信噪比

人的指纹是各自不同的，通过指纹识别，便可以找到特定的那一个人。而在微观世界中，分子也是拥有自己独特的“指纹”的。红外光具有在特定波长被吸收的特性，该特定波长由分子固有的振动能决定。利用此特性可以识别每个分子，因此红外光的光谱范围通常被称为分子的“指纹区”，并被广泛用于分析光谱学中。 其中，傅里叶红外光谱仪（FTIR）是红外光谱分析中一种重要的光谱仪类型，发展自20世纪70年代，属于第三代红外光谱仪技术。由于可以快速、准确的进行多组分的定量和定性分析，FTIR被看看作是医药、食品、农业和化工等领域中实现质量控制的理想工具。 典型的FTIR工作示意进入FTIR光谱仪的红外光由光学干涉仪中的分束器分成两束。这两个光束分别被固定镜和可移动镜反射，并被分束器重新组合。然后，光被红外检测器检测为光学干涉信号。根据可移动反射镜的位置信息和根据光学干涉信号强度按可移动反射镜位置分布的信息，来执行傅立叶变换以计算每个波长的红外光强度，从而分析样品的成分。 不过，虽然性能棒棒，本领超凡，但FTIR却有一个关于自己“体型”的“烦恼”，那就是：真！的！太！笨！重！了！作为一个“精贵的月半子”，FTIR几乎只能止步于实验室中。面对应用场景中出现的在线检测、快速移动等需求，只能无奈说一句“臣妾做不到”了。 之所以传统的FTIR光谱仪体积非常大，主要是其中的核心部分——光学干涉仪占据了非常大的空间。虽然业界中也一直在推进小型化的工作，也推出了一些有助于缩小整机体积的内部FITR光谱组件产品。但体积的缩小，往往会带来入射光量和光能量损失的问题，许多产品也是在牺牲了灵敏度、信噪比等性能下实现的小型化。若想解决这个问题，内部元件、光路的创新性设计，以及提高工艺水平都是关键。 经过精心重构光学干涉仪的设计思路，并采用always独特的MOEMS技术，滨松成功开发出了一款高性能的微型化FTIR引擎。迈克尔逊光谱干涉仪和控制电路统统内置其中，仅手掌大小，却实现了在1.1-2.5 μm区域超高的灵敏度，具有远超同类产品的高信噪比表现（10000:1），以及高光谱重现性。可内置于便携式FTIR仪器中，实现整机小型化的同时，也可保证高性能的实现。 滨松新型FTIR引擎C15511-01左：FTIR引擎结构图右：内置在FTIR中的光学干涉仪结构图 这个FTIR引擎内部到底是有什么样的乾，什么样的坤，才实现了这样的性能的呢？下面我们来看看吧！ 1、高灵敏度&高信噪比 上文我们也提到，入射光量和光能量的损失是小型化FTIR灵敏度和信噪比下降的一个重要因素。采用MOEMS技术，滨松开发出了一个直径3 mm的微型可移动反射镜，克服了缩小干涉仪尺寸而又不减少入射光量的挑战。这是信噪比得以提升的关键。 我们还通过先进的封装技术，将可移动反射镜和固定镜直接键合在一起，从而成功地将镜与镜之间的相对角度误差减小了约0.01度。光程差控制更加精确，灵敏度则得到提高。此外，还优化了移动反射镜的驱动器结构和驱动方法，以消除驱动反射镜时出现的模糊，抑制了红外光在光学干涉仪中的扩散，进一步减少了光损失。 当然，体积也进一步得到了缩小，57×49×76 mm，这样的体型仅仅是一般台式仪器的1/100。 2、高光谱重现性 一般的FTIR光谱仪基于干涉光（光学干涉信号）和可移动镜的位置信息执行傅立叶变换，以计算每个波长的红外光强度。而新FTIR引擎利用半导体激光器，可以精确地检测可移动反射镜的位置，增强了测量结果的可重复性。 除了硬件设施外，为了更加方便使用。滨松还开发了与该产品相匹配的软件，用于设置测量条件，获取数据和显示数据图。 评估软件 为了满足进一步的市场需求，滨松此后也将持续提高FTIR引擎性能，进一步减小其尺寸，以及将光谱响应扩展到更长的波长区域，敬请期待~

p 　　作为拉曼光谱实验与测量当中的关键参数，信噪比决定了拉曼系统的探测极限和总体的信息内容，通常是比原始信号更为重要的仪器性能指标。在许多实际应用中，信噪比的定义也对实验设计有着重要影响。 /p p 　　那么，拉曼光谱的信噪比该如何定义?测量过程中有哪些注意事项?中国科学院半导体研究所谭平恒研究员特别分享了《拉曼光谱信噪比的定义和测量》。 /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 453px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/547c4937-a01d-4caf-bcba-3cffab6a3e2d.jpg" title=" 01.png" alt=" 01.png" width=" 600" height=" 453" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 449px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/9bca64bf-d4ce-4678-8c48-2f4b4ad22054.jpg" title=" 02.png" alt=" 02.png" width=" 600" height=" 449" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 452px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/cbf5dd18-4042-4962-8399-e2a4fe3e596a.jpg" title=" 03.png" alt=" 03.png" width=" 600" height=" 452" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 452px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/3d1d7799-a1f0-4fbb-b947-d7ef67c38fd2.jpg" title=" 04.png" alt=" 04.png" width=" 600" height=" 452" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/d3be5022-7a44-4a68-8d2f-07c3a33d7576.jpg" title=" 05.png" alt=" 05.png" width=" 600" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 449px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/380ff854-43ff-41f8-99e1-bf5e66a7d79d.jpg" title=" 06.png" alt=" 06.png" width=" 600" height=" 449" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 450px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/260486b8-c00b-491e-a0aa-995036bbd19d.jpg" title=" 07.png" alt=" 07.png" width=" 600" height=" 450" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 452px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/41210871-0e00-4890-bf33-572f4b1e9c46.jpg" title=" 08.png" alt=" 08.png" width=" 600" height=" 452" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 451px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/1a8d5cbd-bb7d-4e20-8d3a-0f4412565b1c.jpg" title=" 09.png" alt=" 09.png" width=" 600" height=" 451" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 453px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/ae3b7ec9-9e97-476f-b191-1bb896ba59b5.jpg" title=" 10.png" alt=" 10.png" width=" 600" height=" 453" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 452px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/05f9e298-efe4-4844-9998-b628b7aa8050.jpg" title=" 11.png" alt=" 11.png" width=" 600" height=" 452" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 451px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202003/uepic/ddfad1f5-68b1-49fd-b964-7fcbfe9a03f2.jpg" title=" 12.png" alt=" 12.png" width=" 600" height=" 451" border=" 0" vspace=" 0" / /p p span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　特别声明：此文中内容为中国科学院半导体研究所谭平恒研究员编写，仪器信息网获授权发布，未经作者同意请勿转载或以其他任何形式使用。 /span /p

2018年11月1日，滨松全球同步发布了一款最新的高速、高灵敏、定量sCMOS相机——ORCA-Fusion。冠以了“ORCA”的名号，当然也继承了家族的优良“基因”。承袭前辈ORCA-Flash 4.0，ORCA-Fusion拥有着一如既往的高帧速： 100帧/秒 @470万像素 89.1帧/秒 @530万像素 此外，最为突出的，则是此次在ORCA-Fusion上得以大幅提升的信噪比： 最低0.7e(rms)读出噪声 QE/读出噪声比值高至1.14如何炼成优秀的图像质量？ 图像质量是成像中的一个核心关注点，可以通过两个概念予以评价——分辨率和信噪比。ORCA-Fusion具有530万像素（2304x2304），配合6.5um的像素尺寸，可以提供非常出色的分辨率。而信噪比方面要怎样做到提升呢？ 关于相机成像的信噪比，主要与4个因素相关： （1）样品信号的强度和显微镜物镜等光学系统对信号的收集能力； （2）曝光时间，一般而言，延长曝光时间会带来信噪比的上升，但会牺牲帧速； （3）量子效率； （4）读出噪声。从相机的角度，量子效率与读出噪声分别对应了信号与噪声，其比值越高，信噪比也就越高。完美的定量相机（Quantitative Camera）一直是滨松孜孜不倦追求的方向，而信噪比的不断提升则是其中的核心——在保证高量子效率的同时，ORCA-Fusion在噪声控制上精耕细作，将读出噪声降低至0.7e rms/0.6e median这样的水平，使得QE/读出噪声比值提升至1.33。这也使得ORCA-Fusion一经面世，就超过之前所有的sCMOS相机前辈，一跃领先。而不同于许多同类产品降低帧速以保障信噪比的做法，滨松不仅做到了行业巅峰的信噪比，在速度上也绝不妥协，ORCA-Fusion的像素读出频率高达470MHz，在2304x2048（470万像素）这样的分辨率下能够做到100帧/秒，选择合适大小的ROI甚至能将帧速提升至41000帧/秒。 以下为新鲜出炉的样片：继续定义“高帧速” 除了信噪比，帧速在许多成像应用（如lightsheet）中也至关重要。上文提到了，ORCA-Fusion作为滨松系列科研相机ORCA家族的新成员，继承了优良“基因”，维持令业界欣羡的高帧速特性。 像素读出速度（即全幅帧速 x 像素数目）高达470MHz，相对CCD相机时代常见的20MHz自然不能同日而语，即使是比主流高端sCMOS相机的420MHz（100帧/秒 @ 2048x2048）也提升了12%。 ORCA-Fusion的全幅帧速为89.1帧/秒 @ 2304x2304；选取合适的ROI（如2304x2048）时能够获得更高的帧速（如100帧/秒）。另外由于Fusion本身具有的高速性能，彻底摒弃了传统sCMOS从两边读出的方式，改掉了ROI开窗位置不同帧速就不同的老毛病，率先做到了“从一而终”的读出方式。一方面，实现了任意位置取相同大小的ROI，帧速均相同；另一方面，大大提高了Lightsheet模式的读出速度。 高分辨率，看清更深处的细节 以上这张图就出自ORCA-fusion，在分辨率提升至2304×2304（530万像素）后，图像变得更加清晰，细节也得以更好的体现。 我们再来看看下面的图片，对同样视野大小拍摄的荧光小球，放大后可以看到更突出的细节，比市面上的背照式sCMOS相机清晰度高出一倍。此外，ORCA-fusion还在一些细节上进行了完善。如为更加方便支撑结构的使用和设计，整体机身的重量降至了1.2kg。

“信噪比增强器”是天瑞仪器公司的专利产品，日前通过了各项技术鉴定和应用技术指标测定。她的问世引起行业巨大轰动，因为有了它，X荧光光谱仪信号处理能力提高了25倍以上，将光谱仪测量的稳定性和精准度大幅提高，标志着光谱仪又一次重大技术革命。同时也向世人宣示， X荧光光谱仪最尖端、中可心的技术掌握在天瑞人的手中！ 现在，天瑞仪器已经全面开始生产使用信噪比增强器，并对已经销售的的RoHS检测仪器免费加装该设备，让更多的用户来分享天瑞仪器的先进技术和服务！ 更详细报道请点击： http://www.gold-tester.com/

