平面射流

作者：李勋锋 程子阳 来源：传热传质研究中心随着电子芯片朝着高性能化和微小型化的快速发展，其热流密度不断增加，部分高性能芯片的热流密度已超过500W/cm2，传统的风冷、液冷以及被动式冷却技术已经不能满足要求，热失效成为电子设备失效的主要形式；发展先进高效散热技术是解决芯片热失效的有效对策。射流冲击结合微结构表面强化沸腾传热技术作为一种新型主动散热技术，具有结构紧凑、传热系数高、有效消除局部热点等优点，可作为解决上述问题的有效措施。分布式阵列射流结构由于射流入口与流体排出口间隔排布（如图1所示），不存在传统射流冲击的出口横流干扰，具有系统压降小，汽液流体易排出等优点。传热传质研究中心以分布式射流冲击强化沸腾传热技术为研究对象，建立相关试验测试平台，研究了微肋柱阵列表面、多孔丝网结构表面以及Cu-Al2O3多孔沉积表面强化射流冲击沸腾传热特性，获得了不同微结构表面对应的传热系数变化规律（如图2所示，为HFE-7100电子氟化液工质测试结果），结合可视化观测和表面微结构形貌分析揭示了微结构表面强化射流沸腾传热机制，结果表明多孔丝网结构表面具有较好的强化射流冲击沸腾传热特性，其传热系数与光滑表面的传热系数相比可提高50%以上。采用水作为冷却工质，且加热壁面温度控制在85℃以下时，试验测试结果表明，分布式阵列射流冲击结合微结构表面强化沸腾传热技术的冷却能力可达到800W/cm2以上，且具有较小的泵功输入，对应的单位泵功冷却能力大于16kW(热量)/W（泵功），该先进高效主动冷却技术的研发可为高性能芯片技术的快速发展提供有效热管理手段。基于以上研究已申请1项发明专利。图1 分布式阵列射流冲击进出口分布图2 不同微结构表面传热系数分布特性

除了将物料均质化外，部分工作于食品行业和药品行业的微射流高压均质机，需要达到较高的卫生的性能，以便于生产无菌型产品，而部分设备需要使用在化工领域，生产油漆和涂料以及电镀材料，这又需要设备拥有防腐蚀性能，这两种附属性能同样不可缺少，微射流高压均质机的生产考验的是材料学，需要经受超高压超速耐热摩擦耐腐蚀，所以这种产品没有几个国家可以生产　将产品物料通过超高压提速到几倍音速，然后通过很小的阀芯，此时物料出现了神奇的物理特性，被纳米颗粒化，这就是微射流高压均质机的主要工作，其核心是产生超高压，以及拥有孔径非常小的阀芯，攻克这种技术，意味着在电子行业、制药行业、化工行业、生物行业拥有更大的市场前景。一、如何产生微射流高压环境　　微射流高压均质机拥有双增压器，能够让内部压强达到58000 psi，为了达到这个数据，必须配备大功率电机，同时为了调整流量，还要增加无极变速功能，这样就能对进入的物料提供足够的动能，使其加速到几倍音速，一旦通过阀芯，就会产生震荡和摩擦，最终被分散化，为了承受高压强，微射流高压均质机内壳腔体必须使用特殊材料制作。二、微射流高压均质机的附属性能　　除了将物料均质化外，部分工作于食品行业和药品行业的微射流高压均质机，需要达到较高的卫生的性能，以便于生产无菌型产品，而部分设备需要使用在化工领域，生产油漆和涂料以及电镀材料，这又需要设备拥有防腐蚀性能，这两种附属性能同样不可缺少，微射流高压均质机的生产考验的是材料学，需要经受超高压、超速、耐热、摩擦、耐腐蚀，所以这种产品没有几个国家可以生产。三、什么领域需要用到微射流高压均质机　　在生命科学领域，许多研发需要在实验室里进行，这里要将实验用的化学药剂或者生物剂进行高速均质，就要用到微射流高压均质机，在化妆品领域，不管任何护肤品或者美容产品，在显微镜下观察，都是纳米颗粒，这就是在生产线上使用微射流高压均质机的杰作， 在太阳能板的生产中，需要在表面涂抹导电层，生产这种涂料时就需要进行颗粒的均匀化，同样要使用微射流高压均质机。　　作为一种基础型的高端加工设备，微射流高压均质机有不可替代的作用，发达国家早在70年代就开始研究，我国起步很晚，虽然已经有所成果，但产品仍然有进步空间，目前普通的化工品和医药产品都可使用更便宜的国产微射流高压均质机，但如果是高端的产品制造，厂商们仍要进口意大利产品或美国产品，这样的格局也许需要20年去追赶。

作者：刘如楠 甘晓 来源：中国科学报近日，中科院近代物理研究所副研究员王伟、宋张勇等实现了入射流强的实时监测与精确测量，为厘清太阳风诱发彗星X射线辐射的物理机制奠定了基础。研究结果近日发表于《欧洲物理杂志Plus》。彗星是太阳系中最冷的星体之一。对太阳风诱发彗星X射线的测量能够预测太阳活动及“太空天气”，对人类更深入地认识太阳系具有重要意义。王伟介绍：“依靠实验很难精确测量X射线产额与截面，误差较大，这导致彗星的X射线辐射机制一直存在较大争议。如果能够精确测量入射流强，就可为X射线产额提供准确数据。”科研人员基于自主研发的束流轮廓监视器和实时束流密度计，在14.5GHz电子回旋共振离子源上建成了太阳风离子诱发彗星X射线的实验室模拟平台。利用该平台，他们开展了太阳风中广泛存在的高电荷态氮、氧离子与镍金属表面相互作用的X射线发射研究。通过精确测量入射流强，研究者获得了X射线产额的准确数据，并在离子入射能量小于5keV/q时观察到X射线产生截面与现有理论预期存在较大分歧，在此基础上提出了内壳多电子激发模型，成功解释了该现象。上述平台建设与研究进展为太阳风诱发彗星X射线的实验室模拟奠定了基础。相关论文信息：https://doi.org/10.1140/epjp/s13360-022-03229-x

简介PSI-20系列小巧紧凑的机身及超低运行音量完美适应实验室研发，高压力、高处理流量使其亦能满足中试甚至于小规模生产环境。通过提供最大2069bar的均质压力，搭配PSI专有技术研发的均质腔可获得优于市面上同类设备的超高剪切力；其最小进样量100ml，废弃体积仅为15ml。PSI-20-1搭配仅75μm孔径的固定Y型单槽均质腔，提供高效乳化、混合及均质的解决方案。PSI-20-2可搭配87μm、100μm、200μm孔径的固定Z型单槽均质腔，提供高效降低粒径分布、分散样品、去除团聚及均质等的解决方案。 优势选用洁净材质，处理各类复杂物料、“脏”物料后，所需使用的清洁剂量远小于同类进口设备。高效细胞破壁，一次均质可达99%细胞破坏率（E.coli）；在仅使用1000 bar(14500PSI, 100Mpa)压力情况下：1. 进行1-2次均质即可将脂质体、脂肪乳粒径降至250-290nm；2. 进行多次均质可使细胞壁类物质粒径降至50-100nm；可处理高粘度物料；数字化屏显压力，压力传感器不与物料接触（传统油压指针表显示压力易造成物料污染）；自动存储数据、全机身采用电抛光医疗级别316不锈钢，满足医药标准及法规要求；工艺流程稳定、均质结果重复性高，实验室结果放大至工业化生产可确保效果一致；高效控温系统，数显进、出料温度；设备重量轻、占用空间小，运行音量低于68dB，免受均质噪音影响；维护方便，可直接冲洗，无需繁琐的拆卸再组装；售后服务团队响应速度快、提供全面技术交流培训。仪器参数仪器型号PSI-20实验型均质压力可达 2069bar(30000psi, 207Mpa)处理流量可达25l/h,416ml/min最小处理量100ml废弃体积15ml噪音等级＜68dB压力显示屏幕数显最大进料温度75℃温控屏幕数显自动控温均质腔孔径（选配）75μm，87μm，100μm，200μm均质腔样式单槽均质腔材质金刚石进料杯500ml,1l,2l,3l控温进料杯可选循环自动进料杯可选电源208V 60Hz, 380V 60Hz220V 60Hz, 460V 60Hz380V 50Hz, 400V 50Hz外形尺寸（长*宽*高）90cm×65cm×112.6cm重量155kg卫生标准医药级别仪器材质镜面抛光、防指纹电抛光316不锈钢符合CE标准√创新点：PSI系列高压微射流均质机按高标准的医药级别设计而成：优选镜面抛光的316不锈钢确保材质清洁，创新型的数字屏显压力突破了传统机械油压表显压力极易污染物料的难点，符合GMP法规的数据存储、溯源系统将为企业的合法研发及生产保驾护航。 PSI专有技术研发的均质腔可获得优于市面上同类设备的超高剪切力，其稳定的工艺流程能确保从小试、中试线性放大至规模化生产。 PSI系列高压微射流均质机可搭载单、双泵压头，优秀的高处理流量完美应对中试生产环境、亦可兼任研发工作；值得一提的是，高效的双泵压头循环模式搭配自动进料系统使其能够胜任规模化生产的任务；面对几百升每小时的处理量要求，PSI Infinity定制机组依旧可以游刃有余地应对。 高压微射流均质机

联合国秘书长古特雷斯与联大主席克勒希近日在安理会就海平面上升问题举行的公开辩论上共同指出，安理会应发挥关键作用，应对海平面上升对全球安全构成的毁灭性挑战。安理会通常审议的话题是国家间冲突、国际安全局势，“海平面”为何要在安理会层级探讨？它真已到了威胁全球安全的程度？它是“威胁倍增器”答案从古特雷斯的发言中可见一斑：海平面上升不仅本身是一种威胁，还会让各种威胁成倍增加。古特雷斯援引世界气象组织（WMO）数据称，自1900年以来，全球平均海平面的上升速度比过去3000年当中任何一个世纪都要快；最近一个世纪里，全球海洋变暖的速度则比过去1.1万年间任何时候都要快。与此同时，世界气象组织还警告说，即使全球变暖“奇迹般地”限制在1.5℃，地球海平面水位仍将大幅上升；但如果气温上升2℃，海平面的上升幅度可能会翻一番。古特雷斯警告，无论是在哪种情形下，孟加拉国、中国、印度与荷兰等国都处于风险之中，各大洲的特大城市也都将面临严重影响，包括曼谷、孟买、上海、伦敦、布宜诺斯艾利斯和纽约在内。对于生活在低海拔沿海地区的近9亿人来说，这种危险尤其严重。大会主席克勒西则援引预测称，在不到80年的时间里，可能有2.5亿至4亿人需要在新地点建造新住房，这将对“世界粮仓”造成破坏性影响，尤其是尼罗河、湄公河和其他河流沿岸肥沃的三角洲。毫无疑问，海平面上升已经引发新一轮的不稳定和冲突。不久的将来，低洼地区国家可能整个消失；大规模人口迁徙；对淡水、土地和其他资源前所未有的激烈争夺；农业、渔业和旅游业相关工作岗位大幅缩减；食物和医疗保健的获取更加艰难……它对全球数十亿人构成“无法想象的”风险，对安全、国际法、人权和社会结构产生深远影响。根源问题是气候危机古特雷斯明确表示，各方必须通过采取多方面行动来应对这一与日俱增的不安全因素。“首先，我们必须解决海平面上升的根源问题，那就是气候危机。我们急需以更协调的行动来减少排放，同时确保气候公正”。此外，古特雷斯还提出要着眼于海平面上升在司法和人权层面带来的后果，尤其是陆地面积缩减可能会引发的领土完整与海洋空间争端，以及对被迫流离失所人口的影响。克勒希在随后的发言中也强调了海平面上升引发的全新法律问题。他强调，当前至关重要的是预防措施，而不是等到日后去应对粮食短缺和大规模人口移徙产生的问题。他呼吁，“在预防和保护工作的规划中，我们应该将气候分析纳入进来。我们还应该意识到，作为和平建设的一项关键工具，气候行动有着重要意义”。克勒希重申，科学和数据能够提供不偏不倚的证据来指导决策，“我们拥有数据，也制定了框架，现在我们比以往更加需要的是实施行动的政治意愿”。科研数据告诉我们的事实如克勒希所言，近期相关研究数据的确增进了人们对重要冰川当前状态的理解，并指出了未来气候领域面临的主要挑战。《自然》杂志发表的两篇论文报道称，西南极冰盖思韦茨冰川崩塌可能会让全球海平面升高超过半米。思韦茨冰川损失的冰量不容忽视，其能使海平面在下一个世纪里快速上升，而这一冰川如果完全崩塌，预计会使全球海平面升高约65厘米。崩塌同时可能还会使周围的冰川也变得不稳固，令未来海平面再升高3米。鉴于人们已认识到人类对全球变暖的影响会加速海平面上升趋势，因此在《自然通讯》发表的一项最新研究中，科学家们做了一个模拟：未来高排放场景下，至2150年，南极和格陵兰冰盖预计会使全球海平面升高约1.4米；如果全球气温上升超过工业化前水平1.8℃，预计将出现不可逆的南极海冰损失并急剧加速海平面上升。南极冰盖对全球变暖的反应，一直是估计未来海平面的最大不确定性。与此前的气候模型相比，这些研究提供了前所未有的准确度。但它也告诉人们，在本世纪末前必须将全球升温限制在哪一水平内，才能避免海平面上升带来的灾难。

