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激光盘料仪

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激光盘料仪相关的资讯

  • 索尼以蓝光光盘技术开发两种细胞分析仪
    索尼意欲扩大其医疗业务,在最近接连发布了两款细胞分析仪。与其他公司的同类产品不同的是,索尼充分利用了该公司擅长的蓝光技术,实现了产品的差异化。   索尼新开发的是完全以光学测量手段对细胞的种类及大小实施分析的、名为流式细胞仪(Flow Cytometer)的设备。流式细胞分析术是一种基于细胞的尺寸、数量、外表层以及内部元素(如结构、功能和生物指标等)、利用光学测量对各种不同的细胞进行分析和分选的技术。该技术在血液学、免疫学和肿瘤学领域以及干细胞(如诱导性多能干细胞和胚胎干细胞)和再生医学等前沿研究领域发挥着重要的作用。鉴于在上述和其他临床领域的研究持续扩大,流式细胞分析术将有望得以进一步传播。   流式细胞仪通过向高速流过微细流路的细胞照射激光,检测细胞发出的散射光及荧光来掌握细胞的状态。其原理与利用激光读取高速旋转的光盘上的微细凹坑的光盘检测原理相似,所以索尼认为可在这一领域应用自已的技术资产。2010年,索尼收购了总部位于美国的从事细胞分析仪业务送往iCyt Mission Technology公司,开始涉足流式细胞术业务,开发融合两公司技术的新一代机型,Cell Sorter SH800是索尼的蓝光光盘技术与iCyt的细胞分选技术相结合的首个商业化产品。   将于2012年秋季开始受理订单的“Cell Sorter SH800”通过运用索尼的激光聚集技术及小型机构设计技术,实现了体积仅为以往产品约1/3的小型化(宽55mm x深55cm x高72cm),而且还为实现低价格化及作业自动化等进行了改进,相比现有的同类器材,SH800在价格上更具竞争力,它拥有实现基本细胞分选功能所需使用的最多四束激光和六色荧光的检测功能,具备完全自动化的激光束光轴调节和细胞分选电子计时功能,无需专业操作者进行复杂的设置和调整。索尼宣称即使没有专职操作人员的研究室也可轻松导入。采用一次性塑料芯片,而非原来那种又贵又难清洗的石英固定式芯片。   与使用价格昂贵的、固定的石英零部件且每次使用完毕都需进行清洗的常规细胞分选仪不同,SH800的测量通道中采用一种新研发的塑料细胞分选芯片。该芯片的生产基于索尼在光盘领域研发的精密加工技术。SH800还可以让操作者根据待测细胞的类型及大小而选择不同喷嘴直径、易于更换和安装的芯片。由于流过细胞的流路部分芯片采用便宜的一次性塑料产品,不但成本降低,而且使用更加方便,原来的产品大多使用昂贵的石英产品,而且使用后的清洗也很麻烦。   这一塑料芯片是应用了在蓝光光盘等领域培育出的微细加工技术开发而成的。据索尼介绍,其制造工序与采用层构造的光盘极为相似,比如将1mm厚的成型基板精密地贴合起来,等等。索尼医疗事业部生命科学事业部门生物科学事业室高级产品主管、部长篠田昌孝介绍说,实际上,该芯片“就是利用与蓝光光盘相同的设备制作的”。   除Cell Sorter SH800以外,索尼开发的另一款细胞仪是可分离众多荧光波形的细胞分析仪,无需原来必需的修正作业,提高了分析精度、再现性及处理速度等,是最高档机型。索尼医疗事业部生命科学事业部门生物科学事业室高级产品主管古木基裕表示,该产品“有望在不远的将来实现实用化”。   以前的流式细胞仪为了检测众多细胞发出的荧光等,需要使用满足数量要求的光学滤波器、检测器及荧光色素,而且还需要对混合在一起的荧光色素信息进行修正,将各个色素分离出来。此次索尼通过将新开发的棱镜与光电子倍增管组合使用,实现了荧光色素信息的自动分离。其原理是,用棱镜按照各色对混合在一起的荧光信息进行分离,然后通过光电子倍增管高精度测定各荧光色素的波形形状。   在使用这些仪器的再生医疗领域,随着技术的进步,研究活动日趋活跃,而且研究人员的数量也在迅猛增加。因此,索尼打算乘着这一势头,向再生医疗领域大力推广其产品及品牌。
  • 哈希在线水质分析仪器操作指南光盘免费申请!
    尊敬的用户您好: 哈希公司现为最终用户提供操作光盘免费索取活动。 如果您是哈希中文网站高级会员,工作中正在使用哈希某个在线仪器(如下文所示仪器),即可通过在线申请形式索取免费光盘。我们在收到您的反馈信息并核实后,会将光盘寄送给您。 目前您可以免费索取的产品光盘为: 1、CL17余氯分析仪 2、CODmax分析仪 3、 Amtax sc氨氮分析仪 4、 SC 100智能控制器 5、1720E浊度分析仪 6、 SD900系列采样器 7、 Sigma总磷分析仪 8、 COD-203分析仪 9、 NPW-150总磷总氮COD分析仪 参与光盘免费索取请点击
  • 【微信报名】报名第五届质谱网络会议,前四届质谱报告视频光盘拿回家
    即日起,微信回复&ldquo 11&rdquo ,即可快速报名本次质谱谱网络会议的全部专场。成功报名并准时参会的用户均可获得一份iCMS历届会议的精选光盘(2张),并有机会获赠100元手机充值卡和Kindle Paperwhite电子书阅读器(4GB)。 微信公众号:仪器信息网(微信昵称:仪器信息网,微信号:instrument123) 回复内容:11 * 微信报名用户如想获得iCMS历届会议的精选光盘(2张),请准时参会并将您的邮寄地址(平邮)发送至icms@instrument.com.cn。 由仪器信息网主办的&ldquo iCMS网络质谱会议(iConference on Mass Spectrometry) &rdquo 自2010年首次举办,在各界质谱专家及广大用户的鼎力支持下迄今已成功举办了四届。前四届&ldquo iCMS网络质谱会议&rdquo 共吸引万名专业用户参与,累计已邀请近百名质谱专家在线分享质谱技术的宝贵经验和技术展望。 2014年11月18-21日,仪器信息网与中国化学会质谱分析专业委员会合作举办第五届质谱网络会议iCMS(iConference on Mass Spectrometry),并邀请了25位国内外活跃在质谱领域一线的专家为广大质谱工作者独家呈现各领域最新最前沿的质谱技术及应用知识。精彩内容不容错过! 大会时间:2014年11月18-21日 参会要求:仪器信息网注册用户通过微信或在线报名即可参会,参会当天仅需一台联网的电脑。所有奖项的获奖前提均为成功报名,并在相应报名专场准时参会,适用于iCMS2014的8个专场。请务必确保报名信息的准确性,及时查收邮件并保持电话畅通。微信报名用户请将手机号和邮寄地址(平邮)发送至icms@instrument.com.cn。 详细报告表: 会议主题 报告名称 报告人/单位 质谱新技术 11月18日上午 质谱检测样品进样新方法研究 林金明 教授 清华大学化学系 新一代蛋白质组学技术SWATH2.0对定量蛋白质组学的新贡献 郭立海 AB SCIEX 肾病的临床质谱研究 孙伟 中国医学科学院基础医学研究所 地质能源 11月18日下午 飞秒激光烧蚀-ICPMS联用技术在地质微区分析中的研究进展 袁洪林 教授 西北大学大陆动力学国家重点实验室副主任 聚合物添加剂谱库建立及快速检测方法研究 杜振霞 教授 北京化工大学 气质联用技术在生物液体燃料领域中的应用 观文娜 博士 中国科学院青岛生物能源与过程研究所 药物分析(上) 11月19日上午 吐温-80的成分分析和安全性初探 孙会敏 研究员 中国药品食品检定研究院 基于脂质组学雷公藤肝肾毒性作用机制的研究 张金兰 研究员 中国医学科学院药物研究所 Orbitrap技术在药物准确结构鉴定和高灵敏度定量中的应用 周哲 赛默飞 生物质谱在多肽和蛋白分析中的应用 顾景凯 教授 吉林大学生命科学院 药物分析(下) 11月19日下午 仿制药品的质量研究及标准建立 宁保明 研究员 中国药品食品检定研究院 PEG修饰蛋白药物质量研究及进展 梁成罡 研究员 中国药品食品检定研究院 替代对照品法在中药整体质量控制中的应用 孙磊 副研究员 中国药品食品检定研究院 蛋白质组学/代谢组学(上) 11月20日上午 基于蛋白免疫沉淀-质谱分析的蛋白质复合物研究 胡克平 教授 中国医学科学院药用植物研究所 Co-expression and interactome visualization tools to support biomedical research Prof. Vincent VanBuren Texas A&M Health Science Center 基于LECO 全二维色谱及高分辨飞行时间质谱(TOFMS)的全谱代谢组学方案 池逸 博士 美国力可公司 蛋白质泛素化的定量蛋白质组学研究 李衍常 博士 北京蛋白质组研究中心 蛋白质组学/代谢组学(下) 11月20日下午 Proteomics Overview W. Andy Tao, Ph.D. Professor of Biochemistry、Purdue University 细胞间信号传导的蛋白质组学方法探究 田瑞军 副教授 南方科技大学化学系 Ion Mobility Derived Collision Cross Sections to Support Metabolomics and Lipidomics Giuseppe Astarita Georgetown University Washington D.C. U.S.A. 基于GC/Tof的代谢组学技术在基础及临床医学研究中的应用 王晓艳 副研究员 上海交通大学系统生物医学研究院 环境分析 11月21日上午 质谱在持久性有机污染物分析中的应用进展 张庆华 研究员 中国科学院生态环境研究中心 环境水中半挥发性有机物(SVOCs)质谱检测 刘保献 北京市环境监测中心 气相色谱-质谱联用技术监测环境中可挥发性有机化合物(拟) 江苏天瑞 质谱在我国生活饮用水卫生标准及WHO水质标准中的应用 于志勇 中国科学院生态环境研究中心 食品分析 11月21日下午 保健食品中违禁添加化学物质的色-质联用分析彭涛 副研究员 中国检验检疫科学研究院 PerkinElmer有机质谱技术在食品检测中的应用 蔡成元 Perkin Elmer 蔬菜水果中农药多残留色谱&mdash &mdash 串联质谱分析 陈珊珊 博士 农业部环境保护科研监测所 基于代谢组学技术的保健食品真伪鉴别研究 张九凯 博士 中国检验检疫科学院 关于网络讲堂研讨会及其他会议问题咨询,请加入QQ群:231246773。
  • 华裔教授研制出世界最小半导体激光器
    美、中科学家联合研制出世界最小的半导体激光器。这项被称为“表面等离子体激光技术”的研究在激光物理学界堪称里程碑,于八月三十日在《自然》杂志上刊登,由加州大学伯克利分校华裔教授张翔率领的研究团队、北京大学戴伦教授及其博士生马仁敏共同完成。   两年前,张翔的研究团队开始与戴伦教授合作,使用戴伦等研制的硫化镉纳米线,这种纳米线比人类头发细一千倍。张翔将纳米线与银金属相隔,二者之间仅有深亚波长五个纳米的绝缘间隙,在这个比真空波长还小二十倍的空间里产生激光出射,由于激光大量储存在这个非金属的狭小间隙里,大大降低了光流失的可能性。   曾经因研制隐身衣技术被美国《时代》杂志列入二00八年十大科学发现的张翔教授三十一日接受中新社访问时表示,这项研究成果打破了激光限度的传统概念,人类第一次能够把光聚到只有头发丝万分之一的范围实现激光出射,第一次实现了表面等离子体激光技术,这个尺寸仅相当于单个蛋白质分子的大小,已经很接近电子波长,光子和电子在今后能够真正实现相互作用。   这项技术对人类将产生怎样的影响?张翔说,这项技术不仅在基础科学研究获得重大突破,而且对生物医学、通信和电脑等应用科学也将产生深远影响。“以生物医学来说,科学家可以在分子尺寸上检测DNA和癌症。而对通信和电脑技术而言,可以帮助实现更高密度的光或磁信息储存。”   由此我们可以相信,在不远的将来,一张光盘可以储存一个图书馆的藏书量。   张翔在南京大学物理系完成了学士和硕士学位,一九九六年自加州大学伯克利分校获得博士学位,分别在宾州州立大学、加州大学洛杉矶分校任教,二00四年回到伯克利分校,目前是Ernster SKur讲座教授,同时担任美国国家纳米科学与工程研究中心主任。他率领的研究团队去年八月研制出隐形材料技术,将人类制做隐身衣实现真正隐身的梦想变为可能。
  • 美研究人员研制成功一种用于光谱学的新型太赫兹激光器
    从左至右:利哈伊大学(Lehigh University)电气和计算机工程研究生Ji Chen、Liang Gao和Yuan Jin在利哈伊大学Sinclair大楼Sushil Kumar的太赫兹光电子(Terahertz Photonics)实验室  美国研究人员展示了一种具有破记录输出功率的太赫兹半导体激光器,可用于各种形式的光谱学和其他应用。  以强烈的单色辐射光束形式提供的光束是众所周知的技术,可以追溯到1960年推出的第一台激光器。依靠激光器来实现超快速和高容量的数据通信、制造、手术以及商业应用,例如条形码扫描仪、打印机,诸如CD和DVD的光盘,自动驾驶车辆,激光显示表演和动态艺术装置,当然还有光谱学。  从红外到紫外的激光器被广泛使用,然而,利哈伊大学的Sushil Kumar团队研究了太赫兹激光器。太赫兹辐射位于微波和红外区域之间的电磁波谱区域。它们可穿透塑料、织物、纸板和其他材料,可用于检测各种化学品。太赫兹激光有可能用于非破坏性、非侵入性筛查和检测爆炸物,非法药物,检测药物化合物,筛查皮肤癌。  为了真正有用,激光必须以非常精确的波长发射,这通常通过单模激光器中的“分布式反馈”来完成。太赫兹激光器必须是单模的。随着太赫兹辐射的传播,其中一部分会被大气湿度吸收,这是非常不利的。因此,一个用于光学传感和分析的太赫兹激光,不管距离多远,即使几米,也必须避免这个问题。现在,Kumar的团队一直致力于通过提高光功率输出来提高强度和亮度。  他们研究了“表面发射”(而不是“边缘发射”)的单模激光器。已经找到了一种将周期性引入激光器光学腔的方法,使其能够从根本上辐射高质量的光束并提高辐射效率。该团队将这种方法称为“混合二阶和四阶布拉格光栅”。他们建议,他们的混合光栅不一定限于太赫兹激光器,而是可以用于增强几乎任何表面发射半导体激光器。  该团队报告了单模太赫兹激光器的功率输出为170毫瓦的实验结果。这是迄今为止这种激光器中功能最强大的。因此他们证明,它们的混合光栅可以通过简单地改变激光腔内压印光栅的周期来精确控制发射波长。库马尔表示,1000毫瓦的设备应该很快成为可能,这可能会吸引制造商的眼球。  原文请查阅:  Power up: New lasers for spectroscopy  SpectroscopyNOW.com  Channels: Atomic  Published: May 15, 2018 符斌供稿
  • 中科院长春光机所:激光技术的“前世今生”
    p   自1960年美国研制成功世界上第一台红宝石激光器,我国也于1961年研制成功国产首台红宝石激光器(诞生于中国科学院长春光学精密机械研究所)以来,激光技术被认为是20世纪继量子物理学、无线电技术、原子能技术、半导体技术、电子计算机技术之后的又一重大科学技术新成就。 br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/fa6ca572-ac36-49a3-8c53-3b3f8b976589.jpg" title=" 1.jpg" / /p p   如今,我们家中用的CD和DVD播放器,办公室的激光打印机和商场的条码扫描器都有激光。人们用激光治疗近视视力,通过光纤网络发送邮件浏览视频。无论我们是否意识到,我们每个人每天都使用激光,但是有多少人真正了解激光是什么,如何工作? /p p   激光,是一种自然界原本不存在的,因受激而发出的,具有方向性好、亮度高、单色性好和相干性好等特性的光。 /p p   激光的产生机理可以溯源到1917年爱因斯坦解释黑体辐射定律时提出的假说,即光的吸收和发射可经由受激吸收、受激辐射和自发辐射三种基本过程。众所周知,任何一种光源的发光都与其物质内部粒子的运动状态有关。当处于低能级上的粒子(原子、分子或离子)吸收了适当频率外来能量(光)被激发而跃迁到相应的高能级上(受激吸收)后,总是力图跃迁到较低的能级去,同时将多余的能量以光子形式释放出来。 /p p   如果光是在没有外来光子作用下自发地释放出来的(自发辐射),此时被释放的光即为普通的光(如电灯、霓虹灯等),其特点是光的频率大小、方向和步调都很不一致。 /p p   但如果是在外来光子直接作用下由高能级向低能级跃迁时将多余的能量以光子形式释放出来(受激辐射),被释放的光子则与外来的入射光子在频率、位相、传播方向等方面完全一致,这就意味着外来光得到了加强,我们称之为光放大。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/ab5eeaa4-0704-4844-ae33-97c5ada732a7.jpg" title=" 2.jpg" / /p p br/ /p p style=" text-align: center " strong 图:激光产生机理:(左)受激吸收,(中)自发辐射,(右)受激发射 /strong /p p br/ /p p   而激光的产生需要满足三个条件:粒子数反转、谐振腔反馈和满足阈值条件。通过受激吸收,使处于高能级的粒子数比处于低能级的越多(粒子数反转),还需要在有源区两端制作出能够反射光子的平行反射面,形成谐振腔,并使增益大于损耗,即相同时间新产生的光子数大于散射吸收掉的光子数。