安捷伦科技公司将使用仪器检出限代替信噪比作为衡量三重串联四极杆 GC/MS 性能的标准 超低噪音水平下信噪比标准无法发挥作用 2012 年 1 月 16 日，安捷伦科技公司（纽约证交所：A）宣布了将其 7000B 三重串联四极杆气质联用系统的性能测试标准由信噪比变更为新的仪器检出限（IDL）。 安捷伦 GC/MS 市场经理 Terry Sheehan 博士谈到：&ldquo 二十年前甚至是十年前，信噪比都是衡量 GC/MS 性能的有效标准。但是简单标准品的 GC/MS/MS 基线噪音通常极低，并且极不稳定，不能准确说明系统性能。选择不同的基线段会使信噪比相差五倍甚至十倍，因此我们选择基于系统精度的仪器检出限作为新的仪器性能测试标准，这是由于系统精度直接与表示实际测量质谱灵敏度的离子计数相关。&rdquo 安捷伦公司认为 IDL 能够更准确地衡量 GC/MS/MS 的性能，因其遵从国际理论化学与应用化学联合会（IUPAC）、美国环保署以及其他很多组织认可的准则。 通过一系列自动进样结果，IDL 可对仪器性能进行确认。使用置信区间为 99% 的 Student-t 检验来统计对100 fg OFN 进行 8 次连续进样的结果 。此外，IDL 标准可对 GC/MS/MS 系统从自动进样器到检测器的各部件性能进行确认。 安捷伦 7000B GC/MS/MS 系统在 EI 模式下的 IDL 标准为 12 fg OFN。 Sheehan 谈到：&ldquo 将 OFN 标准品的质谱信号除以趋近于零的噪音值便可以得到结果为几千的信噪比，但该值与系统真正的性能并无关联。现在是时候对超低噪音的质谱系统使用统计学检测标准，该标准与质谱操作者分析所用的统计学方法类似。&rdquo 欢迎参加网上在线讲座 日期: 2012年2月28日(星期二) 时间: 北京时间14:00-15:00PM 主题: IDL--更可靠的质谱仪灵敏度标识方法（ 单击此处注册在线讲座） 关于安捷伦科技 安捷伦科技公司（纽约证交所：A）是全球领先的测量公司，同时也是通信、电子、生命科学和化学分析领域的技术领导者。公司的 18700 名员工为 100 多个国家的客户提供服务。在 2011 财政年度，安捷伦的业务净收入为 66 亿美元。如需了解安捷伦科技公司的更多信息，请访问：www.agilent.com.cn。

2013年8月23日，岛津公司宣布推出傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)新品IRTracer-100。结合更高的速度、灵敏度、分辨率，以及可扩展性和易于使用的软件，IRTracer-100可以广泛的应用于制药、食品、化工和电子产品等领域，并且能够快速、轻松地获得高质量的数据。 傅里叶变换红外光谱仪(FTIR)新品IRTracer-100 　　污染物分析对于安全与质量控制是非常重要的。有些污染物的尺寸已经降低到10µ m或更小，分析这些超小样品需要高灵敏度红外光谱；除了灵敏度，客户需要简单易用、快速提供结果的分析软件；为了监控超快反应过程，红外光谱系统需要提供快速扫描模式。 　　根据这些需求，岛津公司开发了IRTracer-100。采用重新设计的干涉仪和探测器，IRTracer-100提供了高达60000:1的信噪比，高灵敏度结合红外污染物分析解决方案使IRTracer-100更容易、更快和更准确地获得超小尺寸样品的分析数据。 编译：刘丰秋

福州鑫图光电有限公司发布新一代超高灵敏度sCMOS科学相机--Dhyana 400BSI，该机型在灵敏度、像素尺寸和速度三个核心指标上均实现了对现有背照式sCMOS相机的全面超越。 两年前，鑫图基于背照式sCMOS技术开发的Dhyana95科学相机在560nm处实现了量子效率高达95%QE的重大的突破，由此开启了sCMOS科学相机的背照式时代，而最新发布的Dhyana 400BSI不仅具备相同的高量子效率，还实现了背照式sCMOS相机读出噪声小于1个电子的关键性突破，这将带来无可比拟的超级信噪比优势！ 更重要的是，该相机使用了更小的6.5微米像素尺寸，这是显微成像中获得更多的细节信息的关键因素，可以让您在更多超高分辨应用领域，看到更多可能！！ Dhyana系列sCMOS科学相机已经在生命科学、化学实验室、空间物理、天文观测等前沿科学研究领域得到了广泛应用，此次Dhyana 400BSI的光电参数更是由鑫图和武汉国家光电实验室联合测试确定，在经过多年的技术和应用积累后发布的Dhyana400BSI在关键性能指标的严谨性和质量稳定上将更值得信赖！

光谱学是测量紫外、可见、近红外和红外波段光强度的技术。光谱测量被广泛应用于多种领域，如颜色测量、化学成份的浓度测量或辐射度学分析、膜厚测量、气体成分分析等领域。　　在上世纪九十年代以来，微电子领域中的多象元光学探测器(例如CCD，光电二极管阵列)制造技术迅猛发展，使生产低成本扫描仪和CCD相机成为可能。美国海洋光学公司的微型光纤光谱仪使用了同样的CCD(CCD光谱仪)和光电二极管阵列探测器，可以对整个光谱进行快速扫描，不需要转动光栅。　　微型光纤光谱仪通常采用光纤作为信号耦合器件，将被测光耦合到光谱仪中进行光谱分析。由于光纤的方便性，用户可以非常灵活的搭建光谱采集系统。其优势在于测量系统的模块化和灵活性，且测量速度非常快，可以用于在线分析。而且由于采用了低成本的通用探测器，降低了光谱仪的成本，从而也降低了整个测量系统的造价。　　微型光纤光谱仪基本配置包括包括一个光栅，一个狭缝和一个探测器。这些部件的参数在选购光谱仪时必须详细说明。光谱仪的性能取决于这些部件的精确组合与校准，校准后光纤光谱仪，原则上这些配件都不能有任何的变动。那么微型光纤光谱仪在选型时有哪些必须要注意的呢？　　① 光学分辨率　　光学分辨率是配置微型光纤光谱仪时经常被考虑的主要因素之一。当用户为了追求微型光纤光谱仪的高分辨率时，在选型时会选择具有尽可能多像元数探测器的微型光谱仪。而实际上光学分辨率不仅仅由探测器的像元数决定，还与狭缝宽度和光栅的刻线密度有关。所以当讨论分辨率时，通常用色散或用波长范围除以像元数。　　半高全宽值(FWHM)，即最大峰值光强一半处所对应的谱线宽度是一种表述分辨率更好的方法(见上图)。用FWHM可以对不同光谱仪的实际光学性能进行直接对比。用这种表示方法可以避免一些缺陷，例如：有的光栅并没有用到全部像元 采用交叉式Czerny-Turner光路设计的光谱仪中，光学系统不能把狭缝清晰地成像在探测器上，这是由于光路中过大的反射角和固有的系统放大倍率造成的。 　　② 灵敏度　　灵敏度是配置光谱仪时所需要考虑的另一个因素。现在的主流微型光纤光谱仪都采用线阵探测器，所以灵敏度跟像素数没有任何关系。但面阵探测器例外，因为面阵探测器在垂直方向的每个像素都会被累积，在某种意义上垂直方向上的所有像素的累积可以被看成一个更大的像素。因此，在考虑某种应用对灵敏度的要求时，更重要的是看探测器的响应曲线。下图中给出了海洋光学微型光纤光谱仪采用的两种典型探测器的灵敏度响应曲线。　　③信噪比　　信噪比也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。对于CCD光谱仪，较高的灵敏度导致了较低的信噪比。在一定范围内，可以通过对光谱进行多次平均来提高信噪比。平均次数的平方根恰好是信噪比提高的倍数。例如，光谱平均100次，信噪比能提高10倍。有些应用需要较高的信噪比，此时用户应当比较在光谱仪中的光学平台和探测器的综合信噪比。需要强调的是，用户一定要搞清楚厂家给出的信噪比是不是整个光谱仪系统的信噪比，因为只有整个光谱仪系统的信噪比才是最重要的。一个信噪比高的探测器配一个性能不高的光路，那么它的高信噪比就没有实际意义。比较不同探测器和微型光纤光谱仪间的信噪比的比较好的方法是：测量100次，然后对每个像元计算平均值和标准偏差，信噪比等于平均值除以标准偏差。测量信噪比时，信号强度应当接近饱和，并设置正确的平滑值(如果需要的话)。　　④ 光栅选择　　光栅选择是最比较复杂的。通常有两个因素决定了光栅的选择：波长范围和光学分辨率。波长范围受限于所选择的探测器或光栅，或二者都有。光学分辨率不仅受限于光栅，还受限于狭缝宽度和探测器的像元数和像元尺寸。还要考虑第三个因素，即光栅还会影响系统的灵敏度，这是因为不同的光栅的闪耀波长(即最高效率)位置各不相同。当对系统进行最优化配置时，最好查看一下光栅的效率曲线。下图中是海洋光学微型光纤光谱仪采用的几种典型的600线/mm光栅的效率曲线，效率最高点从紫外区到近红外区。　　⑤ 狭缝　　狭缝了也是选配微型光纤光谱仪的一个因素。微型光纤光谱仪有多种狭缝尺寸供您选择，狭缝安装在光纤接头处(见图)，并且被永久的固定在光谱仪上。有两点需要记住，狭缝越小，光学分辨率越高 狭缝越大，进入光学平台的光通量越多，即灵敏度越高。从本质上说，需要折中兼顾光谱仪的分辨率和灵敏度。　　　　⑥ 其他　　选择微型光纤光谱仪的其他选项会相对容易一些。例如可以选择升级UV4探测器后，探测器上的标准BK7窗片将会被石英窗片替代，用来增强海洋光学微型光纤光谱仪在波长340nm以下紫外区的响应能力。而其它探测器，比如薄型背照式CCD或CMOS则不需要这个选项。而为了避免二、三级衍射效应的影响，可以通过在位于狭缝与消包层模式孔之间的SMA905连接器中安装长通滤光片或在探测器的窗口处安装OFLV消除高阶衍射滤光片。　　正如上面介绍的几个因素所表明的，通过一些简单的步骤就就可以配置好满足您应用的微型光纤光谱仪。除了光谱仪，我们可能还需要考虑种类纷杂的光源和采样附件。

当人类利用CCD、EMCCD、sCMOS等多种高灵敏光电成像技术向微观、弱光科学成像发起挑战的时候，模拟世界里的不安分因素----"噪声"渐渐成为人们前进的巨大障碍。如何将光子信号从噪声中提取出来，开发出具有卓越信号噪声比的科学相机一直是整个科学界津津乐道的话题。 2017年11月9日，鑫图光电正式对外宣布，已成功创造出一款超级信噪比科学相机Dhyana 400BSI。 实验数据解析超级信噪比的现实意义在目前火热的超高分辨率显微成像研究中，打破分辨率极限是核心问题。我们采用分光比为1:1的STORM超高分辨率成像系统做了一组生物样品的比较试验，曝光时间为10毫秒，分别采集10000张图像重建，进行半峰宽（分辨率极限）的统计分析。图（a）和（b）为采用Dhyana400BSI得到的超分辨结果；图（c）和（d）为典型的82%QE的第三代sCMOS相机得到的超分辨结果； 半高全宽（FWHM）越小，表示分辨率越高。从图中可以看出，在STORM超分辨成像中，Dhyana400BSI分辨率达到了40纳米，而第三代sCMOS相机只能达到47纳米分辨率。Dhyana400BSI将STORM超高分辨率显微镜的分辨能力推进了7纳米！因此，400BSI更优的信噪比就能大幅提升弱光信号的定位精度和分辨力水平。 超级信噪比是如何实现的？就Dhyana400BSI相机为何能实现超级信噪比的问题，鑫图科学相机事业部产品经理赵泽宇博士透露：&ldquo 我们采用三种创新的核心技术。首先，由鑫图率先引入的背照式sCMOS技术创造了95%量子效率，使光子到电子的效率转较前一代产品提升了15%；其次，我们找到了sCMOS芯片内源性的噪声的相关双采样办法，将读出噪声水平下降了30%；更重要的是，对严谨的科学成像，我们并未采用会引入量化噪声的2D降噪算法，而是创新地通过一系列信号增强算法将信号强度提升了75%。三种创新技术的结合，就诞生了具有超级信噪比的Dhyana 400BSI（简称400BSI）。 下图为微球荧光成像的实验和数据结果，显示了通过创新的信号增强算法，在不引入量化噪声情况下，信噪比就获得了75%的提升。 福州鑫图光电有限公司是中国最早从事sCMOS相机开发的公司，Dhyana系列是中国开发的为数不多的世界领先科技之一, 在生命科学、化学实验室、空间物理、天文观测等领域都有广泛应用。此次发布的 400BSI，集合了鑫图近年来在sCMOS技术开发上的众多优秀成果，在灵敏度、分辨率和速度等三个核心指标上均实现了对现有背照式sCMOS科学相机的全面超越，将全面助力中国前沿科学研究不断发展进步！

