米氏散射成像

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所信息光学与光电技术实验室司徒国海研究员团队提出了基于深度学习的可拓展散斑相关成像方法，可在不同散射介质干扰下实现对不同类型物体的恢复，突破了传统深度学习方法因泛化性问题而难以同时应对成像系统及成像场景变化的瓶颈。相关论文近期以“DeepSCI: Scalable speckle correlation imaging using physics-enhanced deep learning”为题发表在Optics Letters上。 　　散射成像技术突破了传统成像方法的成像视距，大幅提升了光学成像系统的环境适应性。近年来发展的基于深度学习的散射成像方法在提升成像深度和速度、降低成像装置复杂度等方面具有独特优势。但是，这种数据驱动的方法存在训练数据获取困难、泛化性及可解释性差等问题，难以对不同散射环境下的不同结构类型物体进行成像。课题组此前提出融合成像系统物理模型的方法为解决上述问题提供了新思路，但因难以对散射成像系统进行正向建模而无法将其直接应用到散射成像中。 　　研究团队基于光学记忆效应，将散斑相关成像中建立的物体与散斑图之间的联系视为正向物理模型(图1a)，并融入深度学习算法中(图1b-c)。当散射介质和物体类型变化引起数据漂移时，利用物体图像与散斑图由上述物理模型建立的等式关系，对预训练网络进行微调，使得网络输出的物体图像估计满足物理模型的约束(图1c)。尽管从散斑图重建物体图像是一个典型的病态逆问题，但由于预训练模型蕴含了训练数据中丰富的隐式先验信息，网络输出结果可在物理模型的约束下逼近真实物体图像(图1d)。仿真和实验结果表明，这种模型与数据联合驱动的方法，可使用由一类散射介质和目标物体获得的数据预训练网络，实现透过不同散射介质对不同结构类型物体进行成像(图2)。图1 所提方法示意图。(a)散射成像系统；(b)数据驱动预训练；(c)模型驱动微调；(d)微调过程，网络直接输出结果经微调后逼近真实物体图像。图2 散斑相关成像实验装置及实验结果。(a)物体真值；(b)散斑自相关；(c)预训练网络直接输出；(d)模型驱动非训练网络结果；(e)HIO结果；(f)对预训练网络进行微调结果。

近日，中国科学院上海光学精密机械研究所量子光学重点实验室刘红林副研究员课题组在散射定位和成像研究方面取得重要进展。相关成果以“Imaging and positioning through scattering media with double helix point spread function engineering”为题发表于Journal of Biomedical Optics期刊上。散射现象对依靠弹道光传递信息的传统成像技术造成了极大的阻碍。很多领域对透过散射介质实现高分辨成像都有迫切的需求，这促使大量的资源投入到相关研究中，也促进了散射成像技术的发展。目前，主流散射成像技术仅能实现目标的二维成像和相对位置信息的获取，难以三维定位和成像。双螺旋点扩散函数(DH-PSF)可用于超分辨显微成像，并实现三维定位，但应用场景通常是无散射或弱散射环境。迄今为止，尚未有其在散射环境中成像和定位的相关报道。 　　本研究工作系统分析了双螺旋点扩散函数在散射环境下的定位能力，搭建了含有DH-PSF调制模块的显微实验系统，并选用鸡蛋壳膜和洋葱表皮组织作为散射介质进行演示验证。利用DH-PSF的特殊调制图案，通过双高斯拟合定位算法，实现了对两种生物组织中荧光微球进行超分辨成像和定位，定位精度达到十纳米级别。将平台扫描和焦点DH-PSF解卷积相结合可以起到光学切片的作用，不仅实现了荧光微球的超分辨成像，还实现了周围散射介质膜结构的清晰成像。相比于传统的显微技术和DH-PSF超分辨显微技术，改进的DH-PSF 显微可以对散射介质中的目标进行超分辨成像和定位。 　　所提出的方法可为散射介质中或通过散射介质进行更深入、更清晰的可视化提供了一种简单的解决方案，结合荧光染料、纳米粒子、量子点以及其他荧光探针，散射介质内的原位超分辨率显微成像将成为可能。

供稿：敖建鹏成果简介2021年5月，复旦大学季敏标课题组与南方科技大学吴长锋课题组合作，在国际期刊 Nature Communications 发表了题为 Switchable stimulated Raman scattering microscopy with photochromic vibrational probes 的论文，通过在二芳基乙烯母体分子中引入炔基，设计出一类具有光敏特性的拉曼探针，实现了可控开关的受激拉曼散射成像。背景介绍在生命科学研究中，直接可视化细胞内大量不同的分子种类对于理解复杂的系统和过程愈渐重要。而对于荧光显微技术而言，由于荧光分子本质上的宽光谱特性，限制了其可分辨标记对象的能力，常称为“多色复用壁垒”。与荧光分子电子跃迁相对，拉曼散射表征的是振动跃迁，谱线宽度较窄，具有优越的化学特异性，目前基于炔基、氰基等拉曼信源开发出的拉曼探针已经实现了超多色复用成像，但成像分辨率依旧受到光学衍射极限的限制。在此研究背景下, 复旦大学季敏标课题组与南方科技大学吴长锋课题组合作通过赋予拉曼信号光敏活性，实现可逆光开关的拉曼振动光学成像，探索具有光敏活性的拉曼探针及其显微技术的应用可行性，为开发具备超多色复用的远场超分辨显微技术突破了关键一环。图文导读受激拉曼散射（SRS）以快速、免标记和本征三维化学组分分析的优点在显微成像领域备受青睐。为了提高成像灵敏度与特异性，基于炔基、氰基的拉曼探针被开发并用于SRS，打破了荧光显微成像中难以逾越的“多色复用壁垒”，展现了这些生物正交拉曼探针对比荧光标记分子所具备的窄峰宽、无漂白、信源尺寸小而对目标分子干扰小等优势。基于化学键振动的拉曼信号具有很好的光稳定性，早期开发的拉曼探针几乎都是“always-on”类型，意味着信号不受外界调控，失去了随机发光、光开关性等性质，直接通过外界光刺激改变拉曼信号几乎是不可能的。为了解决这一难题，课题组将炔基通过化学合成的手段连接到光异构母体分子（二芳基乙烯）上，通过光异构分子对外界光刺激的响应来调控拉曼信号，从而实现对光敏感的拉曼光谱响应。1. 通过化学合成将拉曼探针（炔基，拉曼信号强且峰位处于生物静默区，有利于后续推进至生物体系）引入二芳基乙烯母体分子中；2. 通过自发拉曼及受激拉曼散射技术对紫外与可见光照射下的分子的炔基伸缩振动模式峰位表征；左：自发拉曼；右：受激拉曼3. 将分子匀涂成膜，通过光在薄膜上自由书写/擦除文字信息并以受激拉曼散射显微读出信息；通过紫外光在薄膜上手写的“复旦”字样，并通过SRS对其成像4. 将分子进一步修饰以靶向线粒体，在细胞层面展示光开关性质的受激拉曼散射成像。光控可逆点亮/擦除喂食过光活性分子的HeLa细胞，并通过SRS对其成像受激拉曼散射作为相干模式下的拉曼散射，虽然极大的提高了拉曼信号，使得快速化学成像成为可能，但由于两束光的共振激励（ωp-ωs=Ω）局限在某一个拉曼峰位，相比于自发拉曼而言损失了全光谱信息，因此在对未知物质检测时自发拉曼光谱的测定依旧不可或缺。HORIBA LabRAM HR Evolution的1064nm激发模式很大程度上解决了常用可见光光源激发自身对光敏分子的影响，对我们的实验可靠性论证起到了极大的帮助。HORIBA LabRAM HR Evolution如果您对上述产品感兴趣，欢迎扫描二维码留言，我们的工程师将会及时为您答疑解惑。总结展望“山重水复疑无路，柳暗花明又一村。”实验过程中课题组抛开固有实验套路，另辟蹊径，最终实现了可控开关的受激拉曼散射成像，不仅为开发具有光开关性质的振动光谱探针提供了新思路，同时为光开关受激拉曼散射显微成像技术的提供可行性基础，拓展了SRS的应用范围，将有望推动超多色复用拉曼显微跨入超分辨时代。文献信息Switchable stimulated Raman scattering microscopy with photochromic vibrational probes文章署名作者：Jianpeng Ao, Xiaofeng Fang, Xianchong Miao, Jiwei Ling, Hyunchul Kang, Sungnam Park, Changfeng Wu & Minbiao Ji文章链接：https://doi.org/10.1038/s41467-021-23407-2扫码查看文献季敏标教授课题组简介季敏标教授课题组主要从事非线性光谱学和显微成像技术研发，并将它们用于生物医学光子学应用研究和新型材料的光电性质基础研究。在生物医学光子学领域主要发展用于肿瘤组织的快速无标记病理检测方法和脂质代谢等生物医学问题；在材料学领域主要研究新型二维材料的超快载流子和声子动力学问题等。

供稿 | 李一鸣校对 | 贺若愚在外科手术中，对肿瘤边界进行快速病理成像被认为是精准切除的关键。受激拉曼散射（SRS）成像作为一种无须标记的新型显微术，避免了传统染色处理对组织的破坏，从而有望实现在体诊断。与单色SRS相比，双色SRS由于利用组织中两种成分的化学衬度叠加成像，从而可获得与H&E标准染色类似的诊断结果。然而，当前双色SRS较低的成像速度严重制约了其在实时组织学成像中的应用。基于以上背景，复旦大学应用表面物理国家重点实验室的季敏标教授等人对双色SRS显微镜光路进行了重新设计，开发出了一种速度显著提高的光路装置，并成功实现了多种组织的实时成像。图1. (a) 双色SRS显微镜的光路设计图；(b) 光谱聚焦装置中泵浦光（蓝色）和两束斯托克斯光（橙色）的时间分布示意图；(c) 调制后两束斯托克斯光脉冲（S1和S2）的相位差异。在课题组设计的光路图中，基于飞秒光谱聚焦的受激拉曼成像方法，通过延时线DL1改变泵浦与斯托克斯脉冲的时间间隔以实现两种拉曼频率（Ω1和Ω2）的选择，通过延时线DL2调节S1与S2的时间间隔以调节二者的调制相位差为π/2，由此使泵浦光的两通道受激拉曼损失（SRL）信号分别被锁相放大器的同相（X）和正交（Y）通道同时探测，从而实现双色同步成像。实验中自发拉曼光谱的采集采用了HORIBA iHR320光谱仪与液氮制冷Symphony CCD，拉曼数据分析采用了LabSpec软件。图2. 串行和并行双色SRS成像的运动伪影研究。(a)和(b)分别为仅采用S1，通过顺序调节DL1的延时进行两种拉曼频率（2848 cm-1和2926 cm-1）的串行成像策略（灰线）及对应成像图；(c)和(d)分别为本研究对两种拉曼频率（2848 cm-1和2926 cm-1）的并行成像策略（灰线）及对应成像图。对该成像装置，作者通过实验验证了两束斯托克斯光束间对于拉曼频移相差约35cm-1以上的双色成像时，不存在干涉问题，锁相放大器的X和Y通道信号的串扰也可以忽略，显示出成像的高分辨率。另外与之前的双色成像通常采用串行成像，即对两种组分进行顺序成像必定造成组织活动的伪像相比，该研究光路的并行特性赋予的同步特征杜绝了该类伪像，则显示出动态成像的高精确性。更进一步地，该研究光路中的双通道同步探测还大大节约了顺序成像时波长调谐所耗费的时间，即成像速度大幅提升。作者通过对小鼠脑冠状切片的双色成像实验表明该装置的成像时间较之前的串行成像装置减少了50%以上。图3. 活体生物的在体双色SRS显微图像。(a)和(b)分别为斑马鱼胚胎的心脏和大鼠耳朵的透过模式图像，其中红色和青色区域分别代表血红素和蛋白质；(c)为大鼠耳下60μm深度处皮下脂肪细胞的反射模式图像，其中绿色和蓝色区域分别代表脂类和蛋白质；(d)为反射模式图像的信号串扰随成像深度增加的强度变化。在本研究中，作者成功采用透过和背向散射两种模式进行了不同活体生物的在体成像实验。包括对斑马鱼跳动的心脏和小鼠毛细血管中流动的血细胞的实时双色成像。特别对背向散射模式，通过添加背向散射光电探测器，使该光学装置可实现对组织的不同深度成像，且信号串扰在深度增加过程中始终小于4%，从而显示出其在外科手术过程中进行实时成像与诊断的大潜力。此项研究工作得到了国家重点研发计划“数字诊疗装备”专项、上海市青年科技启明星计划、上海市科技创新行动计划以及国家自然科学基金面上项目等的基金支持；相关成果近期以封面文章发表在美国光学学会的旗舰杂志《Optica》上：Ruoyu He, Yongkui Xu, Lili Zhang, Shenghong Ma, Xu Wang, Dan Ye, Minbiao Ji, “Dual-phase stimulated Raman scattering microscopy for real-time two-color imaging”. Optica 2017, 4 (1), 44-47.HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