磁性材料是构成现代工业的重要基础性材料，在永磁电机、磁制冷、磁传感、信息存储、热电器件等领域扮演着重要角色。在自旋电子学前沿领域，利用磁性材料中的磁矩引入额外对称性破缺效应是一个研究热点。最近，中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室的朱礼军团队在单晶CoFe (001)薄膜器件中观测到各向异性的平面能斯特效应（Planar Nernst Effect），其强度随 (001) 晶面的晶格方向强烈变化并呈现面内双轴各向异性（见图1）。当磁矩在外磁场驱动下在薄膜材料平面内旋转时，电流产生的温度梯度导致的平面能斯特电压表现为一个sin2φ依赖的二次谐波横向电压信号（φ为磁矩相对电流的夹角）。这种有趣的各向异性平面能斯特效应被认为主要起源于内禀的能带交叠效应，可能对谐波霍尔电压、自旋扭矩铁磁共振、自旋塞贝克等自旋电子学实验的分析产生重要影响（见图2），有望应用于能量收集电池和温度传感器等。然而，这种平面能斯特效应的各项异性并没有导致任何极化方向的非平衡自旋流（Spin Current）或自旋轨道矩（Spin-Orbit Torque）的产生。该工作以“Absence of Spin-Orbit Torque and Discovery of Anisotropic Planar Nernst Effect in CoFe Single Crystal”为题发表在期刊Advanced Science上 [链接:https://doi.org/10.1002/advs.202301409]。朱礼军研究员为通讯作者，博士后刘前标为第一作者，博士生林鑫作为合作者完成了有限元分析并参与了器件的加工测量。该工作的完成离不开中国科学院半导体研究所赵建华研究员（单晶CoFe样品生长）、周旭亮副研究员（光刻工艺）、北京师范大学熊昌民副教授（PPMS测试）、袁喆教授（能带理论讨论）的支持和帮助。相关工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委面上项目和中国科学院战略先导专项的资助。图1. （a）双十字霍尔器件中的平面能斯特效应；（b）CoFe (001)平面能斯特电压的各向异性。图2. 各向异性平面能斯特效应对（a）谐波霍尔电压、（b）自旋塞贝克、（c）自旋扭矩-铁磁共振等自旋电子实验的广泛影响及其在（d）热电器件方面的应用案例。

近日，中国科学技术大学物理学院光电子科学与技术安徽省重点实验室/合肥微尺度物质科学国家研究中心教授张斗国研究组提出并实现了一种基于光学薄膜的平面型显微成像元件，用作被测样本的载波片，可在常规的明场光学显微镜上实现暗场显微成像和全内反射成像，从而获取高对比度的光学显微图像。研究成果以Planar photonic chips with tailored angular transmission for high-contrast-imaging devices为题，发表在Nature Communications上。光学显微镜利用光学原理，把人眼不能分辨的微小物体放大成像，进而拓宽人类观察物质结构的空间尺度范围。通用的光学显微镜是明视场显微镜（Brightfield Microscopy），它利用光线照明，样本中各点依其光吸收的不同在明亮的背景中成像。但对于一些未经染色处理的生物标本或其他透明样本，由于对光线的吸收少，其明视场显微镜像的对比度差，难以观测。为解决以上问题，科学家们发展出暗视场显微镜（Darkfield Microscopy）：其照明光线不直接进入成像物镜，只允许被样品反射和衍射的光线进入物镜。无样品时，视场暗黑，不可能观察到任何物体；有样品时，样品的衍射光与散射光等在暗的背景中明亮可见，因此其成像对比度远高于明场光学显微镜，如图1a所示。另外一个解决方案是，利用光线全反射后在介质另一面产生衰失波（又称表面波）来照明样品，无样本时，衰失波光强在纵向呈指数衰减的特性使得其不会辐射到远场，视场暗黑；有样品时候，衰失波会被散射或衍射到远场，从而在暗背景下形成物体的明亮像，该显微镜被称为全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM），同样可以提高成像对比度。衰失波光强在纵向呈指数衰减的特性，只有极靠近全反射面的样本区域会被照明，大大降低了背景光噪声干扰观测标本，故此项技术广泛应用于物质表面或界面的动态观察，如图1b所示。然而，上述两种显微镜均需要复杂的光学元件，如暗场显微镜需要特殊的聚光镜来实现照明光以大角度入射到样品；全内反射显微镜需要高折射率棱镜或高数值孔径显微物镜来产生光学表面波；这些元件体积大，不易集成，成像效果严格依赖于光路的精确调节，增加了其操作复杂度。研究提出的基于光学薄膜的平面型显微成像元件可有效弥补上述不足。图1c为该元件结构示意图，主要包含三部分：中间部分是掺杂有高折射率散射纳米颗粒的聚合物薄膜，利用纳米颗粒的无序散射来拓展入射光束的传播角度范围；上部和下部是由高低折射率介质周期性排布形成的光学薄膜，利用其来调控出射光束的角度范围。通过光子带隙设计，下部光学薄膜只允许垂直入射的光束透过，其他角度光束的均被抑制；上部光学薄膜在750 nm波长入射下，只有大角度的光束才能透射；在640 nm波长下任何角度的光均不能透射，只能产生全内反射。图1. 传统暗场照明（a）与全内反射照明（b）光学显微镜，基于光学薄膜结构的显微成像照明元件（c）因此，在正入射下，经过该光学薄膜器件的光束出射角度或大于一定角度（对应750 nm波长），或在薄膜表面产生光学表面波（对应640 nm 波长）。利用一块光学薄膜器件，在常规的明场显微镜上（图2a），可同时实现暗场显微成像与全内反射成像。成像效果如图2b，2c所示，相对于明场光学显微镜像，其成像对比度有大幅提升。该方法不仅适用于空气中的样品，也适用于液体环境中生物活细胞的成像，如图2d所示。进一步实验结果表明，该方法可以实现介质薄膜上的表面波，并可用于金属薄膜表面等离激元，如图3所示，研究利用其作为照明光源，实现了新的表面等离激元共振显微镜架构，相较于目前广泛使用的基于油浸物镜的表面等离激元共振显微镜，基于光学薄膜器件的表面等离激元显微镜结构简单，成本低、操作便利，易于集成。图2. 基于光学薄膜结构的全内反射照明与暗场照明显微成像图3. 利用光学薄膜结构激发表面等离激元实现新型表面波光学显微镜上述实验结果表明，无需改变现有显微镜的主体光路架构，通过设计、制作合适的显微镜载玻片可以有效提升其成像对比度，拓展其成像功能。研究工作得到国家自然科学基金委员会、安徽省科技厅、合肥市科技局等的支持。相关样品制作工艺得到中国科大微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。论文链接

主题：Prepare Top-down, Inverted and Planar TEM lamella from Logic and Memory Devices演讲人：Lukas HladikLukas Hladik 是失效分析半导体研发实验室的FIB-SEM、表征和去层/电子探针解决方案的产品经理。Lukas毕业于捷克布尔诺理工大学，获得物理工程和纳米技术硕士学位。他于2012年加入TESCAN ORSAY HOLDING，担任Plasma FIB-SEM的应用专家，长期从事与全球半导体行业有关的工作。时间段1：5月12日，下午3:00–4:00 （北京时间）时间段2：5月13日，上午1:00–2:00 （北京时间）全球集成电路(IC)行业不仅面临着对电子器件需求的持续增长，而且还需要面对器件性能和能耗的提高——并且于此同时还要减少其占用空间。为了达到这一目的，TEM样品制备已成为失效分析过程中不可避免的一部分。当今3D结构的器件需要通过多个方位观察才能对缺陷进行定位。越来越精细的尺寸则决定了必须使用反切TEM薄片的方式才能获得10纳米以下的样品厚度。由于缺陷大小往往已达到纳米级别，就需要使用STEM（扫描透射电子探头）从平面方向上对TEM薄片进行观测。因此，TEM薄片提取过程可能需要多个操作步骤，甚至需要将样品室泄真空后再倒置或平面放置样品。TESCAN SOLARIS通过一种专利设置解决了这些问题，只需要一个简单的操作步骤，就可以将块状样品的薄片转移到TEM网格上，并且不需要样品室泄真空或重新放置样品。最重要的是，这种方法不需要安装任何额外的硬件。本次研讨会上，您可以深入了解TESCAN SOLARIS及其辅助系统如何在半导体失效分析实验室环境中半自动化、高质量、低束流损伤地完成样品制备。如您对本场研讨会感兴趣，点击“我要报名”立即报名参会吧！说明：为了让更多的用户可以参与到本次研讨会中，每一场研讨会都有两个时间段可供选，内容相同，与会者可自行选择报名参加其中一个时间段的研讨会。TESCAN FIB-SEM SOLARIS

研究发现，高精度声谱仪能够早期检测疾病、化学武器和环境污染物。 　　美国PAIR技术公司开发一种新型传感器“平面阵列红外线光谱仪”，它可以在较低浓度下在液体和气体中识别生物和化学因子，检测时间低于1秒。新的光谱谱仪没有移动部件，依靠焦平面阵列(FPA)探测器。 　　“这是现有的技术的一个良好的替代技术，”该技术的创始人之一大通布鲁斯博士说，“该仪器没有移动部件，轻巧耐用，体积小，便于携带，可以随身携带它到牙医办公室。“ 　　目前的检测技术是基于傅立叶变换红外(FT - IR光谱)光谱法，需要数十分钟的化学分子指纹识别。一傅立叶变换红外光谱法(FTIR)是一种重要的分析测试手段。近年来,仪器联用等新技术的不断发展,使FTIR的应用范围日益广泛,成为鉴别未知污染物和环境监测的重要工具。

去年，一则《68岁老人研制出新型色谱仪器 年内出样机》新闻在业内引起了不小轰动，不少人在呐喊助威时，也提出了疑问：冯老汉研制的是哪种色谱仪？目前研制工作进行到了哪一阶段？今天（4月16日），笔者意外接到了冯老的电话，交谈得知，冯老的平面色谱仪已推出试验样机，目前正在进行关键的最后一步研制工作，日前，冯老和周老还接受了《文汇报》记者的采访。以下为《文汇报》4月14日头版文章： 　　冯国利69岁，周海舫79岁，两个老头还在忙，使劲忙。 　　从2008年至今，他俩苦苦研制着一种新型的平面色谱分析仪，如今试验样机已初步完成，其间还申报了两项发明专利 他们想在今年年底前做出正式样机，然后试探市场。 　　“4年多了，就花自己的退休金。”冯国利说，为这台仪器，他放弃了旅游的爱好，这些年没花钱出去玩过一天。 　　没人要他们忙这个，是他们自己要忙，因为心里憋着股气——“就没有中国人做不出来的东西!” 　　被老外激起了“倔脾气” 　　冯国利和周海舫都跟科学仪器打了一辈子交道。 　　1960年起，冯国利一直在上海计量测试和科学器材部门工作 而周海舫自从1957年进了上海分析仪器厂，一直在设计研制国产科学仪器。 　　2001年，有法国人把他们新研制成功的平面色谱分析仪介绍给冯国利，新仪器把高效液相和薄层色谱这两种分析方法集于一体，堪称“构思绝佳”。 　　当年它在上海一个仪器展览会上展出，许多国内高校和科研院所都极感兴趣，然而法国人开价25万元人民币，另加近40万元提供配套器材，让人望而却步。 　　冯国利也很为这台仪器倾心，用起来的确简单、高效。以前做中药成分分析需要10个步骤，在这台仪器上“一推一送”就能做完，而且它能同时分析多个样品，这在当时独树一帜。 　　冯国利想跟法国人搞技术合作，但对方开出50万欧元“图纸费”，一下让他打消了念头，同时激起了他的“倔脾气”。 　　“难道就不能自己做?”念头一生，冯国利便着手筹备。先要组建队伍，可惜这时他最想拉来“入伙”的周海舫生了场大病 直到一年后，老周身体稍好些，工作才渐渐开展起来。 　　每一个零件都颇费心思 　　周海舫的儿子给他们提供了12平方米的空间，充当实验室、办公室和组装车间。面积虽小，但安排得井然有序：房间一角放着台钻床，墙壁上挂满了钳子、榔头、锉刀之类大大小小的工具，柜子里摆了不少计量器具。做精密零件需要洁净室，但条件有限，他们就在一张桌子上面遮块塑料板，用来挡灰尘。 　　万事开头难，而他们开头时，手边就只有那台洋仪器的一张图片 虽然有过近距离接触，但冯国利并不知道它的内部构造。查阅了国内外的有关资料，他们决定用现有的成熟技术来尝试研制。 　　他们先做了一个实验装置，试验原理 然后试制出实验样机，去年从亲戚朋友那里筹集来50万元，开始研发正式样机。 　　事非亲历不知难。每一个零件都颇费心思。小到一颗螺丝钉的长度、一个小弹簧的圈数，大到加压泵的吨位，都得来不易。 　　新仪器的核心部件——展开室，是老工程师的创新设计，花费了无数心血。它的底板上有一道0.2毫米深、5厘米宽、20厘米长的凹槽，难倒了两家工厂的精密加工机床。怎么办?手艺活出色的周海舫决定亲手加工，为了保证凹槽平整光滑，光刻刀的切削角度和刃口，他试验了好几十次，这才攻克难关。 　　又一个难关出现在面前：就凭孤零零一张图纸，找不到工厂愿意承接加工，两位老人不知道跑了多少地方，软磨硬泡，终于有人被他们的精神打动。经过6个月不断完善，国产的平面色谱分析仪终于渐渐从图纸里“走”了出来。　　“感觉在登山，每天总有进步。”这是冯国利对他们这一段经历的总结。 　　国产科学器材可有可无? 　　有人不解：“这两个老头想钱想疯啦?这么大年纪了还在瞎折腾。” 　　误会不曾伤了冯国利和周海舫的心，但当听到国内一些实验室的人开口便说“我们这里200多台色谱仪，都是进口的”，两个老头感觉无比悲凉。冯国利不明白：为什么对“进口的”那么骄傲，国产科学器材难道真就可有可无了? 　　提起自己曾经的工作单位——上海分析仪器厂，周海舫语气里充满自豪，但这种自豪好像只属于过去。冯国利总在收集跟科学仪器有关的资料包括新闻报道，不少“坏消息”令他气结，“眼睛都能看出血来”：这些年国内单位总在进口仪器，国产科学仪器的生存空间被一再压缩，整个行业一再萎缩 而国内诸多仪器制造专业人才，被外资仪器厂商网罗去做了销售员。 　　冯国利说，好多诺贝尔奖获得者用自己设计的工具才发现了别人没能发现的东西，用进口的成型仪器搞研究，我们恐怕只能重复看到那些已被发现的东西。 　　他们很清楚，凭借自己微薄的力量改变不了现状，但仍然强烈地盼望着自己辛辛苦苦研发出来，价格大约只是洋仪器1/3的平面色谱分析仪能被国内的实验室认可和接受，给自己的付出一个交待，给中国人争一口气。 　　两位老工程师说，现在他们还有最后一里路要走，这是最艰难的一里路 至于下一步能不能生产和推向市场，这将要面世的第一台样机会不会也是最后一台，眼下还顾不上想，他们只希望，不要总身处无奈和无助的窘境。

