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平衡态能量仪

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平衡态能量仪相关的资讯

  • 物理所在光激发二维材料中的非平衡态电声耦合研究方面取得进展
    随着超快技术的发展,超快激光脉冲激发条件下的凝聚态物质的响应,即非平衡态涌现出来的新物理现象,引起了人们的广泛注意。超快物质调控逐渐成为量子调控的新兴研究方向。通过非平衡态的电声耦合激发相干声子调控材料中的铁电、磁性、超导等性质以及探索新型超快信息处理方式等研究方向体现出巨大的潜力。然而,目前非平衡态下的电子-声子耦合的微观物理图像依然不清楚。   过去人们对于光激发条件下材料中电子和声子的演化的理解一般是基于双温模型或者相应的推广模型。双温模型假设非平衡态下电子和声子体系内部形成热平衡,这样就可以用一个有效温度来描述两者的演化以及它们互相之间的耦合。推广的多温模型和更一般的玻尔兹曼方程可以从第一性原理出发计算光激发下电子和声子的演化,为理解光激发下非平衡态物理现象奠定了基础。然而,这些模型都是基于微扰论得到的基态情况下电声耦合矩阵元,没有考虑电声耦合矩阵元在光激条件下的变化。如果想充分理解非平衡态下电声耦合的具体物理图像和它在非平衡态物理现象中所扮演的重要作用,必须定量探究光激发条件下体系中电声耦合矩阵元的变化以及相应的电子态和声子态的演化。   近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室研究人员,利用基于含时密度泛函理论的分子动力学方法,结合冻结声子法定量地探究了光激发条件下典型二维材料二硫化钼中相干声子的产生和电声耦合强度的变化(图1)。研究发现,光激发二硫化钼中的声子以声子为主,并且光激发下模式的电声耦合矩阵元会增大(图2)。同时,声子模式在光激发下出现了类似于电子掺杂时出现的声子软化现象,这说明光激发会影响体系中的介电屏蔽(图3)。通过进一步分析,他们发现电声耦合的增强是由于光激发诱导电子-空穴对导致体系中的电子对声子微扰的屏蔽减弱。除此之外,该研究定量化描述了光激发下体系中光激发载流子到晶格的能量弛豫速率随时间的演化,建立了光激发条件下固体中非平衡态电声耦合的清晰物理图像(图4)。   相关成果以Calibrating Out-of-Equilibrium Electron–Phonon Couplings in Photoexcited MoS2为题发表在Nano Letters上。相关研究工作得到科学技术部重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院战略性先导科技专项等的资助。图1 光激发产生的电子-空穴对减弱了电子对声子微扰运动的屏蔽,从而导致电声耦合增强。图2 可见光照射下单层二硫化钼中电子和声子的激发及其随时间的演化。图3 光激发下声子模式电声耦合矩阵元的变化。图4 光激发下非平衡态电声耦合主导的能量弛豫过程。
  • 物理所在光激发二维材料中的非平衡态电声耦合研究方面取得进展
    随着超快技术的发展,超快激光脉冲激发条件下的凝聚态物质的响应,即非平衡态涌现出来的新物理现象,引起了人们的广泛注意。超快物质调控逐渐成为量子调控的新兴研究方向。通过非平衡态的电声耦合激发相干声子调控材料中的铁电、磁性、超导等性质以及探索新型超快信息处理方式等研究方向体现出巨大的潜力。然而,目前非平衡态下的电子-声子耦合的微观物理图像依然不清楚。过去人们对于光激发条件下材料中电子和声子的演化的理解一般是基于双温模型或者相应的推广模型。双温模型假设非平衡态下电子和声子体系内部形成热平衡,这样就可以用一个有效温度来描述两者的演化以及它们互相之间的耦合。推广的多温模型和更一般的玻尔兹曼方程可以从第一性原理出发计算光激发下电子和声子的演化,为理解光激发下非平衡态物理现象奠定了基础。然而,这些模型都是基于微扰论得到的基态情况下电声耦合矩阵元,没有考虑电声耦合矩阵元在光激条件下的变化。如果想充分理解非平衡态下电声耦合的具体物理图像和它在非平衡态物理现象中所扮演的重要作用,必须定量探究光激发条件下体系中电声耦合矩阵元的变化以及相应的电子态和声子态的演化。近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心表面物理国家重点实验室研究人员,利用基于含时密度泛函理论的分子动力学方法,结合冻结声子法定量地探究了光激发条件下典型二维材料二硫化钼中相干声子的产生和电声耦合强度的变化(图1)。研究发现,光激发二硫化钼中的声子以声子为主,并且光激发下模式的电声耦合矩阵元会增大(图2)。同时,声子模式在光激发下出现了类似于电子掺杂时出现的声子软化现象,这说明光激发会影响体系中的介电屏蔽(图3)。通过进一步分析,他们发现电声耦合的增强是由于光激发诱导电子-空穴对导致体系中的电子对声子微扰的屏蔽减弱。除此之外,该研究定量化描述了光激发下体系中光激发载流子到晶格的能量弛豫速率随时间的演化,建立了光激发条件下固体中非平衡态电声耦合的清晰物理图像(图4)。相关成果以Calibrating Out-of-Equilibrium Electron–Phonon Couplings in Photoexcited MoS2为题发表在Nano Letters上。相关研究工作得到科学技术部重点研发计划、国家自然科学基金委、中科院战略性先导科技专项等的资助。论文链接 图1 光激发产生的电子-空穴对减弱了电子对声子微扰运动的屏蔽,从而导致电声耦合增强。图2 可见光照射下单层二硫化钼中电子和声子的激发及其随时间的演化。图3 光激发下声子模式电声耦合矩阵元的变化。图4 光激发下非平衡态电声耦合主导的能量弛豫过程。
  • 红外物理国家重点实验室在纳米结构中电子非平衡特性检测方面取得突破
    p  电子被发现一个多世纪以来,人类社会对它的依赖程度越来越大,如今,它已成为微电子和光电子技术的物理基石。随着微电子器件尺度按摩尔定律不断向纳米尺度减小,对于电子运动规律的认识将面临着从平衡态理论向非平衡态理论的发展。正如美国基础能源科学顾问委员会报告中指出,当前科学上面临的5大挑战之一就是对非平衡态尤其是远离平衡态的表征和操控。/pp  按平衡态理论,人们预测在微电子器件中电流最大的位置往往会是电子温度最高的地方。中国科学院上海技术物理研究所红外物理国家重点实验室陆卫研究员和复旦大学安正华研究员的科研团队共同合作,利用非平衡输运热电子的实验检测在技术,通过散粒噪声对非局域热电子能量耗散进行空间成像研究,发现在纳米尺度结构中,电子温度最高之处并非局域在电流最大位置,而是明显地向电流的流动方向偏离了,而且电子的温度高于晶格温度很多倍。从理论和实验两方面证实了这种奇异特性就来自热电子的非平衡态特征。/pp  该研究工作的最大挑战来自于非平衡输运热电子的实验检测技术上。实验室采用了自主研发的超高灵敏甚长波量子阱红外探测器的扫描噪声显微镜(SNoiM)技术,称为扫描噪声显微镜技术。其基本机理是非平衡态电子的电流强烈涨落形成的散粒噪声会直接导致近场甚长波红外辐射,通过高灵敏的红外近场检测可实现仅测量到非平衡态电子特性,从而为直接观察在纳米结构中电子的非平衡态乃至远离平衡态的特性提供了独特的方法。/pp  相关研究成果“Imaging of nonlocal hot-electron energy dissipation via shot noise”(DOI: 10.1126/science.aam9991)已于2018年3月29日获得《Science》杂志在线发表,将对认识和操控非平衡热电子进而增强器件功能发挥重要作用。/pp  这项研究工作得到了科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金委、上海市科委重大项目、中国科学院海外科学家计划等资助。/pp  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/a4df0693-4a72-453f-81b5-9f6fe7165ff9.jpg" title="1.jpg"//ppbr//pp  应用扫描噪声显微镜(SNoiM)进行的超高频率(~21.3THz)噪声的纳尺度成像,(A)扫描噪声显微镜的实验装置示意图。(B) GaAs/AlGaAs量子阱纳米器件的电子受限区域的SEM图。(C和D)相反偏置电压(6V)下二维实空间的近场噪声强度信号成像,近场信号由针尖高度调制模式获得,其中彩色表达了电子的等效温度。(E) 近场信号与针尖高度关系,近场信号是由电压调制模式获得。/pp  img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/8edf4c2f-af08-4a76-9da3-10ee26f8f1fb.jpg" title="W020180506601359218862.jpg"//ppbr//pp  噪声强度随偏置电压增大的演变。(A-F)由针尖高度调制模式获得的二维成像图。(G)y方向(平行于[100])一维近场信号随位置变化图。(H)近场(圆和三角形点表达)和远场(方形点表达)探测到的噪声强度随着偏置电压的变化规律。/ppbr//p
  • 复旦首次实现室温热电子非局域能量耗散过程显微成像
    p  近日,复旦大学物理学系应用表面物理国家重点实验室研究员安正华课题组与中科院上海技术物理所研究员陆卫团队等合作,通过采用一种自主研发的、可以检测热电子散粒噪声的红外近场显微镜技术(简称:扫描噪声显微镜技术或SNoiM,参见图1),直接探测GaAs/AlGaAs单晶材料纳米输运沟道中非平衡态电子电流涨落引起的散粒噪声(shot noise),揭示了热电子输运过程中的能量耗散空间分布信息。3月29日,相关成果发表于《科学》杂志(Science)预印版(First release, DOI: 10.1126/science.aam9991)。/pcenterimg style="width: 450px height: 433px " title="" alt="" src="http://news.fudan.edu.cn/uploadfile/2018/0402/20180402120930464.jpg" height="433" hspace="0" border="0" vspace="0" width="450"//centerp style="text-align: center "  图1. 应用扫描噪声显微镜(SNoiM)进行的超高频率(~21.3THz)/pp  散粒噪声的纳尺度成像实验装置示意图。/pp  随着微电子器件尺度按摩尔定律不断向纳米尺度减小、功耗密度不断增加,器件工作过程中的电子被驱动至远离平衡态,这些非平衡的热电子输运性质和能量弛豫过程会极大影响器件所能达到的工作性能。因此,全面认识甚至操控非平衡热电子行为对后摩尔时代的电子学器件发展具有重要的指导作用。然而,非平衡输运热电子的实验检测具有极大的技术挑战。/pp  本项实验利用SNoiM技术克服了传统热探测手段的低灵敏度、受限于检测晶格温度等缺点,并发现,散粒噪声引起的红外辐射具有表面倏逝波特性(evanescent wave),且能够反映对应热电子的温度。随着器件偏压的逐步增加,热电子温度的分布由局域分布向非局域分布过渡,并呈现明显的热电子速度过冲现象(图 2)。/pcenterimg alt="" src="http://news.fudan.edu.cn/uploadfile/2018/0402/20180402120955959.jpg" height="298" width="500"//centerp style="text-align: center "  图2.噪声强度随偏置电压增大的演变(0.5-8V),结果显示/pp  大偏压下热电子的温度分布呈现明显的非局域特性。/pp  据悉,SNoiM技术除可应用于上述电子学器件的热电子显微成像之外,还可以进一步拓展至更多金属/非金属/新型二维材料等广泛的实验体系。/pp  该工作第一单位为上海技术物理所,第二单位为复旦大学,物理学系研究员安正华和上海技术物理所研究员陆卫是该论文通信作者。该项目得到自然科学基金委重大科学仪器研制项目的资助。/p
  • 艾安得仪器积极助力《天平衡器新规程检定实操与建标》高级培训班
    日前,“天平衡器新规程检定实操与建标”高级培训班在东莞召开。本次培训班由中国计量科学研究院联合广东省计量测试学会主办,为帮助广大计量检定及检验检测基层工作者贯彻执行天平、砝码、衡器的新规程,正确掌握天平衡器计量溯源体系、测量不确定度评定以及实际检定和校准操作程序等,参与人员为各检测计量企事业单位技术人员。天平、砝码、衡器是各行各业从事质量检测、化验、分析和质量传递的计量仪器。本次培训班主要学习了国家计量规程规范宣贯,包括计量检定规程、校准规范条文解析及修订内容介绍,检定、校准结果不确定度评定;现场检定校准实际操作注意事项;电子天平(秤)的检定与快速维修、砝码的检定与快速调修等,以解决工作中遇到的实际问题,延长天平衡器的使用寿命,更好的服务于基层。内容详实,精彩纷呈。艾安得仪器积极参与此次培训班,设有展台并有报告发表且举办了欢迎晚宴。其中,李勇经理做报告发表,精彩讲解了天平衡器的应用与实际操作训练,获得听众好评。这次发表取得良好效果,会后,数位与会专家来到艾安得仪器展台,探讨天平衡器在实验分析中的具体细节问题。
  • 盛泰仪器自动低温平衡闪点仪通过青岛海关验收
    盛泰仪器自动低温平衡闪点仪通过青岛海关验收青岛海关技术中心是直属于青岛海关的正处级事业单位。现有实验室面积10万余平方米,检测设备5000余台套,工作人员500余人,其中硕士学历130人、博士学历36人,副高级职称89人、正高级职称34人,享受国务院特殊津贴3人,国际标准化组织专家委员会委员4人;拥有18个国家级重点实验室,4个食品安全基准实验室,5个生物安全实验室;业务领域覆盖生物安全、税种鉴别、固废鉴定、物种鉴别、食品安全、动植物检疫,化工产品、矿产品、工业品质量安全,以及危险货物包装鉴定、危险废物鉴别等领域,涉及检测门类1100余个、检测项目2万余项,能够为保障监管执法、维护国门安全、服务经济发展提供有力支撑和坚强后盾。技术中心依据ISO/IEC 17020、ISO/IEC 17025、ISO/IEC 17043、GB 19489和《检验检测机构资质认定评审准则》建立了与国际接轨的实验室质量管理体系,先后通过了CNCA检验检测机构资质认定、CNAS检测实验室认可、检验机构认可、能力验证合格提供者认可和生物安全二级实验室认可;资质认定和认可的范围涉及食品、动植物检疫、轻工、纺织、化工、矿产、包装、重金属材料、机电、汽车等领域,检测项目1600余类、3万多项。青岛海关技术中心为了更好的服务客户,提高工作效率,经过负责人与盛泰仪器技术人员进行沟通比对,最终确定采购盛泰仪器生产的SH105D自动低温平衡闪点仪,他是严格按照GB/T5208标准设计制作,完全满足标准要求。现仪器已经安装调试完成,正式投入使用中,在未来的合作中我们将更好的做好售后服务,期待能为更多的技术中心合作服务。
