腔体滤波器

背景简介5G技术是第五代移动通信技术的简称，相较于4G技术，具有高传输速率、低时延、超大网络容量等特点。2019年是中国5G商用元年，先期5G架构的搭建会集中在基站建设。而5G信号频段高，穿透能力差，传输距离短，覆盖能力弱，因此5G基站数量将远大于4G。在国家“新基建”推动下，三大通信运营商计划2020年在国内建设5G基站50万个。5G时代，基站天线设计集成化，用于信号处理的射频部件有了较大改变，其中的每个天线滤波器所需数量倍数增加，因而重量轻、体积小的陶瓷介质滤波器将成首选，逐步替代现有金属腔体滤波器。 陶瓷介质滤波器生产工艺?行业面临的技术难点及要求 岛津助力研究生产测试方案岛津具备多种表征及测试设备，能帮助企业研究陶瓷滤波器生产工艺提供必要手段。 岛津特色应用 金属化步骤中导电银浆生产及工艺研究测试方案其中金属化步骤中所需导电银浆，为了保证其均匀性、流平性，银浆的配方、制备工艺及生产也需得到研究及控制。银浆生产企业需要特别关注。 更多详细信息，请联系岛津。

2023年3月28日，德州仪器 (TI)(纳斯达克股票代码：TXN)宣布推出业内先进的独立式有源电磁干扰 (EMI) 滤波器集成电路 (IC)，能够帮助工程师实施更小、更轻量的 EMI 滤波器，从而以更低的系统成本增强系统功能，同时满足 EMI 监管标准。随着电气系统变得愈发密集，以及互连程度的提高，缓解 EMI 成为工程师的一项关键系统设计考虑因素。得益于德州仪器研发实验室 Kilby Labs 针对新概念和突破性想法的创新开发，新的独立式有源 EMI 滤波器 IC 产品系列可以在单相和三相交流电源系统中检测和消除高达 30dB 的共模 EMI(频率范围为 100kHz 至 3MHz)。与纯无源滤波器解决方案相比，该功能使设计人员能够将扼流圈的尺寸减小 50%，并满足严苛的 EMI 要求。更多有关德州仪器新的电源滤波器 IC 产品组合的信息，请参阅TI.com/AEF。 　　德州仪器开关稳压器业务部总经理 Carsten Oppitz 表示："为了满足客户对更高性能和更低成本系统的需求，德州仪器持续推动电源创新，从而以具有成本效益的方式应对 EMI 设计挑战。我们相信，新的独立式有源 EMI 滤波器 IC 产品组合将进一步助力工程师解决他们所面临的设计挑战，并大幅提高汽车、企业、航空航天和工业应用中的性能和功率密度。" 　　显著缩减系统尺寸、重量和成本，并提高可靠性 　　如何实施紧凑和高效的 EMI 输入滤波器设计是设计高密度开关稳压器时的主要挑战之一。通过电容放大，这些新的有源 EMI 滤波器 IC使工程师能够将共模扼流圈的电感值降低多达 80%，这将有助于以具有成本效益的方式提高机械可靠性和功率密度。 　　新的有源 EMI 滤波器 IC 系列包括针对单相和三相商业应用的 TPSF12C1 和 TPSF12C3，以及面向汽车应用的 TPSF12C1-Q1 和 TPSF12C3-Q1。这些器件可有效降低电源 EMI 滤波器中产生的热量，从而延长滤波电容器的使用寿命并提高系统可靠性。 　　新的有源 EMI 滤波器 IC 包括传感、滤波、增益、注入阶段。该 IC 采用 SOT-23 14 引脚封装，并集成了补偿和保护电路，从而进一步降低实施的复杂性并减少外部组件的数量。 　　减轻共模发射以满足严格的EMI标准 　　国际无线电干扰特别委员会 (CISPR) 标准是限制电气和电子设备中 EMI 的全球基准。TPSF12C1、TPSF12C3、TPSF12C1-Q1 和 TPSF12C3-Q1 有助于检测、处理和降低各种交流/直流电源、车载充电器、服务器、UPS 和其他以共模噪声为主的类似系统中的 EMI。工程师将能够应对 EMI 设计挑战，并满足 CISPR 11、CISPR 32 和 CISPR 25 EMI 要求。 　　德州仪器的有源 EMI 滤波器 IC 满足 IEC 61000-4-5 浪涌抗扰度要求，从而大幅减少了对瞬态电压抑制 (TVS) 二极管等外部保护元件的需求。借助 PSpice® for TI 仿真模型和快速入门计算器等支持工具，设计人员可以轻松地为其系统选择和实施合适的元件。 　　德州仪器始终致力于通过持续的突破性成果进一步推动电源发展，例如，低 EMI 电源创新可帮助工程师缩减滤波器尺寸和成本，同时显著提高设计的性能、可靠性和功率密度。 　　封装及供货情况 　　车规级TPSF12C1-Q1 和 TPSF12C3-Q1 现已预量产，仅可从 TI.com.cn 购买，采用 4.2mm x 2mm SOT-23 14 引脚封装。2023 年 3 月底，商用级 TPSF12C1 和 TPSF12C3 的预量产产品将可通过 TI.com.cn 购买。TPSF12C1QEVM 和 TPSF12C3QEVM 评估模块可在 TI.com.cn 上订购。TI.com.cn 提供多种付款方式和配送选项。德州仪器预计各器件将于 2023 年第二季度实现量产，并计划在 2023 年晚些时候发布另外的独立式有源 EMI 滤波器 IC。

【新品发布】Moku:Go 仪器套件新增数字滤波器、FIR滤波器生成器、锁相放大器功能Moku:Go提供全面的便携式实验室解决方案，不仅集成了工程实验教学所需的仪器套件，还可满足工程师和学生测试设计、研发等项目。Liquid Instruments最新发布Moku:Go应用程序，新增数字滤波器、FIR滤波器生成器、锁相放大器三个仪器功能。用户现在可以使用数字滤波器来创建IIR滤波器，使用FIR滤波器生成器来设计FIR滤波器，使用锁相放大器从噪声环境中提取已知频率的信号。这一更新使Moku:Go上集成的仪器总数达到了11种，将面向信号与系统等方向提供更完善的实验教学方案，不仅使电子信息工程、电气工程、自动化控制等学科教学进一步受益，并扩展到物理学、计算机科学等领域。数字滤波器数字滤波器作为设计和创建无限冲激响应（IIR）滤波器的常用工具，用户能够创建参数可调的高达8阶的低通、高通、带通和带阻IIR滤波器。这对噪声过滤、信号选择性放大等很有用。此外，Moku:Go的数字滤波器还集成示波器和数据记录器，有助于解整个信号处理链的参数变化，并轻松采集记录这些信号随时间的变化。 FIR滤波器生成器利用Moku:Go的FIR滤波器生成器，用户可以创建和部署有限冲激响应（FIR）滤波器。使用直观的用户界面，在时域和频域上微调您的滤波器的响应。锁相放大器作为第yi个在教育平台上提供的全功能锁相放大器设备，Moku:Go的锁相放大器满足更高级实验教学，如激光频率稳定和软件定义的无线电（Software Defined Radio，SDR）等。作为Liquid Instruments的Moku:Lab和Moku:Pro的旗舰仪器，Moku:Go增加了锁相放大器，使学生在其职业生涯中与Moku产品一起成长。其他更新和即将推出功能在此次更新中，Moku:Go也新增了对LabVIEW应用接口的支持，确保用户易于集成到更复杂的现有实验装置中。今年，Liquid Instruments计划进一步扩大软件定义的测试平台。届时，Moku:Go将在现有的逻辑分析仪仪器上增加协议分析，还将提供“多仪器并行模式”和“Moku云编译（Cloud Compile）”。多仪器模式允许同时部署多个仪器，以建立更复杂的测试配置，而Moku云编译使用户能够直接在Moku:Go的FPGA上开发和部署自定义数字信号处理。这些更新预计将在今年6月推出，将推动Moku:Go成为整个STEM教育课程的主测试和测量套件。目前Moku:Go的用户已经可以通过更新他们的Moku桌面应用程序来访问数字滤波器、FIR滤波器生成器和锁相放大器仪器功能。您也可以联系我们免费下载Moku桌面应用程序体验Moku:Go仪器演示模式。Liquid Instruments基于FPGA的平台的优势，将Moku:Lab和Moku:Pro上的仪器快速向下部署到Moku:Go上，并以可接受的成本提供一致的用户体验。如果您对Moku:Go 在数字信号处理、信号与系统、控制系统等教学方案感兴趣，请联系昊量光电进一步讨论您的应用需求。更多详情请联系昊量光电/欢迎直接联系昊量光电关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是国内知名光电产品专业代理商，代理品牌均处于相关领域的发展前沿；产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等，涉及应用领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及更细分的前沿市场如量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、激光制造等；可为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等优质服务。

近日，中科院上海微系统所尤立星、李浩团队，陶虎团队以及上海交通大学王增琦团队合作，结合超导纳米线单光子探测技术、双光子3D打印编码滤波技术、计算重构技术等实现单光子计数型光谱分析仪。相关成果以“Superconducting Single-Photon Spectrometer with 3D-Printed Photonic-Crystal Filters”为题于2022年9月27日在线发表在中科院一区学术期刊ACS Photonics上，并被选为当期副封面论文。 图1 集成3D-打印滤波器的超导单光子光谱仪概念图 　　光谱作为物质的指纹，是人类认知世界的有效手段，在科学研究、生物医药等领域已经有了较为普遍的应用。目前，在单光子源表征、荧光探测、分子动力学、电子精细结构等领域的光谱测量，已经达到了量子水平，例如，在生物、化学和纳米材料领域需要对单个原子、分子、杂质等微弱光谱进行探测分析，这些光谱覆盖范围广，强度弱，因此，对宽谱、高灵敏度、高分辨率的光谱探测器存在迫切需求。 　　传统的半导体探测器如光电倍增管(PMT)、雪崩二极管(SPAD)等虽然实现了单光子灵敏度的探测，但是存在近红外探测效率低，噪声大，探测谱宽有限等问题。近年来快速发展起来的超导纳米线单光子探测器(SNSPD)因其高效率(90%)、低暗计数(0.1cps)、低抖动(~3ps )、宽谱(可见～红外)的优异性能，在众多领域都得到了应用。将SNSPD集成到光谱分析仪中，不仅能够实现极弱光的光谱测量，还具备非常宽的工作范围，在量子信息技术、天文光谱、分子光谱等领域具有重要的应用价值。该工作中，合作团队利用超导单光子探测器的高效、宽谱等性能优势，首先设计制备4*4阵列型偏振不敏感超导单光子探测器，然后借助双光子3D打印技术的灵活性在每个探测器像元上制备光子晶体编码滤波器，最后通过分析探测像元光谱响应特性等建立了计算光谱重构问题的数学模型，最终实现光子计数型光谱分析仪。 　　文中该光谱分析仪工作范围覆盖 1200~1700nm，灵敏度达到-108.2dBm，分辨率~5nm。相比当前商业光谱仪的灵敏度(一般灵敏度在-60~90dBm),具有两个数量级以上的提升，为单光子源表征、前沿天文光谱学、荧光成像、遥感、波分复用量子通信等微弱光谱分析领域的研究提供了有效的解决方案。论文第一作者为上海微系统所博士研究生肖游，第二作者为上海微系统所博士研究生维帅，第三作者为上海交通大学徐佳佳。通讯作者为上海微系统所陶虎研究员、李浩研究员、尤立星研究员。该研究得到了国家自然科学基金(61971408 、61827823), 重点研发计划 (2017YFA0304000), 上海市量子重大专项 (2019SHZDZX01), 上海市启明星(20QA1410900)以及中科院青促会 (2020241、2021230)等项目的支持。论文致谢清华大学张巍教授、郑敬元博士的讨论。

记者10月22日从在清华大学召开的高温超导滤波技术成果鉴定会上获悉，我国自主研制、拥有完全自主知识产权的高温超导滤波系统首批产品订货已完成生产并交付用户使用，在全国16个省市区的通信装备上投入长期实际应用。这是我国高温超导应用研究的重大突破，标志着我国高温超导在通信领域已进入规模商业应用和产业化阶段。鉴定会专家对项目成果给予高度评价，鉴定意见指出，项目总体技术达到国际先进水平，为采用高温超导技术提高通信装备的抗带外干扰性能和电磁兼容性奠定了坚实的技术基础，为我国通信现代化作出了重大贡献。　　据该项目负责人、清华大学物理系教授曹必松介绍，自1986年高温超导材料发现至今，26年来我国投入大量人力物力进行应用研究和技术攻关，其最终目的就是要实现高温超导材料的大规模商业应用。“这次高温超导滤波系统由最终用户采购，在全国16个省市区批量供货投入运行，与一般的研究或以试验为目的的应用完全不同，标志着经过长期不懈的研究，我国高温超导研究已经从实验室研究阶段发展到了面向最终用户的大规模商业应用。高温超导真正的实际应用已经成为现实。”　　据了解，在微波频段，高温超导材料的电阻比普通金属低2—3个数量级，用超导薄膜材料制备的滤波器带内损耗小、带边陡峭、带外抑制好，具有常规滤波器无法比拟的、近于理想的滤波性能。“但是高温超导材料必须在其转变温度Tc以下才能实现其超导零电阻特性，所以高温超导滤波系统的研发难度非常大。我们和综艺超导科技有限公司共同研发的超导滤波系统是由超导滤波器、在零下200摄氏度工作的低噪声放大器和小型制冷机等部件组成的，具有极低的噪声和极好的频率选择性，可应用于各种无线通信装备，同时大幅提高灵敏度和选择性、提高抗干扰能力和探测距离等。”曹必松说。　　2005年，在国家科研经费支持下，该项目组在北京建成了超导滤波系统移动通信应用示范基地，实现了小批量长期应用。为实现超导滤波系统在我国的规模化商业应用，在国家相关部门和各级领导支持下，清华大学和综艺超导科技有限公司的研究团队十余年如一日，艰苦奋斗，攻克了高性能超导滤波器和低温低噪声放大器设计制备技术、多通道超导滤波器性能一致性研制技术、满足装备苛刻使用要求的环境适应性技术和超导滤波系统集成技术等一系列技术难题，获得超导滤波技术授权发明专利10多项，于2009年12月完成了超导滤波系统产品样机的研制。　　2010年1月至11月，在国家主管部门的组织下，由7个专业测试单位对超导滤波系统产品进行了全面性能测试，包括电性能测试，满足通信装备高低温、冲击、振动、低气压、盐雾、霉菌、湿热等苛刻使用要求的环境适应性试验，通信装备加装超导滤波系统前后的性能对比试验和用户长期试用等。　　试验结果表明，超导滤波系统的全部性能都达到或超过了通信装备实际应用的技术要求。在通信装备上加装超导滤波系统前后的性能对比试验表明，超导滤波系统使重度干扰下原本无法工作的通信装备恢复了正常工作，使中度干扰下装备最大作用距离比原装备平均增加了56%。自2010年10月起，超导滤波系统在该型通信装备上投入长期运行，至今已连续无故障运行2年以上。　　2011年1月19日，超导滤波系统通过了国家主管部门组织的技术鉴定，获得了在我国通信装备实际应用的许可。同年8月，综艺超导公司获得了首批5种型号超导滤波系统产品的订货合同，在全国10多个省市区推广应用。其他型号超导滤波系统产品也将在未来几年内陆续投入市场。　　据介绍，综艺超导科技有限公司由江苏综艺股份有限公司等股东投资、在2006年成立的高新技术企业，公司设在北京中关村科技园区。目前，综艺超导已建成一流水平的超导滤波系统生产基地，并且已经顺利完成首批高温超导滤波系统批量生产和用户交付。　　曹必松说，高温超导滤波技术在移动通信、重大科学工程和国防领域具有广阔的应用前景。为进一步推广超导滤波技术的应用，还需要攻克适应于各种不同通信装备应用要求的高难度的超导滤波系统设计、制备技术、适应于各种应用环境的环境适应性技术等研究难题。　　与会专家认为，经过未来几年的努力，该技术将在更多无线通信领域获得大规模应用，并带动超导薄膜、制冷机、专用微波元器件等相关产业链的形成和发展，在我国形成一个全新的高温超导高技术产业，为我国通信技术的升级换代提供一种全新的、性能优异的解决方案。