根据22日欧盟哥白尼海洋环境监测中心发布的一份关于全球海洋的最新报告显示，过去两年记录的北极冰层范围已达到历史最低水平，自1979年至2020年以来，平均每10年下降近13%，海冰减少的面积相当于6个德国的面积。　　这份发表在同行评审的《运行海洋学杂志》上的年度“哥白尼海洋环境监测中心第5期海洋状况报告”借鉴了来自30多个欧洲机构的120多名科学家的分析，提供了一份关于全球海洋和欧洲地区海洋的当前状况、自然变化和持续变化的全面、先进的科学报告。今年的关键审查显示出气候变化带来的前所未有的影响。　　报告显示，海洋正在发生前所未有的变化，这对人类福祉和海洋环境都有巨大影响。世界各地的表层和亚表层海水温度都在上升，海洋变暖和陆冰融化导致海平面继续以惊人的速度上升：地中海每年上升2.5毫米，全球每年上升3.1毫米。　　据估计，北冰洋变暖占全球海洋变暖总量的近4%。巴伦支海（北极的一小部分）的平均海冰厚度减少了近90%，这导致从极地盆地进口的海冰减少。　　报告认为，在北海，寒潮和海洋热浪的极端变化与比目鱼、欧洲龙虾、海鲈鱼、红鲻鱼和可食用螃蟹的捕获量的变化有关。农业和工业等陆上活动造成的污染正在导致海洋富营养化，影响脆弱的生态系统。　　报告还显示，在过去十年中，地中海的海洋变暖和盐度增加加剧。在地中海，威尼斯连续发生了4次创纪录的洪水事件（2019年11月），地中海南部的海浪高度高于平均水平（2019年）。　　从1993年到2019年，全球平均海温以每年0.015摄氏度的速度上升，从1955年到2019年，黑海的氧气水平（氧气库存）以每年0.16摩尔/平方米的速度下降。　　报告负责人卡琳娜冯舒赫曼博士总结了海洋的国际形势，指出除了进行定期监测外，还需要不断改进最先进的海洋知识及开发和提供新产品。

复旦大学丁传凡教授 　　丁传凡教授在报告中提到，从潜艇到宇宙飞船，质谱仪有广泛的用途 并解释了为什要研究离子阱质谱：一是离子阱质谱体积小，造价便宜，使用起来比较方便，其次是我们用的质谱仪器几乎都是进口的，主要原因是四极杆和离子阱的加工精度要求非常高。是否还有另外一种简单一点的方法，能够使四极杆质谱、离子阱质谱加工制造相对容易一些?传统理论认为四极杆质谱和四极离子阱质谱的四个电极必须满足一个双曲面方程才能够稳定的工作。另一方面，电极的形状决定了电场的分布，通过调节电极一定会导致离子阱性能的改善。丁传凡教授在实验中研究了非双曲面四极杆质谱——印刷线路板平面电极。 　　该离子阱是由一组印刷线路板合围而成，电路板包含绝缘体或半导体的基底。在这些基底的内、外两表面上附有电导体材料构，基底的内面上被加工成所需形状，以便可以产生用来传输、存储和分析离子的空间中产生所需要的电场分布。实验证明该离子阱的测定质量数可以达到4000以上，在实验中质量分辩能力达2800左右，可以满足大多数的有机做无机质谱方面的要求。同样可以做MS/MS分析，可以实现通常离子阱的大部分功能。实验证明，用印刷线路板做离子阱质量分析器可以用到通常的GC-MS或者LC-MS。 　　丁传凡教授还研究了一维和两维离子阱阵列，用比较简单的电极生产多个质量分析器，用于多样品同时分析，理论和实验证明可以进行质量分析。

近日，日本防灾科学技术研究所(NIED)、东京大学地震研究所(ERI)和横河电机株式会社(横河电机)对用于探测早期海啸的新研发的水压计进行了评估。 　　本次评估中使用的水压计配备了一种新型硅谐振压力传感器，安装在房总半岛附近水深3436m的海底。在本次评估过程中，该压力计成功识别了70MPa压力波动，相当于海平面7厘米的变化。 水压计，配有采用MEMS技术的硅谐振压力传感器。长度261.5毫米(来源：横河电机) 　　虽然因海啸是罕见的事件很难获得海啸的数据，但评估检测到类似海啸的海平面变化，水压计预计将被用于实际海啸的检测。南海海底地震海啸观测网(N-net)将采用此水压计，观测地震引发海啸所引起的海底水压波动，从而实现较准确的海啸探测，以减轻灾害带来的损失。 　　NIED、ERI和横河电机已经评估了一种配备MEMS硅谐振压力传感器的水压计的有效性，该传感器用作海底压力观测，能够在发生地震的重大震动期间获取准确数据。鉴于地震期间发生的重大地面运动，本次测试旨在确定测量数据的采集是否会受到水压计振动或其姿态变化的影响。 　　经证实，姿态变化对水压计的影响小于传统水压计。此外，在重复应用于70 MPa (相当于7,000m水深)的精密测试中，不高于70MPa的0.005%的重复性被证实性能出色。该水压计采用MEMS技术，因此具有每种产品拥有相同质量的优势。 　　为了评估水压计在实际海底环境中的性能，在日本千叶县房总半岛附近3,436米的深度进行了总计203天的海底观测。由于海啸是一种罕见的现象，获取海啸观测数据通常很困难。然而，在评估工作中观察到， 伴随2022年1月15日汤加火山的爆发，海平面出现了7厘米的波动。进一步的数据分析还证实，水压计能够观察到相当于海平面变化小于1厘米的压力变化。确认的灵敏度表明水压计具有足够的性能来观测实际的海啸。水压计是日本制造的产品，适用于深海作业，具有与世界上任何地方制造的尖端仪器相同的灵敏度。 　　地震海啸观测网络是减少灾害风险的基础设施的一部分，有助于发展关于灾害风险信息和地震海啸灾害风险研究。NIED负责陆地和海底地震海啸监测(MOWLAS)，覆盖日本所有陆地和海域。从2019年开始，NIED一直在开发N-net，一种电缆型海底地震海啸观测系统。N-net将安装在南海海槽的震源区内，该震源区预计会发生地震，但尚未建立观测网络(从高知县近海到日向滩)。 　　N-net是一个网络系统，可以直接探测地震和海啸，并将信息可靠地传输到陆地，从而实现实时观测。这种新型硅共振水压计在该系统中发挥了重要作用。NIED、ERI和横河电机已经进行了多次测试，以确保这种水压计的可靠性，目的是在南海海槽发生大地震时，尽可能地减轻损失。据悉，横河电机的硅谐振压力传感器采用基于单晶硅谐振器谐振频率随压力变化的传感方法，具有低功耗、紧凑型、高灵敏度、高稳定性和高耐压性的特点。谐振器使用硅半导体制造技术密封在清洁的真空腔中，防止外来颗粒粘附在谐振器上降低其性能。此外，使用石英晶体谐振器的传感器不会因气体解吸而导致性能变化，并且可以实现稳定的测量。自1991年以来，横河电机一直在其工业差压和压力变送器中使用这种传感方法安装压力传感器。

红外显微成像技术是一种快速、无损、无污染的原位检测技术。该技术已经逐渐成为关注热点，并被广泛应用到材料学，生物学和生物医学研究，电子器件和半导体的缺陷和故障分析，以及制药，法医学和食品行业等领域。 满足从常规测定到前沿研究的全面应用需求，安捷伦Cary 620 焦平面阵列红外成像光谱仪采用高倍光学系统设计，能够实现与同步加速器相媲美的空间分辨率和数据质量。Cary 620具有全球最领先技术的焦平面阵列检测器，能够在数分钟内获得传统红外显微镜几个小时才能完成的谱图采集工作。空间分辨率可以达到1.1um，使得Cary 620可以轻松完成对传统红外显微镜不能测量的微小样品。 应用领域材料研究聚合物、涂层和薄膜的缺陷发现生产问题的根本原因改善产品开发过程 生物学和生物医学研究 通过对组织、细胞、牙齿和骨骼进行测定，推进癌症与疾病研究研究细胞过程和化学变化，实现疾病的早期识别测量水中的活细胞 电子器件和半导体分析LCD屏幕上的污染物鉴定半导体晶片和电子元件中的缺陷 以及制药、法医学和食品行业的应用。 请参考以下链接了解更多安捷伦 Cary 610/620 FTIR 显微镜http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100320/C231884.htm您也可立即观看于7月14日举办的网络讲座的精彩视频回放，了解更多Cary 620焦平面阵列红外成像光谱仪的应用信息。http://www.instrument.com.cn/webinar/video/play/102708

近日，中航凯迈（上海）红外科技有限公司（简称：中航红外）针对机载、舰载、防空雷达等光电系统远距离探测应用需求，研制出1280×1024（15 μm）InSb中波和640×512（25 μm）超晶格长波焦平面探测器。两款探测器均采用斯特林制冷机（可选集成式、分置式），性能稳定，具备高帧频、任意开窗、输出通道选择、全局复位等多种功能。1280×1024（15 μm）InSb中波探测器是基于中航红外公司多年累积的InSb焦平面探测器技术研制而成，具体参数见下表。表1 1280×1024（15 μm）InSb红外探测器主要参数在制冷型中波探测器领域，InSb具有量子效率高、稳定性好等特点，在国际军用中波红外探测器系统占据主导地位，而对于光电系统而言，该型探测器出色的稳定性同样具有很强的竞争力。图1 1280×1024（15 μm）InSb中波探测器：探测器（左）、成像（右）另外在公司原有十多年超晶格双色探测器技术基础上，采用二类超晶格材料成功研制出640×512（25 μm）超晶格长波焦平面探测器，具体参数见下表。表2 640×512（25 μm）超晶格长波红外探测器主要参数图2 640×512（25 μm）超晶格长波探测器：探测器（左）、成像（右）关于中航红外中航凯迈（上海）红外科技有限公司是中国空空导弹研究院控股子公司。公司建有红外探测器技术航空科技重点实验室、河南省探测器工程技术研究中心等。 中航公司在红外探测器设计、开发、生产等方面拥有良好人才、技术基础。现有正式职工200余人，专业技术人员120余人（其中博士20人，硕士90余人，技术专家1人，研究员11人），技能人员80余人，涵盖红外探测器设计、生产、测试、装配等各个专业及岗位。公司年均科研经费5000余万元，基础技术、基础工艺研究深入，获国家科技进步奖二等奖、国防发明二等奖等省部级奖15项，发明专利60余项，锑化物探测器科研生产能力处于国内领先水平。 近年中航公司将不断引进先进管理技术和高水平人才，做强、做大红外探测器产业，打造国内领先、国际一流的红外探测器研制生产基地，推进我国红外探测器的技术进步，带动相关产业发展，创造更大的经济和社会效益。