透射电子显微镜（TEM）在物理、化学、结构生物学和材料科学等领域的微纳结构研究中发挥着重要作用。电子显微镜像差校正光学的进展极大地提高了成像系统的质量，将空间分辨率提高到了低于50pm的水平。然而，在实际样品中，只有在极端条件下才能达到这个分辨率极限，其中一个主要的障碍是，在比单层更厚的样品中，多电子散射是不可避免的（由于电子束与原子静电势之间的强库仑相互作用）。多次散射改变了样品内部的光束形状，并导致探测器平面上复杂的光强分布。当对厚度超过几十个原子的样品进行成像时，样品的对比度与厚度之间存在非线性甚至非单调的依赖关系，这阻碍了通过相位对比成像方式直接确定样品的结构。定量结构图像解释通常依赖于密集的图像模拟和建模。直接修正样品势需要解决多重散射的非线性反函数问题。尽管已经通过不同的方法对晶体样品的不同布拉格光束进行相位调整（其中大部分是基于布洛赫波理论），但对于具有大晶胞或非周期结构的一般样品来说，这些方法变得极其困难，因为需要确定大量未知的结构因子。Ptychography（叠层衍射成像）是另一种相位修正方法，可以追溯到20世纪60年代Hoppe的工作。现代成熟的装置使用多重强度测量——通常是通过小探针扫描广大的样品收集的一系列衍射图案。这种方法已广泛应用于可见光成像和X射线成像领域。直到最近，电子叠层衍射成像技术还受到样品厚度和电子显微镜中探测器性能的限制。二维（2D）材料和直接电子探测器的发展引起了更广泛的新兴趣。用于薄样品（如2D材料）的电子叠层衍射成像已达到透镜衍射极限的2.5倍的成像分辨率，降至39μm阿贝分辨率。然而，这种超分辨率方法只能可靠地应用于小于几纳米的样品，而较厚样品的分辨率与传统方法的分辨率没有实质性差异。对于许多大块材料来说，这样的薄样品实际上很难实现，这使得目前的应用局限于类2D系统（例如扭曲的双层）。对于比探针聚焦深度更厚的样品，多层叠层衍射成像方法提出了使用多个切片来表示样品的多层成像。所有切片的结构可以分别恢复。目前，利用可见光成像或X射线成像都成功地演示了多层叠层衍射成像。然而，由于实验上的挑战，只有少数的多层电子叠层衍射成像证据的报道，并且这些报道在分辨率或稳定性方面受到限制。透射电子显微镜使用波长为几皮米的电子，有可能以原子的固有尺寸最终确定的固体中的单个原子成像。然而，由于透镜像差和电子在样品中的多次散射，图像分辨率降低了3到10倍。康奈尔大学研究人员通过逆向解决多次散射问题，并利用电子叠层衍射成像技术克服电子探针像差，证明了厚样品中不到20皮米的仪器（图像）模糊以及线性相位响应；原子柱的测量宽度受到原子热涨落的限制，新的研究方法也能够在所有三维亚纳米尺度的精度从单一的投影测量定位嵌入原子的掺杂原子。相关研究工作以“Electron ptychography achieves atomic-resolution limits set by lattice vibrations”为题发表在《Science》上。图1 多层电子叠层衍射成像原理图2 PrScO3的多层电子叠层衍射重建图3 多层电子叠层衍射成像的空间分辨率和测量精度图4 多层电子叠层衍射的深度切片

与传统工艺制作的压电块体型超声换能器相比，电容式微机械超声换能器（CMUT）具有阻抗匹配特性良好、带宽大、体积小等优势，在医学超声成像和无损检测方面得到了广泛应用。三维超声反射成像通常需要利用CMUT线阵的机械移动实现对被测物的多维度扫描，但这一方法往往难以实现较小距离的移动，并且存在一定的误差。利用CMUT面阵对被测物进行扫描可以同时获取多维度的超声反射信号，从而减少测试工作量，并且能够准确获取被测物的三维信息。然而，目前国内关于利用CMUT面阵进行非接触式三维超声反射成像的研究鲜有报道。据麦姆斯咨询报道，为了解决上述挑战，来自中北大学的研究人员提出了利用基于16 × 4阵元的CMUT面阵进行B模式及二次谐波三维成像测试的方法，以得到伪影水平更低、重建偏差更小的超声反射图像。相关研究成果以“基于16 × 4阵元CMUT面阵的三维超声反射成像”为题发表在《微纳电子技术》期刊上。CMUT面阵的制备及工作原理研究人员分别利用绝缘体上硅（SOI）和二氧化硅（SiO₂）晶圆制备了CMUT振动薄膜和真空腔，并且在真空环境中通过晶圆键合形成CMUT面阵。图1 CMUT剖面图及阵元图图2 基于16 × 4阵元的CMUT面阵实物图CMUT的工作原理是通过在上、下电极之间施加直流偏压，从而产生感应静电力将顶部薄膜拉向底部电极。当CMUT处于发射模式时，将交流电压信号叠加在直流偏压上会激励薄膜振动，实现电能和机械能的转换，产生超声信号；当CMUT处于接收模式时，在上、下电极之间施加直流偏压，在超声波的作用下，薄膜会产生振动，从而使得电容值发生改变，通过检测这一变化即可实现超声信号的接收。图3 CMUT工作原理仿真及实验平台搭建该研究利用基于Matlab的k-Wave光声仿真工具箱对基于16 × 4阵元的CMUT面阵进行超声反射成像仿真。整个仿真区域介质为硅油，被测物为一块长和宽均为3 cm、厚1 cm的铝块，铝块与CMUT的距离为3 cm，CMUT阵元间的距离为1 mm。此外，采用单个阵元发射、所有阵元接收，即一发多收的扫描方式对铝块进行扫描。图4 基于16 × 4阵元的CMUT面阵及被测铝块仿真模型随后，研究人员在仿真的基础上搭建了基于16 × 4阵元的CMUT面阵的超声反射成像测试系统。采用面阵上第二条线阵的单个阵元发射、所有阵元接收的方式进行实验测试。实验使用信号发生器和功率放大器驱动CMUT面阵发射超声波，并且利用示波器观察超声反射信号波形。图5 基于16 × 4阵元的CMUT面阵超声反射成像测试系统示意图及超声反射成像实测图仿真及实验结果研究人员采用B模式及二次谐波两种成像算法分别对被测铝块的超声反射信号进行处理，以获取其三维图像及对应的二维切面。结果显示，基于16 × 4阵元的CMUT面阵的反射成像系统能够确定铝块的位置。此外，基于B模式成像算法和二次谐波成像算法所获取的成像结果中，铝块与CMUT面阵的距离重建偏差分别为3.63%及1.47%。图6 被测铝块二维反射成像结果图7 被测铝块三维反射成像结果综上所述，该研究搭建了基于16 × 4阵元的CMUT面阵的三维超声反射成像系统，以获得误差小、信噪比高的超声反射图像。采用单个阵元发射、所有阵元接收的收发方式对铝块进行了相关测试与仿真，利用B模式及二次谐波成像算法对超声回波信号进行处理，获取了被测物的二维切面及三维图像。仿真和实验结果均可以较清晰地确定铝块的位置，与实际情况相符。为了对比两种算法的成像效果，研究人员计算了铝块与CMUT面阵的距离重建偏差。计算结果显示，B模式及二次谐波成像算法的仿真距离重建偏差分别为0.63%和0.4%，实验重建偏差分别为3.63%和1.47%，二次谐波图像的距离重建偏差均小于B模式图像的距离重建偏差。总之，该研究证明了所提出的基于16 × 4阵元的CMUT面阵的三维超声反射系统可实现对被测物的三维成像。论文信息：DOI：10.13250/j.cnki.wndz.2023.03.010

一、胶原纤维研究 胶原纤维是人体各种器官（如骨、肌肉）中关键的组成成分之一。胶原纤维拥有复杂的微纳生物结构，这种结构的有序排列使胶原纤维能够表现出优异的生理性能，同时，这种结构的改变会导致其生理特征的急剧变化。劳损、骨折等常见疾病的发病机理就与胶原微纳结构变化密切相关。如何观测并理解胶原纤维微纳尺度的结构变化是治疗相关胶原类疾病的关键所在。 近日，中国科学院物理研究所陈佳宁课题组利用散射式近场扫描显微镜（IR-neaSCOPE）对胶原纤维进行纳米分辨率红外扫描成像。该研究通过在组织切片表面近场测量紧凑排布的胶原纤维簇，对胶原纤维的纳米周期性横纹结构进行量化分析，并观察到胶原纤维发生的横纹倾斜现象。该研究借助胶原晶格模型解释其现象的产生机理，揭示了胶原纤维内部分子间可能存在的滑移位错形变。 该结果有助于人们理解胶原结构失序时胶原纤维可能发生的纳米结构变化，为解读胶原类疾病的发病机理提供了新思路。同时，该工作展示了s-SNOM在生命科学中对于生物微纳尺度结构研究的广阔应用前景。相关结果发表在近期的《Nano Research》上。该工作得到了重点研发计划、自然科学基金，中国科学院战略重点研究计划的资助。 二、生物催化（MOF体系）研究 生物催化转化在生物体中，如多酶催化联，在不同的细胞膜区隔的细胞器中高效率地进行。然而，在自然系统中模拟生物催化联过程仍然具有挑战性。 近日，华东师范大学李丽老师课题组报道了多壳金属有机骨架（MOF）可以作为一种层次化的支架，在纳米尺度上对酶进行空间组织，以提高联催化效率。 研究人员通过外延逐壳过生长的方法将多壳MOF包裹在多酶上，其催化效率是溶液中游离酶的5.8~13.5倍。重要的是，多壳MOF可以作为一个多空间隔室的纳米反应器，允许在一个MOF纳米颗粒中物理分隔多个酶，以便在一个锅中进行不相容的串联生物催化反应。研究人员使用纳米傅立叶变换红外光谱(Nano-FTIR)来解决与多壳MOF中的酶相关的纳米振动活性的不均一性。多壳MOF能够根据特定的串联反应路线方便地控制多酶的位置，其中载酶1和载酶2的壳沿内到外壳的紧密定位可以有效地促进质量传递，从而促进高效的串联生物催化反应。 这项工作有望为设计高效的多酶催化联反应提供新的思路，以鼓励其在许多化工和制药工业过程中的应用。 三、原位液相活体细胞研究 近日，德国attocube systems AG的工程师Korbinian联合德国慕尼黑大学Fritz Keilmann课题组报道了基于散射型纳米红外成像与光谱技术在液相环境关于纳米颗粒和活体细胞的定量研究。纳米红外光谱与成像的液相探测基于一个由10 nm厚度的SiN薄膜和金属液相池组成，通过扫描探针在针形成有效的红外探测近场对吸附（浸润）在SiN另一侧的纳米颗粒或活体细胞进行原位液相扫描。 液相原位纳米红外成像与光谱下的A 549癌细胞 这项工作是基于反射式光路的散射型扫描近场显微镜（s-SNOM）和nano-FTIR建立的原位液相样品池，通过搭配波长可调谐的红外激光器，有希望拓展从近红外（特别是近红外II区）到中红外（全指纹区覆盖）乃至远红外的全红外波段的液相环境下材料和细胞的纳米尺度探测。

光电界面携能载流子的时空演化与能源、催化和传感等领域紧密相关，是近年来物理、化学和材料等领域的研究热点之一。载流子的迁移、分布和弛豫是影响材料功能的关键之所在，因此，利用高时空分辨成像技术观测载流子时空演化对于新型材料基础研究和应用均具有重大意义。然而，极微弱载流子信号的测量是学界公认的难题。总体而言，国内外尚无成熟的仪器装置能够有效实现瞬态信号放大，直接"看见"少量载流子仍是巨大的挑战。近日，南京大学化学化工学院生命分析化学国家重点实验室康斌/徐静娟团队结合飞秒泵浦-探测技术和干涉散射显微术，研制成国际上首台飞秒干涉散射显微镜（Femto-iSCAT），并成功获得发明专利授权（专利号：202110510123.X）。该仪器作为一个通用测量平台，实现了超灵敏、高通量观测各种材料中的载流子迁移、分布和弛豫动力学。通过干涉放大效应和空间光场调制，瞬态图像对比度相比于传统方法提升了2个数量级以上，可探测极微弱载流子信号，从而有利于揭示超导材料、二维材料及新型光电材料中的稀奇科学现象。飞秒干涉散射成像原理随后作者展示了Femto-iSCAT的一系列极具挑战的应用场景，包括常用光电器件如金属薄膜、硅基半导体和钙钛矿太阳能电池中的界面载流子/热扩散迁移，单个等离激元微纳颗粒中的不均匀热电子分布和弛豫，以及二维材料中的载流子/激子在边缘态的独特动力学。Femto-iSCAT相比于传统瞬态显微镜，极大拓展了材料的适用范围，以极高灵敏度和检测通量实现了载流子时空演化的多功能成像，助力界面能量和载流子转移等超快过程的研究。该工作以"Decrypting Material Performance by Wide-field Femtosecond Interferometric Imaging of Energy Carrier Evolution"为题，于2022年7月22日发表在Journal of the American Chemical Society（美国化学会志）。博士生吕品田为该论文第一作者，康斌副教授和徐静娟教授为论文通讯作者，陈洪渊院士对该工作的研究思想做出了重要指导。该工作得到了国家自然科学基金、南京大学卓越研究计划、南京大学生命分析化学国家重点实验室自主研究课题等资助。文章链接：https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.2c05735