Recently, a collaborative research team from Information Materials and Intelligent Sensing Laboratory of Anhui Province, Key Laboratory of Opto-Electronic Information Acquisition and Manipulation of Ministry of Education, and Shandong Normal University published a research paper titled Optimized adaptive Savitzky-Golay filtering algorithm based on deeplearning network for absorption spectroscopy.近日，来自安徽大学、山东师范大学联合研究团队发表了一篇题为Optimized adaptive Savitzky-Golay filtering algorithm based on deeplearning network for absorption spectroscopy的研究论文。研究背景 Research BackgroundNitrogen oxide (NO2) is a major pollutant in the atmosphere,resulting from natural lighting, exhaust, and industrial emissions. Short- and long-term exposure to NO2 is linked with an increased risk of respiratory problems. Secondary pollutants produced by NO2 in the atmosphere can cause photochemical smog and acid rain. Laser spectroscopy such as absorption spectroscopy, fluorescence spectrum, and Raman spectrum play progressively essential roles in physics, chemistry, biology, and material science. It offers a powerful platform for tracing gas analysis with extremely high sensitivity, selectivity, and fast response. Laser absorption spectroscopy has been used for quantitative analysis of NO2. However, the measured gas absorption spectra data are usually contaminated by various noise, such as random and coherent noises, which can warp the valid absorption spectrum and affect the detection sensitivity.氮氧化物（NO2）是大气中的主要污染物，源自自然光照、排放和工业排放。长时间暴露于NO2与呼吸问题的风险增加有关。NO2在大气中产生的二次污染物可能导致光化学烟雾和酸雨。激光光谱学，如吸收光谱、荧光光谱和拉曼光谱，在物理学、化学、生物学和材料科学中发挥着日益重要的作用。它为追踪具有极高灵敏度、选择性和快速响应的气体分析提供了强大的平台。激光吸收光谱已被用于NO2的定量分析。然而，测得的气体吸收光谱数据通常受到各种噪声的污染，如随机和相干噪声，这可能扭曲有效吸收光谱并影响检测灵敏度。The Savitzky–Golay (S–G) filtering algorithm has recently attracted attention for spectral filtering because it has fewer parameters, faster operating speed, and preserves the height and shape of spectra. Moreover, the derivatives and smoothed spectra can be calculated in a simple step. Rivolo and Nagel developed an adaptive S–G smoothing algorithm that point wise selects the best filter parameters. With simple multivariate thresholding methods, the S–G filter can remove all types of noises in continuous glucose monitoring (CGM) signal and further process for detecting hypo/hyperglycemic events. The S–G smoothing filter is widely used to smooth the spectrum of the Fourier transform infrared spectrum that can eliminate random seismic noise, remote sensing image merging, and process pulse wave.最近，Savitzky-Golay（S-G）滤波算法因其参数较少、操作速度较快且保留了光谱的高度和形状而受到关注。此外，可以在一个简单的步骤中计算导数和平滑的光谱。Rivolo和Nagel开发了一种自适应S-G平滑算法，逐点选择最佳滤波参数。通过简单的多变量阈值方法，S-G滤波器可以去除连续葡萄糖监测（CGM）信号中的所有类型噪声，并进一步用于检测低血糖/高血糖事件。S-G平滑滤波器广泛用于平滑傅立叶变换红外光谱的光谱，可消除随机地震噪声、遥感图像融合和脉动波的处理。The performance of S–G smoothing filter depends on the proper compromise of the polynomial order and window size. However,the noise sources and absorption spectra are unknown in a real application. Obtaining the optimal filtering effect with fixed window size and polynomial degree is difficult. To address this issue,we proposed an optimized adaptive S–G algorithm that combined the deep learning (DL) network with traditional S–G filtering to improve the measurement system performance. S–G 平滑滤波器的性能取决于多项式阶数和窗口大小的适当折中。然而，在实际应用中，噪声源和吸收光谱是未知的。在固定的窗口大小和多项式阶数下获得最佳的滤波效果是困难的。为解决这个问题，我们提出了一种优化的自适应S-G算法，将深度学习（DL）网络与传统的S-G滤波结合起来，以提高测量系统的性能。实验设置Experimental setupFig. 1 presents the experimental setup, which consists of anoptical source, a multi-pass cell with a gas pressure controller, a series of mirrors, a detector, and a computer. The laser source is a thermoelectrically cooled continuous-wave room-temperature quantum cascade laser (QC-Qube&trade , HealthyPhoton Co., Ltd.),which works with a maximum peak output power of 30 mW controlled by temperature controllers and operates at ~6.2 mm driven by current controllers. The radiation of QCL passes through theCaF2 mirror is co-aligned with the trace laser (visible red light at632.8 nm) using a zinc selenide (ZnSe) beam splitter. The beams go into the multipass cell with an effective optical path length of2 m, the pressure in multipass cell is controlled using the flow controller (Alicat Scientific, Inc, KM3100) and diaphragm pump (Pfeiffer Vacuum, MVP 010–3 DC) in the inlet and outlet of gas cell,respectively. A triangular wave at a typical frequency of 100 Hzis used as a scanning signal. The wave number is tuned from1630.1 to 1630.42 cm 1 at a temperature of 296 K. The signal is detected using a thermoelectric cooled mercury cadmium telluride detector (Vigo, VI-4TE-5), which uses a 75-mm focal-length planoconvex lens. A DAQ card detector (National Instruments, USB-6259) is placed next to detector to transmit the data to the computer, and the data is analyzed by the LabVIEW program in real time.图1展示了实验设置，包括光源、带有气体压力控制器的多通道吸收池、一系列镜子、探测器和计算机。Fig. 1. Experimental device diagram.宁波海尔欣光电科技有限公司为此项目提供了量子级联激光器（型号：QC-Qube&trade 全功能迷你量子级联激光发射头）。激光器由温度控制器控制，最大峰值输出功率为30 mW，由电流控制器控制，工作在~6.2 mm，通过钙氟化物（CaF2）镜子的辐射与追踪激光（可见红光，波长632.8 nm）共线，使用氧化锌硒（ZnSe）分束器。光束进入具有2 m有效光程的多通道池，通过流量控制器和气体池入口和出口的隔膜泵控制池中的压力。典型频率为100 Hz的三角波用作扫描信号。在296 K的温度下，波数从1630.1调至1630.42 cm-1。使用热电冷却的汞镉镓探测器进行信号检测，该探测器使用75 mm焦距的平凸透镜。DAQ卡探测器放置在探测器旁边，将数据传输到计算机，数据由LabVIEW程序进行实时分析。QC-Qube&trade , HealthyPhoton Co., Ltd.Fig. 2. Simulation of the NO2 gas absorption spectra of the ASGF and MAF algorithms (under the background of Gaussian noise), and the filtered results and the SNRs of different filtering methods.Fig. 3. Simulation of the NO2 gas absorption spectra of the two filtering algorithms (under the background of Non-Gaussian noise), and the filtered results of different filtering methods.结论ConclusionAn improved Savitzky–Golay (S–G) filtering algorithm was developed to denoise the absorption spectroscopy of nitrogen oxide (NO2). A deep learning (DL) network was introduced to the traditional S–G filtering algorithm to adjust the window size and polynomial order in real time. The self-adjusting and follow-up actions of DL network can effectively solve the blindness of selecting the input filter parameters in digital signal processing. The developed adaptive S–G filter algorithm is compared with the multisignal averaging filtering (MAF) algorithm to demonstrate its performance. The optimized S–G filtering algorithm is used to detect NO2 in a mid-quantum-cascade-laser (QCL) based gas sensor system. A sensitivity enhancement factor of 5 is obtained, indicating that the newly developed algorithm can generate a high-quality gas absorption spectrum for applications such as atmospheric environmental monitoring and exhaled breath detection.在这项研究中，我们开发了一种改进的Savitzky-Golay（S-G）滤波算法，用于去噪氮氧化物（NO2）的吸收光谱。我们引入了深度学习（DL）网络到传统的S-G滤波算法中，以实时调整窗口大小和多项式阶数。DL网络的自适应和跟踪反馈能够有效解决数字信号处理中选择输入滤波器参数的盲目性。我们将优化后的自适应S-G滤波算法与多信号平均滤波（MAF）算法进行比较，以展示其性能。优化后的S-G滤波算法被用于检测氮氧化物在基于中量子级联激光器（QCL）的气体传感器系统中的应用。实验结果表明，该算法获得了5倍的灵敏度增强，表明新开发的算法可以生成高质量的气体吸收光谱，适用于大气环境监测和呼吸气检测等应用。reference参考来源：Optimized adaptive Savitzky-Golay filtering algorithm based on deeplearning network for absorption spectroscopy,Spectrochimica Acta Part A: Molecular and Biomolecular Spectroscopy 263 (2021) 120187

太赫兹波是指频率在0.1THz~10THz内的电磁波，它的波长介于30~3000μm，在频谱中的位置处于微波和可见光之间，长波段部分与毫米波重合，短波段部分与红外线重合，在电磁波频谱中占据非常特殊的位置，具有很多特殊的性质：宽带性、互补性、瞬态性、相干性、低能性、投射性。相对于毫米波而言，太赫兹波的频率更高、波长更短，因此具有更高的分辨率、更强的方向性和更大的信息容量，同时器件可以更小；相对于光波而言，太赫兹波具有更强的穿透性，适合于云雾、硝烟等极端恶劣环境。太赫兹频率源是太赫兹技术发展的关键，其性能指标影响着整个太赫兹系统的性能，所以太赫兹频率源的获得至关重要。通过倍频的方式获得的信号源具有高频稳定性好、设备的主振动频率低、工作频段宽的优点，是目前获取太赫兹频率源广泛采取的方案。基于GaAs肖特基二极管的太赫兹倍频器因其高效率、低能量消耗和室温下可适用性，已广泛用于外差接收器中局部振荡器(LO)的可靠信号源。太赫兹倍频器具有广泛的实际应用，包括大气遥感、医学成像甚至高速通信。目前，用于封装太赫兹倍频器的波导腔体通常采用计算机数控(CNC)加工制造，该工艺成熟，可实现高精确度、高精密度和良好表面光洁度，能满足电子元件与波导腔体间严格的尺寸公差要求。近年来，3D打印凭借其小批量快速加工的能力，逐渐被用于加工被动微波器件。但是，兼具大的打印幅面以及高公差控制的打印设备较少，因此鲜少有3D打印制备超过100GHz频段的器件报道。3D打印的倍频器更是未见报道。图1. 125GHz倍频器的剖面图:(a)波导腔体的布局 (b)MMIC的特写图2. 微纳3D打印的波导腔体(左)和放置MMIC的波导通道(右)近日，英国伯明翰大学的Talal Skaik和Yi Wang等首次采用面投影微立体光刻(PμSL)3D打印工艺制备太赫兹倍频器的波导腔体。研究团队使用摩方精密科技有限公司(BMF)的nanoArch S140系统3D打印了波导腔体，打印材料为耐高温树脂(HTL)，如图2所示，外形尺寸为30.4 mm×25.5 mm×19.1 mm，打印层厚为20μm以及光学精度为10μm。打印后在异丙醇中清洗，并进行30分钟的紫外线固化，最后在60°C下进行30分钟的热固化。制备的波导腔体通过光学系统检测并未发现缺陷，与MMIC（单片微波集成电路）配合的波导通道测量值为609μm，优于设计的630μm；同时超高光学精度打印保证了严格的尺寸公差，确保波导腔体的两部分能精确配合，避免MMIC电路的损坏。图3. 电镀后波导腔体的表面光洁度图4. 装配后的太赫兹倍频器为促进信号的传递以及减小外界干扰，在波导腔体表面镀上4μm厚的铜和0.1μm厚的金，平均表面光洁度约为1.4μm，如图3和图4所示，电磁仿真结果表明该粗糙度对变频损耗的影响可以忽略不计。图5. 3D打印与传统CNC加工的太赫兹倍频器的性能参数对比实验测试发现，3D打印制备的太赫兹倍频器与传统CNC制备的倍频器性能非常接近，相关性能参数如图5所示。3D打印的太赫兹倍频器在输出频率为126GHz下达到33mW的最大输出功率，在80mW~110mW的输入功率下转换效率约为32%，与传统CNC加工的倍频器具有相近的最大输出功率和转换功率。此研究成果以题为“125 GHz Frequency Doubler using a Waveguide Cavity Produced by Stereolithography”发表在会议期刊《IEEE Transactions on Terahertz Science and Technology 》上。

在我们的生活中，高压科学无处不在，通过先进的高温高压装置模拟极端条件下物质原位物性表征技术，在新物质合成、新材料研发、地学研究等领域有着重要应用。中国高压科学虽然比发达国家起步晚，但发展迅速。很多领域实现了国产化突破，涌现了很多优秀的“国产高温高压装置”，湖北洛克泰克研制的多面顶大腔体压机，就是其中的代表之一。新中国成立前，国内从事高压物理研究人才非常少。随着美国GE公司首次实现人造金刚石合成的消息传开，全世界都意识到高温高压技术的重要性。在国外全面技术封锁、国内工业界缺乏制造高压科研设备经验的环境下，中国人自力更生，逐步掌握了高温高压大压机装置技术。在1965年成功研制出首台铰链式“六面顶”大压机，为国内钻石培育产业打下坚实基础。随后，掌握了6-8式二级加压技术。 站在新的时代起点，国产多面顶大腔体压机及八面体耗材在很多新兴研究领域发挥着重要应用。1、金刚石单晶制备在自然界，金刚石是一种硬度非常强的物质，广泛应用于磨削、修正、钻探等工具。随着社会发展，天然金刚石产量无法满足工业需求，人造金刚石解决了这一痛点。八面体金刚石作为一种新型的超硬材料，具有较好的晶型一致性和较高的晶面强度，锋利度高、耐磨性好，适用于高精度、高效率修正磨削领域。2、纳米材料研究纳米技术在电子领域有着重要应用，通过控制材料的形貌尺寸，制备出尖端纳米晶体管，在集成电路和纳米电子器件中实现更高的性能。通过高温高压多面顶大腔体压机及八面体技术打造的“6顶、8面、12棱”的立体体素结构，可以制备八面体微纳米晶体管、纳米光电器件、纳米传感器、纳米颗粒催化等。3、光学陶瓷技术光学陶瓷是一种特殊的光学材料，它不同于传统晶体、玻璃光学材料，光学陶瓷在光学传输、成像、激光器等方面有着独特的优势，比如高端防弹材料氮氧化铝AlON就是通过高温高压技术实现的，性能与蓝宝石相当。4、地球科学研究全球80亿人口生活在地球上，但我们对于赖以生存的家园了解并不多，研究地球演化历史、地质灾害发生机制、全球环境变化等，都离不开高温高压实验技术。通过高温高压多面顶大腔体压机及八面体装置模拟实验条件，探索地球内部物质相变行为、岩石圈动力学、地球流变机制等，探索地球奥秘，造福人类。湖北洛克泰克研制的大压机采用6-8式二级加压高温高压装置，利用碳化钨压砧，可在样品上产生＞20Gpa高压，＞2000℃高温，压机吨位可到1000、2000顿，压力误差±0.5bar，整套装置运行稳定，噪音极小，维护简便，非常适合高温高压实验应用。 湖北洛克泰克公司作为国产高温高压知名厂商，产品在中科院院所、吉林大学、北京高压科学中心等科研机构交付应用，助力中国高压技术创新。

9月底，洛克泰克车间门口热闹非常，大卡车，叉车，吊车轰隆隆的忙不停。原来是洛克泰克公司生产的一个重达10吨的1000吨大腔体压机，今天要出发去见它的主人啦~ 那这个设备，为啥要举这么高呢？ 跟车间负责人沟通后得知，由于仪器本身太重，输运的大卡车车身较高，同时要保护好厂区地面，所以用吊车是最好的办法，可以一次就把设备放到大卡车承重最好的位置。 原来重量级仪器发货有这么多讲究啊！ 负责人还告知，这个仪器是专车专送，专门找的用户当地的公司，一路从车间门口由专业的搬家机构直接送到用户的实验室，客户只需要在实验室指挥放置位置即可 看车牌就知道用户来自于咱们的大北京啦！洛克泰克真是想的周到~那么大家想知道这到底是个什么仪器，怎么这么重呢？现在隆重的介绍它啦：Kawai型大腔体压机 产品介绍：大压机采用Kawai型6-8式二级加压高温高压装置，开放式结构多引线测量更方便。利用碳化钨压砧，可在样品上产生 20Gpa高压， 2000°C高温。 技术优势：带自动控制系统对压力进行监测、控制，通过网络与上位机进行通讯。实际压力值由数字压力传感器测量，传输到控制系统 控制系统分段控制程序，每段分别对压力、时间进行设定，产生用户需要的压力曲线，同时将实际压力和设备状态信息传输到计算机。PLC调节伺服电机，调节实际压力，使其趋近设定压力 在自动控制下，只有伺服电机对压力进行调节，高温高压设备噪声极小，非常适合科研实验室使用，设备稳定性高，维护成本极低湖北洛克泰克是中国领先的高温高压全方案提供商，可以提供从设备到附件，及耗材的完整产品线，且提供全系列的定制解决方案。数年来洛克泰克公司专业研发生产活塞圆筒压机、大腔体压机设备，及其相应耗材，积累了深厚的技术经验，填补了国内市场高温高压设备制造的空白，满足了国内相关科研工作者的需求，也打破了国外设备的垄断局面。高温高压（GPa级）设备，广泛应用于地质、物理、材料、化学等学科研究。

美国麻省理工学院工程师开发出一种用于激发任何荧光传感器的新型光子技术，其能够显著改善荧光信号。通过这种方法，研究人员可在组织中植入深达5.5厘米的传感器，并且仍然获得强烈的信号。科学家使用许多不同类型的荧光传感器，包括量子点、碳纳米管和荧光蛋白质，来标记细胞内的分子。这些传感器的荧光可以通过向它们照射激光来观察。然而，这在厚而致密的组织或组织深处不起作用，因为组织本身也会发出一些荧光。这种“自发荧光”淹没了来自传感器的信号。为了克服这一限制，研究团队开发了一种被称为“波长诱导频率滤波（WIFF）”的新技术，使用三个激光来产生具有振荡波长的激光束。当这种振荡光束照射到传感器上时，它会使传感器发出的荧光频率增加一倍。这使得研究人员很容易将荧光信号与自发荧光区分开来。使用该系统，研究人员能够将传感器的信噪比提高50倍以上。这种传感器的一种可能应用是监测化疗药物的有效性。为了证明这一潜力，研究人员将重点放在胶质母细胞瘤上。这种癌症的患者通常选择接受手术，尽可能多地切除肿瘤，然后接受化疗药物替莫唑胺，以消除任何剩余的癌细胞。但这种药物可能有严重的副作用，且并非对所有患者都有效，所以研究人员正在研究制造小型传感器，这样就可以植入肿瘤附近，从体外验证药物在实际肿瘤环境中的疗效。当替莫唑胺进入人体后，它会分解成更小的化合物，其中包括一种被称为AIC的化合物。研究团队设计了可以检测AIC的传感器，并表明他们可以将其植入动物大脑中5.5厘米深的地方，甚至能够通过动物的头骨读取传感器发出的信号。这种传感器还可以用于检测肿瘤细胞死亡的分子特征。除了检测替莫唑胺的活性外，研究人员还证明可以使用WIFF来增强来自各种其他传感器的信号，包括此前开发的用于检测过氧化氢、核黄素和抗坏血酸的基于碳纳米管的传感器。研究人员说，新技术将使荧光传感器可跟踪大脑或身体深处其他组织中的特定分子，用于医疗诊断或监测药物效果。相关研究论文近日发表在《自然纳米技术》上。