p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　作为光谱仪器的核心部件,光栅的地位举足轻重。近年来，针对我国机械刻划光栅的刻划面积及精度不足等问题，中科院长春光学精密机械与物理研究所(以下简称：长春光机所)开展了一系列的技术攻关，不仅成功研制出大型高精度光栅刻划机，而且该刻划机已成功制作出刻划面积为400mm× 500mm的世界最大面积中阶梯光栅。 /span /p p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　为了更深入的了解我国光栅及光谱仪器的研究现状及未来发展态势，仪器信息网编辑特别邀请到中科院长春光学精密机械与物理研究所李晓天副研究员给大家分享其在光栅及光谱仪器研发过程中的经验。 /span /p p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 356px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/6a4b4291-b891-4b13-b4aa-d667cb197457.jpg" title=" 微信图片_20200710094424.png" alt=" 微信图片_20200710094424.png" width=" 450" height=" 356" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 中科院长春光学精密机械与物理研究所 李晓天副研究员 /strong /p p style=" text-align: justify " span style=" font-size: 14px " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　李晓天，博士生导师，九三社员，Opt. Express等10余个权威SCI期刊审稿专家。自2006年参加工作，主要从事光电检测、衍射光栅及其在光谱技术领域应用研究等科研工作，作为项目负责人获批空间外差拉曼方面的国内第一个自然科学基金青年基金和第一个面上项目，以及吉林省技术攻关项目等 作为分系统或子课题负责人承担国家973课题、国家重大科研装备研制项目等，曾获“航天科技四院杰出青年”、“吉林省科技进步一等奖”、“吉林省青年文明号”等荣誉。获授权发明专利28项，其中第一发明人12项 在Opt.Express等权威SCI/EI期刊发表论文40余篇，其中第一/通讯作者16篇。培养的博士和硕士研究生获得国家奖学金、中科院院长奖、中科院新生奖等10余种奖励,其中一名学生连续两年获国家奖学金后公派留学于美国哈佛大学 /span 。 /span /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 我国高精度平面刻划光栅已处于国际领先水平 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　衍射光栅是最重要的一类光学色散元件，它是绝大多数光谱仪器的核心器件，其精度高低直接决定光谱仪器性能的优劣。按制作方法, 衍射光栅可分为机械刻划光栅、离子束刻蚀-全息光栅、体全息光栅等。随着国家支持力度的加大，我国各类光栅制作技术均有显著提升，与国外最高水平的差距也越来越小，特别值得一提的是，我国的机械刻划光栅制作技术已达到国际领先水平。 /p p style=" text-align: justify " 　　机械刻划光栅的性能主要由光栅刻划机的运行精度决定。据李晓天介绍，光栅刻划机是制作光栅的母机，机械刻划光栅主要是通过光栅刻划机的金刚石刻刀在光栅基底的膜层上挤压成形出一系列具有一定规则形状和间距的刻槽，在此期间，刻划机的基底工作台要不断进行精密进给运动，而金刚石刻划刀要不断进行往复运动，光栅刻划的定位精度要达到纳米量级。因此部件的加工装调精度要求极高，运行保障环境要求也极为苛刻，光栅刻划机也被誉为“精密机械之王”。 /p p style=" text-align: justify " 　　李晓天开展的光栅研究主要是针对机械刻划光栅，采访中他给大家详细介绍了自己在这方面的工作。据介绍，李晓天通过仿真分析和科研经验等，指出国产光栅刻划机刻划系统结构不够稳定是导致刻划出的光栅杂散光较大的主要原因之一，最终通过大量的实验验证了这一结论 据此，他在导师唐玉国研究员等前辈的悉心指导下，在国内率先开展了光栅刻划系统误差修正技术研究，最终使得刻划出的光栅杂散光从10 sup -3 /sup 量级降低至可达10 sup -5 /sup 量级，此外他还开展了衍射波前主动补偿、光栅性能实时检测技术等研究工作，有效提高了光栅刻划机及刻划光栅的性能。目前，李晓天及其所在的大光栅团队已研制出高精度大光栅刻划机1台，主要性能指标为：最大刻划面积：400mm× 500mm；最高刻槽密度：6000线/mm；仪器运行的短期定位误差：≤3.0nm(1σ)，并已成功制作出刻划面积为400mm× 500mm的世界最大面积中阶梯光栅,获得“吉林省科技进步一等奖”、“吉林省青年文明号”等荣誉。相关成果被中央电视台新闻联播、人民日报、科技日报、经济日报、光明日报等多家媒体进行报道。 /p p style=" text-align: justify " 　　谈到其开展的光栅相关工作，李晓天自豪的说，“就光栅定制而言，我们光栅产品价格要比国外产品低的多，国内的一些企业获得信息后，原本计划在国外采购的光栅也改为从我们单位定制采购了。”据悉，长春光机所的刻划光栅产品已在北京博晖创新光电公司、浙江大学、加拿大多伦多大学、中科院西安光机所、中科院上海技物所等单位研制的光谱仪器中得到了成功应用。其中，加拿大多伦多大学将他们研制的红外中阶梯光栅与美国Bach公司制作的194线/mm中阶梯光栅进行了对比，结果发现该光栅性能优于美国Bach公司产品，其中TM波的光栅衍射效率高出约20%左右；北京博晖创新光电公司将长春光机所的光栅产品与其购买的一块国外产品进行了对比，发现长春光机所的光栅产品性能更优。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 以光栅自主创新促进光谱仪器进步 核心部件国产化率亟待提升 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　作为光谱仪器的核心部件，光栅技术的深入对光谱仪器的开发具有重要的指导意义。在完成了光栅刻划机研制之后，李晓天的研究重心转向光栅应用技术，其曾参与了中阶梯光栅光谱仪、光栅杂散光测量仪、傅立叶变换型光栅衍射效率测量仪和成像光谱仪等研究工作。特别是近几年，他开始了拉曼光谱技术的研究工作。对此，李晓天表示说，由于拉曼光谱不怕水，可以在水溶液或者水环境中实现物质的检测，做完拉曼光谱仪技术的基础研究工作以后，下一步的工作重点是要将其应用到生物医学、星际探测等与国计民生息息相关的重要领域中。 /p p style=" text-align: justify " 　　现有的拉曼光谱技术，如色散型拉曼光谱仪因存在入射狭缝，导致其在高光通量、高分辨率、宽波段、无运动部件等性能方面难以兼顾。为解决以上影响拉曼光谱技术发展的关键问题，李晓天从2015年开始研发可兼具高光通量、高分辨率等以上性能的新型空间外差拉曼光谱仪，并作为项目负责人成功获批了空间外差拉曼光谱方面的国内第一个自然科学基金青年基金项目和第一个面上项目。 /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 312px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/0dc5b33a-9e92-4c9a-8052-ddb610c8743b.jpg" title=" 微信图片_20200710094022.png" alt=" 微信图片_20200710094022.png" width=" 600" height=" 312" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " strong 拼接光栅型空间外差拉曼光谱仪原理样机(左)及硫磺样品的外差拉曼干涉图(右) /strong /p p style=" text-align: justify " 　　据介绍，空间外差拉曼光谱仪无入射狭缝，且整个仪器没有运动部件。通过探测器单次测量及分析，即可获得全波段的待测物拉曼光谱信息。而且仪器结构紧凑，其除探测器以外的核心光学模块的尺寸可以做到15cm× 15cm以内，因此仪器可兼具高光通量、高分辨率、宽波段、无运动部件等性能。空间外差拉曼光谱仪将在待测物拉曼信号较弱、有限载荷使用条件以及待测环境条件恶劣等方面具有较好的应用前景，此外在透射拉曼光谱领域也可以发挥其优势。 /p p style=" text-align: justify " 　　在拉曼光谱仪研究过程中，李晓天提出光栅拼接型空间外差拉曼及LIPS光谱仪、中阶梯光栅型空间外差拉曼光谱仪和空间外差型太赫兹拉曼光谱仪等新型仪器结构，并带领团队突破关键理论与技术，设计出具有棱镜视场展宽能力的高光通量空间外差拉曼仪器原理样机，其测得的硫磺等样品信号强度可达同等分辨率和测量波段范围的传统色散型仪器的100倍；给出基于三阶极小值和多子区间分割的光谱背景扣除算法，可有效解决背景光干扰等对拉曼光谱测量的影响 提出通过光阑和光学陷阱等抑制仪器杂散光的方法；提出基于中阶梯光栅多级次锥面衍射的空间外差拉曼光谱仪结构等等。 /p p style=" text-align: justify " 　　近几年，国内的一些知名企业和院校纷纷开展了拉曼光谱仪器研发工作，使得我国拉曼光谱仪研发力量得到了较大的提高，但整体来说与国际最高水平仍存在一定差距，在全球市场中所占份额较低。对此，李晓天分析到，光栅等拉曼光谱仪的核心光学元件在国产拉曼光谱仪中的国产化率并不高，主要原因是我国光栅技术水平的提升是在近几年发生的，目前国内的科研院所和企业大多还不清楚国内的机械刻划光栅水平已得到显著改善且定制价格远低于国外产品这一事实。相信随着时间的推移，我国拉曼光谱仪产品中的光栅国产化率会得到大幅度提升。此外，李晓天也提到，除了光栅以外，拉曼滤光片也是仪器的核心元件，特别是低波数拉曼滤光片尚未实现高性能产品国产化，制约着相应仪器的发展。 /p p style=" text-align: justify " 　　 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 国产光栅及光谱仪发展展望: 一代光栅对应着一代光谱仪 /strong /span /p p style=" text-align: justify " 　　从核心部件到仪器整机，李晓天在光学仪器研发领域已经工作了10余年。据悉，未来他还将继续开展新型高端光栅光谱仪研究工作，在高分辨率、高通量、高灵敏度光谱仪器研制方面继续开展深入的研究。不仅如此，他还计划尝试开展拉曼光谱技术在生物医学等领域的应用研究。 /p p style=" text-align: justify " 　　采访中，李晓天指出，目前国内的光栅刻划机只能刻划平面光栅，但是国内外市场对凹面光栅和凸面光栅等非平面光栅的需求也日益迫切，若能采用光栅刻划机进行非平面光栅研制，将能够有效解决现有的非平面光栅的衍射效率等性能难以满足诸多领域使用需求的难题，所以希望国家或地方政府可以对非平面光栅刻划机的研制进行专项资金投入。再者，国内外天文望远等领域对更大面积光栅仍有使用需求，不过如果直接研制可以刻划更大面积光栅的刻划机，对机械和精密控制等技术具有更高需求，需要的资金投入也较多，因此发展投入相对较低的大光栅拼接复制技术也是未来光栅技术的重要方向。此外，超环面光栅、大面积体全息光栅等其它光栅技术也应该开展深入研究。 /p p style=" text-align: justify " 　　对于我国光谱仪器研发的现状,李晓天分析到，衍射光栅是光栅光谱仪器的核心元件，在仪器研发中意义重大。但是现在国内大多数仪器厂家和单位在进行光谱仪器设计时，往往先在现有产品中选择一个测量波段等指标相对适合的光栅产品，然后根据该光栅参数进行仪器设计，这将导致仪器设计存在一定局限性。李晓天指出，大家应充分发挥光栅在光谱仪器研制中的重要作用，如根据仪器光路结构，去优化光栅参数再去定制该光栅，将大大提高仪器性能。一代光栅对应着一代光谱仪，若能进一步提出新的光栅设计参数或者新的光栅类型，则有望产生新一代光谱仪器!以新型的中阶梯光栅、离子束-刻蚀全息光栅、体全息光栅、超环面光栅、各类其它非球面光栅以及特殊类型光栅为核心元件的光谱仪器将逐步登上我国的历史舞台。 /p p style=" text-align: justify " 　　此外，对于大家关注的科研成果转化问题，李晓天也谈到，我国在光谱仪器研发方面已具有多年的经验积累，也取得了较好成绩，但是，企业与科研院所之间存在一定的技术脱节，也就是说科研院所把光谱仪器研发后，并没有与企业形成较好的对接。不过，他也提到，目前国家已经形成一些激励政策，相信未来科研院所和企业会形成的良好合作模式。 /p p style=" text-align: justify " span style=" font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai " 　　附注：李晓天副研究员课题组隶属于国家光栅制造与应用工程技术研究中心(简称为国家光栅工程中心)，该中心拥有60年以上的光栅研制及光谱仪器研发经验，具有完善的光栅制造设备、丰富的光学设计及精密装调技术、光谱仪标定设备、精密微动工作台、精密光学检测仪器、光学系统计算辅助装调设备等，具有自主研制高刻线密度光栅、中阶梯光栅和多种全息光栅等能力。先后研制出中型和大型摄谱仪、红外分光光度计、紫外分光光度计、大型真空紫外单色器、空间太阳紫外光谱辐照监视器、可见和红外高分辨率成像光谱仪、中阶梯光栅光谱仪、凸面光栅光谱仪、微型生化分析仪、近红外水分分析仪、近红外粮食成分分析仪、荧光在线水中油测试仪等仪器。 /span /p

