱/质谱分析仪等创新产品组合及解决方案,积极助力重点行业大规模仪器设备的更新。二十余年来,聚光科技始终坚守初心,以LGA系列激光气体分析仪为引领,不断推动工业领域实现更高效、更环保、更安全的生产目标。未来,聚光科技将继续致力于技术创新与产品研发,引领工业在线分析领域向国产化、智能化迈进,以科技创新为新质生产力发展持续注入新动能。
  • 让聚光科技LGA-4100来引领激光过程气体分析!
    武钢计控公司是国家一级计量单位。该公司以“在科学的道路上永无止境地探索”为企业理念,注重发挥各类人才积极性和创造性。通过建立现代企业制度,实施管理创新,形成较强的高新技术产品开发能力。该公司向我公司聚光科技提供了详细工况,让我公司根据现场工艺来设计,对其电捕焦油器O2浓度进行连续、实时的监测和记录、分析,给武钢计控公司的工艺控制提供依据。据该公司O2含量检测要求,我公司采用LGA-4100型探头式激光过程气体分析系统来进行测量。LGA-4100激光过程气体分析系统是结合多年的激光气体分析产品的开发和应用经验,集成半导体激光吸收光谱、激光器波长自适应、、蓝牙无线通讯等多项创新技术,推出的新一代激光过程气体分析产品。该系统的发射和接收单元直接安装在工业管道上。整个系统由于无预处理及运动部件,使得其相对于传统红外等分析系统,运行的稳定性和可靠性大大增强,并且维护标定工作量和运行费用大大降低。 LGA-4100半导体激光气体分析系统基于国际领先的半导体激光吸收光谱技术(DLAS),即“单线光谱”测量技术。具体来说,就是通过测量具有某一特定吸收谱线的激光束在穿过被测气体时发生的衰减信息,并根据激光强度衰减与被测气体含量间的正比关系,分析获得被测气体的浓度。与非分光红外气体分析技术相同,DLAS技术也是一种吸收光谱技术,它利用Beer-Lambert关系来定量分析半导体激光能量被被测气体选择吸收产生的衰减来获得气体的浓度。与传统非分光红外分析技术使用谱宽很宽且固定波长的红外光源不同,DLAS技术使用谱宽非常小(也就是单色性非常好) 且波长可调谐的半导体激光器作为光源。 因此,DLAS技术具有传统非分光红外分析技术无法实现的一些性能优点: 1. 不受背景气体交叉干扰。半导体激光器发射的激光谱宽小于0.0001nm,是红外光源谱宽的1/106,远小于红外光源谱宽和被测气体单吸收谱线宽度,其频率调制扫描范围也仅包含被测气体单吸收谱线(半导体激光吸收光谱技术也因此被称为单线光谱技术),因此成功消除了背景气体交叉干扰影响。 2. 不受粉尘和视窗污染干扰。非分光红外气体分析仪在分析粉尘含量较大的气体时,粉尘和被污染的光学元件会引起气室透光率的变化,而固定波长的光源又无法区别气体和粉尘的吸收,因此无法自动修正粉尘对光学元件的污染影响。而半导体激光的波长可通过调制工作电流而被扫描,使激光波长既扫描过有气体吸收的区域,也扫描过没有气体吸收的区域。当波长位于吸收区域时可测得包含气体和粉尘在内的总透光率T总,当波长位于无气体吸收区域时可以测得粉尘透光率T粉尘,从而可以准确获得被测气体的透光率T气体 =T总/ T粉尘。DLAS技术通过激光波长扫描技术修正了粉尘和视窗污染对测量的影响。 3. 不受被测气体环境参数变化干扰。被测气体环境参数—温度或压力变化通常导致谱线强度和展宽发生变化,对温度或压力信号不加修正就会影响测量结果。而DLAS技术是对被测气体单一吸收谱线进行分析,因此可较容易地对温度、压力效应进行修正。为此LGA-4100系统内置了温度和压力自动修正功能,能根据实际测量得到的被测气体温度和压力对气体成分测量值进行自动修正,从而可实现精确的在线气体分析。 综上所述,单线光谱技术、激光波长扫描技术和环境参数自动修正技术使DLAS技术可以被用于实现气体的原位分析,因此比非分光红外等传统采样气体分析系统具备更强的环境适应性。并且由于激光气体分析系统省却了采样预处理装置,结构简单、无运动部件,维护标定方便、可靠性高,响应速度快而准确,大大提升了在线过程气体检测的水平。 该系统特点: 1.无需采样,现场测量。 2.响应速度快(1秒)。 3.测量精度高(≤ ± 1%)。 4.不受背景气体交叉干扰。 5.自动修正粉尘及光学视窗污染影响。 6.结构简单紧凑、可靠性高,操作维护方  便,运行费用低。 7.一体化正压防爆技术,模块化设计,可  现场更换所有功能模块。 聚光科技在产品核心及关键技术领域拥有自主知识产权,现已申请并拥有多项发明专利、实用新型专利和软件著作权。其研发生产的激光现场在线气体分析系统于2003年经国家法定检测部门检测,精度达到1级。系统能够在高温、高粉尘、高流速、强腐蚀等恶劣环境下现场分析气体浓度和热值等。为各行业提供迫切需要的非接触、实时、远程、多点连续的自动监测解决方案,并为优化生产工艺、节能降耗、能源气回收、安全及环保监测等提供了有效保障。 那么为什么武钢计控公司会选择聚光科技呢? 除了聚光科技,还没有一家公司有实力去研发生产激光现场在线气体分析系统。作为全球不多的激光在线气体分析系统的开发和供应商,聚光科技解决了以下技术难点: 第一,半导体激光吸收光谱技术。解决包括半导体激光波长锁定技术(使激光频率长时间稳定在吸收谱线频率处)、高灵敏度的调制光谱检测技术、光学Etalon噪音有效抑制方法等,并建立和完善了重要工业气体成分的吸收光谱数据库(吸收谱线位置、不同温度下的压力展宽、吸收谱线线强及其与温度的关系等)等。 第二,高性能半导体激光电流源技术。半导体激光器非常容易被浪涌电流和高频电磁辐射损坏,为此聚光科技开发了用于各工业现场的低噪音半导体激光电流源技术,在半导体激光电流源电路中设计大量保护电路模块来抑制各种原因产生的浪涌电流和电磁辐射。同时,还通过降低激光电流源的噪音来降低激光强度噪音,从而提高系统的检测灵敏度。 第三,微弱信号检测技术和电磁兼容技术。为了提高检测灵敏度,除了降低上面提到的光学Etalon噪音外,还要降低各种电磁干扰噪音。为此研发了高性能的微弱信号检测技术(低噪音设计、采用锁相放大技术)和电磁兼容技术(如良好接地、电缆线屏蔽等)。第四,吸收光谱信号分析算法。激光在线气体分析系统实现了从测量获得的调制光谱信号中直接提取谱线展宽的数字信号处理方法,从而可以准确修正气体组分变化对气体浓度测量的影响。很多时候,光学Etalon噪音或其他噪音的频率与信号频率接近,而聚光科技研发的、适用于这种情况下的噪音抑制算法,大大提高了恶劣工况下激光在线气体分析系统的检测灵敏度和可靠性。 聚光科技不仅掌握世界尖端科技——激光吸收光谱技术,可以解决和突破以上难点,而且与现有其他分析系统相比,聚光科技研发生产的激光在线气体分析系统还实现了以下技术创新: 第一,开发的半导体激光在线气体分析系统实现了气体浓度的现场、连续测量,避免了背景气体的交叉干扰,自动修正粉尘、视窗污染所带来的数据误差。由于采用非接触式光学测量而适用于强腐蚀、高温、高压、高粉尘的恶劣环境,解决了现有常用采样方式“在线”分析系统的弊病。该技术创新点经鉴定为国内首创、国际先进。 第二,在使用光谱技术测量气体成分时,如果气体组成、温度和压力发生了变化,则气体的谱线展宽就会相应变化,从而影响测量的准确性。国外同类产品都是通过测量气体温度、压力,并且估计测量环境中的气体组成来计算谱线展宽,从而对测量气体成分进行修正。这种修正策略的难点在于无法准确估计测量环境中的其他气体组成,从而造成测量误差。对于此难点,聚光科技在国际上率先实现了通过数字信号处理的方法直接从检测的调制光谱信号中准确提取谱线展宽,从而避免了谱线展宽变化导致的测量误差。 第三,国际上现有同类产品一般都只有4-20mA电流、RS232等数据输出方式,聚光科技的激光现场在线气体分析系统除了以上方式外,还开发了可选配的无线数据传送模块,使本产品具有无线网络传输功能。该无线数据传输模块可以实现:对仪器内嵌程序版本实现无线远程升级;分析信息、数据的远程传输;远程收集系统工作状态,实时设置仪器参数等。这是国际上首次在半导体激光在线气体分析系统上实现无线数据传送。 与国外同类产品相比,LGA系列激光在线分析系统在软硬件方面也具有明显优势: 首先,它具有自动谱线展宽修正功能,分析气体浓度时不受被测气体环境中气体组成变化的影响,可应用于气体组成有较大变化的场合。 其次,LGA系列产品可选配GPRS无线数据传输模块,通过该模块,聚光科技可为用户提供远程程序升级、设置和优化分析系统参数等服务。而且,国外引进关键技术和部件,国内进行研发并量身定制,充分考虑了国内用户的现场工况和供货需求,为项目的按期、顺利实施也提供了有效保障。 聚光科技为武钢计控公司此项目解决了一些关键的工艺需求。 首先是响应速度。气体分析的重要因素是分析仪器的响应速度,激光在线气体分析系统实现“在位”测量和毫秒级响应,响应时间1s,避免了采样预处理响应滞后带来的安全隐患。 其次是样气排放。工艺管道中有大量有毒、有害气体,传统分析系统的尾气排放不仅会造成环境污染和爆炸,对操作人员身体也有害处。激光在线气体分析系统无需抽气检验,没有样气排放问题。 第三是测量精确度。测量的准确性关系到对安全隐患判断的准确性问题,激光现场在线气体分析对原始气体进行分析,不改变气体成份,测量准确度为± 1%。第四是维护、标定。系统维护和标定的工作量不仅牵涉人力物力,而且降低了开表率。激光在线气体分析系统的年维护和标定次数2次/年;且维护标定非常方便。 最后是运行费用。设备的选型不仅考虑一次性投资,还要考虑将来的运行和维护成本。激光在线气体分析系统无需备品备件,运行成本仅为电费、气源费和标定气费用。
  • 实验小技巧丨教您几招,治疗SPE小柱流速慢难题!
    小柱流速慢怎么办?在进入主题之前,先简单介绍下固相萃取(SPE)技术。  固相萃取(Solid Phase Extraction,简称SPE)技术,发展于上世纪70年代,由于其具有高效、可靠、消耗试剂少等优点,在许多领域取代了传统的液-液萃取而成为样品前处理的有效手段,在实验室中得到了越来越广泛的应用。它利用分析物在不同填料中被吸附的能力差将目标物提纯,有效地将目标物与干扰物分离,大大增强对分析物,特别是痕量分析物的检出能力,提高了被测样品的回收率。使用SPE效果对比图  万千世界的奇妙,造就了样品基质的千差万别,蔬菜,水果,肉蛋奶,水,土壤,橡胶,纺织品等等,不管是食品还是环境的样品,复杂程度也是各不相同。复杂程度一般的样品可以用简单提取作为前处理方法,但是对于特别复杂的样品就需要经过特殊的前处理,比如用SPE小柱,做进一步的净化,把目标物和杂质分离,进而在色谱仪器上得到一个漂亮色谱图,大家看现行的一些标准就会发现,有些样品基质的前处理肯定是会用到SPE手段的。  在用到SPE前处理的时候,各位分析检测工程师碰到最烦人最令人抓狂的问题是不是流速慢、流速不均、堵、下不去的情况;过小柱过到令人崩溃,既然流速都保证不了,怎么敢奢求回收率。 没关系,聚光科技(杭州)股份有限公司下属子公司上海安谱实验科技股份有限公司凭借多年来在样品前处理领域的深厚积累,教您几招,治疗小柱流速慢的难题。  SPE的基本操作,包括活化、平衡、上样、淋洗、洗脱,五个步骤。问题无外乎出现在这几个步骤里面,别急,我们一个个过来看。 SPE操作过程活化平衡  一般反相或者离子交换类型的小柱分别用到甲醇和水进行活化和平衡,正相小柱会用到石油醚或者正己烷来活化平衡。  1) 填料装填过紧导致流速过慢。可以通过加压加快流速,或者购买对流速有严格质控厂家的产品解决,安谱实验对CNW小柱每个批次的流速都有严格的质控范围,质控范围之外的小柱会被剔除。  2) 填料粒径过小导致流速变慢。比如同样的活化溶剂下,100-200 目的 florisil 就会比60-100 目的更慢些。可以根据样品基质类型和使用习惯选择合适规格的小柱。  3) 柱管体积差异。500mg 3mL;500mg 6mL,这两种规格形成的填料高度不一样,显然500mg 6mL,直径大,填料高度低,流速相对就快,就像地铁站早高峰,闸口多,通过速率快,闸口少,自然就拥堵,通过速率慢。可根据样品基质类型和使用习惯选择合适柱管的小柱。  4) 溶剂顺序加错。对于反相类型小柱,如果不小心把水当成活化溶剂,就会出现流速很慢的问题,因为水对于疏水性反相填料的浸润性是很差的,所以不小心把水当成甲醇来活化,可能等到花儿都谢了,它还是流不下来,注意别加错哦。  5) 活化和平衡溶剂不互溶。比如二氯甲烷活化,水平衡小柱,大家就会发现,水加入后,流速也会慢到让你崩溃。这是因为水和二氯甲烷的互溶性差造成的,可以加入过渡溶剂甲醇来解决,甲醇既可以与二氯甲烷互溶也可以和水互溶。  6) 空气进入填料。这个原因比较常见但也是比较难发现的原因,SPE小柱是由筛板,填料,柱管组成,不是有机的整体,所以在运输尤其是长途运输的过程中,就会出现微小的松动,导致空气进入填料,一般不容易被肉眼所发现。含有空气的填料在气压的作用下导致活化溶剂流下速度很慢。说到这大家可能就容易理解为什么同一批次的小柱,会出现轻微的流速参差不齐的情况,可以用 SPE 装置加正压的方式抽掉空气后,再一起加溶剂。上样  由于样品基质的复杂性,筛板孔径在 20um,在上样之前需要把颗粒物给过滤掉,比如含蛋白的样品需要加酸、盐、有机溶剂、加热等方式将蛋白处理掉;对于一般的基质,应采用过滤,离心或者高速离心,换大孔径填料等方式进行处理,现在好多第三方检测单位样品量非常多,但是该做的前处理步骤不能省,否则对仪器的损坏,对数据的可靠性都会有一定的影响。淋洗和洗脱  一般在淋洗和洗脱这两步出现流速慢的情形比较少,因为淋洗和洗脱都是不带基质的纯溶剂,一般上样步骤没有堵塞,就不会影响到淋洗和洗脱。可能出现流速慢的地方在于淋洗完小柱并干燥之后,因为一旦干燥小柱,就会使空气进入填料,这就回到了活化平衡导致流速慢的第 6 个原因,只要稍微加压就可以解决问题了。  当然我们在做实验的时候,不是每个步骤都要求快,鲁迅说过:欲速则不达,所以在小柱操作技巧里面,有两个步骤是需要控制流速的,分别是上样和洗脱;这两个过程是目标物与柱填料通过分子间作用力进行吸附和解吸附的过程,需要时间慢慢作用,大家一定要注意呦!