HR2是一款高分辨率科研级光谱仪全新的探测器超高的采集速度良好的热稳定性一如既往的便携小尺寸提供更高的分辨率和信噪比重点特色KEY FEATURES&bull 高分辨率2098个有效像素点16-位 A/D分辨率 (65535 counts)能探测到更弱、变化更快的光信号提升杂散光控制&bull 高信噪比单次采集信噪比 380:1高速平均模式信噪比 25833:1&bull 超高的采集速度微秒级积分时间 1µ s-1.5s&bull 优良的热稳定性温漂 0.06 Pixels/°C环境条件变化时有可靠光谱响应&bull 更广的动态范围单次采集动态范围 3000:1系统动态范围 2.46*108HR2系列在各大基础应用中表现良好特别针对吸光度测量表现十分优异搭配使用OceanDirect跨平台软件开发工具包快速实现多次板载平均并大幅加强信噪比！多种选择DIVERSE OPTIONS18款预配置多种可能性可供选择并支持定制版本应用广泛APPLICATIONSHR2适用于日常实验室使用，也可以嵌入OEM仪器并集成到工艺流水线中&bull LED/激光表征 采集时间短，可直接测量 无需附件仪器也不会饱和&bull 紫外/可见光吸光度 吸光度极限值可到 2.5 AU&bull 还可应用于... 半导体行业：等离子体监控 生物制药、药品分析 (吸光度) 分子诊断设备: RNA/DNA 生物流体诊断设备

随着生活水平的提高，人们的关注重心已经从温饱问题转移到更高的追求：精神水平的提升和个人生命的长度。增加人类寿命，势必要克服各种各样疾病的困扰。现代医学的研究重心在于尽早发现和精准治疗，表现为生命体中生物标记物（Biomarker）的浓度水平和治疗药物的代谢过程等研究。目前，医院临床实验室中的特定诊断通常使用免疫检测和分子检测手段，交叉反应和干扰较为严重；作为替代手段，LC/MS基于色谱和质量选择性对化合物进行分离，灵敏度更高；可有效监控治疗药物，节省时间和成本。 影响LC/MS实验结果的因素较多，在保证系统运行基础上，如何保证高灵敏度的实验结果呢？可从以下两方面考虑： 1. 前处理在LC/MS分析中，干扰物与分析物共流出，会影响液滴形成或引起共电离等问题，造成分析物离子化水平不稳定。磷脂类化合物是分析血液中生物样品时，造成离子抑制的一个主要原因：磷脂类化合物结构 传统的血液前处理方法，包括蛋白沉淀、液液萃取和固相萃取存在或多或少的局限性，例如只能沉淀克级蛋白和与目标分析物共萃取等。默克全新的固相萃取产品HybridSPE® -Phosphorlipid，基于物理和化学作用，可同时有效去除血液中的蛋白和磷脂，提高液质检测的灵敏度。HybridSPE® 产品 96孔板规格的HybridSPE进行“仿真沉淀”： 维生素D及相关代谢物的LC/MS实验维生素D可以促进儿童骨骼增长，降低老年人骨质疏松等。维生素D缺陷，自发现以来，一直是研究重点。维生素D以两种形式存在：维生素D2和维生素D3 ，两者在肝脏中进行代谢。其中25-羟基类代谢产物浓度水平，可用于维生素D相关疾病的诊断依据。最近研究表明，将非活性的3-epi维生素代谢产物与其他代谢产物分离开，更有助于疾病研究。采用LC/MS对代谢产物浓度研究的关键，在于血液中相关蛋白的去除。 维生素D及相关代谢物的结构和分子量信息维生素D及相关代谢物在色谱柱Ascentis Express F5（150 x 2.1 mm, 2.7 μm）上的分离 维生素D及相关代谢物经不同前处理方法得到的回收数据对比基于Ascentis Express F5色谱柱的选择性，可建立一个快速有效的LC/MS方法，用于体内维生素D代谢物的研究。采用HybridSPE® ，对血液样品进行处理，去除其中的磷脂和蛋白，可有效提高分析方法的重现性、稳定性和回收率。 2. 溶剂 溶剂等级不同，其所含有的杂质含量不同， LC-MS分析时会产生不同的基线背景和噪音，影响检测的灵敏度：通过注射泵将两种不同级别的乙腈直接注射入MS系统为保证高灵敏度的LC/MS分析，需采用高级别的溶剂，以利血平作为示例。 利血平测试将利血平标准品通过注射泵注入MS系统，将所得的信号强度与背景噪音强度进行比较：不同等级溶剂下得到的利血平LC/MS图谱 对利血平的分子离子峰的信噪比进行计算：不同等级溶剂下得到的利血平分子离子峰信噪比值 利血平分子离子峰信噪比值结果表明，采用超梯度级的乙腈，所得到的信噪比值不仅高于梯度级乙腈得到的结果，而且明显高于其他两个品牌LC/MS溶剂测得的信噪比值。 结论：为保证高灵敏度的LC/MS分析结果，可从两方面着手：1. 采用HybridSPE® 对样品中的磷脂和蛋白进行高效去除；2. 采用超梯度级的乙腈，降低LC/MS分析中的背景值，提高分析峰信噪比。

研究背景单分子分析技术在生物传感和生物医学中具有广泛应用前景。纳米孔作为最有前途的单分子传感技术之一，在超灵敏、易操作和无标记分析方面具有独特的优势。近年来，纳米孔技术在DNA测序、生物分子相互作用探索和生物分子检测方面得到了广泛应用。固态纳米孔是纳米孔技术中常用的一种的，其具备优异的机械稳定性和孔径灵活性。然而，由于其相对蛋白质纳米孔而言分辨率和选择性较低，在开发生物传感器进行单分子分析时，存在两个重大挑战：（1）尺寸较小（1~10nm）的化学或生物靶标物由于其与纳米孔的较弱相互作用而难以产生可识别的过孔信号；（2） 广泛存在于生物样品或缓冲液中的蛋白质干扰物会显著提升纳米孔的噪声水平，甚至淹没过孔信号。为解决这两大挑战，王家海教授带领团队中陈达奇老师共同设计了新型传感策略：1、以核酸立方体结构作为信号分子提升小目标的信噪比，实现了超高信噪比的过孔信号；2、利用CRISPR–Cas12a技术，将小片段核酸被测物的浓度成功转化为核酸立方体的数量，并耦合了PCR扩增技术进一步提升检测灵敏度，实现了对核酸片段超高灵敏度与选择性的检测，突破了上述两点技术瓶颈，并应用在HBV的检测中。图1 技术原理图：利用DNA立方体为信号分子，并应用CRISPR–Cas12a技术将目标核酸片段浓度转化为DNA立方体的数量，产生高信噪比、高选择性的过孔信号。王家海教授为第一作者、团队成员陈达奇老师为通讯作者，在国际知名期刊Analyst上发表题为“A signal on-off strategy based on the digestion of DNA cubes assisted by the CRISPR–Cas12a system for ultrasensitive HBV detection in solid-state nanopores”的研究工作，广州大学第一单位。工作亮点在本工作中，我们开发了克服固态纳米孔两大挑战的有效方法：1、将DNA立方体用作信号转换器，可以实现超高（50:1）信噪比（SNR）过孔信号，即使在富含蛋白质干扰物的缓冲液中，这种信号也依然能保持。为了探索信号最优的纳米结构，我们尝试了以下4种结构，分别为环形M13mp18 DNA、Lambda DNA、DNA四面体和DNA立方体。四种结构都可以在不含稳定蛋白的缓冲液中产生可见易位信号，但是DNA立方体是其中信噪比最高的。而当稳定蛋白在缓冲液中时，仅DNA立方体能维持稳定的过孔信号，其他三种核酸纳米结构作为信号分子的过孔信号都不同程度地淹没在玻璃纳米孔传感器的增强噪声中。因此，最终选择了DNA立方体来开发我们的传感策略，因为它具有极高的信噪比和强大的抗干扰能力。图2 在不同缓冲条件下，DNA立方体作为信号转换器的性能。（a） 环形M13mp18 ssDNA、Lambda DNA、DNA四面体和DNA立方体在含有或不含BSA的缓冲液中的过孔信号。（b） DNA立方体在含有不同浓度BSA的缓冲液中的事件率。DNA立方体的浓度均为30nM。2、在CRISPR-Cas12a技术的帮助下，实现了乙型肝炎病毒（HBV）靶点引发的DNA立方体裂解，从而构建出了一种传感策略。当HBV阴性时，过孔信号正常；当HBV阳性时，过孔信号消失；从而实现了HBV阳性或阴性分类，其检测限达到3aM。并且，这个方法选择性非常高，对其他病毒序列如HPV、HIV等均无假阳性现象。此外，利用我们的方法，本工作中的所有反应缓冲液都可以购买后直接使用，其成分无需为了纳米孔应用做进一步优化，这对固态纳米孔的商业化应用有很大帮助。图3 传感器在实际样本中的性能。对其他类型的病毒如HPV和HIV样本，均显示阴性。对于HBV样本，当浓度超过3aM，便可以识别出阳性结果。文章链接： https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2022/an/d2an01402e