由重庆市硅酸盐研究所投资50万余元，与生产厂家共同研制的全国首台最大腔体古陶瓷检测仪，24日将随该研究所的古陶瓷检测中心正式挂牌亮相。

pspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "　　导读：近红外(NIR)光谱分析是融合样本、变量和模型三个多维空间的建模体系。它具有直接快速的分析优势，同时，也对方法学提出了挑战。光谱预处理是一项基本技能，在信息提取、去噪，模型维护及传递中扮演重要角色。由于对象、条件和测量方式的多样化，预处理模式通常需要个性化优选。Norris导数滤波(NDF)包含导数阶数、平滑点数和差分间隔三个可变参数，是多模式的算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。本文以近红外玉米粗蛋白分析为例，分享对Norris导数滤波的理解。在材料制作前期，惊闻Karl H. Norris博士病逝!谨以此文悼念Dr. Karl H. Norris!/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 319px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/dd11b712-09f6-4b18-87b6-a00f0bd3234f.jpg" title="微信图片_20190819100830.jpg" alt="微信图片_20190819100830.jpg" width="300" height="319" border="0" vspace="0"//ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/spanbr//pp style="text-align: center "span style="color: rgb(0, 0, 0) "strong暨南大学光电工程系 潘涛教授/strong/span/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　引 言/strong/span/pp　　众所周知，近红外(NIR)光谱是典型的多维信息数据。近红外光谱分析是融合样本、变量和模型三个多维空间的建模体系，化学计量学是核心技术。相对于其他分析手段，近红外光谱具有快速简便的优势，它可以不进行化学或物理的前处理，直接进行测量。例如，采用漫反射法直接测量固体样品(如粉末，颗粒，纤维等)、透射法直接测量多种组分的复杂液体样品(如血液，牛奶，酒类等)。同时，它也对方法学提出了挑战。例如，需要处理光谱基线漂移和倾斜等光谱扰动。光谱预处理是非常必要的，但由于样品和测量方法的多样性，预处理模式通常需要个性化优选。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　1. 几类常见光谱预处理方法/strong/span/pp　　span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong标准正态变量变换/strong/span(standard normal variate transformation, SNV)是常用的光谱预处理方法。它在每一条光谱内进行横向标准化处理，提升光谱之间的差异度，提高模型稳健性和预测能力sup[1, 2]/sup。用于消除固体颗粒大小、表面散射以及光程变化对NIR漫反射光谱的影响sup[3]/sup。最近，我们将SNV方法应用于水稻种子鉴别、种子纯度定量的近红外分析sup[4, 5]/sup。/pp　　span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong多元散射校正/strong/span(multiplicative scatter correction, MSC)是另一种常用的光谱预处理方法sup[6~9]/sup。它与SNV基本相同，主要是消除颗粒分布不均匀及颗粒大小产生的散射影响，在固体漫反射和浆状物透(反)射光谱中应用较为广泛sup[3]/sup。MSC假设样品光谱与平均光谱整体线性相关，并以全谱区为窗口来校正所有波长的吸光度。然而，在宽谱段的情形，难以对局部相关性差的波长实现满意的校正效果，这会影响光谱的整体预测能力。/pp　　文献[10]提出的span style="color: rgb(0, 176, 80) "strong分段多元散射校正/strong/span(piecewise multiplicative scatter correction, PMSC)是一种分段线性校正方法。PMSC方法允许可变的校正窗口(p+1+q)，从算法上覆盖MSC。校正窗口参数的优化是必须的sup[11]/sup，然而，受限于当时的计算机水平，相应的参数优化平台尚未建立，影响了PMSC方法的应用。最近，本团队提出移动窗口相关系数谱，用于描述光谱之间的局部相关性，构建了基于PLS回归的PMSC参数优化平台，取得了显著优于MSC的预测效果，应用于水稻种子纯度、土壤有机质的近红外分析sup[12]/sup。/pp　　上述基础性的光谱预处理方法，通常需要和平滑、求导法进行联用。平滑用于消除弱噪声而保留光谱轮廓，一阶导数用于校正光谱的基线漂移(additive baseline)，二阶导数用于校正光谱的线性基线漂移(linear baseline)等噪声sup[11]/sup。/pp　　span style="color: rgb(0, 176, 80) "strongSavitzky-Golay平滑/strong/span(SG smoothing)是一种十分优雅的产生导数光谱的预处理方法sup[13]/sup。它采用平滑窗口波长数(2m + 1)、多项式次数(n)和导数阶数(s)作为参数。在平滑窗口内，对中心波长的光谱数据进行多项式校正，再通过移动窗口方式实现全谱的校正。不同的参数组合对应不同的平滑模式，计算公式也各不相同。功能各异的参数的融合，提升了近红外光谱的柔性生命力，可满足多样性光谱预处理的个性化需求。本团队构建了三维参数(m，n，s)遍历的偏最小二乘(PLS)算法平台，实现了SG平滑模式的大范围参数优化，应用于近红外光谱的血糖分析sup[14]/sup、土壤检测sup[15,16]/sup、转基因甘蔗育种筛查sup[17]/sup、糖化血红蛋白分析sup[18]/sup、地中海贫血筛查sup[19,20]/sup、血粘度测定sup[21,22]/sup等方面。/pp　　span style="color: rgb(0, 112, 192) "Norris导数滤波(Norris derivative filter, NDF)是另一个著名的光谱预处理方法。它由被誉为“近红外光谱之父”的Karl H. Norris博士等人提出sup[23, 24]/sup。但是，Norris当时只简单的描述了算法的框架，后面的应用文献中也未看到详细描述。我们在褚小立的专著sup[3]/sup中找到了稍微具体的公式，但是严格的方法体系，特别是多参数融合方法仍需完善。在从事近红外光谱的长期工作中，我们深感到Norris导数滤波的柔性生命力。/span/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　最近，仪器信息网和中国仪器仪表学会近红外光谱分会计划开设的《近红外光谱新技术/应用进展》网络专题，并向我约稿。由此，萌发了写一篇小文介绍Norris导数滤波的想法。/span/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　2. Norris导数滤波(NDF)/strong/span/pp　　NDF是一个基于多个可变参数的多模式光谱预处理算法群，在近红外分析中有广泛应用。它包括移动平均平滑和差分求导两个环节，使用三个参数：平滑点数(s)，导数阶数(d)和差分间隔(g)。功能各异的参数组合，提供了多样性的光谱预处理方式，可以满足不同对象的近红外分析的个性化需求。/pp　　最近，我们构建了三维NDF参数(d，s，g)遍历的PLS算法平台，实现了NDF模式的大范围参数优化，应用于玉米粗蛋白分析和血清尿素氮分析sup[25, 26]/sup。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　【移动平均平滑】/strong/span/pp　　移动平均平滑法选择一个具有奇数个波长的平滑窗口(s)，用窗口内的全体测量值的平均值代替中心波长的测量值，自左至右移动窗口，完成对所有点的平滑(左右半宽带的波长除外)。设全谱段的波长总数为Nsub0/sub，s是一个可变的奇数，s = 1, 3, … ,S。理论上，S可以取不超过Nsub0/sub的最大奇数。由于关联性低，采用太宽的平滑窗口是不合理的，本文设平滑点数上限S=99。特别地，s=1代表不进行移动平均平滑，即，原光谱。/pp　　设光谱的第k个波长的吸光度为xsubk/sub，在以k为中心，宽度为s的对称波长窗口内，对中心波长吸光度进行平滑，如下：/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 124px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/60849de6-dced-4490-8f63-649d3cee9496.jpg" title="01.png" alt="01.png" width="600" height="124" border="0" vspace="0"//pp　　值得注意的是，对于最左边或最右边的img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/b8cea792-9064-4cd0-862c-f9fafaf26e44.jpg" title="微信图片_20190826114304.png" alt="微信图片_20190826114304.png" style="text-align: center max-width: 100% max-height: 100% "/个波长，由于该点左边或者右边的点数小于 img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/d295318f-2ca9-492e-859f-c3beef9935bd.jpg" title="微信图片_20190826114304.png" alt="微信图片_20190826114304.png" style="text-align: center max-width: 100% max-height: 100% "/，不能进行对称平滑。考虑到数据的连续性，对于最左边的img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/fe38ef55-a973-4f74-93fc-0302a031f2e2.jpg" title="微信图片_20190826114304.png" alt="微信图片_20190826114304.png" style="text-align: center max-width: 100% max-height: 100% "/span style="text-align: center "个波长，我们提出近似平滑，如下：/span/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 122px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/0fc41379-50ef-4a45-bdb2-ab12d1f348c4.jpg" title="02.png" alt="02.png" width="600" height="122" border="0" vspace="0"//pp　　对于最右边的波长，吸光度的平滑方法类似于公式(2)，如下：/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/98199654-339d-4808-ac8b-b9678b723566.jpg" title="03.png" alt="03.png"//pp　　上述处理，使得光谱边界数据自然过渡，更为合理。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　【差分求导】/strong/span/pp　　为了避免差分求导产生传递误差，通常需要经过移动平均平滑光谱后，再进行中心差分法求导。由于近红外光谱比较平坦，不同对象的光谱分辨率不尽相同。光谱采集的数据间隔不一定适用于差分间隔。Norris导数采用一个可变的波长间隔数作为导数的差分间隔(g)，g = 1, 2, … ,G。由于关联性低，太大的差分间隔是不合理的，本文设差分间隔的上限G=50。/pp　　对于第k个波长的吸光度xsubk/sub，采用基于差分间隔g的中心差分，计算吸光度的一阶导数，自左至右移动，得到所有点的导数值(左右半宽带的波长除外)。如下：/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/f4858970-26bd-4911-84b4-a7eec9998e8d.jpg" title="04.png" alt="04.png"//pp　　值得注意的是，对于最左边或最右边的g个波长，由于该点左边或者右边的点数小于g，不能执行中心差分法求导。考虑到数据的连续性，对于最左边的g个波长，我们提出前向差分法计算一阶导数，如下：/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/88f4e45a-9f52-40cb-889c-3b57efab9059.jpg" title="05.png" alt="05.png"//pp　　对于最右边的g波长，则可通过后向差分法计算一阶导数，如下：/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/01dbdd54-82d4-49fc-bafa-7dc511a8f3bd.jpg" title="06.png" alt="06.png"//pp　　二阶导数，可由上面的一阶导数再求导获得，编程实现简单，不再赘述。strong考虑到3阶以上的高阶导数的绝对量值小，光谱信息含量低，一般不建议采用3阶以上的导数。/strong本文设导数阶数为d = 0, 1, 2。特别地，d=0代表不进行差分求导，即，只进行移动平均平滑。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　【参数联合优化】/strong/span/pp　　对于任意一个参数组合(d, s, g)，都对应一个Norris导数模式。对于d = 0, 1, 2；s = 1, 3, … , 99；g = 1, 2, … , 50，共有50+2× 50× 50=5050个模式。三个功能各异的参数的变化，使得Norris导数谱比原谱更为灵活、柔性、多样化，适用性宽。下面，提出一种基于PLS的Norris参数的联合优选方法。为提高参数选择合理性，采用基于随机性、相似性、稳定性的定标-预测-检验的多划分建模设计sup[27, 28]/sup。/pp　　建立所有Norris导数谱的PLS模型，称为Norris-PLS模型。计算每一组样品划分的预测均方根误差(SEP)和预测相关系数(RsubP/sub)。进一步，计算所有划分的平均值(SEPsubAve/sub，RsubP,Ave/sub)和标准偏差(SEPsubSD/sub，RsubP,SD/sub)。并基于综合预测效果：/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 41px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/10c59c4b-f073-4ce9-a25a-09c90ec33c1a.jpg" title="7.png" alt="7.png" width="600" height="41" border="0" vspace="0"//pp　　优选具有稳定性的全局最优Norris参数，如下：/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 62px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/4e15c028-35d0-4198-b122-f5bc4e751221.jpg" title="8.png" alt="8.png" width="600" height="62" border="0" vspace="0"//pp　　此外，对应导数阶数d=0, 1, 2，可以计算两类单参数局部最优解，如下:/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 95px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/fb7412b2-80aa-4b3b-871d-21148c32e7e3.jpg" title="9.png" alt="9.png" width="600" height="95" border="0" vspace="0"//pp　　可得到，关于平滑点数s的三条建模效果曲线SEPsup+/sup(0, s)，SEPsup+/sup(1, s)，SEPsup+/sup(2, s)和关于差分间隔数g的两条建模效果曲线SEPsup+/sup(1, g)，SEPsup+/sup(2, g)。通过它们可以分析Norris参数的适应性。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　3. 实例—近红外玉米粗蛋白分析/strong/span/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "strong　　【材料】/strong/span/pp　　玉米颗粒样品156份，研磨并过筛(1.0mm)为粉末样品(未干燥)，采用凯氏定氮法测量样品粗蛋白。最小值、最大值、平均值、标准差分别为7.31、12.1、9.46、0.92(%)。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "　strong　【近红外光谱仪器】/strong/span/pp　　NexussupTM/sup 870 FT-NIR光谱仪(Thermo Nicolet Corporation，MA，USA)；漫反射附件；波数范围：9997～3996 cmsup-1/sup；分辨率：32 cmsup-1/sup。/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 176, 80) "【定标-预测-检验的多划分建模】/span/strong/pp　　从156个样品随机选取56个为检验集，余下100个为建模集；进一步将建模集随机划分为定标集(50个)和预测集(50个)，共10次。对所有划分建立PLS模型，确定平均预测效果(SEPsubAve/sub，RsubP,Ave/sub，SEPsubSD/sub，RsubP,SD/sub，SEPsup+/sup)。/ppspan style="color: rgb(0, 176, 80) "　　strong【分析】/strong/span/pp　　strong先来观察玉米粉末样品的近红外光谱及其Norris导数谱的特征。/strong/pp　　以一个玉米粉末样品为例，采用不同平滑点数(s = 1～49，奇数)，首先计算移动平均平滑谱，如图1所示。其中，s = 1为原光谱。观察到：随着平滑点数增大，主吸收峰右移，且渐趋平坦。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/1dd5ef51-7b05-4b16-be80-4c924cd44302.jpg" title="图1.png" alt="图1.png"//pp style="text-align: center "strong图1 玉米粉末样品的移动平均平滑谱随平滑点数的演变图/strong/pp　　在移动平均平滑谱(s = 13)的基础上，采用不同差分间隔数(g = 1～30)，进一步计算Norris导数谱(一、二阶导数)，如图2所示。观察到：主吸收峰翻转为波谷，同时出现新的特征峰。随着差分间隔增大，波谱幅度逐渐减小。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 232px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/edc64a8e-9c8f-4b57-b4f2-d76bbd2da356.jpg" title="图2.png" alt="图2.png" width="600" height="232" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong图2 玉米粉末样品的Norris导数谱随差分间隔的演变图: (a)一阶导数 (b)二阶导数/strong/pp　strong　再展示相关的建模效果。/strong/pp　　首先，未经预处理的直接PLS模型的平均建模效果，汇总在表1中。/pp　　在所有5050个Norris-PLS模型中，全局最优模型的参数(NDF模式)为d =2，g =3和s=13，相应的建模效果，也汇总在表1中。观察到：所有预测效果的指标均有显著的改善。/pp style="text-align: center "strong表1 玉米粗蛋白分析的建模预测效果(%)/strong/ppstrong/strong/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 104px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/9539dcc6-2f95-46ae-8caa-c25937062f19.jpg" title="表1.png" alt="表1.png" width="600" height="104" border="0" vspace="0"//pp　　strong进一步观察Norris参数的适应性。/strong采用单参数局部最优解，分析建模效果曲线。其中，SEPsup+/sup(2, s)、SEPsup+/sup(2, g)，参见图3。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 208px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/26a55fc2-210b-4561-8367-75081383a9db.jpg" title="图3.png" alt="图3.png" width="600" height="208" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "strong图3 单参数局部最优Norris-PLS模型的建模效果：(a)平滑点数，(b)差分间隔数/strong/pp　　在所有二阶的Norris导数谱中(d=2)，不同平滑点数对应于局部最优模型的SEPsup+/sup，如图4(a)所示；不同差分间隔数对应于局部最优模型的SEPsup+/sup，如图4(b)所示。观察到：不同参数的建模效果差异颇大。/pp　　结果表明：(1)不同的Norris参数，建模预测效果明显不同；(2)参数的设置，不能凭经验设定，针对具体情况进行全局优化是必要的。/ppstrong　　后 语/strong/pp　　Norris导数滤波是一种执行良好的光谱预处理算法群。功能各异的参数融合，可提升近红外光谱的柔性生命力，满足多样性光谱预处理的个性化需求。Norris模式的优化选择是必要的。/ppspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　这里分享的，可能是近红外的一个小话题。但，近红外光谱分析就是由多个这样的小话题组成的。从2006年第一届全国近红外光谱会议召开，到近红外分会成立十周年的现在，我们见证了我国近红外事业的发展壮大。祝福它!这里的内容可能有点艰涩，但我们相信它是有趣的。谢谢大家的阅读，恳请提出宝贵意见!/span/ppspan style="font-family: " times="" new=""strong　　参考文献/strong/span/pp　　[1] R.J. Barnes, M.S. Dhanoa, Susan J. Lister., Appl Spectrosc, 1989, 43(5): 772–777/pp　　[2] M.S. Dhanoa, S.J. Lister, R. Sanderson, R.J. Barnes, J Near Infrared Spec, 1994, 2(1): 43-47./pp　　[3] 褚小立，化学计量学方法与分子光谱分析技术，北京：化学工业出版社，2011/pp　　[4] J.M. Chen, M.L. Li, T. Pan, L.W. Pang, L.J. Yao, J. Zhang, Spectrochim Acta A, 2019, 219: 179-185/pp　　[5] J. Zhang, M.L. Li, T. Pan, L.J. Yao, J.M. Chen, Comput Electron Agr, 2019, 164: 104882/pp　　[6] P. Geladi, D. MacDougall, H. Martens, Appl Spectrosc, 1985, 39:491-500./pp　　[7] T. Isaksson, T. Næ s, Appl Spectrosc, 1988, 42:1273-1284/pp　　[8] K.E. Kramer, R.E. Morris, S.L. Rose-Pehrsson, Chemometr Intell Lab, 2008, 92:33-43./pp　　[9] A Rinnan, F. van den Berg, S.B. Engelsen, Trends Anal Chem, 2009, 28:1201-1222./pp　　[10] T. Isaksson, B. Kowalski, Appl Spectrosc, 1993, 47:702-709./pp　　[11] T. Næ s, T. Isaksson, T. Feaern, T. Davies, A User Friendly Guide to Multivariate Calibration and Classification, Chichester, UK: NIR Publications, 2002/pp　　[12] F.F. Lei, Y.H. Yang, J. Zhang, J. Zhong, L.J. Yao, J.M. Chen, T. Pan, Chemometr Intell Lab, 2019, 191(15):158-167/pp　　[13] A. Savitzky, M.J.E. Golay, Anal Chem, 1964, 36(8): 1627-1639/pp　　[14] 谢军，潘涛，陈洁梅，陈华舟，任小焕，分析化学，2010，38(3): 342-346/pp　　[15] H.Z. Chen, T. Pan, J.M. Chen, Q.P. Lu, Chemometr Intell Lab, 2011, 107: 139-146/pp　　[16] 潘涛，吴振涛，陈华舟，分析化学，2012，40(6): 920-924/pp　　[17] H.S. Guo, J.M. Chen, T. Pan, J.H. Wang, G. Cao, Anal Methods, 2014, 6: 8810-8816/pp　　[18] Y. Han, J.M. Chen, T. Pan, G.S. Liu, Chemometr Intell Lab, 2015, 145: 84-92/pp　　[19] J.M. Chen, L.J. Peng, Y. Han, L.J. Yao, J. Zhang, T. Pan, Spectrochim Acta A, 2018, 193: 499-506/pp　　[20] L.J. Yao, W.Q. Xu, T. Pan, J.M. Chen, J Innov Opt Heal Sci, 2018, 11(2): 1850005/pp　　[21] J.M. Chen, Z.W. Yin, Y. Tang, T. Pan, Anal Bioanal Chem, 2017, 409(10): 2737-2745/pp　　[22] J. Zhang, F.F. Lei, M.L. Li, T. Pan, L.J. Yao, J.M. Chen, Spectrochim Acta A, 2019, 219:427–435/pp　　[23] K.H. Norris, P.C. 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铝箔针孔检测仪 药用铝箔针孔度检查台SBG-80T针孔检测台，由D6500高显色性超级光管与精密制造的投光机构组成。各项技术指标充分满足CIE国际照明委员会及CY3－91标准有关色评价与配色比色照明条件的规定。可全天候应用于铝箔针孔度的测试。SBG-80T针孔检测台专业技术：进口CIE D65 光源配置光谱稳定、显色准确符合标准的钢化玻璃，照度规范、光照均匀、可靠安全配置光源寿命自动计时器，方便用户及时了解仪器的运行情况测试原理：在规定的环境及灯箱光源下，利用铝箔针孔的透光性，观察铝箔针孔数量，并测量针孔的尺寸。测试标准：该仪器参照多项国家和国际标准：GB/T 3198、GB/T 22638.2、YBB 00152002-2015测试应用：基础应用：药用铝箔——适用于药品包装用铝箔针孔度测试工业铝箔——适用于工业用铝箔针孔度测试SBG-80T针孔检测台技术指标：观察尺寸：400×250mm色温：6500 K玻璃透射光照度：1000Lux左右使用环境光照度：20Lux-50Lux放大倍数：100倍最小刻度值：0.01mm电源：220VAC 50Hz/ 120VAC 60Hz外形尺寸：800mm(L) × 600mm(W) × 230mm(H)净重：10 kg产品配置：标准配置：主机、显微镜创新点：1、推出的新产品，用于铝箔材料针孔检测2、实验效率高，坚固耐用，外形美观铝箔针孔检测仪 药用铝箔针孔度检查台