  • 半合成生物传感器揭示辅酶A代谢平衡
    中国科学技术大学生命科学与医学部特任教授薛林课题组与德国马克思普朗克医学研究所教授Kai Johnsson合作,构建并利用半合成生物传感器揭示辅酶A(CoA)细胞内的代谢平衡。10月31日,相关研究成果在线发表于《自然-化学生物学》。CoA半合成生物传感器以及对CoA代谢平衡的重新诠释 受访者供图CoA由维他命B5在体内合成,是人体内最重要的代谢物(辅酶)之一,其参与体内众多代谢通路,比如三羧酸循环、氨基酸代谢、蛋白翻译后修饰以及基因表达调控等。“已有研究证明,神经退行性疾病、肥胖以及肿瘤等代谢性疾病的发生发展都与CoA的代谢失调密切相关。”薛林介绍。然而,自1946年细胞内的CoA被发现以来,至今仍未找到能够在活细胞内准确检测其浓度和分布的有效方法,导致人们对细胞如何调控CoA的平衡与代谢过程还不明确,与其相关疾病的分子机制更是知之甚少。此次工作中,研究人员采用蛋白质标记技术构建了针对CoA的半合成生物传感器。“这种传感器是由自标记蛋白、荧光蛋白以及CoA受体蛋白构成的复合体。其具有荧光,与CoA结合后荧光颜色会发生改变,再通过检测荧光颜色变化从而实现CoA的定量检测。”薛林解释说。研究人员进一步利用该传感器首次实现了活细胞细胞质和线粒体内CoA的原位分析,揭示了CoA在亚细胞内的平衡与代谢调控机制。利用荧光寿命成像技术,研究人员还首次实现了对不同细胞系细胞质及线粒体内游离CoA浓度的准确测定。薛林表示,“由此,我们为开发CoA代谢相关的神经及代谢疾病的抑制剂或药物提供了高效的分子工具,有助于实现对肿瘤等疾病的治疗。此外,我也希望CoA传感器可以被更多生物学家所使用,揭示更多CoA相关的生命科学问题。”审稿人认为: “CoA在能量和脂肪代谢中具有核心地位,如何检测其在细胞内的波动长期困扰着生物学家,薛博士及其合作者首次报道了CoA特异性的生物传感器,直接解决了这些挑战,并为这些问题提供优雅的解决方案。”
  • 卡外国“脖子”,大量仪器技术限制出口
    近日,中华人民共和国商务部关于《中国禁止出口限制出口技术目录》修订公开征求意见。为加强技术进出口管理,根据《对外贸易法》和《技术进出口管理条例》相关规定,商务部会同科技部等部门对《中国禁止出口限制出口技术目录》(包括商务部、科技部2008年第12号令和商务部、科技部2020年第38号公告,以下简称《目录》)进行了修订。本次修订拟删除技术条目32项,修改36项,新增7项,修订后《目录》共139项,其中,禁止出口技术24项,限制出口技术115项。此次修订对《目录》进行较大幅度删减,细化部分技术条目控制要点,为加强国际技术合作创造积极条件。值得注意的是,本次《目录》中涉及大量仪器与检测技术并限制出口。部分仪器技术如下:行业领域技术名称技术名称通信设备、计算机及其他电子设备制造业空间仪器及设备制造技术1. 通道数500的遥感成像光谱仪制造技术2. 空间环境专用器件设计和工艺、评价方法和设备、空间润滑方法和润滑件;3. 高分辨率合成孔径雷达技术的总体技术方案和主要技术指标;4. 高分辨率可见光、红外成像技术的总体方案及指标;5. 毫米波、亚毫米波天基空间目标探测技术的总体方案及指标无人机技术1. 不同级别的固定翼和旋翼类无人机中的微型任务载荷,自主导航、自适应控制、感知与规避、高可靠通信及空域管理等关键技术2. 无人机制造中所涉及的惯性测量单元、倾角传感器、大气监测传感器、电流传感器、磁传感器、发动机流量传感器等集中类型传感器的关键技术3. 电磁干扰射线枪等反无人机技术4. 无人机任务载荷关键技术(光电/红外传感器、合成孔径雷达及激光雷达的制造技术等)5. 无人机飞行控制系统(自主导航、路径及避障规划等相关的算法及软件)激光技术利用自主研发的KBBF单晶体制造深紫外固体激光器的关键技术激光雷达系统车载激光探测及测距系统技术传感器制造技术1. 电子对撞机谱仪用霍尔探头的设计制造与标定技术2. 远场涡流测试探头的设计与制造技术微波技术高功率(百兆瓦级)微波技术1. 脉冲功率技术与强流电子束加速技术2. 爆炸磁压缩技术仪器仪表制造业热工量测量仪器、仪表制造技术同时具有下列指标的双涡街流量计制造技术1. 用于管道直径50~2,000mm2. 测量精度高于0.5%3. 流速≥0.2m /s4. 管道介质为水与温度≤300℃蒸汽机械量测量仪器、仪表制造技术高精度圆度仪1. 大尺寸(Ф250~Ф1,000)圆度与圆柱度在线测量技术2. 为提高主轴回转精度和测量精度(±0.017μm)的误差分离与误差补偿技术无损探伤技术探伤用驻波电子直线加速器用加速管的制造技术材料试验机与仪器制造技术1. 贴片光弹性在线、动态、同步检测技术2. 液氢高速(>4万转/分)轴承试验机设计技术(1)主轴低温(低于-240℃)变形控制技术(2)热传导及热隔离技术(3)加载系统计时仪器制造技术1. CCD(光电耦合器件)终点摄象计时及判读专用设备中成象传感技术及控制方式2. 游泳(蹼泳)成套计时记分专用设备中的触摸板传感方式及制作工艺精密仪器制造技术1. 高精度(在5.1mm处分辨率20μm)反射式声显微镜(1)声镜制造技术(2)声镜成象和V(Z)曲线原理和阴影成象法2. 柴油机振型现代激光光测研究(1)非球面透镜设计和制造技术(2)二路光路系统设计结构技术3. 四坐标探针位移机构技术(1)四坐标位移机构的设计及制造工艺(2)高频率响应(≥20kHz)压力探针的设计制造工艺地图制图技术1.我国地理信息系统的关键算法和系统中具有比例尺1:100万的地形及地理坐标数据2. 直接输出比例尺≥1:10万地形要素的应用技术地震观测仪器生产技术1. 观测频带到直流,灵敏度≥1,000Vs/m的地震计生产技术2. 井孔径130mm,周期1s,灵敏度≥500Vs/m的井下三分向地震计生产技术玻璃与非晶无机非金属材料生产技术1. 镀膜机多头小离子源制造技术(1)离子束辅助蒸发工艺(2)离子束斑合成技术2. 制作坩埚用F1强化铂的成份及其制作技术专业技术服务业海洋环境仿真技术1. 海洋环境仿真、背景干扰仿真2. 内插滤波技术和模拟通道时延误差的修正技术3. 建模大地测量技术我国大地控制网整体平差方法及软件技术精密工程测量技术我国重点工程精密测量的技术和方法真空技术真空度<10-9mPa的超高真空获取技术声学工程技术1. 专门设计用于航空、航天、船舶、火车的有源噪声控制的系统设计技术和算法软件2. 声功率>10,000W的气动声源设计技术和制造工艺计量测试技术1. 六氟化硫微量含水量测量技术(1)检测限十万分之三(体积分数)的传感器制造技术2. 氯化钠温度定点技术(1)相平衡态时氯化钠密度值(2)密封腔改善热传导技术和防腐蚀技术(3)定点黑体防泄漏技术地质勘查业地球物理勘查技术地磁场测定灵敏度≤0.01nT(包括单光系、多光系)氦光泵磁力仪探头制造技术医药制造业组织工程医疗器械产品的制备和加工技术1. 组织细胞分离和培养技术2. 组织细胞培养基的配方技术3. 材料支架的加工技术4. 组织工程产品的培养加工技术5. 组织工程产品的保存技术6. 医用诊断器械及设备制造技术(包括国产新一代基因检测仪、第三代单分子测序仪)附件:中国禁止出口限制出口技术目录.doc
  • 2013年中国光伏平衡系统市场有望达31亿美元
    据NPDSolarbuzz一份名为《中国平衡系统市场》研究报告,2013年中国光伏平衡系统供应商总营收有望达195亿人民币(31亿美元)。该报告指出,逆变器销售额仍将是平衡系统供应商的最大营收来源,预计至2017年服务的目标市场销售额达50亿人民币。   报告其它预测值如下:  2013年,安装跟踪系统销售额将超30亿人民币,固定倾斜解决方案将占到营收的90%。  至2017年,预计1-轴与2-轴跟踪器营收年复合增长率为16.9%。  NPDSolarbuzz分析师StevenHan表示:“原先,向中国终端市场供应系统平衡组件由本土逆变器与安装部件供应商主导。不过,预计至2017年销售额将增长至250亿人民币,合40亿美元。对于全球平衡系统供应商而言,中国终端市场中蕴含最为有利可图的机会。”中国政府积极的光伏政策正激励市场强劲增长。预计2013年中国光伏市场需求达7GW,年增长率有望达150%。主要受到中国西北部大型商业与公共事业项目的驱动,地面光伏系统有望占到总市场份额的57%。近年,逾100多家新逆变器供应商进入中国市场。对于海外逆变器制造商而言,进军中国终端市场存在巨大障碍。不过,Han指出:“随着中国平衡系统供应商逐渐适应迅速下跌的价格,这一竞争格局或将发生转变。”  目前,上游制造商也正在关注下游产业。晶硅片、电池以及组件制造商正加速将业务扩展至平衡系统部门以进军下游产业。鉴于欧洲光伏市场需求放缓,海外逆变器供应商也开始积极与中国本土企业合作,以期打进中国系统市场。  Han表示:“对于希望在2013年取得良好业绩的平衡系统供应商而言,了解中国系统安装类型以及组件供应链至关重要。目前项目储备量已超35GW,不过平衡系统供应商仍尚未确定自己的选择。”  逆变器营收中逾一半来自功率定额大于250kW逆变器的销售额。
  • 精馏干货第二期:汽液相平衡
    什么是汽液相平衡?汽液相平衡,即汽相与液相间的相平衡。对于二元或者多元体系的混合物,在封闭条件下,存在汽-液两相共存的现象,一定的温度和压力下,两相达到一种动态平衡时,即该混合物的汽相和液相组成趋于稳定,不随时间变化,此时这种动态平衡即为该混合物在该条件下(一定温度和压力)的汽液相平衡。为什么要收集汽液相平衡数据?1. 相平衡在自然界和工业界都是非常重要的,在石油和化工领域有重要指导意义。物质的相平衡并不是独立的,而是与空间、压力、温度和组成相关。相平衡研究从二元体系的汽液相平衡到多元体系的相平衡慢慢发展。虽然二元或者三元组分的相平衡只是实际情况的一种简化,因为在通常情况下,会有更多组分是共同存在的。但是,相关研究表明这些二元或三元组分的相平衡数据对于多元体系的相平衡研究是有代表性和指导意义的。2. 作为化工热力学的主要研究内容之一,测量、关联和推算不同体系在不同条件下的理化性质具有重大意义。其中,相平衡研究在化工热力学研究领域占有重要位置。作为化工基础数据的重要组成部分,相平衡数据具有重要的理论和实际价值。相平衡数据不仅对化工设备选型有重大意义,而且对分离单元等操作过程的设计也非常重要,如精馏、萃取和结晶等过程。相平衡数据对化工过程工艺的优化,如温度、压力等条件的选取也具有指导意义。对生产装置的设计与评估、相平衡理论的发展,这些都需建立在相平衡数据的测定和研究的基础之上。3. 二元或多元体系混合物的汽液相平衡是确定理论蒸馏级数及其他蒸馏条件的重要基础。 图1:相图与蒸馏理论塔板数的关联尽管通过文献查询、理论计算能得到大量的汽液相平衡数据,但随着化工生产的不断发展,这些数据远不能满足需求。许多物系的相平衡数据,很难由理论直接计算得到,须由实验测定分析。因此,越来越多的学者通过实验获取或验证相平衡数据。鉴于此,相平衡装置是化工实验室必备的基础设备。如何测定汽液相平衡数据?目前最常用测定汽液相平衡的方法是循环法——即在常压或减压条件下,采用玻璃制作的平衡釜,利用循环法建立体系相平衡,从而获得汽液相平衡数据。 图2:罗斯釜(Rose Kettle)1-釜液 2-加热丝 3-液相取样口 4-液相液体 5-汽液提升管 6-汽液分隔器7-温度计套管 8-汽相取样口 9-汽相冷凝液 10 -球形冷凝管 11-加料口汽液相平衡时同时进行汽相和液相双循环,从而使汽液两相的平衡时间变短,尽可能缩短实验时长,提高实验效率。汽液相平衡实验常用到的玻璃平衡釜主要为罗斯釜(如上图所示)。在工作时,罗斯釜的釜内循环为: 物料在釜内的底部被加热至沸腾→汽液相混合物通过汽液分隔器→液体完成回到釜内,完成液体循环→汽相通过球形冷凝器冷凝回到釜底,完成回流。由循环法测定汽液相平衡数据的方法有很多,我们提到的罗斯釜也是基于该原理,基本原理如下图3所示:由A到B为蒸汽循环线,B到A为液体循环流,在到达平衡时,A和B容器的组分不随时间变化,这时从中取样并进行GC分析组成,即可以得到一组汽液相平衡数据。 图3:循环法的工作原理在进行汽液相平衡实验时往往遇到以下问题:● 因样品组成沸点较高,常压条件已不能满足使用要求,要求装置配备真空系统,同时也要求装置的密封性和完整性;● 对于一些气体样品,常温常压不能进行测试,要求装置配备过压系统,也要求装置的密封性和耐压性;● 建立相平衡的速度慢,而且没有配备双循环的冷凝装置,导致汽相有可能混入小液滴,液相有可能出现返混;● 需要大量且繁琐的重复性验证实验,耗时耗力,要求装置自动化程度高;● 取样效率低,而且准确度和重复性都不好,特别是真空或者过压操作时。这些问题,Pilodist自动汽液相平衡装置VLE110统统可以解决! Pilodist 自动汽液相平衡装置VLE11001 相平衡装置配备真空操作模块、过压操作模块以及相平衡釜的伴热装置,最 低真空度到1mbar,过压操作到3bar(绝压)。02 相平衡装置需为一体化设计,集成相平衡釜、混合室、加热系统、汽液两相冷却系统等,其中相平衡釜为双层夹套设计,且外层镀银,尽可能维持绝热操作。03 仪器特有的设计,样品在进入相平衡釜之前,汽液混合物在扩展交换区强烈传质,使得汽液两相之间能迅速达到平衡,汽液分离室的设计维持液滴不会进入汽相,液相出来后不会返混。而且汽液两相可单独取样,均为液体,方便GC进样分析。 图4:VLE循环主体结构图仪器能够迅速的达到相平衡状态:这是由于体系中同时有汽相和液相两相在体系内循环,在冷凝后,同时回到混合仓内(1.1)中。在进入汽液分离室之前(1),汽液相的混合物会经过一个加长的接触区域(1.2)以保持汽液间进行强烈的传质,该汽液分离室的设计可以有效的避免液相被夹带进入汽相。随后经过各自的冷凝器,汽相和液相又会回到混合仓中。04 仪器配备相平衡控制系统,基于windows操作系统的相平衡控制软件,操作简便,过程参数可追溯,查看过程压力稳定性;可显示设置值和实际值;控制加热温度、真空度、控制电磁阀取样等。同时配备工业触摸屏,防尘和防水等级为IP65。 图5:VLE控制系统参数设置 图6:IP65工业触摸屏05 三种取样方式收集汽相、液相样品,通过控制电磁阀分别从汽相或液相取样;也可以使用气密性的注射器直接从流体循环回路中抽取汽液两相样品;针对存在混溶间隙的样品可以通过取样针取样。● 通过控制电磁阀,分别从接收器5A汽相取样,接收器5B液相取样;● 通过气密性注射器,分别从1.15汽相取样口取样,1.16液相取样口取样;● 针对不互溶体系,可以用取样针从取样口1.5汽相取样,从1.14液相取样。如果您对上述产品感兴趣,欢迎随时联系德祥科技德祥科技德祥集团成立于1992年,总部位于香港特别行政区。作为科学仪器供应商和服务商,德祥服务于大中华区和亚太地区,每年都为数以千计的客户提供全套解决方案。公司业务包含仪器代理,维修售后,实验室咨询与规划,CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。作为深耕科学仪器行业的供应商与服务商,德祥现已服务于政府、高校、科研、制药、检测、食品、医疗、工业、环保、石化以及商业实验室等众多领域。公司目前在亚太地区设有13个办事处和销售网点,3个维修中心和1个样机实验室。2009至2021年间,德祥先后荣获了多项奖项。我们始终秉承诚信经营的理念,致力于成为优 秀的科学仪器供应商,为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信,每一天都在使这个世界变得更美好!PILODIST德国PILODIST是德祥集团旗下代理品牌之一。德国PILODIST公司源自于全球实力强悍的蒸馏及精馏设备供应商。公司传承原Fischer公司专业的蒸馏及精馏设备制造技术,为全球石油化工、精细化工行业及科研院所客户提供高品质的原油蒸馏系统、精馏系统、溶剂回收系统、汽液相平衡和分子蒸馏等。