近日，上海光源线站工程取得关键进展。储存环内安装的国内首台无源超导三次谐波腔模组将束团长度拉伸约3倍，结合束团纯化系统，实现了混合束团填充模式下单束团流强高于20 mA（图1），支持快速X光成像线站在国内首次成功实现了基于同步辐射光源的单脉冲超快硬X射线成像，其成像时间分辨率达到60 ps，并被应用到气泡动力学的超快测量，清晰观测到在激光烧蚀后不同时刻水中气泡的形核、长大、破裂以及射流过程的超瞬态图像，尤其是清晰观测到传统光学诊断手段无法观测到的微射流过程（图2），为气泡动力学这一经典问题的深入研究带来了崭新的手段。 图1. 超导三次谐波腔的安装、就位和带束调试图2. 单脉冲X射线超快成像在激光加载后不同时刻（15 μs、20 μs、30 μs、40 μs、50 μs）获得的水中气泡的瞬态图像并观测到气泡中的射流现象上海光源储存环采用被动式的超导高次谐波腔，运行频率1500 MHz，自2006年进行理论与模型腔设计研究，后在上海光源线站工程加速器性能拓展中作为束团长度控制系统的工程任务，开展了超导腔、恒温器、调谐器和高次模吸收器等的国产化自主研制。2021年2月，完成4.2 K下模组的水平测试，结果表明Q0~ 4.0×108 @ Eacc = 7.5 MV/m和Q0 ~ 3.8×108 @ Eacc = 10.0 MV/m；2021年8月，完成隧道内安装就位、降温和信号调试；2021年11月9日以来的带束调试，在储存环均匀填充四个束团串共556个束团时，束团长度（半高宽）从55 ps拉长至122 ps；混合填充1个单束团和520个束团串时，束团长度（半高宽）拉长至165.7 ps，拉伸倍数约3倍，且单束团内的流强高于24 mA，皆优于系统设计指标，为快速X光成像线站的测试提供了良好的束流条件。快速X光成像线站是一条硬X射线能量段、实现从毫秒到亚百皮秒时间分辨和微米级空间分辨成像的光束线站，该线站配置有先进的材料动态响应实验平台、高速流体动力学实验平台、动态显微CT实验平台（图3），其液氮冷却低温波荡器、液氮冷却双晶单色器、单脉冲超快X射线成像探测器（最短成像曝光时间60 ps）、高速X射线成像探测器（成像帧频达到5 M fps）、快速X射线成像探测器（成像帧频达到100000 fps）、快门系统（控制通光时间 1 ms）、同步定时系统（定时精度达到5 ps）等光束线站关键设备均由上海光源自主研制。特别是，研制成功大数值孔径三镜头双路光学转换系统与两个ICCD相机组合成双幅单脉冲超快X射线成像探测器（图4a）；与微通道板和高速CMOS相机组合成多幅单脉冲超快X射线成像探测器（图4b）；可一次拍摄双幅或多幅单脉冲成像图像，时间分辨率可达60 ps，空间分辨率可达1.3 μm，对于不可重复的超快过程可实现连续、高分辨、单脉冲超快X射线成像。如图5所示，为基于研制的双幅单脉冲超快X射线成像探测器拍摄得到激光加载后两个时刻上的水中气泡的瞬态图像，可以清晰观测到一次激光加载后，水中气泡在两个时刻上不同的结构变化，两幅图像之间最短时间间隔为1.44 μs（为电子绕储存环一周的时间）。图3. 快速X光成像线站实验站图4. 研制的单脉冲超快X射线成像探测器。（a）研制的大数值孔径三镜头双路光学转换系统，与两个ICCD相机组合成双幅单脉冲超快X射线成像探测器；（b）研制的大数值孔径三镜头双路光学转换系统，与微通道板和高速CMOS相机组合成多幅单脉冲超快X射线成像探测器图5. 基于研制的双幅单脉冲超快X射线成像探测器拍摄得到激光加载后两个时刻上的水中气泡的瞬态图像，两幅图像之间最短时间间隔为1.44 μs此外，实验站还配备了一级轻气炮、霍普金森杆、燃油喷雾室、高温样品室、力学加载试验机等原位装置和自动换样机械手。该线站的建成表明，上海光源自主建设高水平硬X射线光束线站的能力登上了新台阶，我国已成功突破了同步辐射X射线超快成像的关键技术并取得重要进展，这将为我国在材料冲击响应、结构动力学、高速流体动力学、软物质动力学等方向的基础和应用研究提供了有力支撑，特别是为航空航天复合材料、推进剂和轻质合金动态服役行为研究提供了超快显微观测能力，并对关键工程材料设计具有重要指导意义。

近日，上海光源线站工程取得关键进展。储存环内安装的国内首台无源超导三次谐波腔模组将束团长度拉伸约3倍，结合束团纯化系统，实现了混合束团填充模式下单束团流强高于20mA（图1），支持快速X光成像线站在国内首次成功实现了基于同步辐射光源的单脉冲超快硬X射线成像，其成像时间分辨率达到60 ps，并被应用到气泡动力学的超快测量，清晰观测到在激光烧蚀后不同时刻水中气泡的形核、长大、破裂以及射流过程的超瞬态图像，尤其是清晰观测到传统光学诊断手段无法观测到的微射流过程（图2），为气泡动力学这一经典问题的深入研究带来了崭新的手段。 　　上海光源储存环采用被动式的超导高次谐波腔，运行频率1500 MHz，自2006年进行理论与模型腔设计研究，后在上海光源线站工程加速器性能拓展中作为束团长度控制系统的工程任务，开展了超导腔、恒温器、调谐器和高次模吸收器等的国产化自主研制。2021年2月，完成4.2K下模组的水平测试，结果表明Q0~ 4.0×108 @ Eacc = 7.5 MV/m和Q0 ~ 3.8×108 @ Eacc = 10.0 MV/m；2021年8月，完成隧道内安装就位、降温和信号调试；2021年11月9日以来的带束调试，在储存环均匀填充四个束团串共556个束团时，束团长度（半高宽）从55 ps拉长至122 ps；混合填充1个单束团和520个束团串时，束团长度（半高宽）拉长至165.7 ps，拉伸倍数约3倍，且单束团内的流强高于24 mA，皆优于系统设计指标，为快速X光成像线站的测试提供了良好的束流条件。 　　快速X光成像线站是一条硬X射线能量段、实现从毫秒到亚百皮秒时间分辨和微米级空间分辨成像的光束线站，该线站配置有先进的材料动态响应实验平台、高速流体动力学实验平台、动态显微CT实验平台（图3），其液氮冷却低温波荡器、液氮冷却双晶单色器、单脉冲超快X射线成像探测器（最短成像曝光时间60 ps）、高速X射线成像探测器（成像帧频达到5 M fps）、快速X射线成像探测器（成像帧频达到100000 fps）、快门系统（控制通光时间 ICCD相机组合成双幅单脉冲超快X射线成像探测器（图4a）；与微通道板和高速CMOS相机组合成多幅单脉冲超快X射线成像探测器（图4b）；可一次拍摄双幅或多幅单脉冲成像图像，时间分辨率可达60 ps，空间分辨率可达1.3 μm，对于不可重复的超快过程可实现连续、高分辨、单脉冲超快X射线成像。如图5所示，为基于研制的双幅单脉冲超快X射线成像探测器拍摄得到激光加载后两个时刻上的水中气泡的瞬态图像，可以清晰观测到一次激光加载后，水中气泡在两个时刻上不同的结构变化，两幅图像之间最短时间间隔为1.44 μs（为电子绕储存环一周的时间）。 　　此外，实验站还配备了一级轻气炮、霍普金森杆、燃油喷雾室、高温样品室、力学加载试验机等原位装置和自动换样机械手。该线站的建成表明，上海光源自主建设高水平硬X射线光束线站的能力登上了新台阶，我国已成功突破了同步辐射X射线超快成像的关键技术并取得重要进展，这将为我国在材料冲击响应、结构动力学、高速流体动力学、软物质动力学等方向的基础和应用研究提供了有力支撑，特别是为航空航天复合材料、推进剂和轻质合金动态服役行为研究提供了超快显微观测能力，并对关键工程材料设计具有重要指导意义。

一、项目基本情况项目编号：0747-2261SCCSC322项目名称：Ф800mm波长调谐相移平面干涉仪项目预算金额：1450.0000000 万元（人民币）最高限价（如有）：1400.0000000 万元（人民币）采购需求：本项目共1个包。序号产品名称计量单位数量技术要求交货时间交货地点采购标的对应的中小企业划分标准所属行业1Ф800mm波长调谐相移平面干涉仪套1详见招标文件第五章合同签订后18个月内到货并完成安装买方指定地点工业 是否允许进口产品：不允许进口产品。技术要求：具体详见招标文件第五章。本项目需要落实的政府采购政策：《政府采购促进中小企业发展管理办法》、《财政部、司法部关于政府采购支持监狱企业发展有关问题的通知》、《财政部民政部中国残疾人联合会关于促进残疾人就业政府采购政策的通知》、《节能产品政府采购实施意见》、《关于环境标志产品政府采购实施的意见》、《无线局域网产品政府采购实施意见》、扶持不发达地区和少数民族地区。合同履行期限：合同签订后18个月内到货并完成安装。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：(1）截止至投标截止时间，投标人不得为“信用中国（www.creditchina.gov.cn）”网站中列入失信被执行人和重大税收违法案件当事人名单的供应商，不得为中国政府采购网（www.ccgp.gov.cn）政府采购严重违法失信行为记录名单中被财政部门禁止参加政府采购活动的供应商（处罚决定规定的时间和地域范围内）；（2）本项目参加政府采购活动的投标人在前3年内不得具有行贿犯罪记录；（3）法律法规强制性要求的其他许可或认证资格。三、获取招标文件时间：2022年08月22日 至 2022年08月26日，每天上午9:00至12:00，下午12:00至17:00。（北京时间，法定节假日除外）地点：中化商务电子招投标平台（e.sinochemitc.com）方式：(网上获取地址）登录中化商务电子招投标平台（e.sinochemitc.com）通过网上报名登记方式领取本项目招标文件。潜在投标人需先进行网上注册（免费），注册登录后在平台的”购买文件”一栏中查找本项目即可报名登记参与本项目。招标文件在网上报名登记成功后1个工作日内发送至注册登记邮箱。售价：￥0.0 元，本公告包含的招标文件售价总和四、提交投标文件截止时间、开标时间和地点提交投标文件截止时间：2022年09月13日 14点00分（北京时间）开标时间：2022年09月13日 14点00分（北京时间）地点：成都市人民南路四段27号商鼎国际1-1-2109本项目开标室五、公告期限自本公告发布之日起5个工作日。六、其他补充事宜本项目在中国政府采购网（http://www.ccgp.gov.cn/）上以公告形式发布。以任何形式对本招标公告进行的篡改、转载或发布一律无效，中化商务有限公司不承担任何责任。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：中国科学院光电技术研究所     地址：成都双流西航港光电大道1号        联系方式：孙老师 028-85100541      2.采购代理机构信息名 称：中化商务有限公司            地 址：北京复兴门外大街A2号中化大厦（邮编：100045）（总部）/成都市人民南路四段27号商鼎国际1-1-2106-2109（四川分公司）            联系方式：夏婷、陈微、杨雪玲、毛雪 028-87690920            3.项目联系方式项目联系人：夏婷、陈微、杨雪玲、毛雪电 话：  028-87690920

重磅！2023第24届中国环博会2400家参展商名单、17个馆的平面图提前曝光！！！距第24届中国环博会开幕还有 7天第24届中国环博会将在4月19-21日在上海新国际博览中心举办！汇聚超2400家国内外知名环保企业展出超3万种环境治理解决方案展出规模达20万平方米！先不说那么多重点是17个展馆+3个室外展区"展位图"已经新鲜出炉啦！超大规模17个展馆+3个室外展区呈现环保全产业链新品技术与解决方案E1馆综合环境解决方案、环境商会展团E2馆 综合环境解决方案E3馆综合环境解决方案、上海馆、国家与地区展团E4馆监测与检测E5馆过程控制与仪器仪表、监测与检测、智慧环保与数智公园E6馆大气治理E7馆大气治理N1馆水和污水（膜与水处理）N2馆水和污水N3馆水和污水N4馆水和污水N5馆水和污水W1馆垃圾处理与回收W2馆废弃物资源与能源化、碳中和技术W3馆垃圾分类与城市清洁、环境修复、厕所展区W4馆给水排水系统、管道检查与修复展区暨论坛W5馆给水排水系统H馆室外展区高端论坛40+场论坛交流活动环保行业知识学习交流平台*注：具体日程以现场为准