近日，来自安徽大学、安庆师范大学、复旦大学、皖西学院的联合研究团队发表了《参数调谐随机共振作为增强波长调制光谱学的工具，使用密集重叠斑点模式多程吸收池》论文。Recently, the joint research team from Anhui Key Laboratory of Mine Intelligent Equipment and Technology, School of Electronic Engineering and Intelligent Manufacturing, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Electrical and Photoelectronic Engineering, West Anhui University published an academic papers Parameter-tuning stochastic resonance as a tool to enhance wavelength modulation spectroscopy using a dense overlapped spot pattern multi-pass cell.背景 激光吸收光谱技术已在许多应用中得到证明，如空气质量监测、工业过程控制和医学诊断。测量的精度对这些应用非常重要。尽管激光吸收光谱在敏感检测方面具有许多优点，但仍需要很长的光学路径长度和特殊的测量技术来检测极微量的物质，以实现高检测灵敏度。为了实现这些目的，通常采用具有长光学路径的多程吸收池来增强吸收信号。然而，在吸收信号中经常出现意想不到的干扰光束、热噪声、射频噪声、电噪声和白噪声，严重影响了检测的精度。当使用密集重叠斑点模式的多程吸收池时，这些问题在激光吸收光谱中很常见。因此，从强噪声背景中有效提取弱光电吸收信号具有重要意义。已提出了几种方法来消除噪声的负面影响。传统的弱周期信号处理方法主要包括时间平均法、滤波法和相关分析法。① 时间平均法可以获得信噪比（SNR）较高的信号，因此可以降低噪声的标准差并提高信号质量。然而，这种方法无法完全消除强噪声背景。② 基于硬件和软件的信号滤波广泛用于降噪，其特点是带宽较窄。在实际应用中，期望的信号和噪声通常具有连续的功率谱和宽带宽，但制造与信号带宽相匹配以去除噪声的滤波器相对较困难。如果滤波器的带宽非常小，噪声将大幅衰减。然而，这可能会破坏期望的信号。③ 相关检测方法是通过周期信号的自相关来去除噪声的。其本质是建立一个非常窄的带宽滤波器，以滤除与信号频率不同的噪声。与上述其他弱周期信号检测方法相比，参数调谐随机共振（SR）方法的优势显而易见。即使噪声和信号具有相同的频率，只要它们达到最佳的共振匹配，SR方法就可以将部分噪声能量转化为信号能量，以抑制噪声并增强信号。在这项工作中，我们将SR方法应用于波长调制光谱学（WMS），并使用密集重叠斑点模式的多程吸收池。首先，将进行数值计算以找到合适的参数并评估最佳SR系统的性能，然后通过实验验证SR方法可以有效增强WMS信号。IntroductionThe laser absorption spectroscopy technology has been demonstrated in many applications, such as air quality monitoring, industrial process control, and medical diagnostic. The precision of the measurement is important to those applications. Although laser absorption spectroscopy has many advantages in sensitive detection, it still needs a long optical path length and special measurement technology for detecting a very trace substance, with a high detection sensitivity . For those purposes, a multi-pass cell with a long optical path is usually applied to enhance the absorption signal. However, the unexpected interference fringe, thermal noise, shot noise, electrical noise and white noise, often occur in absorption signals and seriously spoil the detection precision. Those problems are common for laser absorption spectroscopy when using dense overlapped spot pattern multi-pass cell. Therefore, it is of great significance to effectively extract weak photoelectric absorption signals from a strong noise background.Several methods are proposed to eliminate the negative influence of the noise. The traditional weak periodic signal processing methods mainly include time average method, filtering method,and correlation analysis method. ①The signal with a high signal-to-noise ratio (SNR) can be obtained by time average method, so the standard deviation of noise can be reduced and the signal quality can be improved. Nevertheless, the strong noise background cannot be fully eliminated by this method.②The signal filters based on hardware and software are widely used for noise reduction, the characteristic of which is narrow bandwidth. In practical application, the desired signal and noise usually have a continuous power spectrum and wide bandwidth, but it is relatively difficult to manufacture a filter that matches the bandwidth of the signal to remove the noise. If the bandwidth of the filter is very small, the noise will be greatly attenuated. However, this may destroy the desired signal.③The correlation detection method is used to remove the noise by the autocorrelation of the periodic signal. Its essence is to establish a very narrow bandwidth filter to filter out the noise, the frequency of which is different from that of the signal. Compared with other weak periodic signal detection methods mentioned above, the advantage of the parameter-tuning stochastic resonance (SR) method is apparent. Even if the noise and signal have the same frequency, as long as they reach the optimal resonance matching, the SR method can convert part of the noise energy into the signal energy to suppress the noise and enhance the signal.In this work, the SR method is applied to the wavelength modulation spectroscopy (WMS) by using the dense overlapped spot pattern multi-pass cell. first, the numerical calculation will be implemented to find the suitable parameters and evaluate the performance of the optimal SR system, and then it is verified that the SR method can effectively enhance the WMS signal by the experiments.实验装置的示意图如图1所示。海尔欣光电科技有限公司为此研究提供了锁相放大器（Healthy Photon，HPLIA），用于解调来自光电探测器的吸收信号，解调频率为第二谐波信号2f的频率（其中f = 6千赫兹是正弦波的调制频率）。锁相放大器的时间常数设置为1毫秒。解调后的信号随后由一个数据采集卡数字化，并显示在计算机上。A schematic diagram of the experimental setup is shown in Fig. 1. HealthyPhoton Technology Co., Ltd. provides a lock-in amplifier (HPLIA), which is used for demodulation of absorption signal from the photodetector at the frequency of second harmonic signal 2f (where f =6 KHz is the modulation frequency of the sine wave). The time constant of the lock-in amplifier is set to 1 ms. The demodulated signal is subsequently digitalized by a DAQ card and displayed on a computer. Fig. 1. Schematic diagram of experimental device of measurement.Healthy Photon，lock-in amplifier HPLIAFig. 2. 2f SR signal and 2f time average signal.结论参数调谐随机共振（SR）方法可以将部分噪声能量转化为信号能量，以抑制噪声并放大信号，与传统的弱周期信号检测方法（例如，时间平均法、滤波法和相关分析法）相比。本研究进行了数值计算，以找到将SR方法应用于波长调制光谱学（WMS）的最佳共振参数。在随机共振状态下，2f信号的峰值（CH4浓度恒定在约20 ppm）有效放大到约0.0863 V，比4000次时间平均信号的峰值（约0.0231 V）高3.8倍。尽管标准差也从约0.0015 V（1σ）增加到约0.003 V（1σ），但信噪比相应提高了1.83倍（从约25.9提高到约15.8）。获得了SR 2f信号峰值与原始2f信号峰值的线性光谱响应。这表明在强噪声背景下，SR方法对增强光电信号是有效的。Conclusion The parameter-tuning stochastic resonance (SR) method can convert part of the noise energy into the signal energy to suppress the noise and amplify the signal, comparing with traditional weak periodic signal detection methods (e.g., time average method, filtering method, and correlation analysis method). In this work, the numerical calculation is conducted to find the optimal resonance parameters for applying the SR method to the wavelength modulation spectroscopy (WMS). Under the stochastic resonance state, the peak value of 2f signal (a constant concentration of CH4&sim 20 ppm) is effectively amplified to &sim 0.0863 V, which is 3.8 times as much as the peak value of 4000-time average signal (&sim 0.0231 V). Although the standard deviation also increases from &sim 0.0015 V(1σ) to &sim 0.003 V(1σ), the SNR can be improved by 1.83 times (from &sim 25.9 to &sim 15.8) correspondingly. A linear spectral response of SR 2f signal peak value to raw 2f signal peak value is obtained. It suggests that the SR method is effective for enhancing photoelectric signal under strong noise background.参考：Reference: Parameter-tuning stochastic resonance as a tool to enhance wavelength modulation spectroscopy using a dense overlapped spot pattern multi-pass cell, Optics Express 32010https://doi.org/10.1364/OE.465629

虽然大部分人对于MEMS（Microelectromechanical systems， 微机电系统/微机械/微系统）还是感到很陌生，但是其实MEMS在我们生产，甚至生活中早已无处不在了，智能手机，健身手环、打印机、汽车、无人机以及VR/AR头戴式设备，部分早期和几乎所有近期电子产品都应用了MEMS器件。MEMS是一门综合学科，学科交叉现象及其明显，主要涉及微加工技术，机械学/固体声波理论，热流理论，电子学，生物学等等。MEMS器件的特征长度从1毫米到1微米，相比之下头发的直径大约是50微米。MEMS传感器主要优点是体积小、重量轻、功耗低、可靠性高、灵敏度高、易于集成等，是微型传感器的主力军，正在逐渐取代传统机械传感器，在各个领域几乎都有研究，不论是消费电子产品、汽车工业、甚至航空航天、机械、化工及医药等各领域。常见产品有压力传感器，加速度计，陀螺，静电致动光投影显示器，DNA扩增微系统，催化传感器。MEMS的快速发展是基于MEMS之前已经相当成熟的微电子技术、集成电路技术及其加工工艺。 MEMS往往会采用常见的机械零件和工具所对应微观模拟元件，例如它们可能包含通道、孔、悬臂、膜、腔以及其它结构。然而，MEMS器件加工技术并非机械式。相反，它们采用类似于集成电路批处理式的微制造技术。批量制造能显著降低大规模生产的成本。若单个MEMS传感器芯片面积为5 mm x 5 mm，则一个8英寸(直径20厘米)硅片(wafer)可切割出约1000个MEMS传感器芯片（图1），分摊到每个芯片的成本则可大幅度降低。因此MEMS商业化的工程除了提高产品本身性能、可靠性外，还有很多工作集中于扩大加工硅片半径（切割出更多芯片），减少工艺步骤总数，以及尽可能地缩传感器大小。图1. 8英寸硅片上的MEMS芯片（5mm X 5mm）示意图图2. 从硅原料到硅片过程。硅片上的重复单元可称为芯片（chip 或die）。MEMS需要专门的电子电路IC进行采样或驱动，一般分别制造好MEMS和IC粘在同一个封装内可以简化工艺，如图3。不过具有集成可能性是MEMS技术的另一个优点。正如之前提到的，MEMS和ASIC (专用集成电路)采用相似的工艺，因此具有极大地潜力将二者集成，MEMS结构可以更容易地与微电子集成。然而，集成二者难度还是非常大，主要考虑因素是如何在制造MEMS保证IC部分的完整性。例如，部分MEMS器件需要高温工艺，而高温工艺将会破坏IC的电学特性，甚至熔化集成电路中低熔点材料。MEMS常用的压电材料氮化铝由于其低温沉积技术，因为成为一种广泛使用post-CMOS compatible（后CMOS兼容）材料。虽然难度很大，但正在逐步实现。与此同时，许多制造商已经采用了混合方法来创造成功商用并具备成本效益的MEMS 产品。一个成功的例子是ADXL203，图4。ADXL203是完整的高精度、低功耗、单轴/双轴加速度计，提供经过信号调理的电压输出，所有功能（MEMS & IC）均集成于一个单芯片中。这些器件的满量程加速度测量范围为±1.7 g，既可以测量动态加速度（例如振动），也可以测量静态加速度（例如重力）。图3. MEMS与IC在不同的硅片上制造好了再粘合在同一个封装内图4. ADXL203（单片集成了MEMS与IC）通信/移动设备图5. 智能手机简化示意图以智能手机为主的移动设备中，应用了大量传感器以增加其智能性，提高用户体验。这些传感器并非手机等移动/通信设备独有，在本文以及后续文章其他地方所介绍的加速度、化学元素、人体感官传感器等可以了解相关信息，在此不赘叙。此处主要介绍通信中较为特别的MEMS器件，主要为与射频相关MEMS器件。通信系统中，大量不同频率的频带（例如不同国家，不同公司间使用不同的频率，2G，3G，LTE，CDMD以及蓝牙，wifi等等不同技术使用不同的通信频率）被使用以完成通讯功能，而这些频带的使用离不开频率的产生。声表面波器件，作为一种片外(off-chip)器件，与IC集成难度较大。表面声波（SAW）滤波器曾是手机天线双工器的中流砥柱。2005年，安捷伦科技推出基于MEMS体声波（BAW）谐振器的频率器件（滤波器），该技术能够节省四分之三的空间。BAW器件不同于其他MEMS的地方在于BAW没有运动部件，主要通过体积膨胀与收缩实现其功能。（另外一个非位移式MEMS典型例子是依靠材料属性变化的MEMS器件，例如基于相变材料的开关，加入不同电压可以使材料发生相变，分别为低阻和高阻状态，详见后续开关专题）。得益于AlN氮化铝压电材料的沉积技术的巨大进步，AlN FBAR已经被运用在iphone上作为重要滤波器组件。下图为FBAR和为SMR (Solidly Mounted Resonator)。其原理主要通过固体声波在上下表面反射形成谐振腔。图6. FBAR示意图，压电薄膜悬空在腔体至上图7. SMR示意图(非悬空结构，采用Bragg reflector布拉格反射层) （SAW/FBAR设备的工作原理及使用范例）图8. 固体声波在垂直方向发生反射，从而将能量集中于中间橙色的压电层中如果所示，其中的红色线条表示震动幅度。固体声波在垂直方向发生反射，从而将能量集中于中间橙色的压电层中。顶部是与空气的交界面，接近于100%反射。底部是其与布拉格反射层的界面，无法达到完美反射，因此部分能量向下泄露。图9. 实物FBAR扫描电镜图实物FBAR扫描电镜图。故意将其设计成不平行多边形是为了避免水平方向水平方向反射导致的谐振，如果水平方向有谐振则会形成杂波。图10. 消除杂波前后等效导纳上图所示为消除杂波前后等效导纳（即阻抗倒数，或者简单理解为电阻值倒数）。消除杂波后其特性曲线更平滑，效率更高，损耗更小，所形成的滤波器在同频带内的纹波更小。图11. 若干FBAR连接起来形成滤波器图示为若干FBAR连接起来形成滤波器。右图为封装好后的FBAR滤波器芯片及米粒对比，该滤波器比米粒还要小上许多。可穿戴/植入式领域图12. 用户与物联网可穿戴/植入式MEMS属于物联网IoT重要一部分，主要功能是通过一种更便携、快速、友好的方式（目前大部分精度达不到大型外置仪器的水平）直接向用户提供信息。可穿戴/应该说是最受用户关注，最感兴趣的话题了。大部分用户对汽车、打印机内的MEMS无感，这些器件与用户中间经过了数层中介。但是可穿戴/直接与用户接触，提升消费者科技感，更受年轻用户喜爱。该领域最重要的主要有三大块：消费、健康及工业，我们在此主要讨论更受关注的前两者。消费领域的产品包含之前提到的健身手环，还有智能手表等。健康领域，即医疗领域，主要包括诊断，治疗，监测和护理。比如助听、指标检测（如血压、血糖水平），体态监测。MEMS几乎可以实现人体所有感官功能，包括视觉、听觉、味觉、嗅觉（如Honeywell电子鼻）、触觉等，各类健康指标可通过结合MEMS与生物化学进行监测。MEMS的采样精度，速度，适用性都可以达到较高水平，同时由于其体积优势可直接植入人体，是医疗辅助设备中关键的组成部分。传统大型医疗器械优势明显，精度高，但价格昂贵，普及难度较大，且一般一台设备只完成单一功能。相比之下，某些医疗目标可以通过MEMS技术，利用其体积小的优势，深入接触测量目标，在达到一定的精度下，降低成本，完成多重功能的整合。以一些MEMS项目为例，通过MEMS传感器对体内某些指标进行测量，同时MEMS执行器（actuator）可直接作用于器官或病变组织进行更直接的治疗，同时系统可以通过MEMS能量收集器进行无线供电，多组单元可以通过MEMS通信器进行信息传输。图13. MEMS实现人体感官功能其他领域投影仪投影仪所采用的MEMS微镜如图14、15所示（Designing MEMS-based DLP pico projectors），其中扫描电镜图则是来自于TI的Electrostatically-driven digital mirrors for projection systems。每个微镜都由若干锚anchor或铰链hinge支撑，通过改变外部激励从而控制同一个微镜的不同锚/铰链的尺寸从而微镜倾斜特定角度，将入射光线向特定角度反射。大量微镜可以形成一个阵列从而进行大面积的反射。锚/铰链的尺寸控制可以通过许多方式实现，一种简单的方式便是通过加热使其热膨胀，当不同想同一个微镜的不同锚/铰链通入不同电流时，可以使它们产生不同形变，从而向指定角度倾斜。TI采用的是静电驱动方式，即通入电来产生静电力来倾斜微镜。图14 微镜的SEM示意图图15 微镜结构示意图德州仪器的数字微镜器件(DMD)，广泛应用于商用或教学用投影机单元以及数字影院中。每16平方微米微镜使用其与其下的CMOS存储单元之间的电势进行静电致动。灰度图像是由脉冲宽度调制的反射镜的开启和关闭状态之间产生的。颜色通过使用三芯片方案(每一基色对应一个芯片)，或通过一个单芯片以及一个色环或RGB LED光源来加入。采用后者技术的设计通过色环的旋转与DLP芯片同步，以连续快速的方式显示每种颜色，让观众看到一个完整光谱的图像。图16 微镜反射光线示意图MEMS 加速度计加速度传感器是最早广泛应用的MEMS之一。MEMS，作为一个机械结构为主的技术，可以通过设计使一个部件(图15中橙色部件)相对底座substrate产生位移（这也是绝大部分MEMS的工作原理），这个部件称为质量块（proof mass）。质量块通过锚anchor，铰链hinge，或弹簧spring与底座连接。绿色部分固定在底座。当感应到加速度时，质量块相对底座产生位移。通过一些换能技术可以将位移转换为电能，如果采用电容式传感结构（电容的大小受到两极板重叠面积或间距影响），电容大小的变化可以产生电流信号供其信号处理单元采样。通过梳齿结构可以极大地扩大传感面积，提高测量精度，降低信号处理难度。加速度计还可以通过压阻式、力平衡式和谐振式等方式实现。图17 MEMS加速度计结构示意图图18 MEMS加速度计中位移与电容变化示意图打印喷嘴一种设计精巧的打印喷嘴如下图所示。两个不同大小的加热元件产生大小不一的气泡从而将墨水喷出。具体过程为：1，左侧加热元件小于右侧加热元件，通入相同电流时，左侧产生更多热量，形成更大气泡。左侧气泡首先扩大，从而隔绝左右侧液体，保持右侧液体高压力使其喷射。喷射后气泡破裂，液体重新填充该腔体。图19. 采用气泡膨胀的喷墨式MEMS开关/继电器MEMS继电器与开关。其优势是体积小（密度高，采用微工艺批量制造从而降低成本），速度快，有望取代带部分传统电磁式继电器，并且可以直接与集成电路IC集成，极大地提高产品可靠性。其尺寸微小，接近于固态开关，而电路通断采用与机械接触（也有部分产品采用其他通断方式），其优势劣势基本上介于固态开关与传统机械开关之间。MEMS继电器与开关一般含有一个可移动悬臂梁，主要采用静电致动原理，当提高触点两端电压时，吸引力增加，引起悬臂梁向另一个触电移动，当移动至总行程的1/3时，开关将自动吸合（称之为pull in现象）。生物试验类MEMS器件由于其尺寸接近生物细胞，因此可以直接对其进行操作。图20. MEMS操作细胞示意图NEMS（纳机电系统）NEMS（Nanoelectromechanical systems, 纳机电系统）与MEMS类似，主要区别在于NEMS尺度/重量更小，谐振频率高，可以达到极高测量精度(小尺寸效应)，比MEMS更高的表面体积比可以提高表面传感器的敏感程度,(表面效应)，且具有利用量子效应探索新型测量手段的潜力。首个NEMS器件由IBM在2000年展示, 如图5所示。器件为一个 32X32的二维悬臂梁（2D cantilever array）。该器件采用表面微加工技术加工而成（MEMS中采用应用较多的有体加工技术，当然MEMS也采用了不少表面微加工技术，关于微加工技术将会在之后的专题进行介绍）。该器件设计用来进行超高密度，快速数据存储，基于热机械读写技术（thermomechanical writing and readout），高聚物薄膜作为存储介质。该数据存储技术来源于AFM(原子力显微镜)技术，相比磁存储技术，基于AFM的存储技术具有更大潜力。快速热机械写入技术（Fast thermomechanical writing）基于以下概念（图6），‘写入’时通过加热的针尖局部软化/融化下方的聚合物polymer，同时施加微小压力，形成纳米级别的刻痕，用来代表一个bit。加热时通过一个位于针尖下方的阻性平台实现。对于‘读’，施加一个固定小电流，温度将会被加热平台和存储介质的距离调制，然后通过温度变化读取bit。 而温度变化可通过热阻效应（温度变化导致材料电阻变化）或者压阻效应（材料收到压力导致形变，从而导致导致材料电阻变化）读取。图21. IBM 二维悬臂梁NEMS扫描电镜图（SEM）其针尖小于20nm图22.快速热机械写入技术示意图其他参考文献：1. M. Despont, J. Brugger, U. Drechsler, U. Dürig, W. Häberle, M. Lutwyche, H. Rothuizen, R. Stutz, R. Widmer, G. Binnig, H. Rohrer, P. Vettiger, VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage, Sensors and Actuators A: Physical, Volume 80, Issue 2, 10 March 2000, Pages 100-107, ISSN 0924-4247, VLSI-NEMS chip for parallel AFM data storage.2. M. Despont, J. Brugger, U. Drechsler, U. Dürig, W. Häberle, M. Lutwyche, H. Rothuizen, R. Stutz, R. Widmer, G. Binnig, H. Rohrer, P. Vettiger, VLSI-NEMS chip for AFM data storage, Technical Digest 12th IEEE Int. Micro Electro Mechanical Systems Conf. MEMS ' 99, Orlando, FL, January 1999, IEEE, Piscataway, 1999, pp. 564–569.3. Fan-Gang Tseng, Chang-Jin Kim and Chih-Ming Ho, "A high-resolution high-frequency monolithic top-shooting microinjector free of satellite drops - part I: concept, design, and model," inJournal of Microelectromechanical Systems, vol. 11, no. 5, pp. 427-436, Oct 2002.4. Sensors for Wearable Electronics & Mobile Healthcare5. Martín, F. Bonache, J. Application of RF-MEMS-Based Split Ring Resonators (SRRs) to the Implementation of Reconfigurable Stopband Filters: A Review. Sensors2014, 14, 22848-22863.（ADXL203 精密±1.7g 双轴iMEMS 加速度计数据手册及应用电路，http://www.analog.com/media/en/technical-documentation/data-sheets/ADXL103_203.pdf）（Andreas C. Fischer Fredrik Forsberg Martin Lapisa Simon J. Bleiker Göran Stemme Niclas Roxhed Frank Niklaus，Integrating MEMS and ICs，Microsystems & Nanoengineering, 2015, Vol.1. Integrating MEMS and ICs : Microsystems & Nanoengineering）