  • 手持测温应用激光篇|热成像在激光器制造、激光切割、焊接时如何应用?
    据激光加工专委会统计,2023年中国激光产业产值约980亿元,直逼千亿元大关。 据MRFR数据显示,预计2026年全球激光加工市场规模将达到61.1亿美元。 中国激光产业正处于成长期,预计2024-2029年,我国激光产业市场规模将以20%左右的增速增长,到2029年产业规模或超7500亿元。可见,激光产业有着巨大的市场潜力。激光技术市场需求已成为国内外企业重点关注的话题之一。我国激光技术的市场需求主要在哪里?中国激光技术目前已应用于光纤通信、激光切割、激光焊接、激光雷达、激光美容等行业,涉及多个领域,形成了完整的产业链。激光切割激光焊接激光美容比如在工业制造领域,激光已成为需求极大的一种工具。用户可利用激光束对材料进行切割、焊接、打标、钻孔等,这类激光加工技术已在汽车、电子、航空、冶金、机械制造等行业得到广泛应用。新能源汽车制造激光打标激光钻孔激光这个“潜力股”跟热成像有关系吗?在激光这个庞大的产业链中,激光器和激光设备两个环节的竞争尤为激烈。激光器是产生、输出激光的器件,是激光设备的核心器件。从激光器来看,光纤激光器由于具备电光转换效率高、光束质量好、批量使用成本低等优势,可胜任各种多维任意空间加工应用,成为目前激光器的主流技术路线,在工业激光器中占比过半。对此值得关注的是,在光纤激光器的生产质检过程中,热成像仪可以发挥极大的应用价值。比如在大功率光纤激光器的制造过程中,严重的缺陷会导致光纤熔接处异常发热,从而对激光器造成损坏或烧掉热点。因此,光纤熔接接头的温度监测是光纤激光器制造过程中的一个重要环节。使用红外热像仪可以实现对光纤熔接点的温度监测,从而判断产品质量是否合格。在光纤激光器生产质检中,热成像还可以如何发力?先简单了解下,光纤激光器的组成和工作流程:注解:单条激光的功率有限。在泵浦和合束器的双重加成下,激光的输出功率会变得更大。在上述流程中,热成像可以有如下应用:① 光纤熔接点质量监测光纤之间会有很多焊接点,光纤熔接处可能存在一定尺寸的光学不连续性和缺陷,借助热成像仪可以监测光纤熔接点的温度有无异常,判断熔接点是否存在缺陷,提高产品质量。② 泵浦检测泵浦在工作时会产生大量热量,其温度会直接影响芯片输出的激光波长,使用热成像仪可以对每台泵的来料进行质量检测,保证激光器质量。③ 合束器检测通过热成像仪,既可以判断合束器温度是否异常,也可以检测合束聚合后,输入和输出光纤受热是否均匀。
  • 激光赛道再添新军 英诺激光A股上市
    7月6日,我国激光产业赛道再添新军,英诺激光(301021)正式登陆创业板。英诺激光本次IPO发行3800万股,发行价格9.46元/股,对应的市盈率和市净率分别为26.48倍和1.59倍;募资总额3.59亿,拟用于固体激光器及激光应用模组生产、营销及技术服务网络中心建设、激光及激光应用技术研究中心建设和企业管理信息化建设及补充流动资金。  激光器+定制模组双向驱动  英诺激光是国内领先的专注于微加工领域的激光器生产商和解决方案提供商,激光器产品包括DPSS调Q纳秒激光器(纳秒固体激光器)、超短脉冲激光器(超快激光器,包括皮秒、飞秒级)和MOPA纳秒/亚纳秒激光器(MOPA光纤激光器),覆盖从红外到深紫外的不同波段,从纳秒到飞秒的多种脉宽。  2018 至2020 年,英诺激光营业收入分别为2.91 亿、3.59 亿和3.39 亿元,除了2020年受疫情影响外,主营业务整体上呈良好增长态势,最近三年复合增长率为6.90%。2021年一季度,公司营业总收入8608.20万元、归母净利润1956.29万元,同比增速分别为100.17%和561.79%。  从营收构成来看,激光器产品和定制激光模组销售是公司主要收入来源。公司激光器产品主要面向激光智能装备集成商,2018至2020年主营业务收入占比分别为69.28%、63.32%和64.84%;定制激光模组主要面向工业制造商、科研机构等终端用户,2018至2020年主营业务收入占比分别为24.17%、30.12%和28.13%。随着新产品的研发、推广以及新客户的开发,公司定制激光模组销售收入呈整体增长态势。  盈利能力上,英诺激光的整体毛利率和净利率水平较高,超过多数国内的可比公司。2018 至2020 年,公司销售毛利率分别为56.91%、50.75%和50.63%,销售净利率分别为21.35%、19.97%和19.35%。  顶尖“高材生”团队  管理团队背景来看,英诺激光是一家“高材生”企业。公司核心技术团队是广东省“珠江人才计划”和深圳市“孔雀计划”重点引进的创新创业团队;董事长暨创始人赵晓杰毕业于华中科技大学光电子工程系,日本分子科学研究所博士后,普林斯顿大学应用研究科学家,该机构也被认为是全球顶级的电化学研究机构;MOPA纳秒/亚纳秒激光技术研发负责人林德教为清华大学博士,英国哈德斯菲尔德大学博士后,曾发表过与激光技术及应用相关的期刊论文70多篇。此外,公司的激光应用技术研发工程师陶沙、混合超快激光技术研发工程师杨昕、激光应用技术研发负责人Jie Zhang等也均拥有知名机构的博士学历背景。  截至2020年12月31日,英诺激光共有研发人员55人,占公司员工总数的16.67%,其中博士15人。2018年-2020年,公司研发投入占比分别为9.19%、10.72%、11.78%,处于行业头部水准。  得益于较强的技术背景和较高的研发投入,英诺激光已成为全球少数同时具有纳秒、亚纳秒、皮秒、飞秒级微加工激光器核心技术和生产能力的厂商之一,同时也是全球少数实现工业深紫外纳秒激光器批量供应的生产商之一,拥有专利124项,其中发明专利34项。  英诺激光的主要产品纳秒紫外激光器,2018年销售量为2633台,约占当年全国销量的21.94%,市占率水平较高。  国产激光器正当时  2018年起全球激光行业周期性下行,目前正处于加速复苏阶段。而国内激光产业自2012年以来,市场规模加速成长,年均复合增速达26.45%。2019 年,我国激光设备市场规模达到658 亿元,全球激光设备市场规模1267 亿元,超过一半以上的激光设备市场在国内。  从发展趋势上看,紫外激光器销量增长明显,现已成为激光微加工的主力机型。紫外光的波长较短,加工时的接触面相对较小,有利于减小热效应影响区,能够有效提升加工精度,应用领域广。根据《2019年中国激光产业发展报告》,国产紫外激光器的出货量从2014年的2300台增长至2018年的15000台,预计2020年出货量有望达到20,000 台,整体增速较高。18年15000台出货量中,纳秒紫外激光器约占八成,是目前激光微加工领域的主力产品。  同时,超快激光器也正蓬勃发展,2017、2018 年两年的增速远超过整体激光设备市场增速。超快激光器短脉宽、大功率,适用于精密加工,未来仍有望成为激光微加工领域新的增长点。  回到公司而言,英诺激光的主力产品便是纳秒紫外激光器,主要竞争对手包括美国光谱物理、美国相干和华日精密激光等。与国际先进企业相比,公司的产品在光束质量M2、最大单脉冲能量和平均输出功率等性能指标上已达到国际先进水平。同时,超快激光器正是英诺激光主要研发布局方向,目前公司部分产品的性能也已达到或接近国际先进水平,该领域主要竞争对手包括美国光谱物理、美国相干等。  公司表示,未来将继续专注于微加工激光器及解决方案的自主研发,在激光器方面进一步丰富产品线,朝更短波长、更窄脉宽、更高功率方向发展。在微加工解决方案方面,积极布局激光技术在生命健康、生物医疗、高效微纳制造等新兴领域的应用,成为全球激光微加工行业的技术引领者之一。
  • 世界最大激光器:192束激光点燃人造太阳
    经过10余年设计制造、35亿美元投资,美国建成世界最大激光器   新浪科技讯 北京时间5月7日消息,据美国《连线》杂志网站报道,在劳伦斯利弗莫尔国家实验室(LLNL)国家点火设施(NIF)的科学家,希望利用192个激光器和一个由400英尺长的放大器及滤光器阵列构成的装置,制造出一个像太阳或者爆炸的核弹一样的自维持聚变反应堆(self-sustaining fusion reaction)。最后一批激光器安装完毕后,《连线》网站记者参观了这个点火设施。观看看世界上最先进的科学设备。   1.美国“国家点火装置”   这个大部头看起来可能很像迈克尔贝执导的《变形金刚》中的人物,但是这个大型机器很快就会成为地球上的恒星诞生地。   美国“国家点火装置” 位于加州,投资约合24亿英镑,占地约一个足球场大小。科学家希望该激光器能模仿太阳中心的热和压力。“国家点火装置”由192个激光束组成,产生的激光能量将是世界第二大激光器、罗切斯特大学的激光器的60倍。2010年,192束激光将被汇聚于一个氢燃料小球上,创造核聚变反应,打造出微型“人造太阳”,产生亿度高温。   2.庞大的靶室    庞大的靶室   在庞大的靶室里,192束激光束进入直径是33英尺的蓝色真空室,在那里跟一个胡椒瓶大小的目标物相撞。然后这些光束会以动力较低的红外线的形式,从该仪器的不同部位出来,这个部位跟DVD播放器的内部结构类似。接着激光经过一系列复杂的放大器、过滤器和镜子,以便变得足够强大和精确,可以产生自维持聚变反应堆。   3.包含放射性氢同位素、氘和氚的铍球    包含放射性氢同位素、氘和氚的铍球   这个铍球包含放射性氢同位素、氘和氚。科学家将利用这个系统的192个激光器产生的X射线轰击它。核子熔合的关键是有足够的能量把两个核子熔合在一起,在这项实验中用的是氢核子。由于把两个核子分开的斥力非常强,因此这项任务需要利用极其复杂的工程学和特别多的能量。   例如,在光束进入真空室(包含图片上方的目标物)之前,激光必须通过巨大的合成水晶,转变成紫外线。发射到真空室里的光束会进入一个被称作黑体辐射空腔(hohlraum)的豆形软糖大小的反射壳(reflective shell)里,光束的能量在这里产生高能X射线。从理论上来说,X射线的能量应该足以产生可以克服电磁力的热和压力,这样核子就能熔合在一起了。电磁力促使同位素的核子分开。   4.靶室顶部的起重机和气闸盖    靶室顶部的起重机和气闸盖   在第一张照片的靶室顶上,是用来把底部仪器放入真空室的起重机和气闸盖。如果这个仪器产生作用,它将成为未来发电厂的前身,将提高科学家对宇宙里的力的理解。当常规核试验被禁止的时候,它还有助于我们了解核武器内部的工作方式。   5.精密诊断系统    精密诊断系统   激光束将被发射到精密诊断系统里,以在它进入靶室以前,确定它能正常工作。   6.激光间    激光间   在激光间(laser bay)里眺望,会看到国家点火设施的激光间2号向远处延伸超过400英尺,激光在从这里到达靶室的过程中,会被放大和过滤。过去35年间,科学家在劳伦斯利弗莫尔国家实验室建设了另外3个激光熔合系统,然而它们都不能生成足够达到核子熔合的能量。第一个激光熔合系统——Janus在1974年开始运行,它产生了10焦耳能量。第二项试验在1977年实施,这个激光熔合系统被称作Shiva,它产生了10000焦耳能量。   最后一项实验在1984年实施,这个被称作Nova的激光熔合项目产生了30000焦耳能量,这也是它的制造者第一次相信通过这种方法可以实现核子熔合。国家点火设施科研组制造的这个最新系统有望产生180万焦耳紫外线能量,科学家认为这些能量已经足以在劳伦斯利弗莫尔国家实验室里产生一个小恒星。   7.磷酸盐放大玻璃    磷酸盐放大玻璃   国家点火设施包含3000多块混合着钕的磷酸盐放大玻璃,这是在熔合试验中用来增加激光束的能量的一种基本材料。这些放大玻璃板隐藏在密封的激光间周围的围墙里。   8.技术人员在激光间里安装光束管    技术人员在激光间里安装光束管   技术人员在激光间里安装光束管,激光通过这些管会进入调试间。激光在调试间里会被重新改变运行路线,并重新排列,然后被输送到靶室里。   9.紧急停运盘    紧急停运盘   在整个国家点火设施里,标明激光位置的紧急停运盘(emergency shutdown panels),可在激光发射时,为那些在错误的时间站在错误的地方的科学家和技术人员提供安全保障。   10.光导纤维    光导纤维   光导纤维(黄色电缆部分)把低能激光传输到能量放大器里。然后在通过混有钕的合成磷酸盐的过程中,利用强大的频闪放电管放大。   11.能量放大器    能量放大器   能量放大器隐藏在天花板上的金属覆盖物下面,它含有可增大激光能量的玻璃板。在激光刚刚进入放大玻璃前,灯管把能量吸入玻璃里,接着激光束会获得这些能量。   12.可变形的镜子    可变形的镜子   可变形的镜子隐藏在天花板上覆盖的银膜下面,这种镜子是被用来塑造光束的波阵面,并弥补它在进入调试间前出现的任何缺陷。每个镜子利用39个调节器改变镜子表面的形状,纠正出现错误的光束。你在照片中看到的电线是用来控制镜子的调节器的。   13.激光放大器    激光放大器   激光束在进入主放大器和能量放大器前,较低前置放大器会放大激光束,并给它们塑形,让它们变得更加流畅。   14.便携式洁净室    便携式洁净室   科学家利用一个独立的便携式洁净室(CleanRoom)运输和安置能量放大器和其他元件,这个洁净室就像用来装配微芯片的小室。   15.能量放大器    能量放大器   每个能量放大器都被安装在洁净室附近,然后利用遥控运输机把它们运输到梁线所在处。   16.技术人员校对能量放大器    技术人员校对能量放大器   从照片中可以看到,能量放大器在被放入梁线以前,技术人员正在对它进行校对。   17.模仿NASA的主控室    模仿NASA的主控室   照片中的主控室看起来跟美国宇航局的任务控制中心很相似,这是因为前者是模仿后者建造的。国家点火设施并不是利用这个主控室把火箭发射到外太空,而是设法通过激光,利用它把恒星的能量(核子熔合)带回地球。   18.光束源控制中心    光束源控制中心   光束源控制中心即已知的主控振荡器室,看起来跟数据中心(Server Farm)很像,但是这个控制中心不是利用电脑,而是安装了一排排架子。光束通过光纤前往能量放大器的过程中,看起来就像网络供应商使用的网络。   19.国家点火设施的激光源    国家点火设施的激光源   国家点火设施的激光是从一个相对较小、能量较低,并且比较呆板的盒子里发射出来的。这个激光器呈固体状态,跟传统激光指示器没有多大区别,不过它们发射的光波波长不一样,前者是红外线,后者是可见光。   20.