只有满足了这三个条件,才有可能产生激光。 /p p br/ /p p strong 激光的特性 /strong /p p br/ /p p 激光之所以被誉为神奇的光,是因为它有普通光完全不具备的四大特性。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/cf4f1592-b99a-4837-8b8b-afb9947bff5f.jpg" title=" 3.jpg" / /p p 1.方向性好& nbsp ——普通光源(太阳、白炽灯或荧光灯)向四面八方发光,而激光的发光方向可以限制在小于几个毫弧度立体角内,这就使得在照射方向上的照度提高千万倍。激光每200千米扩散直径小于1米,若射到距地球3.8× 105km的月球,光束扩散不到2千米,而普通探照灯几千米外就扩散到几十米。 /p p   激光准直、导向和测距就是利用方向性好这一特性。 /p p 2.亮度高& nbsp ——激光是当代最亮的光源,只有氢弹爆炸瞬间强烈的闪光才能与它相比拟。太阳光亮度大约是1.865× 109cd/m2,而一台大功率激光器的输出光亮度可以高出太阳光的亮度7~14个数量级。 /p p   尽管激光的总能量并不一定很大,但由于能量高度集中,很容易在某一微小点处产生高压和几万摄氏度甚至几百万摄氏度的高温。激光打孔、切割、焊接和激光外科手术等实际应用就是利用了这一特性。 /p p 3.单色性好& nbsp ——光是一种电磁波。光的颜色取决于它的波长。普通光源发出的光通常包含着各种波长,是各种颜色光的混合。太阳光包含红、登、黄、绿、青、蓝、紫七种颜色的可见光以及红外光、紫外光等不可见光。 /p p   而某种激光的波长只集中在十分窄的光谱波段或频率范围内。如氦氖激光的波长为632.8纳米,其波长变化范围不到万分之一纳米。激光良好的单色性为精密度仪器测量和激励某些化学反应等科学实验提供了极为有利的手段。 /p p 4.相干性好& nbsp ——干涉是波动现象的一种属性。基于激光具有高方向性和高单色性的特性,它必然会是相干性极好的光。激光的这一特性使全息照相成为现实。 br/ /p p strong 激光器的类型 /strong /p p   在光源中,实现能级粒子数反转是实现光放大的前提,也就是产生激光的先决条件。要实现粒子数反转,需借助外来光的力量,使大量原来处于低能级的粒子跃迁到高能级上去,这个过程我们称之为“激励”。 /p p   我们通常所说的激光器,就是使光源中的粒子受到激励而产生受激辐射跃迁,实现粒子数反转,然后通过受激辐射而产生光的放大的装置。激光器虽然多种多样,但使命都是通过激励和受激辐射而获得激光。因此激光器通常均由激活介质(即被激励后能产生粒子数反转的工作物质)、激励装置(即能使激活介质发生粒子数反转的能源,泵浦源)和光谐振腔(即能使光束在其中反复振荡和被多次放大的两块平面反射镜)三个部分组成。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/34e5f14c-4b66-43c1-8be3-c64c88a23970.jpg" title=" 4.jpg" style=" width: 590px height: 320px " width=" 590" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 320" border=" 0" / /p p br/ /p p style=" text-align: center " strong 图:激光器的工作原理 /strong /p p   由于我们可以以许多不同的方式激发许多不同种类的原子,我们可以(理论上)制造许多不同种类的激光。 /p p   激光器有多种分类方式,其中最著名的是固体,气体,液体染料,半导体和光纤激光器。固态激光器介质是类似红宝石棒或其他固体结晶材料,并且缠绕在其上的闪光管泵送其充满能量的原子。为了有效地工作,固体必须掺杂,这是一种用杂质离子代替一些原子的过程,使其具有恰当的能级以产生一定精确频率的激光。固态激光器产生高功率光束,通常是非常短的脉冲。相比之下,气体激光器使用惰性气体(即所谓的准分子激光器)或二氧化碳(CO2)作为介质的化合物产生连续的亮光。 CO2激光器功能强大,效率高,常用于工业切割和焊接。液体染料激光器使用有机染料分子的溶液作为介质,主要优点是可用于产生比固态和气体激光器更宽的光频带,甚至可“调谐”以产生不同的频率。 /p p   按波长来分,覆盖的波长范围包括远红外、红外、可见光、紫外直到远紫外,最近还研制出X射线激光器和正在开发的γ射线光器; /p p   按激励方式不同,有光激励(光源或紫外光激励)、气体放电激励、化学反应激励、核反应激励等; /p p   按输出方式不同,有连续的、单脉冲的、连续脉冲的和超短脉冲等; /p p   从功率输出的大小来看,其中连续的输出功率小至微瓦级,最大可达兆瓦级。脉冲输出的能量可从微焦耳至10万以上焦耳,脉冲宽度由毫秒级到皮秒级乃至飞秒级(1000万亿分之一)。 /p p   各式各样激光器满足不同的应用要求。如激光加工和某些军用激光都要求高功率激光或高能量激光(即所谓强激光)。有的希望脉冲时间尽量缩短,以从事某些特快过程的研究。有的还对提高光的单色性、改善输出光的模式、改善光斑的光强分布以及要求波长可调等提出了很高的要求。这些要求促使着激光器的研究者不断探索,从而使激光器的探索深度和应用广度得到前所未有的发展。 /p p strong 蓬勃发展的激光应用 br/ /strong /p p   所谓激光技术,就是探索开发各种产生激光的方法以及探索应用激光的这些特性为人类造福的技术的总称。 /p p   50多年来,激光技术与应用发展迅猛,已与多个学科相结合形成多个应用技术领域,比如光电技术,激光医疗与光子生物学,激光加工技术,激光检测与计量技术,激光全息技术,激光光谱分析技术,非线性光学,超快激光学,激光化学,量子光学,激光雷达,激光制导,激光分离同位素,激光可控核聚变,激光武器等。这些交叉技术与新的学科的出现,大大地推动了传统产业和新兴产业的发展。 /p p 1、激光在信息领域的应用 /p p   半导体激光器和光纤放大器是光纤通信的两项关键技术。 /p p   半导体激光器发出的激光不仅单色性和相干性好,而且光波频率比微波频率又高万倍,故以激光为传递信息的载体,用光纤做信息传递线路的光纤通信,不仅通信质量好、抗干扰能力强、保密性好,而且通信容量比微波通信要提高上万倍。 /p p   利用激光技术进行光存储,使信息的存储发生了革命性的飞跃。一张CD声频光盘的记录密度相当于1000万bit/cm2,可记录78分钟的音乐节目,比密纹唱片要大好几个数量级。 /p p br/ /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/dedc2b11-657b-46c7-b7c6-323f02c9b1b4.jpg" title=" 5.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图: CD或DVD播放机中的光盘的激光和镜头。右下方的小圆是半导体激光二极管,而较大的蓝色圆圈是从激光器从光盘的光滑表面反射后读取光的透镜。 /strong /p p   此外,激光打印机、激光传真机、激光照排、激光大屏幕彩色电视、光纤有线电视以及大气激光通讯等均已得到广泛应用。 /p p 2、激光在全息术领域的应用 /p p   光作为一种波动现象,表征它的物理量有波长(同颜色有关)、振幅(同光的强弱有关)和位相(表示波动起点同基准时间的关系)。 /p p   人们利用感光的照相方法,只能记录下波长和振幅,所以无论照得多么逼真,看照片和看真的景物总是不一样。 /p p   而激光具有高相干性,能获取干涉波空间包括相位在内的全部信息。因此,采用激光进行全息摄影,被拍物体的全部信息都被记录在底片上,通过光的衍射,就能复现被摄取物体栩栩如生的立体形象。 /p p   全息照相具有三维成像的特点,可重复记录,而且每一小块全息底片都能再现物体的完整立体形象,可广泛用于精密干涉计量、无损探伤、全息光弹性、微应变分析和振动分析等科学研究。 /p p   其中,利用全息干涉术研究燃气燃烧过程、机械件的振动模式、蜂窝板结构的粘结质量和汽车轮胎皮下缺陷检查等已得到广泛应用。并且,全息照相用作商品和信用卡的防伪标记已形成产业,用全息照相拍摄珍贵艺术品,不仅欣赏起来令人如临其境,而且为艺术品的修复提供了可靠而逼真的依据。正在发展的全息电视还将为人们增添一种新的生活享受。 /p p 3、激光在医疗领域的应用 /p p   激光在医学上的应用分为两大类:激光诊断与激光治疗,前者是以激光作为信息载体,后者则以激光作为能量载体。 /p p   在激光诊断方面,激光可穿透到组织较深的地方进行诊断,直接反映组织病况,给医生诊断提供了充分依据。 /p p   在激光治疗方面,激光技术已成为临床治疗的有效手段,也成为发展医学诊断的关键技术。它解决了医学中的许多难题,例如激光手术治疗切口小,对组织基本没有损害或损害极小,毒副作用反应少。目前,激光临床应用领域包括近视矫正、视网膜修补、蛀牙修复、分子级微创手术等,当前激光医学的出色应用研究主要表现在以下方面:光动力疗法治癌;激光治疗心血管疾病;准分子激光角膜成形术;激光美容术;激光纤维内窥镜手术;激光腹腔镜手术;激光胸腔镜手术;激光关节镜手术;激光碎石术;激光外科手术;激光在吻合术上的应用;激光在口腔、颌面外科及牙科方面的应用;弱激光疗法等。目前,激光治疗在基础研究、新技术开发以及新设备研制和生产等诸多方面都保持持续的、强劲的发展势头。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/c865b4af-a3a7-46dd-8f4d-a512edd3bcc7.jpg" title=" 6.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 图:激光在口腔医学领域的应用 /strong /p p 4.激光加工 /p p   利用激光的高强度(亮度)聚焦激光束在1 ms内能发射100J的光能量,聚焦起来足以使材料在短时间内融化或汽化,从而对不同特性难以加工的材料进行加工处理,如:焊接、打孔、切割、热处理、光刻等。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/9c933388-bd17-4722-8ba2-990a5003e9de.jpg" title=" 7.jpg" style=" width: 600px height: 188px " width=" 600" vspace=" 0" hspace=" 0" height=" 188" border=" 0" / /p p   激光加工具有精度高、畸变小、无接触、能量省等优点,其应用领域几乎可以覆盖整个机械制造业,包括矿山机械、石油化工、电力、铁路、汽车、船舶、冶金、医疗器械、航空、机床、发电、印刷、包装、模具、制药等行业。其中关键零部件和精密设备的磨损和腐蚀都能很好地利用激光熔覆技术进行修复和优化,成为化腐朽为神奇的利器。 /p p 5.精密测量 /p p   精密测量是利用了激光单色性好、相干性强、方向性好的特点。相比于其他测距仪,激光测距具有探测距离远,精度高,抗干扰,保密性好,体积小重量轻的优点。测距仪发出光脉冲,经被测目标反射后,光脉冲回到接收系统,测量发射与接收时间间隔。 /p p   激光同时具有高亮度和高相干性,这使得光的多普勒效应能够在测速方面得到应用。激光雷达是以发射激光束探测目标的位置、速度等特征量的雷达系统。从工作原理上讲,激光雷达与微波雷达没有根本的区别:向目标发射探测信号(激光束),然后将接收到的从目标反射回来的信号(目标回波)与发射信号进行比较,作适当处理后,就可获得目标的有关信息,如目标距离、方位、高度、速度、姿态、甚至形状等参数,从而对飞机、导弹等目标进行探测、跟踪和识别,它在军事领域发挥着重要的作用,也成为环境监测的有力武器。 /p p   此外,引力波的探测也是利用激光干涉测量方法,进行中低频波段引力波的直接探测,观测双黑洞并合和极大质量比天体并合时产生的引力波辐射,以及其他的宇宙引力波辐射过程。 /p p   激光是20世纪人类最重大的发明之一,激光技术的应用已广泛深入到工业、农业、军事、医学乃至社会的各个方面,对人类社会的进步正在起着越来越重要的作用,正奇迹般地改变着我们的世界。 /p
  • 在线热像仪应用 — 材料 激光加热的温度检测
    激光加热的温度检测使用激光方式对金属材料进行加热是近年来发展比较快速的新技术,激光加热 具有加热温度高、加热速度快、加热目标灵活等优点,但也正是这些优点,使 得在加热过程中的温度检测存在难点,本文介绍使用RSE60H高温型在线热像仪 对激光加热的现场检测案例,特别是快速、高温的温度趋势分析功能,为此类 温度检测提供有效方案。检测案例: 某高校和某激光设备制造商合作项目,使用激光加热设备对金属材料进行加热,需要看到金属表面的温度变化情况,这对 材料加工工艺非常重要,如果温度控制不当,会造成材料报废或质量不合格。 该现场存在两个检测难点: 1、激光加热的时间非常短:通常激光加热以零点几秒或几秒为周期,且在这么短暂的加热周期中,需要看到温度瞬间的 升高和散热冷却的过程变化,所以对于热像仪的帧频有较高的要求,目前市面上普通的帧频为9Hz的红外热像仪无法追踪 这么快速的变化,而RSE60H的帧频达到25Hz,也就是说,每40毫秒采样一次,可以满足对于快速变化的温度检测需求。 2、温度高:激光加热后的金属温度会瞬间上升到1000℃-1500℃以上,普通的红外热像仪的高温量程上限为1000℃或 1200℃,这就需要特别涉及的测温至2000℃的高温型红外热像仪进行温度检测。在激光移动的过程中,在铁板某一位置处有停留(红框处),导致热量积累使铁板的温度上升到1500℃,同样,右侧 是部分温度数据的导出,红色字体为最高温度值和对应的时刻。 另外,时间轴也可以用计算机时间来标识,案例中的时间轴用开始时间标识。
  • 激光等离子加工促成新一代光电材料诞生
    加拿大研究人员发现,新型纳米混合物结构结合采用脉冲激光烧蚀技术可能会产生新一代的光电开关、快速光电探测器和第三代太阳能设备。其成果发表在《先进材料》上。   近年对半导体纳米粒子,如硫化铅(PbS)的光电特性的研究有着显著增长。硫化铅与碳纳米管相结合可以有效产生光电流,但常规的合成方法仍然有着局限性。   现在,INRS 能源材料通讯研究中心的科学家在使用相对简单程序来合成纳米粒子,这能够为创造其他纳米混合物的各种应用提供很大的自由度。脉冲激光烧蚀(PLA)技术能够产生更纯粹的纳米结构。   My Ali El Khakani教授说:“当化学合成纳米混合物时,研究人员利用配体(ligands)以防止电荷动力从纳米粒子转移到纳米管。配体可以减少光响应效率和增加反应时间–两种效应在使用脉冲烧蚀方法合成粒子时都观察不到,因为硫化铅与碳纳米管表面有着直接的原子接触。”   将纳米混合物材料整合到功能性光电设备可能产生比其他方法更强大的光响应。当通过激光照射时,该材料的光电流响应时间是目前使用合成粒子的1000至100,000倍。
  • CIS标准《金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪》拟立项
    按照国家标准化工作管理规范,中国仪器仪表学会制定满足市场急需、反映先进专业技术水平、具有我国自主知识产权的团体标准。近日,中国仪器仪表学会发布了“拟立项(金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪)CIS标准的公示通告”。申请项目名称:金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪项目申报单位:杭州谱育科技发展有限公司激光诱导击穿光谱法(Laser-induced breakdown spectroscopy;LIBS):通过激光烧蚀待分析物质形成等离子体,其中处于激发态的原子、离子或分子向低能级或基态跃迁时,向外发射特定能量的光子,形成特征光谱,进而获得待分析物质的化学成分或其他特性。激光诱导击穿光谱技术以其无须对块状固体样品预处理,快速、无损、可进行多形态分析以及无辐射危害等特点成为近年来研究的热点,可应用于金属材料化学成分分析、煤炭分析、生物样品分析等领域。但当前在金属材料分析领域分析用的激光诱导击穿光谱仪没有明确的标准来规范此类产品性能和使用安全性等重要参数,导致设备性能良莠不齐,致使不同厂商仪器的性能无法进行比较,仪器用户在采购、比较仪器时缺乏科学依据。目前现行的标准中,GB/T 38257-2019规定了激光诱导击穿光谱法的术语和定义、基本原理、试验条件、设备及装置、样品、试验步骤、数据处理和试验报告。为了规范激光诱导击穿光谱仪自身性能的测定方法,统一有关专业术语,制定仪器性能检测的依据,使检测机构、仪器用户及生产厂家在检校激光诱导击穿光谱仪时有统一的标准方法,杭州谱育科技发展有限公司申报制定团体标准《金属材料分析用激光诱导击穿光谱仪》。该标准的制定将助力我国激光诱导击穿光谱及其在金属行业的发展及应用。据查询目前国际上没有相同的国际标准。制定该标准目前不存在知识产权方面的问题。
  • 俄科学家研制出新型激光质谱仪 可直接确定材料元素组成
