红外光谱探测器

中红外（2.5-25 μm）波段能够覆盖复杂分子的振动和转动能级跃迁，揭示多种分子的基础吸收带和复杂化合物独特的光谱特征。因此，高效分析工具——超灵敏中红外光谱探测，成为智能生化传感、新兴材料研究、环境气体监测、高精度医学层析成像等领域的重要测量手段。近年来，随着非线性频率上转换技术的进步，基于频率上转换的中红外光谱探测技术表现出显著的科研潜力。该技术利用强泵浦光场作用于非线性光学材料，将中红外光子耦合转换至近红外或可见光波段进行探测，从而规避了现有中红外探测器噪声大的不足，成为了一种有效的中红外直接光谱探测的替代方案，有望在中红外光谱探测灵敏度、探测效率、响应速度、成本效益等方面取得重要突破。现有对中红外光谱探测系统的研究成果表明，进一步扩大中红外频率上转换技术的超灵敏、宽频段的优势，可使其更广泛适用医学、生物、国防等领域的应用。然而，基于多种非线性光学材料的宽带中红外频率上转换系统往往需要强泵浦场来提升宽带转换效率，且系统在短波泵浦模式下工作，强泵浦场导致的非线性参量噪声将覆盖中红外波段，使得实现超灵敏的宽带中红外光谱探测极具挑战。为解决上述问题，华东师范大学精密光谱科学与技术国家重点实验室武愕、陈昱、蔡羽洁等研究团队基于非简并光子对的时间-光谱量子关联技术，提出了一种低功耗、强鲁棒性的高灵敏中红外单光子光谱探测方案，实验验证了单光子水平光子通量下的中红外样品光谱测量。相关研究成果发表于Photonics Research 2022年第11期。该文章报道了一种极低光子通量条件下的中红外上转换光谱测量方案。该方案利用结合同步频率上转换技术的非简并关联光子、对时间-光谱量子关联特性实现了单光子水平的中红外上转换光谱探测，降低了强泵浦非线性噪声和环境噪声对中红外光谱测量的影响，大幅度提高单光子水平下的中红外光谱测量灵敏度和鲁棒性。图（a）展示了基于时间-光谱量子关联的宽带中红外单光子上转换光谱探测系统光路图。利用啁啾极化铌酸锂晶体中的非线性过程，自发参量下转换产生非简并宽频带的关联光子对，光子对产生率6.76×106 counts s-1 mW-1。其中，中红外信号光子覆盖3.14-3.80 μm中红外波段，提供了大于660 nm的光谱探测波长窗口。图（a）单光子频率上转换量子光谱系统图；（b）38 μm厚聚苯乙烯薄膜透射光谱实验基于同步脉冲泵浦技术实现了中红外信号光子的非线性频率上转换，验证了中红外上转换光子（0.78-0.81 μm）与共轭的近红外预报光子之间的非经典相关性得以保留，展示了基于时间-光谱量子关联的中红外单光子上转换光谱测量的可行性。利用该系统对38 μm厚的聚苯乙烯样品进行透射光谱的测量，如图（b）所示。入射样品的中红外光子通量低至每脉冲0.09光子。实验表明，中红外单光子上转换光谱与傅里叶变换红外光谱仪（FTIR）的测量结果吻合，系统的光谱分辨率约为11.4 nm（10.5 cm−1）。相比于传统FTIR光谱探测方案，基于时间-光谱量子关联技术的宽带中红外单光子上转换光谱系统，既能够利用光子对的时间关联、频率关联量子特性降低频率上转换过程中多种噪声的影响，将中红外光谱测量灵敏度推进至单光子水平；又能使单光子探测器和单色仪等元件工作在其最优的工作波段，无需受待测样品特征波长的限制，拓展了系统的应用场景。系统高灵敏、低噪声、强鲁棒性、结构简单的优势，为光敏生化样品的中红外光谱测量提供了新的技术方案。后续将进一步开展更宽中红外带宽、更高灵敏度、更高信噪比的上转换光谱成像研究。

随着近红外（NIR）和短波红外（SWIR）光谱在人工智能驱动技术（如机器人、自动驾驶汽车、增强现实/虚拟现实以及3D人脸识别）中的广泛应用，市场对高计数、低成本焦平面阵列的需求日益增长。传统短波红外光电二极管主要基于InGaAs或锗（Ge）晶体，其制造工艺复杂、器件暗电流大。有机半导体是一种可行的替代品，其制造工艺更简单且光学特性可调谐。据麦姆斯咨询报道，近日，华南理工大学的研究团队研制出基于有机半导体的新型红外光电探测器。这项技术有望彻底改变成像技术，该有机光电二极管在近紫外到短波红外的宽波段内均优于传统无机探测器。这项研究成果以“Infrared Photodetectors and Image Arrays Made with Organic Semiconductors”为题发表在Chinese Journal of Polymer Science期刊上。研究团队采用窄带隙聚合物半导体制造薄膜光电二极管，该器件探测范围涵盖红外波段。这种新技术的成本仅为传统无机光电探测器的一小部分，但其性能可与传统无机光电探测器（如InGaAs光电探测器）相媲美。研究人员将更大的杂原子、不规则的骨架与侧链上更长的分支位置结合起来，创造出光谱响应范围涵盖近紫外到短波红外波段的聚合物半导体（PPCPD），并制造出基于PPCPD的光电探测器，相关性能结果如图1所示。图1 基于PPCPD的光电探测器性能在特定探测率方面，该器件与基于InGaAs的探测器相比具有竞争力，在1.15 μm波长上的探测率可达5.55 × 10¹² Jones。该有机光电探测器的显著特征是，当其集成到高像素密度图像传感器阵列时，无需在传感层中进行像素级图案化。这种集成制造工艺显著简化了制备流程，大幅降低了成本。图2 短波红外成像系统及成像示例华南理工大学教授、发光材料与器件国家重点实验室副主任黄飞教授表示：“我们开发的有机光电探测器标志着高性价比、高性能的红外成像技术的发展向前迈出了关键的一步。与传统无机光电二极管相比，有机器件具有适应性和可扩展性，其潜在应用范围还包括工业机器人和医疗诊断领域。”该新型有机光电探测器有望对各行各业产生重大影响。它们为监控和安全领域的成像系统提供了更为经济的选择。未来，基于有机技术的医疗成像设备有望更加普及，价格也会更加合理，从而在医疗环境中实现更全面的应用。该器件的适应性和可扩展性还为尖端机器人和人工智能等领域的应用铺平道路。这项研究得到了国家自然科学基金（编号：U21A6002和51933003）和广东省基础与应用基础研究重大项目（编号：2019B030302007）的资助。论文链接：https://doi.org/10.1007/s10118-023-2973-8