高能灯管    高能灯管   高能灯管(flashlamps)跟照相机里的灯管一样,但是前者的体积超大,它可以用来激发激光。每束光束刚产生时,强度仅跟你的激光指示器发出的激光强度一样,但是它们在二十亿分之一秒内,强度就能曾大到500太拉瓦,大约是美国能量输出峰值时功率的500倍。   这一结果是能实现的,因为该实验室里拥有巨大的电容器,里面储存了大量能量。这个电容器非常危险,当它充电后,这个房间将被封闭,禁止任何人靠近,以免出现高压放电现象,伤着来访的人。   国家点火设施的外面看起来很像《半条命(Half-Life)》的拍摄现场,这种普通的外观掩饰了在里面进行的历史性科学研究。(孝文) 英刊揭秘世界最强激光产生过程(组图)   导读:2009年4月,耗资达35亿美元的美国“国家点火装置”(NIF)正式开始进行相关实验,并计划于2010年最终实现聚变反应。届时会将192束激光同时照射在一个微小的目标上,是迄今世界上性能最强大的激光装置。英国《新科学家》杂志网站13日撰文揭秘世界最强激光产生过程。以下为全文:   “国家点火装置”是美国国家核安全管理局(NNSA)的库存管理计划的关键环节。在受控实验室条件下,“国家点火装置”将进行聚变点火和热核燃烧实验,实验结果将为NNSA提供相关武器生产条件的实验手段。这些条件对NNSA在不开展地下核试验的条件下评估并验证核武库的工作至关重要。“国家点火装置”实验将研究武器效应、辐射输运、二次内爆和点火相关的物理学机理,并支持库存管理计划继续取得成功。“国家点火装置”是目前世界上最大和最复杂的激光光学系统,用于在实验室条件下实现人类历史上的第一次聚变点火。192束矩形激光束将在30英尺的靶室中实现会聚,其中靶室内含有直径为0.44厘米的氢同位素靶丸。发生聚变反应时,温度可达到1亿度,压力超过1000亿个大气压。   以下是“国家点火装置”产生最强激光的几大步骤:   1、安装球形外壳      安装球形外壳   为了产生聚变所必须的高温和高压,“国家点火装置”将汇聚其所有192束激光束同时射向一个氢燃料目标之上。“国家点火装置”呈球形(如图所示),直径约为10米,重约130吨。装置内有一个目标聚变舱,点火实验就发生于目标聚变舱内。整个球体由18块铝材外壳拼接而成,每块外壳均约10厘米厚。球体外壳上正方形窗口就是激光束的入口,而圆形窗口则是用来安装和调节诊断装置,诊断装置共有近100个分片。   2、用调节器调整靶位      用调节器调整靶位  这是目标聚变舱内部的照片。激光束通过外壳上的入口进入目标舱,把将近500万亿瓦特的能量瞄准于位置调节器的尖端。图中右侧的长形带有尖端的物体就是位置调节器,每次实验的目标氢燃料球就置放于尖端之上。当所有激光束全部投入时,“国家点火装置”将能够把大约200万焦耳的紫外线激光能量聚焦到小小的目标氢燃料球之上,它比此前任何激光系统所携带能量的60倍还要多。当激光束的热和压力达到足以熔化小圆柱目标中氢原子的时候,所释能量要比激光本身产生的能量更多。氢弹爆炸和太阳核心会发生这类反应。科学家相信,总有一天通过核聚变而不是核裂变会产生一种清洁安全的能源。   3、将燃料放入燃料舱(圆柱体)      将燃料放入燃料舱(圆柱体)   进入“国家点火装置”的所有192束激光束都将被引向图中这个铰笔刀大小的圆柱体。该圆柱体中将装有聚变实验所使用的目标燃料,目标燃料就是约为豌豆大小的球状冰冻氢燃料。实验时,激光束将通过各自窗口进入目标舱内,从各个方向压缩和加热氢燃料球,希望能够产生自给能量的聚变反应。曾经有不少科学家认为可控核聚变反应是不可能实现的。近年来,科学家找到了一些点燃热聚变反应的方法,美国研究人员找到的方法是利用高能激光。虽然科学家们也尝试了其他种核聚变发生技术,但从已完成的实验效果看,激光技术是目前最有效的手段。除激光外,利用超高温微波加热法,也可达到点燃核聚变的温度。   4、压缩并加热燃料      压缩并加热燃料   所有激光束进入这个金属舱内部时,他们将产生强烈的X光线。这些X光线不仅仅可以把豌豆大小的氢燃料球压缩成一个直径只有人类头发丝截面直径大小的小点,它还能够将其加热到大约300万摄氏度的高温。尽管激光的爆发只能持续大约十亿分之一秒,但物理学家们仍然希望这种强烈的脉冲可以迫使氢原子相互结合形成氦,同时释放出足够的能量以激活周围其他氢原子的聚变,直到燃料用尽为止。在激光点火装置内,一束红外线激光经过许多面透镜和凹面镜的折射和反射之后,将变成一束功率巨大的激光束。然后,研究人员再将该激光束转变为192束单独的紫外线激光束,照向目标反应室的聚变舱中心。当激光束照射到聚变舱内部时,瞬间产生高能X射线,压缩燃料球芯块直至其外壳发生爆裂,直到引起燃料内部的核聚变,从而产生巨大能量。   5、用磷酸二氢钾晶体转换激光束      用磷酸二氢钾晶体转换激光束   激光束在进入目标舱内之前,必须要先由红外线转换成紫外线,因为紫外线对加热目标燃料更为有效。激光转换过程必须要使用磷酸二氢钾晶体。图中的这块磷酸二氢钾晶体重约360公斤。首先将一粒籽晶放入一个高约2米的溶液桶中,经过两个月的培养才可形成如此巨型的晶体。然后将晶体切割成一个个截面积约为40平方厘米的小块。“国家点火装置”共需要大约600多块这样的晶体小块。“国家点火装置”将被用于一系列天体物理实验,但是,它的首要目的是帮助政府科学家确保美国“老年”核武器的可靠性。“国家点火装置”项目的建造计划于上世纪90年代早期提出,1997年正式开始建设。(刘妍)
  • 聚焦I四方光电激光光谱技术的十年布局,助推高端气体分析仪器国产化提速
    在第一台激光器诞生60多年后的今天, 随着激光光源、探测技术、实验装置和数据处理等各方面技术的飞跃发展, 激光光谱技术作为微观感知领域的核心技术, 已经成为物理、化学、生物、环境以及天文学等领域中研究光与物质相互作用的重要手段, 从实验室基础研究到各领域应用第一线都扮演着无可替代的角色。拉曼光谱技术早有布局,突破工业过程气体分析技术瓶颈在工业过程气体监测领域,傅里叶红外(FITR)、质谱(MS)、气相色谱(GC)等原理的气体分析仪各有优点。傅里叶红外技术一个气室很难适合不同的量程,也无法分析H2、02、N2甚至不同的碳氢化合物;质谱分析技术对于同质量的气体分子识别度很低;气相色谱分析需要载气,对于不同类型气体需要切换不同的分离柱。而得益于激光技术的普及以及各种高精度光谱分析模块的出现,激光拉曼光谱气体分析技术发展迅速。该产品主要定位于石油天然气、页岩气、石化、大型煤化工等工业过程高端市场。四方光电副总经理、高级工程师石平静向记者介绍:随着我国对大型能源装备国产化要求的提高,针对高端气体分析仪器领域进口替代需求,为加快解决激光拉曼光谱气体分析仪在不同行业的应用问题,公司早在2012年就开始着手激光拉曼光谱气体分析仪的研究,并作为牵头单位实施国家重大科学仪器设备开发专项“激光拉曼光谱气体分析仪器的研发与应用”项目。通过开发专项的研发,四方光电形成了包括光路及光谱分析、拉曼信号增强、拉曼分析测控软件、智能算法等技术,解决了激光器功率、温度、压力等外部因素的波动对测量精度的影响问题,共获授10项发明专利。通过拉曼信号增强的技术突破及自主研制宽光谱范围的拉曼光谱分析模块,四方光电激光拉曼光谱气体分析仪可以满足天然气多组分快速同步分析。分析时间由原先行业的100秒至几十分钟缩短为10秒,提高了10倍以上;可快速测量CH4、C2H6、C2H4、C2H2、C3H8、C3H6、C4+、CO、CO2、H2、O2、N2、H2S、H2O、CH3OH、CH3-NO、NO等十余种气体,用一台激光拉曼光谱气体分析仪,配套采用不同应用场景的行业应用软件,就可以解决天然气页岩气成分、煤气化、高炉转炉焦炉、石油炼化等工业流程多组分气体在线监测的行业难点。图1:四方光电激光拉曼光谱气体分析仪(左:实验室台式分析仪 右:在线防爆型分析系统)深耕TDLAS技术,筑就气体分析产业高地近红外和中红外光谱区域新激光器的可用性又推动了气体测量传感器的发展,这些传感器现在广泛应用于工业过程。基于可调谐二极管激光吸收光谱 (TDLAS) 分子,如 O2、CH4、H2O、CO、CO2、NH3、HCI和HF,可以在连续、实时操作中以高选择性和灵敏度进行原位检测。使用波长调制光谱 (WMS) 等灵敏的检测技术,通常可以在1秒的积分时间内进行低 ppb和ppm浓度测量。检测限值可以通过使用抽取式采样和长的多通道池来提高。当前TDLAS 已成为工业过程中用于困难测量任务的公认技术,因为它与高温、高压、粉尘水平和腐蚀性介质兼容,可以确定气体浓度、温度、速度和压力。石平静表示,基于四方光电气体传感技术平台,打造高端气体分析科学仪器是公司重要的长期战略。公司深耕激光TDLAS技术研究多年,旨在提升基于激光光谱测量技术的专业能力,进一步聚焦实验室和过程分析领域,实现业务可持续性发展,为工业客户提供从产品研发和工艺流程设计,到生产制造和质量控制的全方位专业支持。基于对TDLAS技术及激光器的自主研发,公司推出了GasTDL-3100高性能原位激光过程气体分析仪,采用对射式设计,响应时间快速,在原位式测量中以秒计算,可在线及时反应被测气体O2、CO、CO2或者CH4浓度,避免了采样式测量带来的时间延迟;在高温、高粉尘、高水分、高腐蚀性、高流速等恶劣测量环境下具有良好的适应性;气体浓度不易失真,测量精度高。可以广泛用于冶金、石化、水泥、电力、环保等行业。图2:四方光电TDLAS原位激光过程气体分析仪依托激光核心技术积累,发力环境气体监测正当时在环境监测烟气排放领域,基于TDLAS可调谐半导体激光吸收光谱技术,公司开发了GasTDL-3000激光氨逃逸气体分析仪,适用于在线监测脱硝工艺出口NH3的浓度,采用高温伴热抽取技术,可以有效降低气体冷凝损耗,实时准确地反应逃逸氨的变化,为环保监测提供可靠数据支持。图3:四方光电TDLAS激光氨逃逸气体分析仪“近年来,TDLAS激光气体检测技术以其高效、方便和卓越的通用性也正成为目前解决煤矿瓦斯、燃气报警等环境问题的研究热点”,石平静还告诉记者,在工业领域和日常生活中甲烷一直被广泛应用 ,是典型的易燃易爆气体,及时精准检测,对工矿安全运行、人身安全及环境保护有着十分重要的作用。TDLAS全光学设计、灵敏度高、电绝缘性好、不受电磁干扰、易于微机连接、能实现远距离传输,在易燃易爆物集散地、高温等极端环境中具有不可比拟的独特优势,是目前最有前景的一种甲烷监测传感技术。目前国内外市场上的甲烷传感器种类繁多,TDLAS调谐激光式方法相比于催化燃烧和氧化物半导体三种方法,是一种比较高端的甲烷测量方法,具有精度高、范围大、响应速度快、抗干扰、稳定性好,环境适应性高。近日,四方光电研发推出的一款激光甲烷气体传感器,按管廊标准要求进行设计,可应用于地下管廊(网)、地下井室石油化工、燃气生产运输等有甲烷气体的环境。图4:四方光电TDLAS激光甲烷传感器十年厚积,以激光光谱技术夯实高端医疗呼吸机用氧气传感器领导力地位四方光电坚持“1+3”发展战略,医疗健康气体传感器领域成果转化能力进一步提高,目前有制氧机超声波氧气传感器(取代传统的氧化锆氧气传感器)、激光氧气传感器(取代电化学和顺磁氧气传感器)、超声波肺功能检查仪等。氧气传感器是呼吸机、麻醉机的重要关键部件,开发高性能的医用氧气传感器,打破国外主流呼吸机企业和国外传感器供应商的技术垄断非常必要,是实现高端医疗呼吸机、麻醉机真正国产化的必要条件。呼吸机用氧气传感器国内目前主要采取电化学与顺磁测量氧气浓度,前者使用寿命短,通常使用一年就需要更换,且用一段时间会有偏差,需要不定期校准;后者价格昂贵,对气体压力比较敏感,需要进行压力补偿。针对目前呼吸机用氧气传感器存在的缺陷和技术难点,四方光电基于TDLAS可调谐激光光谱技术原理,就激光器选型与封装技术、氧气传感器控温及驱动电路设计、快速响应微小型气室设计以及信号解调及算法处理等多个方面进行研究,研制出具有较高精度、高稳定性、快速响应的激光氧气传感器,该产品替代同类进口产品,加快补齐我国高端医疗装备的短板,实现自主可控。 图5:四方光电快速激光氧气传感器写在结尾四方光电长期专注于气体传感器以及高端气体分析仪器的研发和产业化,依托省级技术中心、湖北省气体仪器仪表工程中心两个技术平台,四方光电积极融入国家技术创新体系,先后获得国家科技部创新基金重点项目、国家重大科学仪器专项、工信部物联网发展专项、湖北省重大技术创新项目、武汉市重大科技成果转化项目等多个项目的支持,逐步建立了包括红外、紫外、热导、激光拉曼、TDLAS、超声波、电化学、MEMS金属氧化物半导体等原理的气体传感器技术平台,这个平台为四方光电的高端气体分析仪器国产化提供了强有力的动力。最新发展的激光拉曼光谱、可调谐半导体激光吸收光谱TDLAS 等气体分析技术,配合公司常年发展积累的红外、热导、顺磁等原理的气体分析仪器技术,四方光电已经形成我国自有自主知识产权的高、中端完整的气体分析仪器应用解决方案,将大力推动钢铁冶金、煤化工、石油炼化、天然气等国家战略产业以及医疗健康等领域高端装备的国产化。
  • 基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱的快速元素成像