    p & nbsp & nbsp 俄罗斯国立核能研究大学莫斯科工程物理学院的专家研制出一种新型激光质谱仪,可直接确定材料元素成分,显著提高了分析速度,及降低分析成本。研究成果发表在《European Journal of Mass Spectrometry》杂志上。 /p p & nbsp & nbsp & nbsp 传统的元素分析法需要繁重的样品制备,如果所研究样品为固态,例如在分析矿物时,就首先需将其溶解,这不仅花费时间,还可能污染环境。除了长时间的样品制备,还需同标准样品进行比对,以免在分析整体组成上发生错误,从而增加分析成本。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp 这种配备楔形离子反射镜质谱仪的特点是,无需使用标准样品即可对固体材料进行普遍分析,优势在于可进行广泛的能量传递,小巧轻便,耗电量低。此外,这种仪器可以分析所有级别的物质,方法环保,可进行局部和分层分析,不存在团簇离子的干扰。 br/ & nbsp & nbsp & nbsp br/ & nbsp & nbsp & nbsp 脉冲工作模式使这种分析仪与激光离子源能很好地结合在一起,鉴定速度快,因此该质谱仪还可用于刑事侦查学。同时,这种新型质谱仪也为医学,尤其是与分析人体毛发及指甲中微量元素之相关领域开启了新前景。此外,该仪器还可提高火车站和机场过境物品成分鉴定的精准度,加快土壤样本分析以获取准确的区域生态环境现状图。 /p
  • 激光粒度仪干湿法测试在涂料粒径分析中的应用
    p style=" text-indent: 2em " 涂料粒径分析主要包括粉末涂料、建筑乳液等涂料产品以及钛白粉、氧化铁、滑石粉等颜填料的粒径分布测试。粒径测试的方法主要有沉降法、激光法、筛分法、电阻法、显微图像法、电镜法、电泳法、质谱法、刮板法、透气法、超声波法等。 /p p style=" text-indent: 2em " 激光粒度仪测试法是新型粒径测试方法,应用广泛,测试速度快,测试范围广。激光粒径分析仪是根据激光在被测颗粒表面发生散射,散射光的角度和光强会因颗粒尺寸的不同而不同,根据米氏散射和弗氏衍射理论,可以进行粒径分析。激光粒度仪的测试方法可以分为干法和湿法2种。干法使用空气作为分散介质,利用紊流分散原理,能够使样品颗粒得到充分分散,被分散的样品再导入光路系统中进行测试。湿法则是把样品直接加入到水或者乙醇等分散介质中进行分散,然后再经过光路系统,计算出粒径分布。干、湿2 种测试方法由于分散介质不同,测试结果会存在差异。目前粒度仪大多数使用湿法进行测试,但是干法测试也有其优点:测试速度快,操作简单,可以测试在水中溶解的样品等。本文使用了干法和湿法分别对钛白粉、滑石粉、石墨烯等颜填料的粒度进行测试,通过分析测试结果,讨论了这2 种方法之间的差异以及测试条件、分散剂对测试结果的影响,并讨论了测试结果之间的重复性。 /p p style=" text-indent: 2em " /p p style=" text-indent: 2em " 1 实验部分 /p p style=" text-indent: 2em " 1.1 主要原料及仪器 br/ /p p style=" text-indent: 2em " 钛白粉:R-2196,中核华原钛白有限公司 滑石粉:T-777A,优托科矿产( 昆山) 有限公司;石墨烯:SE1132,常州第六元素材料科技股份有限公司。HELOS /BF 干湿二合一激光粒径分析仪:德国新帕泰克公司,镜头测试范围( R) 为R1( 0.1 ~ 35μm) 、R3( 0.5~175μm) 、R5 ( 0.5~875μm) 。 /p p style=" text-indent: 2em " 1.2 试验方法 /p p style=" text-indent: 2em " (1) 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 称取一定量充分混合均匀的样品,在(105± 2) ℃的烘箱中烘15min,除去水分。选择测试模式为干法。设置分散压力、震动槽速率等参数。加样测试,遮光率控制在7%~10%。 span style=" text-indent: 2em " (2) 湿法测试 /span /p p style=" text-indent: 2em " 湿法测试的样品分为干粉样品和液态样品。干粉样品在测试前要充分混合,保证样品的均匀性。液态样品摇匀后直接加入样品槽。不易分散的样品在样品槽内加入适量的分散剂,调整泵速、超声时间、强度、搅拌速率,选择合适的镜头,开始测试。遮光率在8%~12%之间。 span style=" text-indent: 2em " 1.3 粒径分布参数 /span /p p style=" text-indent: 2em " Xb = a μm:表示粒径小于a μm 的粒径占总体积的b%;VMD: 体积平均粒径。 /p p style=" text-indent: 2em " 2 结果与讨论 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1 钛白粉粒径分布的测试 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.1 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;分散压力0.6 MPa;震动槽速率60%;触发条件为遮光率>1%开始测试,遮光率小于1%停止。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b84e7831-4aad-489a-a46d-0f876e2dab70.jpg" title=" 1.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图1):X1 = 0.20μm;X50 = 0.60μm;X99 = 1.80μm;VMD为0.69μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.2 湿法测试(未加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;泵速40%;超声时间30s;搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/69a7988b-b531-43eb-8c0b-5bd739d289a7.jpg" title=" 2.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图2):X1=0.11μm;X50=0. 84μm;X99=2.52μm;VMD为0.90μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.3 湿法测试(加分散剂六偏磷酸钠) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;泵速40%;超声时间30s;搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/e2c574b9-a23f-4dd5-9d8a-183f2fd0aa7e.jpg" title=" 3.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图3):X1=0.11μm;X50=0.66μm;X99=2.08μm;VMD为0.74μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.1.4 钛白粉粒径分布2种测试方法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 从钛白粉干法和湿法测试结果可以看出,2种方法的测试结果相近,干法比湿法测试结果偏小。干法与加分散剂的湿法测试相比,2种方法的X1值相差0.09 μm,X50值相差0.06μm,X99值相差0.28μm,VMD 相差0.05 μm。湿法测试中若不加分散剂,样品在分散介质中无法充分分散,样品的粒径分布图中会出现双峰(见图2) 。可见分散剂对于样品分散效果的影响较大,合适的分散剂有利于样品在分散介质中分散,保证测试的准确性。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2 滑石粉粒径分布的测试 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.1 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;分散压力0.3MPa;震动槽速率65%;触发条件为遮光率>1%开始测试,遮光率小于1%停止。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/445a2402-5a0b-4b2e-b1f1-58c432a88889.jpg" title=" 4.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图4):X1=0.57μm;X50=4.35μm;X99=19.19μm;VMD为5.41μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.2 湿法测试(未加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;泵速40%;超声时间30 s;搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/c6a8d3ba-ab3b-4b3f-9550-7ace614e5f95.jpg" title=" 5.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图5):X1=0.61μm;X50=6.21μm;X99=22.01μm;VMD为7.03μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.3 湿法测试(加分散剂六偏磷酸钠) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;泵速40%;超声时间30 s;搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/b0b08e13-41c5-46e2-a71c-25e23675901d.jpg" title=" 5.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图6):X1=0.60μm;X50=5.73μm;X99=23.63μm;VMD为7.03μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.2.4 滑石粉粒径分布2种测试方法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 比较滑石粉干法测试和湿法测试的粒径分布图可以看出,湿法比干法测试结果偏大。滑石粉密度较大,在干法测试的过程中,选择了0.3MPa的分散压力。湿法测试中,加入分散剂和未加分散剂的测试结果相近,可以看出添加分散剂对滑石粉的测试结果影响不大。滑石粉能够较好地分散在水中。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3 石墨烯粒度分布的测试 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.1 干法测试 /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;分散压力0.1MPa;震动槽速率65%;触发条件为遮光率>1%开始测试,遮光率小于1%停止。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/7f9ffd85-54ba-4328-b50d-4fc24a2cf80e.jpg" title=" 7.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图7):X1=0.62μm;X50=3.86μm;X99=8.10μm;VMD为3.89μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.2 湿法测试(不加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;泵速40%;超声时间30s;搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/003d417d-2e04-44e5-8a14-57f411eab7d9.jpg" title=" 8.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图8):X1=1.94μm;X50=9.69μm;X99=20.37μm;VMD为10.19μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.3 湿法测试(加分散剂) /p p style=" text-indent: 2em " 测试条件:R1镜头;泵速40%;超声时间30s;搅拌速率40%。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/2ba88413-e53a-482f-a685-1faee97cfeda.jpg" title=" 9.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 测试结果(图9):X1=1.34μm;X50=7.45μm;X99 = 18.04μm;VMD为7.95μm。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.3.4 石墨烯2种测试方法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 从石墨烯2种方法的测试结果可以看出,干法的测试结果偏小,湿法的测试结果较大( 加入分散剂测试) 。这是因为石墨烯样品密度较小,会浮在分散介质上,样品的分散效果较差。2种方法X1值相差0.72μm,X50值相差3.59μm,X99值相差9.94μm,VMD相差4.06μm,说明石墨烯样品难于在水中较好地分散,干法测试更适合石墨烯。湿法测试中,添加分散剂和不加分散剂的粒径分布结果相差也较大,说明使用分散剂六偏磷酸钠可以较好地分散石墨烯。而分散剂的浓度和用量对样品分散效果的影响则需要通过另外的实验来确定。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.4 涂料粒径分析干法和湿法之间的差异 /p p style=" text-indent: 2em " 干法和湿法虽然测试的结果比较接近,但是由于两者的分散介质的折射指数不一样,两者的测试结果之间会有一些差异。进行粒径分析,最重要的是要保证样品在各自使用的介质中的分散效果。干法的进样速率、压力等分散条件的选择要合适,在保证可以分散好样品的情况下,尽量选择较小的压力,减少对样品颗粒的冲击,避免颗粒的二次破碎。对于一些难于分散的样品,比如氧化铁,密度较大,需要选择较大的分散压力,否则无法取得好的分散效果,或者改变进样量来改变样品的分散效果。湿法进样要通过改变搅拌速率、超声时间来进行调整,同时使用合适的分散剂来对样品进行分散。对于一些较轻,可漂浮在分散介质上的样品,要延长样品的测试时间,以利于样品的充分分散。同时湿法测试应该使用超声波去除气泡,否则会在结果中形成拖尾峰。 /p p style=" text-indent: 2em " 2.5 干法和湿法测试的重复性比较 /p p style=" text-indent: 2em " 2.5.1 干法测试重复性 /p p style=" text-indent: 2em " 重复性指标是衡量粒径分布测试结果好坏的重要指标,是指同一个样品多次测量结果之间的偏差,通常用X50之间的偏差表示。粒径分布的重复性测试与样品的分散程度有较大的关系,样品分散的好,则测试的重复性也较高。选取2种常用的颜填料钛白粉和滑石粉进行干法重复性试验。结果见表1。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/ced0fa21-b433-476e-8ea8-b78efae89aad.jpg" title=" 10.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 2.5.2 湿法测试重复性 /p p style=" text-indent: 2em " 选取乳液和钛白粉分别进行了2次湿法重复测量。测试结果见表2。 /p p style=" text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/0a260ef9-6bbc-4de2-a8b8-641cc551f187.jpg" title=" 11.webp.jpg" / /p p /p p style=" text-indent: 2em " 目前在GB /T 21782.13—2009 中规定了粉末涂料粒径测试重复性的要求为2次测试结果的任何一个粒度级分区间的偏差不大于1%。从以上样品的测试结果来看,干法测试和湿法测试的重复性均满足标准要求。 /p p style=" text-indent: 2em " 影响重复性测试的主要因素是样品的分散程度,所以测试前取样要保证样品的均匀性,对于容易团聚的样品,其重复性较差,所以无论是干法测试还是湿法测试,均要做好样品的前处理工作。干粉状样品,要注意除水干燥。对于一些在水中分散不好的干粉样品,需要在分散介质中加入分散剂,设置好仪器的超声时间、搅拌速率等辅助分散条件。湿法测试用液态样品,需要将样品搅拌均匀。乳液、水分散体样品,由于被测粒子已经在样品中分散形成了稳定体系,所以测试结果的重复性较好。湿法测试的分散介质对于样品的影响很大,容易和分散介质( 水) 发生反应,或和水的折射率相差不大的样品不宜使用湿法测试。而对于像氧化铁之类的密度较大的样品,使用干法测试分散性较差,可以使用湿法进行测试。通过加入分散剂,延长超声时间,提高搅拌速率,使样品可以充分分散,从而提高样品的测试重复性。 /p p style=" text-indent: 2em " 3 结语 /p p style=" text-indent: 2em " 讨论了激光粒度仪干法和湿法测试涂料用颜填料钛白粉、滑石粉、石墨烯以及建筑乳液的粒径分布。对激光粒度仪测试法来说,干法测试和湿法测试由于分散原理上的差异,对于同一个样品,测试结果也会存在差异。湿法测试的结果比干法测试的结果偏大。在进行密度较小的样品的测试过程中,样品会浮在分散介质上,要加入六偏磷酸钠等表面活性剂,降低分散介质的表面张力,提高样品的分散度,才能保证样品在分散介质中充分分散。 /p p style=" text-indent: 2em " 在保证准确的仪器设置条件下,激光粒度仪测试的重复性较好,钛白粉、滑石粉等粉体干法测试2次结果的偏差小于1%。湿法测试,乳液的测试重复性要好于干粉的测试重复性,湿法测试2次结果的偏差小于1%。 /p