研究背景淡水受到天然和合成化学物质的污染是一项全球性的环境挑战。特别值得关注的是影响脊椎动物繁殖的化学物质和刺激微生物繁殖的无机化合物，因为它们进入环境后都会产生严重的生态影响。由于化学物质的释放可能是动态且瞬态的，需要在原位实时检测这些化学物质。这种检测也必须具有不同非生物条件的环境准确性。实时化学传感对于环境和健康监测中的应用至关重要。生物传感器可以通过基因电路检测各种分子，利用这些化学物质触发有色蛋白质的合成，从而产生光学信号。关键问题虽然生物传感器可以满足污染物监测需求，但仍存在以下问题：1、传感速度通常较慢，难以实现原位监测生物传感器都依赖转录调节进行检测，而蛋白质表达过程将这种传感的速度限制半小时以上，光学信号通常很难原位检测到。2、工程化微生物传感器会降低信噪比和时间响应工程化的微生物虽然提供了机械完整性和支持连续传感，但它们会衰减信号传输，进而降低信噪比和时间响应。新思路有鉴于此，美国莱斯大学Caroline M. Ajo-Franklin等人将合成生物学和材料工程相结合，开发出能够产生电读数且检测时间为分钟的生物传感器。使用模块化的、八组分合成的电子传输链对大肠杆菌进行编程，使其产生电流以响应特定的化学物质。按照设计，该菌株在暴露于硫代硫酸盐后，在2分钟内产生电流。然后，对电流传感器进行了修改，以检测内分泌干扰物。将蛋白质开关纳入合成途径，并用导电纳米材料封装细菌，可在3分钟内检测城市水道样品中的内分泌干扰物。该研究结果提供了一种设计规则，可以用质量输运模型有限的检测时间来感知各种化学品，并为保护生态和人类健康的微型低功耗生物电子传感器提供了一个新的平台。技术方案：1、设计了基于大肠杆菌的生物传感器在大肠杆菌中设计了一种合成电子转移（ET）途径，制备了生物传感器，并评估了各个模块的性能，优化了输出模块的功能，并分析了其性能。2、证实了对硫代硫酸盐的快速检测和定量作者构建了I+C+O+菌株，测量了硫代硫酸盐依赖性EET。通过改进，获得了更高的信噪比，信号强度及再现性，证实了工程菌株产生的电信号能够快速、连续地检测和定量硫代硫酸盐。3、设计了多样化的活体电子传感器作者利用Fd开关以确定活体电子传感器是否可以多样化，证实了工程化Fd可测量合成ET途径中非代谢中间体的分析物，并将响应时间减少了约4倍。4、证实了传感器在城市水道样品的适用性作者证实了2-EWE传感器在具有不同非生物特征的城市水样中具有一致的功能，并通过改进实现了高度可再现的响应，提高了信噪比，获得了更高的稳态电流和更快的响应时间。技术优势：1、开发了超快的生物传感器作者开发了利用ET合成信号转导方法，通过结合合成生物学和材料工程开发了生物传感器，可以产生电子读数，并将检测时间由半小时以上缩短至几分钟。2、实现了城市水道内分泌干扰物的快速测量将蛋白质开关纳入合成途径，并用导电纳米材料封装细菌，可在3分钟内检测城市水道样品中的内分泌干扰物。快速的响应时间非常适合于环境中瞬时化学暴露的连续监测。3、开发了提高信噪比的改进方法利用细胞封装来实现比率传感，并加入导电纳米材料以提高EET的效率，这两种方法都提高了信噪比，并导致了质量传输有限的响应时间。4、为连续、实时环境传感的设计提供了研究平台本文研制的活体电子传感器为连续环境传感提供了一个可扩展的平台，可以在不同的环境中进行长时间的准确操作。技术细节传感器设计作者在大肠杆菌中设计了一种合成电子转移（ET）途径。使用硫代硫酸盐来测试该策略，用三个模块设计了硫代硫酸盐依赖的ET途径。为了评估各个模块的性能，使用了基因组编码和质粒编码的遗传电路的组合，使模块组件能够即插即用表达。为了优化输出模块的功能，作者分析了其表达、EET以及在不同诱导条件下对细胞适应度的影响。为了测量细胞色素的表达，监测了细胞颗粒的相对红色。为了以高通量的方式评估EET，测量了诱导细胞还原细胞不可渗透的WO3纳米棒的能力。使用最佳诱导策略，表明优化的输出模块是功能性的。作者确定了耦合模块的SQR，并证明了细胞可以在表达输出模块的同时在输入模块中合成全蛋白。图 带有合成ET链的大肠杆菌传感器硫代硫酸盐的快速检测和定量为了确定ET通过全合成途径是否依赖于硫代硫酸盐，将所有三个模块集成在一起以构建I+C+O+菌株，并在BES中测量浮游细胞的硫代硫酸盐依赖性EET。结果表明整个通路就像一个硫代硫酸盐传感器。为了改善低信噪比，将每个菌株和工作电极封装在藻酸盐-琼脂糖水凝胶中。与浮游细胞相比，封装细胞对硫代硫酸盐的反应具有更高的信噪比（平均增加30倍以上）。此外，相对于浮游细胞，它表现出更高的信号强度（增加5倍）、更高的再现性（标准偏差减少50%）和更高的线性（R2增加10倍）。探讨了该传感器对不同硫代硫酸盐浓度的响应，表明I+C+O+菌株的电流响应与硫代硫酸盐浓度呈线性关系，证实了工程菌株产生的电信号能够快速、连续地检测和定量硫代硫酸盐。图 活体电子传感器的封装实现了硫代硫酸盐的快速检测和定量传感器多样化为了确定活体电子传感器是否可以多样化，以响应影响脊椎动物繁殖的化学物质，利用Fd开关在翻译后对化学配体进行响应。为了量化每个反应器中4-HT诱导的电流变化，计算了IsC+O+应变相对于IC42AC+O+菌株的电流百分比差异。DMSO和4-HT信号的比较显示，在7.8分钟内以95%的置信度检测到4-HT，信号强度增加0.93%±0.33%。尽管工程Fd产生的信号低于野生型Fd，但它能够检测合成ET途径中非代谢中间体的分析物。因此，与以前的微生物生物电子传感器相比，IsC+O+活电子传感器按设计对4-HT作出响应，并将响应时间减少了约4倍。图 表达电子蛋白质开关的活体电子传感器能够快速检测内分泌干扰物城市水道样品测量在添加了硫代硫酸盐或4-HT的河流和海洋样品中测试了BES，证实2-EWE传感器在具有不同非生物特征的城市水样中具有一致的功能。由于这些城市水样的导电性差且氧化还原活性化合物丰富可能会干扰生物电子传感，引入了生物相容性和导电性TiO2@TiN纳米复合材料进入包封基质以增加接触表面并促进细菌-电极界面处的电子转移。这些纳米颗粒-活性传感器混合物在装置之间显示出高度可再现的响应，提高了信噪比，并且在1mM硫代硫酸盐存在下具有更高的稳态电流，并具有更快的响应时间。本工作开发的活体电子传感器可用来专门检测与环境相关的浓度和条件下的分析物，其传质限制动力学比之前的状态快十倍。图 用导电纳米颗粒封装的活体电子传感器能够快速检测环境中的污染物展望总之，本文研制的活体电子传感器为连续环境传感提供了一个可扩展的平台。实时传感需要快速的分析物检测，在没有样品准备的情况下，可以在不同的环境中进行长时间的准确操作。活体电子传感器可在各种环境条件下使用有限的仪器实时检测目标化学品。为了实现长期的环境部署，可以将碳源和辅助化学品纳入封装矩阵，以优化非生物-生物界面的电信号传输。此外，这些传感器可以被安装到通过清除环境中存在的能量来自我供电的设备中。小型、可部署的实时生物电子传感器可以分布在不同的环境位置，这将彻底改变监测化学品在生态系统中迁移的能力。这将为农业的可持续发展提供重要信息，减轻工业废物排放的影响，并确保水安全。参考文献：Atkinson, J.T., Su, L., Zhang, X. et al. Real-time bioelectronic sensing of environmental contaminants. Nature(2022).DOI：10.1038/s41586-022-05356-yhttps://doi.org/10.1038/s41586-022-05356-y

随着科技的突飞猛进，我们逐渐揭开了光子的神秘面纱。由于光子的微弱特性，直接观测和探测它是一项巨大的挑战。因此，研发出能够探测单个光子的探测器成为了科学家们追求的重要目标。市面上已经有多种单光子探测器，比如光电倍增管、光子计数探头、MPPC和SPAD等。它们各有千秋，但要说到单光子探测的顶尖高手，那非光电倍增管莫属。那么，这些单光子探测器是如何工作的呢？接下来，让我们一一揭开它们的神秘面纱！01 光电倍增管光电倍增管的工作原理如下图所示：当单个光子到达阴极面的时候，由于光电效应会产生光电子，产生的光电子在聚焦电场的作用下进入倍增级实现连续的倍增，从而实现电信号的连续放大，最后通过阳极输出，这个过程就实现了单光子信号的探测。图1 端窗型光电倍增管结构02 光子计数探头除了光电倍增管裸管，也有光电倍增管模块能做到单光子探测，也被称之为光子计数探头。光子计数探头是在能够做单光子探测的光电倍增管的基础上增加了如下的信号处理电路，可以将单光子的输出信号转换为TTL 信号输出，通过对TTL信号进行计数，就可以得到光子数量，方便实际测试。图2 光子信号处理电路03 多像素光子计数器（MPPC）除了上面的真空电子管类型的光子计数探测器之外，目前半导体器件也能够进行光子计数，常见的就是多像素光子计数器，滨松也称之为MPPC，硅光电倍增管。其中，MPPC是一种由多个工作在盖革模式的APD组成的光子计数型器件，其中APD（雪崩光电二极管）是一种具有高速度、高灵敏度的光电二极管，当加有一定的反向偏压后，它就能够对光电流进行雪崩放大。而当APD的反向偏压高于击穿电压时，内部电场就会变强，光电流则会获得105～106的增益，这种工作模式就叫APD的“盖革模式”。在盖革模式下，光生载流子通过倍增就会产生一个大的光脉冲，而通过对这个脉冲的检测，就可以检测到单光子，实现单光子探测！图3 MPPC输出示意图04 单光子雪崩光电二极管（SPAD）除了MPPC之外，半导体探测器中单光子雪崩光电二极管也能进行单光子探测，我们称之为SPAD。SPAD可以理解为它是由单个MPPC像素形成的探测器，它只有一个像素点，也就是只有一个能工作在盖革模式下的APD，所以它无法反映光强度的变化，只能是对光的有无做出反应。而MPPC由于是多个像素的阵列，我们可以根据输出信号的幅度来判断光信号的强度。但是SPAD也能做到单光子的探测。05 光电倍增管单光子探测优势通过以上介绍我们可以看到，目前单光子探测器主要分为真空电子管和半导体探测器两个类型，他们都能实现单光子的探测，那么光电倍增管的优势在哪呢？光敏面积光敏面积是单光子探测中比较关键的一点。相对来说，面积越大，能够探测到的光子数也就越多，同时前端的光路也会相对比较简单，不需要复杂的聚焦系统。由于光电倍增管是真空电子管，我们是可以通过控制阴极面积的大小来决定探测器的光敏区域。目前滨松最大的光电倍增管阴极面直径能做到20英寸，光子计数探头模块阴极面积最大的直径在25毫米，能够满足不同光斑大小的探测需求。但是对于MPPC来讲，由于面积大小与其性能有直接联系，比如，暗计数率同光敏面积成正比，面积的增加会导致暗计数率的增加。由于半导体的固有热噪声较大，暗计数会随着面积的增加进一步导致波形堆叠，难以对单光子信号进行分析。此外，面积越大，寄生电容越大，影响MPPC的响应速度。暗计数暗计数是指探测器在没有光子进入的时候，探测器本身的信号输出。其中光电倍增管是真空电子管器件，噪声的主要来源是阴极面的热电子发射，暗计数的值大概在百个级别，常见的光子计数探测器H10682-110，典型的暗计数在50 cps，最大值在100 cps。而MPPC和SPAD是半导体探测器，不仅光子可以产生载流子，热电子也会产生载流子，热电子生成的载流子也具有单光子水平的信号电平，并且暗计数的水平明显高于光电倍增管的暗计数，暗计数的值大概上千，常见的MPPC光子计数模块C13366-1350GD，典型的暗计数在2.5 kcps，最大值在7 kcps。弱光信噪比不管是真空电子管还是半导体探测器，他们都能实现单光子探测，但是由于噪声的存在，相同信号的输入，会导致不同的信噪比。相对来说，信噪比越大，说明其中的噪声比较小，能够有效地反映信号的情况。通过对比目前滨松常见的光子计数探头和半导体光子探测器型号在同样光强环境下的信噪比，可以看到，在弱光环境中，光电倍增管具有一个很好的信噪比。图4 不同类型探测器弱光信噪比对比（光子计数探头&MPPC&SPAD）通过以上对比我们可以看到，光电倍增管在单光子探测中，具有面积大、噪声小、信噪比高的特点，所以在弱光探测环境中，我们还是推荐使用光电倍增管！以上就是本期的讲解，如果还有其他问题，欢迎评论区留言或者直接联系相关工程师获取技术支持。相关阅读喏，你要的光电倍增管全解析在这里~想了解光电倍增管原理及应用，这一场报告就够了关于光电倍增管（PMT）模块的选型与使用光电倍增管：光照灵敏度&辐射灵敏度“差别”在哪？光电倍增管动态范围的定义不是？而是？光电倍增管（PMT）分压器设计原理