X射线衍射成像技术（XRD）是一种重要的材料分析技术，它通过测量材料内原子平面对X射线的衍射来研究和量化材料的结晶性质。以下是X射线衍射成像技术的相关应用：1. 材料科学晶体结构分析：XRD是分析材料晶体结构的主要手段之一，能够确定晶体的晶格常数、晶胞参数、晶体缺陷等。相鉴定与定量分析：可以识别材料中存在的不同相（如固溶体、化合物等），并对各相进行定量分析。应力与应变测量：通过测量材料在特定条件下的XRD图谱变化，可以评估材料内部的应力和应变状态。2. 制药业药物分析：XRD是固态药物分析的关键技术，可用于确定药物的晶体结构、晶型转变、纯度等，对药物开发、测试和生产的各个阶段都大有裨益。药物专利保护：在分离出活性药物后，索引X射线粉末衍射图样可用于确定晶体结构，从而帮助获得专利和保护公司投资。3. 法医学接触者追踪分析：XRD在法医学中主要用于接触者追踪分析，如通过油漆薄片、头发、玻璃碎片等材料的XRD图谱，帮助鉴定和比较物证，有助于对涉嫌犯罪的人定罪或开脱罪责。4. 地质应用矿物勘探：XRD是矿物勘探的关键工具，能够快速识别矿物样本中的矿物种类，并量化不同矿物的存在比例。岩石学研究：通过XRD分析，可以了解岩石的矿物组成、晶体结构等信息，对岩石成因、地质构造等研究具有重要意义。5. 工业领域无损检测：X射线成像技术可用于无损检测材料和产品的缺陷，如金属零件中的裂纹、焊接接口质量等，确保质量控制。质量控制：在制造过程中，XRD可用于检查产品的尺寸、形状和结构特征，及时发现偏差和不符合要求的情况，从而进行调整和改进。6. 半导体行业晶体结构表征：X射线衍射技术可用于分析和表征半导体材料的晶体结构，对研究半导体材料的质量和性能至关重要。缺陷检测：结合X射线显微成像技术，可以检测半导体器件中的缺陷，如晶体管、集成电路和微芯片中的金属连接问题、曝露问题和局部结构缺陷等。7. 玻璃工业缺陷识别：虽然玻璃是X射线无定形物，但XRD可用于识别造成块状玻璃微小缺陷的结晶颗粒。涂层分析：测量结晶涂层的质地、晶粒尺寸和结晶度，以优化涂层性能。综上所述，X射线衍射成像技术在多个领域具有广泛的应用价值，是材料分析、质量控制、法医学、地质勘探等领域不可或缺的重要工具。

研究背景癌变细胞和正常细胞在形态、化学性质和力学性质等方面有明显差异，肿瘤组织细胞化学和力学性能的检测可为细胞及人体组织病变过程提供多维信息。现有组织细胞形态、力学性能、化学性能的检测方法中，共焦拉曼光谱显微技术可对样品微区化学性能进行非接触、无标记探测，共焦布里渊光谱显微技术可对样品微区力学性能进行非接触、无损探测，将共焦拉曼光谱与布里渊光谱检测技术结合，来同时、同位检测组织甚至亚细胞结构的微区三维形貌、化学性能和机械力学性能，有望为组织细胞多维病变信息的检测提供新手段。创新研究现有共焦拉曼/布里渊光谱显微成像技术由于缺少高精度实时定焦能力，致使扫描过程中聚焦在样品上的光斑大小随着样品的高低起伏而变化，从而制约了共焦光谱显微系统理论空间分辨力的实现；其次，由于拉曼和布里渊散射光谱强度较弱，成像积分时间较长，共焦光谱显微系统极易受系统漂移的影响而导致离焦，进而影响空间分辨力和成像质量等；此外，在对生物组织切片样品进行成像时，垂直入射产生的荧光信号会降低样品拉曼光谱的信噪比，从而影响拉曼光谱和布里渊光谱探测的准确性，降低检测精度。鉴于此，在国家自然基金重点项目“机械形态性能激光分光瞳差动共焦布里渊—拉曼光谱测量原理与传感系统（51535002）”等项目支持下，北京理工大学赵维谦教授团队发明了图1所示的高稳定、高分辨、抗散射分光瞳激光差动共焦拉曼-布里渊（Divided-aperture Laser Differential Confocal Raman-Brillouin，DLDCRB）图谱成像新方法（授权中国发明专利ZL 201410086366.5和欧洲发明专利EP 3118608 B1），该方法将分光瞳激光差动共焦显微技术与拉曼光谱和布里渊光谱探测技术相结合，通过差动共焦测量技术进行纳米精度的样品定焦，来提高系统空间分辨力和稳定性；通过分光瞳斜向激发与探测技术进行反射光和层间散射光等干扰光的抑制，来提高系统的光谱探测信噪比；通过拉曼光谱与布里渊光谱的同源激光激发与高分辨分离探测，来实现微区几何形貌、拉曼光谱和布里渊光谱的高稳定、高分辨原位图谱成像。图1. DLDCRB光谱显微成像原理基于该方法研制了图2所示的具有高空间分辨力和三维成像聚焦跟踪能力的DLDCRB光谱显微镜，其轴向定焦分辨力达1nm、光谱成像横向分辨力达400nm、拉曼光谱分辨力达0.7cm-1、布里渊光谱探测分辨力达0.5GHz等。图2. DLDCRB光谱显微镜利用研制的DLDCRB光谱显微镜，对条形样品进行了清晰成像，结果如图3所示，验证了所提方法的抗漂移能力；对PMMA/SiO2双层样品进行了检测，结果如图4所示，验证了所提方法抑制离焦层散射光干扰的能力。图3. 传统共焦光谱系统与DLDCRB光谱显微镜结果对比（a）经典共焦光谱系统成像（模糊） (b) DLDCRB光谱系统成像（清晰）图4. 系统抗离焦噪声干扰机制 (a) 斜向激发与收集光路 (b) 压缩了散射体轴向尺寸利用研制的DLDCRB光谱显微镜，对胃癌组织和癌旁正常组织进行了拉曼-布里渊光谱成图实验分析，证实了之前有关癌组织中蛋白质物质发生变化以及组织之粘弹性变化导致浸润性增加的假设。图5给出了DLDCRB光谱显微镜对胃癌组织与癌旁正常组织的化学成像结果，浓度由拉曼光谱特征峰的强度来表征。胃癌组织与癌旁正常组织化学成像结果相比：胶原蛋白浓度低且分布离散；胃癌细胞的DNA物质浓度高且分布范围大；胃癌组织细胞基质内的蛋白质浓度低；胃癌组织的脂质在基质内浓度高，而正常组织的脂质分布相对均匀。图5.胃癌组织与癌旁正常组织化学成像结果图6给出了DLDCRB光谱显微镜对胃癌组织与癌旁正常组织的力学性能成像结果，布里渊光谱的频移表征物质的储能模量（弹性性能），布里渊光谱的半高宽表征物质的损耗模量（粘性性能）。胃癌组织与癌旁正常组织力学成像结果相比，胃癌细胞和细胞间质的弹性低于正常细胞和细胞间质，癌细胞细胞核的弹性高于正常细胞；胃癌细胞和细胞间质的粘性低于正常细胞和细胞间质，癌细胞细胞核的粘性高于正常细胞。图6. 胃癌组织与癌旁正常组织的力学性能对比图本研究提出了具有高稳定、高分辨、抗散射的分光瞳激光差动共焦拉曼-布里渊图谱成像方法，研制成功了相应的仪器，实现了样品三维形貌、力学性能和化学组分的多维信息检测，并在肿瘤组织表征分析中进行了应用验证，本检测方法可为癌变过程和癌症治疗等领域的研究提供一种新的手段。

超高灵敏度探测和超高空间分辨率成像是所有光学探测和成像工具的终极奋斗目标，将二者结合起来将成为揭示微观世界物理和化学现象及其本源机理的强大武器。拉曼光谱通过光与分子的非弹性散射光谱信息揭示分子内部的转动和振动形态，是识别分子化学结构的有效手段，也是研究分子结构变化的重要工具，已经广泛应用于自然科学的各个领域。在过去的几十年里，科学家们一直致力于探索和开发各种方法，提高拉曼光谱探测的信号灵敏度和成像的空间分辨率，以实现更小基团乃至单个分子的化学识别成像这一宏伟的目标。 　　2013年，中国科学技术大学的董振超和侯建国研究团队利用基于STM技术的针尖增强拉曼光谱(TERS)，成功实现了分子尺度上亚纳米空间分辨率的单分子光学拉曼成像(Nature 498, 82-86, 2013)，该研究成果入选2013年度&ldquo 中国科学十大进展&rdquo 。然而传统的拉曼增强原理(Rev. Mod. Phys. 57, 783-826, 1985)难以解释实验上观察到的亚纳米空间分辨率的物理根源，因而对该实验的物理解释成了困惑学术界的一个亟待解决的难题。最近，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家实验室(筹)光物理重点实验室研究员李志远带领博士生张超和陈宝琴，基于分子在TERS系统的纳米间隙(nanogap)中的自相互作用，提出了一种对传统的拉曼增强原理进行修正的方法，成功解释了利用TERS得到亚纳米空间分辨率拉曼成像的物理机制。在此基础上，发展了一套普遍适用于微纳光学结构的新拉曼散射理论。 　　实验中所用的TERS系统结构如图1a所示，尖端半径为25 nm的银探针距离银衬底2 nm。研究小组经过严格电磁场计算发现局域场强半高全宽为11 nm，也就是说，纳米间隙的电磁场&ldquo 热点&rdquo (hot spot)的光斑尺寸为10 nm左右。从物理直觉上来说，这么大的光斑是不可能揭示分子内部的化学结构的(要求分辨率小于1 nm)。根据传统的拉曼增强理论，基于纳米间隙表面等离激元(SPP)共振增强导致的拉曼信号增强因子为G=GEGR&asymp (E/E0)4，其中GE和GR分别是分子拉曼激发过程和辐射过程的增强因子(图2a和2c)。也就是说，实验中观察到的拉曼信号增强因子接近于局域场振幅增强E/E0的四次方，对应的拉曼信号成像的空间分辨率在10 nm左右，无法解释实验中观察到的亚纳米空间分辨率的现象。传统理论和实验观测结果存在巨大的鸿沟，意味着某些不为人知的物理机制在后面起关键的作用。 　　在解决这个疑难问题中，研究小组注意到在光和分子的相互作用中，除了拉曼散射(非弹性散射)，还普遍存在着瑞利散射(弹性散射)。但是自拉曼效应发现以来，在传统的拉曼散射理论，包括表面增强拉曼散射(SERS)和TERS理论中，瑞利散射均被认为对拉曼散射没有贡献，因而完全被忽略。在真空中或者其他普通环境的拉曼光谱测量中，这种想法是合理的。但是在如图1a所示的金属纳米间隙中，分子对入射光在拉曼激发过程产生的瑞利散射光，将与纳米间隙的SPP发生共振耦合，形成多重散射作用，使得电场的幅度明显提高，同时，空间局域化效应显著增强。另一方面，分子拉曼辐射过程所产生的拉曼信号，也将通过纳米间隙SPP与分子自身产生多重瑞利散射作用。考虑到分子在纳米尺度间隙中的这种多重瑞利散射的自相互作用，局域场与分子有很强的近场相互作用(图2b和2d)，因而需要对局域场做进一步的修正。在这一崭新的物理理解的基础上，基于严格的理论推导，研究小组获得了考虑分子自相互作用下修正的拉曼增强因子GS=GEGRGE,SGR,S&asymp g4(E/E0)4，其中GE,S&asymp g2和GR,S&asymp g2分别是在分子激发过程和辐射过程增强因子的修正因子，它与分子的大小、位置、指向，以及针尖与衬底的间隙等有密切关系。根据该理论对上述TERS系统进行了数值模拟，发现其局域场强半高全宽为1.3 nm(图1b)，对应拉曼信号成像空间分辨率到达1 nm，从而成功解释了TERS系统中亚纳米分辨率的物理机制。从物理上说，通过分子与纳米间隙的自相互作用(体现在g4因子上)，探针和分子的相对位置与分子拉曼信号的空间关联程度显著提高，入射光在纳米间隙中形成的&ldquo 热点&rdquo 将变成&ldquo 超级热点&rdquo (super-hot spot)，其光斑尺寸将从原始的10 nm量级缩小到1 nm量级。利用这样的光斑做拉曼光谱扫描成像，完全能够获得亚纳米的空间分辨率。 　　新的拉曼散射理论通过引进长期被学术界忽略的一个重要物理因素，即分子的瑞利散射，简单而有效地解释了单分子光学成像领域的一个非常重要，然而又令人十分困惑的实验观测结果。虽然在普通的环境中瑞利散射可以忽略，但是在当今以及历史上许许多多在微纳米尺度上开展的拉曼光谱探测实验，如SERS和TERS，该因素必须予以高度的重视。该理论及其在SERS和TERS上的应用，将有助于加深人们对纳米尺度上光与物质相互作用的理解，同时对于实现更高分辨率的拉曼成像技术以及更高灵敏度的拉曼光谱探测提供十分有益的思路。相关的理论工作发表在Journal of Physical Chemistry C 【Vol. 119, pp. 11858-11871 (2015)】上。 　　以上研究工作得到了国家自然科学基金委、科技部和中科院项目的支持。 图1 未考虑和考虑分子自相互作用的纳米间隙中局域场强分布图 图2 未考虑和考虑分子自相互作用的纳米间隙中分子的拉曼散射原理示意图