  • 超材料制成高定向太赫兹激光器
    美国哈佛大学和英国利兹大学的一个联合研究小组最近演示了一种新型太赫兹半导体激光器,其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。该激光器的研发成功,为太赫兹科技的应用打开了更广阔的领域。哈佛已经为此提交了一系列专利申请。这一进展发布在8月8日的《自然材料》杂志上。   新型太赫兹激光器突破了传统材料的限制,研究人员刻了一组亚波长光栅,直接加倍了超材料晶面的光流量,设备以3太赫兹(百亿赫兹)的频率发射光线(波长为100微米,在可见光谱中属于远红外线),大大降低了这些半导体激光器的散射角度,同时保持了光能的高输出功率。   这种超材料被直接嵌入光学设备的高吸收性砷化镓晶面上,在演示中能看到,人造光显示出深浅不同的微米光栅,各具不同的功能。浅蓝色的狭缝能将输出的激光功率加倍,导向并限定在晶体表面。   太赫兹射线(T—rays)能穿透纸张、衣物、塑料和其他一些材料,在探测隐匿武器和生物制剂方面非常理想,在做肿瘤成像检测时对人体无伤害和副作用,还能探测材料内部诸如断裂之类的缺陷,也可用于星际稀薄化学物质的高灵敏探测。   研究人员卡帕索表示,新的人造光学设备,从晶面上发出的激光器非常紧密,瞄准度非常高,高度凝聚使光能有效聚集,这是昂贵且笨重的传统透镜达不到的。   另一位研究人员林菲尔德说,新的太赫兹激光器还能用于海关探测非法药品,并能检验生产和存储的药物是否合格。这种超材料还能用作一种演示的工具,同时还具有一些神奇的潜在功能,如用来研发隐身斗篷、负折射和高解析图像。   研究的另一项重要意义就是这种超材料的光导作用。该设备产生的极强太赫兹光线,以直线光束导向激光晶面,这种超强的限定导向作用,还可应用于传感器和太赫兹光路。
  • 美利用超材料制成高定向太赫兹激光器
    美国哈佛大学和英国利兹大学的一个联合研究小组最近演示了一种新型太赫兹半导体激光器,其发射的太赫兹光波准直性能与传统太赫兹光源相比显著改善。该激光器的研发成功,为太赫兹科技的应用打开了更广阔的领域。哈佛已经为此提交了一系列专利申请。这一进展发布在8月8日的《自然材料》杂志上。   新型太赫兹激光器突破了传统材料的限制,研究人员刻了一组亚波长光栅,直接加倍了超材料晶面的光流量,设备以3太赫兹(百亿赫兹)的频率发射光线(波长为100微米,在可见光谱中属于远红外线),大大降低了这些半导体激光器的散射角度,同时保持了光能的高输出功率。   这种超材料被直接嵌入光学设备的高吸收性砷化镓晶面上,在演示中能看到,人造光显示出深浅不同的微米光栅,各具不同的功能。浅蓝色的狭缝能将输出的激光功率加倍,导向并限定在晶体表面。   太赫兹射线(T—rays)能穿透纸张、衣物、塑料和其他一些材料,在探测隐匿武器和生物制剂方面非常理想,在做肿瘤成像检测时对人体无伤害和副作用,还能探测材料内部诸如断裂之类的缺陷,也可用于星际稀薄化学物质的高灵敏探测。   研究人员卡帕索表示,新的人造光学设备,从晶面上发出的激光器非常紧密,瞄准度非常高,高度凝聚使光能有效聚集,这是昂贵且笨重的传统透镜达不到的。   另一位研究人员林菲尔德说,新的太赫兹激光器还能用于海关探测非法药品,并能检验生产和存储的药物是否合格。这种超材料还能用作一种演示的工具,同时还具有一些神奇的潜在功能,如用来研发隐身斗篷、负折射和高解析图像。   研究的另一项重要意义就是这种超材料的光导作用。该设备产生的极强太赫兹光线,以直线光束导向激光晶面,这种超强的限定导向作用,还可应用于传感器和太赫兹光路。
  • “最黑”材料制成高精度激光功率检测器
    据美国科学促进会网站8月18日报道,美国国家标准技术研究院利用世界最黑材料——森林状多壁碳纳米管作涂层,研制出一种激光功率检测器,可用于光通讯、激光制造、太阳能转换以及工业和卫星运载传感器等先进技术领域的高精度激光功率测量。研究论文发表在最新的《纳米快报》上。   这种新型检测器几乎不会反射可见光。在波长从400纳米的深紫,到4微米的近红外线波段,反射少于0.1%,在4微米—14微米的红外光谱中,反射少于1%。这和伦斯勒理工学院2008年报告的超黑材料相似。2009年一个日本团队也有类似研究。   正是受到伦斯勒理工学院的研究论文《世界最黑人造材料》的启发,国家标准技术研究院的科研人员对精细碳纳米管进行了较为稀疏的排列,把它作为一种热检测器的涂层,制成了用于测量激光功率的设备。碳纳米管是热的良导体,提供了一种理想的热量检测器涂层。虽然镍磷合金在某些波段能反射更少的光,但不能导热。   纽约石溪大学的合作研究人员在一种热电材料钽酸锂上,生长出了碳纳米管涂层,涂层吸收激光转换成热量,温度上升产生了电流,通过测量电流大小能确定激光的功率。涂层越黑,光吸收的效果越好,测量结果就越精确。其独特之处在于,纳米管是生长在热电材料上,而其它研究中是生长在硅材料上。   国家标准技术研究院用过各种各样的材料来做检测器涂层,包括扁平状的单壁纳米管。最新的涂层是一种竖直的森林状多壁纳米管,每根细管直径小于10纳米,长约160微米,深管有助于吸收随机散射光和任何方向的反射光。   由于技术上要求检测器能测量的反射光谱更加广泛,国家标准技术研究院用了5种不同的方法花了数百小时来测量越来越弱的反射光,结果精确度都能达到要求。研究人员计划将设备的刻度运行范围扩展到50微米甚至100微米波长,这或许可为太赫兹射线功率测量提供一种标准。
  • 中国科大实现飞秒激光复合材料加工多关节微机械
    近年来,飞秒激光双光子聚合技术作为一种具有纳米精度的真三维加工方式已被广泛应用于制造各种功能微结构,这些微结构在微纳光学,微传感器和微机器系统等领域展现出广阔的应用前景。然而,如何利用飞秒激光实现复合多材料加工,并进一步构建具有多模态的微纳机械仍极具挑战。鉴于此,中国科学技术大学微纳米工程实验室吴东教授团队提出了一种飞秒激光二合一写入多材料的加工策略,制造了由温敏水凝胶和金属纳米颗粒组成的微机械关节,随后开发出具有多种变形模式(10)的多关节人形微机械。该工作于7月17日以“Light-triggered multi-joint microactuator fabricated by two-in-one femtosecond laser writing”为题发表于Nature Communications。 图1. 受人类多关节变形启发,利用飞秒激光二合一多材料加工策略构建多关节人形微机械。   飞秒激光二合一加工策略包括使用不对称双光子聚合构建水凝胶关节以及在关节局部区域激光还原沉积银纳米颗粒(Ag NPs)(图1)。其中,非对称光聚合技术使水凝胶微关节局部区域的交联密度产生各向异性,最终使其可以实现方向和角度可控的弯曲变形。原位激光还原沉积可以在水凝胶关节上精确加工银纳米颗粒,这些银纳米颗粒具有很强的光热转换效应,使多关节微机械的模态切换表现出超短响应时间(30 ms)和超低驱动功率( 图3. 通过设计微关节的位置和变形方向,双关节微机械臂能够收集不同位置和方向的多个微货物。   辛晨博士和任中国博士为该工作的共同第一作者,通讯作者为吴东教授。论文的合作者还包括中科大的褚家如教授、胡衍雷教授、李家文副教授、香港中文大学的张立教授等。该项研究工作得到了国家自然科学基金、科技部国家重点研发计划等基金的支持。
  • 锂电池材料粒度要求高 激光检测担主角
    p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体" 锂电行业近年来正在快速增长,并对多类光学、物性检测领域的仪器设备有着强烈需求。对于锂电池的电池材料来说,粒度、细度的检测是重要的相关参数,因而对激光粒度仪仪器厂商,锂电行业就此成为了他们书写市场红利新篇章的重要笔墨。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/a0946e4d-f5d6-4005-b98d-768e0013fd6b.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " strong span style=" font-family:宋体" 锂电池 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体" 粒度和粒径分布影响着锂电池材料性能的方方面面,特别是在生产流程,粒度粒径的检测有助于试验阶段的通过 /span / span style=" font-family:宋体" 失败检测、过程控制、以及每个工厂的出货控制。对锂电池,特别是聚焦舆论大量视线的锂离子电池,在原材料管控阶段,主要有三类电池材料需要进行粒度检测——正极材料、负极材料和隔膜材料,所需的粒径检测范围在 /span 10nm span style=" font-family:宋体" 到 /span 5mm span style=" font-family:宋体" 之间。 /span /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体" 以锂离子电池的正极材料为例,粒径 /span D50 span style=" font-family:宋体" 是关键性的质量控制指标之一,无论是磷酸铁锂电极还是其他主流锂合金氧化物电极都不例外。 /span D50 span style=" font-family:宋体" 是表示粒径大小的典型值,其标准定义是累计分布百分数达到 /span 50% span style=" font-family:宋体" 时对应的粒径值,又名中值粒径、中位径。电池正极对原材料的粒径要求波动范围较大,一般在 /span 1-20 span style=" font-family:宋体" μ /span m span style=" font-family:宋体" 之间。具体指标主要受到材料种类和工艺要求的双重限制。负极材料的粒径对电池的初始放电容量和首次效率等参数有重要影响,还是以锂离子电池为例,其负极石墨材料的平均粒径较为集中地分布在 /span 16-18 span style=" font-family:宋体" μ /span m span style=" font-family:宋体" 之间时,最为合适。电池隔膜,介于正负极材料之间,也是电池结构重要的组成部分,其中需要添加氧化铝等阻燃材料,这些阻燃材料的粒径需求则呈现随着隔膜层厚度不断提升,粒径不断减小的趋势,目前甚至需要达到亚微米甚至纳米级的要求。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/9c1cbb85-5a43-475e-978d-bc165aef7207.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " strong span style=" font-family:宋体" 锂电池结构示意图 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-family:宋体" 电池的工艺特性、充放电容量、体积能量密度等重要参数都会受到电池材料粒度的影响, /span span style=" font-family:宋体" 而在各种粒度检测方法中,激光粒度仪因具有操作简便、可测颗粒数、等效概念明确、速度快、准确性好等优点,受到锂电市场的青睐。在激光粒度仪的各类技术指标中,“分辨能力”对于电池材料的检测有着极为重要的意义。分辨能力是指激光粒度仪对样品中不同粒径之间的区分能力。这种能力对电池材料的检测非常重要,例如,过小颗粒的石墨粉中往往具有较多的菱方结构,用参有这种石墨材料的锂电池,储锂容量就会比较小,而分辨能力高的激光粒度仪,就能较容易地检测出石墨原材料中的菱方结构。 /span /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/f3d5ee0f-102d-47ac-9a4e-773ee5e791bc.jpg" title=" 3.jpg" / /p p style=" text-align: center text-indent: 2em " strong span style=" font-family:宋体" 激光粒度仪原理示意图 /span /strong /p p style=" text-indent: 2em " span style=" font-size:14px font-family:宋体" 评估激光粒度仪分辨能力的方法有很多,最常见的就是测量在已知粒径的标准样品中加入少量比例已知的大 /span span style=" font-size:14px font-family:& #39 Calibri& #39 ,& #39 sans-serif& #39 " / /span span style=" font-size:14px font-family:宋体" 小颗粒样品,看测试结果是否能满足真实的差异。目前在市场上,激光粒度仪的分辨能力往往从散射光能分布角度、信噪比光学电子设计、高精度的模数转换及反演计算水平等角度改进。而具有高品质高分辨率元器件、装配工艺及算法数控优化水平高的激光粒度仪,也越来越为锂电行业所重视。 /span /p
  • 清华团队探微揭秘!飞秒激光改写材料“基因”