药包材“大家庭"的又一成员药用铝箔是使用范围zui广泛的一种片剂、口服固体药品的包装材料，对药品起着长期的保护作用。为了确保药品的品质，药厂检测药用铝箔的质量需要用到哪些检测仪器呢？1.针孔度测试仪：取长400 mm.宽250 mm (当宽小于250 mm时，取卷幅宽)试样10片，逐张置于针孔检查台(800 mmx600 mmx300 mm或适当体积的木箱，木箱内安装30W日光灯，木箱上面放一块玻璃板，玻璃板衬黑纸并留有400 mmx250 mm空间以检查试样的针孔)上，在暗处检查其针孔，不应有密集的、连续性的、周期性的针孔:每一平方米中，不得有直径大于0.3 mm的针孔:直径为0.1 ~0.3 mm的针孔数不得过1个。 PAHT-30铝箔针孔度测试仪2.阻隔性能：水蒸气透过量照水蒸气透过量测定法(YBB00092003- 2015) 第- -法试验条件B或第二法试验条件B或第四法试验条件2测定，试验时热封面向低湿度侧，不得过0.5 g/ (m2.24 h)。 WVTR-RC6水蒸气透过率测试仪3.热合强度测试仪：热合强度：取100 mmx100 mm的本品2片，另取100 mmx 100 mm的聚氯乙烯固体药用硬片(符合YBB00212005- 2015) 或聚氯乙烯/聚偏二氯乙烯固体药用复合硬片(符合000022005- 2015) 2片，将试样的黏合层面向PVC面(或PVC/PVDC复合硬片的PVDC面)进行叠合，置于热封仪进行热合，热合条件为:温度155 C士5C，压力0.2MPa,时间I秒，热合后取出放冷，裁取成15 mm宽的试样，取中间3条试样,照热合强度测定法( YBB00122003- 2015) 测定，试验速度为200 mm/min士20 mm/min,将PVC (或PVDC)片夹在试验机的上夹，铝箔夹在试验机的下夹，开动拉力试验机进行180*角方向剥离，热合强度平均值不得低于7.0 N/I5 mm (PVC). 6.0 N/15 mm ( PVDC)。 ETT-AM电子拉力试验机4.破裂强度测试仪：取40 mmx40 mm本品3片，分别置破裂强度测定仪上测定，均不得低于98 kPa. PR-01耐破强度测试仪5.荧光物质取100 mmx100 mm本品5片，分别置于紫外灯下，在254 nm和365 nm波长处观察，其保护层及黏合层均不得有片状荧光。 UAT-02暗箱式紫外分析仪

大家好，本周为大家介绍一篇发表在Proc. Nat. Acad. Sci. U.S.A上的文章，HDX-MS performed on BtuB in E. coli outer membranes delineates the luminal domain’s allostery and unfolding upon B12 and TonB binding1，文章作者是华盛顿大学的Tobin R. Sosnick。　　TonB-依赖的转运体(TBDTs)广泛存在与革兰氏阴性菌的外膜上，通过其摄取营养。但TBDTs转运时的机制尚不明确，尤其是可供底物通过的跨膜β-桶孔径打开时的结构变化机理。BtuB是一种典型的大肠杆菌TBDT，其功能和生物物理环境都得到了广泛的研究。目前推测BtuB在行使转运功能时，其通道孔径形成需要BtuB与底物维生素B12结合，其N-端7个残基(称为“Ton box”)产生较大的构象转变，从β-桶中甩出进入胞质并与下游蛋白TonB发生相互作用。但孔径形成的过程具体机理存在两个具有争议的猜想：力依赖模型认为，TonB通过将BtuB从β-桶拽出到胞质，并从膜内侧将能量传递给BtuB，这些力可能重塑塞区并导致孔径形成 而非力依赖模型则认为孔径的形成跟BtuB自身保守的Ionic Lock(IL，即R14和D316间的盐桥)相互作用有关，当B12存在时只需要IL解锁TonB就能与BtuB结合产生成孔运动。晶体学研究捕捉到了Apo BtuB、BtuB:B12和BtuB:B12:TonBCTD的结构(图1)，但晶体学研究一来存在晶体堆积导致其结构与溶液态蛋白结构产生一定差异的问题，二来静态的结构“截图”无法提供动态变化过程信息。因此，本文选择氢氘交换质谱法(HDX-MS)解析BtuB和配体结合时产生结构动态变化过程，以深入推测该过程的具体机制。　　图1. BtuB腔体结构域与两个配体结合事件的构象响应模型。　　该实验共设有4组，包括：Apo BtuB、BtuB + B12、BtuB + TonB和BtuB + B12 + TonB。作者对BtuB + B12的HDX速率及保护因子(PF)进行了分析(图2)：其中，N-端2-29残基(包括Ton box在内及IL中的R14)、pre-SB3区域属于快速氘代区域，SB1、SB2、SB3属于中速氘代区，其他区域属于慢速氘代区。　　图2. HDX速率分区并映射至结构。　　随后作者分析了Apo BtuB、BtuB + B12的HDX-MS实验数据(图3)。其中IL区域及其相连的Fisrt Strand区域的HDX变化情况最为显著(氘代上升)，从氘代动力学图中我们可以看到添加B12后该区域的氘代速率从较慢的水平转变为较快的水平，这说明B12的结合足以使得IL区域发生较大的构象变化，该现象呼应了TonB从较为紧凑的结构转变为较为动态/溶剂可及性高的结构。除此之外，N-端前5个残基区域经历了轻微的氘代上升 底物结合区SB1、SB2和SB3经历了一定程度的氘代下降，而SB3的前端经历了一定的氘代上升。　　图3. BtuB + B12和Apo BtuB的HDX比较。　　接着作者也考察了BtuB + TonB和BtuB + B12 + TonB的HDX-MS结果(图4)。结果发现，只加TonB时BtuB的IL区域并未发生较大的HDX变化，而同时添加B12和TonB的BtuB IL区产生了明显的氘代变化，这些现象进一步证实了BtuB的Ton box发生结构改变是B12结合后IL解锁产生的效应。这些实验结果支持非力依赖型假说机制，即B12结合后通过別构效应使得IL处的盐桥打破，使得Ton box区被释放至胞质中，进一步跟下游蛋白结合从而打开通道孔径。　　图4. 不同组别的IL区域的HDX氘代动力学图。　　本文通过HDX-MS实验解决了大肠杆菌离子通道家族中一蛋白BtuB配体相关的动态调控机制，通过实验的方法验证了非力依赖机制假说。本文选取的体系及蛋白样品较为巧妙，实验设计合理，实验证据充分，行文逻辑严密，为离子通道的动态调控机制提供了见解，是HDX-MS方法优势的典型体现。　　撰稿：罗宇翔　　编辑：李惠琳　　原文：HDX-MS performed on BtuB in E. coli outer membranes delineates the luminal domain’s allostery and unfolding upon B12 and TonB binding　　李惠琳课题组网址：https://www.x-mol.com/groups/li_huilin　　参考文献　　1. Zmyslowski, A. M. Baxa, M. C. Gagnon, I. A. Sosnick, T. R., HDX-MS performed on BtuB in E. coli outer membranes delineates the luminal domain's allostery and unfolding upon B12 and TonB binding. Proc. Natl. Acad. Sci. U. S. A. 2022, 119 (20).

近日，中国科大微电子学院胡诣哲与林福江课题组设计的一款基于全新电荷舵采样(Charge-SteeringSampling, CSS)技术的极低抖动毫米波全数字锁相环(CSS-ADPLL)芯片入选2023 Symposium on VLSI Technology and Circuits(以下简称VLSI Symposium)。VLSI Symposium是超大规模集成电路芯片设计和工艺器件领域最著名的国际会议之一，也是展现IC技术最新成果的橱窗，今年VLSI Symposium于6月11日至16日在日本京都举行。该论文第一作者为我校微电子学院博士生陶韦臣，胡诣哲教授为通讯作者。 　　极低抖动毫米波频率综合器芯片是实现5G/6G毫米波通信的关键核心模块，为毫米波通信提供精准的载波信号。此研究提出的电荷舵采样技术，将电荷舵采样和逐次逼近寄存器型模数转换器(SAR-ADC)进行了巧妙的结合，构建了一种高鉴相增益，高线性度且具有多bit数字输出的数字鉴相器。CSS-ADPLL的结构十分紧凑(如图1所示)，由电荷舵鉴相器(CSS-PD)、SAR-ADC、数字滤波器和数控振荡器组成，具有优异相位噪声性能，较快的锁定速度并消耗极低的功耗。 图1.论文提出的电荷舵采样全数字锁相环(CSS-ADPLL)架构 　　测试结果表明，该芯片实现了75.9fs的时钟抖动与–50.13dBc的参考杂散，并取得了-252.4dB的FoM值，为20GHz以上数字锁相环的最佳水平，芯片核心面积仅为0.044mm2。该研究成果以“An 18.8-to-23.3 GHz ADPLL Based on Charge-Steering-Sampling Technique Achieving 75.9 fs RMS Jitter and -252 dB FoM”为题由博士生陶韦辰在大会作报告。 图2.CSS-ADPLL相位噪声与参考杂散测试结果 　　该研究工作得到了科技部国家重点研发计划资助，也得到了中国科大微电子学院、中国科大信息科学技术学院支持。

十多年来，FLIR光学气体成像（OGI）热像仪一直用来可视化各种气体泄漏。这些OGI热像仪的开发是为了“看到”各种气体，包括碳氢化合物、二氧化碳、六氟化硫、制冷剂、一氧化碳、氨等。FLIR OGI热像仪被应用于各行各业，包括减少排放、提高生产效率和确保安全的工作环境。与其他检测技术相比，OGI热像仪的一大优势是该技术能够在不中断工业过程的情况下精准定位气体泄漏部件。从历史上看，OGI热像仪一直采用制冷型红外探测器，与非制冷型红外探测器相比具有多个优势，但成本往往更高。非制冷型红外探测器技术的进步使得像FLIR OGI热像仪这样的制造商，能够为相关行业设计和开发成本较低的OGI解决方案。尽管成本较低，但与使用制冷型探测器的热像仪相比，使用非制冷型红外探测器的热像仪存在一定局限性。光学气体成像背后的科学在我们讨论OGI热像仪中制冷或非制冷探测器的问题之前，我们可以先解释这项技术背后的理论。光学气体成像可以比作通过普通的摄像机进行观察，但操作员看到的是一股类似烟雾的气体喷出。如果没有OGI热像仪，这将是肉眼完全看不见的。为了能看到这种气体飘动，OGI热像仪使用了一种独特的光谱(依赖于波长)过滤方法，使它能够检测到特定的气体化合物。在制冷型探测器中，滤波器将允许通过探测器的辐射波长限制在一个非常窄的波段，称为带通，这种技术被称为光谱自适应。光谱自适应OGI热像仪利用某些分子的吸收特性，将它们在原生环境中可视化。热像仪焦平面阵列（FPAs）和光学系统专门调整到非常窄的光谱范围，通常在数百纳米左右，因此具有超选择性。只能检测到由窄带通滤波器分隔的红外区域中的被气体吸收的红外波段。大多数化合物的红外吸收特性取决于波长。氢、氧和氮等惰性气体无法直接成像。黄色区域显示了一个光谱滤波器，设计用于对应大部分背景红外能量将被甲烷吸收的波长范围。（图中横坐标代表波长，纵坐标代表甲烷气体的透射率）如果将OGI热像仪对准没有气体泄漏的场景，视野中的物体将通过热像仪的镜头和滤光片透射和反射红外辐射。如果物体和热像仪之间存在气体云，并且该气体吸收滤波器带通范围内的辐射，那么通过气体云到达探测器的辐射量将减少或增加。具体情况要看气体云与背景的关系，云与背景之间必须有一个辐射的对比。总而言之，让气体可见的关键是：气体必须吸收热像仪看到的波段中的红外辐射；气体云必须与背景形成辐射对比；气体云的表面温度必须与背景不同。此外，运动使气体云更容易可视化。熟悉光学气体成像相关的波长为了解决理解“制冷与非制冷”光学气体成像热像仪的挑战，您需要了解与光学气体成像相关的波长以及这些热像仪中使用的探测器。OGI热像仪的两个主要波长通常被称为中波（3到5微米）和长波（7到12微米）。在气体成像领域，这些区域也可以称为“功能区”和“指纹区”。在功能区，一个热像仪可以看到单一类别的更多气体，而许多单独的气体在指纹区有特定的吸收特征。几乎所有碳氢化合物气体都在FLIR GF320的过滤区域(黄色部分)吸收能量，但在长波或指纹区域(蓝色部分)有不同的吸收特征虽然许多气体在中波和长波区域都有吸收特性，但也有气体仅在一个红外波段发射和吸收。有些气体在中波而非长波光谱中发射和吸收(如一氧化碳/CO)和吸收，另一些仅在长波光谱中发射和吸收（如六氟化硫/SF6）。这些气体不属于指纹或功能区，通常指烃类气体。下面是CO和SF6气体的红外光谱图。制冷与非制冷型探测器制冷型OGI热像仪使用需要冷却到低温（约77K或-321°F）的量子探测器，可以是中波或长波探测器。检测功能区碳氢化合物气体（如甲烷）的中波热像仪通常在3-5μm（微米）范围内工作，并使用锑化铟（InSb）探测器。检测SF6等气体的制冷型长波热像仪在8-12μm范围内工作，可以使用量子阱红外光电探测器（QWIP）。制冷型OGI热像仪有一个集成了低温冷却器的成像传感器，其可以将传感器温度降低到低温。传感器温度的降低对于将探测器噪声降低到低于被成像场景的信号水平是必要的。制冷机运动部件的机械公差非常小，随着时间的推移会磨损，氦气也会慢慢通过气体密封。最终，在运行1万至1.3万小时后，需要对冷却器进行重建。带有制冷探测器的热像仪有一个与探测器连接的滤波器。这种设计可以防止滤波器和探测器之间的任何杂散辐射交换，从而提高图像热灵敏度，进而会使光学气体成像仪更有效地可视化某些气体，甚至使OGI热像仪符合美国环保局的OOOOa或其他要求等监管标准。用制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像用非制冷型热像仪拍摄墙上手印的图像和两分钟后再次拍摄的图像非制冷OGI热像仪使用微测辐射热计探测器，不需要制冷探测器所需的额外零件。它们通常由氧化钒（VOx）或非晶硅（a-Si）制成，在7-14μm范围内具有响应性。它们比制冷型热像仪更容易制造，但热灵敏度或噪声等效温差（NETD）较差，这使得更难以可视化较小的气体泄漏。NETD是一个指标，表示热像仪可以探测的最小温度差异。上图显示了制冷和非制冷探测器灵敏度的差异。更好的NETD将使制冷型OGI热像仪检测气体的效果至少是非制冷的五倍。用于确定OGI热像仪检测气体效果的类似标准是噪声等效浓度长度（NECL），该标准确定在定义的拍摄距离上可以检测到多少气体。例如，用于甲烷检测的FLIR GF320制冷型OGI热像仪（3-5μm探测器）的NECL小于20 ppm*m，而非制冷型（7-14μm探测器）的NECL大于100 ppm*m。对于非制冷型的OGI热像仪，另一个需要考虑的是滤波器。有些热像仪没有在长波光谱中过滤，这意味着它们只是一个完全开放的探测器，使用独特的分析来可视化气体。FLIR的高灵敏度模式(HSM)是利用软件和分析来增强气体可视化的热像仪示例。有些热像仪内部设置更有针对性的过滤器。这些滤波器可能与镜头有关，在探测器和镜头之间，以多种方式设计。使用非制冷过滤，由于限制到达热像仪探测器的辐射，您会失去热灵敏度。这将导致产生更高的NETD热灵敏度值，但可以提供与气体成像相关的更好图像。随着光谱滤波器宽度变窄以聚焦于特定气体时，来自场景的辐射减少，而探测器的噪声保持不变，来自滤波器的反射辐射增加。这会产生与气体成像相关的更高质量的图像，但会降低热像仪用于温度测量（辐射测量）的热灵敏度。当你使用冷滤镜时，比如制冷型OGI热像仪，这种现象就可以避免，因为反射的辐射量非常小。如何选择制冷与非制冷型OGI热像仪气体显示：在选择OGI热像仪时，首要考虑因素是确保热像仪能够显示气体。之后，再做出综合的考量，而不仅仅基于价格。制冷型的优势：虽然它们的价格可能更高，但制冷型OGI热像仪有相当大的优势。如上所述，这些单元属于烃类气体的功能区域，这意味着只需要一个热像仪就可以看到各种各样的气体。在某些情况下，指纹区域需要多个热像仪才能达到相同的结果。中波热像仪的另一个独特优点是不受水蒸气的干扰。如上图所示，水蒸气在长波或指纹区域有很强的吸收，这可能会导致使用长波热像仪时图像的不确定性。灵敏度和图像质量：在选择OGI热像仪时，提高灵敏度和图像质量也是需要考虑的重要因素。这些不仅影响了对小泄漏的可视化能力，而且在试图满足监管标准时也可能是相当大的因素。FLIR GF320甲烷和VOC检测用红外热像仪非制冷的优势：随着非制冷型OGI热像仪在市场上的推出，这项新技术具有优势。首先，非制冷型OGI热像仪的制造成本大大降低，从而导致市场价格降低。由于设计简单，无需冷却器，因此维护成本也较低，这可能使其更适合连续、24/7全天候运行的应用。无论你是想省钱、满足监管标准、提高工人安全，还是仅仅想成为一名好的环境管理员，如今你的选择比以往任何时候都多，当然有时也可能会让人困惑。选择OGI热像仪的决定有很多因素，而不仅仅是价格。FLIR提供了市场上最广泛的OGI热像仪选择和阵列，可以让您拥有更多选择。