Ken Coleman爱尔兰混合媒体艺术家科技发展日新月异，数字媒体进驻我们的生活为时已久，技术革新为生活带来便利的同时，也使人们得以揽阅世间各地的诸多新知。当数字技术与艺术相结合，传统平面画布上开始生出新的维度。眼下，越来越多的艺术家开始利用多种3D数字化技术手段，不断模糊着虚拟和现实的边界，勾勒未来视觉平面艺术新趋势。近期，Ken Coleman在Facebook平台分享了新作品制作过程。在这幅作品创作中，Ken使用EinScan-SE桌面式三维扫描仪去获取现实中英雄人物手办的三维数据，然后再利用三维数据进行创作视觉艺术海报。背景Ken Coleman是爱尔兰混合媒体艺术家。他的艺术灵感通常取自现实中的素材，然后利用摄影、3D建模软件、数字绘画等多种新兴技术，创作出令人惊叹的虚拟科幻系视觉艺术作品。图片源于Ken Coleman的InstagramKen擅长于将3D模型运用到视觉设计中，借助3D模型的渲染效果来呈现不一样的场景，带来更具感染力的视觉效果。因其独树一帜的艺术风格，Ken的作品不仅受到海外观众的喜爱，还经常收到海外知名乐队及出版社的邀请，为其创作插画。图片源于art of Ken Coleman官网但是在创作的过程中，平面摄影技术的局限性以及从零开始制作基础三维模型的繁琐，加之三维建模的制作周期较长，让Ken总是无法高效地将自己的艺术灵感充分的展示出来。3D扫描作为数据获取的工具，可以提高模型创建的效率，降低对建模人员的要求，便于艺术家创作灵感的实现。创作过程第一步：3D扫描Ken将英雄手办放置在EinScan-SE桌面式三维扫描仪的转盘上，获取了手办高质量的完整三维数据模型。第二步：修模数据获取完成后，Ken将模型导入三维建模设计软件Zbrush中刻画手办模型细节，并调整整体姿势造型。第三步：渲染将修好的模型导入KeyShot软件中，进行基础效果图渲染，导出合适角度的二维图片，作为主视觉素材使用。第四步：平面设计将渲染后的效果图导入Photoshop平面设计软件中，在人物的基础上使用数字绘画等技术完成作品。人物细节刻画添加视觉背景作品展示以上创作过程及作品展示图片均源于Ken Coleman的Facebook其他作品展示图片源于Ken Coleman的Instagram在艺术虚拟化越来越受欢迎的时代，科技正以光速赶超着人类的幻想，艺术家们也开始利用各种技术手段不断探索着艺术新形态。Ken Coleman把3D扫描技术运用到视觉设计创作里，将3D渲染的丰富表现力加载于作品中，为作品带来更新的美学，更自由的创作，更少的约束，以科技之力成就艺术创作。关于先临三维先临三维专注3D数字化及3D打印技术十余年，总部位于杭州，在德国斯图加特，美国旧金山设有子公司，是全球为数不多的拥有自主研发的“从3D数字化数据设计到3D打印直接制造”的软硬件一体化完整技术链的科技创新企业，提供“3D数字化-智能设计-3D打印”系统解决方案，应用于高端制造，精准医疗，定制消费等领域。公司致力于实现复杂结构产品的柔性生产，助力制造业高质量发展，让个性化产品走进亿万家庭，引领中高端消费。公司官网：www.shining3d.com

近日，由北京理工大学牵头提案的《电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范》以及由广州南砂晶圆半导体技术有限公司牵头提案的《导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法》两项团体标准提案，经CASA标准化委员会（CASAS）管理委员会投票，根据《CASAS管理和标准制修订细则》，两项联盟团体标准投票通过立项，分配编号分别为：CASA 012、CASA 013。据了解，第三代半导体产业技术创新战略联盟（CASA）是2015年9月9日，在国家科技部、工信部、北京市科委的支持下，由第三代半导体相关的科研机构、大专院校、龙头企业自愿发起筹建的“第三代半导体产业技术创新战略联盟”（以下简称“联盟”）在北京国际会议中心举行了成立大会。 科技部曹健林副部长、高新司赵玉海司长、科技部高技术研究发展中心秦勇主任，北京市科学技术委员会闫傲霜主任，中国科学与科技政策研究会李新男副理事长等领导出席了成立大会。南京大学郑有炓院士代表45家发起机构单位正式宣布第三代半导体产业技术创新战略联盟成立。科技部曹健林副部长、南京大学郑有炓院士、北京市科学技术委员会闫傲霜主任、北京半导体照明科技促进中心吴玲主任共同为联盟揭牌。以下为通知原文：联盟两项团体标准提案获管理委员会投票通过各有关单位：由北京理工大学牵头提案的《电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范》以及由广州南砂晶圆半导体技术有限公司牵头提案的《导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法》两项团体标准提案，经CASA标准化委员会（CASAS）管理委员会投票，根据《CASAS管理和标准制修订细则》，两项联盟团体标准投票通过立项，分配编号分别为：CASA 012、CASA 013。 标准提案投票具体情况为： 1、电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范：应投25票，实投21票，赞成19票，反对1票，弃权1票。 2、导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法：应投25票，实投21票，赞成19票，反对0票，弃权2票。立项通知请查看附件：附件1.关于《导电型4H碳化硅衬底及外延晶片基平面位错密度的测定 化学腐蚀法》联盟团体标准立项的通知附件2.关于《电动汽车用碳化硅（SiC）电机控制器评测规范》联盟团体标准立项的通知

近日，韩国基础科学研究所的Taegyu Pak等人观察到高功率太赫兹辐射从被100太瓦级激光脉冲照射的气体喷射器中发射出来，用于电子的激光视场加速。在氮气靶上，小于10太赫兹时产生了超过4毫焦耳的能量，激光到太赫兹的转换效率约为0.15%。这种强大的太赫兹辐射被认为是由等离子体电子产生的，这些电子在激光脉冲时间尺度上加速。该模型通过粒子在细胞中的模拟和分析计算进行研究，以更好地理解激光尾流场加速中高能太赫兹辐射的产生机制。太赫兹（THz）是位于电磁波谱的微波和红外区域之间的一个频段，这个频段下传统技术在产生和检测辐射方面效率低下，人们正在通过开发新的太赫兹源和检测器来弥补这一缺口。基于激光的太赫兹源由于能够产生相干的、单周期到多周期的、宽带（或窄带）辐射而备受关注。这种源也可以提供与驱动激光的自然同步，允许超快时间分辨光谱和成像。最近，高功率飞秒激光器被用来产生强大的太赫兹辐射，以及探索新的太赫兹驱动的现象，如分子排列，谐波生成和分子加速等。在许多基于激光的源中，基于激光等离子体的源很适合于高功率太赫兹的产生。等离子体已经被电离，因此可以维持高电磁场，当高功率激光脉冲被聚焦到一个小的体积中用于产生能量可存储的太赫兹时，几乎不需要材料损坏。从激光产生的气体和固体密度等离子体中产生的相干太赫兹已经被广泛地研究。在气体中，单色或双色激光产生的等离子体可以通过超快的激光驱动电流产生相干的宽带太赫兹辐射。在双色激光混合中，通过使用中红外激光驱动器，激光到太赫兹的转换效率提高到百分比水平。最近，从一个被高能量皮秒激光脉冲照射的金属箔中观察到了几十毫焦耳的太赫兹能量。然而，与气体靶材不同，高密度的靶材往往会带来靶材碎片和靶材重装的问题，这使得它们不利于用于连续或高重复率的操作。激光尾流场加速器（LWFA）是一种基于气态等离子体的紧凑型电子加速器方案，可以产生宽带电磁辐射。在激光尾流场加速器中产生的相对论性电子束，当它通过相干过渡辐射离开等离子体-真空边界时，可以发射出太赫兹辐射。当电子束的长度与发射的太赫兹辐射的波长可比拟或小于辐射波长时，就会出现这种情况，且单个电子产生的太赫兹场在辐射方向相干叠加。在实验中，用10 TW级激光器从激光尾流场加速器中观察到小于100纳焦的太赫兹能量，太赫兹辐射的波形被单次测量，也被利用来诊断电子束本身。然而到目前为止，激光尾流场加速器输出的太赫兹能量尚未超过微焦水平，人们也没有研究过太赫兹能量的扩展。韩国基础科学研究所的Taegyu Pak等人通过使用相对论激光科学中心（CoReLS）的150太瓦激光器，在激光尾流场加速器中明显增强了太赫兹的产生，达到了多毫焦耳水平。研究人员测试了激光尾流场加速器和各种目标条件下太赫兹的生成，并同时表征了两种光束，以便更好地了解激光尾流场加速器中太赫兹产生的起源。实验结果表明，多兆焦耳的太赫兹生成并不完全由相干跃迁辐射模型解释。研究人员研究了太赫兹产生的另一种可能机制，即由激光推动力和等离子体加速的等离子体电子的相干辐射。实验装置示意图如图1所示，激光脉冲电离气体射流并通过激光尾流场加速器加速等离子体电子，同时产生太赫兹辐射。在电子束通过带有偶极磁铁的电子光谱仪后，测量电子能谱。从等离子体发出的太赫兹辐射被准直，传送到真空室外，然后重新聚集到热释电检测器上进行检测。图1 激光驱动的电子加速和太赫兹生成示意图发出的太赫兹辐射通过其光谱、能量和偏振进行了表征，得到的太赫兹光谱在图2（a）中以散射形式显示，水平误差条代表滤波器传输带的光谱宽度，红线表示放置在光束路径上所有过滤器的整体传输曲线。其偏振通过一个带有热释电探测器的线栅偏振器来表征，收集35个热释电信号并取其平均值，结果显示在图2（b）中。测量的偏振分布是各向同性的，与电子的径向加速所预期的偏振相一致，沿垂直偏振方向有一些明显的增强。图2 太赫兹辐射的光谱和偏振表征

石墨烯等二维材料的载流子迁移率高、光-物质相互作用强、物性调控能力优，在高带宽光电子器件领域具有重要的科学价值和广阔的应用前景。当前，发展与主流半导体硅工艺兼容的二维材料集成技术受到业内广泛关注，其中首要的挑战是将二维材料从其生长基底高效转移到目标晶圆衬底上。然而，传统的高分子辅助转移技术通常会在二维材料表面引入破损、皱褶、污染及掺杂，严重影响了二维材料的光电性质和器件性能。因此，实现晶圆级二维材料的无损、平整、洁净、少掺杂转移是二维材料面向集成光电子器件应用亟待解决的关键问题。　　针对这一难题，北京大学化学与分子工程学院彭海琳课题组与国防科技大学秦石乔、朱梦剑课题组合作，设计了一种梯度表面能调控（gradient surface energy modulation）的复合型转移媒介，可控调节转移过程中的表界面能，保证了晶圆级超平整石墨烯向目标衬底（SiO2/Si、蓝宝石）的干法贴合与无损释放，得到了晶圆级无损、洁净、少掺杂均匀的超平整石墨烯薄膜，展示了均匀的高迁移率器件输运性质，观测到室温量子霍尔效应及分数量子霍尔效应，并构筑了4英寸晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件，在近红外波段表现出显著的辐射热效应。该转移方法具有普适性，也适用于其它晶圆级二维材料（如氮化硼）的转移。研究成果以“Integrated wafer-scale ultra-flat graphene by gradient surface energy modulation”为题，于9月15日在线发表在《自然-通讯》（Nature Communications 2022, 13, 5410）。　　文章指出，二维薄膜材料从一表面到另一表面的转移行为主要由不同表界面间的能量差异决定。衬底的表面能越大，对二维薄膜有更好的浸润性及更强的附着能，更适合作为薄膜转移时的“接受体”；反之，衬底的表面能越小，其更适合作为薄膜转移时的“释放体”。因此，作者设计制备了表面能梯度分布的转移媒介【如图1，聚二甲基硅氧烷(PDMS)/PMMA/冰片】，其中冰片小分子层吸附在石墨烯表面，有效降低了石墨烯的表面能，保证石墨烯向目标衬底贴合过程中，衬底的表面能远大于石墨烯的表面能，进而实现良好的干法贴合；另一方面，转移媒介上层的PDMS高分子膜具备最小的表面能，能够实现石墨烯的无损释放。此外，该转移方法还有以下特点：PDMS作为支撑层可以实现石墨烯向目标衬底的干法贴合，减少界面水氧掺杂；容易挥发的冰片作为小分子缓冲层能有效避免上层PMMA高分子膜对石墨烯的直接接触和残留物污染，得到洁净的石墨烯表面；高分子PMMA层的刚性使得石墨烯转移后依旧保持超平整的特性。图1 晶圆级二维材料的梯度表面能调控转移方法　　基于梯度表面能调控转移的石墨烯薄膜具备无损、洁净、少掺杂、超平整等特性，展现出非常优异的物理化学性质（如图2）。转移后4英寸石墨烯晶圆的完整度高达99.8%，电学均匀性较好，4英寸范围内面电阻的标准偏差仅为6%（655 ± 39 Ω/sq）。转移到SiO2/Si衬底上石墨烯的室温载流子迁移率能够达到10000 cm2/Vs，并且能够观测到室温量子霍尔效应以及分数量子霍尔效应（经氮化硼封装，1.7K）。基于SiO2/Si衬底上4英寸石墨烯晶圆，成功构筑了热电子发光阵列器件，在较低的电功率密度下（P = 7.7 kW/cm2）能够达到较高的石墨烯晶格温度（750K），并在近红外波段表现出显著的辐射热效应（如图3）。　　图2 梯度表面能调控转移的石墨烯晶圆。（a）无损转移到SiO2/Si衬底上高完整度4英寸石墨烯晶圆；（b）超平整石墨烯与粗糙石墨烯褶皱数目的对比（5×5 μm2范围内）及典型的原子力显微镜图片对比（内嵌图）；（c）转移后4英寸石墨烯晶圆的面电阻；（d）梯度表面能调控与传统湿法转移的石墨烯的电学转移曲线对比；（e）转移到SiO2/Si上的石墨烯在不同温度下的霍尔曲线及室温量子霍尔效应；（f）转移后石墨烯（氮化硼封装，1.7 K）的朗道扇形图，表现出分数量子霍尔效应。　　图3 晶圆级石墨烯热电子发光阵列器件。（a）石墨烯热电子发光示意图；（b）基于4英寸晶圆石墨烯的热电子发光阵列；（c）石墨烯热电子发光阵列的光学显微镜照片；（d）器件在电功率密度为3.0 kW/cm2时的红外照片；（e）器件在不同电功率密度下的辐射光谱；（f）石墨烯晶格温度随电功率密度的变化。　　此外，梯度表面能调控转移方法可作为晶圆级二维材料（石墨烯、氮化硼、二硫化钼等）向工业晶圆转移的通用方法，有望为高性能光电子器件的集成奠定技术基础。　　该论文的共同通讯作者为北京大学彭海琳教授和国防科技大学秦石乔教授、朱梦剑副研究员。共同第一作者是北京大学前沿交叉学科研究院博士研究生高欣、北京大学化学学院博士毕业生郑黎明、国防科技大学前沿交叉学科学院罗芳博士、北京大学化学学院博雅博士后钱君。其他主要合作者还包括北京大学化学学院刘忠范教授、北京大学材料学院林立特聘研究员、北京石墨烯研究院尹建波研究员和孙禄钊研究员、及长春工业大学高光辉教授等。　　该研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部、北京分子科学国家研究中心、腾讯基金会等项目资助，并得到了北京大学化学与分子工程学院分子材料与纳米加工实验室（MMNL）仪器平台的支持。　　原文链接：https://doi.org/10.1038/s41467-022-33135-w