本文由马尔文帕纳科医药行业应用专家陈丽供稿本文摘要本文将简单介绍研究纳米尺度微结构的重要手段：小角X射线衍射（Small Angle X-Ray Scattering, SAXS）技术原理及相关产品。X射线衍射与小角X射线散射 X射线是具备相应波长的电磁波或带有相应能量的光子束。X射线的波长和能量介于γ-射线和紫外线之间。其波长范围为0.01-10nm；对应的能量范围为0.125-125Kev。小角散射（Small Angle X-ray Scattering，SAXS）：如果样本具有不同电子密度的周期性结构，X射线被不相干散射，散射 X 射线的角度就与入射 X 射线的角度相差很小（一般2θ≤ 5°），称为小角X射线散射效应。主要用于研究亚微米尺度的固态及液态样品结构。小角散射效益来自物质内部1～100nm量级范围内电子密度的起伏，通过对小角X射线散射图或散射曲线的计算和分析即可推导出微结构的形状、大小、分布及含量等信息。这些微结构可以是孔洞、粒子、缺陷、材料中的晶粒、非晶粒子结构等。广角散射（Wide Angle X-ray Scattering，WAXS）：如果样本具有周期性结构（晶区），X射线被相干散射，入射光和散射光之间没有波长的改变，这个过程称为 广角X射线衍射。主要用于研究较晶体结构和非晶体结构。与小角散射相比，广角散射的散射角度较大，可以覆盖从几度到几十度的范围。通过检测广角散射信号，可以获得关于晶体晶格参数、晶胞体积、颗粒尺寸和颗粒形貌等信息。SAXS - WAXS表征Empyrean Nano版锐影Empyrean Nano版锐影多功能 X 射线散射系统基于Empyrean平台和Pre-FIX预校准概 念，为纳米材料研究/小角散射专家特殊定制的 高性能多功能散射研究平台操作简单，无需校准高性能散射研究平台，但不局限于散射（1D/2D SAXS/WAXS；USAXS；GI-SAXS；PDF；CT)多种配置可选多功能 X 射线散射系统Empyrean Nano版+PIXcel3D 基于铜靶应用Empyrean Nano版+GaliPIX3D 兼顾对分布函数（PDF）分析高分辨光管+聚焦透镜+ScatterX78+3D探测器2D WAXS, 最低2theta 0.1°, 最高±22°（PIXcel）或±30°（GaliPIX）变温毛细管样品架，温度范围5-70℃ Scatter X78 样品架能实现液体，固体，纤维等纳米材料分析，仪器自动校准光路，真空启动3分钟即可测试样品。

中国科学技术大学郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室孙方稳研究组，在国际上首次利用量子统计测量技术实现了不受传统光学散射极限限制的相邻发光物体的测量和分辨，其精度可以达到纳米量级。研究成果4月9日发表在《物理评论快报》上。 　　如何提高测量精度，数百年来一直是科学研究的主要课题和技术发展的主要追求目标 同时，通过物理量的高精度量反过来又推动着科学技术向前发展。因此，新型的测量技术不断地被开发，而其中最有吸引力的就是利用量子力学基本原理实现的量子测量方法。随着量子力学的发展以及相关量子信息技术的开发和应用，量子测量一方面可以实现超过经典测量极限的高精度测量 另一方面，可以实现经典方式无法完成的各种测量。如利用传统光学测量相近的两个物体的距离受制于光学瑞利散射极限，其精度仍在数百个纳米，远远大于现在各种物理、化学、材料、生物等学科发展所要求的成像精度。孙方稳研究组利用物体发光的量子统计属性，设计并实验实现了不受经典光学散射极限的量子统计测量技术，其精度可达纳米量级。 　　实验中，他们在自己制备的金刚石氮-空穴色心样品上，非常巧妙地利用简单的光学收集装置，通过探测单光子以及双光子的光子数，基于单光子的量子反聚束效应成功实现了两个相距8.5纳米的氮-空穴色心独立成像和分辨，同时测量了每个色心的轴向。实验中的测量精度达2.4纳米，通过增加收集光子数，可以把精度提高到1纳米以内。实验测量中所需的光路简单，测量系统稳定，不受量子消相干的影响。该测量方法的原创性以及测量效果受到了编辑和审稿人的一致认可。 　　量子统计测量技术除了可以适用于相邻物体的光学成像，还可以实现发光寿命，偏振和其他自由度的测量和分辨。同时，该测量技术可以实时测量近邻物体的动力学演化以及它们之间的相互作用，为实现进一步的量子信息技术提供了一种新的测量技术，也将在化学、材料、生物等方向得到应用。 　　该项研究受到科技部、国家自然科学基金委和中国科大青年基金的资助，并已经申请了国家发明专利。

p 　　近日，第二届江苏省物理学会公布了江苏省物理杰出青年奖、获江苏省物理教育贡献奖、江苏省物理学会科学技术奖获奖名单。共有2人获江苏省物理杰出青年奖，4人获江苏省物理教育贡献奖，2项成果分获江苏省物理学会科学技术奖一等奖和二等奖。南京大学王鹏教授团队的《高通量、多信息通道、高分辨电子衍射成像技术》项目获江苏省物理学会科学技术奖一等奖，项目完成人为王鹏，丁致远，高斯，宋苾莹。 /p p 　　 strong 王鹏教授简介 /strong ： /p p style=" text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202007/uepic/d85fa0aa-54ab-4149-8421-31c1ec66e601.jpg" title=" 南京大学教授 王鹏.jpg" alt=" 南京大学教授 王鹏.jpg" / /p p style=" text-align: center " strong 南京大学教授 王鹏 /strong /p p 　　王鹏，现为南京大学现代工程与应用科学学院教授，博士导师，首批国家海外高层次人才计划入选者。2006年英国利物浦大学博士学位，先后在英国国家超高分辨率电镜室SuperSTEM和牛津大学电镜中心作博士后研究。2012年回国到南京大学任教， 组建南京大学亚原子分辨透射电镜中心，具有国际领先水平两台高分辨透射电镜(球差校正TITAN G2 60-300 Cubed和TF20)。 /p p 　　主要从事以球差校正电子显微学和电子能量损失能谱学的研究，以及其在信息和能源存储等低维功能材料高分辨表征上的应用。已在SCI期刊上发表论文100余篇，包括Nature Electronics、Nature Catalysis、Nature Communications、Physical Review Letters、Advanced Materials、Nano Letter 和Nano Energy等。获得多项发明专利，包括10件中国专利，其中7件授权。主持科技部“973“项目和多项国家自然科学基金，参与国际合作项目以及其他国家和省部级项目的研究。 /p p 　　 strong 研究方向 /strong ： /p p 　　高分辨成像与智能算法、信息和能源存储材料表征、二维材料原子结构研究 /p p 　　 strong 电子衍射成像研究部分成果 /strong ： /p p 　　Song, Biying and Ding, Zhiyuan and Allen, Christopher S. and Sawada, Hidetaka and Zhang, Fucai and Pan, Xiaoqing and Warner, Jamie and Kirkland, Angus I. and Wang, Peng.(2018). Hollow Electron Ptychographic Diffractive Imaging .Phys. Rev. Lett., 121(14)，146101.doi :10.1103/PhysRevLett.121.146101　　 /p p 　　Gao, S., Ding, Z., Pan, X., Kirkland, A., & amp Wang, P. (2019). 3D Electron Ptychography. Microscopy and Microanalysis, 25(S2), 1802-1803. doi:10.1017/S1431927619009747 /p p 　　Song, B., Ding, Z., Allen, C., Sawada, H., Pan, X., Kirkland, A., & amp Wang, P. (2019). Electron ptychography using an ultrafast direct electron detector. Microscopy and Microanalysis, 25(S2), 20-21. doi:10.1017/S1431927619000837 /p p 　　 /p p br/ /p

贝拓仪器光散射学术会议圆满落幕2017年12月4日在广州召开第十九届全国光散射学术会议圆满落幕，会议由中山大学承办、吉林大学协办。广州贝拓仪器设备有限公司赞助此次光散射光散射学术会议，为进一步促进化学、物理、材料等领域的交流合作，光散射和光谱事业的蓬勃发展贡献了绵薄之力。光散射学术会议是我国光散射领域的一大盛会，主要集中展示我国近年来取得的成绩，同时展望光散射和光谱事业的未来。为响应此次盛会，贝拓仪器在此次光散射会议上展出了牛津液氮低温恒温器optistat dn，oto光纤光谱仪se系列，oto光纤光谱仪pkg套装等相关仪器，同时制作了最新材料综合样本产品宣传画册。此次次会议展出的还有witec高分辨拉曼光谱仪，anasys纳米红外光谱及成像系统近场光学等仪器宣传资料，德国kruss的接触角测量仪。牛津液氮低温恒温器optistat dn是理想的77k温区低温恒温器，具有较大的样品空间，并且适合于难以用传导方式冷却的样品，紧凑的结构也不需要占用太多实验室空间；oto光纤光谱仪se系列具有优异的温湿度、震动、与撞击稳定性，高灵敏度、超高分辨率、低杂散光 （杂散光比例可达0.01％）13种以上传感器，20种以上光栅供选择，全球最宽波段（180~1100 nm）等众多优点。oto光纤光谱仪pkg套装提供完整、平价、宽广波段范围350~1020 nm之光谱量测解决方案，可充分满足吸收、穿透、萤光、色彩、浓度等量测需求，适合镀膜、镜片、水质、环境、血液分析及生化检测之应用，是教学发展、实验室分析、光学研究的最佳选择。此次展会现场对拉曼仪器，低温恒温的联用等都很感兴趣，贝拓仪器此次展出的仪器以及witec拉曼光谱仪厂家在此次盛会上做了报告，吸引众多该领域的专家学者前来咨询。贝拓仪器参加第十九届光散射会议取得了较好的成果，为未来的贝拓整体发展再添一瓦。 贝拓仪器经理与客户交流 贝拓仪器展会现场

近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所研究员孟国文课题组和美国西弗吉尼亚大学教授吴年强研究小组合作，在贵金属纳米结构组装及其表面增强拉曼散射(SERS)应用研究方面取得新进展，相关结果以封面论文发表在《纳米研究》(Nano Res. 2015, 8, 957-966)上。　　由于电磁增强作用，位于贵金属纳米结构表面的分子拉曼信号会得到数量级的增强，从而产生表面增强拉曼散射效应。表面增强拉曼散射技术具有分子“指纹”识别能力，在化学和生物分析等领域拥有广泛的应用前景。贵金属纳米结构表面具有大幅度增强局域电磁场的位置(一般位于10nm的间隙处)称为表面增强拉曼散射“热点”，是表面增强拉曼散射信号的主要来源。因此，在三维空间内增加“热点”的密集度将有效提高表面增强拉曼散射灵敏度。目前，构筑三维SERS基底的主要方式是将球形贵金属颗粒组装到非金属纳米结构阵列上。相关理论和实验研究表明，与球形贵金属纳米颗粒相比，带有棱角或尖端的贵金属纳米结构能够产生更强的局域电磁场，因而其组装体在间隙处更易产生“热点”。如果将这些纳米结构组装成三维SERS基底，有望得到高灵敏度SERS基底。　　该研究团队以ZnO纳米锥阵列作为牺牲模板，使用含有贵金属离子和特定表面活性剂的电解液，采用电沉积方法构筑多种贵金属纳米结构单元组装的纳米管阵列，例如由银纳米片、金纳米棒、铂纳米刺和钯纳米锥等结构单元组装的纳米管阵列。这些纳米结构单元具有显著的棱角和/或尖端 由其组装的纳米管阵列具有大量间隙，在三维空间内产生高密度的“热点”。因此所构筑的纳米管阵列具有很高的表面增强拉曼散射灵敏度。例如，银纳米片组装的纳米管阵列能够灵敏地检测浓度低至10fM的罗丹明6G (R6G)。这种银纳米片组装的三维SERS基底对高毒性有机污染物多氯联苯也表现出高表面增强拉曼散射灵敏度，并能够检测两种多氯联苯的混合物，表明该三维SERS基底在检测环境中高毒性有机污染物方面具有应用前景。　　相关工作得到科技部“973”计划、“中国科学院、国家外国专家局创新团队国际合作伙伴计划”和国家自然科学基金等项目的支持。图1. 论文的相关图片被选作期刊封面　　图2. (a)银纳米片组装的纳米管阵列的扫描电镜(SEM)照片 (b)折断的纳米管的SEM照片 (c)不同浓度R6G的SERS光谱 (d) 20μ M多氯联苯-77 (PCB-77)和10μ M多氯联苯-1 (PCB-1)的混合物溶液(曲线I) 以及30μ M的 PCB-1溶液(曲线II)的SERS光谱。

图 中子散射科研平台核心、2012年通过国家验收的我国科学实验用反应堆&ldquo 中国绵阳研究堆&rdquo 首次揭开面纱。 　　科技日报绵阳11月5日电 记者5日从中国工程物理研究院(简称中物院)获悉，我国首个中子散射科研平台日前已在该院核物理与化学研究所完成建设并投入运行。利用我国科学实验用反应堆&ldquo 中国绵阳研究堆&rdquo 提供稳定中子束的该平台，目前已&ldquo 搭载&rdquo 国内首个中子应力分析谱仪等9台达到国际水平的中子散射和中子成像装置。这也标志着我国在探索科学的&ldquo 微观世界&rdquo 方面又多了一个先进的技术手段。 　　中子散射科研平台就像&ldquo 超级显微镜&rdquo ，是材料科学、生命科学、环境科学和能源科学等领域研究物质结构、动力学性质的重要实验研究装置，是国家科技综合实力的体现。与正在建设的&ldquo 中国散裂中子源&rdquo 不同，中物院中子散射科研平台依托的是反应堆中子源，由2012年6月通过国家验收的&ldquo 中国绵阳研究堆&rdquo 提供稳定冷中子、热中子束进行中子散射研究。 　　中物院中子技术团队于2002年从&ldquo 零&rdquo 起步、克服重重困难启动中子散射和中子成像等平台建设攻关，先后完成了国际先进的中子应力分析平台，国内首个高压原位中子衍射分析平台、极化中子反射谱仪、冷中子非弹性散射装置、热中子、冷中子三维成像装置等建设，总体性能指标达到国际先进水平。中物院核物理与化学研究所中子散射技术与应用研究室主任孙光爱介绍说，在高压、高低温中子衍射谱仪建设中，团队自主研制了&ldquo 原位中子衍射对顶砧高压装置&rdquo ，突破了高压中子衍射实验样品精确定位关键技术，可实现压力从常压到大于10GPa，解决了用于原位子中子衍射的大腔体静高压加载和系统集成技术难题。