    转自于‘无机分析化学’公众号,版权归其所有引用格式:李冬月,郑令娜,常盼盼,等.基于低分散激光剥蚀系统-电感耦合等离子体飞行时间质谱的快速元素成像[J/OL].中国无机分析化学. https://kns.cnki.net/kcms/detail/11.6005.O6.20220328.1715.002.html壹研究背景“ 生物体内的微量元素虽然含量低,却参与许多重要的生理过程,还与多种疾病的发生密切相关。随着科学研究的深入,不但需要得到生物样品中元素总量和元素形态的信息,还要获得样品中元素的空间分布,这为分析化学提出了新的挑战。在LA-ICP-MS进行生物元素成像分析时,高能量激光微束轰击剥蚀池中的生物切片表面,产生的气溶胶由载气吹扫进入ICP-MS,检测得到剥蚀区域的元素信息,再将切片上每个剥蚀微区的结果重构,得到元素成像图。同时,新一代电感耦合等离子体飞行时间质谱(ICP-TOFMS)可以在不到50 μs的时间内得到从6Li-238U的全质谱图。随着新一代LA-ICP-MS的发展,需要发展与之匹配的成像方法,以实现快速的生物元素成像。贰研究进展“ 1. 优化快速成像条件LA-ICP-MS的元素成像可采用点剥蚀模式或线剥蚀模式(图1)。A为点剥蚀模式,使用低分散快速剥蚀池;B为线剥蚀模式,使用常规剥蚀池图1 两种剥蚀模式示意图使用的低分散快速激光剥蚀系统,配备了快速洗脱剥蚀池和气溶胶快速引入系统(ARIS),可以采用点剥蚀模式完成快速成像。优化剥蚀池载气流速,可以得到最佳的SPR。当内池He流量为0.4 L/min,外池He流量为0.2 L/min时,得到最佳SPR(20 ms±1 ms),此时可以实现每秒40像素的成像速度。理论上越小的激光光斑能获得更高的空间分辨率,但由于成像时间的限制,本文采用20 µ m的方形光斑。在点剥蚀模式下,样品台移动速度设为800 µ m/s(20 µ m×40 Hz)。LA-ICP-MS成像还要求质谱仪具有快速分析瞬时信号的能力,同时能消除谱学偏离(Spectral Skew)产生的结果偏差。顺序扫描的四级杆ICP-MS在测量时,每个核素测量需要毫秒量级的驻留时间(Dwell Time)和稳定时间(Settling Time),限制了其分析瞬时信号中核素的个数。与四级杆ICP-MS不同, 本文采用的ICP-TOFMS分析速度快,能够在46 μs得到一张全质谱图(即波形,waveform),适合分析瞬时信号。为了获得更好的信噪比,本文将516张质谱图叠加,这样每个像素点的采样时间为23.74 ms,与SPR时间匹配以得到最优的成像结果。此外,在全谱测量时,由于存在高浓度的基体离子,会造成ICP-TOFMS检测器的饱和。本文使用的ICP-TOFMS采用陷波技术(Notch Filter),选择将质荷比为28、32、40、80等四个质量数的基体离子去除,消除了基体离子的影响。2.LA-ICP-TOFMS小鼠肾脏的元素成像使用LA-ICP-MS对暴露AgNP的小鼠肾切片中Ag和其他多种生物微量元素快速成像,采用点剥蚀模式,以20 µ m的分辨率分析尺寸为14 mm× 7 mm的肾脏切片,分析时间约为2 h。与常规的LA-ICP-MS系统相比,成像速度提高了约一个数量级。图2 展示了19种元素成像图,其他元素由于含量低或基体离子干扰,没有得到清晰的成像结果。如果采用碰撞池技术,可以消除多原子离子的干扰,提高52Cr、56Fe、80Se等核素的成像效果。由图2可见,不同元素在肾切片中具有不同分布模式。P和S等主量元素,在肾脏切片基本呈均匀分布;Na在肾髓质中含量较高,这与Na+参与形成肾髓质高渗透压的结论相一致;Mn与Na的分布相反,在肾髓质和肾皮质的交界处含量较高,而在肾椎体中含量较低,呈现出中空的图像;由于肾皮质中血流量远远大于肾髓质,因此肾皮质的Fe含量(主要来自血细胞)较高。Ag并不是生命必需元素,在生物体内的背景很低,因此图2中Ag的信号可以认为来自于注射的AgNP。可以看出,AgNP在肾皮质及肾皮质与肾髓质交界区域含量较高,特别是在肾皮质和肾髓质交界处的含量高于肾皮质区,而在肾椎体中含量很低。图2 小鼠肾组织切片元素成像图图3是P、Mn和Ag三种元素合并图,可以直观地看出不同元素在肾切片中的不同分布。总之,元素成像可以得到微量元素及金属纳米颗粒在不同微区的原位分布,为微量元素的微区代谢、金属纳米材料吸收、分布和转运等生物医学研究提供了直观可靠的分析手段。 图3 肾组织切片中P、Mn和Ag叠加元素成像图叁创新点“ 使用低分散激光剥蚀系统与电感耦合等离子体飞行时间质谱联用,建立了新的基于点剥蚀的成像模式,实现了对小鼠肾脏切片的快速、高分辨的多元素成像。LA-ICP-TOFMS成像方法为原位研究生物体内元素提供了直观可靠的手段,有望在生物医学研究中得到更广泛的应用。专家介绍竺云,女,天津师范大学物理与材料科学副教授。2002年6月毕业于武汉大学物理系,2007年6月毕业于中国科学院物理研究所,获博士学位。2007年7月至2008年9月在香港理工大学做博士后,2008年9月到天津师范大学物理与材料科学学院任职。2018年1月至2018年12月在美国休斯顿大学任访问学者。主要从事磁记录介质材料薄膜的制备和性能研究、反常霍尔效应的应用等研究。王萌,男,中国科学院高能物理研究所副研究员。2000年7月本科毕业于南京大学化学化工学院,2008年3月在中国科学院高能物理研究所获理学博士学位。现在主要从事微量元素的化学形态、生物效应及相关分析方法学的研究。主持和参与过国家重点研发计划、国家自然科学基金、中国博士后基金等科研项目。已发表SCI论文50多篇,H-index为23。
  • 广东激光后来居上 湖北激光正“加速”突围
    自2006年汽车产业率先突破千亿大关后,湖北的千亿产业一路小跑,划出一道靓丽的上升曲线。截至2012年底,汽车、钢铁、石化、电子信息、食品、纺织、机械、电力、建材、有色金属等十大“台柱”产业支撑湖北经济快速发展。肩负工业强省重任,走新型工业化道路,湖北哪些产业将策动经济实现弯道超车?   为此,记者多方探寻未来助力湖北经济快速发展的源动力。   作为中国激光技术的发源地、先行者、排头兵,湖北汇聚了大批激光领域的优秀技术人才和研究成果,但在激光业的产值上,湖北激光业先后被广东、江浙和环渤海地区超越。用“起了个大早,赶了个晚集”这句俗语来形容湖北激光产业,再恰当不过。   在新一轮竞争中,如何发挥湖北激光技术优势,向激光产业大省迈进?   “成为下一个千亿产业,激光业有很大的潜力”。全国政协常委,湖北省工商联主席赵晓勇去年曾对湖北激光业的发展有过深入的调研,日前在接受记者采访时感叹:我省激光业在经历了萌芽、突破性、规模化发展阶段后,目前已经进入进阶发展阶段,只要打通全产业链的发展链条,激光业将有望实现千亿产业的大跨越。   竞争比拼日趋激烈   赵晓勇提供给本报的一份《关于推动湖北千亿元激光产业建设的建议》的调研报告显示:经过十多年的发展,截至2011年底,武汉地区规模以上(产值1000万以上)激光企业仅26家,其中包括,产值规模过亿元以上企业7家、5亿以上企业3家、10亿以上企业2家、15亿以上企业1家(团结激光) 在全国规模以上激光企业数量占比25%左右,其中,激光装备制造规模以上企业占比40%左右,全国第一。   而深圳大族激光一家以民用激光为主营方向企业,2011年的营收总额就超过36亿元,远远超过湖北相关激光企业的营收。   不仅在单个企业的比拼上,湖北不如外省,在全省或地区激光产业的产值上,截至2011年,约150亿元产值的湖北,也远远落后于国内相关省份,处于“抱着技术、却饿肚子”的尴尬境地:数据显示,2011年,广东地区激光设备产值虽然仅35亿元,但激光加工及激光制品产值达到260亿元以上,在激光应用领域排在全国第一位。   不仅广东的激光业产值后来居上,长三角、环渤海湾地区特别是辽宁依托庞大的经济规模和快速的产业升级,激光产业发展大有后来居上之势。去年初,辽宁省在鞍山市规划建设我国首个以激光技术为特色的产业园辽宁(鞍山)激光科技产业园,最终打造成集激光技术研发、应用和生产为一体的国家级激光产业基地,目标产值1000亿元。   “广东等华南地区激光业后来居上,源于其先天优势。”华工科技常务副总裁、华工激光董事长、总经理闵大勇分析,最近10年,当地企业承接了来自世界的代加工服务,要求其适合激光产业的应用,所以激光加工及其制品的产值比较大。这既是区位优势使然,也是市场资源配置的结果。   有望彰显集群效应   后来者居上,激光产业的竞争日趋激烈,在技术上更占优势的湖北,怎样才能立于不败之地?记者在多日的调研中获悉,湖北已悄然擂响了“打造激光千亿产业”的战鼓:相关部门已为激光产业的发展筹划并完善产业规划。   借助东部产业转移,以及中部崛起等外围政策和环境的变化,湖北激光业也正在迎接着“美好时光”。   面对这样的机遇,赵晓勇建议:目前仅依靠单个企业自发的发展壮大的动力还不足,还要把分散的动力集合起来,推动其发展。延伸产业的覆盖面,使企业合作,产业合作,区域合作,技术合作有效地结合起来。逐步完善激光产业的产业链条。   闵大勇也表示:“政府搞好产业规划、引导及招商,可以极大促进武汉激光产业。”   公开资料显示,东湖高新技术开发区拟在左岭新城筹建目前国内最大的激光产业基地。根据武汉官方说法,该基地一期工程预计5年建成,届时,园区科工贸年生产总值可达300亿元,创税25亿元并间接带动相关产业生产总值500亿元左右,最终基地将打造千亿激光产业链。   据了解,正是基于光谷激光产业的这种集群效应,截至2012年底,仅华工科技就将国家千人计划人才徐进林等12位全球顶尖激光人才收入麾下。如今,华工激光从上游激光器到下游激光先进精密微细加工装备、大功率数控激光加工系统、激光再制造系统,已形成完整的产业链。   湖北优势下的“加速度”   闵大勇估算,激光产业链产业规模往下游成几何级数放大增长,1个单位的激光材料产值,将产生约10倍的激光器产值、约5—10倍的激光系统集成产值、约20倍激光应用产值。   “激光产业特征就是规模不大,所有新的市场开拓都是基于不断发现新的应用领域。”闵大勇称。   去年6月,华工科技公司与武钢研究院历时两年合作,开发出了国内首套激光拼焊机组,并将投入使用。武钢将在全国建20条激光拼焊设备生产线,建成后年产值将达百亿元。   不仅华工激光,在湖北规模最大的团结激光、产业品类最全的楚天激光也都拥有自身的拳头产品。   楚天激光2007年底与欧洲一流的激光系统制造商—意大利ELEN集团合资组建武汉奔腾楚天激光公司,专业生产经营中高功率激光切割设备,如今在国内占有重要市场份额,还实现批量出口,该公司已成为我国航天器精密加工装备的供应商。   而团结激光下属武汉科威晶激光公司2007年产值仅1000万,得益于国际合作,2011年产值突破2亿元。   “我感觉,5年左右,中国将取代日本,在激光产业与美国、德国形成三强鼎立的格局。”闵大勇称。   他山之石   在美国,受激光技术应用影响和推动的国民经济年产值约为7.5万亿美元,涉及生物与国民健康、交通与能源、通信与IT业、文学艺术与制造业等。   在我国,激光技术在国民经济中逐步显现放大效应。   2011年,全国激光产业总产值约1100亿元。其中,激光设备销售收入约300亿元,产业链下游的激光加工服务业约350亿元,激光制品约450亿元。
  • 滨松激光加热光源助力更高效、更精确的激光焊接
    如今,用激光进行塑料焊接(Plastic Welding)以及锡焊(Soldering)已是一种十分常见的加工方法。非接触性、高自由度、高速度、高精密是此类方法的突出优点。然而,需要达到理想的焊接效果,怎样的加工条件是最好的?我们都知道,假如使用放大镜将光聚焦在一张纸上,如果纸是黑色的,就很容易被点燃,白色的则相对困难,这是由其温度升高情况不同而造成的。激光加工也是一样,拿塑料焊接来说,待加工的塑料往往颜色、厚度各异,如果不去测量加工过程中物体表面的温度,则难以准确判定是否达到了预期的加工效果。对于新的待加工物来说,找到理想的加工条件就将花费很多时间。 可以说,温度信息是缩短寻找最佳加工条件周期的一项重要参数。以前,加工操作和合格判定多是通过交由经验丰富的工人来获得保障。但这种依赖于“人”的模式,显然不能满足工业发展的需求。如果能把握温度信息的反馈,就可实现“可视化”,即便是经验尚浅的人,也能进行精确高效的加工。那么,我们要如何获取此信息呢? 将温度信息一滴不差的收起来 获得温度信息的唯一方法,是测量来激光自加工过程中的红外光强度。但这里我们需要捕捉的,是高能量激光中那缕极其微弱的红外光,前后者的强度比率大约是一亿比一。常规操作是无效的,拥有极高灵敏度的弱光探测器才能派上用场。此外,红外光产生与物体被照的位置是一致的。想要精确测量,观测点和照射点的形状、位置都须做到同步。然而,受制于工艺水平,目前市面上许多此类激光器的该两部分是分离的,使用时主要通过一些人为的调试来尽可能保障效果,易用性和精确性都不够理想。 而滨松激光加热光源LD-HEATER及SPOLD,可以将以上问题都解决。滨松激光加热光源将激光照射和红外探测都集成在了同一个激光头中。因此,不必进行光轴调整,照射和探测就可完美的同步进行。由于照射光和监控信息的光程相同,所以不管大小、近远、光的形状,观测到的都是相同的。而滨松本身十分擅长微弱光的探测,探测器的灵敏度即可以得到很好的保障。高精度的实时温度监测技能加身后,会有怎样的直接变化呢?曾有客户反馈,在以前,新待加工物从试生产到批量生产,需半年左右(包括修正模具的时间)。配备滨松LD-HEATER后,大概仅需1/3的时间就可完成。如今,已有激光加热光源设备在客户的产线中工作了10年,且保持了0故障率。如此超高的稳定性,也为带来了生产效率的提升。 LD-HEATER和SPOLD有何不同? 这里我们提到了两个不同的名字,LD-HEATER以及SPOLD。同是激光加热光源的它们有什么不同呢? LD-HEATER是多功能的,实时温度监测功能为其标准配置,适用于试生产时期的加工条件寻找,以及问题分析。秉承即使是不完全了解激光的人都可以使用的理念,滨松工程师在开发时也考虑了足够的安全性。而SPOLD更低廉、更小巧、更多产品系列,易于在大规模生产现场使用。它是尽可能简化了的光源,以期能集成到其他的设备中。 不过,两者在许多核心的基本性能上是相同的。除了上述的高稳定性外,最为突出的则是其内部均配备了光束整形系统,输出的直接为平顶光,保证了加工的高效以及高度均匀性。如今某球知名的智能腕表生产商已将此系列激光加热光源置入了其产线中,其焊接达到的高防水性则让客户十分满意。此外, OLED屏的焊接也是目前的一个典型应用,其可进行高质量的无损拆解,这也源于激光器核心性能的保障。 简单来讲,LD-HEATER与SPOLD在生产的不同阶段扮演着不同的角色。在LD-HEATER给出加工条件后,可将相对低成本以及内嵌式的SPOLD配备入大规模生产系统,以保障已确定的加工条件与预期相同。而一旦实际生产中出现问题,也可以继续使用LD-HEATER找到问题所在。 不过,并不是所有SPOLD都配备了实时温度监测功能,客户可根据自身的需求进行选配。而此功能发挥的作用与LD-HEATER的也不尽相同,我们将此称为LPM(Laser Process Monitor,激光过程控制器)。 低成本,实现批量生产时的加工质量监控 一般来讲,激光加工的时间很短,在线探测异常并尽快做出反应非常重要。在实际生产现场,可能会发生很多难以直接察觉的未预料到的事情,比如设备或磨具状态的变化。而这些变化很可能导致待加工材料随着时间而改变,进而影响到最终的加工效果。而通过温度差异则可探知异常的发生,装配了LPM的SPOLD在加工中就可实现这样监测。 滨松目前提供3款配备LPM的SPOLD:L11785-61M,L12333-411M/-511M LPM采集由热产生的红外光后,可输出相应的模拟信息。如果加工出错,红外光的强度就会改变,LPM输出值也会不同。也就是说,其可以提供的是一个信息对比。如果是稳定的设备和材料,执行稳定正确的加工过程,输出信号也将是稳定的。一旦出现异常的信号,则可判定加工过程存在异常。 不过LPM并不是一个单独的模块,只能装配在SPOLD中才可很好的发挥作用。带有LPM的SPOLD只通过一根光纤来同步完成激光照射与红外探测,同样不用进行调整,也能确保加工区域和红外光信息获得区域是统一的。 当然,滨松也提供不带有LPM的SPOLD产品,可实现更低的成本,以及更小的体积。 不带有LPM的SPOLD系列:L11785,L13920 除了性能优异的产品外,由于产品研发是从应用端开始着手的,滨松对于不同材料之间的加工工艺非常熟悉,因此还可向客户提供帮助进行工艺选择的增值服务。 滨松最早的激光技术起源于激光核聚变的研究。为实现激光核聚变的能源开发,滨松与大阪大学的激光工程学院合作,共同推进用于固态激光激发的高功率输出LD的研发,在不断成熟的过程中,滨松也希望将自身的激光技术带入产业应用中。以此为原点,便积极推进了各种激光技术的研发。结合自身在光子技术应用中的广阔视野和经验,以期为激光技术打开新的应用领域。