北京时间2月19日凌晨4时55分，在“天问一号”进入火星轨道一周后，“毅力”号（Perseverance）火星车不经变轨直接突入火星大气层，并成功着陆。本轮火星探测季也进入了新的阶段。毅力号火星车毅力号的着陆地点是位于北纬18度的耶泽罗陨击坑（Jezero crater）。有证据表明曾经有河流流入耶泽罗陨击坑，形成了一个早已干涸的三角洲。而毅力号在此处着陆，一项重要目标便是识别和收集该地区的沉积岩和土壤样本，探寻可能存在的火星生命迹象，同时测试人类在火星生存的技术。火星表面矿物分布提供了火星起源、地质及环境演化线索,火星表面卤水种类及分布提供了火星气候/水文演变信息。此外，毅力号还将通过对表面岩石、土壤物理化学特征的分析，帮助人类理解火星地质以及大气环境。Raman(拉曼)与NIR(近红外)光谱技术是从分子层面识别火星表面及次表面物质成分、丰度及分布特征的重要手段，是多国火星车的必备科学设备。位于毅力号火星车桅杆单元的SurperCam(超级相机)搭载了Raman和NIR光谱仪对火星进行巡视探测,将Raman与NIR数据融合进行联合矿物表征分析,并开展火星表面卤水及其它与水相关物质的分析具有重要科学意义。对地外行星探测来说, 近红外光谱技术具有几乎无需样品制备、信号易获取、探测矿物种类丰富、对H2O/OH探测响应灵敏等特点。马尔文帕纳科(Malvern Panalytical)旗下ASD TerraSpec Halo矿物近红外光谱分析仪以其宽广的光谱范围（350-2500nm）、超高光能动态范围、高光谱分辨率及重现性及体积小巧坚固结实等特性被选择使用于为人类重返月球、探測火星准备的多项重要研究中，以提高人类勘探行星资源的能力。其中之一是由NASA赞助的研究项目，地理发现操作策略测试（GeoHeuristic Operational Strategies Test-GHOST），选择了由马尔文帕纳科赞助和提供的涵盖VIS-NIR-SWIR波段的ASD TerraSpec HALO，以提高火星车样品收集的速度、效率和科学回报。该项目使用光谱仪模拟火星科学实验室（MSL）的ChemCam和2020火星车的SuperCam.SurperCam(超级相机)于毅力号火星车位置示意图分子在红外光谱内的吸收产生于分子振动或转动的状态变化或分子振动或转动状态在不同的能级间跃迁。能量跃迁包括基频跃迁（对应分子振动状态在相邻振动能级之间的跃迁）、倍频跃迁（对应于分子振动状态在相隔一个或几个振动能级之间的跃迁）和合频跃迁（对应于分子两种振动状态的能级同时发生跃迁）。由于近红外光谱谱峰较宽，实际样品中各种成分的吸收峰重叠严重，需要用化学计量学方法对近红外光谱进行化学成分的定量分析。蒙脱石/黑色，伊利石/亮蓝色，白云母/深蓝色的可见-近红外光谱曲线SuperCam超级相机桅杆单元内部（装配前）TerraSpec Halo矿物近红外光谱分析仪是勘探地质市场上最便携的近红外(NIR)仪器，它是手持一体式全量程的仪器。扣动一下扳机，这款创新性的仪器可以即时在仪器上获得矿物分析结果。这些近乎实时显示的结果极大地加快了勘探的工作力度，提高了效率，有助于进行分析和决策，最终为采矿经营者节省了宝贵的时间和金钱。TerraSpec HALO还被广泛地应用于例如考古和采矿行业中，包括陶瓷、陶器的成份分析，艺术品的鉴定和修复，矿藏的勘探，开采和加工等等。TerraSpec HALO矿物分析近红外光谱仪TerraSpec HALO光谱库内置超过150种矿物质的700种以上的光谱，来源于大学、个人采集、国际研究所、以及美国地质勘探局（USGS）的矿物质目录，并可由客户自定义添加光谱库，以进行矿物质的快速识别，且具有GPS和语音备忘录功能。TerraSpec HALO采用专利的矿物质匹配算法，通过将未知物质光谱与内置矿物质谱库匹配，计算匹配矿物后，将其从未知物质光谱中被扣除。使用扣除后的未知物质光谱，继续匹配，最多可以生成7种相关矿物成份的识别。将获取光谱导入计算机Halo Manager软件中可分析多达9种矿物成份。随机自带矿物质评级显示于屏幕右侧，描述矿物结晶程度或构成性质，允许地质学家了解地质或地热的情况，以指引潜在的矿物。参考文档：1. https://mars.nasa.gov/mars2020/spacecraft/instruments/supercam/2. https://finance.sina.com.cn/tech/2021-02-19/doc-ikftssap6896673.shtml3. http://www.globenewswire.com/news-release/2019/07/16/1883283/0/en/Renowned-Researchers-Leverage-Malvern-Panalytical-s-ASD-TerraSpec-Halo-Mineral-Identifier-to-Advance-Investigation-of-Life-on-Mars.html4. https://www.materials-talks.com/blog/2019/07/10/asd-terraspec-halo-used-in-space-based-research/5. 徐伟杰 火星表面模拟矿物和卤水的光谱鉴别研究[D] 山东大学 2018年