  • 果蔬呼吸测定仪平衡多久检测一次
    果蔬呼吸测定仪平衡多久检测一次,果蔬呼吸测定仪的平衡时间和检测频率取决于多种因素,包括果蔬的种类、储存条件、仪器的性能等。以下是对果蔬呼吸测定仪平衡时间和检测频率的清晰归纳:平衡时间仪器特点:果蔬呼吸测定仪通常可以根据果蔬的大小来选择不同体积的呼吸室,以加快平衡和测定时间。具体时间:文中未直接提及具体的平衡时间,但一般来说,平衡时间可能因呼吸室的大小、果蔬的种类和数量、环境条件(如温度、湿度)等因素而异。检测频率常规检测:在常规储存条件下(如常温、冷藏库、气调库、超市冷柜等),果蔬呼吸测定仪可用于定期检测果蔬的呼吸强度,以了解其健康状况和新鲜度。频率建议:对于需要长期储存的果蔬,建议定期(如每天或每周)进行检测,以确保储存条件的稳定性和果蔬的品质。在特殊情况下(如温度、湿度等环境条件发生显著变化时),可能需要增加检测频率,以便及时发现问题并采取措施。注意事项环境因素:储存环境的温度、湿度、气体成分等因素对果蔬的呼吸强度有很大影响,因此在进行检测时需要考虑这些因素的影响。仪器校准:为了确保检测结果的准确性,需要定期对果蔬呼吸测定仪进行校准和维护。果蔬呼吸测定仪的平衡时间和检测频率因具体情况而异。在常规储存条件下,建议定期进行检测以了解果蔬的呼吸强度和品质。同时,需要注意环境因素对检测结果的影响,并定期对仪器进行校准和维护。
  • 完美平衡质谱分析的“不可能三角”——记优秀新品赛默飞Orbitrap Astral高分辨质谱仪
    2023年度,共有269家国内外仪器厂商申报了526台仪器新品。经仪器信息网专业编辑初审后,网络评审团对申报的仪器新品依据创新点、市场前景、用户评价等进行评审,确定106台产品获得提名。经“技术评审委员会”终审,确定12台仪器荣获2023年度科学仪器行业优秀新品奖(点击查看获奖详情)。仪器信息网特别策划话题专栏#用新回顾|直击优秀新品奖 将陆续回顾一览最新一届获奖新品仪器风采。7月5日,由仪器信息网主办的3i奖“科学仪器行业优秀新品和绿色仪器”2024技术交流会成功在线举办,近万人在线观看了本次直播(点击查看)共有11家优秀新品和3家绿色仪器获奖企业派出“新”推官在线分享。本期我们一起来回顾获奖新品——赛默飞Orbitrap Astral 高分辨质谱仪。上市一年以来,应用Orbitrap Astral高分辨质谱仪发表的SCI论文多达44篇,这归功于独立运行的Orbitrap高分辨Full Scan和Astral快速扫描的MS/MS,且互不干扰,完美平衡了质谱分析的“不可能三角”(灵敏度、分辨率和扫描速度),为代谢组学基础研究实现了同时定性和定量分析的功能,以期进一步助力加速大队列代谢组学研究的脚步!赛默飞Orbitrap Astral 高分辨质谱仪品牌:赛默飞型号:Orbitrap 创新点 1.具有最新的离子源,以提高灵敏度 EASY-IC实时质量校准,以提高质量精度通过主动离子导向的预过滤器降低噪音,提高仪器耐用性, 先进的四极杆技术,提高传输,使隔离宽度降低到0.4 Th,更快的隔离切换时间仅为1 ms,并能实现自动,切换以提高耐用性。2.Orbitrap质量分析器——在超高分辨率水平上提供高质量精度,高动态范围的测量结果。3.新型的Astral质量分析器 Orbitrap Astral 高分辨质谱仪并不止于此。我们已经开发了一种全新的非对称轨道无损质量分析器,简称Astral,与Orbitrap质量分析器相辅相成。Astral质量分析器是赛默飞15年的研发成果,每个组件都经过协同优化,以更快的扫描速度和更高的灵敏度提供前所未有的性能水平。 评新而论赛默飞特别分享来自美国华盛顿大学和丹麦技术大学的两家用户对Orbitrap Astral 高分辨质谱仪评价反馈,详情见VCR:用户单位1:美国华盛顿大学用户单位2:丹麦技术大学看过来!!!2024年度科学仪器新品申报火热进行中,猛戳开启申报入口!!!关于 3i奖“仪器及检测3i奖”,简称“3i奖”(创新Innovative、互动Interactive、整合Integrative),始于2006年,是由信立方旗下网站——仪器信息网和我要测网联合举办,随着科学仪器及检验检测行业的发展需求,应运而生。截至目前已设有12类奖项,记录了行业发展路上的熠熠星光。3i奖作为行业公益奖项,始终秉承着“公正、公平、公开 ”的原则,依托信立方长期合作的业内权威专家和数千万用户进行评审,遴选出代表技术发展趋势的创新产品、表彰科学仪器及检测行业表现卓越的企业、企业家和具有特殊贡献的研发人物等,弘扬正能量,促进行业高速发展。了解更多3i奖详情:https://www.instrument.com.cn/event/prize
  • 实验室离心机不平衡怎么办?
    实验室离心机是对混合溶液进行快速分离沉淀的专用设备,其采用无刷电机驱动、微机控制、门盖保护、不平衡保护,使您的操作更安全、更简便、更可靠。实验室离心机可广泛应用于放射免疫、生物化学、制药等科研实验室和生产单位对不同密度粒子的分离。实验室离心机注意事项:1. 对称的两只离心杯,允许不平衡量为10g之内,每套离心杯是平衡配置的,任何其他同样的离心杯也不能与本套混用。2.六只离心杯可不同时装载样品负载,但一定要对称装载样品。3.开机过程中,有异常显示时应关机待停机三分钟后开机。4.离心机在升速到600~800r/min时机器产生振动为正常。5.超过正常的异常振动,不平衡指示灯亮,蜂鸣器发声机器自动停机。6.蜂鸣器发声时,按“清除”键停止其发声。7.机器在停机降速时不能启动。8.机器一旦切断电源,必须隔三分钟,再次接通电源。克服实验室离心机动态不平衡的方法:1、由于转子中心孔与主轴轴套表面配合紧密,离心后转子会粘滞在主轴上,给拆卸带来困难。因此,在装转子前应均匀地在接触面上涂一层润滑脂。2、水平转子不能在没有管套的情况下运转,即使不装样品,也要对号挂上管套。3、水平转子管套内的离心管应轴对称地相互平衡。4、转子长期不用时,转子盖和离心管帽要上紧,以免O形密封圈变形。5、不能用蒸馏水或密度不同的溶液平衡对应离心管。6、在离心机运转过程中,除了离心机启动时的低速振动外,不应有高速振动。否则,应考虑离心管漏液、破裂和整机驱动不平衡等原因。实验室离心机是医学、生命科学、药物学、生物学、化学、农业科学、食品环保等科研生产部门使用的用于分离的重要仪器设备,且广泛满足各种科研实验的要求。广泛用于各种药物、生物制品,如血液、细胞、蛋白质,酶、核酸、病毒、激素等等。免责声明:所载内容来源互联网等公开渠道,我们对文中观点保持中立,仅供参考,交流之目的。转载的稿件版权归原作者和机构所有,如有侵权,请告知我们删除。
  • 盘点|压力测量仪器与技术大全
    压力是工业生产中的重要参数,如高压容器的压力超过额定值时便是不安全的,必须进行测量和控制。在某些工业生产过程中,压力还直接影响产品的质量和生产效率,如生产合成氨时,氮和氢不仅须在一定的压力下合成,而且压力的大小直接影响产量高低。此外,在一定的条件下,测量压力还可间接得出温度、流量和液位等参数。伴随经济、技术的进步,压力测试在实际的生产工作中发挥着至关重要的左右,为生产活动提供了大量有价值的参考信息,使生产和科研活动的质量和效率都得到了实质性的提升。而压力测量仪表是用来测量气体或液体压力的工业自动化仪表,又称压力表或压力计。压力测量仪表按工作原理分为液柱式、弹性式、负荷式和电测式等类型。类别原理仪器种类液柱式根据流体静力学原理,将检测压力转换成液柱高度进行测量U形管压力计、单管压力计、斜管压力汁等弹性式利用各种形式的弹性元件,在被测介质的作用下,使弹性元件受压后产生弹性形变的原理弹簧管压力计、波纹管压力计及膜片式压力计等电测式将压力转换成电信号进行传输及显示电阻式压力计、电容式压力计、压电式压力计和压磁式压力计等负荷式直接按照压力的定义制作。这类压力计误差很小,主要作为基准仪表使用常见的有活塞式压力计、浮球式压力计和钟罩式压力计仪器信息网特盘点各类常见压力检测仪器,以供读者参考。液柱式压力计 液柱式压力计是利用液柱所产生的压力与被测压力平衡,并根据液柱高度来确定被测压力大小的压力计。所用的液体叫封液——水,酒精,水银等. 液柱式压力计结构简单,灵敏度和精确度都高,常用于校正其他类型压力计,应用比较广泛。液柱式压力计按照结构形式可大致分为U形管压力计、单管压力计、斜管压力汁等。U形管压力计是根据流体静力学原理用一定高度的液柱所产生的静压力平衡被测压力的方法来测量正压、差压和负压既真空度的。由于其结构简单、坚固耐用、价格低廉、使用寿命长若无外力破坏几乎可永久使用、读取方便、数据可靠、无需外接电力既无需消耗任何能源。故在工业生产各科研过程中得到非常广泛的应用,广泛用于测量风机和鼓风机的压力、过滤器阻力、风速、炉压、孔压差、气泡水位、液体放大器或液压系统压力等,也可用于燃烧过程中的气比控制和自动阀门控制,以及医疗保健设备中的血压和呼吸压力监测。斜管压力计 在测量微小压差时,由于h值较小,用U形管或单管液柱式压力计测量时的相对误差极大,此时可休用斜管式压力计,斜管式压力计分墙挂式和台式两种。  在许多实验中往往需要同时测量多点的压力,例如压力分布实验。这时就要采用多管式压力计,多管式压力计的工作原理与斜管压力计相同,实际就是多根斜管压力计,由于多管压力计各测压管的内径不可能一样,因此,由毛细现象所造成的各测压管的初读数也不一致,测量前必须读出每根测压管的初读数,并作适当的修正。弹簧管压力计 弹簧管压力计又称波登管压力计。它是一种常见的也是应用最广泛的工程仪表,主要组成部分为一弯成圆弧形的弹簧管,管的横切面为椭圆形,作为测量元件的弹簧管一端固定起来,通过接头与被测介质相连,另一端封闭,为自由端,自由端借连杆与扇形齿轮相连,扇形齿轮又和机心齿轮咬合组成传动放大装置。当被测压的流体引入弹簧管时,弹簧管壁受压力作用而使弹簧管伸张,使自由端移动,其移动距离与压力大小成正比,或者带动指针指示出被测压力数值,适用于对铜合金不起腐蚀作用的气体和液体。波纹管压力计 波纹管压力计的波纹管由金属片折皱成手风琴风箱状,当波纹管轴向受压时,由于伸缩变形产生较大的位移,故一般可在其自由端安装传动机构,带动指针直接读数,从而测量出介质压力。波纹管压力计可广泛应用于石油、化工、矿山、机械、电力及食 品行业,直接测量不结晶体,有腐蚀性的气体、液体的压力。波纹管压力计的特点是低压区灵敏度高,常用于低压测量,但迟滞误差大,压力位移线性度差,精度一般只能达到1.5级,常在其管内安装线性度较好的螺旋弹簧。膜片式压力计 膜片压力计适用于测量无爆炸危险、不结晶、不凝固、有较高粘度,但对铜和铜合金无腐蚀作用的液体、气体或蒸汽的压力。 膜片压力计耐腐蚀性能取决于膜片材料。不锈钢耐腐膜片压力计的导压系统和外壳等均为不锈钢,具有较强的耐腐蚀性能。主要用于化学、石油、纺织工业对气体、液体微小压力的测量,尤其适用于腐蚀性强、粘稠介质(非凝固非结晶)的微小压力测量。 膜片压力计的工作原理是基于弹性元件(测量系统上的膜片)变形。在被测介质的压力作用下,迫使膜片产生相应的弹性变形——位移,借助连杆组经传动机构的传动并予放大,由固定于齿轮上的指针将被测值在度盘上指示出来。压阻式压力计 压阻式压力计是基于单晶硅的压阻效应而制成。采用单晶硅片为弹性元件,在单晶硅膜片上利用集成电路的工艺,在单晶硅的特定方向扩散一组等值电阻,并将电阻接成桥路,单晶硅片置于腔内。当压力发生变化时,单晶硅产生应变,使直接扩散在上面的应变电阻产生与被测压力成正比的变化,再由桥式电路获相应的电压输出信号。 具体来讲,当力作用于硅晶体时,晶体的晶格产生变形,使载流子从一个能谷向另一个能谷散射,引起载流子的迁移率发生变化,扰动了载流子纵向和横向的平均量,从而使硅的电阻率发生变化。这种变化随晶体的取向不同而异,因此硅的压阻效应与晶体的取向有关。硅的压阻效应不同于金属应变计,前者电阻随压力的变化主要取决于电阻率的变化,后者电阻的变化则主要取决于几何尺寸的变化,而且前者的灵敏度比后者大50~100倍 压阻式压力计是电阻式压力计的一种。采用金属电阻应变片也可制成压力计,测量原理以金属的应变效应为主。电容式压力传感器 电容式压力传感器,是一种利用电容敏感元件将被测压力转换成与之成一定关系的电量输出的压力计。特点是,输入能量低,高动态响应,自然效应小,环境适应性好。 电容式压力传感器一般采用圆形金属薄膜或镀金属薄膜作为电容器的一个电极,当薄膜感受压力而变形时,薄膜与固定电极之间形成的电容量发生变化,通过测量电路即可输出与电压成一定关系的电信号。电容式压力传感器属于极距变化型电容式传感器,可分为单电容式压力传感器和差动电容式压力传感器。压电式压力传感器 压电式压力传感器是基于压电效应的压力传感器。它的种类和型号繁多,按弹性敏感元件和受力机构的形式可分为膜片式和活塞式两类。膜片式主要由本体、膜片和压电元件组成。