2019年10月10-13日为期三天的中国神经科学学会第十三届全国学会会议在苏州圆满结束，此次会议有47个专题研讨会、288个口头报告、参会人员多达3731人，创造了学会年会历史的新高点。滨松中国作为光电行业领先的供应商，多年来连续受邀参加中国神经科学学会学术会议。在此次大会上，滨松展出了最新推出的sCMOS相机产品ORCA-Fusion和ORCA-Lightning，双色分光器W-View GEMINI-2C，高速病理切片扫描设备并对滨松的电生理成像方案进行了详细的讲解，因其可以对钙离子成像与电生理信号进行同步记录的特征，引起了广大神经科学客户的兴趣。完美的定量相机（Quantitative Camera）一直是滨松孜孜不倦追求的方向，而信噪比的不断提升则是其中的核心——在保证高量子效率的同时，ORCA-Fusion在噪声控制上精耕细作，将读出噪声降低至0.7e rms/0.6e median这样的水平，使得QE/读出噪声比值提升至1.33。不同于许多同类产品降低帧速以保障信噪比的做法，滨松不仅做到了行业巅峰的信噪比，在速度上也绝不妥协，ORCA-Fusion的像素读出频率高达470MHz，在2304x2048（470万像素）这样的分辨率下能够做到100帧/秒，选择合适大小的ROI甚至能将帧速提升至41000帧/秒。ORCA-Lightning是滨松最新推出的一款同时兼顾了大版面、高像素和高采集速度的sCMOS相机。在继承sCMOS相机一贯的高信噪比的基础上，ORCA-Lightning着重提升了版面大小、突出了高速采集的能力——与经典的旗舰级sCMOS相机Flash 4.0相比，ORCA-Lightning具有2.8倍的像素数目和3.4倍的像素读出速率，这使得ORCA-Lightning能够做到每秒采集121张1200万像素（4608x2592）的图片。如此大版面+高速采集的特征，使得ORCA-Lightning非常适合于光片成像（lightsheet microscopy）等对采集速度、像素数目和信噪比同时具有极高要求的应用之中。除此之外，滨松还展出了双色分光器W-View GEMINI-2C，可以实现双通道乃至更多成像通道，并将色差精准调节至1个像素以内。以及病理切片扫描设备，可以高速自动化的将玻璃切片转化成为高分辨率的数字化图像，通过电脑和任意显示终端显示，也可以进行更进一步的数据量化和数据分析，辅助科研实验。随着医疗科学的进步，神经科学越来越受到认同和重视。滨松也将秉承最初的意志，继续服务于中国的神经科技发展。在充满无限可能的光子大道上，与中国更多的研究者、科技从业者并肩同行，为创造更美好、和谐的未来而共同努力，研发出更多优秀的光学产品。

2014年7月16日讯 德国Spectrum公司近期推出了全新的固件套件，这款使用最新FPGA技术的固件套件使高速M4i系列数字化仪板卡在板上信号平均方面的表现更为卓越。信号平均是基于通用时域的处理技术，其目的在于通过降低信号的随机噪音成分来提升信噪比(SNR)以及数字化仪的测量分辨率和动态范围。德国Spectrum公司是一家全球知名的PC测试测量设备设计商与制造商。 组块平均模式由图可知重复信号的信噪比有大幅度的改善 　　Spectrum数字化仪板卡推出基于现场可编程门阵列(FPGA)的信号平均功能 　　德国Spectrum公司推出的全新固件套件使用了最新的现场可编程门阵列技术，它使得高速M4i系列的数字化仪板卡具有板上信号平均的性能。M4i.44 xx系列板卡的实时采样率在14位分辨率时可高达500 MS/s，在16位分辨率时可达250 MS/s。新的平均套件拥有超高速的性能，可以使采集信号与平均信号的速率达到500万次每秒。Spectrum M4i系列板卡分为双通道和四通道，得益于板卡采用高速PICe总线，采集并且平均的数据可以以高达3.4GB每秒的速率直接传到上位机。 　　&ldquo 搭配全新平均套件后的M4i.44xx板卡数字化仪表现更加卓越，同时也使PCIe总线运行更加迅速。这也使此次推出的固件套件成为了目前最佳的平均系统之一，&rdquo 德国Spectrum公司技术总监Oliver Rovini表示。&ldquo 在这些基于现场可编程门阵列的新的处理功能的帮助下，我们通过提升测量灵敏度和吞吐量扩展了数字化仪产品的功能。那些正在寻找快速测量以及对重复信号精准度要求极高的工程师和科学家们，必将对此功能产生巨大的兴趣。&rdquo 　　关于信号平均 　　信号平均是基于通用时域的处理技术，其目的在于通过降低信号的随机噪音成分来提升信噪比(SNR)，以及与此同时，提高了数字化仪的测量分辨率和动态范围。理想状况下，如果信号和噪音无关联，即噪音是随意的，而信号是重复的，那么平均功能可以提高信噪比，使其与测量的次数(或平均数)的平方根成比例。例如，将一个信号平均256次，可将信噪比提升至24dB，或将测量分辨率提高4位。信号平均在提升测量灵敏度方面作用重大，其应用领域包括光谱学、雷达、超声波检测、激光测距、医学成像、成分检测以及纳米技术。 　　目前，Spectrum M4i.44xx系类PCIe高速数字化仪以及digitizerNETBOX DN2.44x的Ethernet/LXI数字化仪产品均已配备信号平均功能可选项。 　　关于德国Spectrum公司 　　德国Spectrum公司是全球领先的PC测试测量设备的设计商与制造商，产品主要应用于电子信号采集、产生和分析。公司专注于高速数字化仪以及发生器技术，迄今为止，公司产品已应用于400余种模块化产品，并涵盖诸如PCIe, LXI和PXI等主流行业标准。德国Spectrum公司总部位于德国格罗斯汉斯多尔夫，销售网络遍及全球并为世界各地的客户提供直接、快速的技术支持。更多信息，请访问www.spectrum-instrumentation.com 　　易思闻思公共关系咨询(EASTWEST Public Relations)是一家亚洲独立的公关传播咨询公司，面向客户提供全面的公关、数字营销以及社会化媒体沟通服务。公司始建于1995年，在新加坡、中国北京、英国伦敦和印度班加罗尔设有分公司，代表全球客户在亚洲地区执行公关策略。 　　欲了解更多，请浏览www.eastwestpr.com

关于FTIR（傅里叶红外光谱仪），相信很多朋友都是知道的。作为第三代红外光谱仪技术，FTIR可以快速、准确的进行多组分的定量和定性分析，被看作是医药、食品、农业和化工等领域中实现质量控制的理想工具。 不过这样的一个高精尖仪器，却也有着跟小编同样的一个烦恼，那就是“身材”。作为一个“精贵的月半月半子”，“便携化、小型化、低成本化”成为越来越多用户向它的喊话。但是吧，“减肥”这件事儿也不是那么好做的。体积的缩小，往往会带来入射光量和光能量损失的问题，许多FTIR产品也是在牺牲了灵敏度、信噪比等性能下实现的小型化。想解决这个问题，内部元件、光路的创新性设计，以及提高工艺水平都是关键。不过，就在去年，滨松上市了一只仅仅只有拳头大小的FTIR引擎（也就是模块），迈克尔逊光谱干涉仪和控制电路统统内置其中。介绍中提到：产品实现了在1.1-2.5 μm区域超高的灵敏度，并拥有高信噪比表现（10000:1），以及高光谱重现性。可内置于便携式FTIR仪器中，实现整机小型化的同时，也可保证高性能的实现。不过，光看纸面参数，不看实际应用中的表现，是不能真正说明问题的。于是，响指一打，三个实测案例，安排！滨松FTIR引擎，到底是FTIR的“微型化之光”，还仅仅只是光说不能练的概念？让我们在实测中一探究竟吧！案例一：硝酸根（NO3-）水溶液样品检测（透射）这是一组使用滨松FTIR引擎C15511-01做的液体样品的透射测试，来自滨松中央研究所。主要希望以此看看C15511-01的灵敏度、信噪比在实际应用中的表现。 实验选取了高、中、低三组共18个不同浓度的硝酸根（NO3-）水溶液样品，采用常见的卤素灯，在0.1 mm光程的石英比色皿中进行测试。样品具体情况如下：3浓度 x 6样品 =18样品(1) 高浓度 (NO3-: 0, 2, 4, 6,8, 10%)(2) 中等浓度 (NO3-: 0, 0.2, 0.4,0.6, 0.8, 1%)(3) 低浓度 (NO3-: 0, 0.02,0.04, 0.06, 0.08, 0.1%)测试装置如下图示意：实验得到以下测试结果：可以看到，高浓度和中等浓度样品的测试结果中，在2000 nm光谱带吸光度很高，而2200 nm光谱带吸光度很低，存在明显的吸收高峰，能够比较容易地获得较高精度的定量效果。而低浓度的情况下，没有明显的吸收高峰，需要使用整个波长范围内的数据来获得校准曲线。而C15511-01即使在低浓度的情况下，也可以获得基本正确的定量效果，信噪比表现是较为优秀的。案例二：家电中阻燃剂的检测（反射）这是一组使用滨松FTIR引擎C15511-01做的家电中阻燃剂检测的实验，来自日本近畿大学的河济博文教授的课题组。再次以一个反射实验的角度，去看看C15511-01的灵敏度、信噪比的表现。 使用FTIR对一些家电中的塑料部件进行的检测，2000~2500 nm中的一些光谱差异可以让我们区分这些塑料部件中使用的阻燃剂。实验中抽测了3种样品： (1) PP + TBBA (20%) + Sb2O3 (10%)(2) PP + DBDE (20%) + Sb2O3 (10%)(3) PP + Talc (50%)从抽测的三种样品的光谱曲线中可以看到（上图），TBBA和滑石都有各自的特征吸收峰。对比之下也，则可以把含有DBDE成分的样品区分出来。 更进一步来看，我们甚至可以通过TBBA的吸收特征，来实现定量检测。这可能会在一些高精度的塑料检测中有所应用。以下我们也可以看到抽测了另外3种含有不同浓度TBBA样品的数据。(4) PP + TBBA (5%) + Sb2O3 (25%)(5) PP + TBBA (10%) + Sb2O3 (5%)(6) PP + TBBA (20%) + Sb2O3 (10%)案例三：连续测试中的光谱重现性情况 最后一组，是滨松官方公布的实测数据，主要呈现了FTIR引擎C15511-01在连续测试中的光谱重现性情况。 可以看到，虽然光谱仪内部的温度需要工作1个小时后才能达到稳定，但是2000 nm处的吸光度在参比测试的情况下从一开始就表现得十分稳定，以此也足以展现模块具备的良好重现性。从上面的实测来看，这款拳头大小的FTIR引擎确实还是有点儿东西的。如果想进一步了解更多该产品的实测案例，可点击相关产品，可查看更多案例资料。接下来，也让我们共同期待，这个小小的FTIR引擎，可以为FTIR便携化、小型化带来大大的进展吧！