微纳光子学亚波长器件研究获进展 或让电子学和光子学在纳米尺度上联姻　　微纳光子学主要研究在微纳尺度下光与物质相互作用的规律及其光的产生、传输、调控、探测和传感等方面的应用。微纳光子学亚波长器件能有效提高光子集成度，有望像电子芯片一样把光子器件集成到尺寸很小的单一光芯片上。纳米表面等离子体学是一新兴微纳光子学领域，主要研究金属纳米结构中光与物质的相互作用。它具有尺寸小，速度快和克服传统衍射极限等特点，有望实现电子学和光子学在纳米尺度上的完美联姻，将为新一代的光电技术开创新的平台。　　金属-介质-金属F-P腔是最基本的纳米等离子体波导结构，具有良好的局域场增强和共振滤波特性，是制作纳米滤波器、波分复用器、光开关、激光器等微纳光器件的基础。但由于纳米等离子体结构中金属腔的固有损耗和能量反射，F-P腔在波分复用器应用中透射效率往往较低，这给实际应用带来不利。　　针对此问题，中科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刘雪明研究员及其课题组成员陆华、宫永康等近期开展了相关研究并取得一定成果。到目前为止，已在Optics Express, Optics Letters, J. Opt. Soc. Am. B, Applied Physics B等国际著名光学期刊上发表论文十余篇。最近，科研人员提出了一种提高表面等离子体F-P腔波分复用器透射效率的双腔逆向干涉相消法。该方法能有效避免腔的能量反射，使入射光能完全从通道端口出射，极大增强了透射效率。此设计方法还能有效的抑制噪声光的反馈。同时，科研人员利用耦合模方法验证了这种设计方法的可行性。这种波分复用器相比目前报道的基于F-P单腔共振滤波的波分复用器的透射效率提高了50%以上。相关的成果于2011年6月20日发表在Optics Express上，论文题目为：Enhancement of transmission efficiency of nanoplasmonic wavelength demultiplexer based on channel drop filters and reflection nanocavities。　　该研究成果引起了美国光学学会(Optical Society of America, OSA)的注意，并于6月27日被选为“Image of the week”。　　论文链接

7月21日，星曜半导体官宣正式发布全新一代小尺寸Band 2、Band 3、Band 7双工器芯片。三款产品均为1411尺寸（1.4mm x 1.1mm），此尺寸为目前全球范围内最小分立双工器芯片尺寸，且为全球首次发布。（来源：星曜半导体）据介绍，此次推出的三款双工器是基于星曜半导体新一代TF-SAW技术，融合了多种专利技术，三款产品总体性能达到国际一流水准。这是星曜半导体继发布各类1814和1612尺寸高性能双工器等重要产品后，又一次填补国内乃至国际空白的力作。浙江星曜半导体有限公司成立于2020年11月（前身是浙江信唐智芯科技有限公司），是一家专注于射频滤波器芯片和射频前端模组的研发、生产和销售的高科技企业，总部位于温州，在上海、成都、深圳、西安、苏州均设有研发或销售中心。据悉，该公司核心研发人员均毕业于国内外知名高校且拥有国内外顶尖射频滤波器或射频芯片公司（Qualcomm、Apple、Qorvo、Skyworks、TDK等）多年工作经验，曾研发出多款芯片成功量产应用在苹果、三星等品牌旗舰机型。