压电元件支撑于本体上,由膜片将被测压力传递给压电元件,再由压电元件输出与被测压力成一定关系的电信号。 这种传感器的特点是体积小、动态特性好、耐高温等。现代测量技术对传感器的性能出越来越高的要求。例如用压力传感器测量绘制内燃机示功图,在测量中不允许用水冷却,并要求传感器能耐高温和体积小。压电材料最适合于研制这种压力传感器。目前比较有效的办法是选择适合高温条件的石英晶体切割方法。而LiNbO3单晶的居里点高达1210℃,是制造高温传感器的理想压电材料。压磁式压力传感器 压磁式压力传感器是利用铁磁材料的压磁效应制成的,即利用其将压力的变化转化成导磁体的导磁率变化并输出电信号。压磁式的优点很多,如输出功率大、信号强、结构简单、牢固可靠、抗干扰性能好、过载能力强、便于制造、经济实用,可用在给定参数的自动控制电路中,但测量精度一般,频响较低。 所谓压磁效应就是在外力作用下,铁磁材料内部发生应变,产生应力,使各磁畴之间的界限发生移动,从而使磁畴磁化强度矢量转动,因而铁磁材料的磁化强度也发生相应的变化,这种由于应力使铁磁材料磁化强度变化的现象,称为压磁效应。 若某一铁磁材料上绕有线圈,在外力的作用下,铁磁材料的导磁率发生变化,则会引起线圈的电感和阻抗变化。当铁磁材料上同时绕有激磁绕组和测量绕组时,导磁率的变化将导致绕组间耦合系数的变化,从而使输出电势发生变化。通过相应的测量电路,就可以根据输出的量值来衡量外力的作用。霍尔式压力计 霍尔式压力计是利用霍尔效应制成的压力测量仪器。当被测压力引入后,弹簧管自由端产生位移,从而带动霍尔片移动,改变了施加在霍尔片上的磁感应强度,依据霍尔效应进而转换成霍尔电势的变化,达到了压力一位移一霍尔电势的转换。 霍尔压力计应垂直安装在机械振动尽可能小的场所,且倾斜度小于3°。当介质易结晶或黏度较大时,应加装隔离器。通常情况下,以使用在测量上限值1/2左右为宜,且瞬间超负荷应不大于测量上限的二倍。由于霍尔片对温度变化比较敏感,当使用环境温度偏离仪表规定的使用温度时要考虑温度附加误差,采取恒温措施(或温度补偿措施)。此外还应保证直流稳压电源具有恒流特性,以保证电流的恒定。活塞式压力计 活塞式压力计又称为静重式压力计,是利用流体静力平衡原理及帕斯卡定律工作的的一种高准确度、高复现性和高可信度的标准压力计量仪器。 流体静力平衡是通过作用在活塞系统的力值与传压介质产生的反作用力相平衡实现的。活塞系统由活塞和缸体(活塞筒)组成,二者形成极好的动密封配合。活塞的面积(有效面积)是已知的,当已知的力值作用在活塞一端时,活塞另一端的传压介质会产生与已知力值大小相等方向相反的力与该力相平衡。由此,可以通过作用力值和活塞的有效面积计算得到系统内传压介质的压力。在实际应用中,力值通常由砝码的质量乘以使用地点的重力加速度得到。 活塞式压力计也常简称活塞压力计或压力计,也有称之为压力天平,主要用于计量室、实验室以及生产或科学实验环节作为压力基准器使用,也有将活塞式压力计直接应用于高可靠性监测环节对当地其它仪表的表决监测。浮球式压力计 浮球式压力计是以压缩空气或氮气作为压力源,以精密浮球处于工作状态时的球体下部的压力作用面积为浮球有效面积的一种气动负荷式压力计。 压缩空气或氮气通过流量调节器进入球体的下部,并通过球体和喷嘴之间的缝隙排入大气。在球体下部形成的压力将球体连同砝码向上托起。当排除气体流量等于来自调节器的流量时,系统处于平衡状态。这时,球体将浮起一定高度,球体下部的压力作用面积(即浮球的有效面积)也就一定。由于球体下部的压力通过压力稳定器后作为输出压力,因此输出压力将与砝码负荷成比例。钟罩式压力计 钟罩式压力计的作用原理,是直接从压强定义出发,用一台天平对压力在液封受力器上 的垂直作用力F进行测定。这个受力器是一只几何形状有一定要求的钟罩,根据对钟罩几何 尺寸的精密测量和理论分析,求出其受力有效面积S后,待测压强p可由公示p=F/S求出。 因为钟罩式压力计有独特的结构原理,并具有、足够高的精度,这就可以通过与其他基准压力仪器比对,发现未知的系统误差。同时,钟罩式压力计在测量压强差时,其单端静压强可以根据需要调整,直至单端压强为零,即可以测量绝对压强。另外,该仪器还具有操作简单、受外界干扰小等优点。在高新科技快速发展的现今,静态的压力测量方法已获得了较大的优化,成为了各领域中常用的测量体系,并逐渐朝着动态的压力校准趋势发展。由此,相关技术人员针对压力计量检测方法的进步展开了深入的探究。简而言之,压力计量检测的未来趋势表现在测试精度等级、测试响应速率、测试可靠性与智能化水平这几个方面的提高。比如,在活塞式仪表测试中融进了智能加码与操作部位激光监测方法,如此不仅提升了检测效率,并且提高了测试的精准性,同时为绝压式仪表与活塞式仪表智能测试体系的进步打下了良好的基础。针对数字式仪表及压力变送器和压力传感器等设备的量传任务有了精良的全智能压力控制其能够用作量传标准,利用1台控制器配置若干个压力模块能够操作许多量程范围,随意确定测试点的高精度检测任务,而且能够选用气介质来工作,如此防止了采用液体介质在检测压力时引起的诸多问题,大幅度提升了数字式仪器的测试效率与智能化程度。
  • 众瑞新品ZR-5100型自动滤膜平衡称重系统
    超低排放新标准hj836-2017 《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》已于2018年3月1日起正式实施。其中有关分析和称重部分中要求:天平在恒温恒湿设备内称量。▼▼▼ZR-5100型自动滤膜平衡称重系统 设备简介ZR-5100型自动滤膜平衡称重系统是在恒温恒湿箱体内放置高精度天平,将要称量的样品放入恒温恒湿箱体内平衡后进行自动称量。恒温恒湿条件保证了天平称量样品结果的确性和样品称量数据的稳定性,该产品可用于47mm滤膜样品及各种滤嘴样品的高精度称量。 执行标准GB/t16157-1996 《固定污染源排气中颗粒物和气态污染物采样方法》HJ618-2011 《环境空气pm10和pm2.5的测定 重量法》HJ656-2013 《环境空气颗粒物(pm2.5)手工监测方法(重量法)》HJ836-2017 《固定污染源废气 低浓度颗粒物的测定 重量法》 优点阐述■天平在高精度恒温恒温箱体内工作,称量样品在高精度恒温恒湿箱体内平衡■保证了样品称量结果的准确性。■可针对称量样品的种类放置不同样品支架。■恒温恒湿箱体采用上送风上吸风的内循环方式,保证箱体内温湿度均匀。■离子风扇有效去除样品静电。■天平工作台采用防震处理,保证天平称量的准确性。■上位机可实时监测箱体内温湿度,并可查看历史数据及动态曲线。■自动开启风罩门有效消除箱体内循环风对天平的影响。■每个样品称量前,天平自动置零,提高样品称量准确性。■自动识别47mm滤膜的条形码及二维码。 实际应用首先恭贺众瑞子公司青岛众瑞环境检测有限公司于近日成功扩项,取得固定污染源低浓度颗粒物的检测资质,ZR-5100型自动滤膜平衡称重系统已在众瑞检测的称重实验室内准备就位了。▲众瑞携手共进
  • 清华团队探微揭秘!飞秒激光改写材料“基因”
    光与物质的相互作用是探究低维量子材料微观物理机制的重要探测手段,并且其中超短、超强脉冲激光还可作为电子结构及物态的有效调控手段,实现平衡态所不具有的新物态、新效应。周树云研究组和合作者首次在半导体材料黑磷中实现了脉冲激光诱导的弗洛凯瞬时能带调控,并发现其与黑磷的赝自旋具有独特的耦合作用及光学选择定则,研究工作以“Pseudospin-selective Floquet band engineering in black phosphorus”为题,于2023年2月2日发表在Nature杂志。半导体材料弗洛凯能带调控示意图给黑磷中的电子“拍电影”低维量子材料包括碳纳米管、石墨烯、过渡金属硫族化合物等,以其新奇的物理特性和全新的器件应用而广受关注。例如,相比于石墨的三维立体结构而言,石墨烯以其单原子级厚度可以被视作“二维”这样的低维材料,其中的电子结构也会因为维度的降低而发生剧烈的变化。“我们研究的电子能带结构可以通俗地理解成这些材料的DNA,它决定了材料的各种属性,清华大学“水木学者”鲍昌华解释道,“而我们所做的就是利用飞秒激光来调控这些材料的DNA,从而获得我们想要得到的一些性质。”当前学界的研究主要聚焦在材料的平衡态特性,而对其非平衡态物理及超快动力学的研究尚处于发展阶段。周树云团队利用脉冲激光,将时间精度控制到万亿分之一秒,迈出了实现瞬时调控材料特性的坚实一步。在超快时间尺度(皮秒甚至飞秒)上实现电子结构和物理特性的测量和调控,不仅能够拓展非平衡态物理知识的前沿,还将为未来新型、高速器件的开发和应用奠定重要的科学基础。在非平衡态超快动力学和瞬时物态调控研究中,一个备受关注的重要研究方向是通过周期振荡的势场诱导量子物态的变化,进而实现对其电子结构的调控,该方案被称为弗洛凯工程(Floquet engineering)。从材料的晶格结构出发,电子受到空间中周期性变化晶格的影响,形成在动量空间具有周期性的能带结构,导致整个材料呈现出金属、绝缘体、半导体乃至超导体的多种性质的可能。与之相类比,外加的周期振荡势场将导致电子在能量空间出现能带结构的周期性复制,进而形成弗洛凯态。进一步地,通过电子与周期势场的相互作用对低维量子材料的能带结构、对称性及拓扑性质的瞬时调控,可实现平衡态所不具有的新物态,例如,将拓扑平庸的材料转变为拓扑材料,实现远离平衡态的拓扑超导态等。“目前,国际上这方面的研究还刚开始。一方面,我们希望弗洛凯能带工程可以在更加广泛的材料体系中被实现,从而为更加自由地调控材料的性质提供一种新的途径,”对于该研究领域的发展前景和可能的应用,清华大学物理系2017级博士生周绍华介绍,“另一方面则是在未来飞秒激光在材料物性调控作用上的应用,如在超快时间尺度上实现材料的非平庸拓扑、超导拓扑物态等。”弗洛凯态的概念自上个世纪初被提出后就引起了物理学家的广泛关注,并被应用于凝聚态物理、冷原子物理和光晶格等领域。近十年来,弗洛凯瞬时能带和物性调控已经发展成为国际上凝聚态物理和材料科学的一个重要科学前沿。然而,尽管理论方面涌现出丰富的预言,与之形成鲜明对比的是凝聚态体系中的实验进展非常少。很多关键的科学问题,例如,能否在常规材料(例如半导体)中实现能带结构的瞬时调控,仍然有待实验的证实。利用超快时间分辨角分辨光电子能谱在黑磷中实现弗洛凯瞬时能带调控周树云研究组多年来致力于低维量子材料的电子能谱和非平衡态超快动力学的研究,尤其是弗洛凯能带及物态调控的实验研究。这一过程并不简单,需要研发具有能够实现弗洛凯调控工程所需的极端实验条件的先进科学仪器。由于弗洛凯调控要求激发光源具有低光子能量、强峰值电场等极端实验条件,研究组针对领域难点投入了大量的精力,攻克了中红外强场脉冲激发光源以及与角分辨光电子能谱仪结合方面的困难,研制出具有前沿技术指标的超快时间分辨角分辨光电子能谱(TrARPES)系统。在材料体系方面,周树云研究组独创一格,巧妙地选取了黑磷这个具有小带隙、高迁移率的经典半导体材料。通过精细调节中红外激发光源的光子能量,研究组发现当光子能量与带隙接近共振时,黑磷的电子结构从平衡态的抛物线形状演化为在带顶打开能隙的“墨西哥帽”形状,并观察到了复制的弗洛凯边带。在研究其中的弗洛凯瞬时能带调控时,研究组使用了类似“给电子拍电影”的方法:在飞秒尺度上去记录它在光的激发下,从光到来之前、刚好到达时以及光离开以后整个动态过程中的关键时刻,从而观察它是怎样演化的。在此基础上,他们通过系统性地探究该瞬时能隙对时间、光强和电子掺杂等变量的响应等,确认了所观测到的瞬时能隙是由弗洛凯能带工程所导致。更有意思的是,研究组发现黑磷中的弗洛凯能带工程对激发光源的偏振具有强烈的选择性:只有当泵浦光偏振沿着黑磷的扶手椅型(armchair)方向时,才会出现瞬时能隙,揭示出弗洛凯能带工程调控具有特定的光学选择定则。结合理论分析,研究组指出这一奇特的偏振选择效应来源于黑磷的赝自旋自由度(黑磷元胞中含有两个子晶格,对应的两能级系统可类比自旋)。这些研究结果不仅为弗洛凯能带调控提供了重要的思路,同时,飞秒激光调控的迅速“开关”特点也为进一步探索拓扑物态、关联物态(磁性、超导等)的瞬时调控奠定了重要的基础。此外,这一独特的偏振选择效应未来也有望应用于光学偏振相关的光电器件应用中。参与项目研究的实验团队成员坚持“一步一个脚印”这个研究课题自周树云2012年入职清华大学就已列入她的研究计划,是她在清华最想解决的科学挑战之一。该实验涉及多种精密实验技术的结合,没有现成的仪器设备可以开展此类实验,也缺乏可供借鉴的研究经验,研究过程充满了挑战。课题组通过多年的技术研发和多方筹集资源,克服重重困难,不断朝着目标努力,并最终在2018年完成了仪器平台的建设,使该系统在能量分辨率、时间分辨率、中红外泵浦光源等多方面指标具有国际领先水平。最近,他们利用这一设备成功攻克了超快时间尺度下,光与半导体材料相互作用导致的弗洛凯工程这一重要科学问题。该实验所需的实验条件十分苛刻,研究成果来之不易。例如,在实现弗洛凯瞬时能带调控的过程中,需要调控两束飞秒激光在时间和空间上完全重合,才有可能观测到该效应。这就需要不仅在时间上要使它们在飞秒尺度上重合,还要使它们在空间上聚焦到空间上同一个几十微米尺度的点。此外,激光光源的能量范围以及极端峰值电场强度也给实验带来了很多技术上的挑战。最困难的是,对于这样的未知领域,什么样的实验条件有利于弗洛凯瞬时能带调控的观测,在这方面并没有可供借鉴的经验,只能是摸着石头过河,通过大量实验逐渐积攒经验。在研究过程中,研究组成员通过长年累月的坚持、严谨求实的态度最终攻克了一个又一个难关,从最初开始该实验时遭遇不断失败到观察到最终实验结果时的豁然开朗,他们用专精的实力诠释了科研的态度和决心。“清华大学为我们提供了优质的科研环境,为青年学者的成长提供了助力。”在清华园学习生活的第 11 个年头,鲍昌华一步步从清华物理学堂班学生、获得研究生特奖成长为今年的 “水木学者”,对科研有他自己深刻的体会。“我们在做科研的过程中,需要不忘初心,始终坚持一步一个脚印。只有把每一步都做到完美,厚积薄发,最后才有希望摘取到最重要的科研成果。”周绍华也有这样的深切体会:“除了优秀的学术环境和科研平台以外,清华自强不息的文化传统也使我们受益匪浅。在科研的道路上,只有坚持自强不息,不断追求卓越,才能取得科研上的重大突破。”论文通讯作者是周树云,论文共同第一作者为周绍华和鲍昌华。合作者包括清华大学物理系段文晖院士、于浦教授,北京航空航天大学汤沛哲教授,中科院物理所孟胜研究员等。该研究工作主要受到科技部国家重点研发计划、自然科学基金委国家杰出青年科学基金项目、重点项目和重大科研仪器研制项目的支持。此外,该研究工作还受到国家自然科学基金委基础科学中心项目和中国科学院项目的支持。