p 　　激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy，LSCM)是研究亚微米细微结构的有效手段，广泛应用于生物医学、材料检测等领域，是从事生物医学和材料科学研究的科技工作者必备的研究工具。然而，在共聚焦显微镜中，其分辨率与信噪比相互矛盾，不能同时实现高分辨率和高信噪比。近年来出现的基于共聚焦显微成像的图像扫描显微成像技术解决了这一问题，可以同时实现高信噪比、高分辨率成像。由于显微成像的分辨率与入射光偏振态有关，因此对入射光的偏振调制仍可以进一步提高图像扫描显微技术的分辨率。 /p p 　　近期，中国科学院苏州生物医学工程技术研究所张运海课题组的肖昀等研究人员，对入射光进行偏振调制，得到尺寸较小的径向偏振光纵向分量的聚焦光斑，成功提高了现有图像扫描显微成像技术的分辨率，获得了高信噪比且更高分辨率的图像。该技术利用径向偏振光的纵向分量具有紧凑型光斑的特性，获得了较小的照明光斑，并进行图像扫描显微成像，与普通图像扫描成像相比，其分辨率提高了7%。 /p p 　　研究结果表明，径向偏振光的图像扫描成像的分辨率优于圆偏振光，其分辨率是1AU针孔下共聚焦成像的1.54倍，同时径向偏振光纵向分量的图像扫描成像信号强度是1AU针孔下共聚焦成像的1.54倍，优于圆偏振光的图像扫描成像。在高分辨显微成像中，当背景噪声不变时，信号强度越强，信噪比越好。尤其是在探测微弱的荧光信号时，信号强度增加，信噪比改善比较明显。该研究结果有助于径向偏振光在图像扫描显微成像中的应用。 /p p 　　以上成果已经在Optics Communications上发表。该工作得到了国家重大科研装备研制项目(超分辨显微光学关键部件及系统)、江苏省六大人才高峰资助项目、江苏省自然科学青年基金以及苏州应用基础研究计划项目的支持。 /p p 　　文章链接 /p p 　　 center img width=" 500" height=" 331" alt=" " src=" http://www.cas.cn/syky/201706/W020170614377009851718.png" / /center p /p p & nbsp /p p & nbsp /p p 　　图1. 25个点阵列图案成像，(a)为25个方形点的阵列图案，每个点的边长为0.06λ，相邻点的间距为0.46λ，(b)、(c)、(d)分别为阵列图案经过1AU针孔下传统共聚焦显微系统、圆偏振光与径向偏振光纵向分量图像扫描成像生成的图像，(e)为(b)、(c)、(d)中绿线位置的光强分布。 /p p 　　 center img width=" 500" height=" 132" alt=" " src=" http://www.cas.cn/syky/201706/W020170614377009864453.png" / /center p /p p & nbsp /p p & nbsp /p p 　　图2.(a)1AU针孔下传统共聚焦成像(黑色曲线)、0.2AU针孔下传统共聚焦成像(绿色曲线)、1AU针孔下圆偏振光(蓝色曲线)和径向偏振光纵向分量(红色曲线)分别经过图像扫描成像的PSF横向强度曲线，(b)为(a)中PSF所对应的OTF，(c)中黑色曲线、绿色曲线、红色曲线分别为1AU针孔下传统共聚焦成像、0.2AU针孔下传统共聚焦成像、1AU针孔下径向偏振光纵向分量图像扫描成像的PSF横向强度曲线。 /p /p /p

帧速、分辨率、信噪比毋庸置疑，这是科研相机最重要的几项性能，它的发展主线，也始终紧紧围绕着“如何获得更快帧速、更高分辨率以及更优秀的信噪比”来展开。另一方面，光信号究竟有多强？各个像素上究竟收集到了多少光子？相机测得究竟准不准？诸如此类的“定量”需求，也是科研相机应用中一直会被问到的。 5月20日，滨松全球同步发布的ORCA-Quest qCMOS相机，在以上两个问题中都交出了一份突破性的答卷。接下来，工程师将会“掰开了揉碎了”，为大家详解新型定量qCMOS相机的各个“知识点”。鱼与熊掌可以兼得：高帧速、高分辨率以及高信噪比 早期的CCD相机中，像素数目越多（分辨率越高）、帧速越快，相机电路每秒钟需要读出的像素就越多，也就越不容易准确。换句话说，相机的读出速度越快，噪声就越高，继而影响到图像的信噪比和图像质量。针对这个问题，业界给出了两条解决的路子： （1）EMCCD与电子倍增技术当光子在芯片上转换为光电子之后，EMCCD利用电场将这些光电子加速，轰击材料产生更多电子，实现了信号的增益。由于电子倍增过程在数据读出之前，所以信号放大了但读出噪声维持原样——以此大幅提升了图像信噪比。（2）CMOS与极低的读出噪声 sCMOS(包括接下来我们要说的新发布的qCMOS)相机，则走了另外一条技术路线。sCMOS/qCMOS相机直接压制读出噪声——相比之前的CCD相机，sCMOS/qCMOS的读出速度大幅上涨，但读出噪声因为设计工艺的改进却反而下降了。这也是sCMOS在过去十年大行其道的根本原因。 站在2021年的时间关口上，当比较以上两个技术路线的产品，我们发现，CMOS技术路线中的滨松新型ORCA-Quest qCMOS相机，在参数上已经完全超过了EMCCD相机。 按照像素读出计算，ORCA-Quest的读出速度已经高出了EMCCD 1-2个数量级；而在信噪比上，即使在1个光子/像素的信号强度下，qCMOS的表现也已优于EMCCD。量变到质变：低读出噪声与光子定量得到今天这样碾压式的参数，源自于在CMOS势呈井喷的十年间，滨松一直关注更低的读出噪声。从最初Flash 4.0系列sCMOS相机1.4个电子的读出噪声，到Fusion系列sCMOS相机0.7个电子的读出噪声，直至ORCA-Quest qCMOS相机最低0.27个电子。 而当ORCA-Quest相机的读出噪声下降到0.27个电子时，量变终于产生了质变——实现了“光子定量”。 相机成像中，信号中的光子在像素中转化为电子被收集——称之为光电子。光子定量就是通过精确定量光电子的方式得到每个像素所收集到的光子数目。 在光子转换为光电子之后，光电子会在相机芯片中转化为电压/模拟信号。虽然会有一个转换系数存在（例如0.16mV/电子），但是由于读出噪声的原因，当一个像素中有3个光电子时，读出的电压并不一定就是 3e x 0.16mV/e = 0.48mV，而是一个0.48mV左右的一个不确定的电压数值，可能是0.43mV，也可能是0.62mV。 粗略地说，读出噪声越大，这个不确定性就越大。这就意味着，如果读出噪声比较大，当相机芯片中读出0.48mV的时候，对应像素中的光电子可能是3个，也可能是2个，4个，甚至1个，5个。 但如果读出噪声足够小，就不会出现上述情况——当读出0.48mV的时候，我们就能确定对应像素上是3个光电子，而非其他。通过概率理论计算，当RMS读出噪声（Readout noise rms）为0.3e时，这个准确度达到90%以上。 滨松ORCA-Quest qCMOS相机的最低读出噪声为0.27e rms，所以我们在相机中加入了上述“光子定量”（Photon number resolving）功能。用户可以直接读出每个像素中精确的光电子数目，从而获得像素所收集的光子数目。领跑背照的高分辨率：独特的“沟槽结构”芯片技术相机像素中，电子被硅等半导体材料转换为光电子之后，会被相应的电路收集；这些电路结构会阻挡光信号。为了消除这部分信号损失，背照技术中将这些电路结构放到了芯片的背后（如下图）。在理想的情况下，每个像素中的光电子会被本像素的电路通过电场进行收集，但在背照芯片中，由于结构毕竟有一定的厚度，收集光电子的电场可能并不容易将本像素对应的光电子全部收集——一部分光电子会扩散到相邻像素中，造成相机分辨率的下降。这也是为什么一般而言，前照式相机的分辨率会优于对应参数的背照式相机。在滨松ORCA-Quest qCMOS相机中，芯片采用了独特的“沟槽结构”（Trench structure），阻挡了相应的光电子扩散，配合4.6μm的像素大小，940W像素，极大提升了相机的分辨率。此外，EMCCD在近红外成像中存在干涉条纹的问题，而ORCA-Quest qCMOS相机通过特殊的背照芯片结构设计，也解决了这个问题，进一步保障了成像质量。我们对ORCA-Quest qCMOS相机的出现非常兴奋，并将之视为科研级相机“光子定量”纪元的开启。而未来我们也将继续前行，带来更多技术的革新。 滨松相机，从未停止追求巅峰的脚步。

无损检测（NDT）无损检测（NDT）是指在不破坏样品可用性的条件下，对材料、部件或组件的裂缝等不连续性或特性差异进行检查、测试或评估。基于光子计数X射线能谱成像的无损检测技术提供了样品的额外材料信息，以及卓越的对比度和空间分辨率。标准射线照相X射线成像可以提供被检样品的黑白强度或密度图像，如果图像分辨率和信噪比合适，则可观察到何处有缺陷、杂质或裂纹。而基于光子计数X射线能谱成像的无损检测技术提供了样品的材料信息，同时具有良好的对比度和高空间分辨率。光谱信息可以用于区分不同的材料，可识别感兴趣的材料或计算其在样品中的含量。下图是用WidePIX 5x5 CdTe光子计数探测器获取的一张单次曝光的高分辨率谱图像，不同的材料用不同的颜色表示。ADVACAM推出了一系列为复合材料测试而优化的光子计数X射线探测器，探测器对低能段探测也具有优秀的灵敏度和探测效率，同时有很高的动态范围，十分有利于轻质材料，如碳纤维、环氧树脂等的检测。即使是具有挑战性的缺陷，如深层层压褶皱、弱连接、分层、孔隙率、异物和软材料中的微小裂纹，也可以在55μm或更高的空间分辨率下检测到。搭载Advacam探测器的机器人系统进一步扩展了光子计数X射线探测器的功能。轻质材料及复合材料机器人系统正在检查滑翔机副翼，右侧机械臂上装有Advacam探测器。该机器人系统可以从不同角度进行X光检查，以更好地定位缺陷。高帧率的光子计数X射线探测器还可以对样品进行实时检测，可用于质量控制实验室或在生产线上使用。最后得到的X射线图像揭示了副翼内部复合结构有空洞和杂质。X射线光子计数探测器不仅适用于检测轻质材料，基于高灵敏度的 CdTe 传感器（1mm厚）的探测器也可用于焊缝检测。根据ISO 17636-2标准，可以达到Class B的的图像质量。焊缝检查成像质量在带有像质计IQI和DIQI的BAM-5和BAM-25钢焊接试样上，测试WidePIX 1x5 MPX3 光子计数X射线探测器延迟积分TDI模式下的成像质量。TDI模式是探测器操作的其中一种模式，设备会生成沿探测器运动的物体的连续X射线图像。BAM-5 8.3mm钢焊缝BAM-25 6mm 钢焊缝BAM-5样品背面D13线对的信号BAM-5样品背面10FEEN IQI线对用DIQI测量空间分辨率。分辨出的最窄线对是D13（线宽50μm，间距50μm）。探测器对比度用10FEEN像质计测量。置于8.3mm钢制样品背面包括16号线（0.1 mm厚）在内的线都被分辨出来。8.3mm厚BAM-5样品和6 mm厚BAM-25钢的信噪比测量值SNRm分别为148和190。信噪比受限于X射线管功率。探测器具有24位计数器深度，信噪比可高达4000。归一化信噪比SNRn（根据探测器分辨率归一化），6mm厚钢为336，8.3mm厚钢为262。总结 光子计数探测器能够提供更高的灵敏度、空间分辨率、对比度和信噪比；能量范围从 5 keV 到数百 keV 甚至 MeV，可检测非常轻的复合材料到厚的焊接部件。此外，直接转换光子计数型X射线探测器能够进行X射线能量甄别，即，仅高于一定能量的光子会被记录，此方法能够抑制较低能量的散射辐射并提高图像对比度。通过这种X射线新成像技术，可以检测到过去无法通过传统X射线进行无损检测的样品，无损检测设备制造厂家可以将系统中的探测器升级为光子计数X射线探测器，以扩展系统类型和客户群。Advacam S.R.O.源至捷克技术大学实验及应用物理研究所,致力在多学科交叉业务领域提供硅传感器制造、微电子封装、辐射成像相机和X射线成像解决方案。Advacam最核心的技术特点是其X射线探制器（应用Timepix芯片）没有拼接缝隙（No Gap），因此在无损检测、生物医学、地质采矿、艺术及中子成像方面有极其突出的表现。Advacam同NASA（美国航空航天局）及ESA（欧洲航空航天局）保持很好的项目合作关系， 其产品及方案也应用于航空航天领域。北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司在中国区的总代理，也在积极探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用，目前已有众多客户将Minipix、Advapix和Widepix成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。同时我们也有数台MiniPIX样机，及WidePIX 1*5 MX3 CdTe的样机，我们也非常期待对我们探测器感兴趣或基于探测器应用有新的idea的老师联系我们，我们可以一起尝试做更多的事情。