  • 3D打印的基石——粉末材料的性能表征方法
    一、 概述在金属3D打印技术中,粉末材料作为“基石”,很大程度上决定了最终打印成品的质量和性能。金属3D打印技术的未来发展,也与材料本身的性能密切相关,包括材料的粒径、孔隙率、密度、流动性等。金属3D打印大多采用选择性激光烧结(SLS)与选择性激光熔化(SLM)技术,打印过程中均涉及铺粉这一关键步骤,要求形成均匀的粉层,因此需要考察金属粉末的成堆状态和流动性能,这也将影响最终烧结成件的表面粗糙度和抗拉强度等关键性能指标。二、 材料性能评价按照最新国标GB/T 39251-2020《增材制造 金属粉末性能表征方法》的要求,3D打印用金属粉末的粒径、孔隙率、有效密度、振实密度和流动性等特性都需要进行检测。因此,选择最合适的表征方法确定相关参数,并建立金属粉末原料的数据库尤为重要,可为材料研发和生产环节提供指导。金属粉末由于其固有属性,通常粒径较小、孔隙率较低、流动性较好,对表征方法的灵敏度和适用性都提出了一定的要求。本文将针对上述3D打印用金属粉末的关键参数表征技术进行介绍。1. 亚筛分法测量金属颗粒粒径测试原理:利用双压力传感器测量空气通过床层前后的压力变化,通过改变样品高度和孔隙率,同时控制一定流速通过颗粒床层,使用Kozeny-Carman方程确定特征表面积SSA和平均粒径。应用领域:符合ASTM B330-12标准,用于测量金属粉末以及相关化合物的粒径。全自动亚筛分粒径分析仪MIC SAS II(点击图片了解仪器详情)2. 压汞法计算孔隙率测试原理:在精确控制的压力下将汞压入材料的多孔结构中,通过测量不同外压下进入孔隙中汞的量,就可知道相应孔体积的大小。应用领域:孔隙率会显著减低材料的抗压强度与疲劳性能,无法满足材料的正常使用需求。压汞法可用于计算多孔材料或打印产品的总孔体积、孔径分布和孔隙率等参数。AutoPore V系列高性能全自动压汞仪(点击图片了解仪器详情)3. 气体置换法获得有效密度测试原理:使用气体置换法,常用惰性气体如氦气或氮气作为置换介质取代材料的孔隙体积,根据理想气体定律PV=nRT确定样品体积,并结合样品质量算得骨架密度,即有效密度。应用优势:气体置换法测密度比液体浸透法更准确,重复性更好;可测量材料或小型成件的有效密度。全自动气体置换法真密度仪ACCUPYC II 1345(点击图片了解仪器详情)4. 全自动振实密度分析测试原理:使用刚性球状颗粒作为替代介质,紧密裹覆在材料外表面并填充材料间隙,精确测出样品的包裹体积并算得密度。替代介质的颗粒很小,在混合过程中与样品表面紧密贴合,但不会进入样品孔隙。应用优势:与传统的振实密度相比,全自动振实密度分析仪能够更快速、更安静地获取更高重复性的精确结果;可测量材料或小型成件的振实密度。GeoPyc 1365全自动包裹密度分析仪(点击图片了解仪器详情)5. 流动性测试原理:使用独特的技术测量粉体在运动状态下流动的阻力。精密的桨叶旋转向下穿越粉体,建立精确的颗粒相互作用模式,粉体对桨叶所施加的阻力则代表了颗粒间相对运动的难易程度,即粉体的流动性能。同时集成自动化剪切盒,也能够测量密度、可压性和透气性等整体属性。应用优势:符合ASTM D7891标准,用于测量金属粉末的流动性。相比现有技术(霍尔流速计所用漏斗法)更加自动化,该技术灵敏度更高,能够精确表征批次间的微小差异,评价不同供应商和制造方法的影响以及评估原料筛分前后的差异。FT4粉体流变仪(点击图片了解仪器详情)三、 小结通过上述现代化评价手段,有助于优化3D打印用金属粉末的性能,从而实现重复利用;同时可避免因检测技术的不适用性而花费大量金钱和时间,减少成品的不合格率,帮助企业降本增效。作者:麦克默瑞提克(上海)仪器有限公司
  • 新型半导体激光器成功解决激光成像“光斑”问题
    美国耶鲁大学的科学家开发出一种新的半导体激光器,成功解决了长期困扰激光成像技术的&ldquo 光斑&rdquo 问题,有望显著提高下一代显微镜、激光投影仪、光刻录、全息摄影以及生物医学成像设备的成像质量。相关论文发表在1月19日出版的美国《国家科学院学报》上。   物理学家组织网1月20日报道称,全视场成像应用近几年来已经成为众多研究所关注的焦点,但光源问题却一直未能得到解决。这项由耶鲁大学多个实验室合作完成的项目成功破解了这一难题,为激光成像技术大范围的应用铺平了道路。   耶鲁大学物理学教授道格拉斯· 斯通说,这种混沌腔激光器是基础研究最终解决实际应用问题的一个典型范例。所有的基础性工作,都是由一个问题驱使的&mdash &mdash 如何让激光成像技术更好地在现实中获得应用。最终,在来自应用物理、电子学、生物医学工程以及放射诊断等多个学科的科学家努力下,这一问题得到了解决。   此前,科学家们发现激光在成像领域极具潜力。但&ldquo 光斑&rdquo 问题却一直困扰着人们:当传统激光器被用于成像时,由于高空间相干性,会产生大量随机的斑点或颗粒状的图案,严重影响成像效果。一种能够避免这种失真的方法是使用LED光源。但问题是,对高速成像而言,LED光源的亮度并不够。新开发出的电泵浦半导体激光器提供了一种不同的解决方案。它能发出十分强烈的光,但空间相干性却非常低。   论文作者、耶鲁大学应用物理学教授曹辉(音译)说,对于全视场成像,散斑对比度只有低于4%时才能达到可视要求。通过实验他们发现,普通激光器的散斑对比度高达50%,而新型激光器则只有3%。所以,新技术完全解决了全视场成像所面临的障碍。   论文合著者、放射诊断和生物医学助理教授迈克尔· 乔马说:&ldquo 激光斑点是目前将激光技术用于临床诊断最主要的障碍。开发这种无斑点激光器是一项极其有意义的工作,借助这一技术,未来我们将能开发出多种新的影像诊断方法。&rdquo
  • 24亿元激光科技园开工 国家级激光实验平台落户光谷
    近日,武汉光谷激光科技园正式开工,科技园内将建设国家级激光科学实验平台,未来将可满足世界最顶尖的激光技术研发需求。  2014年9月,武汉光谷航天三江激光产业技术研究院有限公司(简称“激光研究院”)成立。作为湖北省唯一以企业为主导的工业研究院所,目前该院已掌握光纤激光器、特种光纤等中上游核心技术,并以“一院N司”为运作模式,横跨激光产业全领域。  为进一步巩固光谷在国内激光产业领域的引领地位,激光研究院斥资1.3亿元,竞拍东湖新技术开发区416亩建设用地,建设集研制、生产、市场于一体的激光技术全产业链企业集群——武汉光谷激光科技园。  据介绍,激光科技园计划总投资24亿元,工程工期5年,总建筑面积近34万平方米,共分三期建设。一期建设包括研发中心、芯片厂房、光纤厂房、动力中心,用以承担激光产业链上游高功率半导体激光芯片和量子点芯片、特种光纤和光纤光栅等核心产品的研制、生产及产业化工作 二期将建设激光系统集成研发楼、激光技术验证研发楼、大工程光学试验楼,用以承担激光装备的总体设计、关键分系统技术研发系统集成装调及测试工作,激光装备研发楼承担中游领域各类激光设备的研制和工艺应用研究工作 三期拟建设创业大厦、保障中心及孵化中心,结合激光产业的发展方向和态势,加速产业公司孵化,壮大激光产业链。  中国航天三江集团副总经理兼激光研究院董事长伍晓峰介绍,光谷激光产业拥有深厚的人才积累和完善的产业链,但尚缺国家级激光科学实验平台,激光科技园将填补这一空白。伍晓峰透露,科技园内将建设最高标准的超净间,配备齐全的科学仪器设备,届时,该实验平台将可满足世界最顶尖的激光技术和相关器件的研发。  此外,激光科技园还计划依托科研实验平台,建设国家级孵化器,研制、生产、市场集于一体,将吸引更多高端激光人才前来武汉进行科研和产业孵化。
  • 便携式电池供电激光功率测量积分球助力激光企业发展
    某现场安装激光二极管的制造公司需要一种可靠的方法用于现场测量激光功率,而无需带回实验室进行测试。激光测量系统需要完全由电池供电,因为现场没有电源。Labsphere(蓝菲光学)根据客户要求提供一套独立的、便携式且耐用的激光功率测试系统。Labsphere (蓝菲光学)提供标准的激光二极管测量积分球; 然而,还需将新功能整合到系统中,使其能被带到现场测试。 由此产生的一个小而轻的积分球系统,能够在世界任何地方进行可靠的激光功率测量。1.5 英寸开口端,用于轻松安装激光二极管组件针孔滤光片后面的制冷型 InGaAs 探测器,用于在功率低至 200 μW 的情况下进行红外范围内的辐射测量两个 FC/PC 适配器,允许通过光纤连接额外的探测器Spectralon® 漫反射材料,在 UV-VIS-NIR 范围内提供近乎完美的朗伯反射,以优化测试结果的准确性为 TE 冷却器和充电装置供电的可充电电池组轻巧的手持式塑料支架可固定每个组件,并带有泡沫内衬派力肯手提箱,可确保安全运输特点电池组可为系统供电数小时,为一个项目中的多项测试提供充足的时间每个组件都包依附在安装板上,提供了极大的可移动性,而手提箱确保了产品运输过程中的安全性InGaAs 探测器在近红外范围内提供可靠的校准测量,附加的光纤适配器使系统能够灵活地在其他范围内或使用光谱仪执行附加测试Spectralon 极高的漫反射率,以及积分球内的挡板几何形状,很大限度地提高了光照射到探测器上的均匀性Labsphere(蓝菲光学) 的 HELIOSense 软件进行实时数据收集、存储和可视化,使测试变得简单易行。光谱响应
  • 大族激光全资子公司中标新微半导体1台激光开槽机
    9月27日,上海新微半导体有限公司(以下简称“新微半导体”)化学气相沉积设备(钨)和激光开槽机项目中标结果公布。化学气相沉积设备(钨)项目中标人为上海谙邦半导体设备有限公司(以下简称“谙邦半导体”),标的物1台化学气相沉积设备(钨),用于6英寸GaN晶圆制造过程中W金属填孔沉积工作;激光开槽机项目中标人为深圳市大族半导体装备科技有限公司(以下简称“大族半导体”),标的物1台激光开槽机,可加工2/3/4/6/8inch的GaN-Si、Low-K、Metal等材料晶圆的激光开槽。据悉,谙邦半导体是上海邦芯半导体科技有限公司的临港落地项目公司(全资子公司),是一家专注于真空等离子体技术的半导体设备厂商,重点研发项目包括化合半导体和硅基芯片加工设备,如化合物半导体刻蚀机、化合物芯片介质刻蚀机等。大族半导体是大族激光科技产业集团股份有限公司全资子公司,专业聚焦为LED、面板、半导体等泛半导体行业提供系统加工和智能化车间解决方案,主要研究蓝宝石、玻璃、陶瓷、硅、碳化硅、氮化镓、砷化镓和柔性薄膜等材料的加工工艺,提供从精细微加工,到视觉检测等一系列自动化专业装备。
  • 【激光成像】AM:从蓝色至近红外的碳点激光用于彩色无散斑激光成像与动态全息显示
    背景介绍随着可溶液加工激光增益材料的不断发展与改进,该类型的激光器在生物医学治疗、柔性可穿戴设备、通信及军事设备等领域的应用也在不断突破。然而,增益材料的毒性、成本和稳定性问题日益显著,这些问题是增益材料在微/纳激光领域可持续发展的主要障碍。因此,寻找低毒、低成本、高稳定性的激光材料成为该领域内的重要的任务。研究出发点碳点(CDs)作为一种环境友好、稳定性优良、制备成本低及荧光性能优异的碳基纳米材料,近年来引起了人们广泛的研究兴趣。基于CDs激光增益介质的研究不断被报道,并且逐渐走向实际应用。虽然这些早期的研究促进了CDs激光的发展,并证明了CDs是一种优异的激光增益介质。然而,跨度广的全彩色激光,尤其是近红外激光器,一直难以实现。考虑到近红外激光器在空间光通信、激光雷达、夜视,特别是临床成像和治疗等方面的广阔应用前景,开发高性能的近红外CDs激光具有重要意义。此外,CDs激光缺乏系统性的研究,这些研究可以指导CD激光材料的开发,并有助于推动其实际应用的发展。全文速览在此背景下,郑州大学卢思宇课题组合成了具有明亮蓝色、绿色、黄色、红色、深红色和近红外荧光(分别标记为B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs)的全色CDs(FC-CDs)的制备,其PL峰值波长范围为431至714 nm。CDs的低含量sp3杂化碳、高PLQY和短荧光寿命是影响其激光性能的重要因素。结果表明,这些FC-CDs的半高宽明显较窄,在44 ~ 76 nm之间;同时,辐射跃迁速率KR为0.54 ~ 1.74 × 108 s−1,与普通有机激光材料相当,表明FC-CDs具有良好的增益潜力。激光泵浦实验证实了这一点,成功实现了从467.3到705.1 nm宽范围(238 nm)可调的CDs激光出射,覆盖了国家电视标准委员会(NTSC)色域面积的140%。结果表明,CDs具有较高的Q因子、可观的增益系数和较好的稳定性。最后,利用这些FC-CDs激光作为光源,实现了高质量的彩色无散斑激光成像和动态全息显示。此项工作不仅扩大了CDs激光的发射范围,而且为实现多色激光显示和成像提供了有益的参考,是推动CDs激光发展和实际应用的重要一步。文章以“Carbon Dots with Blue-to-Near-Infrared Lasing for Colorful Speckle-Free Laser Imaging and Dynamical Holographic Display”为题发表在Advanced Materials上,第一作者为张永强博士。