  • 室温热电子显微成像研究获进展 成果发表《science》
    p  中科院上海技术物理研究所陆卫团队与复旦大学物理学系安正华课题组等合作,通过采用一种自主研发的可检测热电子散粒噪声的红外近场显微镜技术(SNoiM),直接探测GaAs/AlGaAs单晶材料纳米输运沟道中非平衡态电子电流涨落引起的散粒噪声,从而揭示了热电子输运过程中的能量耗散空间分布信息。相关成果日前在线发表于《科学》杂志。/pp  半导体中的电子可以吸收一定能量(如光子、外电场等)而被激发,处于激发态的电子被称为热电子。热电子可以向较低的能级跃迁,以光辐射的形式释放出能量,这就是半导体的发光现象。随着微电子器件按摩尔定律不断向纳米尺度减小、功耗密度不断增加,器件工作过程中的电子被驱动至远离平衡态。这些非平衡的热电子输运性质和能量弛豫过程会极大影响器件所能达到的工作性能。因此,全面认识甚至操控非平衡热电子行为,对后摩尔时代的电子学器件发展具有重要的指导作用。然而,非平衡输运热电子的实验检测具有极大的技术挑战。/pp  研究人员利用SNoiM技术克服了传统热探测手段的低灵敏度、受限于检测晶格温度等缺点,发现散粒噪声引起的红外辐射具有表面倏逝波特性,且能反映对应热电子的温度。随着器件偏压的逐步增加,热电子温度的分布由局域分布向非局域分布过渡,并呈现明显的热电子速度过冲现象。/p
  • 首台高重频高通量高次谐波超快角分辨光电子能谱仪应用
    角分辨光电子能谱仪(ARPES)因其具有能量和动量分辨能力,是探测材料能带结构的重要手段。随着超快激光技术的不断发展,结合泵浦-探测技术的超快角分辨光电子能谱仪(TR-ARPES)由于兼具时间分辨能力,可以用来探测非平衡态的电子能带信息,因此近年来备受人们的重视。特别是基于高次谐波产生(HHG)的TR-ARPES还具有光子能量高、光子能量可调谐的优点,使得其探测范围可以覆盖到大范围布里渊区,在电荷密度波(CDW)材料、过渡金属二硫化物(TMD)材料的超快动力学过程研究中具有重要的作用。  近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室丁洪研究组(EX7组)的博士生陈发民、潘默君、刘俊德在钱天研究员和运晨霞副主任工程师的指导下,研制成功国内首台基于高重复频率、高通量高次谐波光源的超快角分辨光电子能谱仪(HHG-TRARPES),并通过了专家的现场测试(图1)。该仪器系统配备了六轴低温样品台,DA30半球分析器,极限真空优于10-10torr,最低温度小于6K,其光子能量连续可调(20-60eV),重复频率为0.4MHz。第18阶次光子(21.6eV)的能量分辨率为109meV,时间分辨率为120fs,样品位置处的光通量约为1011ph/s,综合参数达到世界同类型设备的一流水平。此外,全设备接入自主开发的控制系统,实现了集成化、智能化、便捷化操作,时间和角度联动扫谱,内置真空自锁与保护功能。目前实验装置已经进入稳定运行阶段,实现了对拓扑绝缘体Bi2Se3未占据态和电荷密度波材料1T-TiSe2能带动力学演化过程的测量(图2和图3)。这一设备的搭建完成,填补了国内相关领域的空白,为未来研究量子材料中电子的超快动力学过程、未占据态以及新型电子态提供了关键的实验平台。  这项工作及相关研究得到北京市科委、国家自然科学基金委、中国科学院战略性先导科技专项(B类)和中国科学院科研仪器设备研制项目等项目的大力支持。高次谐波光源部分得到光物理重点实验室L07组赵昆副研究员、魏志义研究员及联培博士生王佶、许思源等人的密切协助与配合(详细信息请见:科研进展∣高重复频率极紫外相干光脉冲的产生)。图 1:实验室设备全图图 2:拓扑绝缘体Bi2Se3未占据态的测量图 3: CDW材料1T-TiSe2的能带动力学过程(T=87K)图 4:集成控制系统
  • 分析仪器产业调研万里行"第十三站"——走访苏州纽迈电子科技有限公司
    仪器信息网讯 2015年2月1日,中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国仪器仪表行业协会分析仪器分会与仪器信息网共同发起、组织的&ldquo 分析仪器产业调研万里行&rdquo (以下简称:产业调研)&mdash &mdash 苏州纽迈电子科技有限公司(以下简称:纽迈科技)顺利成行。纽迈科技总经理杨培强等接待了调研人员一行。  纽迈科技于2003年成立,初期核心技术源于华东师范大学教育部核磁共振波谱重点实验室。早在1999年,该实验室就利用一款完全自主研发、针对研究生教学使用的核磁共振成像技术实验仪获得了教育部长春实验仪器展示一等奖。纽迈科技是低场核磁技术领域成长最快的国内分析仪器企业,拥有一支专业、核磁共振技术团队,掌握了低场核磁共振分析仪器设计、研发、制造和应用开发的各项核心技术。如今,纽迈科技开发了工业级核磁共振含油含水率测定仪、核磁共振纤维上油率测定仪、在线含油种子全自动分拣系统、核磁共振食品品质成像分析仪、核磁共振钻井液分析仪、核磁共振岩心物性分析仪、多维核磁共振仪、核磁共振页岩分析仪、小动物成像仪、核磁共振交联密度测定仪,单边便携核磁共振分析仪等十几种低场核磁共振系统。经过十几年的销售,公司已成功装机500余套,用户遍布海内外。  核磁共振技术是通过发射一定频率的射频激发处于均匀磁场中的某一种原子核,使其发生共振也就是吸收电磁波的能量发生能级跃迁,射频激发之后,处于非平衡态(吸收电磁波能量)的原子核会回到平衡态(将所吸收的能量以电磁波形式释放出来),通过专用线圈检测释放的电磁波即核磁共振信号,该核磁共振信号的强度与原子核的数量成正比,是核磁共振定量分析的基础,再者,原子核从非平衡态回到平衡态的过程称为弛豫过程,弛豫的快慢受样品内部性质的影响,可利用弛豫时间的差异来分析样品。核磁共振所研究的对象为具有磁矩的原子核,通常有1H、19F、31P 、23Na、13C等,最常用的是水或油中的氢质子。  据杨培强介绍,低场核磁技术由于具有重复性好、无损检测、保持活性、测试速度快、适合批量和在线检测等特点,越来越受到重视 过去由于仪器和应用方法的限制,多用在教学领域,随着仪器制造水平的提高与应用方法的不断开拓,低场核磁技术在石油能源、食品、农业、生命科学以及聚合物等诸多领域都有了广泛的使用。  低场核磁共振技术的关键是对微弱信号的检测,今后发展趋势主要集中在:一是能够测量更微弱的信号,二是对核磁信号有更快速的有效响应 三是能够获得更多的有用信息。纽迈科技不断在&ldquo 弱信号、快弛豫、多参数&rdquo 等方面进行研发与开拓,使低场核磁共振技术应用到更多的细分市场,为国内外用户提高更好的使用体验、创造更多的价值。&rdquo 调研会议现场 据杨培强介绍,低场核磁共振市场还处于培育当中,纽迈科技与用户一起做了大量的应用方法开发,这方面的投入非常大。例如与国家玉米改良中心联合研制的含油种子自动分拣系统,已经连续多年进行投入人力物力。近期,纽迈科技通过不懈努力,不仅获得了国家重大科学仪器设备开发专项的核磁共振项目的支持,而且多个品种的产品已经成功进入欧洲市场,打开了国有低场核磁进军国外市场的大门。  纽迈科技总经理杨培强向调研人员现场介绍公司产品  纽迈科技将自己定位于一家专业的低场核磁共振仪器研发和制造公司,持续研发、制造与销售高品质的低场核磁共振仪器。已申请专利11项,其中4项发明、2项实用新型专利获授权,6项软件获登记,多个产品获得省、市科学技术奖,填补了国内空白。  纽迈科技致力于成为最专业的核磁技术应用解决方案提供商,与用户成为友好的合作伙伴,通过自主创新与应用推广,实现自身的持续快速发展,肩负起将民族产业发展壮大的重任。 纽迈科技总经理杨培强和调研人员一行  纽迈科技是&ldquo 分析仪器产业调研万里行&rdquo 第十三站。随着一站又一站的典型代表企业调研活动顺序开展,我们对此次调研活动充满期待!欢迎广大产业界人士积极关注并参与到此次调研活动中来!附录:&ldquo 分析仪器产业调研万里行&rdquo 活动介绍  &ldquo 分析仪器产业调研万里行&rdquo 由中国仪器仪表学会分析仪器分会、中国仪器仪表行业协会分析仪器分会、仪器信息网共同组织,科技部、北京市科委给予多方指导。近年,国内外经济比较低迷,石油、化工、制药、钢铁等行业形势严峻,相关仪器行业在一定程度上受到波及。本次调研活动旨在全面了解国产分析仪器企业发展状况,以撰写《2014年中国分析仪器行业发展报告》(以下简称:《报告》,为政府、企业制定发展战略提供依据。报告编写取材方式多样:企业走访、企业问卷调查、网络统计调查、用户调查、座谈会等,并承诺给予参与调研的企业单位一份企业版《报告》。产业调研相关企业走访活动计划于1月20日正式启动,按计划,将在2月2日前后完成北京、济南、郑州、武汉、长沙、南昌、杭州、上海等多地20家国产分析仪器企业及大专院校和科研院所。前半段集中调研北京地区的6家企业,调研组回京后还将对北京北分瑞利及几个有代表性的小微企业进行调研。
  • FREEDOM迷你拉曼实现小型化和高性能之间的完美平衡
    全球领先的石英玻璃透射光栅和工业级光谱仪模块的生产厂商Ibsen Photonics13号宣布发布新的用于分析和过程控制仪器集成的FREEDOM HR VIS-NIR光谱仪平台。  FREEDOM迷你拉曼采用Ibsen Photonics独特的透射光栅技术,仪器设计中完美的实现了小型化和高性能之间的平衡。此款光谱仪抗噪性能好、几乎没有热变化,可以在苛刻的环境条件下运行。  这些优势使FREEDOM迷你拉曼适合于过程控制和现场应用的小体积、掌上和便携型仪器,如制药和安保领域等。  FREEDOM迷你拉曼的大小只有61 x 64 x 19毫米,拥有宽的光谱范围(475 nm - 1100 nm)和高的分辨率(0.6nm)。该款光谱仪非常灵活,可以选用许多不同的激光波长,包括常用的532、785、830nm。例如,使用785nm的激光可以覆盖200-3650cm&ndash 1波段,分辨率为10cm-1 。  此外,FREEDOM迷你拉曼支持一系列不同的探测器,用户可以根据特定的应用选择最适合的检测器,可以在成本、灵敏度和噪声之间实现很好的平衡。
  • 中国科大量子模拟取得新进展
    中国科学技术大学潘建伟、苑震生等与清华大学翟荟、兰州大学么志远等合作,使用自主开发的超冷原子量子模拟器,研究了格点规范场理论中的非平衡态热化过程与量子临界性之间的关系,揭示了具备规范对称性的多体系统处于量子相变临界区域时易于热化到平衡态的规律。这项研究成果近日以“编辑推荐”的形式发表于《物理评论快报》。规范理论和统计力学是物理学的两大重要基础理论。从经典电动力学的麦克斯韦方程组到描述基本粒子相互作用的量子电动力学、标准模型等,都是满足特定群对称性的规范理论。统计力学,则是基于玻尔兹曼等提出的最大熵原理,将大量微观粒子(原子、分子等)组成的系综的微观状态与其宏观统计规律连接起来的学科,如微观粒子的能量分布是如何影响其压力、体积或者温度等宏观量的。那么,由规范理论描述的、远离平衡态的量子多体系统会热化到热力学平衡态吗?回答这一问题将推动人们对规范理论、统计力学及两者关系的理解。虽然理论物理学家们提出了各种模型来分析这一问题,但是在实验上难于构建一个既由规范理论描述、又可人工操控并观测其热化过程的物理体系。近年来,超冷原子量子模拟器的出现为同时研究规范理论和统计物理提供了理想的实验平台。2020年,中国科大的研究团队开发了71个格点的超冷原子光晶格量子模拟器,首次对U(1)格点规范理论--施温格模型的量子相变过程进行了实验模拟;2022年,他们对格点规范场理论中非平衡态过渡到平衡态的热化动力学进行了模拟,首次在实验上证实了规范对称性约束下量子多体热化导致的初态信息“丢失”。近期,此次工作的合作者翟荟和么志远等通过理论研究指出,在此类格点规范模型中,量子热化和量子相变之间存在关联,并从反铁磁Neel态出发,预言系统只有在量子相变点附近才能达到完全的热化 。进一步观测格点规范理论的量子热化和量子相变之间的关系,对之前的实验能力提出了新的挑战:如何在单格点精度原位地、可区分原子数地操控和探测多体量子态。潘建伟、苑震生团队在他们已有的超冷原子量子模拟器基础上,将量子气体显微镜、自旋依赖超晶格和可编程光学势阱等技术相结合,开发了单格点精度、粒子数可分辨的原子操作和检测技术。基于此,他们得以制备和探测任意原子构型的多原子量子态,并在满足规范对称性约束下,追踪多体量子态的动力学演化过程。在该工作中,他们在实验中制备了特殊原子构型的初态,利用绝热演化的方法研究了满足规范对称性约束的量子相变过程,通过有限尺寸标度理论首次在实验中精确地确定了相变点。同时,他们研究了同一构型初态在远离平衡条件时的退火动力学过程,揭示了具备规范对称性的多体系统处于量子相变临界点附近时易于热化到平衡态的规律。
  • 快速平衡闭杯法闪点测定仪:实现温度控制的自动化
    A1194低温闭口闪点测定仪是按照中华人民共和国标准GB/T 5208-2008《闪点的测定 快速平衡闭杯法》规定的要求设计制造的。本仪器也符合ISO 1523 和ISO 3679标准的要求。本仪器以电子温控仪表为核心,配有适当的接口电路,实现温度控制的自动化,具有加热功率自动切换、温度自动控制等功能。本仪器操作简单,结构合理,检测准确,性能稳定,显示直观,能够满足石油、化工、涂料、油漆、铁路、航空、电力、商检及科研单位对石油产品闪点的测试。本仪器适合于闭口杯闪点在-30℃~50℃或0℃~100℃范围内的各类色漆、油漆、胶黏剂、溶剂、石油及有关产品闭口杯闪点的测试。仪器特点5.6寸彩色触摸液晶显示屏微电脑处理器,智能化设计温度补偿,优化结构,自动打印测试报告进样量少,每次仅需要2-4ml样品技术参数工作电源:AC 220V±10%, 50Hz闪点检测范围: -20℃至50℃或室温至200℃(可定做-10℃至100℃)控温精度: ±0.5℃;点火装置: 电子点火枪点火;制冷方式: 半导体制冷;电源电压: ~220V±10%、 50Hz;整机功耗: 不大于300W;环境温度: 5℃~30℃;相对湿度: 30~80RH。测量精密度: 两个实验结果之间的差值小于2℃(同一操作者)两个实验结果之间的差值小于3℃(不同操作者)仪器外型尺寸: 400mm×250mm×450mm仪器重量: 控制箱 12.5kg
  • 国内首台!高重频高通量高次谐波超快角分辨光电子能谱仪搭建完成并实现应用