近日，国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院陈效双研究员团队提出了一种通过六方氮化硼封装技术，实现从520 nm到4.6 μm工作波长的钽镍硒（Ta2NiSe5）非制冷红外光电探测器（PD）。该探测器在室温空气环境条件下具有较低的等效噪声功率（4.5 × 10−13W Hz−1/2）和较高的归一化探测率（3.5× 1010cm Hz1/2W−1），而且通过表征时间、偏置、功率和温度依赖等多方面因素，研究其不同波长辐射产生光电流的多重机制。此外，还展示了器件的偏振灵敏度和在不同的可见光、近红外、中波红外波长范围内的多功能成像应用。这些结果揭示了多功能的探测模式，为设计新型的纳米光电器件提供了一种新的思路。该成果以“H-BN-Encapsulated Uncooled Infrared Photodetectors Based on Tantalum Nickel Selenide”为题发表在期刊Advanced Functional Materials上（IF=19）。本工作也得到了国家自然科学基金委、上海市科委、中国科学院和浙江省自然科学基金委等项目的资助。本文利用干法转移堆叠，采用平面h-BN封装的金属-Ta2NiSe5-金属(源极和漏极)结构设计了Ta2NiSe5基PDs，如图1a所示。图1b的左侧面板显示了横截面透射电子显微镜图像，并证明原子堆中没有污染或无定形氧化物。图1d显示了在黑暗条件下和不同功率强度的激光照射（1550nm）下的I-V特性的比较，显示了近线性行为，表明Ta2NiSe5薄片和Cr/Au电极之间具有良好的欧姆接触。如图1e所示，对于窄带隙半导体Ta2NiSe5，光激发载流子的短瞬态寿命减少了电荷分离时间。Ta2NiSe5的高迁移率可以实现电场驱动的光生载流子的快速传输，降低复合的概率。520 nm至2 µm范围内的光响应机制被认为是光电导效应（PDE）。由于PDE，带间跃迁产生的电子-空穴对被施加的电场分离，并被图1h左侧面板中的电极收集。在可见光和近红外光谱中吸收光子，只要它们具有超过带隙的能量，就会触发电子-空穴（e-h）对的产生，从而调节材料的电导率。随后，这些产生的e-h对在外部电场的诱导下分离，产生光电流。基于Ta2NiSe5的PD在1550 nm处0 V和±1 V的扫描光电流映射（图1h）很好地验证了上述光电流起源的推测。图1. Ta2NiSe5基PD在大气环境中不同激光波长和功率下的光电特性。（a）基于Ta2NiSe5的PD的示意图。（b）Ta2NiSe5基PD的横截面TEM图像和相应的元素映射。（c）剥离的Ta2NiSe5纳米片的SEM图像和EDS元素图谱。（d）在1550 nm激光照射下，不同功率下的Iph-Vds曲线。（e）基于Ta2NiSe5的PD的单个响应过程，Vds为1V。（f）从具有绝对值的I-t曲线中提取的Vds和Plight相关光电流。（g）在1V偏压下基于Ta2NiSe5的PD下的光电流的线性功率和亚线性功率依赖性。（h）1550 nm激光照射下典型Ta2NiSe5基PD的扫描光电流图，以及−1、0和1 V偏压照射下从Ta2NiSe5到电极的光生载流子传输过程的说明。泡利阻塞抑制了在4.6 μm（0.27 eV）处产生电子-空穴对的直接光学跃迁。热效应机制被认为是控制MWIR区域光探测过程的潜在物理机制，如光热电效应和辐射热效应。对于辐射热效应的贡献，不需要外部偏置来产生光电流，如图2a所示，而不是依赖于自供电的工作模式。辐射热效应是指沟道材料由于吸收均匀的红外辐射而引起温度升高，从而导致电导率或光吸收等电学或光学性质变化。值得注意的是，辐射热效应需要外加电场。为了确定控制MWIR探测过程的主要机制，光响应被记录为功率和Vds的关系。光电流呈现负极性、零极性和正极性三个特征区域，分别对应图2a中的区域I、II和III。通过测量Ta2NiSe5基PDs电阻的温度依赖性（4-400 K），器件电阻的温度依赖性表现出典型的半导体热激发输运性质，表明热效应可以有效地增强器件电导（图2b）。电阻的温度系数（TCR）是辐射热效应的一个关键指标，在Vds=1 V时，Ta2NiSe5基PDs的TCR为-1.9% K-1。与快速的可见光-近红外光响应相反，在关闭光后漏极电流缓慢恢复，响应时间≈24 ms（图2c）。辐射热效应可以解释明显的光响应与缓慢的下降和上升时间，而不是光电导效应。该值是典型的辐射热特性（1-100 ms），因为吸收MWIR光子后热电子的能量转移到晶格，进一步改变沟道电导。此外，在传热和耗散过程中，h-BN利用极高的导热系数有效地消散探测器产生的热量。光电流的产生分为两种状态。首先，沟道材料在吸收MWIR光子后改变自身电导率，其次，通过驱动外电场产生光电流（图2d）。与PTE中取决于塞贝克系数的光电流符号不同，辐射热光电流的符号取决于外部电场。为了直观地揭示Ta2NiSe5基PDs的光响应机制，本文利用扫描光电流成像技术对光电流分布进行成像（图2e）。在0 V偏置照射下，几乎没有观察到光电流，而在±1 V的外偏置照射下，整个沟道的光电流相当均匀。诱导的电导变化可能是入射光下温度升高期间产生电流的载流子数量变化的结果。Ta2NiSe5基PDs具有独特的性能，它们可以在室温下工作而不会性能下降，这使得它们有希望用于辐射热探测应用。此外，该器件无需p-n结即可工作，简化了制造过程。图2. 基于Ta2NiSe5的PD在4.6 µm光照下的光响应。（a）从I-t曲线中提取的Vds和Plight相关光电流。（b）Ta2NiSe5纳米片电阻的温度依赖性。（c）Vds为1V的基于Ta2NiSe5的PD的单个响应过程。（d）基于Ta2NiSe5的器件在4.6 µm激光照射下的晶格加热的典型示意图。（e）4.6 µm激光照射下典型Ta2NiSe5基PD的扫描光电流图，以及−1、0和1 V偏压照射下测辐射热机制器件的能带对准。接下来，520 nm-4.6 µm波长范围内的光的光谱响应度如图3a（左纵轴）所示，在4.6 µm处峰值为0.86 A W−1。在图3a（右纵轴）中，在不同激发波长上进行的EQE测量表明，随着波长的增加，EQE逐渐下降。