图文解析图1a-f为其透射电子显微镜照片,显示出B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs为球形或准球形颗粒,平均粒径分别为3.09、3.24、3.76、3.25、4.25和5.98 nm。高分辨率透射电镜(HRTEM)显示,所有CDs的面内晶格间距为0.21 nm,这可归因于石墨烯的(100)面。值得注意的是,NIR-CDs是由单分散CD聚集而成的。B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs的X射线衍射(XRD)峰分别位于20°、22°、22.8°、27°、23°和23.5°。这些值近似于石墨(002)平面25°和层间距(0.34 nm)处的衍射峰。通常,对于脂肪族前驱体,制备的CDs的XRD峰在21°左右,晶格间距比0.34 nm更宽这是因为脂肪族前体在炭化过程中更容易将含氧和含氮杂原子基团引入共轭面,从而扩大了面内间距。R-CDs在27°处有一个清晰的尖锐衍射峰,表明两步溶剂热处理产生了良好的结晶度。此外,NIR-CDs在31.7°和45.5°处有两个尖峰,这两个峰属于NIR-CDs中残留的离子液体(IL),IL具有聚集单分散CDs的功能,有助于形成聚集的颗粒。傅里叶变换红外光谱(FTIR)和X射线光电子能谱(XPS)进一步收集了的结构成分信息(图1h和i)。光谱在3425和3230 cm−1附近显示出广泛的吸收特征,证实了-OH和-NH2的存在。1710和1630 cm−1附近的强信号与C=O拉伸振动有关,1570、1386、1215和1145 cm−1处的峰是由C=C、C-N和C-O- C拉伸振动引起的。这些结果表明,所有的FC-CDs都是由sp2/sp3杂化芳香结构形成的,这些杂化芳香结构在表面被含有杂原子(O和N)的极性基团修饰,这些基团使CDs在极性溶剂中具有良好的溶解性。图1中完整的XPS扫描显示,FC-CDs主要含有碳、氮和氧。高分辨率C 1s在C=C、C-N/C-O/(C-S)和C=O分别为284.6、286.6和288.3 eV处呈现出三个峰。N 1s分别在399.0、399.9和401.4 eV处显示吡啶、吡啶和石墨的N掺杂。O 1s光谱中C=O和C-O基团的峰分别位于531.4 eV和533 eV左右。这些XPS结果与FTIR分析一致。图1 形貌与化学成分表征。(a)B-CDs,(b)G-CDs,(c)Y-CDs, (d)R-CDs,(e)DR-CDs和(f)NIR-CDs;右上方的插图是相应的粒径分布,右下方的插图是单个颗粒的高分辨率TEM(HRTEM)图像。(g)XRD图谱,(h)FTIR谱,(i)XPS全扫描谱图。图2a-f显示了紫外照射下FC-CDs的亮蓝色、绿色、黄色、红色、深红色和近红外荧光,其发射峰分别位于431、526、572、605、665和714 nm。这些PL谱都表现出独立于激发波长的行为。它们的PLQY分别为64.9%、91.2%、41.2%、51.6%、28.3%和37.9%。此外,对于B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs,其PL光谱的半高全宽(FWHM)分别为0.46、0.19、0.18、0.24、0.20和0.14 eV。XPS分析sp3杂化碳含量分别为17.09%、9.01%、11.78%、16.78%、6.26%和11.41%。Yan等人的第一性原理计算表明,C-N、C-O和C-S基团可以导致局域化电子态,并在n -π*间隙中产生许多新的能级。这些sp3杂化碳相关激发能级的密度与C-N、C-O和C-S基团的含量呈正相关,决定了PL光谱的FWHMs。因此,CDs的PL光谱FWHMs可以通过sp3杂化碳的含量来控制。这些CDs的紫外-可见吸收峰存在于高、低两个不同的能带区,分别归因于芳香sp2结构域C=C的π -π*跃迁和CDs表面与C=O相关的不同表面态的n -π*跃迁。图2g显示了FC-CDs溶液的PL光谱的CIE坐标覆盖了NTSC标准色域面积的97.2%,意味着FC-CDs在显示中的具有良好的应用潜力。FC-CDs的时间分辨PL(TRPL)谱显示其荧光寿命分别为12.09、5.24、3.60、3.87、2.43和2.44 ns(图2h)。这些高PLQY、窄发射带和快速的PL衰减寿命的特性都有利于受激辐射(SE)。为了评估CDs的激光增益能力,结合公式(1)和(2)计算了ASE的相关参数。ASE阈值与爱因斯坦系数B和SE截面(σem)成反比:KR = φ / τ, (1) σem(λ)= λ4g(λ)/ 8πn2cτ, (2)B ∝ (c3/8πhν03)KR, (3)其中φ为PLQY,τ为平均荧光寿命,λ为发射波长,n为折射率,c为光速,g(λ)是自发辐射的线性函数,表示为g(λ)dλ = φ,h 为普朗克常数,ν0 为光频率,c 为光速。因此,KR值分别为0.54、1.74、1.14、1.33、1.16和1.55 × 108 s−1(图2i)。计算得到的最大的σem分别为1.46、16.59、13.38、15.45、19.51和38.66 × 10−17 cm2(图2i)。这些值与普通有机激光材料的值相似,表明这些CDs具有优良的增益潜力。基于上述分析,我们认为实现CDs激光有两个重要的因素。首先,需要集中的激发态能级来收集大量的具有相同能量的激发态电子,这有利于粒子数反转。其次,处于激发态能级的电子需要在高KR下跃迁回基态,这样统一的快速过程有利于光放大。这两个因素都可以通过精准的合成来控制:通过减少CDs中sp3杂化碳的含量来获得集中的激发能级,通过增加CDs的PLQY同时降低荧光寿命来获得高KR。 图2 光学表征。(a)B-CDs、(b)G-CDs、(c)Y-CDs、(d)R-CDs、(e)DR-CDs和(f)NIR-CDs的吸收光谱和PL发射光谱,插图为对应CDs溶液在紫外灯照射下的光学图片,,线标签表示激发波长,单位为nm。(g)CDs发光光谱的CIE色坐标。(h)FC-CDs的TRPL光谱和(i)KR和最大σem。采用激光泵浦对FC-CDs的激光性能进行了表征。图3a、c、e、g、i和k分别为不同泵浦强度下的B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs的发射光谱,显示出在467.3、533.5、577.4、616.3、653.5和705.1 nm处的出现尖峰;输出在可见光区域的跨度为238 nm(图3m)。在垂直于泵浦激光器和比色皿端面的方向上观察到这些FC-CDs产生的远场激光光斑(图4a、c、e、g、i和k的插图),表明激光发射的产生。随着泵浦影响的增加,FWHMs从大约60 nm急剧下降到~5 nm。这些发射光谱表明,泵浦强度的增加使发射强度急剧增加,峰的FWHM迅速窄化。为了明确发射峰强度、FWHMs和泵浦强度之间的量化关系,图3b、d、f、h、j和l绘制了相关曲线。它们都表现出明显的拐点:对于拐点以下的泵浦强度,FWHMs和输出发射强度的强度变化不明显,但在拐点以上增加泵浦能量,FWHMs急剧窄化,发射峰值强度急剧增加,其斜率与拐点以下大不相同。拐点表示激光的阈值,B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs的激光阈值分别为319.84、35.89、53.31、11.10、43.90和17.88 mJ cm−2。考虑到这种激光泵浦中无反光镜体系,这些阈值也是合理的。为了评估FC-CDs的激光阈值水平,我们还使用相同的激光泵浦设置测量了罗丹明6G (Rh6G),其激光阈值为32 mJ cm−2,表明FC-CDs具有与常用激光染料相近的激光阈值。为了评估全色激光器的性能和商业化潜力,研究了其CIE颜色坐标、Q因子、增益系数(g)和稳定性。B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs的激光光谱对应的CIE色坐标分别为(0.131,0.047)、(0.178,0.822)、(0.494,0.505)、(0.684,0.315)、(0.728,0.272)和(0.735,0.265)(图3n)。所形成的封闭区域可以达到NTSC色域面积的140%,表明FC-CDs在全彩色激光显示中的巨大潜力。对于B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs,各自的激光线宽分别为0.17、0.13、0.11、0.21、0.21和0.34 nm,相应的Q因子(Q = λp/∆λp,其中λp为激光峰波长,∆λp为激光线宽)分别为2748.8、4103.8、5249.1、2920.5、3111.9和2073.8,这些值目前位于可溶液加工激光器中的前列。这些发现表明,我们的FC-CDs的激光器在激光质量上具有相当大的优势,这有利于其实际应用。光学增益系数量化了荧光材料实现激光发射的能力,可以用变条纹长度法来计算光学增益系数。激光输出强度可表示为:I(l) = (IsA/g) [exp(gl)-1], (4)其中I(l)为从样品边缘监测到的发射强度,IsA描述了与泵浦能量成正比的自发发射,在固定的泵浦能量下为常数,l为泵浦条纹的长度,g为净增益系数。图3p显示了在2倍激光阈值下,输出发射强度与激发条纹长度的关系。B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs的增益系数分别为8.9、24.7、17.1、16.0、13.5和21.5 cm−1。这些结果与大多数有机激光材料相当甚至更优,表明这些FC-CDs具有良好的增益特性。稳定性也是评估激光器时的一个重要考虑因素。在2倍激光阈值下连续泵浦FC-CDs激光,G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs连续工作7、7、5.5、5.5和4 h后,激光强度分别为初始激光强度的0.97、0.97、1、0.98、1.03倍(图4)。在CDs的2倍激光阈值下,将相近激光波长的常用商用激光染料与相应的CDs进行了稳定性比较。香豆素153 (541 nm)、Rh6G (568 nm)、RhB (610 nm)、Rh640 (652 nm)和尼罗蓝690 (695 nm)的激光强度分别下降到初始强度的0.60、0.84、0.89、0.76和0.73倍。对于B-CDs,激光阈值大约比其他CDs高一个数量级;在泵浦的0.6 h时,激光输出逐渐降至零。相比之下,香豆素461 (465 nm)的激光在0.2 h的操作时间内消失。与以往的文献相比,本工作对CDs激光进行了更全面的研究,该激光器具有从蓝色覆盖到近红外区域的宽可调激光范围、高增益系数、高Q因子、良好的辐射跃迁率、可观的增益系数和优异的稳定性。这些参数都处于CDs激光的前沿。图3 激光稳定性。(a)B-CDs、(b)G-CDs、(c)Y-CDs、(d)R-CDs、(e)DR-CDs和(f)NIR-CDs与具有相近激光波长的商用有机激光染料在相应CDs的两倍激光阈值下的稳定性对比。FC-CDs的上述独特激光特性使其能够实现比传统热光源更亮的照明和色域更宽的全色激光成像。图4a-f分别为以B-CDs、G-CDs、Y-CDs、R-CDs、DR-CDs和NIR-CDs激光为光源对分辨率板(1951USAF)照射后的光学成像。利用互补金属氧化物半导体(CMOS)相机观测到的图像强度分布均匀、清晰、无散斑。作为对比,我们也使用商用激光器作为成像光源,使用波长为532 nm的连续波激光器和脉冲(7 ns, 10 Hz)激光器分别产生如图4g和h所示的光学图像,具有明显的激光散斑。从根本上说,这是由于图像质量受到激光高相干性带来的斑点的限制。我们进一步展示了这些CDs激光在全息显示中的潜在适用性,全息显示被认为是在3D空间中重建光学图像的最现实的方法之一,并且作为下一代显示平台为用户提供更深入的沉浸式体验而受到广泛关注。图4i为其实验设置。将CDs激光作为照明源照射到空间光调制器(SLM)上,在SLM上加载不同相位掩模(全息图)以重建全息显示所需的图案,在本例中为郑州大学的徽标。徽标分为三个部分,每个部分都可以使用B-CDs、G-CDs、和R-CDs出射的激光进行全息成像(图4j)。第一行是设计好相位掩模并输入SLM的原始图像。第二到第四行分别是CMOS相机在B-CDs、G-CDs、和R-CDs激光照射下拍摄的光学图像。第一列显示了会徽作为一个整体,并被分成几个部分。不同的组件可以简单地组合起来,以获得完整的彩色徽标(图4k)。这些静态图像具有高分辨率和高对比度,为了更接近实际应用,我们制作了一系列不同运动姿势的人物彩色全息图像,以获得彩色动态人物视频。图4l中的第一行给出了这些运动姿势的原始图片。第二至第四行分别显示了在B-CDs、G-CDs、和R-CDs激光照射下每个运动姿势不同部位的独立全息图像。然后将每个运动姿势的不同颜色部分合并到图41的第五行中。然后以每秒3帧的速度将从左到右依次输出,从而实现动态全息显示。虽然成像质量和显示方案还需改进,但我们的实验证明了未来基于CDs的激光成像的可行性。图4 基于FC-CDs激光的无散斑全彩色激光成像和彩色全息显示。(a)B-CDs、(b)G-CDs、(c)Y-CDs、(d)R-CDs、(e)DR-CDs和(f)NIR-CDs激光,以及(g)连续波激光器(532 nm)和(h)脉冲激光器(7 ns, 10 Hz,532 nm)的商用激光源下的1951USAF的光学图像,标尺均为100 μm。(i)以CDs激光为光源的全息显示器实验装置(S1、S2、A、P分别为狭缝1、狭缝2、衰减器和偏振器;L1-L4分别为焦距40、100、100、50 mm的镜头 圆柱透镜的焦距为100 mm)。(j)郑州大学校徽全息静态展示。(k)为(j)中部分成像合并后的彩色徽标。(l)运动角色的全息动态显示。全息显示器中的比例尺都是1 mm。总结与展望综上所述,在无反光镜体系的光泵浦中,FC-CDs实现了467.3、533.5、577.4、616.3、653.5和705.1 nm的波长可调谐随机激光发射,从蓝色到近红外区跨越238 nm,覆盖了NTSC色域的140%。sp3杂化碳的低含量在n -π*隙中引入了集中的激发态能级,从而实现了较窄的FWHMs和粒子数反转,高KR(高PLQY和小寿命)有利于光放大。这两个因素决定了FC-CDs的激光增益特性,在CDs激光阈值的2倍能量泵浦下,FC-CDs也表现出高Q因子、可观的增益系数和比普通商业有机染料更好的稳定性。最后,我们成功地演示了使用这些FC-CDs激光作为光源的彩色无散斑激光成像和高质量的动态全息显示。我们的研究结果扩展了CDs激光的波长范围,提供了对其激光性能的全面评估,并为全彩色激光成像和显示应用打开了大门,从而显著促进了可溶液加工的CDs基激光器的实际应用和发展。文献链接:https://doi.org/10.1002/adma.202302536