    角分辨光电子能谱仪(ARPES)具有能量和动量分辨能力,是探测材料能带结构的重要手段。随着超快激光技术的发展,结合泵浦-探测技术的超快角分辨光电子能谱仪(TR-ARPES)由于兼具时间分辨能力,可用来探测非平衡态的电子能带信息,备受关注。基于高次谐波产生(HHG)的TR-ARPES还具有光子能量高、光子能量可调谐的优点,使得其探测范围可覆盖大范围布里渊区,在电荷密度波(CDW)材料、过渡金属二硫化物(TMD)材料的超快动力学过程研究中具有重要作用。近日,中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心极端条件物理重点实验室丁洪研究组(EX7组)博士生陈发民、潘默君、刘俊德,在研究员钱天和副主任工程师运晨霞的指导下,研制出国内首台基于高重复频率、高通量高次谐波光源的超快角分辨光电子能谱仪(HHG-TRARPES),并通过了现场测试(图1)。该仪器系统配备了六轴低温样品台、DA30半球分析器,极限真空优于10-10torr,最低温度小于6K,其光子能量连续可调(20-60eV),重复频率为0.4MHz。第18阶次光子(21.6eV)的能量分辨率为109meV,时间分辨率为120fs,样品位置处的光通量约为1011ph/s,综合参数达到世界同类型设备的一流水平。此外,全设备接入自主开发的控制系统,实现了集成化、智能化、便捷化操作,时间和角度联动扫谱,内置真空自锁与保护功能。目前,实验装置已进入稳定运行阶段,实现了对拓扑绝缘体Bi2Se3未占据态和电荷密度波材料1T-TiSe2能带动力学演化过程的测量(图2、3)。这一设备的搭建完成,为未来研究量子材料中电子的超快动力学过程、未占据态及新型电子态提供了关键的实验平台。研究工作得到北京市科学技术委员会、国家自然科学基金委员会、中科院战略性先导科技专项(B类)、中科院科研仪器设备研制项目等的支持。高次谐波光源部分得到光物理重点实验室(L07组)副研究员赵昆、研究员魏志义及联合培养博士研究生王佶、许思源等的协助。图1 实验室设备全图图2 拓扑绝缘体Bi2Se3未占据态的测量图3 CDW材料1T-TiSe2的能带动力学过程(T=87K)图4 集成控制系统
  • 天津大学教授何明霞:平衡事业、家庭的前提是照顾好自己
    科学究其本质就是一种磨练,得益于那些好奇心无限、智慧超然并愿意为世界和个体生活带来真正改变的人们。正因如此,科学界一直不乏杰出的女性智者和先驱,她们为其所在领域带来了翻天覆地的改变。在科学研究领域,越来越多的女院士、女教授、女专家,还有“硬核”女高管,资深女工程师… 等女性工作者正在通过自己的思考与行动影响着该行业的发展。身影也许柔弱,但是她们刚柔并济 挑战也许更多,但是她们执著坚守 既是“排头兵”又是“后勤兵”,在职业发展的道路上,她们有泪更有笑。值“国际妇女节”来临之际,仪器信息网将目光聚焦在这样的一个群体,听听她们的心声。本期我们特别邀请到天津大学精密仪器与光电子工程学院教授、天津大学四川创新研究院院长何明霞分享她的科研工作故事。天津大学精密仪器与光电子工程学院教授、博士生导师天津大学四川创新研究院院长 何明霞Instrument:请介绍您进入科学仪器行业的机缘,为何选择这一领域?我本科学的方向就是激光技术,激光是现在仪器测量一个非常重要的基础专业。毕业之后,我有幸加入了一个关于隧道显微镜的课题组,利用隧道效应来解决界面的一些问题,这对我后来的科研产生了非常重要的影响。回国后,我的工作领域也处在一个交叉学科,当时的研究和工作让我领会到:一项新的技术应用于另一个已有学科,就可能会给这个学科带来新的意义和推动力。所以在2004年,我作为访问学者到美国接触到了太赫兹技术后,就决心开始从事与它相关的研究。后来开始研究它的光谱测量方向,并一直在从事相关领域的研究,目前的研究方向在太赫兹的生物效应、物理效应等。Instrument:从业至今,这一路肯定也非常艰辛,请分享下您工作的苦与甜?要说从业的辛苦,世界上没有哪一件事是容易的。作为一名科研工作者,身上肩负着多重责任,实验、研究、工作、学生培养等多种事务,哪一样都有处理好!而事情多就很容易挤占个人时间和事务。除此之外,我现在从事的很多都是全新的研究,技术方面也比较前沿,国内可能也没有相关的行业标准,要想推广到市场上,应用到产业化当中,就存在很多困难。但是工作不是只有辛苦,也有很多的乐趣。不断探索世界进行研究的过程中,当你发现新的知识,掌握新的技术,拓展了自己的认知,就会觉得是一件十分开心的事情。还有我们从事的研究方向,不管是对学科还是行业都是非常有意义的事情,对于自己也是自我价值的实现。Instrument:认为女性在工作方面有哪些挑战和优势?对于事业和家庭,您认为女性应该怎么去平衡?提起女性工作者,很多人都会提起家庭和事业的平衡,我认为这个问题不应该只是女性单独的问题,而是每一个人都要面对的问题。当今这个时代,我们女性在家庭和事业上所付出的努力和牺牲比我们想象的还要多。说到平衡,应该归结为生活的艺术吧~我认为平衡事业、家庭的前提,是照顾好自己。就拿我自己来说,我在学校里面是教授,承担了很多重大的课题;在天津大学四川创新研究院(简称“天川院”)是院长,几年间为了推进天川院建设项目的顺利落地,天津成都两个城市之间频繁来往,终于在去年顺利完成,并且在今年开始正常运转。虽然事务繁多,我对自己还是有一定的要求。首先注重自己的身体健康,其次要时刻保持仪态得体,这也是照顾自己的一个方面。其次提到平衡,在这里我很想感谢一下我的家人。我的先生工作也很忙,不在我身边,一般周末才能回家。只要他在家,会承担所有家务,照顾我,尊重并支持我所有的决定;我的女儿很小的时候就开始独立了,几乎很少让我为她操心。我的成功的背后都是他们在支持和相信我。Instrument:2021年“三八妇女节”来临之际,您想给女性后浪提什么建议?新时代的女性,在信息获取能力、专业能力和独立性精神等方面都比我们那个年代的女性要强。希望她们能够充分利用新时代带来的机会,同时能够有更多的情怀,用这种情怀来克服未来在学习、研究、工作和处理家庭事务过程中的困难。
  • 专家揭晓!iCEM 2024之电子能量损失谱/电镜光谱分析技术专场预告
    2024年6月25-28日,仪器信息网(www.instrument.com.cn) 与中国电子显微镜学会(对外)(www.china-em.cn)将联合主办“第十届电子显微学网络会议(iCEM 2024)”。会议结合目前电子显微学主要仪器技术及应用热点,邀请业界知名电子显微学专家、电子显微学仪器技术专家、电子显微学应用专家等,重点邀请近来有重要工作成果进展的优秀青年学者代表线上分享精彩报告。iCEM 2024恰逢电子显微学网络会议创立十周年,会议专场将增设“十周年”主题内容,围绕过去十年我国电子显微学重要进展、未来展望等进行分享。第十届电子显微学网络会议(iCEM 2024)将设置八个分会场:1) 原位/环境电子显微学与应用;2)先进电子显微学与应用;3)扫描电镜/聚焦离子束显微镜技术与应用;4)电子能量损失谱/电镜光谱分析技术;5)低温电子显微学与应用;6)生物医学电镜技术与应用;7)电镜实验操作技术及经验分享;8)电镜开放共享平台及自主保障体系建设。诚邀业界人士线上报名参会。主办单位:仪器信息网,中国电子显微镜学会(对外)参会方式:本次会议免费参会,参会报名请点击会议官网:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/iCEM2024/或扫描二维码报名“电子能量损失谱/电镜光谱分析技术”专场预告(注:最终日程以会议官网为准)专场四:电子能量损失谱/电镜光谱分析技术(6月26下午)专场主持暨召集人:周博 化学与精细化工广东省实验室 平台主任/副研究员 报告题目演讲嘉宾界面声子的原子尺度测量高鹏(北京大学 教授)极性功能微结构中的电磁特性研究张溢(中山大学物理学院 副教授)使役环境下钙钛矿光伏器件失稳机理研究卢岳(北京工业大学 研究员)【十周年主题报告】:电子背散射衍射技术的进展及其在应对挑战性样品时的表现张兵(燕山大学 高级实验师)嘉宾简介及报告摘要(按分享顺序)周博 化学与精细化工广东省实验室 平台主任/副研究员 【个人简介】周博,化学与精细化工广东省实验室“新化工”综合研究平台负责人,广东省电镜学会理事,汕头市高层次人才,特聘副研究员。主要从事先进材料的微观结构表征和结构与性能关系的研究工作。利用球差校正电镜及原位电子显微学技术,围绕能源材料、金属材料、医用材料等领域开展相关研究。主持及参与国家、广东省等基础研究基金5项,企业横向课题3项。在ACS Catal.、Appl. Catal. B Environ. Energy、JACS、Angew、AEM、JMST等学术期刊合作发表SCI论文二十余篇,多次参加国内外学术会议并做口头报告。高鹏 北京大学 教授【个人简介】高鹏,北京大学博雅特聘教授,电子显微镜实验室主任。从事原子尺度界面科学研究,主要兴趣是设计和制备原子尺度的功能界面,研究界面原子结构、电子结构、声子结构、非平衡态等。发表研究论文三百余篇,含七十多篇《自然》/《科学》系列期刊论文和十余篇《物理评论快报》等。多次入选科睿唯安、爱思唯尔高被引科学家。部分研究工作入选中国电子科技十大进展、中国光学十大进展、中国半导体十大研究进展、中国十大科技进展新闻提名等。报告题目:界面声子的原子尺度测量【摘要】近年来我们基于扫描透射电子显微镜的电子能量损失谱,发明了 “四维电子能量损失谱”技术,克服了传统谱学无法同时具备高动量分辨和纳米级空间分辨的挑战,解决了单个纳米结构、单个异质结界面的声子色散的测量难题。该谱学方法有望在凝聚态物理、材料科学与工程、信息技术等研究中发挥了作用。在本报告中,我们重点展示这些局域声子测量使得我们能够在纳米甚至原子尺度上来研究界面的热输运行为。张溢 中山大学物理学院 副教授【个人简介】张溢,中山大学大学物理学院副教授、博士生导师,广东省磁电物性分析与器件重点实验室固定成员,广东省“珠江人才”青年拔尖人才项目获得者。2015年获得湘潭大学材料科学与工程博士学位,2015-2019年先后在美国密歇根大学、加州大学欧文分校、香港理工大学从事博士后研究。2019年11月起在中山大学物理学院工作。长期从事极性功能材料表面/界面电磁特性及多场调控研究。围绕铁性功能薄膜材料中异质结界面新型电磁特性机理、畴结构演化的原位实时观测、铁电畴与缺陷的相互作用机理等课题,发展基于原位/高分辨透射电子显微镜和扫描探针显微镜的多尺度表征方法。近年发表SCI学术论文30余篇,包括Nature Nanotechnology、Nature Communications、Advanced Materials、Nano Letters等,申请发明专利多项。目前主持国家自然科学基金面上项目一项,参与重点项目一项。报告题目:极性功能微结构中的电磁特性研究【摘要】钙钛矿氧化物由于具有晶格、电荷、轨道和自旋等多种可调序参量及其驱动的力-电-磁多场耦合效应,受到广泛的关注。本报告中,介绍了如何将高分辨透射电子显微镜与扫描探针显微镜结合起来,建立起更加紧密的微结构与性能的关系。研究了铁电-绝缘体界面电磁特性、畴壁及极性拓扑结构周围高局域电导特性及其调控。卢岳 北京工业大学 研究员【个人简介】卢岳,博士研究生导师、硕士研究生导师。北京市杰青,获国家自然科学基金面上项目资助、国家自然科学基金青年基金资助、入选北京工业大学“高端人才”项目资助、入选北京工业大学“日新人才”项目。目前作为项目负责人,承担国家自然科学基金3项、省部级以上科研基金等10余项。目前发表学术论文80余篇,其中以第一或通讯作者发表论文Nature,Science,Joule,Nat. Commun., ACS nano, Adv. Mater,Adv. Energy Mater, Nano Lett.等国际知名期刊。报告题目:使役环境下钙钛矿光伏器件失稳机理研究【摘要】全面了解钙钛矿太阳能电池(PSC)及发光二极管(LED)的微结构衰变机理,对于发展高效稳定的钙钛矿光伏器件至关重要。前期工作中,通过发展先进电子显微学表征技术方法,我们针对钙钛矿太阳能电池在光、湿以及加热条件下的微结构演变过程,以及偏压加载下钙钛矿发光二极管的衰减机理进行了系统研究。研究结果表明,光照条件下,有机无机杂化钙钛矿薄膜会向金属铅Pb0进行转变,在此过程中非晶相PbI2-x在Pb0表面形成壳层,对于有机无机杂化钙钛矿的降解过程至关重要。对于PSC器件而言,光照过程中金属电极如Au元素会向电子传输层与钙钛矿的界面处发生迁移,其对太阳能电池器件的光照稳定性扮演者重要的角色。在湿度条件下,有机无机杂化钙钛矿表面的有机封端和无机Pb-I封端,会造成其薄膜降解路径的差异。而加热条件下,电子传输层内部的氧元素会逐渐扩散至钙钛矿层,其对薄膜以及器件的热稳定性演化起着决定性作用。除上述研究外,我们还研究了偏压条件下无机CsPbI3钙钛矿量子点及发光器件的降解路径,尤其揭示了表面卤素空位对其性能和稳定性降解路径的决定性影响。张兵 燕山大学 高级实验师【个人简介】张兵,工学博士,材料学专业,现任职于燕山大学亚稳材料制备技术与科学国家重点实验室,负责管理实验室四个品牌的七台扫描电镜及电子背散射衍射仪等相关附属设备,有着近15年的实际操作经验,擅长扫描电镜的多种表征技术及原位测试技术,精通电子背散射衍射的数据处理及分析。在Materials & Design,Materials Science and Engineering: A,Journal Of Alloys And Compounds, Tribology International, Wear, Materials Characterization,Intermetallics等杂志发表相关科研论文近20篇。报告题目:电子背散射衍射技术的进展及其在应对挑战性样品时的表现【摘要】电子背散射衍射技术在材料、能源、机械、电子、地矿等领域都有着非常广泛的应用,配合能谱仪等附件能够一次同时获取材料的微观组织、晶体学取向、微区成分等相关信息并建立相互关联,是一种功能强大的分析技术。近些年随着软、硬件技术的发展,电子背散射技术也有了较大的进展,在应对一些过去难以获得好的测试效果的挑战性样品时也有惊艳的表现。会议联系1. 会议内容仪器信息网杨编辑:15311451191,yanglz@instrument.com.cn中国电子显微镜学会(对外)汪老师:13637966635,cems_djw @163.com2. 会议赞助刘经理,15718850776,liuyw@instrument.com.cn
  • 为平衡资金!阿美特克2.5亿出售旗下合金公司