ICP-MS技术漫谈系列前篇回顾ICP-MS技术漫谈I: CeO+/Ce+ 和 BaO+/Ba+分不清楚？ICP-MS技术漫谈II icpTOF飞行时间质谱仪“免疫系统” – Notch Filter陷波技术ICP-MS技术漫谈III ICP-MS 谱图多原子离子干扰区分所需质量分辨率ICP-MS技术漫谈IV 无海平面，何来山峰海拔高度：论icpTOF全谱原始数据（包含基线信号）记录之重要性ICP-MS技术漫谈V 本文CCT模式TOFWERK ICPTOF 自1980年首次推出以来，电感耦合等离子体质谱ICP-MS技术已在多个领域（如地质学、环境科学、材料科学、法医学、考古学、生物学及医学等），成为一种成熟且广泛应用的多元素及同位素分析方法。ICP-MS以其卓越的灵敏度、低检出限、宽线性动态范围和多同位素检测能力而著称，同时还能与多种样品处理/进样技术（如色谱、电热蒸发、(单)微液滴生成和激光剥蚀等）耦合使用。同有机质谱类似，质谱干扰也是影响ICP-MS准确测量多种元素的主要挑战。这些干扰主要来源于单价或双价的原子及分子离子，其产生与等离子体、样品组成、ICP操作条件及相关样品的物理化学特性有关。目前，处理这些干扰的策略包括利用多极离子导引器与上游质量分析器内通入气体进行的离子-分子反应或产生动能差异，以及采用超高分辨率磁扇区ICP-MS技术以区分多原子干扰物。 使用有选择性的化学反应来减少对目标元素的干扰并将产生的附加干扰物的离子转移到未被占用的质荷比（m/z）通道，是一种有效的解决质谱干扰问题的方法。例如，引入氢气H₂ 作为反应气体能显著减弱由氩离子（Ar⁺ ）及基于氩的多原子离子所引起的背景干扰，使得能够在其丰度最高的同位素峰上检测到钙（Ca）、铁（Fe）或硒（Se）。此过程中主要的反应产物为H₃ ⁺ ，不会引入额外的干扰信号，从而提高了分析的准确性和灵敏度。这种方法通过改变干扰物质的质荷比来“清理”分析信号，使得原本由于干扰而无法检测的元素或同位素得以准确测定。 本文中，研究人员探讨了电感耦合等离子体-飞行时间质谱（ICP-TOF-MS）结合碰撞/反应池技术（CCT）在高时间分辨率分析中的应用优势，特别是在使用多样的样品引入技术，包括高速激光剥蚀和微液滴生成。通过在CCT中采用氢气（H₂ ）作为反应气和氦气（He）作为碰撞气，研究着重于多元素测定的能力，特别是在抑制基于氩的背景离子、提高多同位素灵敏度和优化激光剥蚀定量分析方面。这些CCT中的气体分子和离子束发生化学反应或者物理碰撞，从而实现清除某些特定的同位素，或者将多原子离子解离。 使用H₂ 作为反应气体时，能够显著降低氩离子（Ar⁺ ）和氩分子离子（Ar₂ ⁺ ）的信号，使得钙（Ca）和硒（Se）的丰度最高的同位素得以检测。此外，降低Ar⁺ 信号时还允许在进行飞行时间分析前，无需陷波技术（notch filter）来选择性减弱特定质荷比（m/z）信号值，从而改善了质荷比40和80附近同位素的传输效率。 研究发现，以不超过4mL/min的流量引入氢气、氦气或两者混合气体，可以通过碰撞诱导聚焦机制将离子检测灵敏度提升1.5至2倍，并且质量分辨率也提高了16%。使用CCT后，钙（40Ca）的检出限（LOD）提高了超过三个数量级，硒（80Se）的检出限（LOD）提高了一个数量级。对于NIST SRM610标准中的多种元素，检出限均提高了2到4倍，同时在大多数元素上保持了定量准确性（小编注：如果应用偏重于轻质量数元素分析，可以通过关闭CCT模式来达到最优效果）。 实验还表明，当采用微液滴样品引入技术时，碰撞池中的He缓冲气体量会导致单个微液滴信号的宽度增加至数十至数百微秒。但是，高速激光剥蚀产生的单气溶胶羽流事件的持续时间未受碰撞效应影响，表明在100 Hz的激光剥蚀频率下，即使开启CCT，也不会对成像效果产生显著影响。这些发现强调了CCT在提高ICP-TOF-MS性能和分析精度方面的潜力，尤其是对于高时间分辨率的多元素分析。01实验参数和设置 实验是在瑞士TOFWERK AG公司生产的icpTOF仪器上进行的，该仪器与多种样品引入系统相结合使用。icpTOF装备有陷波滤波器，位于碰撞/反应单元（CCT）下游，用于精确调控飞行时间（TOF）谱图中多达四个特定质荷比（m/z）的高信号强度。通过调整频率和振幅，可以选择性地衰减特定m/z离子信号，同时这也会影响到相邻的m/z。在进行激光剥蚀（LA）实验时，通常只需衰减氩离子（Ar+）的信号，以避免信号饱和导致探测器损坏。表1：在不同实验设置的情况下，ICP-TOFMS的运行参数和碰撞/反应池的设置。碰撞/反应单元操作：碰撞/反应单元使用的氦气（99.999%纯度，由瑞士Dagmersellen的PanGas AG提供）和氢气（99.9999%纯度，同样由PanGas AG提供）或这些气体的混合物进行加压。气体的流量通过质量流量控制器进行精确控制，使用Micro Torr气体净化器（由加利福尼亚的SAES Pure Gas, Inc.提供）来去除气体中的杂质。在需要进行离子束衰减的实验中，调整陷波滤波器的操作参数以确保背景信号的总强度维持在500 kcps以下。激光剥蚀导入：激光剥蚀实验在NIST SRM610、NIST SRM612和USGS BCR-2G标准样品上进行。使用的是193nm ArF准分子激光剥蚀系统（GeoLasC，由德国哥廷根的Lambda Physik提供）。高分散LA实验在一个充满氦气的单体积圆柱形剥蚀室中进行，使用44μm直径的圆形激光光斑和10Hz的激光剥蚀频率，单脉冲信号的持续清洗时间为1.5-2秒（FW0.01M）。低分散LA实验在一个双体积管状样品池中进行，使用5μm直径的圆形光斑和100Hz的激光频率，单脉冲信号的持续清洗时间小于10毫秒（FW0.01M）。所有实验都采用线扫描模式，扫描速度分别为5μm/s（高分散）和50μm/s（低分散）。通过调节操作参数，实验每天都能在保持相近的铀（238U）和钍（232Th）的灵敏度以及低氧化物生成率的同时，获得最高的238U+灵敏度。高分散LA-ICP-TOFMS数据的采集时间分辨率为1秒，而低分散LA-ICP-TOFMS数据的采集时间分辨率为1毫秒。在后处理中，对TOF质谱进行了重新校准和基线去除。微液滴导入：微液滴导入实验使用的是德国Microdrop Technologies GmbH公司的商用微滴生成器（MD-K-150-020和MDE-3001，配备30微米直径喷头）。在50Hz的条件下产生直径为25到30微米不等的液滴，并通过氦气和氩气传输到ICP。多元素标准溶液由单元素标准溶液制备而成（由德国达姆施塔特的Merck AG和美国弗吉尼亚克里斯琴斯堡的Inorganic Ventures提供），每个元素的最终浓度通常为100 ng/g。02实验结果使用氢气作为反应气体以衰减背景信号：本研究的激光剥蚀NIST SRM610实验是在仪器参数优化后进行的。实验使用高色散LA-ICPTOFMS装置，并在反应池中通入不同流量的氢气。除了氢气流量和陷波滤波器的设置外，三个实验中的ICP-TOFMS操作参数和碰撞/反应池设置保持恒定。图1报告了气体背景信号强度的平均值。当通入氢气流量大于1.5mL/min以上，m/z=40的信号是无需使用陷波滤波器进行衰减的。气体背景信号分析虽然仅反映了仪器在不引入样品时的背景信号情况，但这种分析并不完全代表分析特定样品时的背景信号水平，因为样品基质可能会提升基线信号。尽管存在这一局限性，此类测量对于估计激光剥蚀实验中的背景信号强度仍然非常有用，特别是低背景信号对于实现更佳的检出限（LOD）至关重要。在不引入氢气的条件下，背景信号主要由Ar+离子及其相关的氩基分子离子（例如Ar2+、ArN+和ArO+）贡献，同时H2O+、N2+和O2+也展现出显著的峰值。ICP-TOFMS的丰度灵敏度特性导致这些背景离子增加了质谱的基线水平。通过向CCT中增加氢气流量，Ar+信号可以显著衰减至每秒几百次的强度水平。特别是当氢气流量达到5 mL/min时，Ar2+的信号可以降低超过四个数量级，达到每秒几个的强度水平。这一衰减效果涉及到的反应主要是氢原子的转移，例如Ar+转变为ArH+，使得在质谱中m/z=37和m/z=41位置的信号变得占主导地位。在更高的氢气流量下，ArH+通过质子转移的方式进一步减少。图1：分析m/z小于100的范围内的平均背景信号强度与通入氢气流量的关系。左右两图为同样的数据但被绘制在线性y轴(a)和对数y轴(b)上。当没有氢气流过反应池时，使用陷波滤波器来衰减m/z=40处的信号强度。当H2气体以2.5mL/min和5mL/min则不需要信号衰减。 图2a和c展现了在高色散LA-ICP-TOFMS条件下，特定同位素（27Al、55Mn、89Y、141Pr、238U）的灵敏度与氢气和氦气流量之间的关系。这些同位素覆盖了广泛的m/z范围。对于氢气和氦气，灵敏度随气体流量增加先升高后降低，显示出相似的趋势。特别是，对于55Mn，在气体流量为1 mL/min时，其灵敏度达到最大值，与不通气的标准条件相比，分别增加了28%（氢气）和84%（氦气）。对于27Al，在氢气流量为0.5 mL/min时灵敏度最高，而对于238U，在氢气流量为1.5 mL/min时灵敏度最高，相较于不通气的标准条件，它们的灵敏度分别提高了11%（27Al）和2%（238U）。在通入氦气时，27Al和238U的灵敏度分别在氦气流量为0.5 mL/min和3.5 mL/min时达到峰值，相比不通气的标准条件，它们分别提高了3%（27Al）和73%（238U）。灵敏度的提升主要归因于碰撞聚焦效应。随着m/z增大，较高的气体浓度下灵敏度的下降趋势减缓，这与低质量离子的速度减慢和散射过程加快有关。 同位素238U+/232Th+的信号强度比随气体流量的增加而稳步上升，在通入氢气和氦气时分别从1.25增加到1.36和从1.31增加到1.47。这表明在通入气体时，Th+的减少速度超过U+。这可能是由于Th+与气体中的杂质反应或散射过程。然而，鉴于U和Th的碰撞截面和动能相似，散射过程的影响可能较小。Th+相对于U+更快的减少可能与其与气体中水分子的反应有关。 同时，137Ba++/137Ba+的信号强度比随着气体流量的增加先上升后下降，这一趋势在通入氢气和氦气时均被观察到。这表明Ba++的透射率最初随气体流量的增加而提高，可能是由于双电荷离子在进入碰撞/反应池前在静电离子光学器件中获得较高的动能。然而，随着气体流量的进一步增加，Ba++离子的反应速率可能超过了Ba+，导致其离子信号强度的连续下降。图2：灵敏度和选定的离子强度比与通入反应池的氢气H2流量的关系(a)。钙的同位素的检出限与通入反应池的氢气流量的关系(b)。在低于1.5mL/min的氢气流量设置时，每种氢气流量设置都会相应调整陷波滤波器上的设置，以保持尽可能高的灵敏度，同时防止检测器饱和。对于H2气体流量大于1.5mL/min，则未启用陷波滤波器。灵敏度和选定的离子强度比与通过碰撞池的氦气He流量的关系(c)。质量分辨率和灵敏度与通过碰撞池的氦气流量的函数关系(d)。在此实验期间，陷波滤波器设置保持不变，m/z=40处的信号强度必须始终衰减。所有实验均在NIST SRM610上进行，使用直径44微米的圆形光斑和10Hz的激光频率。实验采用线扫描模式进行，扫描速度为5µ m/s。03检出限和氢气气体流量的关系及同位素的选择 图2b展示了多个Ca同位素（40Ca, 42Ca, 43Ca和44Ca）的检出限随着通过反应池的氢气流量变化的情况。在氢气流量为3mL/min时，40Ca的检出限数值最佳，达到0.33mg/kg，这一检出限比CCT模式下其他Ca同位素的检出限好一个数量级以上。与无氢气流的标准条件相比，检出限提升超过了三个数量级，这主要归因于氢气对Ar+信号的选择性衰减，从而显著提升了检出限。随着氢气流量的进一步增加，检出限的上升归结于灵敏度降低。 此外，研究中还观察到Se同位素（特别是80Se）在氢气流量为3.5mL/min时达到了最佳检出限0.95mg/kg，相比于标准条件下可获得的检出限（针对77Se为4.1mg/kg）提高了约四倍。对于238U和89Y，当氢气流量分别达到5mL/min和3.5mL/min时，观察到检出限降低了四倍，这表明通过调整氢气流量，可以显著改善某些特定元素的检出限。 对于27Al，在无氢气通入的条件下其检出限数值最低，但即使在低氢气流量下，27Al的信号也可能因碰撞而衰减。当通入3.5mL/min的氢气时，27Al的检出限恶化了两倍，这表明氢气流量的增加对某些元素的检测性能有负面影响。 这些观察结果说明，在通过反应池的氢气流量对检出限有着显著的影响，不同元素和同位素受氢气流量影响的程度各不相同。通过优化氢气流量，可以在不牺牲其他性能的前提下，针对特定元素达到更低的检出限。对于更多细节和氢气流量与灵敏度及背景信号之间的相关性分析，建议参考原始研究的辅助材料。04质量分辨率和丰度灵敏度与He气体流量的函数关系 图2d的结果表明，通过向碰撞池中添加氦气（He）作为碰撞气体，可以略微提高特定同位素的质量分辨率。这一发现对于改善质谱分析的准确性和分辨能力具有重要意义。质量分辨率的提高允许更好地区分质量相近的同位素，从而降低了分析中的误差和不确定性。例如，141Pr和238U的质量分辨率分别在氦气流量为5mL/min和6mL/min时提高了16%和13%。这种效果是由于碰撞导致离子动能的离散度减小，从而使得同位素峰更加尖锐。 与使用氦气相似，实验中也观察到使用氢气（H2）作为反应气体时，同样可以提高质量分辨率。例如，在氢气流量为2.5mL/min时，238U的质量分辨率提高了4%。这进一步证明了通过调整碰撞/反应池中的气体种类和流量，可以有效地优化质谱分析的性能。 在进行了ICP-TOFMS操作参数和碰撞/反应池设置的优化后，特别是在优先考虑峰形而非灵敏度的情况下，238U的质量分辨率可以超过4000。尽管这种优化导致238U的灵敏度降低了7%，但显著提高的质量分辨率对于解决复杂样品分析中的同位素重叠问题至关重要。 此外，通过监测209Bi+在m/z=209和m/z=210处的强度，研究人员还探讨了丰度灵敏度的变化。发现通过将氦气流量提高至3mL/min，可以提高丰度灵敏度。这是因为增加的氦气流量导致重质量侧的质谱峰底部变宽，尽管这种效果在质量分辨率的测定中未能得到充分体现。这一发现强调了在实际应用中，对碰撞/反应池中气体流量和种类的精细调节对于优化质谱分析性能的重要性。 钙的定量与氢气气体流量和同位素选择的关系：图3a和b的研究报告通过使用高色散LA-ICP-TOFMS技术在NIST SRM612和USGS BCR-2G样品中测定钙(Ca)元素含量，并探讨了通过反应池的氢气(H2)流量对测定结果的影响。这项研究选择NIST SRM610和29Si+作为参考样品和内标，因为NIST SRM610与NIST SRM612成分相似，适用于校准，而对于USGS BCR-2G的定量，使用NIST SRM610进行校准则被视为非基质匹配的方法。 研究发现，在没有氢气流的标准条件下，能够测定的Ca浓度主要基于44Ca+的强度，而40Ca+、42Ca+和43Ca+的信号未能检测到高于背景水平。当在NIST SRM612中测定Ca时，发现无论选择哪种同位素，准确度和精确度都遵循相似的趋势，并且在氢气流量低于2.5mL/min时得到提升。这表明低氢气流量有助于提高钙定量的准确度和精确度，而较高的氢气流量则因碰撞引起的信号损失而导致逆向趋势。 此外，2.5mL/min的氢气流量被发现能够实现最准确的Ca测量，基于40Ca强度测得的Ca浓度与GeoReM数据库中的参考值相比，偏差仅为1.3%。在USGS BCR-2G标准样品中，较小的氢气流量同样能够提高Ca定量的准确度和精确度。 然而，Ca离子的强度可能会受到MgO+、MgOH+、AlO+和AlOH+等多原子离子的干扰，尤其是在USGS BCR-2G样品中钙浓度高的情况下。这些干扰主要影响低丰度同位素42Ca+、43Ca+和44Ca+，并且随着H2气体流量增加，其影响也随之增大。研究指出，在NIST SRM和USGS BCR-2G样品中，较高的氢气流量可能有助于减少Ca+/Ar+比率的差异和K+信号的拖尾现象， 但为何在较高H2气体流量下基于40Ca+的定量结果更为准确仍然不明确， 这项研究不仅展示了LA-ICP-TOFMS技术在测定特定元素含量时的应用潜力，也强调了优化氢气流量在提高测定准确度和精确度中的重要性。通过调整反应池中的氢气流量，可以有效地减少多原子离子的干扰，从而实现更准确和精确的元素定量分析。 在2.5mL/min的氢气流量下，研究对NIST SRM612和USGS BCR-2G样品中多种元素的定量能力进行了测试。选择这一氢气流量是基于它能够有效平衡背景信号的衰减和由于碰撞引起的信号损失。结果表明，在没有氢气流量的标准条件下与2.5mL/min氢气流量条件下，大多数元素的定量结果之间没有显著差异。实验数据显示，在无氢气和2.5mL/min氢气条件下，分别有43%和36%的测试元素的浓度落在NIST SRM612的首选值不确定度范围内。同时，大约70%的元素在两种条件下与NIST SRM612的首选值相对偏差小于5%。对于USGS BCR-2G样品，62%（无氢气流）和69%（2.5mL/min氢气流）的元素浓度落在首选值的不确定度范围内，且在这两种实验条件下，大约62%的元素与USGS BCR-2G首选值的相对偏差小于5%。 然而，对于磷（P）、钾（K）和钪（Sc）等某些元素，随着氢气流量的增加，其定量准确性有所降低。这一趋势在两种标准参考材料中均被观察到。分析光谱数据时发现，31P、39K和45Sc的信号强度受到了显著的干扰，这些干扰主要来源于氢化物和氢氧化物，如30Si1H、38Ar1H和28Si16O1H。随着氢气流量的增加，这些干扰物对这三种同位素的影响变得更加明显。这些发现强调了在使用氢气作为碰撞/反应池气体时，对于绝大多数元素而言，2.5mL/min的氢气流量能够在不牺牲定量准确性的情况下有效减少背景信号，从而提高定量分析的性能。然而，对于易受氢化物和氢氧化物干扰的元素，需要进一步优化实验条件以提高定量分析的准确性。图3：在NIST SRM612上进行的激光剥蚀实验中，通入反应池的氢气流量和不同钙同位素的定量结果的关系(a)。在USGS BCR-2G上进行的激光剥蚀实验中，通入反应池的氢气流量和同位素选择的量化钙浓度(b)。误差线代表三个单独测量值的标准偏差。红色实线表示标样NIST SRM612和USGS BCR-2G中的钙浓度的参考值，红色虚线是参考值的不确定性范围。蓝色虚线标记与参考浓度的5%偏差。实验使用44微米直径为圆形激光光斑，激光频率10Hz，并以线扫描模式进行，扫描速度为5微米/秒。在这两种情况下，分别选择NIST SRM610和29Si为外部参考材料和内部标准。在这两实验中，如果不使用H2气流，则无法检测到高于背景水平的40Ca+、42Ca+和43Ca+强度。图4：H2/He气体混合物中H2体积分数对选定同位素归一化灵敏度的影响。本图展示了在1mL/min和3mL/min两种不同总气体流量下，通过碰撞/反应池的实验数据。灵敏度归一化基于未使用碰撞/反应池技术条件下的观测值。所有实验使用NIST SRM610作为样品，在直径为44微米的圆形激光斑点下以10Hz的激光频率进行。实验采用线性扫描模式，扫描速度设置为5μm/s，同时陷波滤波器的配置保持一致。05分析物信号与H2/He气体混合比及总气体流量之间的关系 图4展示了随着H2/He气体混合物中氢气体积分数变化，归一化灵敏度的变化情况。我们选取了特定同位素，并在总气体流量分别固定为1mL/min和3mL/min的条件下进行了两组实验。通过将在特定仪器条件下的灵敏度与标准条件（无气体流动的碰撞/反应池）下的灵敏度相比较，计算得到归一化灵敏度。研究结果表明，归一化灵敏度受到总气体流量及氢气与氦气体积比的影响。无论是低质量元素（如55Mn、89Y和141Pr）还是高质量元素（如238U），都显示出对氢氦比例的依赖性，但表现出不同的响应模式。 实验数据表明，低质量元素对气体混合比的变化更敏感。例如，在总气体流量为3mL/min条件下，238U的归一化灵敏度变化为28%，而55Mn为92%。不同元素对最优氢氦混合比和总气体流量的需求各异。例如，对于238U，当总气体流量为3 mL/min，氢气比例为13%时，归一化灵敏度最高。对于141Pr，当总流量为3 mL/min，氢气比例在20%到60%之间时，归一化灵敏度达到最大。而对于55Mn，在总流量3mL/min，氢气比例在40%到65%范围内时，灵敏度最高。少量氦气混入氢气中有助于通过碰撞冷却提高信号，同时氢气能有效抑制背景物质。 此外，氢气还能减弱由氩基物质引起的干扰。通过将少量氦气与1.5mL/min的氢气混合，可以显著提高信号与背景的比例，尤其是对于受氩基干扰的同位素更为明显。例如，当氦气以0.5mL/min和2mL/min的流量混合时，40Ca+和80Se+的信背比分别提高了一倍和五倍。为达到分析目的，需要根据具体情况确定最佳条件。如果目标是最大化选定元素的灵敏度，应调整气体混合比和总流量以实现最高灵敏度。对于需要低检出限的K、Ca或Se等元素，推荐使用1.5mL/min的氢气流量。在此条件下，m/z=40的信号不需通过陷波滤波器衰减，改善了其附近的离子（如39K和41K）的传输效率。然而，这一最小氢气流量是基于仅使用氢气的实验得出的。若结合使用氢气和氦气，实现充分衰减Ar+信号所需的最小氢气流量可能更低，但具体值尚待确定。图5：在100ng/g多元素溶液中采集2000个单个微液滴信号并计算出平均瞬态信号强度(a)。数据的时间分辨率为30.3微秒且CCT未通入气体。虚线标记了不同同位素最大信号强度的时间。同位素信号强度被标准化为其最大值，以便更好地观察随时间变化(b)06CCT中气体流量对离散样品引入产生的信号时间结构的影响 在本研究中，利用微液滴作为引入ICPMS的样品，可产生大约300微秒持续时间的离散信号。得益于微液滴的狭窄尺寸分布，一个微液滴到另一个微液滴所需经历的完全脱溶、原子化、激发和电离的时间高度可重复。这使得此种离散样品引入系统成为研究基础ICP过程的理想工具。本研究使用微液滴来研究碰撞/反应池(CCT)条件对信号结构和持续时间的影响。采用30.3微秒的时间分辨率检测到含有100ng/g多元素溶液的单个微液滴中的同位素信号。从2000个单独微液滴的信号强度中计算得出平均信号强度。可以观察到同位素到达时间的轻微偏移，但偏移的顺序不是由元素的耐火或挥发性质决定的，而是由它们的质量决定的。这些偏移的时间尺度在微秒范围内，表明不同m/z的离子在从等离子体提取后以不同速度移动 (表2)。表2：最大同位素强度的时间偏移。偏移是根据图5中报告的数据计算得出的，以27Al+同位素的最大强度为参考点，相对于此点报告其他同位素的数据。 通过碰撞池施加氦气流对从单个微液滴检测到的信号结构产生影响。随着氦气流量增加，信号被拉伸。例如，当氦气流量从2.5增加到8.5mL/min时，238U+的瞬态信号宽度从120微秒扩展到600微秒。这一观察可以用离子到达TOF提取区所需时间的增加来解释。尽管离子在离开加压池后的动能分布减少，但一旦它们到达TOF提取器，它们的时间分散就会增加。这是因为与未加压池进行实验相比，它们的行进速度降低了。此外，到达TOF分析器的到达时间序列随着通过CCT的氦气流量的增加而变化。实际上，随着通过CCT的氦气流量的增加，发生了显著的冷却效应，这对轻质量元素的影响大于重质量元素。通过逐渐增加氦流，可以观察到轻质量离子被更多地减速，从而逐渐减少直到消除所有偏移（氦气流量为4mL/min）。将氦流增加到4mL/min以上，轻离子被减速得太多，以至于m/z依赖的偏移序列被逆转。在图6中，选择了三个氦气流量来展示这三种情况；可以首先用4mL/min的氦气流量观察到时间偏移，然后使用4mL/min的氦气流量消除时间偏移，最后使用不少于6.5mL/min的氦气流量导致偏移序列被逆转。为了利用icpTOF的高时间分辨率，数据采集是使用触发选项来完成的，其中可以连续读出31个光谱。但由于在较高的氦气流量下出现峰尾拖延，图6中报告的数据不得不以60.6微秒的时间分辨率采集。因此，在实验报告的图5中时间分辨率减半的情况下，一些偏移不再被解析，即140Ce+和238U+现在同时出现。 此研究还探讨了碰撞/反应气体流量对低色散激光剥蚀(LA)实验中信号结构的影响。评估了碰撞/反应池技术对低色散LA-ICP-TOFMS成像的适用性，发现当使用不同流量的H2和He进行低色散LA时，没有观察到明显的信号展宽，从5微米直径的圆形激光斑点可以实现小于10毫秒的瞬态信号宽度。以1毫秒的时间分辨率，未检测到不同同位素强度峰值之间的偏移，这表明在以1毫秒时间分辨率进行的实验中，发生在几十到几百微秒时间尺度上的信号结构变化是不重要的。图6 单个微液滴的信号持续时间和离子到达检测器的时间的偏移与通过碰撞池的氦气流量的关系。图上显示了所选同位素在2.5mL/min (a)、4mL/min (b)和6.5mL/min (c) 氦气流量下的归一化信号强度。数据的时间分辨率是60.6微秒。虚线表示不同同位素强度达到最大值的时间。请注意三个子图的时间坐标轴的差异。07结论 在本项研究中，作者系统探讨了ICP-TOFMS仪器配合碰撞/反应池技术（CCT）的效果。通过采用多种样品引入方法，包括高分散与低分散激光剥蚀和微液滴发生器，本研究特别关注了H2作为反应气体和He作为碰撞气体对检出限（LOD）、定量性能和信号事件的影响。实验结果表明，使用较小流量的H2、He或它们的混合气体，能显著提升中到高m/z范围的灵敏度。碰撞聚焦效应的程度和灵敏度达到最大值的气体流量随分析物质荷比m/z的不同而变化。大多数元素的灵敏度可提升1.5至2倍。氢气作为反应气体能有效选择性抑制如Ar+和Ar2+这类背景离子的信号，而适量添加氦气能进一步增强碰撞冷却效果，提高对Ar+和Ar2+信号衰减的效率。特别地，最丰富的40Ca和80Se同位素的检出限分别提升了三个数量级和四倍。总体上，使用H2作为CCT中的气体时，其他多种同位素的检出限提高了四倍。对于大部分考察的元素，其定量准确性未受到使用碰撞/反应气体的影响。值得注意的是，在H2气体模式下进行反应时，由于氢化物、氧化物和氢氧根离子的形成，P、K和Sc的表现变差。 利用TOFMS的高频全谱采集能力，以30.3微秒的时间分辨率探究了碰撞/反应气体引起的影响。通过微液滴实验，我们发现m/z相关的离子到达TOF提取区域的时间出现变化，这些偏移可以通过在He气流量为4mL/min时的碰撞冷却或在更高的He流量下得到逆转。信号的展宽和变化发生在数十至数百微秒的时间尺度上，在低分散LA实验中这种变化通常不影响结果，因为剥蚀产生的气溶胶瞬态相对较长。当氢气流量为1.5mL/min时，无需陷波滤波器即可操作设备。在这方面，不采用多通道滤波器而仪器运行时保持H2常开的设置值得深入探索。（译者小编注：文中提到“不采用多通道滤波器而仪器运行时保持H2常开的设置”，读者需要根据实际情况对仪器运行的设置决策。因为使用氦气/氢气作为碰撞反应气体虽然有优势，但在某些元素的定量测量上并不是理想的设置。通入氢气会引入更多的干扰物，且氢气的安全性也是需要考虑的。综上，更好的解决方式是在需要时开启碰撞反应池（CCT），在通常状态下则关闭CCT。）参考文献免费获取：J. Anal. At. Spectrom., 2019, 34, 135-146https://doi.org/10.1039/C8JA00275D备注：翻译仅供学习和参考，内容以英文原文为准。文中图片版权均归JAAS杂志社所有。

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室在特殊波长的飞秒超快光纤激光器研制方向取得重要进展。该团队首次报道了一种基于色散管理、全保偏九字腔的978 nm飞秒掺镱光纤激光器。相关研究成果以Generation of 978 nm dispersion-managed solitons from a polarization-maintaining Yb-doped figure-of-9 fiber laser为题，发表在《光学快报》（Optics Letters）上。978 nm掺镱飞秒锁模光纤激光器因独特的应用价值而备受关注。然而，由于Yb3+在978 nm波长附近的吸收截面近似等于发射截面，为了在这个波长获得高性能激光输出，必须克服978 nm处的激光自吸收和1030 nm附近的放大自发辐射（ASE）等问题。此外，Yb3+在978 nm附近的增益带宽相对较窄，这进一步增加了在该波长下获得飞秒激光脉冲的难度。因此，与1 μm以上的传统掺镱锁模光纤激光器相比，实现这种978 nm的飞秒光纤激光器面临着更大挑战。针对上述问题，研究团队采用基于九字腔结构的非线性放大环镜（NALM）技术实现了978 nm处色散管理孤子的稳定输出。实验中，通过控制激光腔内各色散元件的参数有效地管理了腔内总色散，并引入滤波器来抑制1030 nm的ASE，最终获得了具有14.4 nm光谱带宽和175 fs的高相干激光脉冲。此外，激光腔由全保偏光纤器件组成，能够有效抗温度、震动等环境扰动，确保了锁模脉冲的长期稳定性。数值模拟结果表明，978 nm色散管理孤子的光谱宽度主要受限于Yb3+在相关波长附近的增益带宽。未来，可以利用非线性效应在腔外进一步展宽光谱，从而在这个特殊波长实现更窄脉宽的激光输出。该研究实现的978 nm锁模脉冲是迄今为止报道的相关波长超快光纤激光器中能够输出的最短脉冲，在水下通信和太赫兹波产生等领域具有良好的应用前景。图1.978 nm九字腔色散管理孤子光纤激光器实验装置图图2. 978 nm九字腔光纤激光器输出脉冲参数。（a）光谱，（b）脉冲序列，（c）射频谱，（d）自相关信号，（e） 腔外压缩后的频谱和（f）自相关信号。图3. 数值模拟结果。（a、b）输出色散管理孤子的光谱和时间特性；（c、d）腔内脉冲的时频演化过程。