液态金属靶X射线源产品简介 Excillum公司位于瑞典首都斯德哥尔摩，是一家致力于研发、生产超高亮度微焦斑X射线光源的公司。经过十余年的研发与改进，Excillum掌握了先进的液态金属射流(MetalJet) X射线光源技术，这项新技术能够带来10倍于普通固体阳极X射线光源所发射的X射线通量（在相同焦斑面积上）。正因为液态金属射流能够承受更高功率电子束的轰击，因而可以得到更高的X射线通量，传统微焦斑X射线发生器中的固体金属阳极正在被液态金属射流所取代！ 主要应用 成像 散射/衍射光谱学/荧光特性 产品特点 • 极微聚焦源• 可选的快门• 卓越的焦斑品质• 可选的双端口模式• 最低的和可预见的维护成本• 用户可调的焦斑尺寸和长宽比• LaB6长寿命阴极• 非常稳定的X射线发射和光斑位置• 友好的图形用户界面• 低的总消耗功率• 集成防辐射屏• 可调的出射角• 无需额外冷却水• 可以使用电脑进行远程操作主要参数靶材1镓或铟贵金属合金最小焦斑尺寸~ 5 μm靶类型液体射流发射稳定性3功率20-250 W最小焦物距418 mm最大电流4.3 mA光束角513°/30°技术介绍 1、 液态金属射流(MetalJet) X射线光源比常规固体金属阳极光源能得到更高的X射线通量 常规固体金属阳极液态金属阳极 2、功率负载能力 功率负载能力所有电子轰击型X射线发生器的X射线强度都受限于阳极材料的热量承载能力。在传统固体阳极技术中，为了避免阳极损坏,其表面的工作温度必须远低于靶材的熔点，因此靶材的各种物理性质，如熔点、导热系数等极大地限制了电子束功率的范围。液态金属阳极则大为不同，因为那些防止靶材熔化的措施都不须要了，这得益于靶材本身已处于熔化的状态以及其不断自再生的特点。完好如初的液态靶材以接近100m/s的速度在腔体内循环。由于阳极不断地自再生，电子束对靶材的损坏将微乎其微。极高的亮度某种程度上，微焦斑X射线发生器的功率承载能力大致与焦斑的直径而不是面积成比例。因此，光源的亮度反比于焦斑的直径。 通过将极高的功率承载能力以及极小的电子束焦斑相结合，液态金属射流光源能够在微米级的焦斑上实现空前的高亮度。 3、液态金属的X射线光谱 为了得到不同的X射线发射谱线，我们使用了不同的金属合金。对于第一代的MetalJet光源，其特点在于靶材在室温附近就已经熔化。但为了得到多样的特征谱线以代替现有的常规固体阳极，在将来我们还将开发更多种类的合金材料，即使它们的熔点会更高。镓(Ga)合金 目前可选的有富含镓(Ga)的合金。其Kα发射谱线能量为9.2keV, 对应波长约为1.35埃米, 类似于铜靶的Kα波长。铟(In)合金 同样可选的还有富含铟（In）的合金。其Kα发射谱线能量为24.2keV，对应波长约为0.51埃米，类似于银靶的Kα波长。 4、焦斑质量和尺寸 焦斑质量 归功于先进的电磁聚焦、光路校正技术以及高亮度LaB6阴极，高质量的电子束焦斑得以实现，将其与连续再生的光滑液态靶材表面相结合，整个光源便能产生超高质量的X射线焦斑。可调的尺寸 焦斑的尺寸与高宽比均可被自由调整5、光源的稳定性 光源有着相当高的空间稳定性。图为附加在光源上的针孔相机所拍摄的焦点位置分布图，如其所示焦斑在24小时内距中心的标准偏差在0.1μm以下。部分应用案例 1、 散射/衍射▆ 小角度X射线散射（SAXS）—金属材料和胶体 斯洛伐克科学院和斯洛伐克理工大学纳米诊断中心的研究人员在一种应变仪上进行原位测试，由SAXS监控，其中液态金属射流的高亮度允许进行非常快的数据收集，具有10秒的时间分辨率。 ▆ 小角度X射线散射（SAXS）—生物学 研究人员利用配备了SAXS的MetalJet仪器，研究了Bcl- xL蛋白。蛋白质在使用温和的洗涤剂处理后研究了由螺旋α6-α8两单体之间的三维区域交换产生的二聚体的形成。 2、X射线光谱学/荧光学▆ 基于液态金属射流源（MetalJet）的HAXPES-Lab(a) 用于晶体管和二极管制造的单氧化物结构 (b-f) 用HAXPES-Lab仪器测量核心层。3、X射线成像▆ 相位对比成像 一个简单的例子，说明通过物体的相移如何扰动波前。波前不能直接测量，但在这里转换成一段距离的强度变化。对比度来自吸收和相位。相移带来的边缘增强在所有轮廓上都很明显。 国内部分用户单位首都师范大学、复旦大学、中科院上海有机化学研究所、南京大学、西北大学、华南理工大学、中科院福建物质结构研究所、香港大学、中山大学，上海科技大学...... 创新点：1、采用先进的先进的液态金属射流(MetalJet) X射线光源技术； 2、在相同焦斑面积上，可产生10倍于普通固体阳极X射线光源所发射的X射线通量； 3、可以更容易地测量和研究非常弱的衍射效应,如固有的不公度,漫散射样品,准晶体和高压样品等。 液态金属靶X射线源

近日，中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心田明亮课题组利用磁输运方法，在本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4中发现体态轨道磁矩产生的四重对称性的平面霍尔效应。相关研究成果发表在Nano Letters上 。　　当前，拓扑量子材料由于其独特的性能，在未来低功耗量子自旋器件中颇具应用价值，是相关领域的研究热点。在拓扑材料中，贝里曲率和轨道磁矩是两个基本的赝矢量，对材料物性产生重要影响。轨道磁矩在谷电子学和手性磁效应中具有重要作用，而相比贝里曲率研究，关于轨道磁矩相关新奇物性的研究较少。近年来，本征反铁磁拓扑绝缘体MnBi2Te4受到广泛关注。这个体系具有丰富的物性，如量子反常霍尔效应、拓扑轴子态等，并为探讨轨道磁矩和贝里曲率对量子输运现象的影响提供了良好的平台。　　科研人员利用微纳加工技术，制备出基于MnBi2Te4纳米片的Hall-bar器件，通过平面霍尔效应的测量，探究了贝里曲率和轨道磁矩对输运现象的影响。实验发现，在低温下弱磁场（B 10T），平面霍尔效应的周期从π转变成π/2，同时幅值由正变为负。为了阐明π/2周期的物理机制，研究人员进行理论计算。计算结果表明，π/2周期的平面霍尔效应来源于体态Dirac电子的拓扑轨道磁矩，且理论结果与实验结果完全吻合。进一步实验发现，随着温度升高，由于体态和表面态的竞争，平面霍尔效应发生非平庸演化。该研究揭示了轨道磁矩诱导的新颖电磁效应，也为磁性拓扑材料在低功耗自旋电子学中的应用提供了指引。　　研究工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、强磁场安徽省实验室等的支持。　　论文链接

p 　　7月5日，国际应用物理类学术期刊《应用物理学杂志》(JAP)发表了中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态光学与光子技术国家重点实验室等离子体学科研究论文A diffuse plasma jet generated from the preexisting discharge filament at atmospheric pressure，论文通讯作者为该所博士汤洁。文章的创新性和重要性受到了期刊编委会和评审专家的高度评价，被遴选为当期的封面文章和亮点文章。 /p p 　　作为一种新型、经济、便捷的等离子体发生技术，大气压低温等离子体射流在材料加工与改性、薄膜层积、纳米颗粒制造、器械表面洗消、生物组织结构与功能恢复、微生物诱变育种等领域都具有独特的技术优势和良好的应用前景。均匀、弥散、大面积低温等离子体射流的研发，一直以来是该学科领域研究的重点和难点。该论文打破传统气体放电中采用降低电离率或提高预电离水平来获取均匀弥散等离子体的思维，建立不同学科领域(光学与等离子体)物质传播与输运相同或相似性理念，首次将“透镜扩束”概念引入低温等离子体领域，提出“电场透镜模型”，构建大气压均匀弥散放电新的基础理论，通过巧妙合理的电极结构设计，在大气压环境中成功实现气体放电从细丝到弥散的转变，并基于Possion模型，阐释了气体放电中弥散等离子体形成机制。 /p p 　　该成果为生成大气压均匀弥散等离子体提供了又一重要指导思想，将对低温等离子体技术应用的推广起到重要促进作用。 /p p style=" text-align: center " img title=" 2.jpg" src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201707/insimg/9291bafc-42d5-4e1a-88a1-90fc9b5e86ea.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 当期期刊封面 /strong /p

EduPIV解决方案简介粒子图像测速（PIV）是一种非接触光学测量技术，用于研究湍流，微流体，喷雾雾化和燃烧过程。流体中加入微小的示踪粒子，示踪粒子完全跟随流体运动。粒子被照亮并通过照相机记录下来，随后使用PIV软件进行分析。标准2D2C PIV（2维，2个速度分量）使用单个摄像机测量平面中的两个速度分量，通常包括：照相机，带有某些光束传输组件的激光器，光学镜片，同步器和用于数据采集的PC，存储和分析。对于EduPIV系统，使用LED照明光源和光纤透镜组而非激光，并且图像时序完全由DynamicStudio软件中的相机设置控制。该系统的配置使其安全且易于操作，使学生可以专注于学习测量原理，而不是操作复杂的硬件。该方案包括完整的实验装置和测量系统，可为PIV系统学习提供交钥匙解决方案。实验装置的基础是配有可编程泵和喷嘴的水箱实验回路。喷嘴会产生水射流，从而可以执行许多测试，并且可以轻松重新配置其他测试对象以进行其他测试。PSP示踪粒子用于加入水路中实现示踪，而我们的FlowSense USB 2M-165相机可以高速捕获粒子运动。使用DynamicStudio对图像进行分析，以提供整体速度图，湍流统计，标量分析，时间/能谱评估和流动可视化。创新点：EduPIV是Dantec全新推出的专用于教学演示的PIV系统。与常规PIV系统不同，它采用LED光源而非激光，从而避免了教学过程中危险的激光操作。与同类教学仪器不同，EduPIV系统采用完整的可编程/可自定义水回路，而非一成不变的简单演示装置，因此学生可以非常直观的理解PIV系统原理。 同时，EduPIV系统配有完整的PIV软件包，可以实现所有科研级产品的软件分析功能。为学生日后进入研究阶段打下坚实的基础。 EduPIV