    p style="text-indent: 2em text-align: justify "strong2020年3月23日,阿美特克(AMETEK)公司(纽约证券交易所代码:AME)宣布,公司已将旗下Reading Alloy业务出售给Kymera International,目前已完成全部交易。/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "阿美特克(AMETEK)董事长兼首席执行官David A. Zapico表示:" strong此次交易是我们最近战略投资的一部分,以平衡我们本已巨大的资产负债表,并进一步支持我们的资金部署工作。/strong我们祝愿Reading Alloy继续取得成功,并感谢这一团队一直以来所做的巨大努力。“/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "Reading Alloy公司总部位于宾夕法尼亚州罗贝索尼亚,年销售额约1.6亿美元,strong此次交易以2.5亿美元的价格成交。/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "b公告原文:/bimg src="/admincms/ueditor1/dialogs/attachment/fileTypeImages/icon_pdf.gif" style="vertical-align: middle margin-right: 2px "/a href="https://img1.17img.cn/17img/files/202003/attachment/e7264608-076e-4f06-8387-e6a3b9f36955.pdf" title="AMETEK Completes Sale of Reading Alloys to Kymera International.pdf" style="font-size: 12px color: rgb(0, 102, 204) "AMETEK Completes Sale of Reading Alloys to Kymera International.pdf/a/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "b/bbr//pp style="text-indent: 2em text-align: justify "strong关于 AMETEK/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "阿美特克(AMETEK)是电子仪器和机电设备的全球领导者,年销售额约为50亿美金。为材料分析、超精密测量、过程分析、测试测量与通讯、电力系统与仪器、仪表与专用控制、精密运动控制、电子元器件与封装、特种金属产品等领域提供技术解决方案。全球有17,000多名员工,150多家工厂,在美国及其它30多个国家设立了100多个销售及服务中心。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "strong关于Kymera International/strong/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "Kymera International可以追溯到19世纪后期,是一家领先的特种材料公司,专注于有色金属粉末、颗粒等,包括铝,铜,锡及其合金。公司开发的产品应用市场广泛,包括航空航天、制造、化工、特种汽车和工业等。Kymera International在美国、澳大利亚、欧洲和亚洲设有制造工厂。/ppbr//p
  • 128万吨疑似受到核污染“平衡水”投放韩国水域 亟待检测
    p  韩国媒体22日报道称,韩国海洋水产部最新资料显示,2017年9月至2019年7月,从福岛附近6个县市出发前往韩国各港口的日本船舶,前后将128万吨从日本带来的“舱内平衡水”投放到韩国水域,很可能导致韩国水域因此受到污染。/pp  什么是“舱内平衡水”?货船抵港卸货后,船身重量会变轻。这时,为了保持船体平衡,一般都会向舱内注入“平衡水”。问题是,一些船舶在福岛附近海域注入“平衡水”后前往韩国,会在进入韩国海域后放水,使得这些疑似受到核污染的“平衡水”被排放到韩国海域、污染海水。/pp  韩国的担心并不是空穴来风。2013年韩国海洋水产部曾对5艘停靠过日本东北部港口的船舶“平衡水”进行过检测。结果显示,在4艘船中检测到放射性物质铯。/pp  据了解,放射性铯具有较大的毒性,较强的穿透性,影响水产品质量安全,必须采取适宜的检测方法,客观检测铯对各类水产品的影响,才能确保水产品质量。常见的放射性铯检测技术有:γ能谱法、沉淀法、离子交换法、萃取法等。/pp  但是在2013年之后,韩国海洋水产部从未对来自日本的“舱内平衡水”进行过核污染检测,因此需要尽快对韩国海域是否受到核污染以及对鱼类生存环境是否产生影响等进行全方位调查。/pp  在福岛核危机前,核辐射检测设备更多应用于特定专业领域,但如今,这一产业越来越呈现向大众市场扩展的趋势。经历过2013年在来自日本的“舱内平衡水”中检测出放射性物质铯的事件之后,在近日双边关系紧张之际,韩国食品药品安全处日前表示,还将加大对日本产食品的检查监测力度。/p
  • 一文了解材料热动力学概念
    pstrong1.热、动力学概述/strong/pp  自然界中发生的一切物理、化学和生物代谢反应,通常都伴随着热效应的变化,人们对热本质的认识经历了漫长曲折的探索历程。/pp  20世纪初,Planck、Poincare、Gibbs等科学家以宏观系统为研究对象,基于热力学第一、二定律,并定义了焓、熵、亥姆霍兹和吉布斯等函数,加上P、V、T等可以直接测定的客观性质,经过归纳与演绎推理,得到一系列热力学公式和结论,用来解决能量、相和反应平衡问题,这便是经典热力学的基本框架。经典热力学研究的对象是系统中的物质和能量的交换,它是不断逼近极限的科学,只讨论变化前后的平衡状态,不涉及物质内部粒子的微观结构。/pp  Boltzmann等人将量子力学与经典热力学相结合,形成了统计热力学。统计热力学属于从微观到宏观的方法,它从微观粒子的性质出发,通过求统计概率,定义出系统或粒子的配分函数,以此为桥梁建立起与宏观性质的联系。/pp  时间是热力学中非常重要的独立变量,怎样处理时间变量是区别不同层次热力学的标志,在物理学中利用熵增来描述时间的单向性。热力学研究可能性,动力学研究现实性,即变化速率和变化机理。动力学是反应进度与时间的函数关系,系统的行为状态和输出只取决于起始状态和随后的输入。/pp  自然界中发生的好多现象都是在非平衡态进行的不可逆过程,这就推动了热力学由平衡态向非平衡态发展。20世纪50年代,Prigogine I、Onsager L等人形成了非平衡态热力学(Non-equilibrium Thermodynamics),局域平衡假设是非平衡态热力学的中心假设。其中,Onsager L于1931年确立了唯象系数的倒易关系,Prigogine 在1945年提出了非平衡定态的最小熵增原理,适用于接近平衡状态的线性非平衡体系。对于远离平衡态的系统,以Progogine为首的布鲁塞尔学派经过多年的努力,建立了著名的耗散结构理论,后来通过云街、贝纳德对流实验等一些自组织现象(见图1)得以证实,耗散结构理论指出远离平衡的开放系统可以形成有序状态,打开了物理科学通向生命科学的窗口。br//pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/436c0be6-c410-4216-9391-914804187287.jpg" title="图1 一些自组织现象.png" alt="图1 一些自组织现象.png" width="400" height="313" border="0" vspace="0" style="width: 400px height: 313px "//pp style="text-align: center "strong图1 一些自组织现象/strong/pp  目前,热动力学不再仅仅是研究热现象基本规律的科学,它和系统理论、非线性科学、生命科学、宇宙起源等密切相关,其应用涉及物理学、化学、生物、工程技术,以及宇宙学和社会学科[1]。/ppstrong2.材料热力学的形成和发展/strong/pp  现代材料科学的进步和发展一直受到热力学的支撑和帮助,材料热力学是经典热力学与统计热力学理论在材料科学领域的应用,其形成和发展正是材料科学走向成熟的标志之一。/pp  从1876年Gibbs相律的出现,1899年H. Roozeboom把相律应用到多组元系统,1900年,Roberts-Austen构建了Fe-Fe3C相图的最初形式,为钢铁材料的研究提供了理论支撑 再到20世纪初,G. Tamman等通过实验建立了大量金属系相图,有力推地动了合金材料的开发 50年代初R. Kikuchi提出了关于熵描述的现代统计理论,为热力学理论和第一性原理结合起来创造了条件 60年代初M. Hillert等对于非平衡系统热力学的研究,导致了失稳分解领域的出现,丰富了材料组织形成规律的认识 70年代由L. Kaufman、M. Hillert等倡导的相图热力学计算(CALPHAD),使材料研究逐渐进入到根据实际需要进行材料设计的时代[2]。/pp  2011年6月,美国宣布了一项超过5亿美元的“先进制造业伙伴关系”计划,核心内容之一是“材料基因组计划(materials genome initiative, MGI)”,其目的是为新材料的发展提供必要的工具集,通过强大的计算分析减少对物理实验的依赖,加上实验与表征方面的进步,显著加快新材料投入市场的种类与速度,开发周期可从目前的10~20年缩短至2~3年,图2比较了传统材料设计与现代材料设计的流程。br//pp style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/1f972848-2ff1-4a22-9f2f-766750dfbfc7.jpg" title="图2 传统材料设计与现代材料设计流程对比.png" alt="图2 传统材料设计与现代材料设计流程对比.png" width="400" height="371" border="0" vspace="0" style="width: 400px height: 371px "//pp style="text-align: center "strong图2 传统材料设计与现代材料设计流程对比/strong/pp  材料热力学研究固态材料的熔化与凝固、固态相变、相平衡关系与成分、微观结构稳定性、相变的方向与驱动力等。为了描述各种不同类型物相的自由能、焓、熵等,曾提出过各种唯象的或统计的热力学模型,比如,理想溶体模型、正规溶体模型、亚正规溶体模型、准化学模型、原子缔和模型、中心原子模型、双亚点阵模型、集团变分模型(CVM)、Bragg-Williams近似、Bethe近似、Ising近似、Miedema近似等。扩散是动力学研究的主要内容,包括凝固过程中晶核的形成和长,以及在热处理过程中合金的均匀化、溶质原子的分布与再分配,可通过菲克第一、二定律推导。/pp  热力学计算的涵盖范围很广,分析和理解材料学问题的重要工具有:Gm-x图、相图、TTT曲线、CCT曲线等。其中,最成功的核心应用是相图计算。相图依据获得的方法可以分为三类:/pp  1、实验相图:利用实验手段(DSC、DTA、TG、X射线衍射、电子探针微区成分分析等),以二、三元系为主。/pp  2、理论相图,也称第一性原理计算相图,不需要任何参数,利用Ab initio method实现的理论计算相图,只在个别二元和三元体系材料设计方面有少量报道。/pp  3、计算相图,其核心是理论模型与热力学数据库的计算机耦合。目前国际上流行的软件多采用CALPHAD模式,包括Thermo-Calc、Pandat、FactSage、Mtdata、JMatPro等。CALPHAD模式中对溶体自由能的描述大部分采用亚正规溶体模型,流程如图3所示,它是根据体系中各相的特点,集热力学性质、相平衡数据、晶体结构等信息于一体,建立热力学模型和自由能表达式,然后基于多元多相平衡的热力学条件计算相图,最终获得体系的具有热力学自洽性的相图和描述各相热力学性质的优化参数。/pp style="text-align: center "  例如,王翠萍,刘兴军,大沼郁雄等人利用CALPHAD方法评估了Cu-Ni-Sn三元系各相的热力学参数,其计算结果与实验值吻合得很好,如图4所示,他们还计算了该三元系中bcc相的有序无序转变及fcc相的溶解度间隙,对利用析出强化以及Spinodal分解开发高强度和高导电性的新型Cu基合金的组织设计具有一定的指导意义[3]。br/strongimg src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/a0a89f13-1022-49a1-9fd6-5604b5b5b379.jpg" title="图3 CALPHAD方法流程图.png" alt="图3 CALPHAD方法流程图.png" width="400" height="401" border="0" vspace="0" style="width: 400px height: 401px "//strong/pp style="text-align: center "strong图3 CALPHAD方法流程图/strong/pp style="text-align: center "strongimg src="https://img1.17img.cn/17img/images/201809/uepic/bae8d53e-6ea5-4648-881d-ddedb81a12f2.jpg" title="图4 Cu-Ni-Sn三元系中液相在1580K时的混合焓的计算结果与实验值[3].png" alt="图4 Cu-Ni-Sn三元系中液相在1580K时的混合焓的计算结果与实验值[3].png"/br/图4 Cu-Ni-Sn三元系中液相在1580K时的混合焓的计算结果与实验值[3]/strong/pp  动力学计算以热力学计算为基础,引入以时间为变量的扩散动力学模型和原子移动性数据库,通过大量的迭代运算,获得材料热力学状态随时间的变化关系。/ppstrong3.在材料各领域的应用/strong/pp  任何一个体系,热力学、动力学和物质结构三方面是密切联系的。金属材料的微观结构和热力学性质影响凝固和热处理过程中的生成相和微观组织演变。例如,对于Al-Cu系合金,溶质原子在固溶时过饱和析出,造成球对称畸变 在时效硬化时,首先形成G.P. Zone,接着溶质原子在低指数晶面上发生聚集、有序化,最终生成非共格θ(Al2Cu)平衡相。