光谱仪在材料分析、天文学、食品化学以及医学诊断等许多领域都有应用。市场需求正在迅速增长，但光谱仪的尺寸阻碍了其在更广泛领域的普及。因此，市场急需高性能的紧凑型光谱仪，不断缩小光谱传感器尺寸已成为当前的研究热点。为了使光谱仪小型化，已经进行了各种尝试，例如传统的色散方法、傅里叶变换干涉技术（FTI），以及使用带有随机滤波器阵列和窄带通滤波器的探测器等。与色散和傅里叶变换干涉系统相比，滤波器阵列与探测器的集成，由于无需长光路和光学元件的精确对准来获得高分辨率而具有优势。此外，将滤波器阵列与电荷耦合器件（CCD）或CMOS图像传感器（CIS）等探测器集成，可以通过单次捕捉二维图像实现高光谱成像。特别是，与随机滤波器方案相比，窄带通滤波器阵列的集成无需进行后处理分析。然而，为了获得高分辨率需要大量的信道，意味着更复杂的制造工艺，例如蚀刻和沉积，因为每个信道都需要不同厚度的薄膜。为了解决这个问题，有研究使用组合蚀刻技术来制造多信道。业界对光谱仪中使用的窄带通滤波器的谐振结构进行了研究，但大多数研究仅限于改变电介质多层膜的厚度，以形成不同波长和品质因数的光学腔。这对于器件的大规模生产很麻烦，因为它需要过多的电介质沉积、蚀刻和光刻步骤，尤其是在像素尺寸级别的制造工艺。据麦姆斯咨询介绍，三星高级技术研究所光子器件实验室的Jaesoong Lee及其同事通过将被称为超表面的亚波长纳米结构集成到直接位于CMOS图像传感器顶部的带通滤波器阵列中，开发出了一种紧凑型超光谱（meta-spectral）图像传感器。由于窄带通滤波是通过亚波长光栅结构而不是通过改变层的厚度来调谐的，因此所有信道都可以通过一步光刻工艺制造。这种方案简化了制造，并且与CMOS工艺完全兼容。这种紧凑型超光谱图像传感器具有窄带高效率、与相邻信道的低串扰和高光谱分辨率。利用该器件，研究人员从波长混合图像中获得了高光谱图像。超光谱图像传感器示意图超光谱图像传感器制造研究人员在CMOS图像传感器晶圆（三星S5K4E8）上采用标准的洁净室工艺（包括PECVD和干法蚀刻）制作了超表面带通滤波器阵列。首先，研究人员为底部介质反射器沉积了多层硅和二氧化硅；然后利用电子束光刻定义纳米柱阵列；再使用电感耦合等离子体反应离子刻蚀（ICP-RIE）形成纳米柱阵列，并再次沉积二氧化硅以填充纳米柱之间的间隙；然后进行化学机械抛光（CMP）工艺，以平整二氧化硅顶面；最后，为顶部反射器沉积了一层由硅和二氧化硅制成的多层膜。超光谱图像传感器制造过程示意图高光谱成像为了验证演示其高光谱成像性能，研究人员拍摄了由3 x 5颗多波长LED组成的LED面板的光谱图像。每颗LED可以发射多个波长的组合，这些波长被选择以显示以下大写字母：770 nm显示“S”，810 nm显示“I”，850 nm显示“A”，950 nm显示“T”，如下图（a）底部所示。超光谱成像仪的高光谱成像演示作为概念证明，研究人员拍摄了一张所有LED都打开的面板照片，如上图（b）顶部所示。图像中的所有字母都无法区分，因为面板上的所有LED都已打开。通过将这个组合图像分成20个信道，如上图（b）底部所示，研究人员发现了隐藏的“SAIT”字母。在对应829.1 nm的信道11处，由于810 nm和850 nm LED的宽带发射，“I”和“A”被结合在一起。对于更长的波长（信道12和信道13），研究人员观察到字母“I”变得更模糊，而字母“A”变得更清晰。通过实验结果，研究人员证实了这款超光谱图像传感器具有良好的光谱成像性能。

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张斗国教授课题组提出并实现了一种基于矢量光场调控原理的动量空间偏振滤波器件。将该滤波器件安装于传统无标记光学显微镜的出射端，它可以对出射光场的背景噪声进行高效抑制，进而采集到单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比光学显微图像。研究成果以“Cascaded momentum-space-polarization filters enable label-free black-field microscopy for single nanoparticles analysis”为题在线发表在综合性学术期刊《美国国家科学院院刊》（PNAS）。单纳米级物质的无标记光学成像对于各种生物医学、物理和化学研究极为重要。其中一个核心挑战是背景强度远远大于单个纳米物体的散射光强度。在这里提出了一种由级联动量空间偏振滤波器组成的光学模块，它可以进行矢量场调制，阻挡大部分背景场，使背景几乎变黑；相反，只有一小部分散射被阻挡，从而明显提高成像对比度。为了解决这个问题，张斗国教授课题组设计并实现了一种动量空间偏振滤波器件，它可在动量空间进行矢量场偏振调控，大幅度过滤、抑制各类背景噪声，只有单个纳米尺度物体的光散射信号能透过该滤波器件，被探测器采集到，从而实现了单个纳米尺度物体的高对比度、高信噪比的成像探测。作为一种应用展示，该动量空间偏振滤波器件被加载到传统全内反射显微镜（Total internal reflection microscopy, TIRM）的出射端，用于单个纳米尺度物体的成像与传感。加载该滤波器后，TIRM被转化为黑场光学显微镜（Black field microscopy (BFM)，相对于常规的无标记暗场光学显微镜，BFM具有更低（更黑）背景噪音，更高探测灵敏度）。BFM可以实时记录了此变化过程，证明BFM可应用于单个纳米颗粒化学反应过程的实时记录，为实时探测单个纳米尺度物体物性演化过程中所发生的物理-化学反应探测提供了新型光子学技术。该动量空间滤波器件的突出特点是：在不改变显微镜内部结构的情况下，它可以使常规的无标记光学显微镜，如表面等离激元共振显微镜、TIRM等近场光学显微镜，具有黑场成像功能，从而大幅度提升其对单个纳米尺度物体的探测灵敏度。本研究工作所发展黑场显微镜为单个纳米颗粒的分析提供了新平台，有望在生物学、物理学、环境科学和材料科学等领域得到广泛应用。该研究工作得到了科技部，国家自然科学基金委、安徽省科技厅、唐仲英基金会等项目经费的支持。相关样品制作工艺得到了中国科学技术大学微纳研究与制造中心的仪器支持与技术支撑。

如果基于量子点波长“滤波器”的原型机能够研制成功，将大大减小空间应用中使用的光谱仪的体积。　　目前，美国宇航局(NASA)和麻省理工学院(MIT)正在展开相关合作研究，计划将在立方星CubeSat上首次启用这套系统。　　小型化　　光谱仪作为探测设备，几乎搭载在所有的航天器上来完成空间任务。NASA希望采用量子点技术来改变现有光谱仪的构建以及集成方式，同时实现成本的大幅降低。　　此项目由NASA戈达德太空飞行中心Mahmooda Sultana以及麻省理工学院化学教授Moungi Bawendi领导的研究小组共同合作，由支持高风险技术研发的美国航天局创新中心基金资助。　　Bawendi教授的研究团队从20世纪90年代初便率先开始了量子点技术的研究，并开发了光伏、生物以及微流体方面的应用。同时，量子点技术也开始对消费电子产业产生重大影响，许多电视机厂商正着手采用新技术以提高LCD的显示质量。首席研究员Mahmooda Sultana　　Sultana教授表示，该方法能够实现天基及其他类型光谱仪的小型化和革命性的发展，尤其是那些应用于无人飞行器和小型卫星上的光谱仪。在给NASA的一份报告中，她表示“量子点技术确实可以简化仪器的集成。”　　最初，它可以以吸收光谱的形式工作，代替光学部件的传统结合方式。传统的光谱仪利用光栅、棱镜或干涉滤光片将光分成不同的波长，然后探测产生光谱，而量子点本身就可以实现对光的有效滤波。　　量子点对光的吸收或发射取决于它们的直径大小——尺寸越小，量子点吸收的光的波长也将越小——因此原理上，不同尺寸的量子点阵列可以实现相似光学装置的作用。虽然集成光学以及光电子器件的发展使得传统光谱仪已实现小型化，但它们仍然过大。　　Sultana解释说：“采用光栅或棱镜等传统光谱仪，光谱分辨率的增加会让分光仪器的光路相应变长，仪器的体积通常会较大。但在量子点光谱仪中，由于量子点可以根据尺寸和形状的不同像滤波片一样来吸收不同波长的光，仪器可以变得超紧凑。换句话说，量子点可以取代传统光谱仪中的光栅、棱镜以及干涉滤光片等光学元件的使用。”　　可调谐波长滤波器　　理论上，量子点光谱仪可以基于无限数量的不同尺寸的量子点来实现高分辨率。　　Sultana表示：“这样就可以产生一个持续可调的、独立的一组吸收滤波器，其中每个像素都是由特定尺寸、形状或成分的量子点组成。我们可以精确控制每个量子点的吸收，或者定制仪器，用高光谱分辨率来观察不同波段。”　　目前，Sultana正在开发论证一个对可见光敏感的20×20量子点阵列，用于对太阳光和极光进行成像。原理上，该技术可以扩展到更广的波长范围，从紫外光到中红外光，实现在地球科学、太阳物理学和行星科学等许多空间领域的潜在应用。　　NASA报告称，Sultana教授正在为立方体卫星应用开发一个概念仪器，同时麻省理工学院的博士生JasonYoo正在研究一项技术，合成不同前体化学品来创建量子点，并将它们打印到合适的承印物上。Sultana表示：“我们希望最终能将量子点直接打印到探测器像素上。”　　虽然该技术目前还处于开发的早期阶段，NASA研究人员也补充表示他们将努力尽快提高技术水平。Sultana表示，将会有几个太空科学任务从这项技术中受益。

基于长期友好的合作伙伴关系与相互信任，近日昊量光电与美国Meadowlark Optics公司正式签订独家代理协议。昊量光电正式成为美国Meadowlark Optics公司所有产品线的独家代理商。我们相信，双方这次全面深入的合作将帮助美国Meadowlark Optics公司加快在中国的业务增长，提升为中国客户的服务品质。 作为美国Meadowlark Optics公司在中国地区的独家代理商，昊量光电将全面负责美国Meadowlark公司在中国的市场拓展与客户服务。昊量光电将一如既往地为中国地区的客户提供优质的产品与服务！ 美国Meadowlark Optics公司(Meadowlark Optics, Inc.)于1979年由美国国家大气研究中心的科学家Tom Baur先生创立。如今Meadowlark Optics公司已经成为全球顶级的偏振光学元器件制造商。Meadowlark Optics公司产品包括超高精度偏振片、液晶相位延迟器等。 2014年7月，美国BNS (Boulder Nonlinear System)公司商业产品部与美国Meadowlark Optics公司合并之后，美国Meadowlark Optics公司在液晶空间光调制器方面的技术实力进一步增强。 2015年3月，美国Meadowlark Optics公司正式收购CRi公司液晶空间光调制器产品线 ，Meadowlark公司在液晶空间光调制器的产品种类得到了进一步拓宽，其在液晶空间光调制器的世界领导者地位得以进一步巩固！ 作为一家专业的光电产品代理商，上海昊量光电设备有限公司专注于光电领域的技术服务与产品经销，致力于引进国外顶级光电产品制造商的技术与产品，为国内客户提供优质的产品与服务。昊量光电成立于2008年。目前，昊量光电已经与国外多家知名光电产品制造商建立了良好的合作关系。其代理品牌包括美国Meadowlark公司、法国Photline/iXFiber公司、英国Gooch&Housego公司、美国ConOptics公司、法国Oxxius公司、英国Qioptiq公司、法国Cristal Laser公司、德国Cinogy公司等，其产品包括空间光调制器、声光调制器、电光调制器、半导体激光器、半导体泵浦激光器、光纤激光器、激光晶体、光束测量设备等，所涉及的领域也涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究与国防等。 昊量光电秉承“诚信、高效、创新、共赢”的核心价值观，我们为客户提供优质的产品与服务，为实现各方共赢而不懈努力！ 调制器 空间光调制器CRi液晶空间光调制器超高速液晶空间光调制器透射式液晶空间光调制器液晶相位延迟器/液晶光阀超快液晶可变延迟器/液晶可变波片OEM液晶可变延迟器/相位延迟器紫外液晶可变延迟器/波片中红外液晶可变延迟器/相位延迟器（3.6um-5.7um）可调谐滤波器可调谐液晶滤波器（半高宽可选）三色液晶可调谐滤波器

昊量光电代理的liquid instruments即将发布2.4.0版升级，除了moku:go新增多个功能模块外，此次更新还将进一步提升moku:pro的性能。作为软件定义精密测试测量仪器创新者，liquid instruments 利用平台可拓展优势满足用户全方位的需求。继4月份moku: go新增锁相放大器及数字滤波器功能后，此次更新将为moku:go新增3个先进仪器功能，进一步缩小了教学仪器和专业科研设备之间的差距，助力于培养学生的创新和科研思维能力。 协议分析仪 此次更新，moku:go将协议分析功能集成到了逻辑分析仪中，支持spi、i2c和uart通信协议。与码型发生器相结合，moku:go将成为市面上蕞具竞争力和性价比的数字激励和系统表征高度集成的仪器之一。 多仪器并行模moku:go将支持同时运行两个仪器功能，无需增加额外硬件成本，就能满足用户多元化的系统定制需求。比如，在多仪器并行模式下同时运行pid控制器和频率响应分析仪功能，可以协助用户更轻松地设计和表征控制系统。将频率响应分析仪和数字滤波器或fir滤波器生成器并行，可以用于深入研究滤波器的传递函数。多仪器并行模式使得用户能将单个强大的仪器功能结合使用，解锁了更多系统应用的可能性。moku云编译高端平台moku:pro上的云编译功能这次也集成到了moku:go上，用户可以将自己编写的hdl代码部署到moku:go的 fpga上，直接通过moku:go的模拟和数字i/o通道完成数据采集和数字信号处理，让用户真正实现自定义测试测量仪器。在多仪器并行模式下，还可以与其他既有仪器互联，满足更复杂的系统应用需求。moku云编译无疑是这次moku:go一系列更新中蕞令人激动的新功能之一。高校无需采购额外定制设备，就能引入实时数字信号处理等实践内容教学，推动实验教学改革创新。 moku:pro 的改进与提升moku:pro的现有仪器功能也在持续增强。在此次更新中，相位表的蕞大跟踪带宽从10khz提升到了1mhz，以满足高动态控制和锁相应用需求。锁相放大器和激光锁频/稳频在低频pll锁定性能也得到显著提升。 频率响应分析仪的蕞高扫频点数增加到8192个点，在更大的频率范围能够实现更高分辨率的扫频。此外，在全新的动态参考模式中可以将输入1作为归一化参考轨迹，从而可以实现实时动态归一。用户可以通过此模式实时测量比较多个系统。频率响应分析仪也可以通过多仪器并行模式与数字滤波器结合使用，可以对正弦扫频进行实时调整，以跟踪大型系统响应并有效去噪。 除了ipad外，现在用户也可以在电脑端通过moku:pro的桌面应用程序（windows app）使用多仪器并行模式，根据自己的需求灵活拓展工作台。 7月7日起，moku:go及moku:pro的用户可以通过升级软件即可获取以上更新。liquid instruments将始终围绕用户的需求，为用户不断完善优化产品和服务体验。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电产品代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！昊量光电作为liquid instruments的主要代理商，可以为您提供个性化的咨询和购买服务。对于moku产品有兴趣或者任何问题，都欢迎通过电话、电子邮件或者微信与我们联系

p style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/634b0d0b-c3ee-4cd5-83f8-2ce8f29657ae.jpg" title="广州致远电子_副本.png"//pp　　■仪器名称：数字示波器 ZDS4054 Plus型/pp　　■英文名称：Digital Oscilloscope/pp　　■厂家名字：广州致远电子股份有限公司/pp　　■仪器介绍：存储深度等于采样率乘以采样时间，512M超大存储深度，长时间捕获波形，依然不会出现波形失真。波形刷新率越高，死区时间就越短。ZDS4000系列示波器，标配业界最高的1M次波形刷新率，配合模板触发，最大概率的发现并捕获异常信号。不同于传统示波器只测一个周期，或通过抽样减少数据量再测量的模式，ZDS4000系列示波器通过FPGA全硬件并行处理，基于原始采样率和512Mpts全存储深度，对每一帧波形每一周期进行测量统计，仅需约1秒即可实现对512Mpts数据的“真正意义”参数测量，测试项目可达51种，并且支持24种参数同时显示。这与传统意义示波器的测量有着本质的区别，也是示波器测试手段与测试方法的重大突破。/pp　　ZDS4000系列示波器不只提供了512M的波形大数据，还配有强大的波形搜索功能和智能标注功能。您可以先通过边沿、脉宽、欠幅、上升/下降时间、周期/频率等多种搜索条件来定位512Mpts波形数据中的异常点，再对找出的异常信号使用标注功能，对异常信号进行标注。这里，所有的测量都是经过FPGA全硬件加速，整个过程1S左右即可完成。再对找出的异常信号使用标注功能，对异常信号进行标注。ZDS4000系列示波器每个通道都内置有从50Hz到200MHz范围的滤波器，特别适用于过滤掉无用信号、观察特定带宽信号的场合，而且支持对滤波之后的波形进行触发和测量分析。ZDS4000系列示波器支持双ZOOM模式，可以为两个缩放窗口分别设置缩放系数，所以可以同时显示两个不同时间轴范围的缩放波形，配合触屏和大旋钮的便捷操作，也能够轻松对各个窗口的波形进行控制。/p

波长调谐范围覆盖6-20μm的高重复频率（10 MHz）、高平均功率（10 mW）飞秒激光源具有重要的应用，由于大量分子在这个波段具有振动跃迁，因此有望用于痕量气体检测以及对由气体、液体或固体组成的复合系统进行与物理、化学或生物学相关的非侵入性诊断。但由于增益介质的缺乏，这些中红外源通常利用高功率近红外飞秒激光器驱动光学差频产生（DFG）来实现：近红外激光脉冲的一部分用作泵浦脉冲，另一部分采用非线性波长转换产生波长可调的信号脉冲，泵浦脉冲和信号脉冲之间的DFG产生可调谐的中红外脉冲。利用传统非线性光学手段产生的信号光脉冲能量较低，限制了中红外光源的功率，导致长波中红外飞秒光源无法广泛应用。针对该难点，中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心L07组在长期开展基于超快激光脉冲产生及波长转换的基础上，利用自相位调制的光谱旁瓣滤波（SPM-enabled spectral selection，SESS）技术，基于高功率掺铒光纤激光器在高非线性光纤中得到了波长范围覆盖1.6-1.94μm、功率高达300mW（~10nJ）的信号脉冲，再与1.55μm的泵浦脉冲在GaSe晶体中差频得到了波长覆盖7.7-17.3μm的中红外激光脉冲，最大平均功率可达58.3mW。图1. 实验装置图实验装置如图1所示，前端为自制的高功率掺铒光纤激光器系统，重复频率为32MHz，经过啁啾脉冲放大后得到平均功率为4W、脉冲能量为125nJ、宽度为 290fs的脉冲。将激光脉冲分成两份，一份作为泵浦脉冲，另一份耦合到SESS光纤中进行光谱展宽。光纤输出处的展宽光谱由二向色镜分离，长通滤波器（图中的LPF1）将最右边的光谱旁瓣过滤出来作为信号脉冲。泵浦脉冲经过时间延迟线与信号脉冲在时间上重合后聚焦到GaSe晶体上，光斑大小约为50μm。再通过另一个截止波长为4.5μm的长通滤波器，生成的中红外光束经焦距为75mm的90°离轴抛物面镜准直。利用校准的热敏功率计测量中红外脉冲的平均功率，傅里叶变换红外（FTIR）光谱仪来测量输出光谱。图2（a）为1mm-GaSe后输出光谱和功率，光谱范围为7.7-17.3μm，最大平均功率为30.4 mW。为了进一步提高输出功率，我们采用2mm厚的GaSe晶体，结果如图2（b）所示，整个光谱调谐范围内脉冲功率均大于10mW，最大平均功率达58.3mW。相比于以往基于掺镱光纤的中红外光源，本研究成果将DFG平均功率提高了一个数量级，并首次实验上观测到了工作在光参量放大机制下的高重频DFG过程。该高功率长波中红外光源基于结构紧凑的光纤激光器，可以用于实现中红外双光梳，从而推动中红外光梳在精密光谱学中的前沿应用。相关结果发表在最近的Optics Letters上（https://doi.org/10.1364/OL.482461），被选为Editor's Pick并成为当天下载量最多的5篇论文之一。图2. 在不同厚度GaSe后测量到的中红外光谱和功率:（a） 1mm-GaSe（b）2mm-GaSe。该工作得到了国家自然科学基金（批准号：No.62227822和62175255）、中国科学院国际交流项目（批准号：No. GJHZ1826）和国家重点研发计划（批准号：No. 2021YFB3602602）的支持。论文第一作者为物理所博士生刘洋，常国庆特聘研究员为通讯作者，赵继民、魏志义研究员也参与了该工作的设计和讨论。