由入射光子和晶格振动之间的相互作用产生的有限的能量转换效率，以及两端电极的有限收集，通过阻碍入射光子到光生载流子的有效转换，降低了材料的量子效率。重要的是，从可见光到MWIR光谱范围（520 nm-4.6 µm）实现了0.23至82.22的EQE值。与许多传统报道的基于低维材料的PD相比，基于Ta2NiSe5的PD的EQE显著更高，如图3b所示。从1 Hz到10 kHz测量的电流噪声功率谱如图3c所示，然后将NEP计算为NEP=in/RI（图3d），其中在520 nm处获得的最小NEP≈0.45 pW Hz−1/2，在4.6 µm处获得的最低NEP≈18 pW Hz−1/2。基于Ta2NiSe5的PD的较低NEP证明了它们区分信号和噪声的优异能力。图3e显示了与传统大块材料和基于2D材料的PD相比，基于Ta2NiSe5的PD在不同偏压下的波长依赖性特异性检测。对于光电导和测辐射热计响应，D*显示出3.5×1010至8.75×108cm Hz1/2W−1的轻微波动。我们的PD的D*与最先进的商业PD相当，并且高于基于可见光到中红外区域的2D材料的PD。图3. 基于Ta2NiSe5的PD的可见光至MWIR区域的宽带光响应。（a）Vds＝1时RI（蓝色实心正方形）和EQE（红色实心圆）的波长依赖性。（b）基于Ta2NiSe5的PD与2D和块体材料PD的EQE的比较。（c）从1 Hz到10 kHz测量的电流噪声功率谱。（d）基于Ta2NiSe5的PD与以前的PD的NEP性能比较，插图显示了NEP的波长依赖性。（e）不同波长下的比探测率（D*）与基于2D材料的最先进的其他PD以及商用红外PD的比较。为了确定基于Ta2NiSe5的PD的偏振依赖性，我们进行了如图4a所示的实验。垂直入射光使用格兰泰勒棱镜进行偏振，通过旋转半波片同时保持恒定的激光功率来改变样品的激光偏振方向和b轴之间的关系。对最具代表性的638 nm激光偏振特性进行研究，图4b，c显示，随着极化角的变化，光电流表现出显著的周期性变化，最大值和最小值分别沿Ta2NiSe5纳米片的b轴和a轴方向获得。值得注意的是，图4c中的偏振依赖性光响应图显示了由于Ta2NiSe5晶体的[TaSe6]2链的潜在1D排列而导致的两片叶子的形状。最终结果显示，各向异性比（Iph-max/Iph-min）达到约1.47，表明基于Ta2NiSe5的PD的整体性能优于大多数其他报道的PD，如图4f所示，并为设计未来的多功能、空气稳定的光电子器件提供了广阔的前景。图4. 基于Ta2NiSe5的PD的偏振敏感光电检测。（a）利用Ta2NiSe5材料的基于纳米片的偏振敏感光电探测器的示意图。（b）在638 nm激光源下记录的光偏振方向为0°至360°的时间分辨光响应。（c）在638 nm偏振激光下，Vds为−1至0V的光电流中各向异性响应的各向异性响应图。（d）通过在638 nm激光下扫描Ta2NiSe5基PD获得的光电流图，偏振角从0°到180°不等。（e）创建极坐标图以显示在638 nm线性偏振激光照射下在40、36和17 nm厚度下产生的角度分辨光电流。（f）与其他常用的2D和1D材料相比，光电流各向异性比和光响应范围。为了充分探索基于Ta2NiSe5单元的PD在多应用成像中的潜力，如图5a所示构建了一个成像系统。采用逐点或逐像素覆盖整个物体区域，用聚焦的可检测光束照射物体，PD检测到的光电流信号由锁定放大器、前置放大器和计算机收集，计算机记录位置坐标生成高质量图像。为了测试基于Ta2NiSe5的PD的成像能力，将具有“HIAS”图案（15 cm×5 cm）的中空金属板放置在520 nm激光器前面，并以优于0.5 mm的高分辨率成功捕获了所产生的成像，如图5b所示。通过控制外部偏置，可以改变PD在638 nm照明下的响应，并成功实现物体成像清晰度，如图5c所示。在NIR范围内，在基于Ta2NiSe5的PD中获得了覆盖载玻片的钥匙锯齿状边缘的高对比度图像（图5d）。此外，基于Ta2NiSe5的设备在近红外和MWIR区域都表现出高度稳定的响应，确保了高对比度成像以智能识别宏观物体。为了证明这一特性，在1550 nm和3.2 μm处实现了复合物体（硅片和长尾夹）的双通道成像。如图5e所示，近红外光只能检测到一半的长尾夹，而MWIR辐射可以显示整个长尾夹。结果证明了基于Ta2NiSe5的PD在军事和民用应用中检测隐藏物体的潜力。图5. Ta2NiSe5基PD的光电成像应用。（a）使用PD作为成像像素的成像系统的示意图。（b）520 nm处的“HIAS”物体（上图）和相应的高分辨率成像图（下图）。（c）在638 nm处，Vds为0.05、0.1、0.5和1 V的“H”对象。（d）1550 nm覆盖载玻片的钥匙成像。（e）在1550 nm和3.2 µm处被硅片部分隐藏的长尾夹的成像。本文揭示了h-BN封装的Ta2NiSe5基PD在环境条件下在520 nm至4.6 µm的宽光谱范围内工作的特殊光电特性，受光电导和测辐射热效应的控制。光电探测器同时表现出宽带和快速的光电探测能力，具有显著的响应性，超过了现有商业室温探测器的性能。基于Ta2NiSe5的PD的室温响应度达到了34.44 AW−1（520 nm）、32.14 AW−1（638 nm）、29.81 AW−1（830 nm）、20.92 AW−1（1550 nm），16.58 AW−1（2 µm）和0.86 AW−1（4.6 µm）。基于Ta2NiSe5的PD的独特光学特性使其适合于各种应用，包括传感、成像和通信，并且它们与其它2D材料的集成可以进一步增强它们的性能和功能。因此，这项工作的研究为利用2D材料设计稳定的光电探测器铺平了道路，为推进下一代红外光电子研究的发展做出了贡献。论文链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adfm.202305380