在凝固或均匀化过程中生成的相尺寸大于0.5μm时,受载时界面出现位错塞积,成为裂纹源 当尺寸介于0.005~0.05μm,并且呈细小弥散分布时,可阻碍再结晶和晶粒长大。当然,热、动力学理论目前已经渗透到了材料各个领域,成为一种有效的理论指导和必要的分析手段。/ppstrong(1)传统钢铁行业/strong/pp  钢铁研究总院作为国内最大的专业钢铁材料研发机构,是最早引入热力学计算方法和软件的单位之一,先后在节镍型不锈钢设计、V-N 微合金化技术、LNG 用 9 Ni 低温钢等方面都取得了丰硕的研究成果[4]。/ppstrong(2)金属基复合材料/strong/pp  范同祥、李建国、孙祖庆等人采用热力学、动力学模型,在复合材料增强相与基体界面反应控制、反应自生增强相种类选择、复合材料体系设计以及制备工艺等方面做了大量研究[5]。/ppstrong(3)纳米材料/strong/pp  2000年,美国亚利桑那州立大学的Chamberlin在研究铁磁体的临界行为时用到纳米热力学(Nanothermodynamics)一词,Giebultowica、Hill等人证明了纳米热力学在处理纳米体系的生长和物理化学性能时的巨大作用,中国科学院大连化学物理研究所的谭志诚团队在纳米材料低温热容方面也做了大量研究[6]。/ppstrong(4)形状记忆合金/strong/pp  Lidija GOMIDZELOVIC等人采用Muggianu模型并结合实验,使用Thermo-Calc软件计算了形状记忆合金Cu-Al-Zn在293K时的相图,并探讨了组织性能[7]。/pp  此外,在Mg基储氢材料、石墨烯界面及其吸附性能都有热力学计算机模拟的相关应用。/ppstrong4.热动力学的发展趋势/strong/pp  几乎没有一种实用材料的结构在热力学上是稳定的,扩散、相变、位错的产生和运动,以及材料的形变和断裂都涉及各种非平衡,这就需要在实际应用中将CALPHAD模式与其他理论相结合,使其更加逼真地模拟现实情形,比如:与第一性原理(First-Principles)、密度泛函理论(Density functional theory,DFT)、相场理论(Multiphase Field Method)相结合 与材料物理冶金模型相结合,对材料硬度、强度、延伸率等做出预测 引入晶胞和析出相的形核、长大、粗化模型,计算材料的CCT、TTT相变曲线、晶粒尺寸、形核率等物性参数。/pp  在未来,包括热力学和动力学在内的多尺度集成计算模拟配合专业数据库,实现材料设计阶段、模拟材料生产制备和服役的全流程,从而预测材料的组织演变和宏观性能,并在制备过程中对组织性能进行精确调控,是材料热、动力学发展的主要趋势[8,9]。/ppstrong参考文献/strong/pp[1]徐祖耀,材料热力学,高等教育出版社,2009/pp[2]戴占海,卢锦堂,孔纲. 相图计算的研究进展[J]. 材料研究导报,2006,4(20):94-97/pp[3]王翠萍,刘兴军,马云庆,大沼郁雄,貝沼亮介,石田清仁. Cu-Ni-Sn三元系相平衡的热力学计算[J]. 中国有色金属学报, 2005(11): 202-207./pp[4]董恩龙,朱莹光,潘涛. LNG用9Ni低温压力容器钢板的研制[C],全国低合金钢年会论文集. 北戴河:中国金属学会低合金钢分会,2008:741-749/pp[5]范同祥,张从发,张荻.金属基复合材料的热力学与动力学研究进展[J]. 中国材料进展, 2010, 29(04): 23-27/pp[6]姜俊颖,黄在银,米艳,李艳芬,袁爱群. 纳米材料热力学的研究现状及展望[J].化学进展,2010,22(06):1058-1067./pp[7]Lidija GOMIDZELOVIC, Emina POZEGA,Ana KOSTOV,Nikola VUKOVIC,Thermodynamics and characterization of shape memory Cu-Al-Zn Alloy [J].Transactions of Nonferrous Metals Society of China, 2015, 25(08): 2630-2636/pp[8]Liux J, Takaku Y, Ohnuma I, et al. Design of Pb-free solders in electronic packing by computational thermodynamics and kinetics [J]. Journal of Materials and Metallurgy, 2005, 4(2): 122-125/pp[9]Chen Q, Jeppsson J, Agren J. Analytical treatment of diffusion during precipitate growth in multicomponent systems [J]. Acta Materialia, 2008, 56:1890-1896br/br//p
  • 科学家、副校长和改革派 施一公的平衡术
    p  11月6日,清华大学副校长施一公的研究组在《基因与发育》(Gene & Development)在线发表题为《凋亡复合体原子分辨率结构:细胞色素c和dATP激活凋亡蛋白酶活化因子1的分子机制》的研究论文。/pp  这离上一篇论文的发表不到3个月。8月24日,施一公团队发表关于剪接体的论文,引发轰动。/pp  在10月屠呦呦获得诺贝尔奖时,施一公亦清醒地公开呼吁:“中国的崛起真正到了居安思危的时候。即我们再拿几个诺贝尔奖、再取得几个大的科技突破、再出现几个重大新药创制& #823& #823也都是应该的。我们目前对于世界文明的贡献是远远不够的。”/pp  在刚刚得到副校长任命时,施一公说,自己每年在清华要教约100节课,“这是雷打不动的,无论是不是副校长,我相信我的课一节都不会减,只会增加”。他也坦言,如今投入科研的时间已不如刚回国时,不过也有约一半时间会“老老实实做研究”。/pp  “副校长”的任命给施一公带来了无数的争议,人们担心一位明星科学家放在科研上的时间会越来越少。/pp  但至少目前看来,施一公在努力平衡行政角色与科学家角色—而他更看重的,也许是改革者角色的再度出发。/pp  作为副校长,施一公在过去的两个月内会见了三位外宾:9月底会见日本名古屋大学校长松尾清一、美国匹兹堡大学校长帕特里克· 加拉格尔(Patrick D. Gallagher),10月份又会见了美国加州大学圣克鲁兹分校校长乔治· 布卢门撒尔(George Blumenthal)。/pp  这些并非例行公事的外交,至少美国匹兹堡大学与施一公,早就相互熟悉并且合作多时。/pp  2007年施一公从美国回到清华,担任清华大学生命科学学院院长和医学院常务副院长,随即领导清华医学院开始了创业与改革。“我们心里有个梦想,希望能够在新世纪之初创造一个先进的医学教育模式,像当年的协和一样,为未来100年的中国医学打下新的人才基础。”施一公当时说道。/pp  在赴美考察了哈佛大学和约翰· 霍普金斯大学的医学院之后,施一公发现,临床医学正在越来越多地被现代生命科学和医学基础研究所推动—而国内的700万名注册医生,接受过系统的现代生命科学研究训练者却寥寥无几。/pp  施一公希望赶上国际一流医学院开始的这新一轮教学改革。于是清华“医学实验班”(原名“药学实验班”)起步,目标是培养医师科学家—这在国内是首次被实践。/pp  实验班采用的“3+2+3”培养方式中,除了在清华完成三年的基础医学课程学习与最后在国内进行三年临床实践学习外,中间出国前往与清华合作的海外医学院进行为期两年的医学科研训练,成了最关键的部分。经过谈判之后,匹兹堡大学医学院愿意以招收转化医学实验室学生的名义接收学生,只对清华收取少量的管理费用。/pp  除了学费之外,学生的生活费、在国外进入医院见习的机会,一切都需要施一公和他的同事们一点点去争取,2011年,清华和匹大终于签订协议,目前,第一批学生已经回国。/pp  改革刚启动的时候,国内其他医学院对改革质疑颇多,“清华不懂医”,随着第一届回国的学生进入协和医院,开始三年临床学习,质疑声终于开始转变。协和医院的带教医生评价称,实验班的学生无论是课堂表现还是临床实践都与其他学生不同,“问的问题跟别人不一样”,两年的科研训练背景让他们的思考更深入。/pp  6年来,施一公在科研上的成果显而易见:清华大学的生命科学学科从只有40多个独立实验室增加到了120多个,引进到清华全职工作的世界范围的人才已有70余名。/pp  在2014年12月27日的吴杨奖颁奖礼上所作的演讲《我的科研动力》中,施一公说:“我有些地方和很多执着的科学家们不一样。他们因为兴趣驱使在做科学研究。我有兴趣,但最初并没有那么强烈的兴趣做研究,我的兴趣是很晚才培养起来的,驱使我的更多是责任和义务。”/p
  • 制备色谱中的良性竞争:纯度、产率、通量的平衡术
    在制备色谱的世界中,一场良性的竞争正在悄然展开,参与者有三位不同的选手,分别是:由于这些参数彼此依赖,所以纯化分离不可能同时优化这三个参数,所以,这并非一场激烈的对抗,而是一场巧妙的平衡术,其中每个角色都在化学家的指挥下为最终的分离纯化目的而努力。 图1:制备色谱三参数关系图下面英诺德INNOTEG为大家介绍下这3个参数1.产品纯度在合成化学中,产品纯度是指合成反应产物中目标化合物的纯净度或纯度程度。这是一个衡量所得产物中所含杂质和未反应起始物的量的指标。在实验室里,红外、紫外、核磁这些仪器,都要求样品达到足够的纯度,才能得到准确的结果。除此之外合成多肽的过程中可能会产生各种杂质,例如未反应的氨基酸、副产物等。纯化步骤有助于有效去除这些杂质,保证其活性和功能的稳定性。同时,通过纯化,可以降低反应的变异性,提高实验的重复性和可重复性。2.产品产率产品产率指的是纯化得到的目标物与初始样品中目标物的比值。高产率表示分离和纯化过程较为高效,少量目标化合物丢失或被废弃。低产率可能暗示着分离步骤存在问题,导致目标化合物的损失。在色谱制备中,产率的提高通常需要优化分离条件、调整溶剂体系、选择适当的柱材料和调整流速等因素。综合考虑这些因素有助于最大程度地保留目标化合物,并提高纯化过程的效率。3.制备通量制备通量是对整个色谱制备纯化工艺的评价,尤其是成本方面的考量。这是个复杂的评价过程,主要是对成本(物料成本、时间成本、人力成本)、安全性、一致性等多个方面考量。通量的高低直接关系到整个制备过程的效率和成本效益。下面小编为大家展示三种常见的色谱图 ● 色谱图1图中所显示的制备液相分离能有非常高的通量,但两个化合物分离得不好。每个化合物都可能得到一些高纯度的产物,但是回收率,即产率却相当低。● 色谱图2图中各个峰都得到了良好分离,两个化合物的纯度和产率都很高,但是通量/实验效率非常低。● 色谱图3该图是优化的制备液相结果,对所有三个参数进行了平衡考虑。色谱峰基本上达到了基线分离,得到了较高纯度和产率,通量也尽可能大。由此结果可知,分离的目的在于保证产品纯度和收率的前提下,尽可能的提高分离效率。实现色谱分离纯化的更佳效能还有其他方式?在色谱分离和纯化中,优化参数应根据具体的实验目的和合成要求来选择。这种差异化的优化有助于在不同的实验场景中实现更佳的效能和经济效益。除此之外,先进的纯化设备在日常实验室应用中也非常重要,英诺德INNOTEG EasyPrep中高压制备色谱,替代传统手动过柱,贴心的自动化体验、多方位的实时监测、智能提升纯化效率,是您实验室的得力助手!● 英诺德INNOTEG EasyPrep MP系统是一款整合了泵、检测器、收集器等几大部件功能为一体的快速纯化制备色谱系统,能对化合物进行分离、检测和收集;● 全自动的工作站控制,帮助您从繁琐的样品制备过程中解放出来,提高工作效率;● 英诺德INNOTEG EasyPrep产品涵盖中、高压制备,满足不同的应用需求;● 提供配套的Flash柱,多种规格Flash C18柱、Flash Silica柱、Flash C8柱、Flash HILIC柱、Flash AQ C18柱可选,使整个过程更加便捷。应用场景药物化学、精细化工、生物工程、植物化学、有机合成、及生命科学等领域。中压制备优势特点介绍:1. 溶剂通道:二元、四元可选;四元中压制备可以实现正反相直接切换;2. 适配4g-800g正、反相层析柱;3. 采用高精度计量泵,耐受溶剂腐蚀,寿命长,精度高;4. 实时压力监测、超压保护功能,保障实验室安全;5. 支持多种容器收集;支持全收集、峰收集、时间收集等多种模式,并实时峰 -管对应;6. 12.1英寸大屏显示,触摸屏操作;采用全自动工作方式,只需要输入相应方法参数,系统自动切换梯度比例、分析、收集;7. 支持在线添加、修改梯度,支持手动拖拽运行梯度曲线。支持在线修改流速;8. 可将实验图谱批量生成PDF实验报告;9. 可设置开机后一键式自动清洗;支持色谱柱吹干,实验完成后可干燥色谱柱。如果您对英诺德INNOTEG EasyPrep中高压制备色谱产品感兴趣,欢迎致电400 006 9696咨询。德祥科技德祥集团成立于1992年,总部位于香港特别行政区。作为科学仪器供应商和服务商,德祥服务于大中华区和亚太地区,每年都为数以千计的客户提供全套解决方案。公司业务包含仪器代理,维修售后,实验室咨询与规划,CRO冻干工艺开发服务以及自主产品研发、生产、销售、售后。作为深耕科学仪器行业的供应商与服务商,德祥现已服务于政府、高校、科研、制药、检测、食品、医疗、工业、环保、石化以及商业实验室等众多领域。公司目前在亚太地区设有13个办事处和销售网点,3个维修中心和1个样机实验室。2009至2021年间,德祥先后荣获了多项奖项。我们始终秉承诚信经营的理念,致力于成为优秀的科学仪器供应商,为此我们从未停止前进的脚步。我们始终相信,每一天都在使这个世界变得更美好!英诺德INNOTEG英诺德INNOTEG是德祥集团旗下自主研发品牌,专业从事科学仪器设备研发生产的高科技企业,是集实验室设备研发生产、方法开发、实验室仪器销售和技术服务为一体的专业厂家。多年以来,英诺德INNOTEG致力于研发高效的实验室创新设备。公司十分重视技术的研究和储备,一直保持高比例研发投入,创建了一支由博士、硕士和行业专家等构成的经验丰富,技术精湛的研发团队,在仪器分析技术领域开展了颇有成效的研究开发工作。此外,英诺德还与各大科研院所、高校合作,积极推进科技成果项目的产业化。英诺德INNOTEG凭借强大的研发能力,注重前瞻性技术研发,已推出多款科学仪器设备及实验室耗材产品。
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