  • 863计划“先进激光材料及全固态激光技术”项目申请指南公布
    国家高技术研究发展计划(863计划)新材料技术领域“先进激光材料及全固态激光技术”主题项目申请指南  在阅读本申请指南之前,请先认真阅读《国家高技术研究发展计划(863计划)申请须知》(详见科学技术部网站国家科技计划项目申报中心的863计划栏目),了解申请程序、申请资格条件等共性要求。  一、指南说明  依据《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2020年)》,为满足先进制造、精密测量和国家重大科学工程等对全固态激光器的迫切需求,设立“先进激光材料及全固态激光技术”主题项目。  本项目通过突破人工晶体材料及全固态激光器研制和产业化关键技术,开发出具有自主知识产权的系列化高功率、皮秒和紫外全固态激光器产品,促进我国人工晶体材料和全固态激光器产业的发展。  本主题项目的任务落实只针对项目整体进行,项目申请者应针对指南内容,围绕项目总体目标和任务进行申请,而不要只针对项目部分目标和任务进行申请。  项目可以由一家申请,也可以由多家共同申请。对于多家共同申请的主题项目,由研究单位自行组合形成项目申请团队(一个单位只能参加一个申请团队),并提出项目牵头申请单位和申请负责人,由项目牵头申请单位具体负责项目申请。  项目申请要提出项目分解(包括任务分解及经费分解)方案,提出项目课题安排及承担单位建议,并填写课题申请书(项目拟分解的课题数最多不超过10个)。  二、指南内容  1、项目名称  先进激光材料及全固态激光技术  2、项目总体目标  突破人工晶体、全固态激光器及其核心器件的研发和产业化关键技术,开发出系列化高功率、皮秒和紫外全固态激光器产品并实现工业示范应用,促进我国人工晶体和全固态激光器产业的发展。  3、项目主要研究内容  (1)深紫外激光器及人工晶体关键技术  KBBF/RBBF晶体生长、KBBF-PCT器件制备、激光高次谐波和激光线宽控制等技术研究。  (2)新型晶体材料及器件技术  超晶格晶体制备、超晶格可调谐锁模、Nd:YAG激光陶瓷材料制备等技术研究。  (3)千瓦级光纤材料及全光纤激光器  低光子暗化光纤制备、全光纤种子源研制、全光纤激光器整机设计和装配等技术研究。  (4)单频激光器关键技术  纵模控制、增益光纤与标准光纤熔接、倍频晶体抗光损伤工艺等技术研究。  (5)紫外激光器产业化关键技术及应用  光学晶体长寿命使用、激光器单元模块化、系统集成等产业化关键技术开发 紫外激光微加工应用技术开发。  (6)高功率激光器产业化关键技术及应用示范  大批量Nd:YAG单晶高质量低成本生长及加工、激光振荡放大、系统集成等产业化关键技术研发 高功率激光在焊接、表面处理等方面的应用技术开发。  (7)皮秒激光器产业化关键技术及应用示范  皮秒激光振荡、再生与行波放大、系统集成等产业化关键技术研发 皮秒激光微加工应用技术开发。  4、项目主要考核指标  (1)深紫外人工晶体及激光器  KBBF晶体尺寸15×10×4mm3,RBBF晶体尺寸12×6×1.5mm3,KBBF-PCT器件透过率95%@193nm 177.3nm激光器功率100mW。  (2)光学超晶格锁模器件  线性损耗0.5%/cm、尺寸≥20×3×1mm3 锁模激光器:1.0μm/0.5μm双波长和1.3μm 激光陶瓷尺寸≥100×100×20mm3、透光率≥80%@1064nm。  (3)千瓦级光纤材料及激光器  双包层光纤材料光子暗化12dB/m@633nm 全光纤激光器功率1.5kW、光束质量M21.5。  (4)单频激光器  倍频晶体KTP抗光损伤阈值2GW/cm2@1064nm/10ns/10Hz 单频绿光激光器功率10W、线宽2MHz、噪声0.03%RMS 单频光纤激光器功率5W、线宽10kHz、边模抑制比60dB。  (5)紫外激光器  功率10W/20W/30W系列,重复频率50~150kHz,光束质量M2≤1.3,8小时内功率起伏3%,无故障运行时间≥5000小时,实现与加工系统的匹配及定型生产。  (6)高功率激光器  Nd:YAG晶坯直径≥100mm、单程损耗≤2×10-3/cm@1064nm,键合晶体的键合面损耗≤0.1% 3kW和5kW激光器产品:光纤芯径为400μm,连续无故障运行时间≥5000小时,实现与加工系统的匹配及定型生产 激光器功率≥6kW,8小时内功率起伏±2%。  (7)皮秒激光器产品  千赫兹10~20mJ@1064nm、5~10mJ@532nm、1~2mJ@355nm,脉冲宽度≤20ps,光束质量M2≤2,连续无故障运行时间≥5000小时,实现与加工系统的匹配及定型生产。  5、项目支持年限为2年。  6、项目国拨经费控制额为9000万元,自筹经费不低于国拨经费控制额。  三、注意事项  1、鼓励“产学研用”联合申报,项目下设每个课题的协作单位原则上不超过5家。  2、受理时间:项目申请受理截止日期为2010年12月8日17时。  3、申报要求:项目申请采取网上申报方式,申报通过“国家科技计划项目申报中心”进行,网址为program.most.gov.cn。请按要求编写《国家高技术研究发展计划(863计划)主题项目申请书》,具体申请程序、要求及其他注意事项详见《国家高技术发展计划(863计划)申请须知》。  4、咨询联系人及联系电话、电子邮件  咨询联系人:史冬梅  联系电话:010-88372105/68338919  电子邮件:shidm@htrdc.com  863计划新材料技术领域办公室  2010年10月20日
  • 滨松参展CIOE 2019,激光加工、激光雷达、光通信等多类应用新品展现
    2019年9月4日-7日,中国国际光博会(CIOE 2019)在深圳成功举行。本次滨松中国在展会中主要以激光加工、激光雷达、光通信、工业计测、气体分析、民用消费、光谱检测、检验医学八个方向为主,进行了产品技术的呈现。久经市场考验的经典产品,以及最新曝光的新品都同台出现,获得了众多参观者的驻足。展会现场激光加工# 激光加工联合实验室展品:激光并行加工模块2019年7月,湖北工业大学-滨松中国-金顿激光共同建立的“激光加工联合实验室”正式成立。目前主要进行着基于空间光调制器的精密激光加工方案(钻孔、切割、打标等)的研究,包括不同应用的相位图计算算法、光路系统的搭建与优化、不同材料和应用的实验工艺验证等等。激光并行加工模块是联合实验室的一个小小的首秀。内部配置了滨松空间光调制器(LCOS-SLM)。激光入射到SLM上,在软件内预先设置的多焦点全息图,随后激光通过独特设计的光路,最终在相机靶面上产生多光束。在光调制时,该模块使用了带反馈的迭代算法。相机采集的多个光束的能量分布首先经过算法优化,再迭代入GS算法迭代循环中,经过不断迭代循环,最终得到了能量分布均匀的多个光束。这在实际的加工中,是十分必要的。利用这套激光并行加工模块可以进行10*10阵列多光束打孔、多光束并行蚀刻加工、多光束字母打孔等作业。现场亦展示了多个使用该模块进行加工的样品。除了光调制技术以外,联合实验室计划逐渐拓宽研究范围,滨松的更多产品和技术也将参与其中。以行业需求为导向,更好的促进我国智能激光加工行业的发展。加工样品通过便携显微镜可看到样品上的打孔细节# 下一代激光加工模块:JIZAI此次CIOE,首次曝光了滨松下一代激光加工引擎JIZAI的信息。JIZAI是基于滨松隐形切割技术(独有技术,拥有全球专利)以及空间光调制技术开发而出的产品。灵活性极强,可以根据不同的应用选配其中的器件,进行自由定制。模块可以实现任意形状的加工光束,比如多点并行加工、像差校正、平顶光束等等。紧凑轻巧,可自由移动,在多点打标、内部打标、玻璃打孔、微通道成型等众多激光加工作业中都可应用。JIZAI概念图使用JIZAI进行的玻璃打孔作业激光雷达 # 面阵红外近距离传感器低速及特殊场景下的应用,是激光雷达目前的落地热点之一。智能工厂、智慧物流、智能仓库等场景中,都少不了它的存在。新系列的面阵红外近距离传感器,主要就是面向针对此类应用的激光雷达的。新产品增大了像素尺寸,提高了饱和上限,并在内部设置了补偿电路,增强了抗环境光干扰的能力,更加适合于强背景光环境(如:室外环境)下的近距离测距。同时该器件还具有低成本的特点。目前推出了3种不同像素数量的器件,也可根据具体需求进行定制。# VCSEL固态Flash LiDAR被普遍看做是当前LiDAR发展阶段的下一个台阶。在探测器和激光器的选择上,都将有很大的变化。激光器方面,旋转式中普遍使用的边缘发射激光器(EEL)已经不再完全适用于Flash式的雷达,高功率垂直腔面发射激光器(VCSEL)将成为最理想的选择。随着3D摄像头的热潮,VCSEL成为了近几年的热点话题,在大众熟知的人脸识别、手势识别等应用中都扮演了重要角色。但面向激光雷达的产品,对其各方面性能都有了新的要求,而此次滨松展出的940nm的VCSEL也是特别针对此应用开发的。除了本身光斑形态好的特点外,滨松新展出的VCSEL还具有光功率密度高、光电效率转换高、稳定性好的优点。带封装(金属)的滨松VCSEL产品,特定要求下,裸片产品的提供也可探讨光通信# 面向5G前传和数据通信中心光模块应用CIOE中,滨松呈现了面向中长距5G前传25G/50G光模块,以及100G/200G/400G数据中心互联光模块的全系列探测器方案。包括正照式/背照式、单点/阵列(pitch250/500/750μm)的InGaAs PIN PD,满足不同项目应用的需求。系列产品的特点在于,其采用了独特的设计结构,在保证高灵敏度、低终端电容的同时,也具备极高的可靠性。整个系列产品均可支持非气密封装。工业计测# 应用于编码器的光电探测方案展会中主要展出了目前编码器应用中比较具有代表性的产品,PD阵列、LED光源,以及集成光发射和探测的整体模块产品。实际上滨松探测器覆盖从可见光到近红外几乎全波段,可为LED光源匹配最合适高灵敏度的探测器,实现整个系统的高信噪比。滨松一贯是全线In-house设计和生产,无论是半导体设计及制造工艺,还是封装工艺都拥有丰富的技术储备,可以很好的应对针对编码器应用的各种定制化需求,打磨出最优的产品方案。民用消费# 针对广泛消费类应用的全波段产品“光”是无处不在的,不光是在生产制造、科研学术中,更是在生活的方方面面。滨松则希望通过自身的光电技术,为与我们息息相关的种种生活中的应用,带来更好的可能。让它们变得更加便捷、智能、环保。CIOE中滨松展出了多类光电半导体产品,其中包括可用于屏下,辅助屏幕亮度控制的接近传感器;可装配在便携式设备或独立体温计中,实现无探测位置限制的高精度温度测量,且低成本、环境友好的InAsSb探测器等等。滨松能为民用消费应用提供高一致性、高可靠性的产品。但最为重要的是,以60余年光电技术的沉淀,可以为具体的客户需求提供高定制化的服务,以及产品技术建议。成就更有竞争力的性能,抢占更新市场的先机。目前滨松中国除了北京总部外,在深圳和上海均设有分公司,拥有本土的销售、市场、产品团队,亦可以为中国客户提供更快速有效的服务。在CIOE中我们展现的产品技术和应用仅是冰山一角。实际上,滨松一直希望被看做是一个光子技术的提供者,以和客户更紧密的交流沟通,以及更深入的相互理解,来促成最佳的应用技术诞生。
  • 莱赛激光拟挂牌新三板 主营激光测量仪器
    1月3日消息,莱赛激光科技股份有限公司(以下简称:莱赛激光)已于近日正式申请新三板挂牌,全国股转系统披露的挂牌资料显示,莱赛激光董事长陆建红、副董事长张敏俐2人,通过直接和间接合计占股72%,为莱赛激光共同实际控制人。  公告显示,莱赛激光2014年度、2015年度、2016年1-9月营业收入分别为1.11亿元、9961.31万元、8212.80万元 净利润分别为546.37万元、678.32万元、791.14万元。  资料显示,莱赛激光主要业务为激光测量仪器设备的研发、生产和销售,主要为客户提供激光测量的整体解决方案。
  • 新技术实现激光“逆转” 或可增强激光能量
    7月10日消息,据媒体报道,激光是通过放大光的特定波长,利用镭射触发装置对光子进行作用而形成的科技发明,激光在科技的各个领域都做出了重大的贡献。近期,耶鲁大学科学家发现一种特殊方式可以让激光实现&ldquo 逆转&rdquo ,将其他光束吸收,增强激光的能量。   据报道,科学家找到了一种能够完美吸收部分特定波长光子的物质。这种物质能够分离光束,使各光束分别被反射或继续传输,进而进行两部分间完美地的互相干涉,从而能够很好地抵消特定波长的光束,余下的能量则可通过加热或用电子配对的方式来消耗掉。   在实验的过程中,科学家证明了可以通过逆转过程来吸收激光的部分光束,甚至能成功地将光束整体的吸收。在吸收过程中,光线吸收造成了时空的扭曲,可发生时间的部分扭转。但当众多不同波长的光同时照射,逆转效果可能会不明显,只有照在该特定物质上时,激光才会被吸收。
  • 活力激光获千万级A轮融资,专注研发千瓦级半导体激光器系列产品