一场突如其来的新冠肺炎疫情，成为了2020开年的头等大事。全民防疫的举措让这场没有硝烟的战争不再猝不及防。飞机场、火车站、公司、小区、超市等入口处都能见到防疫工作者的身影。他们是防疫先锋，是公共健康的卫士，是居民区的守护者。而他们的必备神器之一——手持测温仪，也进入了公众的视野，广为人知。今天，我们就来聊一聊测温仪的那些事。受疫情影响，很多人在家办公，出门不是去超市买菜，就是门口取快递。当然，还有不少人在硬核上班。无论出入小区，还是车站进站，现阶段都要经过体温检测。相信大家都有经历过，防疫工作者手持测温仪，对着额头一扫，立刻就显示你的体温数据，非常方便。有很多人对这测温仪都深感好奇，想知道它是怎么工作的。也有人担心它的准确性，担心把自己体温测高了。那么，我们就从测温仪的原理和精确度控制这两点说起。首先，大家都熟悉传统体温计测温的方法，而这种方法显然不适合用于传染性强的新型冠状病毒的防护工作。在这次防疫战中，小巧便携，无需身体接触的手持测温仪就成了急先锋。扫一扫，一秒之内测出体温的测温神器让人们眼前一亮；更令人印象深刻的，还有车站、机场等带有视频的成像测温仪，后者能在快速行进的人流中，辨别每个人的体温，并用保存视频成像。相信你肯定好奇过它们究竟是怎么做到的。接着，我们来一探究竟其中的科学原理。[1] 地铁站检票口的体温监测站（图片摘自人民网）温度和光我们都知道，水银体温计能够测人体的温度，是水银玻璃泡和人体接触后，经过一段时间的热量传递，最终与人体温度达到一致的原理（热平衡）。而测温仪并没有和人体接触，为何能如此快速采集温度信息呢？[2] 水银温度计（图片摘自百度网）答案其实大家也是耳熟能详，那就是---光！没错，就是我们所熟知的那个光！但是这个光，并不是人眼能看到的可见光，而是与可见光相邻的红外光，这里需要科普一下，我们平时所说的可见光实际上是电磁波的一种，电磁波有连续的波谱分布，红外光的波段在红色光之外，因此得名红外光。再简单提一下，除了可见光和红外光，很多电磁波都与大家的生活息息相关，按波长由短到长，有医院CT的X射线，防晒霜防的紫外线，太阳光，灯光，微波炉的微波，电台的射频信号等等，都属于电磁波。[3] 生活中的电磁波（图片摘自NASA Science)说到这里，肯定有人表示，道理我都懂，但是红外光跟人体温度有什么关联呢？关联是必然的，因为人体发射的光，就是红外光！没说错，人体是发光的，而且是无时无刻的在发光。复杂的原理就不赘述了，大家只要记住，任何温度高于绝对零度（零下273.15摄氏度）的物体都会以电磁波的形式向外辐射能量，至于绝对零度（-273.15℃）的物体嘛，大家放心，那是不存在的！红外光和人体温度的关系那么问题来了，既然每人每时每刻都在发射红外光，仪器凭什么就能辨别出正常温度和高烧呢？还能准确读出每个人的温度？这里，我们请一位大佬帮忙解答，他就是与爱因斯坦并称20世纪最重要的两大物理学家，量子力学奠基人之一的马克斯普朗克，他于1900年提出的普朗克黑体辐射定律，完美诠释了温度与辐射的关系。马克斯普朗克简单来讲就是，不同温度的物体发射的光是不一样的，如下示意图， 四条不同的曲线，代表不同温度下黑体辐射的光谱分布，这里的K是热力学温度，数值等于摄氏度+273.15。大家可以看到，温度越高，黑体辐射光的强度就越大，峰值的位置就越靠近紫外区域。那么，答案就呼之欲出了，如果探测到了人体的辐射强度和波谱分布，就完全可以反推出温度T！这就是测温仪测体温的原理。（人体虽不是黑体，却也遵循普朗克定律）。利用红外光探测人体温度究竟准不准？说完测温仪原理的故事，我们再来说说怎么确保每个测温仪都能测得准。上文中，细心的小伙伴发现，普朗克定律图示并没有想象中那么简单，图中展示差异性的谱图都相差了1000℃，人体怎么可能差上1000℃呢？没错，我们人体的温度平均值也就在36℃到37℃之间了，高过37℃的，抗疫期间怕是要去隔离观察了。那么关键点来了，相差几摄氏度的人体辐射谱图中，辐射强度和波谱的差异是非常小的，如何确保测温仪能把握这细小的差异呢？要知道，人体测温的准确性要求是比较高的，特别是在抗疫期间，正常的体温就是大家的通行证。这点上，咱们国家更是不含糊，对于此类测温装置也出台了相应的国家标准来规定精准度。那么，生产厂家是如何确保每台测温仪的准确性呢？下面就让我们来剖析测温仪，探究这里的科学原理。测温仪的"CPU"是什么？我们先从测温仪的构成说起，可以看到下图中，真正与红外光直接相关的，便是红外探测器，顾名思义，这正是测温仪利用红外测温的核心元件,就好比CPU芯片是手机电脑的核心。而它的质量直接决定了测温的准确性。那么，如何判定红外探测器的质量呢？[4] 额温枪（图片摘自网络）这就需要了解红外探测器测红外的细节。简单来说，红外探测器也是由材料构成，红外探测器上的特殊光感材料可以接收外界的红外辐射，并将其转换为电信号，再进行分析计算，最终给出温度值。因此评价红外探测器的好坏，就是评判其将光转换为电信号的能力。在讲红外探测器的评价之前，我们插一句，火车站，机场中带成像系统的测温仪，采用的是更高端的焦平面阵列红外探测器（FPA技术）。[5] 设置在火车站的带成像系统的测温仪（图片摘自包头新闻网）这类成像测温仪就如同照相机或摄像仪，内部感光平面内，分布了很多像素点，焦平面上每一个像素点就是一个红外探测器，这种技术具有二维空间分辨的能力，具备红外成像功能，可以将发高烧的人从人群中辨别出来。如何评价红外探测器，确保其准确性？一般来说，无论是采用单点红外检测器的耳温枪还是FPA焦平面检测器的红外成像测温仪都不需要极快的反应时间或极高的空间分辨率，甚至无需光谱分辨率。所以这类红外检测器的精确度通常是采用激光功率计或热敏电阻等方法来评定的。但是，类似原理的红外探测器还有很多其他的应用领域，尤其是需要FPA焦平面检测器的红外成像仪已经被广泛的应用于军需夜视或热追踪系统、高速热成像、质检或产品研发（针对散热或热工特性）、医疗热成像及红外显微镜等诸多方面。