拉曼光谱仪-同方威视RT2000高性能便携式拉曼简介：RT2000 拉曼光谱仪是一款超高性能便携式拉曼光谱仪，它不仅性能稳定，操作简单，环境适应强，适宜车载，而且具有高灵敏度、高信噪比，光谱范围宽等极为优异的性能。RT2000拉曼光谱仪整机配置灵活，可以根据用户需求定制产品，并可提供针对检测需求专用的探头和样品支架，能够充分满足科研院所、监管机构、基层客户在化学分析、高分子材料、医药、食品安全、刑侦鉴定、环境污染检测等研究中的需求。 技术特点：l 性能优异：科研级光谱性能，具有高分辨率、高灵敏度、高信噪比 l 无损检测：无需开封，可透过透明或半透明包装直接检测 l 操作简单，功能完善，兼容多种操作系统 l 配备多种检测附件，适用于固体、粉末、液体检测；l 超高像素，超低温TE制冷l 小巧便携，克服了传统科研级拉曼光谱仪机型笨重的难题；创新点：1、性能优异：科研级光谱性能，具有高分辨率、高灵敏度、高信噪比 2、操作简单，自主研发软件系统，兼容多种操作系统 3、超高像素，-60℃超低温TE制冷 4、小巧便携，克服了传统科研级拉曼光谱仪机型笨重的难题； 拉曼 同方威视 RT2000 高性能便携拉曼

日前，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所突破了航天高分辨率高光谱成像关键技术。该技术利用离轴三反非球面光学系统、复合棱镜分光、推扫成像 和指向镜运动补偿技术，有效解决了航天高光谱遥感中高空间分辨率、高光谱分辨率与图像高信噪比之间的矛盾，突破了视场分离、光谱分光、在轨光谱辐射定标等 关键技术瓶颈，为我国航天高分辨率高光谱成像技术的工程化奠定了技术基础。 　　长春光机所研究员颜昌翔及其研究团队针对航天高光谱遥感领域的视场分离、光谱分光、图像信噪比、在轨光谱辐射定标等关键技术瓶颈提出了一系 列创新性的解决方法。研究团队采用离轴三反非球面光学系统、单晶硅无基底狭缝的视场分离器和复合棱镜分光加非球面准直成像光谱仪的技术方案，实现了全色、 可见近红外和短波红外三光路准确分离，保证了系统宽波长覆盖，并实现了高光谱和高空间分辨率、高信噪比，保证了光谱成像质量。该团队采用指向镜运动补偿方 案，建立了在轨实时计算指向镜运动补偿曲线的数学模型，实现了实时计算和控制，使探测器接收的光能量增加到4-6倍，显著提高了系统信噪比，解决了高光谱 和高空间分辨率成像的矛盾。同时，该研究团队还采用镀膜的钕镨玻璃加积分球的在轨定标技术，利用指向反射镜自准，实现了全光路光谱和辐射定标。该团队共发 表学术论文85篇，其中EI、SCI收录36篇，并有6项已授权国家发明专利。目前，该技术已获吉林省2013年度科技进步一等奖。 　　利用此项技术成果研制的天宫一号高光谱成像仪，为我国首次自主获取航天高分辨率高光谱图像数据提供了技术支撑，填补了国内空白。天宫一号高 光谱成像仪已在轨稳定运行两年半，获取了大量高光谱图像数据，并已应用于油气勘探、矿物探测、林业调查、土地利用/覆盖变化、海岸带资源调查等领域，为国 民经济可持续健康发展规划提供了科学决策依据。 　　据悉，此项技术已经在更高性能航天高光谱成像仪的研制工作中得到应用，必将在持续推进我国航天高光谱遥感技术的发展中起到其应有的作用。

近日，华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室及光遗传学与合成生物学交叉学科研究中心教授杨弋团队和浙江大学研究员任艾明团队合作，在活细胞RNA成像技术研究中取得突破性进展，相关研究在线发表于《自然-方法》。RNA是活细胞中最重要的生物大分子之一，它不仅能将遗传信息从DNA传递到蛋白质，还在各种细胞生命活动功能调控方面发挥重要作用。活细胞中的RNA是高度时空动态变化的，它们往往需要在特定时间、空间和丰度下才能执行正确的生物学功能。因此，发展活细胞RNA成像技术对于探究RNA的复杂时空动态变化规律和生物学功能至关重要。荧光RNA是近年新兴发展的RNA荧光标记与成像技术，其原理是利用RNA适配体作为标签，特异性结合小分子染料并激活其荧光。相较于其他RNA标记与成像技术，荧光RNA具有操作简单直接、对靶标RNA干扰小、信噪比高等优点。研究人员只需要将靶标RNA序列与荧光RNA适配体序列融合，加入染料配体即可实现靶标RNA的低背景原位实时标记与成像。杨弋与朱麟勇组成的交叉学科联合攻关团队此前发展系列高性能荧光RNA，在国际上首次实现高等生物细胞内不同种类RNA的原位标记与高信噪比成像，成功解决了活细胞RNA实时标记与成像的难题。然而，许多细胞生命过程需要多种RNA分子同时参与。因此，亟需发展具有生物正交的高性能荧光RNA来实现活细胞内多种RNA分子的同时标记与成像，进而解析它们的功能与调控机制。针对这一挑战，联合团队基于全新的分子设计理念与分子共同定向进化策略，发展了国际上首个可用于细胞成像的大斯托克斯位移荧光RNA，实现了活细胞RNA与基因位点的单激光双发射多色实时成像，并进一步在活细胞与活体动物上完成了RNA-蛋白质相互作用的实时监测。研究人员发展出一种Clivia荧光RNA适配体，它由30个核苷酸构成，同时结合不发光的染料分子，进而激活高亮度荧光。通过对染料分子进行修饰改造，该团队成功获得了光谱涵盖黄色到红色系列高亮度荧光RNA，再结合两种荧光RNA光谱特性，利用单色激光实现了两种活细胞RNA或基因位点的荧光成像。受益于Clivia小巧的结构，这种成像方式可被插入到多种小核RNA序列中，在不影响这些RNA本身定位与功能的情况下，实现高信噪比原位实时RNA标记与动态成像。研究人员随后发展了RNA-蛋白质相互作用检测技术，首次实现了活体动物中RNA-蛋白质相互作用的原位实时检测。Clivia具有高稳定性、高信噪比、高亮度，是目前唯一可用于活细胞分析的大斯托克斯位移荧光RNA，也是唯一可在活体上对RNA动态进行测量的荧光RNA。Clivia将为活细胞与活体RNA的多色成像以及RNA功能与调控机制研究提供极具价值的实用工具，也有望为活细胞与活体生物传感、即时诊断甚至实时诊断技术的发展提供新的机遇。

随着纳米材料在各个工业领域的应用，推动了超高分辨率的扫描电镜的发展，但这些材料导电性不佳，因此，对低电压下仍具有高分辨率的扫描电镜提出迫切需求。 低电压扫描电镜的主要特点之一是能直接对不导电样品进行观察，同时保持高的分辨率。但是其面临的问题是束流电压降低，信号量会显著下降，同时低电压下扫描电镜像差导致分辨率降低。随着扫描电镜技术的蓬勃发展，这些问题目前都得已大大改善。 为了弥补低电压下信噪比低的问题，赛默飞Apreo 2系列电镜配备了YAG材质背散射探测器（T1）（图1）。YAG（Y3Al5O12:Ce3+）是一种具有高发光效率的闪烁体材料，用掺铈的YAG材料制成的背散射探测器，发光效率更高，亮度更高，更耐离子和电子的轰击，因此几乎不存在随使用时间的累积而导致发光效率下降的问题。Apreo 2系列电镜的T1背散射探测器置于镜筒内靠近极靴下部，这样不仅可以获取大量的信号，而且不会有误操作导致的撞毁风险。同时T1接收的是背散射电子，因此，可以大大改善导电性不佳的样品带来的荷电问题。 图1 Apreo 2 扫描电镜的T1探测器位置示意图 为了减小低电压下像差增加的问题，赛默飞Apreo 2系列电镜发展出了样品台减速模式（图2），以减小透镜色差和提高低电压图像分辨率。减速模式中引入的“着陆电压”的概念，即实际到达样品表面的电压，其计算非常简单，入射电压减去减速电压即为着陆电压。例如，电子束初始加速电压5kV，在样品台上加4kV的减速电压，在样品表面的着陆电压为1kV，采用减速模式后入射到样品上的电压是1kV，在样品内的电子束扩展范围和对样品荷电的减缓同初始加速电压为1kV的情形一致，但其电子束的亮度接近加速电压为5kV的状态。因此，采用减速模式，一方面保持了高加速电压下的亮度和足够的信噪比，以及高分辨率，同时又真正实现了样品表面荷电的有效缓解。减速模式下，还有一个优点，使电子束与样品相互作用产生的信号电子在减速电压的作用下加速，这些信号电子在被探测器探测到时能量更高，从而提高了二次电子或者背散射电子收集效率，增加了信噪比。图2 样品台减速模式工作原理示意图 在实际应用中，我们会将样品台减速模式和T1探测器联合使用，以获取高分辨图像。比如，锂电池隔膜是一种PP或者PE材质的高分子薄膜，其导电性极差，常规的电镜无法解决荷电问题，而使用T1探测器不仅可以解决荷电问题，而且搭配减速模式仪器使用还可以获取高信噪比图像（图3）。稀土氧化物Y2O3粉体是制造微波用磁性材料及军事通讯工程用的重要材料，综合导电性较差，高加速电压容易使表面积累荷电，而且会掩盖颗粒表面细节，因此，我们采用低加速电压搭配减速模式进行高分辨成像（图4）。 图3 锂电池隔膜（加速电压：500V，放大倍数：30000，探测器：T1，减速电压：1kV） 图4 Y2O3粉末颗粒（加速电压：500V，放大倍数：100000，探测器：T1）

特性◆同时分析元素全组分：记录完整的全分辨质谱图，不会错过任何分析物或干扰信号。◆高灵敏度：提高空间分辨率并检测具有较高信噪比的小颗粒。◆线性动态范围：同时定量痕量和高丰度元素。◆高时间分辨率：轻松解析瞬态激光脉冲和颗粒信号。◆陷波滤波器：衰减等离子体和样品中基质离子。◆碰撞反应池：使用QCellTM碰撞/反应技术抑制干扰。◆Tofpilot 采集软件：利用单颗粒和集成激光烧蚀工作流程进行实时图像预览。 应用◆高分辨率生物成像◆单细胞分析◆单颗粒分析 主要参数◆质量分辨能力FWHM 处：ΔM/M 900◆灵敏度238U (He CCT)：300000 cps/ppb 60 nm Au particle ：390countsicpTOF S2的灵敏度和分析速度为纳米颗粒或单细胞分析带来了巨大优势以下两张图记录了粒径为50 nm的金纳米粒子其质谱计数值为225。测量所有元素均可实现这种高灵敏度。下图是以36 μs 时间分辨率测量纯金纳米颗粒和AgAu核壳混合物。相当于质谱计数为390，粒径为60 nm 的纳米颗粒。 单细胞激光剥蚀成像icpTOF S2的高灵敏度特性使生物成像技术具有更高的空间分辨率和信噪比。下图是天然元素浓度骨骼肌细胞成像，空间分辨率为1 μm。 创新点：◆同时分析元素全组分：记录完整的全分辨质谱图，不会错过任何分析物或干扰信号。 ◆高灵敏度：提高空间分辨率并检测具有较高信噪比的小颗粒。 ◆线性动态范围：同时定量痕量和高丰度元素。 ◆高时间分辨率：轻松解析瞬态激光脉冲和颗粒信号。 ◆陷波滤波器：衰减等离子体和样品中基质离子。 ◆碰撞反应池：使用QCellTM碰撞/反应技术抑制干扰。 ◆Tofpilot 采集软件：利用单颗粒和集成激光烧蚀工作流程进行实时图像预览。 托福瑞克 ICP-TOF