    光与物质的相互作用是探究低维量子材料微观物理机制的重要探测手段,并且其中超短、超强脉冲激光还可作为电子结构及物态的有效调控手段,实现平衡态所不具有的新物态、新效应。周树云研究组和合作者首次在半导体材料黑磷中实现了脉冲激光诱导的弗洛凯瞬时能带调控,并发现其与黑磷的赝自旋具有独特的耦合作用及光学选择定则,研究工作以“Pseudospin-selective Floquet band engineering in black phosphorus”为题,于2023年2月2日发表在Nature杂志。半导体材料弗洛凯能带调控示意图给黑磷中的电子“拍电影”低维量子材料包括碳纳米管、石墨烯、过渡金属硫族化合物等,以其新奇的物理特性和全新的器件应用而广受关注。例如,相比于石墨的三维立体结构而言,石墨烯以其单原子级厚度可以被视作“二维”这样的低维材料,其中的电子结构也会因为维度的降低而发生剧烈的变化。“我们研究的电子能带结构可以通俗地理解成这些材料的DNA,它决定了材料的各种属性,清华大学“水木学者”鲍昌华解释道,“而我们所做的就是利用飞秒激光来调控这些材料的DNA,从而获得我们想要得到的一些性质。”当前学界的研究主要聚焦在材料的平衡态特性,而对其非平衡态物理及超快动力学的研究尚处于发展阶段。周树云团队利用脉冲激光,将时间精度控制到万亿分之一秒,迈出了实现瞬时调控材料特性的坚实一步。在超快时间尺度(皮秒甚至飞秒)上实现电子结构和物理特性的测量和调控,不仅能够拓展非平衡态物理知识的前沿,还将为未来新型、高速器件的开发和应用奠定重要的科学基础。在非平衡态超快动力学和瞬时物态调控研究中,一个备受关注的重要研究方向是通过周期振荡的势场诱导量子物态的变化,进而实现对其电子结构的调控,该方案被称为弗洛凯工程(Floquet engineering)。从材料的晶格结构出发,电子受到空间中周期性变化晶格的影响,形成在动量空间具有周期性的能带结构,导致整个材料呈现出金属、绝缘体、半导体乃至超导体的多种性质的可能。与之相类比,外加的周期振荡势场将导致电子在能量空间出现能带结构的周期性复制,进而形成弗洛凯态。进一步地,通过电子与周期势场的相互作用对低维量子材料的能带结构、对称性及拓扑性质的瞬时调控,可实现平衡态所不具有的新物态,例如,将拓扑平庸的材料转变为拓扑材料,实现远离平衡态的拓扑超导态等。“目前,国际上这方面的研究还刚开始。一方面,我们希望弗洛凯能带工程可以在更加广泛的材料体系中被实现,从而为更加自由地调控材料的性质提供一种新的途径,”对于该研究领域的发展前景和可能的应用,清华大学物理系2017级博士生周绍华介绍,“另一方面则是在未来飞秒激光在材料物性调控作用上的应用,如在超快时间尺度上实现材料的非平庸拓扑、超导拓扑物态等。”弗洛凯态的概念自上个世纪初被提出后就引起了物理学家的广泛关注,并被应用于凝聚态物理、冷原子物理和光晶格等领域。近十年来,弗洛凯瞬时能带和物性调控已经发展成为国际上凝聚态物理和材料科学的一个重要科学前沿。然而,尽管理论方面涌现出丰富的预言,与之形成鲜明对比的是凝聚态体系中的实验进展非常少。很多关键的科学问题,例如,能否在常规材料(例如半导体)中实现能带结构的瞬时调控,仍然有待实验的证实。利用超快时间分辨角分辨光电子能谱在黑磷中实现弗洛凯瞬时能带调控周树云研究组多年来致力于低维量子材料的电子能谱和非平衡态超快动力学的研究,尤其是弗洛凯能带及物态调控的实验研究。这一过程并不简单,需要研发具有能够实现弗洛凯调控工程所需的极端实验条件的先进科学仪器。由于弗洛凯调控要求激发光源具有低光子能量、强峰值电场等极端实验条件,研究组针对领域难点投入了大量的精力,攻克了中红外强场脉冲激发光源以及与角分辨光电子能谱仪结合方面的困难,研制出具有前沿技术指标的超快时间分辨角分辨光电子能谱(TrARPES)系统。在材料体系方面,周树云研究组独创一格,巧妙地选取了黑磷这个具有小带隙、高迁移率的经典半导体材料。通过精细调节中红外激发光源的光子能量,研究组发现当光子能量与带隙接近共振时,黑磷的电子结构从平衡态的抛物线形状演化为在带顶打开能隙的“墨西哥帽”形状,并观察到了复制的弗洛凯边带。在研究其中的弗洛凯瞬时能带调控时,研究组使用了类似“给电子拍电影”的方法:在飞秒尺度上去记录它在光的激发下,从光到来之前、刚好到达时以及光离开以后整个动态过程中的关键时刻,从而观察它是怎样演化的。在此基础上,他们通过系统性地探究该瞬时能隙对时间、光强和电子掺杂等变量的响应等,确认了所观测到的瞬时能隙是由弗洛凯能带工程所导致。更有意思的是,研究组发现黑磷中的弗洛凯能带工程对激发光源的偏振具有强烈的选择性:只有当泵浦光偏振沿着黑磷的扶手椅型(armchair)方向时,才会出现瞬时能隙,揭示出弗洛凯能带工程调控具有特定的光学选择定则。结合理论分析,研究组指出这一奇特的偏振选择效应来源于黑磷的赝自旋自由度(黑磷元胞中含有两个子晶格,对应的两能级系统可类比自旋)。这些研究结果不仅为弗洛凯能带调控提供了重要的思路,同时,飞秒激光调控的迅速“开关”特点也为进一步探索拓扑物态、关联物态(磁性、超导等)的瞬时调控奠定了重要的基础。此外,这一独特的偏振选择效应未来也有望应用于光学偏振相关的光电器件应用中。参与项目研究的实验团队成员坚持“一步一个脚印”这个研究课题自周树云2012年入职清华大学就已列入她的研究计划,是她在清华最想解决的科学挑战之一。该实验涉及多种精密实验技术的结合,没有现成的仪器设备可以开展此类实验,也缺乏可供借鉴的研究经验,研究过程充满了挑战。课题组通过多年的技术研发和多方筹集资源,克服重重困难,不断朝着目标努力,并最终在2018年完成了仪器平台的建设,使该系统在能量分辨率、时间分辨率、中红外泵浦光源等多方面指标具有国际领先水平。最近,他们利用这一设备成功攻克了超快时间尺度下,光与半导体材料相互作用导致的弗洛凯工程这一重要科学问题。该实验所需的实验条件十分苛刻,研究成果来之不易。例如,在实现弗洛凯瞬时能带调控的过程中,需要调控两束飞秒激光在时间和空间上完全重合,才有可能观测到该效应。这就需要不仅在时间上要使它们在飞秒尺度上重合,还要使它们在空间上聚焦到空间上同一个几十微米尺度的点。此外,激光光源的能量范围以及极端峰值电场强度也给实验带来了很多技术上的挑战。最困难的是,对于这样的未知领域,什么样的实验条件有利于弗洛凯瞬时能带调控的观测,在这方面并没有可供借鉴的经验,只能是摸着石头过河,通过大量实验逐渐积攒经验。在研究过程中,研究组成员通过长年累月的坚持、严谨求实的态度最终攻克了一个又一个难关,从最初开始该实验时遭遇不断失败到观察到最终实验结果时的豁然开朗,他们用专精的实力诠释了科研的态度和决心。“清华大学为我们提供了优质的科研环境,为青年学者的成长提供了助力。”在清华园学习生活的第 11 个年头,鲍昌华一步步从清华物理学堂班学生、获得研究生特奖成长为今年的 “水木学者”,对科研有他自己深刻的体会。“我们在做科研的过程中,需要不忘初心,始终坚持一步一个脚印。只有把每一步都做到完美,厚积薄发,最后才有希望摘取到最重要的科研成果。”周绍华也有这样的深切体会:“除了优秀的学术环境和科研平台以外,清华自强不息的文化传统也使我们受益匪浅。在科研的道路上,只有坚持自强不息,不断追求卓越,才能取得科研上的重大突破。”论文通讯作者是周树云,论文共同第一作者为周绍华和鲍昌华。合作者包括清华大学物理系段文晖院士、于浦教授,北京航空航天大学汤沛哲教授,中科院物理所孟胜研究员等。该研究工作主要受到科技部国家重点研发计划、自然科学基金委国家杰出青年科学基金项目、重点项目和重大科研仪器研制项目的支持。此外,该研究工作还受到国家自然科学基金委基础科学中心项目和中国科学院项目的支持。
  • 我国首台全固态连续激光鲜红斑痣治疗仪研制成功
    在“十一五”863计划“全固态激光器及其应用技术”重点项目的支持下,中国人民解放军总医院承担的“全固态激光治疗血管瘤设备”课题取得重要突破,研制出国内首台全固态连续激光鲜红斑痣治疗仪,近日顺利通过验收。   中国人民解放军总医院激光医学科、北京心润心激光医疗设备技术有限公司等单位,根据光动力作用原理和鲜红斑痣的病变特点,利用全固态激光技术,研制出国内首台全固态连续激光鲜红斑痣治疗仪。该治疗仪输出稳定、光斑质量均匀、临床使用方便、可靠性高和临床疗效好、设备达到了同类产品的国内外先进水平。目前,该项目成果已获SFDA批准在临床试用2000余例,有效率100%。   鲜红斑痣是一种先天性血管畸形,并随年龄增长而加重的、终生性常见多发病,发病率高达3-5‰,我国每年约有5-8万患者出生。该设备的成功研制,不仅为数百万鲜红斑痣患者带来福音,而且有力地促进我国相关激光医疗设备产品和产业的发展。
  • 首届超快激光应用发展大会在东莞松山湖材料实验室开幕
    激光享有“最快的刀”、“最准的尺”、“最亮的光”等美誉,是20世纪最伟大的发明之一。超快激光作为激光领域重要的研究方向,一直是国际科技关注的研究重点,也是推动基础科学实现重大突破、驱动战略性新兴产业发展的动力源泉。10月26日,超快激光应用发展大会在东莞松山湖材料实验室新园区开幕。大会邀请近500名行业知名院士专家、企业代表,以技术交流、产业论坛、需求对接、项目路演等形式,共同探讨超快激光技术发展趋势、技术应用及前沿进展,展示我国超快激光领域优秀成果案例,加强超快激光政产学研用深度合作,推动超快激光产业高质量发展,助力制造强国、质量强国建设。本次活动由中国光学工程学会主办,东莞松山湖高新区管委会、中国光学工程学会激光技术及应用专业委员会、中国科学院物理研究所、松山湖材料实验室承办。英国皇家工程院院士、中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心主任李琳,中国科学院院士、松山湖材料实验室主任汪卫华,中国光学工程学会秘书长赵雪燕,东莞市委副书记、松山湖党工委书记刘炜,中国科学院西安分院院长赵卫,华南师范大学党委常委、副校长杨中民等领导嘉宾出席活动。国内首台先进阿秒激光设施筹建中,助推未来新质生产力加速生成超快激光兼具超短时间和高峰值功率特点,随着我国制造强国、质量强国战略的贯彻实施,超快激光已成为微加工领域的重要手段,正加速推动中国制造制造业实现转型升级。“今年的诺贝尔物理学奖颁给了阿秒激光领域的科学家,充分体现超快激光科学技术领域的重要位置。”开幕式上,大会主席、中国科学院院士王立军在视频致辞中表示,以皮秒、阿秒为代表的超快激光器,在新一代信息技术、增材制造、航空航天、海洋环境以及新能源汽车、新材料、生物医药等领域拥有广泛应用前景。在此背景下,首届超快激光应用发展大会迎运而生。王立军表示,希望与会嘉宾以此次大会为契机,聚焦超快激光技术发展,深化交流对接,推进务实合作。东莞作为海内外闻名的制造业城市,拥有超21万家工业企业、1.3万家规上工业企业、79家上市企业和3家千亿企业组成的先进制造体系,初步形成了激光与增材制造材料、激光器、整机装备、公共服务平台等协调发展的激光产业链,在超快激光的应用上有着非常广阔的前景。东莞市委副书记、松山湖党工委书记刘炜表示,松山湖科学城作为大湾区综合性国家科学中心先行启动区,是引领东莞高质量发展的核心引擎,当前集聚了中国散裂中子源等国家大科学装置、松山湖材料实验室等30家科研平台及新型研发机构、大湾区大学(筹)等6所高校以及华为、生益科技等一批龙头企业,初步构建起全链条、全过程、全要素的创新生态体系。“期待与各位科技大咖、产业专家一起,深入探讨超快激光的发展之路,推动更多科技成果、优质项目在东莞、在松山湖科学城落地。”“可以说,超快超强激光是拓展人类认知的重要工具之一,在某些方面甚至是独一无二、不可替代的研究手段。”中国科学院院士、松山湖材料实验室主任汪卫华表示,作为当前国际科技最重要的前沿方向之一,超快科学为解决室温超导材料制造、超高速计算,以及信息传输等关乎国家重大需求所涉及的底层共性科学问题提供了强大助力,也是未来形成新质生产力的关键。汪卫华表示,松山湖材料实验室将联合中国科学院物理所、西安光机所共建国内第一台先进阿秒激光设施,其中8条束线建设任务将落地东莞。目前松山湖材料实验室已组建了阿秒科学中心,引入了首席科学家魏志义,集聚了一大批国内外优秀的研究员和工程师,希望将来实验室能建成一个超快物质科学的研究中心,依托周边中国散裂中子源等大装置,在能源材料、信息材料等领域做出国际一流的成绩。超快激光产业链领军人物汇聚,数十场报告共论激光技术与产业新趋势近年来,随着全球加工行业精细化程度的不断提升以及我国制造业转型升级,超快激光凭借其精度高、热效应低等优势,在3C产业、增材制造、精准医疗、微纳加工、超快检测等领域拥有广阔的应用前景。大会报告环节,英国皇家工程院院士、中国科学院宁波材料技术与工程研究所激光极端制造研究中心主任李琳,中国科学院物理研究所研究员、松山湖材料实验室首席科学家魏志义,深圳技术大学教授唐定远,北京大学物理学院副院长、核物理与核技术国家重点实验室副主任颜学庆,中国科学院上海光学精密机械研究所研究员胡丽丽等业内专家,分别从飞秒激光纵波红外远场超衍射极限纳米加工探讨、超快激光科学研究对高新技术产业应用和大科学设施建设的推动、激光等离子体加速器应用与展望,应用于超快激光系统的玻璃及光纤材料研究等不同领域做主题报告,对超快激光发展与应用的若干热点课题进行了分享交流。本次大会作为业内重量级交流活动,吸引了来自全国近百所知名科研院所及高校的专家学者、近30家业内知名企业代表参加,超快激光产业链领军人物汇聚,覆盖激光产业政产学研金服用全领域。“目前国际激光加工产业应用中国做的是最好的,全球市场占比约30%,其中大湾区集聚了很多头部的激光上下游企业,为支撑我国激光制造和应用起到了很大的作用。”李琳院士是国际激光加工领域知名专家,除在大会上做主题报告外,他特别关注超快激光应用层面的新技术、新原理,以及包括激光器在内的工具层面的发展。“这次来参会很多还都是物理领域的科学家及工艺工程师,从激光光源以及激光关键器件、激光加工,激光测量以及其他科学研究,都有很多讨论。”李琳表示,此次500多人的参会规模也说明我国在这个研究领域非常活跃。另一方面,李琳对筹建中的先进阿秒激光大科学装置也非常期待。“这个装置未来对超快光学、超快物理、超快化学、超快工程学都会有很重要的促进作用,能够让全国各个大专院校,科研院所及企业申请使用这一国际上最先进的科学装置,我们也期待它早日建成,为科学进步起到推进作用。”“这次大会我实际是来学习取经,希望能在超快激光赛道上走得更远。”参会企业广东大族粤铭激光集团股份有限公司,是东莞本土成长起来的知名激光企业,该公司董事、总经理卓劲松表示,公司非常重视新技术研发,坚持每年以不低于销售收入10%的研发经费投入到产品研发中。他希望东莞的政府、企业、学校科研院所可以联动呼应,打造高端制造业的产业基础、人才支撑、学术氛围,互相联合进行产学研一体输出,更快推动超快激光产业大步向前。接下来两天时间内,大会还将围绕超快激光技术与产业两大专题,先后开展超20场专题研讨或主题报告,共同探讨新形势下的前瞻思想、创新成果,以及资本、技术、市场如何促进激光产业发展等关注热点。与此同时,大会多措并举共助成果转化落地,邀请各级产业链头部企业、重点科研团队、高校研究所等,集中展示优秀科技成果、应用案例,现场还将进行多场技术交流、项目路演、人才招聘、对接洽谈等活动。
  • 全共线多功能超快光谱仪与高精度激光扫描显微镜,二维材料与超快光学实验必备!
    全共线多功能超快光谱仪BIGFOOTMONSTR Sense Technologies是由密歇根大学研究人员成立的科研设备制造公司。该公司致力于研发为半导体研究应用而优化的超快光谱仪和显微镜,突破性的技术可将光学器件和射频电子器件耦合在一起,以稳健的方式测量具有干涉精度的光学信号,真正实现一套设备、一束激光、多种功能。图1. 全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT不仅兼具共振和非共振超快光谱探测,还可以兼容瞬态吸收光谱(Transient absorption (TAS))、相干拉曼光谱(Coherent Raman Spectroscopy (CRS))、多维相干光谱探测(Multidimensional Coherent Spectroscopy (MDCS))。开创性的全共线光路设计,使其可以与该公司研发的高精度激光扫描显微镜(NESSIE)联用,实现超高分辨超快光谱显微成像。全共线多功能超快光谱仪的开发也充分考虑了用户的使用体验,系统软件可自动调控参数,光路自动对齐、无需校正等特点都使得它简单易用。全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT主要技术参数:高精度激光扫描显微镜NESSIEMONSTR Sense Technologies的高精度激光扫描显微镜NESSIE可用入射激光快速扫描样品,在几秒钟内就能获得高光谱图像。该设备可适配不同高度的样品台和低温光学恒温器,物镜高度最多可变化5英寸,大样品尺寸同样适用。NESSIE显微镜是具有独立功能,可以与几乎任何基于激光测量与高分辨率成像的设备集成在一起,也非常适合与该公司研发的全共线多功能超快光谱仪集成。图2. 高精度激光扫描显微镜NESSIE 高精度激光扫描显微镜-NESSIE的输入信号为单个激光光束,输出信号为样品探测点收集的单个反向传播光束,这样的光路设计确保了反传播信号在扫描图像时不会相对于输入光束漂移,因而非常适用于激光的实验中的成像显微镜系统。图3. 使用NESSIE在室温下测量的GaAs量子阱的图像。a) 用相机测量的白光图像。b) 用调谐到GaAs带隙的80MHz激光器(5mW激光输出)进行激光扫描线性反射率测量。c) 同时测量的激光扫描四波混频图像揭示了影响GaAs层的亚表面缺陷 BIGFOOT+NESSIE应用案例:1. 高精度激光扫描显微镜用于材料表征美国密歇根大学课题组通过使用基于非线性四波混频(FWM)技术的多维相干光谱MDCS测量先进材料的非线性响应,利用激子退相和激子寿命来评估先进材料的质量。课题组使用通过化学气相沉积生长的WSe2单分子层作为一个典型的例子来证明这些功能。研究表明,提取材料参数,如FWM强度、去相时间、激发态寿命和暗/局部态分布,比目前普遍的技术,包括白光显微镜和线性微反射光谱学,可以更准确地评估样品的质量。在室温下实时使用超快非线性成像具有对先进材料和其他材料的快速原位样品表征的潜力。图4. (a)通过拟合时域单指数衰减得到的样本的去相时间图,在图(a)中用三角形标记的选定样本点处的FWM振幅去相曲线【参考】Eric Martin, et al Rapid multiplex ultrafast nonlinear microscopy for material characterization. Optics Express 30, 45008 (2022). 2.二维材料中激子相互作用和耦合的成像研究过渡金属二卤代化合物(TMDs)是量子信息科学和相关器件领域非常有潜力的材料。在TMD单分子层中,去相时间和非均匀性是任何量子信息应用的关键参数。在TMD异质结构中,耦合强度和层间激子寿命也是值得关注的参数。通常,TMD材料研究中的许多演示只能在样本上的特定点实现,这对应用的可拓展性提出了挑战。美国密歇根大学课题组使用了多维相干成像光谱(Multi-dimensional coherent spectroscopy, 简称MDCS),阐明了MoSe2单分子层的基础物理性质——包括去相、不均匀性和应变,并确定了量子信息的应用前景。此外,课题组将同样的技术应用于MoSe2/WSe2异质结构研究。尽管存在显著的应变和电介质环境变化,但相干和非相干耦合和层间激子寿命在整个样品中大多是稳健的。图5. (a)hBN封装的MoSe2/WSe2异质结构的白光图像。(b)MoSe2/WSe2异质结构在图(a)中的标记的三个不同样本点处的低功率低温MDCS光谱。(c)图(b)中所示的四个峰值的FWM(Four-Wave Mixing)四波混频积分图。(d)MoSe2/WSe2异质结构上的MoSe2共振能量图。(e)MoSe2/WSe2异质结构的WSe2共振能量图。(f)所有采样点的MoSe2共振能量与WSe2共振能量【参考】Eric Martin, et al Imaging dynamic exciton interactions and coupling in transition metal dichalcogenides, J. Chem. Phys. 156, 214704 (2022) 3. 掺杂MoSe2单层中吸引和排斥极化子的量子动力学研究当可移动的杂质被引入并耦合到费米海时,就形成了被称为费米极化子的新准粒子。费米极化子问题有两个有趣但截然不同的机制: (i)吸引极化子(AP)分支与配对现象有关,跨越从BCS超流到分子的玻色-爱因斯坦凝聚;(ii)排斥分支(RP),这是斯通纳流动铁磁性的物理基础。二维系统中的费米极化子的研究中,许多关于其性质的问题和争论仍然存在。黄迪教授课题组使用了Monstr Sense公司的全共线多功能超快光谱仪BIGFOOT研究了掺杂的MoSe2单分子层。课题组发现观测到的AP-RP能量分裂和吸引极化子的量子动力学与极化子理论的预测一致。随着掺杂密度的增加,吸引极化子的量子退相保持不变,表明准粒子稳定,而排斥极化子的退相率几乎呈二次增长。费米极化子的动力学对于理解导致其形成的成对和磁不稳定性至关重要。图6. 单层MoSe2在不同栅极电压下的单量子重相位振幅谱【参考】Di HUANG, et al Quantum Dynamics of Attractive and Repulsive Polarons in a Doped MoSe2 Monolayer, PHYSICAL REVIEW X 13, 011029 (2023)