    近日活力激光科技有限公司(以下简称“活力激光”)宣布完成数千万人民币A轮融资,由亦庄资本独家投资。本轮资金将主要用于研发和生产千瓦级半导体激光器(1千瓦至1万瓦)系列产品,在激光焊接和激光表面处理领域进行推广应用。  活力激光成立于2019年12月,主要专注于高功率半导体激光器的研发、生产和销售,整体技术及生产能力覆盖各种功率、波长和封装形式的半导体激光器,核心产品包括固体激光器泵浦源、千瓦级半导体激光器、以及应用于医疗美容等领域的小功率半导体激光器。公司在深圳宝安设有一处工厂,面积达3500平方米,其中无尘车间2000平米。  目前,活力激光团队规模超70人,核心成员曾任职于JDSU等头部激光器公司。公司创始人兼CEO蔡万绍拥有二十余年半导体激光器研发与生产经验,先后任职于JDSU/Lumentum、Oclaro、西安炬光等公司。  据Emergent Research相关报告数据,2021年全球半导体激光器市场规模为81.9亿美元(约551.9亿人民币),预计2022-2030年间年复合增长率为6.7%。值得一提的是,半导体激光器在医疗保健领域的应用价值高,目前已广泛用于医疗诊断、美容手术和治疗,这一方向也将成为半导体激光器市场增长的重要驱动力,而随着技术的突破,半导体激光器在工业加工领域的直接应用也将被打开,想象空间极大。  全球激光器市场核心玩家包括起步较早的通快、朗美通、恩耐、相干、业纳等国外公司,也有起步较晚但发展较快的锐科、英诺、炬光、长光华芯等国内公司。在成熟的光纤激光器领域,市场竞争相当激烈,从各大上市光纤激光器公司的财报中,可明显看到竞争激烈导致的价格下跌。  蔡万绍告诉36氪,为了避开同质化竞争激烈的细分市场,活力激光以产品创新作为突破口,采用国产芯片,率先在国内开发出878.6nm锁波长窄光谱的半导体激光器,以及1440nm二维点阵激光器,在固体激光器泵浦和激光嫩肤美容领域,打破了国外玩家的垄断,实现国产替代,目前该产品已逐渐放量增长。  “未来3-5年是激光芯片国产替代的重要时间窗口,也是半导体激光器创新发展的关键机遇。”蔡万绍提到,活力激光已经和国内多家激光芯片供应商展开合作,定制开发波长多样化的半导体激光器,包括1550nm(照明应用)、1470nm(医美应用)、780/766nm(碱金属气体激光器泵浦)、405nm/450nm/650nm(加工及照明应用)、以及常见的976nm和808nm激光波长,并同步研发千瓦级半导体激光器,覆盖1千瓦至1万瓦功率,取得了巨大进展。  相对来说,固体激光器的优势应用领域是非金属材料及合金材料的精细加工,光纤激光器的优势应用领域是钢铁材料的大功率激光切割,而半导体激光器凭借高功率、低能耗、高性价比、体积小、重量轻、波长多样性等优势,将在铁、铜、铝等金属材料的激光焊接和激光表面处理领域得到举足轻重的应用。  在蔡万绍看来,如果充分利用半导体激光器的优势展开产品研发布局,有望让半导体激光器在工业加工、医疗美容、照明显示、激光雷达等领域的总体应用量,提升至与光纤激光器、固体激光器同等的水平,逐步构建出三种激光器三分天下的格局。“我们的中期目标是成为国内领先的半导体激光器供应商。”他说。  目前,活力激光客户已覆盖多家激光器、机器视觉、医疗美容等领域上市公司,并在公司成立以来,保持了100%以上的年营收增长率,预计2023年收入将突破亿元关口。
  • 激光雷达、飞秒激光器等超3.2亿中标项目公布
    p   近一个月内,来自高校、科研院所、医疗系统方面近20多家单位发布了激光、光学领域的招标需求,中科煜宸、相干、西南技物所等公司成功中标,中标总金额超3.2亿元。本文根据中国政府采购网公布的信息整理了部分内容,涉及激光成像仪、激光雷达、激光增材制造系统、飞秒激光器、光纤激光器等相关项目。 /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 中标项目 /strong /span /p p style=" text-align: center " strong 干式激光成像仪 /strong /p p   项目编号:HYEZ2J2018007 /p p   项目名称:干式激光成像仪采购 /p p   总成交金额:6.97 万元(人民币) /p p   采购单位名称:北海市华侨医院 /p p   中标单位名称:江西伟晨医疗设备有限公司 /p p style=" text-align: center " strong 密封式同轴送粉激光增材制造系统 /strong /p p   项目编号:HBT-15170140-173892 /p p   项目名称:武汉理工大学密封式同轴送粉激光增材制造系统采购项目 /p p   总成交金额:208.85 万元 /p p   采购单位名称:武汉理工大学 /p p   中标单位名称:南京中科煜宸激光技术有限公司 /p p style=" text-align: center " strong 原子吸收分光光度计及涡度相关系统 /strong /p p   项目编号:CEIECZB03-17ZL144 /p p   项目名称:中国农业大学原子吸收分光光度计及涡度相关系统采购项目 /p p   中标金额:54.43万元 /p p   中标供应商名称、地址及成交金额: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/25ce729c-a45e-4fbb-a265-ef3a8fa5909a.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 大连工业大学信息学院光电实验室建设 /strong /p p   项目编号:LNZC20171001868 /p p   项目名称:大连工业大学信息学院光电实验室建设采购项目 /p p   中标金额:54.18万元 /p p   中标单位:大连万慧科技有限公司 /p p   主要成交标的: /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/873035c3-9e56-4a2c-a688-b42945e1365a.jpg" title=" 2.jpg" /    br/ /p center /center p style=" text-align: center " strong 激光治疗系统 /strong /p p   项目编号:Q5300000000617001570 /p p   项目名称:昆明医科大学附属医院购置激光治疗系统采购项目 /p p   中标金额:129万元 /p p   中标供应商名称:贵州邦建医疗科技设备有限公司 /p p   主要成交标的: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/0f8ffbb7-027e-4163-97f0-b6dd9e5142f1.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 193nm 激光剥蚀进样系统等 /strong /p p   项目名称:中国海洋大学 /p p   项目名称:193nm激光剥蚀进样系统、多接收质谱仪、高纯锗伽马能谱仪、稳定同位素比质谱仪项目 /p p   采购单位名称:中国海洋大学 /p p   中标金额:1367.93612 万元 /p p   中标供应商名称、联系地址及中标金额: /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/daa113be-02fd-4999-ae5c-05022aea1165.jpg" title=" 4.jpg" /    br/ /p center /center p style=" text-align: center " strong 激光雷达项目 /strong /p p   项目编号:JXBJ2017-J28802 /p p   项目名称:南昌大学空间科学与技术研究院激光雷达采购项目 /p p   采购单位:南昌大学 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/eaaf8200-e815-4296-aba6-c8c364d7ec20.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 308准分子光治疗系统和激光光子工作站 /strong /p p   项目编号:[350823]SHHY[GK]2017015-1 /p p   项目名称:上杭县皮肤病防治院关于308准分子光治疗系统和激光光子工作站采购项目 /p p   中标金额:169.9万元 /p p   中标供应商:厦门海辰天泽仪器有限公司 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/5f3b697b-e5bd-4a2f-a5a2-5a4f9971c740.jpg" title=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 复杂曲面三维激光扫描系统 /strong /p p   项目编号:LNZC20171201441 /p p   项目名称:大连交通大学复杂曲面三维激光扫描系统采购项目 /p p   中标金额:58.9万元 /p p   中标单位:北京金鹰腾飞科技有限公司 /p p   成交产品的规格、型号、单价等: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/ef6ee20b-870c-456e-a33b-0acb1241b3a4.jpg" title=" 7.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 双光子激光共聚焦显微镜采购项目 /strong /p p   项目编号:中大招(货)[2017]993号 /p p   采购单位名称:中山大学 /p p   中标金额:489.803430万元 /p p   中标供应商名称:广州市诚屹进出口有限公司 /p p   中标标的名称、规格型号、数量、单价、服务要求: /p p style=" text-align: center " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/7c940325-292e-43f8-9ee1-f901a38dc68d.jpg" title=" 8.jpg" /    br/ /p center /center p style=" text-align: center " strong 超短强激光微纳制造实验室项目 /strong /p p   飞秒激光放大器 /p p   项目号:17A51870611-BZ1700401866AH /p p   项目名称:重庆邮电大学超短强激光微纳制造实验室项目飞秒激光放大器采购 /p p   中标总金额:145.9万元 /p p   中标供应商:相干(北京)商业有限公司 /p p   成交产品的规格、型号、单价等: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/c46688d9-2e94-41a4-82ae-89b46c49c880.jpg" title=" 9.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 便携式高分辨测风激光雷达 /strong /p p   项目编号:OITC-G170321151 /p p   项目名称:中国科学院大气物理研究所便携式高分辨测风激光雷达采购项目 /p p   中标总金额:280.0 万元(人民币) /p p   中标供应商名称:西南技术物理研究所 /p p   中标标的名称、规格型号、数量: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/d0c3d441-6015-45d7-ae63-7bef489181d6.jpg" title=" 10.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 激光共聚焦拉曼光谱仪、数字综合试验箱 /strong /p p   项目编号:ZX2017-12-13 /p p   项目名称:西安工业大学激光共聚焦拉曼光谱仪、数字综合试验箱等采购项目 /p p   中标金额:115.30万元 /p p   中标单位:西安共进光电技术有限责任公司 /p p   中标标的名称、规格型号、数量: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/1f8a05da-c6b9-4b1b-bcf3-85f56097a554.jpg" title=" 11.jpg" / /p center /center p style=" text-align: center " strong 激光共聚焦拉曼光谱仪 /strong /p p   项目编号:OITC-G17031833 /p p   项目名称:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所激光共聚焦拉曼光谱仪采购项目 /p p   采购单位名称:中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 /p p   总中标金额:155.7781万元 /p p   中标供应商:雷尼绍(上海)贸易有限公司 /p p   中标供应商名称、联系地址及中标金额: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/5295f90b-a6fc-4eb6-8cde-52eb73be0f2a.jpg" title=" 12.jpg" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 还有一个招标大单,注意关注哦! /strong /span /p p   招标项目华东师范大学高重复频率宽波段可调谐窄带宽激光器 /p p   项目编号:0811-184DSITC0089 /p p   项目名称:高重复频率宽波段可调谐窄带宽激光器(第二次) /p p   采购单位:华东师范大学 /p p   预算金额:230.0 万元(人民币) /p p   采购内容: /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201802/insimg/fa7045eb-d935-46c0-8ee6-90aff2739943.jpg" title=" 2018-02-07_091003.jpg" / /p p   购买标书时间:2018年01月26日-02月02日 /p p   投标截止时间:2018年02月28日 /p p   联系方式:冯东海 ,021-62231151 /p
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