仪器信息网讯 2011年11月28日，由中国物理学会光散射专业委员会主办，厦门大学承办，四川大学协办，厦门市政府、厦门大学化学化工学院及厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室赞助的“第十六届全国光散射学术会议”在厦门大学落下帷幕。下一届全国光散射学术会议将由陕西师范大学承办，于2013年在西安召开。 　　本次学术研讨会为期2天半，共吸引全国各地高校及科研院所320余名代表参会。会议共收到270余篇论文，会议主办方从中推选出大会特邀报告6个、分会邀请报告27个、分会口头报告68个、墙报152个，参会人数及论文数量均创会议历史新高。根据会议传统惯例设立了青年优秀论文奖和优秀墙报奖，经过专家组的评选，最终评选出3篇论文获青年优秀论文奖，8篇墙报获优秀墙报奖。闭幕式上，组委会为获奖人员颁发了获奖证书。 青年优秀论文奖获奖名单 获奖人 单位 论文题目 王翔 厦门大学 表面等离子体激元介导金属纳米粒子的长程电磁场耦合 赵伟杰 中科院半导体研究所 三层石墨烯及其n型和p型插层化合物的制备和拉曼光谱表征 宋薇 吉林大学 指纹吸附蛋白质的表面增强拉曼成像检测 青年优秀论文获获奖者与颁奖嘉宾合影 优秀墙报奖获奖名单 获奖人 单位 张丽艳 中科院物理所 马春丽吉林大学 黄逸凡 厦门大学 徐伟高 北京大学 郭清华 苏州大学 郭强 中科院大连化物所 苏乐 武汉大学 董军 陕西师范大学 　 　　　 优秀墙报获获奖者与颁奖嘉宾合影 　　本次会议还吸引了19家仪器厂商参展，展示了与光散射研究及光谱研究相关的新产品和技术，以下是部分参展厂商展位及产品。 HORIBA JY公司展台 HORIBA JY显微拉曼光谱仪（左）、三维水质分析荧光光谱仪（右） 赛默飞公司展台 赛默飞红外光谱仪（左）、赛默飞显微拉曼光谱仪（右） 雷尼绍公司展台 安捷伦公司展台 必达泰克公司展台 必达泰克两款便携式拉曼光谱仪 艾拓思实验设备公司展台 　　艾拓思代理的美国DeltaNu公司的两款便携式拉曼光谱仪 布鲁克光谱公司展台 NT-MDT公司展台 NT-MDT公司原子力显微镜 纳福通公司展台 爱万提斯公司展台 先锋科技公司展台 同方威视公司展台 北京鼎信优威光子科技公司展台

2023年9月25日，第二十二届全国光散射学术会议在河南开封落下帷幕。此次会议由中国物理学会光散射专业委员会主办、河南大学承办、陕西师范大学协办。据介绍，本次会议共收到国内外80余家高校和科研院所的论文投稿近300篇，注册代表近500人。为期3天的会议共安排了6场大会特邀报告，59场分会邀请报告，57场口头报告，135篇墙报，并评选出了4位优秀青年论文奖，13位优秀墙报奖。更多阅读：《相聚八朝古都开封 第二十二届全国光散射学术会议拉开帷幕》大会报告及各分会场虽然会议落下了帷幕，但是光散射的精彩还在持续。回顾过去几天的会议内容、学术分享及沟通交流，不仅展现了当前光散射的研究热点、未来发展潜力，同时也为后续的合作打下了基础。从报告内容来说，此次会议主题涵盖了物理材料、SERS/TERS、生物医药等多方面的内容。值得一提的是，本次会议中很多专家分享了拉曼光谱技术在生物医药领域的最新研究进展，包括生化分析、疾病快检/诊断、药物分析、细胞拉曼光谱分析与成像等多个层面的内容，展示了拉曼光谱在该领域极具诱惑的发展前景。特别是，拉曼无创血糖检测吸引了大家的极大关注，也给了与会代表很多启发和期待；另外，SERS/TERS会场始终“满座”，该研究方向依然保持“火热”的发展态势，各位专家在 SERS、TERS最新技术和方法开发、机理研究、应用进展等多个方面的研究越来越深入。更多阅读：《前景可瞻 拉曼光谱在生物医药领域的应用“极具诱惑”》；《持续创新的SERS/TERS技术》在之前的报道中仪器信息网已经给大家展示了部分专家的精彩报告，其实，精彩远不止这些，各位与会代表也积极参与了报告的提问和讨论环节，就各自关心的学术问题展开探讨，碰撞火花。认真听讲积极提问学科的发展离不开仪器技术的进步，而仪器技术的发展也是在学科的推动下不断前行的。本次会议中，越来越多的老师开始注重仪器开发及产业化转化，不少老师也在本次会议上展示或者介绍了相关的成果。比如，中国科学院半导体研究所谭平恒研究员的课题组成功研制了显微共焦光谱测量模块，可以实现从拉曼光谱仪到布里渊光谱仪耦合，从光栅光谱仪到光纤光谱仪耦合等，在现场我们也看到该模块和HORIBA iHR320谱仪的耦合系统；中国科学院上海微系统与信息技术研究所陈昌研究员也介绍了其课题组开发的芯片级空间外差拉曼光谱仪。据悉，该产品核心部件轻于1克；针对当前缺少教学仪器的问题，嘉庚创新实验室（鹭翔嘉仪科技有限公司）此次也展出了最新的多功能光谱教学系统，可以实现拉曼光谱、吸收光谱、荧光光谱测量等多项教学功能。更多阅读：《从问题出发 拉曼光谱仪器成果凸显》不仅如此，从商业仪器层面而言，本次会议得到了20余家仪器企业的支持，他们在会议中纷纷展示或者介绍了相关的仪器或者部件。其中，HORIBA、雷尼绍、赛默飞、长光辰英、牛津仪器、天美仪拓（爱丁堡仪器）、光谱时代、鉴知技术等企业代表也在现场分享了最新的仪器技术和解决方案。我们发现，基于数十年的积累，老牌仪器企业在拉曼光谱仪器技术和应用层面不断“攀高”。对国产厂商而言，虽然与进口品牌相比还有不少需要追赶的地方，但是同时我们也看到了很多国产仪器厂商也在努力进行科研拉曼，以及相关模块或者部件的开发，从差异化方面寻找进一步的发展空间，给整个市场增加了更多的活力。很多老专家也纷纷感慨，要大力扶植国产拉曼光谱仪的发展，争取赶超世界一流。更多阅读：《20多家厂商齐聚开封 这些拉曼产品引人驻足》仪器演示河南大学莫育俊教授在开幕致辞中特别强调，跨学科合作对产业发展的推动起到至关重要的作用，要注重团队内部和团队之间的合作与交流。本次会议中，各位专家之间、专家与厂商之间，以及厂商与厂商之间都展现了良好的学术交流氛围，大家就仪器的开发、应用等多个层面展开了广泛的讨论。同时，为了传承和发展，各位前辈专家也对年轻从业人员，以及学生等进行了耐心、详细地指导。现场交流墙报环节光散射研究是一个复杂并具有挑战性的领域，光散射原创性的研究成果可以推动光学、物理学、材料学科等的发展，为相关领域的研究提供新的思路和方法，拓宽各学科的边界。光散射专业委员会秘书长陈建研究员在做会议总结的时候也提到，我国古代伟大的四大发明，其中有三项都是出现于宋代，而本次会议在开封——东京汴梁召开，也具有非常美好的寄托和愿景。就如同莫育俊教授在会议开幕致辞的时候呼吁的那样，大家要坚定信心开展原创性的研究，推动光散射领域的发展，带来更多的创新和突破！第二十二届全国光散射学术会议落幕，第五届拉曼光谱网络会议即将开启，报名链接：https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/icrs2023/

导读：布拉迪斯拉发先进材料应用中心（Center of Advanced Material Applications in Bratislava）的科研工作者利用对光致各向异性有不同响应的超高分辨散射式近场光学显微镜-neaSNOM，研究了有机半导体薄膜的分子取向与离散分子结构异质性的关系，揭示了分子取向对分子缺陷的影响。在此过程中，作者自创了一种综合利用振幅和相位信号测量分子取向的方法。上图：利用Neaspec设备表征材料得到的s-SNOM结果 文献解析：近年来, 共轭高分子以及小分子在有机电子设备方面的应用受到广泛关注，这是因为相比于无机半导体，它们在以下方面展现了其潜在优势：应用适配性、生物相容性、以及相对简单的制备过程。简单的制备过程也吸引化学家设计并研发了具有各种不同结构和功能基团的共轭分子，以此来满足有机电子设备的需要。而电导率作为重要的功能指标之一，与分子的取向息息相关。考虑到大多数分子都是各向异性的，分子取向将直接影响其光电特性（也就是能量转换效率）和机械特性。而根据具体应用的不同，设备需要一种特定的分子取向以满足其需要，并且此时其他的分子取向会被视为材料的缺陷。也因此，缺陷分析在有机半导体设备的开发与改进工作中，起到了举足轻重的作用。然而，对尺寸小于100 nm缺陷的判定一直是一块未被充分研究与记录的领域。 光学技术是表征分子取向的主要手段。而衍射限的存在限制了其测量精度，致使得到的光学响应信号体现的只是（精度范围内）很多纳米颗粒的平均情况。面对该问题，德国Neaspec公司历经多年研发出散射式近场光学显微镜（scattering-type scanning near-field optical microscopy，s-SNOM）。该设备突破衍射限(优于10 nm空间分辨率)并完成了超高空间分辨率的纳米成像。它能表征薄膜材料的固有纳米晶体结构、局部多晶型、异质性或应变性以及反应分子取向等信息。尽管近些年技术方面的进步日新月异，利用s-SNOM分析分子取向的工作却迟迟没有进展，眼下只有寥寥几篇的相关报告得以被发表。在本文中，作者深入研究了分子取向，并对离散分子结构的异质性做了分析。在此之上，作者观察到了与表面形貌并不相关的定向缺陷。这些缺陷对有机电子系统的功能性产生了直接的影响。 参考文献[1] Nanoimaging of Orientational Defects in Semiconducting Organic Films, [J]. The Journal of Physical Chemistry C, 2021, 125(17):9229-9235.

【科学背景】共价有机框架（COFs）是一类功能性材料，能够在能量转换和存储方面发挥作用。然而，尽管近20年的研究，对于它们的合成条件却缺乏统一的预测规则。这部分是由于对于形成的早期阶段的成核和生长的认识仍然不完整。为了解决这一挑战，科学家们需要一种能够在操作中进行研究的技术，以全面理解COF形成的动态过程。鉴于此，德国慕尼黑大学的Richard Martel & Emiliano Cortés等研究者在“Nature”期刊上发表了题为“Early stages of covalent organic framework formation imaged in operando”的最新论文。科学家们使用了干涉散射显微镜（iSCAT）技术，首次揭示了在COF合成过程中液液相分离的现象，这表明了溶剂在形成过程中的关键作用。利用这些发现，他们成功地开发了一种新的COF合成方案，在室温下进行反应，实现了对合成条件的有效设计。这项研究的结果揭示了溶剂在COF合成中的重要性，并为有理材料合成提供了新的视角和方法。【科学亮点】(1) 本研究首次利用干涉散射显微镜（iSCAT）技术进行了COF聚合和框架形成的操作内研究。这一技术在高速度（微秒/毫秒级）下结合了亚5纳米的灵敏度和高空间分辨率，使得能够观察到反应混合物中的所有物质，包括晶态、非晶态、液体/固体相。(2) 实验结果显示，COF的形成过程中存在液液相分离，表明常规COF合成中存在结构化溶剂，呈现为无表面活性剂的（微）乳液。此外，发现溶剂的作用不仅仅是溶解性，还通过将反应物和催化剂分隔开来起到了动力学调节剂的作用，从而影响COF的形成过程。（3）基于这些发现，作者成功开发了一种室温下合成COF的新协议，摆脱了之前合成中需要提高温度的限制。这项工作将框架合成与液相图连接起来，为合理设计反应环境提供了新的方法。【科学图文】图1：iSCAT是全面了解COF形成机制的有效工具。图2. 实时iSCAT图像在空间和时间上显示COF的形成，在添加催化剂后的毫秒内显示液-液相分离过程。图3. 常规碳纳米管合成中的溶剂结构。图 4：合理设计了COFs的室温合成方案。【科学结论】这项研究为理解和优化复杂湿化学过程（如COF合成）提供了新的科学启示。通过使用iSCAT显微镜直接成像，作者得以深入解析COF合成的多阶段过程，揭示了液液相分离等关键现象。同时，作者提出的IAC合成方案展现了在温和条件下合成框架材料的可靠途径，这为设计更高性能的COF材料提供了新的思路。此外，作者提出的通过液相图定制反应环境的策略不仅可以用于COF合成，还可以推广到其他材料的合成领域，为实现有理材料合成提供了可行性方案。这一研究还强调了利用光散射技术可视化反应过程的重要性，这为更深入地理解化学反应机制提供了新的方法。综上所述，本研究不仅为COF合成提供了新的合成策略和理解机制，还为湿化学过程的探索提供了新的科学思路和方法。原文详情：Gruber, C.G., Frey, L., Guntermann, R. et al. Early stages of covalent organic framework formation imaged in operando. Nature (2024).https://doi.org/10.1038/s41586-024-07483-0