  • 欧美克LS-909E干法激光粒度仪在粉末涂料行业的创新应用
    干法激光粒度仪在粉末涂料行业的应用随着近年来国家环保高压及绿色发展要求,我国“漆改粉”趋势加速,粉末涂料在整个涂料体系中所占份额越来越大。根据Global Market Insights,Inc.的报告,到2025年,全球粉末涂料市场预计将超过170亿美元。而从全球范围看,我国粉末涂料产销量已占全球60%左右,引领着全球粉末涂料发展! 与传统液态涂料相比,粉末涂料对材料的利用率很高(高达99%),任何过量喷涂都可以回收利用,从而大限度地减少了浪费;具有更广泛的颜色选择和纹理强化了粉末涂料成为液体涂料的有力替代品;粉末涂料具有可持续性、清洁性、安全性等特性,与替代涂料相比,粉末涂料具有优异的性能特征以及显著的成本优势,在农业和建筑、电器、汽车和运输等工业涂饰市场占15%以上并持续增长。 粉末涂料市场一直在发展,而保证粉末涂料质量检测的科学仪器也在不断创新发展。我们都知道,涂料颗粒的粒度分布对粉末涂料性能的影响有以下几大方面: 1、涂料颗粒粒径影响其带电性能 粉末涂料喷涂时的粘附力主要来源于静电荷的库仑力。涂料颗粒一般来说粒径越大带电性越好,但是颗粒的重力随粒径加大的增长速度大于库仑力的增长速度。也就是说颗粒大到一定程度后,重力会远大于库仑力,导致上粉率和涂覆效果会变差。故理想状态下的粉末涂料颗粒粒径应该尽量控制在10μm-60μm之间。粉末涂料太细或者太粗,涂装施工效率、质量就会下降。 图一 不同粒径涂料带电性能 2、影响涂料的流平性 粉末涂料吸附在工件上被加热后形成高粘度的流体状态,然后逐渐流平固化。通过研究流平时间的NIX和DODGE公式:t=kμR/γ(t是涂料颗粒聚结时间、k是常数、R是涂料颗粒半径、γ涂料的表面张力、μ涂料粘度),我们可以知道涂料颗粒粒径跟流平时间成正比。粉末涂料的粒度分布不均匀或者颗粒太粗,将严重影响流平性。 图二 粒度分布均匀的粉末涂料流平效果明显 3、影响涂层厚度 传统粉末涂料的平均粒径一般控制在30μm -50μm,涂层厚度一般在60μm -100μm之间。不同类型的工件需要的涂层厚度不同。同时涂层厚度也在很大程度上影响单位重量的粉末涂料能够涂覆的面积。因此粉末涂料的粒度分布可以说是直接影响涂料性能及经济性的重要参数。 4、影响涂料的储藏性能 根据部分行业专家的研究,粉末涂料存在一个临界粒径,大于这个粒径,粉末不易结块,反之则很容易结团。涂料产品的粒径不应该低于临界粒径,否则产品的储藏性将变得很差。 图三 粉末涂料显微图像 从上图的粉末涂料显微图像中我们可以看到其中有为数众多的小于5微米的“有害”颗粒,这些颗粒既浪费了原材料和能源,又严重影响涂料的存藏性能,应该尽量减少其含量。 因此,有效测定粉末颗粒的分布才能保证粉末涂料的高质量应用。激光粒度仪是当前流行的粒度测试仪器之一,其测试动态范围大、测试速度快、对使用环境要求不高、重复性好等优势满足了涂料行业的测量需求。但随着粉末涂料的异军突起,常用的湿法测试由于粉末涂料样品亲水性不好以及添加分散剂后容易产生气泡等原因,会导致测试结果不稳定,并容易造成结果拖尾。 而干法测试通过空气作为分散介质,在粒度检测时对粉末涂料样品进行干法分散处理,测试时即可以模拟粉末涂料在应用中的状态,得到的测试结果更好的反应粉体应用。在此基础上,粉末涂料行业用户也迫切地要求激光粒度仪具有方便快捷、数据报表呈现灵活等自动化、个性化特点的使用需求。而高性能、简单易用的全自动干法测试系统,智能多样化的软件功能正是LS-909E显著的优势,能为行业用户带来行云流水一般的实验体验。 图四 欧美克LS-909E干法激光粒度仪 欧美克LS-909E干法激光粒度仪正是基于粉末涂料用户对高性能干法仪器的需求而开发的一款性能卓越的粒度分析仪。 LS-909E干法进样系统由干法进样器、全封闭进样窗口、静音泵空压机、油水过滤器和吸尘器等部件构成。在硬件方面,主机装载了进口的高性能进口He-Ne气体激光发射器,结合永磁体空间滤波器设计及一体化激光发射器技术,保障了LS-909E激光粒度分析仪具有0.1-1400um的较宽测试范围及重现性小于1%的高分辨率可靠结果。 搭配欧美克DPF-110自动干法进样系统,样品池具有三重调节设计:进料速度由先进的压电陶瓷晶体精确控制,使测试遮光率易于控制并节省样品量;内置分散压和负压传感器,实时监控测样状态,并具有错误警示功能;干法窗口采用密闭管道式设计,结合窗口负压保护设计与大功率吸尘器粉尘回收装置,大限度回收样品,也使主机不受粉尘影响,极大减少了窗口维护及擦拭清洁工作,并提高了窗口玻璃的使用寿命,同时也提升了测试分析速度。以上多种特性共同保障了LS-909E干法测试对多种不同特性样品的适应性及良好的重现性和真实性。 在软件设计方面,LS-909E智能软件控制自动对中系统保证了精确的光学对中和多次测量的重现性。自动对中机构精度达0.2um,速度更快,既可作为自动测量的一部分,亦可在屏幕上单击鼠标来完成。结合智能判断对中软件功能,避免了传统粒度测量中因对中不良导致的结果偏差,并能延长对中机构寿命。 值得一提的是,LS-909E还配备有完善、开放的样品参数数据库,具有200多种常见材料光学参数,用户也可以自定义材料和折射率,包括折射率实部和虚部(对应样品的吸收率)。结合简单易操作的SOP标准操作流程,使分析测试流程标准化,减少人为因素的影响。同时提供多种测试报告模式和高度个性化的自定义功能:可提供通用测试报告、筛分测试报告、百分测试报告,并具有平均报告、统计报告、拟合报告功能,以及可自定义专业测试报告模板功能。测试报告支持pdf、excel、word及其他文本格式等丰富的导出格式,报告图表可直接右键保存。此外用户还能够在软件中同时查看多个测试报告结果,进行数据的图形比对和数值统计分析,对多个参数进行分类、排序、筛选,并能以表格形式输出。 其智能、友好、符合多种应用的计算机软件功能可定义测试报告模板,让粒度测试分析变得轻松可靠。 欧美克LS-909E的定位是一款高性价比干法激光粒度仪,甫一问世,已在第二十四届中国国际涂料展上得到了广大用户的高度关注和良好反响。粒度测试是一门涉及知识面极为宽广的技术学科,在每一个行业中都有极深入的应用研究,即使是在粒度检测行业打拼了二十多年的欧美克人也一直不断虚心前行,不断探索更智能化的解决方案、更高效的新技术及更全面的服务推向行业市场,为粉末涂料客户在现有和新的应用领域提供了显著的附加值,共同助力粉末涂料行业的创新发展!
  • 物理所等二维纳米材料锁模全光纤激光器研究获进展
    p   超短脉冲激光具有峰值功率高、作用时间短、光谱宽等优点,在基础科学、医疗、航空航天、量子通信、军事等领域有着广泛的应用。特别是近年快速发展的飞秒光纤激光器由于结构简单、成本低、稳定性高以及便于携带等特点,表现出越来越广泛的应用前景。目前光纤锁模激光器,包括其它类型的固体激光器,要实现稳定的锁模运行,更多时候还得依靠可饱和吸收体,但由于可饱和吸收体所带来的激光损伤及损耗等问题,不仅制约着所能产生的激光脉宽与功率,也会影响到长期运行的可靠性。因此研究发展具有高损伤阈值及低损耗的新型可饱和吸收体,倍受激光专家及材料专家的关注。近十多年来,随着凝聚态物理与材料制备技术的发展,碳纳米管、石墨烯、拓扑绝缘体等材料作为可饱和吸收材料相继成功地应用于激光锁模中,特别是新发展起来的二维纳米材料由于具备窄带隙、超快电子弛豫时间和高损伤阈值等特点,表现出优良的可饱和吸收特性,利用该材料的锁模激光研究也成为人们广泛关注的热点研究内容之一。 /p p   中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)光物理重点实验室L07组一直致力于超快激光的研究,近年来针对小型化飞秒激光的发展,先后实现了多类晶体及光纤激光的可饱和吸收被动锁模。通过使用脉冲激光沉积方法将锑化碲拓扑绝缘体材料均匀生长在拉锥光纤的表面所形成的可饱和吸收体,首次实现了光纤激光的混合锁模,得到了70 fs的输出脉冲结果。通过使用具备超短电子弛豫时间的二硫化钨作为可饱和吸收材料,结合减小拉锥光纤的纤芯直径,得到了67 fs锁模脉冲输出,验证了该混合锁模光纤激光具有脉宽更短、定时抖动更低等优点。此外针对暗孤子产生技术的限制,通过理论计算Ginzburg- Landau方程中光纤激光器的增益、损耗、色散和非线性等参数的关系,理论分析了暗孤子脉冲形成的动力学机制,获得了信噪比高达94 dB的结果,实验上实现了最宽光谱的暗孤子脉冲输出。 /p p   最近该研究组与北京邮电大学合作,将二硫化钨作为饱和吸收材料用于光纤激光锁模,进一步实现了脉宽246 fs的锁模脉冲激光输出,据知这是迄今为止过渡金属硫化物全光纤锁模激光器所产生的最短脉宽报道。相关结果发表在新出版的一期Nanoscale(2017, 9: 5806)上,并被该杂志选为Highlights进展作为Inside front cover论文刊出(如图所示),论文第一作者为刘文军,通讯作者为北京邮电大学教授雷鸣及中科院物理所研究员魏志义。 /p p   该项研究获得了科技部“973”项目(2012CB821304)及国家自然科学基金项目(批准号11674036, 11078022 和 61378040)的支持。 /p p   相关论文: /p p   [1] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Wenlong Tian, Hao Chen, Ming Lei, Peiguang Yan and Zhiyi Wei, 70 fs mode-locked erbium doped fiber laser with topological insulator, Scientific Reports, 6 (2016) 19997. /p p   [2] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Mengli Liu, Ming Lei, Shaobo Fang, Hao Teng and Zhiyi Wei, Tungsten disulfide saturable absorbers for 67 fs mode-locked erbium-doped fiber lasers, Optics Express, 25 (2017) 2950-2959. /p p   [3] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Wenlong Tian, Hao Chen, Ming Lei, Peiguang Yan and Zhiyi Wei, Generation of dark solitons in erbium-doped fiber lasers based Sb2Te3 saturable absorbers, Optics Express, 23 (2015) 26023-26031. /p p   [4] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Zhongwei Shen, Ming Lei, Hao Teng and Zhiyi Wei, Dark solitons in WS2 erbium-doped fiber lasers, Photonics Research, 4 (2016) 111-114. /p p   [5] Wenjun Liu, Lihui Pang, Hainian Han, Ke Bi, Ming Lei and Zhiyi Wei, Tungsten disulphide for ultrashort pulse generation in all-fiber lasers, Nanoscale, 9 (2017) 5806-5811. /p p style=" text-align: center " img width=" 300" height=" 395" title=" W020170616579709764036.png" style=" width: 300px height: 395px " src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/9d1831a1-51e9-41cb-a069-261a0f0bc4cb.jpg" border=" 0" vspace=" 0" hspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " 图:Nanoscale(2017, 9: 5806)论文被选为该期Inside front cover论文刊出 /p p /p p /p
  • 欧美克激光粒度仪助力养殖业饲料用粮的减量增效
    3月15日,农业农村部畜牧兽医局发布关于推进玉米豆粕减量替代工作的通知,重点下达了《饲料中玉米豆粕减量替代工作方案》,最主要目的是推进料中玉米豆粕减量替代,促进料粮保供稳市。这是基于粮食安全背景下的饲料粮替代方案的细则。2020年我国粮食进口创历史新高,累计进口超1.4亿吨,其中将近80%的农产品进口用于发展养殖业的饲料。有数据表面,饲料成本占据了养猪业成本的70~80%。提高农产品的生物利用率,从而减少粮食消耗,降低养殖成本的现代化精细化管理势在必行。 与谷物粮食的生物利用率有关的因素包括畜禽的种质,饲养方式,饲料配方组成等等。饲料中多种原料的颗粒的尺寸控制亦是其中一个重要环节。激光粒度仪作为传统筛分的高效替代解决方案,以其测试范围宽广、分析速度快、结果准确且受操作者影响小、重现性好、需要样品量少等优点,在饲料配方开发中的应用日益普及开来。饲料粒度如何影响饲料效率和养分利用?通过增加单位饲料体积的总表面积,达到饲料颗粒尺寸将提高养分的消化率。其原理是消化酶可作用于饲料中的营养物质更多的表面积,因此畜禽的消化系统会更好地消化饲料。蛋白质、能量和其他营养物质的消化率一般随着饲料颗粒尺寸的优化而提高,提高消化率一般能提高饲料转化率。同时,达到粒径配比可以影响饲料混合的均匀性,并减少向动物输送饲料时出现的营养成份分离。如果在饲料的生产过程中没有采取适当的颗粒粒径分布质控措施,提供均衡饮食的好处可能会丧失。 有研究表明1,不同粒径的玉米和高粱在生猪养殖的一个阶段(初始7~8kg养至23kg)单位重量产出的饲料的消耗量与饲料研磨粒径有关,如下图。粒径越大,养殖利用效率越低。每超过100微米,每头猪的饲料成本将增加约14元。如果生产商将饲料粒度从1000微米到700微米,每头猪养殖在该阶段可节省约40元。当然,饲料的粒度也并不是越细越好,一方面太细的研磨或碾碎会增加能源消耗,另一方面饲料颗粒过细会增加贮藏和喂食器设计的难度,甚至还可能增加育肥猪的溃疡发病率及呼吸困难。相比传统的筛网,激光粒度仪可以快速地分析饲料尺寸,对于多种不同类型饲料研磨加工的多工艺参数调整提供及时的指导,不仅可以提供颗粒尺寸的整体信息,还可以提供不同粒径上的颗粒含量信息(与饲料的混匀性相关),从而提高饲料品质。除此以外,有研究2指出,饲料的粒径不仅与畜禽的采食量、料重比及健康有关,也直接影响到畜禽的采食速度。如下图所示,在该研究中,鸡饲料的粒径在2~2.83mm显示出料重比,同时粒径越小,鸡的采食时间越长,采食速度越慢。 除此以外,畜禽饲养中使用到的必不可少的各种营养添加剂和药品,例如碳酸钙粉、膨润土粉、海泡石粉、脱脂骨粉、花生壳粉等,其中粒径分布与有效成份的生物利用度和代谢时间都是息息相关的。欧美克Topsizer Plus激光粒度仪引入了国际先进的光学设计,结合欧美克近30年的技术积累,采用全球化的供应链体系,保持了Topsizer量程宽、重复性好、分辨力高、真实测试性能强和智能化程度高等优点,拥有0.01~3600um超宽广范围内快速准确的饲料颗粒粒径分析能力,正在为我国饲料用粮食的减量增效提供应有的贡献。 参考:1. Ohh S.J., Allee G., Behnke K.C., Deyoe C.W. Effect of particle size of corn and sorghum grain on performance and digestibility of nutrients for weaned pigs. Journal of Animal Science. 57:2602. 田中智夫等。鶏の採食行動に及ぼす飼料粒度の影響。家畜の管理3. https://www.sohu.com/a/456221289_120122479