这些应用领域对红外检测器件本身以及对由这些器件组成的测量仪器的性能都有更严苛的要求，比如，需要微秒甚至纳秒级的超短反应时间，需要光谱信息用于化学成像，需要较高的空间分辨率以表征微小物品，需要较高的光谱分辨率，最佳的灵敏度和信噪比，甚至对FPA检测器中每个像素点的均匀一致性都有要求。为了研制和开发这些高端的红外检测器件，科学家们需要用到一种重要的表征方法---傅立叶红外光谱法。实现该法的核心设备就是在科学研究、监测分析领域常见的傅立叶红外光谱仪（简称FTIR红外光谱仪）。FTIR红外光谱仪——表征红外探测器FTIR红外光谱仪是专门应用于红外光谱研究相关的科学仪器，配有标准的红外光源，所发射的红外光经过干涉仪后，经过照射样品，最终到达红外探测器，解析探测器的电信号，并进行FT转换计算，即可得到包含能量强度和波谱分布的红外谱图。科学家们就是把这种检测技术应用到了评价红外探测器材料好坏的研究中，在对光敏度、稳定性等等复杂的研究分析之后，才研发出适合于各种不同应用领域的红外探测器材料，进而工厂将其研究的材料转化为探测器并且大量生产而成为真正实用的商品（包括红外测温仪及其他更为复杂的尖端仪器），发挥了科学家研究的作用。换言之，红外光谱仪对于探测器的表征研究，就好比是一把精准的卡尺，用它来检验每一根直尺的长度是否达到科学家们想要实现的标准。傅立叶变换红外光谱仪以上就是测温仪背后故事的小科普，相信大家对于最近很亮眼的测温仪会有更进一步的了解，对红外探测器精确度的控制以及红外探测器的诸多应用领域也有了更深层次的认知。通过科学家们的努力，和我们生活息息相关的大型红外成像测温仪的准确度、检测能力、检测距离、检出速度和检测区域内的均匀性（即精准度）都会越来越好。所谓工欲善其事必先利其器，实际上并不是所有的红外光谱仪都能做红外探测器的研究与表征，能作为标尺的设备，当然只有技术过硬，具备特殊技能红外光谱仪才能实现！如果您对检测器表征科研课题感兴趣，可以阅读布鲁克的相关应用信息。如果您对红外整体技术感兴趣，长按下方二维码填写产品需求信息表，与我们取得联系。疫情期间，大家做好防护，注意安全。一起为祖国加油！为武汉加油！点击下载布鲁克应用手册——红外检测器表征如果您对我们的红外技术感兴趣，欢迎与我们取得联系，请拨打400热线电话400-777-2600。

红外光电探测器广泛应用于气体传感、气象遥感以及航天探测等领域。然而目前，传统的红外探测材料主要基于碲化铟、铟镓砷、碲镉汞等，需要分子束外延方法生长，以及倒装键和等复杂工艺与读出电路耦合。虽然探测性能高，但是却受限于成本与产量。胶体量子点（CQD）作为一种新兴的红外探测材料，可以由化学热注射法大规模合成，“墨水式”液相加工可以与硅读出电路直接耦合，大大加快红外焦平面阵列（FPA）的研发进度。目前北京理工大学郝群教授团队已实现320×256、1K×1K百万像素量子点红外焦平面。然而，目前红外胶体量子点暗电流噪声较大的问题限制了成像仪的分辨率和灵敏度。近日，北京理工大学研究团队提出了量子点带尾调控方法，通过量子点成核生长分离的再生长技术，成功得到了形貌可控（如图1）、分散性好、半峰宽窄、带尾态优的红外量子点。图1 不同前驱体合成量子点形貌示意图研究人员基于三种胶体量子点制备了单像素光电导探测器，大幅度降低器件的暗电流和噪声30倍以上，室温下2.5 μm延展短波波段比探测率达到4×10¹¹ Jones，响应时间为0.94 μs（如图2）。图2 光电导探测器结构示意图以及形状控制量子点与两组参考样品的器件性能对比在此基础上，研究人员将HgTe胶体量子点与互补金属氧化物半导体 （CMOS） 读出集成电路 （ROIC） 相集成，制备了640×512像素的焦平面阵列成像芯片，有效像元率高达99.997%。成像过程示意图和成像结果如图3所示。图3 成像过程示意图以及形状控制量子点640×512像素的焦平面成像结果图综上所述，这项研究开发了量子点带尾调控方法，通过单像素光电探测器及红外焦平面验证了该方法在暗电流和噪声抑制上的可靠性，在高性能胶体量子点红外光探测器发展中具有重要意义。相关研究工作于2023年11月发表于中科院1区光学顶刊ACS Photonics。该论文的共同第一作者为郝群教授、博士生薛晓梦和罗宇宁，通讯作者为陈梦璐准聘教授和唐鑫教授。论文链接：https://doi.org/10.1021/acs p hotonics.3c01070

受神经形态计算并行处理能力的启发，多通道超构成像（meta-imaging）在成像系统的分辨率增强和边缘识别方面取得了相当大的进步，甚至扩展到中远红外光谱。目前典型的多通道红外成像系统由分离的光栅或合并的多个相机构成，这需要复杂的电路设计和巨大的功耗，阻碍了先进的类人眼成像器的实现。近期，由成都大学郭俊雄特聘研究员、清华大学Yu Liu、电子科技大学黄文教授和北京师范大学张金星教授领导的科研团队开发了一种由铁电超畴（superdomain）驱动的可打印石墨烯等离子体光电探测器阵列，用于具有增强边缘识别能力的多通道超构红外成像。通过直接重新调整铁电超畴而不是重建分离光栅，所制造的光电探测器在零偏压下表现出多光谱响应。与单通道探测器相比，研究人员所开发的多通道红外成像技术表现出更强和更快的形状分类（98.1%）和边缘检测（98.2%）。研究人员开发的概念验证光电探测器阵列简化了多通道红外成像系统，并为人脑型机器视觉中的高效边缘检测提供了潜在的解决方案。相关研究成果以“Type-printable photodetector arrays for multichannel meta-infrared imaging”为题发表在Nature Communications期刊上。基于“活字印刷式”多通道光电探测器阵列的红外成像使用铁电超畴打印的光电探测器的多通道超构红外成像技术方案如上图所示。与多个相机的合并不同，所提出的超构成像的像素点被设计为使用通过“活字印刷式”探测器实施的单个孔径实现并行多通道。通过将单层石墨烯和具有纳米级宽度条纹超畴的BiFeO₃ （BFO）薄膜集成，研究人员开发了一种简单的双端零偏压多通道阵列（MCA）探测器，用于超构红外成像。