近年来，范德瓦尔斯（vdW）材料中的表面化激元(SP)研究，例如等离化激元、声子化激元、激子化激元以及其他形式化激元等，受到了广大科研工作者的关注，成为了低维材料领域纳米光学研究的热点。其中，范德瓦尔斯原子层状晶体存在特的激子化激元，可诱导可见光到太赫兹广阔电磁频谱范围内的光学波导。同时，具有较强的激子共振可以实现非热刺激（包括静电门控和光激发）的光波导调控。 前期的众多研究工作表明，扫描近场光学显微镜（SNOM）已经被广泛用于稳态波导的可视化表征，非常适合评估范德瓦尔斯半导体的各向异性和介电张量。 如上所述，范德瓦尔斯材料中具有异常强烈的激子共振，这些激子共振能产生吸收和折射光谱特征，这些特征同样被编码在波导模式的复波矢量qr中，鉴于范德瓦尔斯半导体在近红外和可见光范围内对ab-平面的光学化率有重大影响，因此引起了人们的研究兴趣。 2020年7月，美国哥伦比亚大学Aaron J. Sternbach和D.N. Basov教授等研究者在Nature Communications上发表了题为：”Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides”的研究文章。研究者以范德瓦尔斯半导体中的WSe2材料为例，利用德国neaspec公司的纳米空间分辨超快光谱和成像系统，通过飞秒激光激发研究了WSe2材料中光波导在空间和时间中的电场分布，并成功提取了飞秒光激发后光学常数的时间演化关系。同时，研究者也通过监视波导模式的相速度，探测了WSe2材料中受激非相干的A-exciton漂白和相干的光学斯塔克（Stark）位移。 原文导读： ① 在纳米空间分辨超快光谱和成像（tr-SNOM）实验中（图1，a），研究者先将Probe探测光（蓝色）照到原子力显微镜（AFM）探针的点上，从探针点（光束A）散射回的光被离轴抛物面镜（OAPM）收集并发送到检测器。同时，WSe2材料的中的波导被激发并传播到样品边缘后，进而波导被散射到自由空间（光束B）。二个Pump泵通道（红色）可均匀地扰动样本并改变波导的传播。 通过在WSe2/SiO2界面处的近场tr-SNOM的振幅图像（图1b）可明显观察到约120 nm厚WSe2材料边缘（白色虚线）处形成的特征周期条纹—光波导电场分布。研究者进一步通过定量分析数据，分别获取了稳态和光激发态下，WSe2中波导的光波导的相速度q1,r和q1,p。图1：纳米空间分辨超快光谱和成像系统对WSe2材料中光波导的纳米成像结果。a:实验示意图（蓝色为Probe光，红色为Pump光）；b：近场纳米光学成像 c: 在稳态下，WSe2边缘的近场光学振幅图像；d: 光激发态下，延迟时间 Δt=1ps的WSe2边缘的近场光学振幅图像；e: 分别对c、d进行截面分析，获取定量数据。Probe探测能量，E=1.45 eV ② 研究者通过变化Probe探测能量范围（1.46–1.70 eV）及其理论计算成功获取了WSe2晶体稳态下的色散关系和理论数据显示A-exciton所对应的能量。图2：WSe2晶体稳态动力学的时空纳米成像研究。a: 不同Probe能量的近场光学振幅；b: 傅里叶变换（FT）分析 c: Lorentz拟合的WSe2块体材料介电常数面内组成；d: 基于Lorentz模型理论计算的能量动量分布（吸收光谱）。Probe探测能量，E 1.46–1.70 eV。 ③ 为了进一步研究光激发下WSe2中波导的色散和动力学，研究者进一步在90 nm的WSe2材料上，通过探测能量E = 1.61 eV，泵浦能量E = 1.56 eV，泵浦功率1.5 mW的实验条件进行了一列的纳米空间分辨超快光谱和理论研究。研究结果表明（图3a,b），研究者成功获取到了不同延迟时间Δt与δq2和δq1的关系。结果表明：光激发后的个ps内，虚部q2（图3a）突然下降（δq20）并迅速恢复。另一方面，理论计算结果（图3，c）显示了在A-exciton附近（黑色虚线箭头），初始能量Ex处，稳态（黑色虚线）和激发态A-exciton能量Ex’（蓝色箭头）分别的色散关系。 为了弄清各种瞬态机制，微分色散关系被研究者引入。先，研究者定义了微分关系：δqj=qj,p – qj,r，（j=1,2 分别代表波矢的实部和虚部，p, pump激发态，r 稳态）。研究者的理论及实验微分色散关系结果（图3 d、e）成功显示了光诱导转变中A-exciton的动力学行为。结果表明：A-exciton附近微分色散的特征是由两个伴随效应引起的：（i）仅在Δt=0时观察到的A-exciton的7 meV蓝移； （ii）A-exciton的漂白（定义为光谱频谱展宽和/或振荡强度降低（见图3d）。 趋势（i）在1 ps内恢复，与抑制耗散的动力学一致（图3a）。因此，研究者得出结论，A-exciton共振的瞬态蓝移是由于相干的光诱导过程所引起。 趋势（ii）持续时间更长，因此归因于非相干激子动力学。图3：WSe2中波导模的微分色散和动力学研究。a: δq2与Δt曲线；b: δq1与Δt曲线 c: 平衡和非平衡条件下洛伦兹模型计算的色散关系；d: 理论微分色散关系；e: 实验微分色散关系 综上所述，波导的瞬态纳米超快成像使我们能够以亚皮秒（ps）时间分辨率来量化光诱导变化的WSe2光学特性。研究者在WSe2上成功观察到了光诱导相速度的大幅变化，这表明所观察到的效应可能在范德瓦尔斯半导体中普遍存在。此外，研究者的研究结果表明，我们可以按需调谐范德瓦尔斯半导体的光学双折射行为。另一方面，研究者的工作开创性地发展了利用tr-SNOM探测超快激子动力学的工作，并为利用波导作为定量光谱学工具研究纳米光诱导动力学铺平了道路。研究者认为这种超快泵浦探测方法的高空间和时间分辨率，可能同样适用于新奇拓扑材料中的边缘模式和边缘效应的研究。 neaspec公司利用十数年在近场及纳米红外领域的技术积累，开发出的全新纳米空间分辨超快光谱和成像系统，其Pump激发光可兼容可见到近红外的多组激光器，Probe探测光可选红外（650-2200 cm-1）或太赫兹（0.5-2 T）波段，实现了在超高空间分辨（20 nm）和超高时间分辨（50 fs）上对被测物质的同时表征，可广泛用于二维拓扑材料、范德瓦尔斯（vdW）材料、量子材料的超快动力学研究。 参考文献：[1]. Aaron J. Sternbach et.al. Femtosecond exciton dynamics in WSe2 optical waveguides, Nature Communications , 11, 3567 (2020).

冬藏春发，傲雪凌霜，十二月的长春是银装素裹的冰雪世界。由于疫情原因，第二十一届全国光散射学术会议将以线上会议方式举办。会议受中国物理学会光散射专业委员会委托，由吉林大学超硬材料国家重点实验室承办，北京理工大学协办，于2021年12月24至28日召开。本届大会邀请了国内外知名专家就光散射和相关光谱原理和技术等领域的前沿热点问题进行交流。会议邀请了国内外著名专家、学者参会并作报告，共收到400余篇摘要与论文投稿，注册参会600余人，分别来自百余所高校、科研院所和企业。会议主题涵盖了SERS/TERS、材料物理、生物医药等方面，将开展7场大会报告、58场分会邀请报告、67场分会口头报告、12场仪器展商报告、线上参评优秀青年论文8份、优秀墙报投稿74份。报告全程使用“腾讯会议”，我们诚挚的欢迎各位同仁参会与交流，共同办好这场两年一度的光散射学术盛会。会前特邀讲座时间12月24日主持人14:00-15:00会前特邀讲座1：刘玉龙 研究员 （中科院物理所）布里渊散射原理和技术发展在研究中的应用与它在中国发展的历史张韫宏15:00-16:00会前特邀讲座2：程光煦 教授 （南京大学）从三本书封面说起（动量守恒-能量守恒-与物质的作用）16:00-17:00会前特邀讲座3：王爽 副教授 （西北大学）多元拉曼光谱与图像分析方法及其应用实例第二十一届全国光散射学术会议大会报告时间12月25日主持人8:30-9:00开幕式刘冰冰9:00-9:45大会报告1：张锦 院士（北京大学）二维材料的偏振拉曼光谱研究谭平恒9:45-10:30大会报告2：Prof. Zexiang Shen （Nanyang Technological University, Singapore）Enhancing Properties of Two-Dimensional Perovskites with High Pressure 10:30-10:40合影；茶歇10:40-11:25大会报告3：郭林 教授 （北京航空航天大学）非晶半导体微、纳米材料SERS活性的研究与进展赵冰11:25-12:10大会报告4：徐健 研究员 （中科院青岛生物能源与过程研究所）高通量拉曼流式细胞分选仪(FlowRACS)的研制与应用时间12月28日主持人8:30-9:15大会报告5：Prof. Jorio Ado （Universidade Federal de Minas Gerais, Brazil）Nano-Raman Spectroscopy in Graphene Systems任斌9:15-10:00大会报告6：李剑锋 教授 （厦门大学）增强拉曼光谱原位研究表界面反应过程10:00-10:10茶歇10:10-10:55大会报告7：王兵 教授 （中国科技大学）单化学键精度的分子多重特异性综合表征陈建10:55-12:00闭幕式第二十一届全国光散射学术会议分会场报告12月25日 邀请报告 口头报告第一分会场：SERS/TERS 时间报告人单位题目主持人吴德印13:30-13:55方吉祥西安交通大学邀请报告：浓缩富集与分子空间定位型SERS关键技术及应用13:55-14:20杨良保中国科学院合肥物质科学研究院邀请报告：A General Surface Enhanced Raman Spectroscopy Method for Actively Capturing Target Molecules in Small Gaps14:20-14:35胡艳芳南开大学一种双功能表面增强拉曼基底的普适性制备方法14:35-14:50万福重庆大学电力变压器油中溶解糠醛表面增强拉曼光谱原位检测研究14:50-15:05董军西安邮电大学自组装制备金属纳米结构衬底及其表面增强拉曼特性研究15:05-15:15茶歇主持人尤静林15:15-15:40赵志刚苏州纳米技术与纳米仿生研究所邀请报告：以纳米形貌为驱动力增强半导体材料的SERS活性及应用探索15:40-16:05邱腾东南大学邀请报告：二维过渡金属硫属化合物缺陷与界面增强拉曼散射16:05-16:20李安然北京航空航天大学Remarkable Surface-Enhanced Raman Scattering Activity of Amorphous Zn(OH)2 Nanocages16:20-16:35王丰上海师范大学QSS@AuNPs动态SERS基底的制备与应用第二分会场：材料物理及仪器时间报告人单位题目主持人钟海政13:30-13:55刘玉龙中国科学院物理研究所邀请报告：时间门控拉曼光谱原理及在纳米与发光材料中的应用13:55-14:20徐伟高南京大学邀请报告：二维异质界面的耦合结构与功能14:20-14:45李兆芬雷尼绍上海（贸易）有限公司仪器公司：雷尼绍拉曼光谱产品及技术最新进展14:45-15:00黄保坤江苏海洋大学拉曼积分球光谱仪研究进展15:00-15:10茶歇主持人王玉芳15:10-15:35林妙玲中国科学院半导体研究所邀请报告：转角二维材料中声子重整化的拉曼光谱研究15:35-16:00彭波电子科技大学邀请报告：铁磁二维材料非互易磁光拉曼效应16:00-16:25石磊中山大学邀请报告：一维碳链的拉曼光谱研究16:25-16:50马书荣赛默飞世尔科技(中国)有限公司仪器公司：赛默飞拉曼光谱仪新技术和应用介绍16:50-17:05徐宗伟天津大学宽禁带半导体原子尺度缺陷加工与光谱表征第三分会场：分析医药及其他时间报告人单位题目主持人龙亿涛13:30-13:55沈爱国武汉大学邀请报告：叁键拉曼散射的光学标记技术13:55-14:20高婷娟华中师范大学邀请报告：偶氮增强拉曼散射与超灵敏拉曼光谱成像14:20-14:35王楠西安电子科技大学基于贝塞尔光拉曼光谱仪的散射介质中药物检测及定量分析14:35-14:50赵婷婷丰益（上海）生物技术研发中心有限公司Structure-gelatinization Characteristics Relationships for Starches with Different Amylose Content by using Raman Spectroscopy14:50-15:05李洋哈尔滨医科大学拉曼光谱在生物样品分析领域的应用15:05-15:15茶歇主持人叶坚15:15-15:40傅钰中国科学院微生物研究所邀请报告：Combination of an Artificial Intelligence Approach and Laser Tweezers Raman Spectroscopy for Microbial Identification and Characterization15:40-16:05崔丽中国科学院城市环境研究所邀请报告：单细胞拉曼研究环境功能微生物和生命过程16:05-16:20李天宇长春长光辰英生物科学仪器有限公司仪器公司：拉曼检测技术在生物医学领域中的全流程解决方案16:20-16:35孔宪明辽宁石油化工大学分子衍生化TLC-SERS应用于食品中有害物的快检研究16:35-16:50余东武汉大学印刷驱动的拉曼模拟指纹加密研究12月26日 邀请报告 口头报告第一分会场：SERS/TERS时间报告人单位题目主持人王培杰8:30-8:55谢微南开大学邀请报告：基于等离激元“核-卫星”纳米结构的表界面化学分析8:55-9:20张正龙陕西师范大学邀请报告：等离激元调控发光和催化研究9:20-9:35刘皓吉林大学基于SERS传感的增强纳米酶催化体系用于有机汞的全去除9:35-9:50欧阳磊中国地质大学（武汉）基于等离子体多普勒光栅的表面增强光谱增强机理研究9:50-10:05钟航中国工程物理研究院材料研究所表面等离激元催化反应的原位表面增强拉曼光谱研究：对氨基苯硫酚偶联反应与电催化CO2还原反应10:05-10:15茶歇主持人张洁10:15-10:40吴德印厦门大学邀请报告：电位调控SPR光电化学反应的表面增强拉曼光谱10:40-11:05江林苏州大学邀请报告：表面等离激元纳米结构设计及应用11:05-11:30王晓天北京航空航天大学邀请报告：非晶半导体纳米材料的表面增强拉曼散射效应11:30-1