  • 新一代高功率激光浮区法单晶炉助力哈尔滨工业大学 极端材料晶体生长实验及相关研究
    Quantum Design公司近期推出了激光浮区法单晶生长系统,该系统传承日本理化研究所(RIKEN,CEMS)的先进设计理念,具有更高功率、更均匀的能量分布和更加稳定的性能,其优越的技术性能将助力同行学者和专家的晶体生长工作!浮区法单晶生长技术因其在晶体生长过程中具有无需坩埚、样品腔压力可控、生长状态便于实时观察等诸多优点,目前已被公认为是获取高质量、大尺寸单晶的重要手段之一。激光浮区法单晶生长系统可广泛应用于凝聚态物理、化学、半导体、光学等多种学科领域相关单晶材料制备,尤其适合端材料(诸如:高饱和蒸汽压、高熔点材料及高热导率材料等),以及常规浮区法单晶炉难以胜任的单晶生长工作!跟传统的激光浮区法单晶生长系统相比,Quantum Design公司推出的新一代激光浮区法单晶炉系统具有以下技术优势:■ 功率更高,能量密度更大,加热效率更高■ 采用技术五路激光设计,确保熔区能量分布更加均匀■ 更加科学的激光光斑优化方案,有助于降低晶体生长过程中的热应力■ 采用了特的实时温度集成控制系统新一代激光浮区法单晶炉系统主要技术参数:加热控制激光束 5束激光功率 2KW熔区高温 ~3000℃*测温范围 900℃~3500℃温度稳定性 +/-1℃晶体生长控制大位移距离 150mm*晶体生长大直径 8mm*晶体生长大速度/转速 300mm/hour 100rpm晶体生长监控 高清摄像头晶体生长控制 PC控制其它 占地面积 D140 xW210 x H200 (cm)* 具体取决于材料及实验条件哈尔滨工业大学科学工程专项建设指挥部暨空间基础科学研究中心致力于各种高熔点、易挥发的超导、磁性、铁电、热电等材料的单晶生长实验及相关物性研究,近日,我司再次同院校哈尔滨工业大学合作,顺利完成新一代高功率激光浮区法单晶炉设备采购订单,推动单晶生长工作迈向更高的台阶,我们也将一如既往,秉承精益求精的研发、设计和加工理念,为用户提供优质的技术和服务,助力用户科研事业更上一层楼!RIKEN(CEMS)设计的五束激光发生器原型机实物图 采用新一代激光浮区法单晶炉系统生长出的部分单晶体应用案例: Sr2RuO4 SmB6 Ba2Co2Fe12O22Y3Fe5O12 * 以上单晶图片由 Dr. Y. Kaneko (RIKEN CEMS) 提供
  • 国产突破!松山湖材料实验室成功研制先进激光镀膜设备
    超导技术被誉为21世纪最具有经济战略意义的新兴技术之一,超导体所具备的“零电阻”和“完全抗磁”这两大神奇特性,为人们带来了巨大想象空间。例如利用超导体电阻为零的特性来进行电力输送,可以大大减少线路损耗,实现超远距离的大容量电力输送;利用它完全的磁抗性可以制造磁悬浮列车、电磁弹射装置等。“超导最近在媒体出现的频率比较高。比如时下热门的量子计算,涉及到超导量子比特;被称为‘人造太阳’的全超导托卡马克核聚变实验装置,也应用了超导磁体。”中国高温超导研究奠基人之一、国家最高科学技术奖得主赵忠贤院士介绍道,超导距离实际生活最近的应用,则是医院常见的核磁共振成像中的超导磁体。超导薄膜技术是超导技术发展的重要方向之一。日前,由赵忠贤院士倡导建立并担任顾问的研究团队,面对国外禁运,通过技术集成创新,成功研制出基于国产部件的“三光束脉冲激光共沉积镀膜系统”,并制备出大尺寸双面钇钡铜氧(YBCO)超导单晶薄膜,为我国制备高品质、应用型超导薄膜产品技术带来新突破。关键设备买不来,怎么办?在东莞松山湖科学城松山湖材料实验室“实用超导薄膜研究团队”的一间实验室内,一组银白色装置占据了房间一角,三台激光器宛如手术台上的三支机械臂,将一个带有观测窗的球形操作台围在中间,绿色和紫色的光束不时闪烁。这个装置就是该团队近期研发成功的“三光束脉冲激光共沉积镀膜系统”。该设备基于国产部件实现技术集成创新,包括采用国产小型固态脉冲激光器实现多光束共沉积、激光器与光路系统模块化整体位移、自主研发控制软件实现操作智能化等。利用这台设备,该团队还成功制备出2英寸双面YBCO超导单晶薄膜,将脉冲激光沉积技术制备高品质应用型薄膜产品,推向了一个新的高度。该团队负责人金魁研究员表示,大尺寸双面钇钡铜氧(YBCO)单晶薄膜,是设计高温超导薄膜器件的良好载体,而高温超导薄膜器件则是开发未来通信技术和超高性能雷达探测器的重要部件,具有十分重要的应用前景。然而,能够制备该类薄膜的先进设备,此前被德日美等少数国家掌握,一直以来对我国封锁核心技术,并且大尺寸薄膜制备设备近期也已对我国禁运,导致我国高品质应用型“薄膜”和“镀膜设备”核心技术受制于人。金魁坦言,按照最初构想,是希望直接从国外购买一套先进的大尺寸镀膜设备,之后按团队的需求改造,然而却未能如愿。“买小尺寸薄膜制备设备回来,做出的样品主要是用于基础研究,找规律、写论文,国外公司同意卖给我们;但要买能投入实用的大尺寸薄膜制备设备,他们就拒绝了。”金魁表示,另一方面,国外的设备只能实现单面薄膜的制备,无法满足团队需求。关键设备买不来,怎么办?在赵忠贤院士的鼓励和指导下,团队最终下定决心走上了自研之路。令他们感到高兴的是,团队产出成果的进度超过了预期。在国外禁运的情况下,团队仅用一年多时间就取得了成功。“积小胜为大胜”“我们用激光去打真空腔里面的靶材,由于瞬时高温,靶材表面的成分会变成等离子体向外喷射,之后接触高温衬底,外延沉积完成镀膜,过程就像是烙饼一样。”该设备主要的设计和搭建者冯中沛博士是团队里的一名年轻人,设备成功运转,让他格外兴奋。过去一年多,冯中沛和同事们几乎每天都围着这台设备转。在工作室紧邻该装置的墙边有一面白板,上面写满了与装置搭建相关的事项。一年时间里,大到整个装置的设计装配,小到一根螺丝钉的定制,整个团队“挂图作战”,环环推进,最终才获得了成功。“这台设备的功能可以扩展,也可以为超导以外的材料进行镀膜。就像买了一口锅,一开始只用来炒菜,后面还可以用来蒸煮。”冯中沛介绍道。令整个团队感慨的是,直到他们研制出成本更低、性能更优的设备时,从日本采购的小尺寸镀膜设备甚至因为疫情,还没有厂家工程师前来拆箱。“这件事虽然谈不上伟大,但是它给了我们很大信心。遇到‘卡脖子’难题,逼着自己进行自主研制和创新,最终把一条新的技术路线走通了。”赵忠贤表示,假如全国几十万、上百万的科研团队,能有十分之一像这样专注去做一件事,我们跟国外的科技竞争就能握有更大的主动权。“积小胜为大胜,变成大胜就有了长板,有了竞争优势,国外还怎么卡我们脖子?”他说道。除了团队自身的努力和经验积累,赵忠贤还特别提到,松山湖科学城给予的宽松科研环境与合理的评价体系,为这一成果取得提供了重要土壤。在他看来,松山湖材料实验室一方面注重研究实效,不以论文论英雄,让科研人员集中精力搞攻关;另一方面,充分信任科学家,原本购置设备的钱可以灵活用于自主研发,“允许用打酱油的钱去买醋”,赋予科学家自主权。推动超导技术成果转化能否制备出大尺寸、高质量的超导薄膜,关系诸多关键产业的发展前景。以超导薄膜为基础的数字电路,相比半导体材料做的数字电路速度更快、损耗更小、容量更大;用超导薄膜制成的超导量子干涉器,可以探测比人脑磁场弱几千倍的磁场,用收集来的磁信号进行分析,能够确定矿源、预报地震等。而超导薄膜制成的天线、谐振器、滤波器等微波通讯器件,具有常规材料(如金、银等)无法比拟的高灵敏度。此外超导薄膜在大型粒子加速器中也有着广泛的应用。粗略估计,国内外计划建设的各类加速器项目,对超导薄膜谐振腔的需求量将超过10000个。面对这一趋势,与超导基础研究打了大半辈子交道的学界泰斗,开始将工作重心放在推动超导技术成果转化与实际应用上来。2017年底,广东启动首批四家省实验室建设,赵忠贤接受邀请,出任松山湖材料实验室学术委员会主任一职,从北京来到了东莞松山湖。在他倡议和亲自指导推动下,“实用超导薄膜研究团队”在松山湖材料实验室迅速建立起来。除赵忠贤院士作为团队顾问之外,担任团队负责人的金魁研究员,也是一位高水平超导研究专家,他在高温超导体机理研究、超导薄膜制备、新超导体探索等方面都有诸多重要成果,先后在《自然》杂志等主流刊物发表重要论文80余篇。此外,多位具备国家重点实验室工作背景的超导薄膜和低温技术专家也先后加入,组成了国内一流的班底阵容。“我们选定的题目是‘实用超导薄膜及相关技术研究’,这个不像‘量子’或者‘智能’之类的名字时髦,但并不意味着研究的内容不重要。”赵忠贤说,希望以应用为目标来做一个中长期项目,解决超导应用过程中一系列关键核心技术难题,推动实现跨越性的进步,带来应用上的质变。谈及今后的打算,年届八旬的赵忠贤心心念念的,仍然是超导。“一是找到超导应用存在的短板,想办法推动一些项目、组织一批队伍来把超导领域的这些问题全部扫光;二是在超导应用的某些方面,希望看到我们比别人强,有自己的‘绝活’。”
  • 145万!中国科学院宁波材料技术与工程研究所采购显微激光共焦拉曼光谱仪
    项目概况中国科学院宁波材料技术与工程研究所采购显微激光共焦拉曼光谱仪项目招标项目的潜在投标人应在宁波中基国际招标有限公司在线购买链接(https://dwz.cn/BzVsB93Q)获取招标文件,并于2021年12月10日14点00分(北京时间)前递交投标文件。一、项目基本情况项目编号:CBNB-20211851G项目名称:中国科学院宁波材料技术与工程研究所采购显微激光共焦拉曼光谱仪项目预算金额(元):1,450,000.00最高限价(元):1,450,000.00采购需求:标项一:标项名称:显微激光共焦拉曼光谱仪数量:1套最高限价(元):1,450,000.00简要技术需求:仪器采用长焦长光谱仪,焦长≥600mm。具体详见第二章《招标需求》。备注:本项目允许采购进口设备。合同履行期限:自合同签订生效后开始至双方合同义务完全履行后截止。本项目不接受联合体投标。二、申请人的资格要求:1.满足《中华人民共和国政府采购法》第二十二条规定。2.落实政府采购政策需满足的资格要求:无。3.本项目的特定资格要求:3.1.未列入“www.creditchina.gov.cn、www.ccgp.gov.cn”网站失信被执行人、重大税收违法案件当事人名单、政府采购严重违法失信记录名单在禁止参加采购期限的供应商【以投标截止日当天采购代理机在“信用中国”网站(www.creditchina.gov.cn)及中国政府采购网查询结果为准,如相关失信记录已失效,供应商需提供相关证明资料。】。3.2.单位负责人为同一人或者存在直接控股、管理关系的不同投标人,不得参加同一标项的投标。为本项目提供整体设计、规范编制或者项目管理、监理、检测等服务的投标人,不得再参加本项目的投标。三、获取招标文件时间:2021年11月19日-2021年11月26日(北京时间,下同)地点(网址):https://dwz.cn/BzVsB93Q方式:在线购买售价:500元/标段注:本项目招标文件实行“宁波中基国际招标有限公司”在线获取,不提供招标文件纸质版。招标文件发售联系人:李小姐,联系电话:0574-88090098,电子邮箱:719126619@qq.com。四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点1.提交投标文件截止时间:2021年12月10日14点00分(北京时间)2.投标地点:中国科学院宁波材料技术与工程研究所(浙江省宁波市镇海区中官西路1219号新能源所ME606室)3.开标时间:2021年12月10日14点00分(北京时间) 4.开标地点:中国科学院宁波材料技术与工程研究所(浙江省宁波市镇海区中官西路1219号新能源所ME606室)五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜1.供应商认为采购文件使自己的权益受到损害的,可以自获取采购文件之日或者采购文件公告期限届满之日(公告期限届满后获取采购文件的,以公告期限届满之日为准)起7个工作日内,以书面形式向采购人和采购代理机构提出质疑。质疑供应商对采购人、采购代理机构的答复不满意或者采购人、采购代理机构未在规定的时间内作出答复的,可以在答复期满后十五个工作日内向同级政府采购监督管理部门投诉。供应商可到中国政府采购网自行下载财政部《质疑函范本》。2.采购项目需要落实的政府采购政策:(1)对小微企业的产品给予价格优惠(监狱企业、残疾人福利性单位视同小微企业;残疾人福利性单位属于小型、微型企业的,不重复享受政策);(2)扶持少数民族地区和不发达地区政策;(3)优先采购节能环保产品(注:所采购的货物在政府采购节能产品、环境标志产品实施品目清单范围内,且具有国家确定的认证机构出具的、处于有效期之内的节能产品、环境标志产品认证证书)。3.本次政府采购活动有关信息在宁波政府采购网公布,视同送达所有潜在投标人。4.疫情期间特别提醒事项:4.1.供应商递交投标文件方式:4.1.1采用邮寄方式递交投标文件,需按以下要求递交:供应商须在2021年12月09日16:00前(北京时间)将投标文件邮寄至规定地点,由招标代理工作人员进行签收。各供应商自行考虑邮寄在途时间,邮寄过程中无论何种因素导致投标文件未按时递交的后果,均由供应商自行负责。投标文件递交时间以招标代理实际收到投标文件的时间为准。迟到的投标文件将被拒收。请各供应商确保密封包装在邮寄过程密封包装完好,并在邮寄包裹上注明项目名称,因邮寄过程的密封破损造成不符合开标要求的,本招标代理及招标人概不负责。投标文件邮寄地址为:宁波市鄞州区天童南路666号中基大厦19楼。收件人:陈冲 联系方式:130819286864.1.2采用现场递交方式递交投标文件,在投标当天投标人员需持绿色“甬行码”、佩戴口罩且体温测量正常后方可进入开标现场(以开标当日测量体温为准)递交投标文件。若供应商因未按上述要求办理而导致无法准时进入开标现场的,由供应商自行负责。七、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名称:中国科学院宁波材料技术与工程研究所地址:浙江省宁波市镇海区中官西路1219号联系方式:范老师0574-863245292.采购代理机构信息名称:宁波中基国际招标有限公司地址:宁波市鄞州区天童南路666号19楼联系方式:陈冲、张亮0574-87425731、880902133.项目联系人(询问):陈冲项目联系方式(询问):0574-87425731书面质疑联系人:杨未书面质疑联系方式:0574-87425382
  • 安捷伦推出用于微塑料分析的增强型激光红外成像系统
    安捷伦科技公司(纽约证交所:A)近日宣布,公司推出增强型 8700 LDIR 激光红外成像系统。该系统针对环境样品中的微塑料分析实施了进一步优化。这一新改进的系统方案包还包含了 Clarity 1.5 软件,这一重大升级可加快分析速度,增强光谱采集、转换和谱库匹配,并提供自动化工作流程,可直接分析滤膜上的微塑料。重新设计的创新样品支架能够更轻松地将滤膜上的样品递送至仪器,并且操作更加一致。   环境中广泛存在的微塑料成为全球日益关注的问题,这也促使政府更加重视微塑料污染,与此同时,环境机构也加强了对河流和海洋的监测。想要充分评估环境中的微塑料污染情况,研究人员就需要确定样品中塑料颗粒的粒径、形状和化学特性,但由于更小的颗粒往往具有更强的生物学相关性,因此该分析必须扩展到微米级的颗粒。   微塑料分析面临的主要挑战是分析周期长且操作复杂,阻碍了对现实系统的研究。此外,方法的差异性也限制了研究之间的可比性,因此难以评估微塑料污染趋势。FTIR 和显微拉曼成像技术等振动光谱提供了一种有用的替代方案,但由于分析时间长且方法过于复杂,这些方法都存在局限性。   VAgilent 8700 LDIR 使红外光谱分析兼具快速分析和易用性,并迅速成为微塑料颗粒分析的基准技术。该平台能够直接对滤膜上的颗粒进行分析,标志着速度和通量的又一次飞跃。测试量显著增加将使研究人员能够更好地了解环境中微塑料的污染程度,并有助于制定合理的标准和法规。   安捷伦副总裁兼分子光谱事业部总经理 Geoff Winkett表示:“当我与微塑料研究人员交谈时,一个反复提及的问题是如何使检测更快速、更简便。如果实际处理的样品数量有限,这可能会掩盖问题的真实本质。目前,其他可用的技术分析周期太长,并且无法捕获饮用水和环境水中大量的微塑料。一些快速且简便易用的分析方法,如 8700 LDIR,提供了一种重要且急需的替代方案,使研究人员能够在一定的区域或时间内采集更多样品,从而应对这些局限。”   作为食品与环境分析解决方案的优质供应商,安捷伦致力于为学术研究领域和商业检测公司提供能够改善用户结果的出色技术。增强型 8700 LDIR 的推出有望加强安捷伦在这一不断发展的市场中的前沿地位。   关于安捷伦科技公司   安捷伦科技公司(纽约证交所:A)是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领军者,致力于提供敏锐洞察与创新,帮助提高生活质量。安捷伦提供涵盖仪器、软件、服务及专业技能的全方位解决方案,能够为客户挑战性的难题提供更可靠的答案。在 2021 财年,安捷伦的营业收入为 63.2 亿美元,全球员工数为 17000 人。