日前，经中国机械工程学会标准化工作委员会审定，《轴承套圈（滚道）喷射式强化研磨机》（T/CMES 12002-2022）标准正式发布，并将于2022年2月实施。该标准由中国机械工程学会特种加工技术分会组织、广州大学广东省强化研磨高性能微纳加工工程技术研究中心（广州市工业和信息化委机器人智能装备研究平台）牵头研制。高端装备作为“大国重器”及“装备制造皇冠顶端的明珠”，处于国家高新技术价值链顶端和现代产业链核心环节，是实现“中国制造2025”、“制造强国”及“新基建”战略优先发展方向。而轴承作为重要的运动和动力传递核心功能部件，更被称为“装备芯片”，位列关键核心基础件首位。高端装备关键核心零部件射流冲击强化改性微纳研磨（成套）装备轴承套圈（滚道）喷射式强化研磨机针对以工业机器人减速器轴承为代表的高端装备关键核心零部件，面向 GCr15、9Cr18、Cronidur 30、Si3N4、ZrO2、X-30、CSS-42L、ZGCr15、GCr15SiMn等新一代高性能轴承高温合金材料，开展射流冲击强化改性微纳研磨高性能加工。该设备作为集磨粒微切削、超声强化、弹塑性变形、多相射流、固液相摩擦化学效应等多种方法于一体的抗疲劳、抗腐蚀、抗磨损的高性能制造装备，通过机-电-液-智等多目标协同融合控制，首创具有“表面微织构（油囊、纹理）、N-M络合物微纳尺度强化”特性的表面微纳强化改性层，改善精度等级、工况振动、有效运行寿命、MTBF、强化层硬度、扭矩传递效率等关键核心指标，实现轴承基础件在高功率密度加工环境下的宏\介\微多尺度抗磨延寿、高温耐蚀、抗疲劳、长寿命、精度保持性及控形控性适配性等高性能制造目标，突破其高精度、高能效、高寿命、高强度、高可靠性等“五高”服役性能瓶颈，助力装备运转平稳性、重复定位精度、回转精确度及可靠性寿命等服役行为性能指标显著提升。工业机器人减速器轴承射流冲击强化改性微纳研磨加工该技术标准规定了轴承套圈（滚道）喷射式强化研磨机的范围、术语定义、结构组成、技术参数、质量保证、安全性试验、检验规则标志、包装及贮运等要求，显著提升轴承等基础件成型质量、材料强度及工作性能等。依托该标准研制成功的技术装备可进一步拓展至航空航天、隧道盾构、武器装备、海洋工程、数控机床、轨道交通、新能源、精密仪器、智能农机、核电等重大装备发展领域，为最终形成具有完全自主知识产权的装备基础件射流强化改性微纳研磨加工装备标准群奠定了坚实的基础，对服务国家新材料新装备新制造交叉创新学科掌握标准制定权，突破国际高端装备高性能智能制造“卡脖子”技术壁垒提供关键变革性手段，具有重大意义和深远影响。同时，该系列另一项标准《轴承套圈（滚道）喷射式强化研磨加工工艺》也已进入立项预研。

全息术是一种能够对光波前进行记录和重建的技术，自从 1948 年匈牙利-英国物理学家 Dennis Gabor 发明全息术以来，该技术不仅得到了显微学家，工程师，物理学家甚至艺术家等各领域的广泛关注，还使他获得了 1971 年的诺贝尔物理学奖。干涉术作为光学中另一个主要研究领域，是利用光波的叠加干涉来提取信息，其原理与全息术都是用整体的强度信息来记录光波的振幅和相位，虽然记录的方法有很大不同，但随着 20 世纪 90 年代，高采样密度的电子相机的出现，可用来记录数字全息图，则进一步增强了二者的联系。近日，针对全息术对表面形貌的干涉测量的发展的推动作用，来自美国 Zygo Corporation 的 Peter J. de Groot、 Leslie L. Deck，中国科学院上海光机所的 苏榕 以及德国斯图加特大学的 Wolfgang Osten 联合在 Light: Advanced Manufacturing 上发表了综述文章，题为“Contributions of holography to the advancement of interferometric measurements of surface topography”。本文回顾了包括相移干涉测量，载波条纹干涉，相干降噪，数字全息的斐索干涉仪，计算机生成全息图，震动、变形和粗糙表面形貌和使用三维传输方程的光学建模七个方面，从数据采集到三维成像的基本理论，说明了全息术和干涉测量的协同发展，这两个领域呈现出共同增强和改进的趋势。图1 全息术的两步过程图2 干涉术的两步过程相移干涉测量术 因为记录的光场的复振幅被锁定在强度图样中的共同基本原理，全息术和干涉测量术捕获波前信息也是一个常见的困难，用于表面形貌测量的现代干涉仪中，常用相移干涉测量术（PSI）来解决这个问题，PSI 的思路是通过记录除了它们之间的相移之外几乎相同的多个干涉图，以获取足够的信息来提取被测物体光的相位和强度。Dennis Gabor 早在 1950 年代搭建的全息干涉显微镜使用偏振光学隔离所需的波前，引入除相移外两个完全相同的全息图。如图3所示，Gabor 的正交显微镜使用了一个特殊的棱镜，在反射光和透射光之间引入了 π/2 的相移。因此，可以说，用于表面测量的 PSI 首先出现在全息术中，然后独立出现在干涉测量术中。PSI 现在被广泛用于光学测试和干涉显微镜，虽然许多因素促成了其发展，但其基本思想可以追溯到使用多个相移全息图进行波前合成的最早工作。图3 Gabor正交显微镜简化示意图载波条纹干涉测量术 通过使用角度足够大的参考波来分离 Gabor 全息图中的重叠图像，从而使全息图形成的重建真实图像和共轭图像在远场中变得可分离，是全息术的重大突破之一， 到 1970 年代，人们意识到传播波阵面的远场分离等价物可以在没有全息重建的情况下模拟干涉测量。这一概念在 1982 年武田 (Takeda) 的开创性工作中广受欢迎，他描述了用于结构光和表面形貌的干涉测量的载波条纹方法。载波条纹干涉测量术的基本原理源自通信理论和 Lohmann 对全息重建过程的傅里叶分析。到 2000 年代，计算机和相机技术已经足够先进，可以使用高横向分辨率的二维数字傅里叶变换进行实时数据处理，赋予了载波条纹干涉技术的新的生命。图4 从干涉图到最后的表面形貌地图的过程此外，在菲索干涉仪中，参考波和物体表面的相对倾斜会导致相机处出现密集的干涉条纹。如果仪器在离轴操作时，具有可控制或可补偿的像差，所以只需要对激光菲索系统的光机械硬件进行少量更改，就可以实现这种全息数据采集。因此，载波条纹干涉仪通常是提供机械相移的系统的选择。相干降噪 虽然可见光波段激光器的发明给全息术带来重要进展，然而，在全息术和干涉测量术中不使用激光的主要原因是，散斑效应和来自尘埃颗粒和额外的反射而产生的相干噪声。通过仔细清理光学表面只能很小部分的噪声，而围绕系统的光轴连续地旋转整个光源单元就可以解决这个问题。如果曝光时间很长，这种运动会增强所需的静态图样，同时平均化掉大部分相干噪声。常用的实现平均化的方式包括围绕光轴旋转光学元件、沿着照明光移动漫射器、用旋转元件改变照明光的入射方向，或在傅里叶平面中移动不同的掩模成像系统。激光在 1960 年代开始出现在不等路径光学装置中，最初为全息术开发以减少相干噪声的平均方法，被证明也可有效改善干涉测量的结果。图5中，是 Close 在 1972 年提出的一种基于脉冲红宝石激光器的便携式全息显微镜。显微镜记录了四个全息图，每个全息图都有一个独立的散斑图案，对应于棱镜的旋转位置，由全息图形成的四个图像不相干叠加以减少相干噪声和散斑粒度。图5 使用旋转楔形棱镜的相干降噪系统数字全息菲索干涉仪 Gabor 的背景和研究兴趣使他将全息术视为一种具有大景深的新型显微成像技术，使显微镜学家可以任意地检查图像的不同平面。记录后重新聚焦图像的能力仍然是全息术的决定性特征之一，使我们无需仔细地将物体成像到胶片或探测器上。它还可以记录测量体积，能够清晰地成像三维数据的横截面。而数字全息术使这种能力变得更具吸引力，其重新聚焦完全在计算机内实现。虽然数字重聚焦在数字全息显微镜中很常见，但它通常不被认为是表面形貌干涉测量的特征或能力。尽管如此，从前面对该方法的数学描述来看，在采集后以相同的方式重新聚焦常规干涉测量数据是完全可行的。随着数据密度的增加，人们对校正聚焦误差以保持干涉测量中的高横向分辨率感兴趣。图6 激光菲索干涉仪的聚焦机理与全息系统不同，传统干涉仪的布置方式是在数据采集之前将物体表面精确地聚焦到相机上。图 6 说明了一种简化的聚焦机制。聚焦通常是手动过程，涉及图像清晰度的主观确定。由于光学表面通常在设计上没有特征，因此常见的过程包括将直尺放置在尽可能靠近调整表面的位置并调整焦距，直到直尺看起来最锋利。繁琐的设置和人为错误的结合使得我们可以合理地断言，今天很少有干涉仪能够充分发挥其潜力，仅仅是因为聚焦错误。数字重新聚焦提供了使用软件解决此问题的机会。计算机产生全息图 早在 1960 年代后期，学者们就已经对波带片与计算机生成全息图 (CGH) 之间的类比有了很好的理解，这是因为在开发新的基于激光的不等径干涉仪来测试光学元件的表面形状的应用时，需要对具有非球面形状的透镜和反射镜进行精确测试。图7 计算的菲涅尔波带片图样和牛顿环（等效于单独的虚拟点光源产生的Gabor全息图）然而，干涉仪作为最好的空检测器，在比较形状几乎相同的物体和参考波前时能提供最高的精度和准确度，虽然有许多巧妙的方法可以使用反射和折射光学器件对特定种类的非球面进行空测试，但 CGH 可通过简单地改变不透明和透明区域的分布来显着增加解空间。CGH 空校正器的最吸引人的特点是波前构造的准确性在很大程度上取决于衍射区的平面内位置，而不是表面高度。因此，无需费力地将非球面参考表面抛光至纳米精度，而是可以在更宽松的尺度上从精密参考波来合成反射波前。图8 使用激光菲索干涉仪和计算机产生的全息图测试非球形表面的光学装置振动、变形和粗糙表面形貌 全息干涉测量术是全息术对干涉测量术最明显的贡献，从技术名称中就可以看出。这项发现的广泛应用引起了计量学家高度关注，包括用于通过全息术定量分析三维漫射物体的应力、应变、变形和整体轮廓的方法。全息干涉测量术的发现对干涉测量术的能力和可解释性产生了深远的影响，为了辨别这些联系，首先考虑在同一全息图的两次全息曝光中，倾斜一个平面物体。两个物体方向的强度图样的不相干叠加，调制了全息图中条纹的对比度，而当这个双曝光全息图用参考波重新照射，以合成来自物体的原始波前时，结果也是条纹图样。因此，我们看到传播波前的全息再现，可用于解调双曝光全息图中存在的非相干叠加的干涉图案，将对比度的变化转换为表示两次曝光之间差异的干涉条纹。由于全息图中这些叠加的图案相互不相干，它们可以在不同的时间、全息系统的组成部分的不同位置、甚至不同的波长等条件下生成，因此，该技术的应用范围十分广泛。图9 模拟平面的双曝光全息使用三维传输方程的光学建模 使用物体表面的二维复表示，对本质上是三维问题的传统建模，是假设所有表面点可以同时沿传播方向处于相同焦点位置。因此，这种二维近似的限制是表面高度变化相对于成像系统的景深必须很小。全息术影响了三维衍射理论的发展，进一步影响了干涉显微镜的评估和性能提升。光学仪器的许多特性可以使用传统的阿贝理论和傅里叶光学建模来理解，包括成像系统的空间带宽滤波特性。干涉仪的傅立叶光学模型的第一步，是将表面形貌的表示简化为限制在垂直于光轴的平面内的相位分布。但对于使用干涉测量术的表面形貌测量，这并不是一个具有挑战性的限制，因为普通的菲索干涉仪的景深大约为几毫米，表面高度测量范围可能为几十微米。因此，在高倍显微镜中采用三维方法的速度更快，特别是对于共聚焦显微镜，在高数值孔径下，表面形貌特征不能都在相对于景深的相同的焦点。然而，二维傅里叶光学的近似对于干涉显微镜来说是不够精确的，因为在高放大倍率下，仅几微米的高度变化，就会影响干涉条纹的清晰度和对比度。基于 Kirchhoff 近似推导出了 CSI 的三维图像形成和有效传递函数，其中均匀介质的表面可表示为连续的单层散射点。这种方法已被证明具有重要的实用价值，不仅可以用于理解测量误差的起源，是斜率、曲率和焦点的函数，还可以用于校正像差。本文总结 基于激光的全息术的出现带来了一系列快速的创新，这些创新从全息术发展到干涉测量术。虽然文中提到的七个方面无法完全概括全息术的贡献，但一个明显的趋势是全息术对用于表面形貌测量的干涉测量技术的影响正在不断增加， 这最终可能会导致全息术与通常不被认为是全息术的技术相融合，而应用光学计量的这种演变必将带来全新的解决方案。论文信息 de Groot et al. Light: Advanced Manufacturing (2022)3:7https://doi.org/10.37188/lam.2022.007本文撰稿： 刘子维（英国剑桥大学，博士后）