基于拉曼信号的载流子密度空间监测表明，通过重新调整铁电超畴可以实现石墨烯导电性的非均匀图案化。当工作在零偏压和室温下时，所开发的器件阵列在中红外区域表现出可调谐的透射光谱和选择性响应。“活字印刷式”等离子体光电探测器的制造和架构为了验证这种可打印架构的性能，研究人员通过重新调整铁电畴宽度（对应于活字印刷技术的排版过程）在同一BFO薄膜上制作了一个器件阵列。研究人员重点研究了石墨烯/ BFO超畴（不同宽度）混合结构的光谱响应。所开发的光电探测器实现了约30 mA W⁻ ¹ 的增强响应度和10⁹ Jones数量级的比探测率（D*）。“活字印刷式”光电探测器阵列的表征重要的是，研究人员展示了MCA光电探测器在红外成像应用中的集成，与单通道阵列（SCA）探测器相比，显示出对整体目标形状和边缘检测的更高识别精度，以及更快的训练和识别速度。“活字印刷式”探测器在手势红外成像和识别中的应用总而言之，通过将单层石墨烯和具有纳米级宽条纹超畴的BFO薄膜集成，研究人员开发了一种可打印的光电探测器阵列，证明了这种类型的器件阵列是为多通道超构红外成像应用而设计的，并实现了增强的边缘检测。所开发的可打印光电探测器在零偏压下工作，在室温下表现出约30 mA W⁻ ¹ 的高响应度。这可以归因于石墨烯等离子体与入射光的共振耦合。此外，器件阵列在中红外区域表现出选择性响应，这是通过在环境条件下直接重新调整BFO超畴宽度实现的。这项研究证明，通过在纳米尺度上改变铁电畴可精确控制石墨烯载流子密度。与依赖复杂纳米制造技术的传统器件相比，石墨烯片与不同衬底的兼容性提供了多种优势。此外，该研究还证明了MCA探测器可以增强红外成像中的形状和边缘检测。这些特性使得未来具有简单的电路设计和低功耗的集成光电子平台成为可能。论文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-49592-4

题注：韦布通过将冷却至极低温的大口径太空望远镜(预计是斯皮策红外天文望远镜的50倍灵敏度和7倍的角分辨率)和先进的红外探测器工艺相结合，带来了科学能力的巨大进步。它将为以下四个科学任务做出重要贡献：1. 发现宇宙的“光”；2. 星系的集合，恒星形成的历史，黑洞的生长，重元素的产生；3. 恒星和行星系统是如何形成的；4. 行星系统和生命条件的演化。而这一切，都离不开部署在韦布上的先进的红外探测器阵列！ ============================================================近日，NASA公布了“鸽王”詹姆斯韦布望远镜拍摄的一张照片！ 图1. 韦布拍的一张照片，图源：NASA 什么鬼？！这台花费百亿美金的望远镜有点散光啊… … 怕不是在逗我玩呢吧… … 别急，这确实是韦布望远镜用它的近红外相机(NIRCam)拍的一张照片。确切来说，这只是一张马赛克拼图的中间部分。上面一共18个亮点，每个亮点都是北斗七星附近的同一颗恒星。因为韦布的主镜由18块正六边形镜片拼接而成，之前为了能够塞进火箭狭窄的“货舱”发射升空，韦布连主镜片都折叠了起来，直到不久前才完全展开。但这些主镜片还没有对齐，于是便有了首张照片上那18个看似随机分布散斑亮点。对于韦布团队的工程师而言，这张照片可以指导他们接下来对每一块主镜片作精细调整，直到这18个亮点合而为一，聚成一个清晰的恒星影像为止。想看韦布拍摄的清晰版太空美图，我们还要再耐心等几个月才行。小编觉得，大概到今年夏天，就差不多了吧。=============================================================================中红外仪器MIRI如果把韦布网球场般大小的主反射镜，比作人类窥探宇宙的“红外之眼”的晶状体的话，韦布携带的中红外仪器，可以说就是这颗“红外之眼”的视网膜了。今天，小编要带大家了解的，就是韦布得以超越哈勃望远镜的核心设备——中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument)。图2. 韦布望远镜的主要子系统和组件，中红外仪器MIRI位于集成科学仪器模组(ISIM)。原图来源：NASA如图2所示，韦布望远镜的主、副镜片经过精细调整和校准后，收集来自遥远太空的星光，并将其导引至集成科学仪器模组(ISIM)进行分析。ISIM包含以下四种仪器：l 中红外仪器(MIRI)l 近红外光谱仪 (NIRSpec)l 近红外相机 (NIRCam)l 精细导引传感器/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (FGS-NIRISS)其中，最引人注目的，便是韦布望远镜的中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument) 。MIRI包含一个中红外成像相机和数个中红外光谱仪，可以看到电磁光谱中红外区域的光，这个波长比我们肉眼看到的要长。 图3. MIRI 将工作在 5 至 28 微米的中远红外波长范围。图源：NASAMIRI 的观测涵盖 5 至 28 微米的中红外波长范围(图3)。 它灵敏的探测器将使其能够看到遥远的星系，新形成的恒星，以及柯伊伯带中的彗星及其他物体的微弱的红移光。 MIRI 的红外相机，将提供宽视场、宽谱带的成像，它将继承哈勃望远镜举世瞩目的成就，继续在红外波段拍摄令人惊叹的天文摄影。 所启用的中等分辨率光谱仪，有能力观察到遥远天体新的物理细节(如可能获取的地外行星大气红外光谱特征)。MIRI 为中红外波段天文观测提供了四种基本功能：1. 中红外相机：使用覆盖 5.6 μm 至 25.5μm 波长范围的 9 个宽带滤光片获得成像；2. 低分辨光谱仪：通过 5 至 12 μm 的低光谱分辨率模式获得光谱，包括有狭缝和无狭缝选项，3. 