  • 用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头
    用于纳米级表面形貌测量的光学显微测头李强,任冬梅,兰一兵,李华丰,万宇(航空工业北京长城计量测试技术研究所 计量与校准技术重点实验室,北京 100095)  摘 要:为了满足纳米级表面形貌样板的高精度非接触测量需求,研制了一种高分辨力光学显微测头。以激光全息单元为光源和信号拾取器件,利用差动光斑尺寸变化探测原理,建立了微位移测量系统,结合光学显微成像系统,形成了高分辨力光学显微测头。将该测头应用于纳米三维测量机,对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验。结果表明:该光学显微测头结合纳米三维测量机可实现纳米级表面形貌样板的可溯源测量,具有扫描速度快、测量分辨力高、结构紧凑和非接触测量等优点,对解决纳米级表面形貌测量难题具有重要实用价值。  关键词:纳米测量;激光全息单元;位移;光学显微测头;纳米级表面形貌0 引言  随着超精密加工技术的发展和各种微纳结构的广泛应用,纳米三坐标测量机等精密测量仪器受到了重点关注。国内外一些研究机构研究开发了纳米测量机,并开展微纳结构测量[1-4]。作为一个高精度开放型测量平台,纳米测量机可以兼容各种不同原理的接触式测头和非接触式测头[5-6]。测头作为纳米测量机的核心部件之一,在实现微纳结构几何参数的高精度测量中发挥着重要作用。原子力显微镜等高分辨力测头的出现,使得纳米测量机能够实现复杂微纳结构的高精度测量[7-8],但由于其测量速度较慢,对测量环境要求很高,不适用于大范围快速测量。而光学测头从原理上可以提高扫描测量速度,同时作为一种非接触式测头,还可以避免损伤样品表面,因此,在微纳米表面形貌测量中有其独特优势。在光学测头研制中,激光聚焦法受到国内外研究者的青睐,德国SIOS公司生产的纳米测量机就包含一种基于光学像散原理的激光聚焦式光学测头,国内也有一些大学和研究机构开展了此方面的研究[9-11]。这些测头主要基于像散和差动光斑尺寸变化检测原理进行离焦检测[12-13]。在CD和DVD播放器系统中常用的激光全息单元已应用于微位移测量[14-15],其在纳米测量机光学测头的研制中也具有较好的实用价值。针对纳米级表面形貌的测量需求,本文研制了一种基于激光全息单元的高分辨力光学显微测头,应用于自主研制的纳米三维测量机,可实现被测样品的快速瞄准和测量。1 激光全息单元的工作原理  激光全息单元是由半导体激光器(LD)、全息光学元件(HOE)、光电探测器(PD)和信号处理电路集成的一个元件,最早应用于CD和DVD播放器系统中,用来读取光盘信息并实时检测光盘的焦点误差,其工作原理如图1所示。LD发出激光束,在出射光窗口处有一个透明塑料部件,其内表面为直线条纹光栅,外表面为曲线条纹全息光栅,两组光栅相互交叉,外表面光栅用于产生焦点误差信号。LD发出的激光束在光盘表面反射回来后,经全息光栅产生的±1级衍射光,分别回到两组光电探测器P1~P5和P2~P10上。当光盘上下移动时,左右两组光电探测器上光斑面积变化相反,根据这种现象产生焦点误差信号。这种测量方式称为差动光斑尺寸变化探测,焦点误差信号可以表示为  根据焦点误差信号,即可判断光盘离焦量。图1 激光全息单元  根据上述原理,本文设计了高分辨力光学显微测头的激光全息测量系统。2 光学显微测头设计与实现  光学显微测头由激光全息测量系统和光学显微成像系统两部分组成,前者用于实现被测样品微小位移的测量,后者用于对测量过程进行监测,以实现被测样品表面结构的非接触瞄准与测量。  2.1 激光全息测量系统设计  光学显微测头的光学系统如图2所示,其中,激光全息测量系统由激光全息单元、透镜1、分光镜1和显微物镜组成。测量时,由激光全息单元中的半导体激光器发出的光束经过透镜1变为平行光束,该光束被分光镜1反射后,通过显微物镜汇聚在被测件表面。从被测件表面反射回来的光束反向通过显微物镜,一小部分光透过分光镜1用于观察,大部分光被分光镜1反射,通过透镜1,汇聚到激光全息单元上,被全息单元内部集成的光电探测器接收。这样,就将被测样品表面瞄准点的位置信息转换为电信号。在光学显微测头设计中选用的激光全息单元为松下HUL7001,激光波长为790 nm。图2 光学显微测头光学系统示意图  当被测样品表面位于光学显微测头的聚焦面时,反射光沿原路返回激光全息单元,全息单元内两组光电探测器接收到的光斑尺寸相等,焦点误差信号为零。当样品表面偏离显微物镜聚焦面时,由样品表面反射回来的光束传播路径会发生变化,进入激光全息单元的反射光在两组光电探测器上的分布随之发生变化,引起激光全息单元焦点误差信号的变化。当被测样品在显微物镜焦点以内时,焦点误差信号小于零,而当被测样品在显微物镜焦点以外时,焦点误差信号大于零。因此,利用在聚焦面附近激光全息单元输出电压与样品位移量的单调对应关系,通过测量激光全息单元的输出电压,即可求得样品的位移量。  2.2 显微物镜参数的选择  在激光全息测量系统中,显微物镜是一个重要的光学元件,其光学参数直接关系着光学显微测头的分辨力。首先,显微物镜的焦距直接影响测头纵向分辨力,在激光全息单元、透镜1和显微物镜之间的位置关系保持不变的情况下,对于同样的样品位移量,显微物镜的焦距越小,样品上被测点经过显微物镜和透镜1所成像的位移越大,所引起激光全息单元中光电探测器的输出信号变化量也越大,即测量系统纵向分辨力越高。另外,显微物镜的数值孔径对测头的分辨力也有影响,在光波长一定的情况下,显微物镜的数值孔径越大,其景深越小,测头纵向分辨力越高。同时,显微物镜数值孔径越大,激光束会聚的光斑越小,系统横向分辨力也越高。综合考虑测头分辨力和工作距离等因素,在光学显微测头设计中选用大恒光电GCO-2133长工作距物镜,其放大倍数为40,数值孔径为0.6,工作距离为3.33 mm。  2.3 定焦显微测头的实现  除激光全息测量系统外,光学显微测头还包括一个光学显微成像系统,该系统由光源、显微物镜、透镜2、透镜3、分光镜1、分光镜2和CCD相机组成。光源将被测样品表面均匀照明,被测样品通过显微物镜、分光镜1、透镜2和分光镜2,成像在CCD相机接收面上。为了避免光源发热对测量系统的影响,采用光纤传输光束将照明光引入显微成像系统。通过CCD相机不仅可以观察到被测样品表面的形貌,而且也可以观察到来自激光全息单元的光束在样品表面的聚焦情况。  根据图2所示原理,通过光学元件选购、机械加工和信号放大电路设计,制作了光学显微测头,如图3所示。从结构上看,该测头具有体积小、集成度高的优点。将该测头安装在纳米测量机上,编制相应的测量软件,可用于被测样品的快速瞄准和高分辨力非接触测量。图3 光学显微测头结构3 测量实验与结果分析  为了检验光学显微测头的功能,将该测头安装在纳米三维测量机上,使显微物镜的光轴沿测量机的Z轴方向,对其输出信号的电压与被测样品的离焦量之间的关系进行了标定,并用其对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量[16]。所用纳米三维测量机在25 mm×25 mm×5 mm的测量范围内,空间分辨力可达0.1 nm。实验在(20±0.5)℃的控温实验室环境下进行。  3.1 测头输出电压与位移关系的建立  为了获得光学显微测头的输出电压与被测表面位移(离焦量)的关系,将被测样板放置在纳米三维测量机的工作台上,用精密位移台带动被测样板沿测量光轴方向移动,通过纳米测量机采集位移数据,同时记录测头输出电压信号。图4所示为被测样板在测头聚焦面附近由远及近朝测头方向移动时测头输出电压与样品位移的关系。图4 测头电压与位移的关系  由图4可以看出,光学显微测头的输出电压与被测样品位移的关系呈S形曲线,与第1节中所述的通过差动光斑尺寸变化测量离焦量的原理相吻合。当被测样板远离光学显微测头的聚焦面时,电压信号近似常数。当被测样板接近测头的聚焦面时,电压开始增大,到达最大值后逐渐减小;当样板经过测头聚焦面时,电压经过初始电压值,可认为是测量的零点;当样品继续移动离开聚焦面时,电压继续减小,到达最小值时,电压又逐渐增大,回到稳定值。在电压的峰谷值之间,曲线上有一段线性较好的区域,在测量中选择这段区域作为测头的工作区,对这段曲线进行拟合,可以得到测头电压与样板位移的关系。在图4中所示的3 μm工作区内,电压与位移的关系为  式中:U为激光全息单元输出电压;∆d为偏离聚焦面的距离。  3.2 台阶高度测量试验  在对光学显微测头的电压-位移关系进行标定后,用安装光学显微测头的纳米三维测量机对台阶高度样板进行了测量。  在测量过程中,将一块硅基SHS-1 μm台阶高度样板放置在纳米三维测量机的工作台上,首先调整样板位置,通过CCD图像观察样板,使被测台阶的边缘垂直于工作台的X轴移动方向,样板表面位于光学显微测头的聚焦面,此时测量光束汇聚在被测样板表面,如图5所示。然后,用工作台带动样板沿X方向移动,使测量光束扫过样板上的台阶,同时记录光学显微测头的输出信号。最后,对测量数据进行处理,计算台阶高度。图5 被测样板表面图像  台阶高度样板的测量结果如图6所示,根据检定规程[17]对测量结果进行处理,得到被测样板的台阶高度为1.005 μm。与此样板的校准结果1.012 μm相比,测量结果符合性较好,其微小偏差反映了由测量时温度变化、干涉仪非线性和样板不均匀等因素引入的测量误差。图6 台阶样板测量结果  3.3 一维线间隔测量试验  在测量一维线间隔样板的过程中,将一块硅基LPS-2 μm一维线间隔样板放置在纳米测量机的工作台上,使测量线沿X轴方向,样板表面位于光学显微测头的聚焦面。然后,用工作台带动样板沿X方向移动,使测量光束扫过线间隔样板上的刻线,同时记录纳米测量机的位移测量结果和光学显微测头的输出信号。最后,对测量数据进行处理,测量结果如图7所示。  根据检定规程[17]对一维线间隔测量结果进行处理,得到被测样板的刻线间距为2.004 μm,与此样板的校准结果2.002 μm相比,一致性较好。  3.4 分析与讨论  由光学显微测头输出电压与被测表面位移关系标定实验的结果可以看出:利用在测头聚焦面附近测头输出电压与样品位移量的单调对应关系,通过测量测头的输出电压变化,即可求得样品的位移量。在图4所示曲线中,取电压-位移曲线上测头聚焦面附近的3 μm位移范围作为工作区,对应的电压变化范围约为0.628 V。根据对电压测量分辨力和噪声影响的分析,在有效量程内测头的分辨力可以达到纳米量级。  台阶高度样板和一维线间隔样板测量实验的结果表明:光学显微测头可以应用于纳米三维测量机,实现微纳米表面形貌样板的快速定位和微小位移测量。通过用纳米测量机的激光干涉仪对光学显微测头的位移进行校准,可将测头的位移测量结果溯源到稳频激光的波长。实验过程也证明:光学显微测头具有扫描速度快、测量分辨力高和抗干扰能力强等优点,适用于纳米表面形貌的非接触测量。4 结论  本文介绍了一种用于纳米级表面形貌测量的高分辨力光学显微测头。在测头设计中,采用激光全息单元作为位移测量系统的主要元件,根据差动光斑尺寸变化原理实现微位移测量,结合光学显微系统,形成了结构紧凑、集测量和观察功能于一体的高分辨力光学显微测头。将该测头安装在纳米三维测量机上,对台阶高度样板和一维线间隔样板进行了测量实验,结果表明:该光学显微测头可实现预期的测量功能,位移测量分辨力可达到纳米量级。下一步将通过多种微纳米样板测量实验,进一步考察和完善测头的结构和性能,使其更好地适合纳米三维测量机,应用于微纳结构几何参数的非接触测量。作者简介李强,(1976-),男,高级工程 师,主要从事纳米测量技术研究,在微纳米表面形貌参数测量与校准、微纳尺度材料力学特征参数测量与校准、复杂微结构测量与评价等领域具有丰富经验。
  • 国家重点专项大功率激光材料与器件方向年度技术研讨会在中科院上海硅酸盐所召开
    近日,由中国科学院理化技术研究所和华南理工大学牵头承担的国家重点研发计划“战略性先进电子材料”重点专项大功率激光材料与器件方向技术研讨会在中国科学院上海硅酸盐研究所召开。科学技术部高技术研究发展中心材料处处长史冬梅、重点专项主管杨斌,项目责任专家中国科学院光电研究院副院长樊仲维、西南技术物理研究所余丽波研究员,项目负责人中国科学院理化技术研究所胡章贵研究员、华南理工大学杨中民教授,中国科学院理化技术研究所副所长汪鹏飞、副处长张阳,上海硅酸盐所所长助理、科技发展部部长闫继娜、科技综合处副处长刘军,项目组成员及各课题承担单位管理部门负责人等30余人参加了会议。会议由杨斌、樊仲维主持。 p   史冬梅和杨斌分别在会上讲话,指出了国家重点研发计划重点专项项目与改革前计划项目管理机制的不同,强调重点专项更注重项目管理和项目执行,要处理好项目负责人、项目牵头单位、项目参与单位的关系,要求项目参与单位与参加人员不忘初心、严谨治学,努力攻克技术难关,推动我国大功率激光材料与器件的发展。 /p p   胡章贵研究员和杨中民教授分别就所牵头项目的整体研究方案、研究内容及创新点、总体目标、任务分解与考核指标、年度完成情况、存在的问题与解决方案,以及项目管理方案作了详细汇报。项目组五位课题汇报人上海硅酸盐所武安华研究员、理化所沈俊研究员、理化所胡章贵研究员、福建物质结构所吴少凡研究员、半导体所赵鹏飞副研究员分别对各课题的研究目标、年度指标完成情况、问题与解决方案以及下一步工作计划作了详细介绍。专家组认真听取了工作汇报,对各课题取得的研究成果表示认可并对后期研究工作提出了宝贵意见和建议。专家们指出,该项目挑战性强,涉及材料、物理、化学、电子信息等多学科交叉,需要各参与单位密切配合,充分发挥各课题的优势,针对项目执行过程中遇到的问题进行深入协作研究。项目组成员结合专家提出的意见及建议,就如何实施研究方案和实现任务目标进行了认真讨论,进一步明确了项目实施方案和技术路线。 /p p   “战略性先进电子材料”重点专项大功率激光材料与器件方向下设两个项目,分别由中科院理化技术所和华南理工大学牵头,中科院上海硅酸盐所、中科院福建物质结构所、中科院半导体所、中科院上海光学精密机械所等单位共同参与。该方向旨在面向国家对高功率高能激光发展的需求,以发展高品质、大尺寸激光、非线性光学晶体为研究目标,探索新晶体材料和器件加工新技术,在激光晶体、大尺寸紫外、深紫外非线性光学晶体与器件研究领域取得国际领先的原创性成果,保持和扩大我国在非线性光学晶体领域的国际领先地位,实现我国从晶体材料的优势到器件直至激光技术领域的全面优势,为开拓具有我国自主知识产权和特色的全固态激光技术提供坚实的基础。 /p p /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/97a9e2f4-2be7-4a29-9928-d3bd128b2f83.jpg" title=" 1.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 会议现场 /strong /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/f3e4653a-3475-4928-b0e5-0401452bf278.jpg" title=" 2.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 与会人员合影 /strong /p
  • 310万!同济大学材料科学与工程学院正置高分辨高灵敏激光共聚焦显微镜采购项目
    项目编号:1297-2343020085C1/07项目名称:同济大学材料科学与工程学院正置高分辨高灵敏激光共聚焦显微镜采购项目预算金额:310.0000000 万元(人民币)采购需求:正置高分辨高灵敏激光共聚焦显微镜 1套合同履行期限:详见招标文件本项目( 不接受 )联合体投标。获取招标文件时间:2023年03月20日 至 2023年03月27日,每天上午9:00至11:30,下午13:30至17:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:上海市普陀区中山北路2130号1706室方式:法人授权委托书原件(或法人授权委托书原件的扫描件)、营业执照副本原件(或加盖公章的复印件)及汇款凭据。 报名电话:025-83609978(南京)/021-52181959(上海) 报名邮箱:jshc9999@163.com 以下为本公司对公支付宝报名付款码:(转账时请务必备注公司名称+85C1/07)售价:¥500.0 元,本公告包含的招标文件售价总和对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:同济大学     地址:上海市杨浦区四平路1239号        联系方式:范老师 021-69580239      2.采购代理机构信息名 称:江苏省华采招标有限公司            地 址:上海市普陀区中山北路2130号1705室1706室            联系方式:张荣、刘洁 025-83603328(南京),021-52181959(上海)            3.项目联系方式项目联系人:张荣、刘洁电 话:  025-83603328(南京),021-52181959(上海)
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