二次电子(SE)和背散射电子(BSE)是扫描电镜(SEM)中最基本、最常用的两种信号，对于很多扫描电镜使用者而言，二次电子可以用来表征形貌，背散射电子可以进行原子序数表征已经是基本的常识。然而，二次电子、背散射电子与衬度的关系并非如此简单。今天，我们就来深入的了解一下SE、BSE的细分类型，各自的特点，以及它们和衬度之间的关系。二次电子 二次电子是入射电子与试样中弱束缚价电子产生非弹性散射而发射的电子，一般能量小于50eV，产生深度在试样表面10nm以内。二次电子的产额在很大程度上取决于试样的表面形貌，因此这也是为什么在很多情况下大家把SE图像等同于形貌像。然而，这种说法并不严谨。二次电子（SE）和其它衬度的关系 二次电子的产额其实和成分也有很大的关系，尤其是在低原子序数(Z图2 碳银混合材料的SE、BSE图像以及碳、银电子产额 所以，如果对于低原子序数试样，或者原子序数差异非常大时，若要反映成分衬度，并不一定非要用BSE像，SE像有时也可获得上佳的效果。 除了成分衬度外，SE还具有较好的电位衬度，在正电位区域SE因为收到吸引而使得产额降低，图像偏暗，反之负电位区域SE像就会偏亮。而BSE因为本身能量高，所以产额受电位影响小，因此BSE像的电位衬度要比SE小的多。图3 另外，如果遇上试样的导电性不好，出现荷电效应或者是局部荷电，这也可以看成是一种电位衬度。这也是当出现荷电现象的情况下，相对SE图像受到的影响大，BSE图像受影响则比较小。这也是为什么在发生荷电现象的情况下，有时可以用BSE像代替SE像来进行观察。 至于通道衬度，一般来说因为需要将样品进行抛光，表面非常平整，这类样品基本上没有太多的形貌衬度。SE虽然也能看出不同的取向，但是相比BSE来说则要弱很多，所以一般我们都是用BSE图像来进行通道衬度的观察。图4 SE和衬度的关系，总结来说就是SE的产额以形貌为主，成分为辅，容易受到电位的影响，取向带来的差异远不及BSE。在考虑具体使用哪种信号观察样品的时候，可以参考表1，SE和BSE特点刚好互补，并没有孰优孰劣之分，需要根据实际关注点来选择正确的信号进行成像。 表1SEBSE能量低高空间分辨率高低表面灵敏度高低形貌衬度为主兼有成分衬度稍有为主阴影衬度弱强电位衬度强弱抗荷电弱强 二次电子的分类 刚才简单介绍了SE和衬度的一些基本关系，接下来我们细谈一下SE的分类。因为不同类型的二次电子在衬度、作用深度上的表现完全不同，使得不同SE探测器采集的SE像会有非常大的差异。因此，为了能在电镜拍摄中获得最佳的效果，我们有必要对SE的类别进行详细的了解。 如果按照国家标准来进行分类的话，SE主要分为四类，分别是：SE1：由入射电子在试样中激发的二次电子；SE2：由试样中背散射电子激发的二次电子；SE3：由试样的背散射电子在远离电子束入射点产生的二次电子；SE4：由入射束的电子在电子光学镜筒内激发的二次电子。 国标这样定义完全正确，然而这样的分类对于在实际电镜操作中并没有太多指导意义。为什么呢？因为不管是什么类别的SE都是属于低能电子，探测器在采集的时候往往也不能对其加以区分。那么，我们现在可以换个思路来理解一下这几种二次电子。由于SE4对成像不起作用，我们在此不进行讨论。A. SE1： 由原始电子束激发，因此其作用深度最浅，对表面最为敏感，我们知道SE本身也有成分衬度，所以SE1也非常能体现出极表层的成分差异。 其次，正因为SE1信号来自于样品的极表面，作用体积小，所以其出射角度应该相对比较高。因此，SE1的分辨率应该是所有类型中最好的。 再者，正是因为SE1的出射高度都是高角，所以其产额不易受到试样表面凹凸不平的影响，因而其分辨率虽好，但是立体感则相对比较弱。B. SE2和SE3： 由BSE激发产生的SE。因为BSE本身作用区域较大，所以在回到试样表面再次产生的SE的作用范围要比SE1大的多，正因如此， SE2和SE3的分辨率也弱于SE1。 其次，SE2和SE3是被位于试样深处的BSE激发，它们的产额在很大程度上取决于试样深处的BSE，而且它们作用区域较深，也更能体现出试样深处的成分信息。 再者，SE2和SE3由不同方向的BSE产生，因此其出射角度相对也较为广泛，从高角到低角均有分布。C. 另外，我们需要再考虑到荷电因素，荷电本身的负电位会将产生的SE尽量推向高出射角方向出射，所以受到荷电影响的电子也一般分布于较高的出射角。 SE1分布在高角、SE2和SE3分布在各个角度，荷电SE分布在高角。这样一来，我们把SE1、SE2、SE3原来按产生的类型分类转化为更加实用的按照出射角度进行分类。即：高角电子以“SE1+荷电SE”为主，低角电子以“SE2+SE3”为主。不同出射角度的SE有着截然不同的特点，我们分别来看一下。A. 轴向SE： 轴向SE是以接近90° 出射的二次电子，其中以SE1所占比例最高。由于作用体积最小，分辨率相应也是最高，且具有最高的表面敏感度，因此可以分辨极表面的成分差异，但是同时对一些并不希望看见的表面沉积污染或者氧化等，也会一览无遗。同时，因为轴向SE中所含的荷电SE也相应最多，所以，一方面对电位衬度最为敏感，另一方面受到荷电的影响也最为严重。B. 高角SE 高角SE是以较高角度出射的二次电子，也是以SE1为主，不过相对轴向SE中所含SE1而言数量稍低。高角SE的分辨率、表面灵敏度、电位衬度相对轴向SE而言也有所降低，不过由于荷电SE占比减少，所以和轴向SE相比，高角SE受到的荷电现象影响较小。高角SE和轴向SE都是向上出射，所以图像的立体感都比较差。C. 低角SE 低角SE是以较低角度出射的二次电子，其中SE2、SE3占有较高比例。所以低角SE反映的是试样较为深层的信息，表面灵敏度低，作用体积大，分辨率也不及高角SE和轴向SE。不过低角SE的图像立体感很好，抗荷电能力也比前两者强。 不同类型二次电子的特点 这样，我们就将原来只能从定义的角度进行区分的SE1、SE2、SE3，转变成出射角度不同的轴向SE、高角SE和低角SE。而按照角度进行分类之后，在实际探测信号时是完全可以对其进行区分的，我们会在之后的篇幅中对其进行详细的介绍。这样，我们现在可以总结一下几种类型SE的特点，如表2。表2轴向高角低角出射角度接近90°大角度小角度凹坑处的观察有信号有信号信号弱分辨率最好很好一般表面灵敏度最好很好较弱立体感差差很好成分衬度极表面成分表面成分较为深处电位衬度强强弱抗荷电能力弱较弱强 很多人都用过场发射扫描电镜，对样品室内SE探测器得到的低角SE2信号，与镜筒内SE探测器得到的高位SE1信号的图像对比会深有感触，很明显两者的立体感相差很大，见图5。图5 低角SE图像（左）和高角SE图像（右） 但是对镜筒内的SE信号再次拆解为高角SE和轴向SE可能会觉得很陌生，虽然前面我们已经对二者进行了介绍，但是毕竟不够直观。我们不妨看看图6，两张图都是使用镜筒内探测器获得，分辨率和立体感都很类似，总体效果非常接近，但是轴向SE（左图）受到小窗口聚焦碳沉积的影响，而同时获得的高角SE（右图）的碳沉积影响则轻微很多。 图6 轴向SE图像（左）和高角SE图像（右） 图7的样品为硅片上的二维材料，左图为高角SE图像，右图为轴向SE图像，轴向SE的灵敏度明显高于高角SE。图7 硅片上的二维材料，高角SE图像（左）和轴向SE图像（右）图8的样品为绝缘基底上的二维材料，左图为高角SE图像，右图为轴向SE图像，可以看到轴向SE受到荷电的影响也要高于高角SE。图8 绝缘基底上的二维材料，高角SE图像（左）和轴向SE图像（右） 总结一下，我们将二次电子拆解成轴向、高角和低角三个不同的类型，它们没有优劣之分，均有自己的特点，有优点也有缺点。我们只有在实际操作时发挥出每种信号的优势，才能获得最适合的图像。 好了，关于SE的分类相对比较简单，相信您已经完全理解，我们将在下一篇中详细说一下BSE。 为了更好的理解这篇的内容，让我们通过几张SE图像来实际感受一下不同类型SE之间的差异吧！ 您能分得清以下图片分别是哪一类型的SE信号，并且在什么衬度特点上产生的差异吗？我们将会在下一期文章中公布答案哦！0102030405

中山大学电子与信息工程学院、光电材料与技术国家重点实验室的李朝晖、沈乐成团队提出了一种可在强散射动态活体内实现光学聚焦的波前整形技术。该技术结合时间反演超声编码原理，能够在相机单次曝光的条件下实现散射光场的重新聚焦，平均单模式调控时间可降低至29 ns。该团队利用该系统成功演示了穿透约5.1 mm厚度的活体成年斑马鱼的动态聚焦过程。该工作以“High-speed single-exposure time-reversed ultrasonically-encoded (TRUE) optical focusing inside dynamic scattering media”为题发表在了Science Advances。在生物光子学中，光在散射组织内的聚焦能力对于光学成像、光学控制以及光学治疗等领域具有至关重要的意义。然而，生物组织中折射率的不均匀性会造成光的散射，导致光在生物软组织内的聚焦深度被限制在了约1毫米左右。为了解决这一难题，波前整形技术通过空间光调制器等器件对入射光场进行相位预补偿，结合超声引导星在生物组织内提供的对比度机制，能够克服散射效应实现组织内的光学聚焦。然而，生物活体存在的呼吸、血流、心跳等动态生理过程限制了波前整形系统的有效调控时间窗口。因此，缩短整形系统中的平均单模式调控时间，对于面向生物活体应用的波前整形技术极为迫切。针对上述难题，该研究团队设计了一种可对抗动态活体散射的高速波前整形系统，如图1所示。该系统利用聚焦的超声波作为引导星，同时通过在空间光调制器上预加载四进制相位编码掩模，使得相机只需要单次曝光便可以通过高效的算法完成相位的准确提取。此外，该系统利用GPU对数据进行并行处理，使得对于具有百万像素的相位重构时间缩短至1.3 ms。通过上述技术，所研发的高速波形整形系统能够在8.1 ms内完成5.2×105个有效空间模式的完整调控，平均单模式调控时间约为29ns，较之前最快的系统提升了3倍多。图1 (A) 可对抗动态活体散射的高速波前整形系统示意图；(B) 待测散射光场散斑图； (C) 四进制相位编码掩模； (D) 重建后的相位图。 通过该系统，研究人员成功演示了穿透约5.1 mm厚的活体成年斑马鱼的动态聚焦过程（图2）。该工作展示了高速单次曝光的动态散射介质内部光聚焦系统在生物活体内部聚焦时的优越性能，为波前整形技术在活体生物组织的生物医学应用迈出了重要一步。 图2（A）系统在约5.1 mm厚的活体成年斑马鱼的聚焦演示实验；（B）相机拍摄到的内部焦点。

2016年6月30日，Quantum Design中国子公司引进德国Neaspec公司的高分辨率散射型近场光学显微镜（NeaSNOM）样机并完成安装测试。该样机实验室可对相关领域科学 研究工作者提供真机体验服务，欢迎广大学者拨打010-85120280，或者致信neaspec@qd-china.com预约体验。Quantum Design中国子公司NeaSNOM近场光学显微镜样机实验室 Neaspec公司的NeaSNOM系统是市场一款散射型扫描近场光学显微镜。其化的散射式核心设计技术，打破了传统光学显微镜对入射激光波长的 依赖限制，大的提高了光学分辨率，在可见、红外和太赫兹光谱范围内实现了空间分辨率优于10nm的光谱和近场光学图像的测量。NeaSNOM系统中 化的照射、收集模块，确保了近场光学显微镜和谱图的可靠性和可重复性，使其成为了纳米光学领域等离子激元、FTIR和太赫兹等热点方向的科研设备。 NeaSNOM 典型应用案例： 1. 纳米结构等离子激元（Plasmonic）研究 2. Nano-FTIR对纳米结构不同材料组分分析 3. 太赫兹对单个晶体管中载体浓度分布成像 更多信息请点击：http://www.instrument.com.cn/netshow/C170040.htm 相关产品： 纳米傅里叶红外光谱仪 Nano-FTIR---具有10nm空间分辨率的纳米红外光谱仪