特性◆同时分析元素全组分：记录完整的全分辨质谱图，不会错过任何分析物或干扰信号。◆高灵敏度：提高空间分辨率并检测具有较高信噪比的小颗粒。◆线性动态范围：同时定量痕量和高丰度元素。◆高时间分辨率：轻松解析瞬态激光脉冲和颗粒信号。◆陷波滤波器：衰减等离子体和样品中基质离子。◆碰撞反应池：使用QCellTM碰撞/反应技术抑制干扰。◆Tofpilot 采集软件：利用单颗粒和集成激光烧蚀工作流程进行实时图像预览。 应用◆高分辨率生物成像◆单细胞分析◆单颗粒分析 主要参数◆质量分辨能力FWHM 处：ΔM/M 900◆灵敏度238U (He CCT)：300000 cps/ppb 60 nm Au particle ：390countsicpTOF S2的灵敏度和分析速度为纳米颗粒或单细胞分析带来了巨大优势以下两张图记录了粒径为50 nm的金纳米粒子其质谱计数值为225。测量所有元素均可实现这种高灵敏度。下图是以36 μs 时间分辨率测量纯金纳米颗粒和AgAu核壳混合物。相当于质谱计数为390，粒径为60 nm 的纳米颗粒。单细胞激光剥蚀成像icpTOF S2的高灵敏度特性使生物成像技术具有更高的空间分辨率和信噪比。下图是天然元素浓度骨骼肌细胞成像，空间分辨率为1 μm。创新点：◆同时分析元素全组分：记录完整的全分辨质谱图，不会错过任何分析物或干扰信号。 ◆高灵敏度：提高空间分辨率并检测具有较高信噪比的小颗粒。 ◆线性动态范围：同时定量痕量和高丰度元素。 ◆高时间分辨率：轻松解析瞬态激光脉冲和颗粒信号。 ◆陷波滤波器：衰减等离子体和样品中基质离子。 ◆碰撞反应池：使用QCellTM碰撞/反应技术抑制干扰。 ◆Tofpilot 采集软件：利用单颗粒和集成激光烧蚀工作流程进行实时图像预览。 托福瑞克 ICP-TOF

FTIR-650S型傅里叶变换红外光谱仪是近十几年来颇受市场用户青睐的FTIR-650系列产品家族中新推出的一款产品。得益于港东科技二十多年红外光谱设备研发和制造经验，该产品拥有更高的信噪比、更高的稳定性以及更好的操作体验，且具有更优异的防潮和抗电磁干扰能力等产品特点，可广泛应用于疾控、制药、基础科研、精细化工、电子电气、石化冶炼，第三方检测等领域，是实验室科研以及企业生产不可或缺的分析测试工具，是您提升检测水平的得力助手。其中产品特点有很多突出之处，包括以下几点：▲高效光路系统设计--高强度红外光源模块设计 通过对红外光源进行优化设计，本底能量值相比FTIR-650提高达50%，显著增强了低频及高频波段区域红外辐射能量，使得全波段（7800~350cm-1）能量分布更加均衡；--高性能干涉仪模块设计 在继承角镜型干涉仪稳定性优点的同时，进一步对光学系统做了优化，使FTIR-650S拥有优于45000:1的信噪比，相比FTIR-650对应信噪比数值提升达50%，可以更好地满足实践中对常规弱信号探测的应用需求。 ▲全新外观设计 更便捷的电源开关位置设计，可以有效解决客户日常重复而费力的开关机痛点 更直观的电源开关样式设计，可以更及时、更准确的掌握仪器的运行状态； 更方便的舱门打开方式，方便操作者更有效的完成样品取放，从而有效提升样品检测效率。▲多重防潮设计 更大容量干燥剂筒结构设计，大幅降低更换干燥剂的频率； 更优异的干涉仪和探测器防潮设计，有效保护红外光谱仪的光学系统和探测系统，从而免受外界湿气和有害气体的干扰和腐蚀。▲抗电磁干扰设计 更加优化的电磁干扰设计，一方面有效降低了对外电磁辐射，同时另一方面有效提高系统本身的抗电磁干扰能力，以符合电磁兼容设计规范要求（EMC【注】）。注：EMC测试又叫做电磁兼容测试，具体包括电磁场方面干扰大小（EMI）和抗干扰能力（EMS）两方面，是产品质量非常重要的指标之一。

Ocean SR2 是最新一代模块化光谱仪的先锋，光谱仪具有出色的信噪比和高速光谱采集能力，是光学滤光片和重铬酸钾标准物吸光度等应用的理想选择。缘 起当下全球制造业开启“工业4.0”进程，我国亦提出了“工业2025”计划，工业自动化行业将在中国制造业的未来发展中占有举足轻重的地位，未来仍将保持较快的发展速度。随之而来的是制造业对仪器和设备的要求也越来越高，如：半导体、生物制药等行业一直在寻求更高性能的小型光谱仪。自海洋光学推出光纤光谱仪的概念后，传统小型光纤光谱仪发展迅速，但近年来小型光纤光谱仪进入了瓶颈期，由于核心器件性能的影响，光谱仪在信噪比、采集速度、分辨率等方面未有较大进步。“灯 塔” 引 路作为小型光纤光谱仪的发明者，海洋光学推出的USB2000+和Flame系列光谱仪，应用广泛且颇受好评，一直是学术界和制造业的宠儿。探索的脚步从未停止。海洋光学深知市场动态和需求，为此开启了“灯塔”项目，致力于新一代光纤光谱仪的研发，旨在从根本上提升小型光纤光谱仪的性能。继承了上一代光谱仪集成便捷、应用广泛、性能稳定的优势，同时取得了多项突破性进展。系列首款SR2，更高、更快、更强全“芯”设计——从光路设计，电路设计到核心探测器，都是全新的独立设计与选择。“步步高升”——提供了远超上一代光谱仪的信噪比（380:1）与动态范围（3400:1）并提高了分辨率水平。“唯快不破”——积分时间有了重大突破，由毫秒级到现在的10微秒积分时间。“自强不息”——特别添加板载平均的功能，可在光谱仪内部直接计算出多次采集的平均值，再输出结果。在峰形对称性上表现更好，同时提升了在紫外段的杂散光抑制水平，可获取更精确的数据。此外，SR2的光谱平均性、热稳定性等也得到进一步优化，在激光表征、等离子体检测、 DNA、蛋白质等生物分子的吸光度测量等应用表现出色。为更多用户和新兴领域，如半导体，智能制造，生物制药等解决更多科研与生产的问题。

CLSM600 是舜宇SOPTOP全新推出的激光扫描共聚焦显微镜，能实现高精细观察和精确分析，可广泛应用于形态学、生理学、免疫学、遗传学等领域，是尖端生物医学研究的理想伙伴。● 高信噪比：高效率的共聚焦成像光路，即便是弱荧光下也可提供极高信噪比的荧光图像● 卓越图像：宽光谱、高数值孔径镜头，完美适配各类型共聚样品的拍摄● 简单易全电动机架，优化设计人机交互界面，让您在样品拍摄过程中游刃有余（细胞成像组织病理切片活体观察生物材料）CLSM600 生物学应用全电动控制系统Z 轴采用电动装置，可根据实时图像快速调整 Z 轴高度。AF 一键自动对焦，省去微调步骤，提高工作效率。机身两侧集成控制按钮，可实现聚光镜、亮度、物镜、衰减片转盘、荧光转盘的快速切换或旋转，提升操作便捷性。共聚焦成像光学组件● 独有成像针孔结构 ：将元件位移造成的干扰降到最低，改善了图像的信噪比和轴向分辨率● 控制器探测单元：高灵敏度探测单元（最高QE≥45%@500nm），可方便、快速地自动完成多色荧光共聚焦成像● 物镜：拥有复消色差（2X-100X）、超复消色差（10X-100X）两套物镜可选，倍率覆盖范围广，适用于高级研究镜检和显微图像拍摄。超大数值孔径，进一步提高分辨率。APO 系列复消色差物镜SAPO 系列超复消色差物镜共聚焦专用软件支持单通道或多通道的二维成像（XY）、三维成像 (XYZ)、四维成像（XYZT）及多位点扫描。可在用户自定义的 ROI( 感兴趣区域）内进行成像、光漂白和光刺激，也可进行 Z- Stack 成像、大图拼接、标尺校正、滤波处理、数据记录等。①Hek 293t 细胞 60X DIC与荧光叠加②玉米根部纵切 40X 大图拼接③斑马鱼 20X Z- Stack④类器官 三维重构不论是现在还是将来，SOPTOP期待与您一起，在科研领域创造更多的价值。CLSM600客户应用现场实拍（从上到下）浙江大学；华中农业大学东南大学；深圳研究院

5月22日，中国科学院生物物理研究所朱平研究组在国际学术期刊《自然-通讯》（Nature Communications）发表论文。在该论文中，研究者提出了一种在冷冻电子断层三维成像中，对目标分子原位结构特征和动态构象进行高信噪比直接观察和识别的方法，并命名为REST（REstoring the Signal in Tomograms）。冷冻电子断层成像技术可以获得细胞及组织样品中纳米级分辨率的生物大分子原位三维结构，但由于冷冻电子断层成像中的极低信噪比和不可逆信息缺失，研究者难以获得深度学习过程中所需的目标颗粒真实信息（ground truth），使得利用神经网络和深度学习技术进行电子断层成像中的目标大分子蛋白识别具有很大的挑战。为了解决上述技术瓶颈，朱平研究组新发表的研究论文提出并实现了两种训练策略。在策略一中，研究者选取来自原始数据中少量颗粒进行亚单位平均，以该平均结果作为训练的“ground truth”并和原始颗粒建立训练对。在策略二中，研究人员通过对高质量“ground truth”密度图人为添加不同程度的噪声和动态构象变化，以此模拟真实数据中低信噪比和大分子结构异质性，并将模拟获得的高噪声、动态变化的低质量颗粒密度图与高质量密度图建立映射和训练集。在建立以上训练集和深度学习策略后，研究者利用深度学习网络对训练集进行学习和训练，并将训练好的模型和习得的知识迁移到原始数据中，进行目标蛋白颗粒的信息恢复。 REST方法流程和训练策略研究发现，采用以上策略，REST方法在恢复目标蛋白清晰信号（如在嘈杂的背景中识别并提取粒子）、分割目标特征、识别目标蛋白的动态或柔性结构、获得没有缺失信息的密度作为初始模型并辅助电子断层成像中亚单位平均（STA）等冷冻电子断层成像相关的各种任务中，将具有广泛的应用价值和前景。中国科学院生物物理研究所朱平研究组博士生张浩楠、副研究员李岩为该论文的共同第一作者，朱平研究员为论文的通讯作者。该研究工作得到国家自然科学基金、科技部重点研发项目、中国科学院战略性先导科技专项（B类）等的资助。