● 合作交流为加强与用户的沟通交流，准确把握客户的需求，使产品更好的为科研工作者服务，今秋11月，s-SNOM散射式近场光学技术开创者-慕尼黑大学Fritz Keilmann教授到访中国上海、深圳、广州等地，与中国科学家进行了广泛地探讨合作。Fritz Keilmann教授任职于德国慕尼黑大学（Ludwigs-Maximilians-Universit?t），主要从事红外纳米显微和光谱研究，自本世纪初起与Rainer Hillenbrand（现任教于西班牙nanoGUNE研究中心）等学生研究并实现了散射式近场光学显微镜的开发和搭建工作，而后作为主要奠基人成立了全球知名近场光学设备研发供应企业——德国neaspec公司。此次中国之行，Fritz Keilmann教授先后到访了上海理工大学、广州中山大学等院校的neaspec优质用户，对中国近场技术近年来的长足发展印象深刻，另外，Fritz Keilmann教授还先后参加了深圳先进科学与技术国际会议（报告题目：THz Near Field Mictroscopy），中山大学近场技术研讨会（报告题目：Surface-guide slow light for nanoscopy），与现场老师和同学深入浅出地交换了意见和看法，并获得一致好评。Fritz Keilmann教授也非常期待明年的中国之行可以与更多的学术友人建立广泛的联系和合作。图一：左上：Fritz教授参加深圳先进科学与技术国际会议；右上：Fritz教授参加中山大学近场技术研讨会；左下：Fritz教授和上海理工游老师（庄松林院士团队）及组员合照；右下：Fritz教授参观中山大学陈焕君老师（许宁生院士团队）实验室。● 新品推出 近期，德国neaspec公司又推出了三代散射式近场光学显微镜（简称s-SNOM），其采用的散射式核心设计技术，大的提高了光学分辨率，并且不依赖于入射激光的波长，能够在可见、红外和太赫兹波段范围内，提供优于纳米空间分辨率的显微和光谱测量。目前，三代散射式近场显微镜已成功集合了纳米傅里叶红外（nanoFTIR）,针增强拉曼（TERS）,纳米超快光谱（nano-ultrafast）,纳米太赫兹（nano-THz）等多种功能，并可以提供低温（10K）、超高真空（10-9mBar）等端测量环境，在等离基元、纳米FTIR和太赫兹等众多研究方向上取得了许多重要科研成果。图二：neaspec新近场系统可集成纳米傅里叶红外（FTIR）、纳米超快光谱（ultrafast）、针增强拉曼（TERS）和纳米太赫兹系统（THz）。 【进展参考】 1. 薛孟飞, 陈佳宁. 基于扫描探针技术的超分辨光学成像和谱学研究进展[J].物理, 2019, 48(10):662-676.

12月1-5日，第十九届全国光散射学术委员会（CNCLS19）在广州中山大学召开。HORIBA科学仪器事业部携相关产品出席此次会议。CNCLS19会议内容广泛，涉及拉曼、荧光、小角散射等光散射技术和表面等离子体光学及表面增强光谱，以及光谱在新材料、生物、医学、食品安全等领域的应用等。在12月3日的技术交流报告分会场，HORIBA技术专家鲁逸林博士为大家介绍了超低波数、DuoScan、普通拉曼光谱快速成像，HORIBA NANO Raman等技术；以及如何运用这些技术表征二维材料缺陷、层数、晶界、电势等，其中TRES技术因其纳米级别的分辨率和高灵敏度受到与会者的广泛关注。此次光散射盛宴上，HORIBA不负众望，现场展示了多台先进仪器产品，如灵活化显微拉曼系统、台式一体化拉曼光谱仪和纳米粒度仪等，让与会者近距离接触仪器，了解产品性能。同时HORIBA还开辟了现场互动通道，与会者就自己遇到的实际问题与HORIBA技术专家们现场沟通，获取佳的解决方案。灵活化显微拉曼系统，由显微共焦模块和光谱仪探测系统组成，具有结构简单、操作方便、性价比高、光路准直快速的特点，并且可以方便地添加和升级各种光学元件，能够实现特定激光波长的低波数测试，满足多种多样的测试需求。台式一体化拉曼光谱仪 Micro-Raman可用于固液样品拉曼信号的测试分析，通过激光探头收集背散射拉曼信号，结构设计灵活紧凑，内部集成了平场像差校正光栅光谱仪和深度制冷背照射高灵敏度CCD探测器，多种测试附件和远程探头可选，可在样品仓外测试较大和不规则样品，使用Labspec6软件，操作界面友好直观，功能强大，使用简便，安全可靠，适用工业测量需求。SZ-100 纳米颗粒分析仪是灵活的描述小颗粒物理性质方面分析工具，如zeta电位的检测，分子量（Mw）以及第二维利系数（A2）的测定；还可以用于检测蛋白质、聚合物及其他大分子的分子量和第二维利系数。SZ-100纳米颗粒分析仪典型应用包括纳米颗粒、胶体、乳液以及亚微米悬浮液。12月4日大会闭幕式上颁发了“青年优秀论文奖”和“优秀墙报奖”，HORIBA科学仪器事业部中国区总经理濮玉梅女士作为颁奖嘉宾为获奖选手颁奖。青年优秀论文奖”颁奖嘉宾跟获奖者合影本次会议，注册参会人数450余人，共收到来自英国、德国、韩国、新加坡、港澳地区、国内90余家高校和科研院所的论文投稿300余篇，其中大会特邀报告6篇，分会邀请报告43篇，分会口头报告63篇，墙报160多篇。这是一届成功的会议，CNCLS19充分展现了我国光散射研究所呈现的繁荣景象。第二十届全国光散射学术会议（CNCLS20）将由苏州大学和厦门大学联合举办，于2019年来到“人间天堂”苏州。HORIBA期待与您相聚苏州，再谱新篇！HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

前两个章节我们详细分析了二次电子SE和背散射电子BSE，并对这两者进行了更细致的分类，对它们产生的原因和衬度及其它特点也做了详细的说明。相信读者对这些不同的信号已经有了全新的认识。这一章节我们就要把这些不同类别的电子信号再进行一个回顾和总结。我们将常规定义的SE信号分成了低角SE、高角SE和轴向SE三个类别；又将BSE信号划分为低角BSE、中角BSE、高角BSE、Topo-BSE和Low-Loss BSE等五个类别。在这里我们再介绍一种信号，就是样品台减速模式下的电子信号。前两个章节请参看：细谈二次电子和背散射电子（一）细谈二次电子和背散射电子（二）减速模式下的信号现在很多扫描电镜都追求低电压下的分辨率，而样品台减速技术则是一个行之有效的手段。电子束依然保持高电压，在试样台上加载一个负电位，电子在出极靴后受到负电位的作用而不断减速，最终以低能状态着落在样品表面。这样既保持了高电压的分辨率，又因为低着落电压而有很高的表面灵敏度。图1 样品台的负电位对原始电子束起减速作用样品台减速技术各个厂家叫法不一样，有的叫电子束减速技术，有的称为柔光技术。这里我们统一称为BDM (Beam Decelerate Mode)技术。在BDM技术下，产生的电子信号和正常模式会变得有所不同。图2 样品台的负电位对产生的 SE 和 BSE 起加速作用样品台的负电位对于原始电子来说起减速作用，但是对于产生的 SE 和 BSE 来说，却是起到加速作用。SE 和 BSE 受到电场加速后，都会变成高能量电子，而且出射角度都有增大的趋势。二次电子因为能量小，所以受到电场的作用较大，各个方向的 SE 都会被电场推到相对较高的角度；而背散射电子虽然也会被电场往上方推，不过因为能量相对较高，所以出射角增大的衬度不如 SE 明显，低角 BSE 变成中角 BSE、中角 BSE 变成高角 BSE。 受到样品台减速电场作用的结果就是 SE 趋向于集中在高角附近，而 BSE 的分布范围相对 SE 要广泛一些，不过相对不使用减速模式时角度要有所偏高。图3 减速模式下 SE 和 BSE 的出射角度示意图减速模式下的衬度此时，虽然 SE 和 BSE 虽然产生的原因以及携带的衬度不同，但因为样品台的负电位的作用，能量、出射角度都比较接近，因此从探测的角度来说难以完全区分。因此在 BDM模式下，接收到的电子信号基本都是 SE 和 BSE 的混合信号，兼有形貌和成分衬度。如图4，在减速模式下，无论是硫酸盐上的细胞，还是贝壳内壁，一个探测器获得的图像都可以表现出明显的形貌和成分衬度。 图4 硫酸盐上的细胞（左图） 贝壳（右图）不过虽然都是SE和BSE的混合信号，不同角度探测器的实际效果也有一定的差异。越处于高角的探测器接收到的信号中相对SE所占比例较多，有着更多SE信号的特点，如形貌衬度比重更高；反之越是低位探测器接收到的BSE信号相对较多，表现在衬度上有着更多BSE信号的特点，如图5。 图5 减速模式下较高位探测器(左)和较低位探测器(右)的衬度对比 以往为了同时对比形貌和成分衬度，往往需要 SE 和 BSE 同时进行拍摄，通过SE 和 BSE 图像进行对比，以判断试样中的形貌和成分的对应信息；或者利用探测器信号混合，将 SE 和 BSE 的形貌衬度和成分衬度叠加在一张图像上，如图6。图6. 常规模式下的SE(左)、BSE(中)图像，以及将两者混合的图像SE+BSE(右) 而减速模式下获得的图像衬度比常规模式更加复杂，也正因为如此，减速模式的图像往往蕴含了更为丰富的信息。所以，减速模式除了可以提升低电压下的分辨率外，衬度的多样性也是一个重要特点。如图5和图6的对比，在相同的着落电压下，减速模式下仅需要一个探测器就可获得常规模式SE+BSE混合的效果。另外，对于减速模式来说，并不一定非要在低着落电压下才能使用。有时候为了同时获得SE和BSE的混合信号，同时在一张图像上获取形貌和成分衬度，在其它电压下也均可使用减速模式。如下图金相试样，在10kV的BSE下只有成分衬度；而在13kV- 3kV的减速模式下，则增加了很多形貌信息。图7 金相试样在10kV下的BSE图像(左)，和13-3kV减速模式下的混合衬度(右) 不过有一点要特别注意，那就是减速模式下虽然也有成分衬度，但是并不意味着图像越亮的地方平均原子序数越高，这一点和常规模式下的BSE图像不同。越亮的地方只能说是SE+BSE混合后的产额越多，受到多种衬度的影响，而不仅仅是成分的作用。如图8，从左边BSE图像上看，金字塔状的晶体材料是原子序数低于基底的，而在最右边的减速模式下，金字塔状晶体和基底虽然也表现出成分差异，但是晶体却显得更亮。图8 晶体材料在常规模式下的BSE像(左)、SE像(中)，以及减速模式下的图像(右)减速模式的总结根据我们前两章介绍的SE和BSE的衬度和特点，我们也很容易总结出在BDM模式下不同位置探测器接收到的信号以及衬度特点，如下表。高位低位SE占比较多较少高角BSE占比较多较少低角BSE占比较少较多分辨率高低表面敏感度高低立体感低高抗荷电弱强成分衬度弱强形貌衬度强更强电位衬度强弱 在减速模式下各个探测器获得的都是 SE 和 BSE 混合的信号，所以都表现出综合衬度的特点。不过相对来说较高位探测器的高角BSE和SE占比较高，因此对表面的敏感度更高、分辨率也更好，不过相对立体感较差，也更容易受到荷电的影响；而较低位探测器的SE占比较少，中低角BSE占比较多，表面敏感度和分辨率都有所下降，不过立体感和抗荷电能力则更好。 因此减速模式下究竟使用哪个探测器，需要根据样品的实际情况以及关心的问题来进行选择，而不要始终用仪器默认的探测器。减速模式对操作者有较高的要求，除了要学会掌握操作技巧外，也需要对图像的综合衬度进行解读和分离。按照惯例，今天还有一个小问题，答案将在下一期公布噢！文末小问题：这是电池隔膜试样的图片，你知道不同角度(左为低角、右为高角)表现出的衬度差异是如何造成的吗？上一期答案问题：以下是不同类型背散射电子图片，你能说出分别是由哪种BSE成像吗？ 01 答案： 中角、低角、高角02 答案：低角、高角、中角03 答案：低角、高角、中角

受中国物理学会光散射专业委员会委托，由吉林大学超硬材料国家重点实验室承办、北京理工大学协办的第二十一届全国光散射学术会议于2021年12月24-28日以线上会议方式举办。此次光散射学术会议上，鉴知技术将为大家带来线上报告【透射拉曼与显微拉曼的小型化技术及其应用介绍】，详细介绍为解决包装荧光干扰和复杂样品准确聚焦的两大现场快检难题，鉴知技术创新性的研发出了透射拉曼与显微拉曼的小型化技术，可穿透有色塑料袋、深色试剂瓶、纸包装等多种半透明及不透明包装直接检测，同时可现场、原位实现显微成像功能，以上两种技术均集成到1064nm手持拉曼-RS1500手持式物质识别仪中。欢迎各位老师学生和业内同行聆听线上报告，深入学习交流。作为领先的光谱技术供应商，鉴知技术的一系列光谱产品为不同行业领域和应用提供高性能、高灵敏度和可靠性，满足客户不同分析需求和难题。