中分辨光谱仪：通过 4.9 μm 至 28.8 μm 的能量积分单元，获得中等分辨率光谱；4. 中红外日冕仪：包含一个Lyot滤光器和三个4象限相位掩模日冕仪，均针对中红外光谱区域进行了优化。韦布的MIRI是由欧洲天文科研机构和美国加州喷气推进实验室 (JPL) 联合开发的。 MIRI在欧洲的首席研究员是 Gillian Wright(英国天文技术中心)，在美国的首席研究员是 George Rieke(亚利桑那大学)。 MIRI 仪器科学家，是 英国天文技术中心 的 Alistair Glasse 和 喷气推进实验室 的 Michael Ressler。 ===============================================================================深入了解MIRI的技术细节 图4. 集成科学仪器模组(ISIM)的三大区域在韦布上的位置。图源：NASA 将四种主要仪器和众多子系统集成到一个有效载荷 ISIM 中是一项艰巨的工作。 为了简化集成，工程师将 ISIM 划分为三个区域(如图4)： “区域 1” 是低温仪器模块，MIRI探测器就包含在其中。这部分区域将探测器冷却到 39 K，这是必要的最初阶段的冷却目标，以便航天器自身的热量，不会干扰从遥远的宇宙探测到的红外光(也是一种热量辐射)。ISIM和光学望远镜(OTE)热管理子系统提供被动冷却，而使探测器变得更冷，则需使用其他方式。“区域 2” 是ISIM电子模块，它为电子控制设备提供安装接口和较温暖的工作环境。“区域 3”，位于航天器总线系统内，是 ISIM 命令和数据处理子系统，具有集成的 ISIM 飞行控制软件，以及 MIRI 创新的低温主动冷却器压缩机(CCA)和控制电子设备(CCE)。 图5. MIRI整体构成及各子系统所处的区域。图源：NASA图5示出了MIRI的整体构成及其子系统在韦布三大区域中的分布情况。包含成像相机，光谱仪，日冕仪的光学模块 (OM) 位于集成科学仪器模块 (ISIM) 内，工作温度为 40K。 OM 和焦平面模块 (FPM) 通过基于脉冲管的机械主动冷却器降低温度，航天器中的压缩机 (CCA) ，控制电子设备 (CCE) 和制冷剂管线 (RLDA) 将冷却气体(氦气)带到 OM 附近实现主动制冷。仪器的机械位移，由仪器控制电子设备 (ICE) 控制，焦平面的精细位置调整，由焦平面电子设备 (FPE) 操作，两者都位于上述放置在 ISIM 附近的较温暖的“区域 2”中。 图6. ISIM低温区域1(安装于主镜背后)中的MIRI结构设计及四个核心功能模块的位置。原图来源：NASA MIRI光模块由欧洲科学家设计和建造。来自望远镜的红外辐射通过输入光学器件和校准结构进入，并在焦平面(仪器内)在中红外成像仪(还携带有低分辨率光谱仪和日冕仪)和中等分辨率光谱仪之间分光。经过滤光，或通过光谱分光，最终将其汇聚到探测器阵列上(如图6)。 探测器是吸收光子并最终转换为可测量的电压信号的器件。每台光谱仪或成像仪都有自己的探测器阵列。韦布需要极其灵敏的，大面积的探测器阵列，来探测来自遥远星系，恒星，和行星的微弱光子。韦布通过扩展红外探测器的先进技术，生产出比前代产品噪音更低，尺寸更大，寿命更长的探测器阵列。 图7. (左)韦布望远镜近红外相机 (NIRCam) 的碲镉汞探测器阵列，(右)MIRI 的红外探测器(绿色)安装在一个被称为焦平面模块的块状结构中，这是一块1024x1024 像素的砷掺杂硅像素阵列(100万像素)。图源：NASA。 韦布使用了两种不同材料类型的探测器。如图7所示，左图是用于探测 0.6 - 5 μm波段的近红外碲镉汞(缩写为 HgCdTe或MCT)“H2RG”探测器，右图是用于探测5 - 28 μm波段的中红外掺砷硅(缩写为 Si:As)探测器。 近红外探测器由加利福尼亚州的 Teledyne Imaging Sensors 制造。 “H2RG”是 Teledyne 产品线的名称。中红外探测器，由同样位于加利福尼亚的 Raytheon Vision Systems 制造。每个韦布“H2RG”近红外碲镉汞探测器阵列，有大约 400 万个像素。每个中红外掺砷硅探测器，大约有 100 万个像素。(小编点评：以单像素碲镉汞探测器的现有市场价格计算，一块韦布碲镉汞探测器阵列的价格就要四十亿美金！！！为了拓展人类天文知识的边界，韦布这回真是不计血本啊！) 碲镉汞是一种非常有趣的材料。 通过改变汞与镉的比例，可以调整材料以感应更长或更短波长的光子。韦布团队利用这一点，制造了两种汞-镉-碲化物成分构成的探测器阵列：一种在 0.6 - 2.5 μm范围内的汞比例较低，另一种在 0.6 - 5 μm范围内的汞含量较高。这具有许多优点，包括可以定制每个 NIRCam 检测器，以在将要使用的特定波长上实现峰值性能。表 1 显示了韦布仪器中包含的每种类型探测器的数量。 表1. 韦布望远镜上的光电探测器，其中MIRI包含三块砷掺杂的硅探测器，一块用于中红外相机和低分辨光谱仪，另外两块用于中分辨光谱仪。来源：NASA而MIRI 的核心中红外探测功能，则是由三块砷掺杂的硅探测器(Si:As)阵列提供。其中，中红外相机模块提供宽视场，宽光谱的图像，光谱仪模块在比成像仪更小的视场内，提供中等分辨率光谱。MIRI 的标称工作温度为7K，如前文所述，使用热管理子系统提供的被动冷却技术无法达到这种温度水平。因此，韦布携带了创新的主动双级“低温冷却器”，专门用于冷却 MIRI的红外探测器。脉冲管预冷器将仪器降至18K，再通过Joule-Thomson Loop热交换器将其降至7K目标温度。 韦布红外探测器工艺及架构 图8. 韦布太空望远镜使用的红外探测器结构。探测器阵列层(HgCdTe 或 Si:As)吸收光子并将其转换为单个像素的电信号。铟互连结构将探测器阵列层中的像素连接到 ROIC(读出电路)。ROIC包含一个硅基集成电路芯片，可将超过 100万像素的信号，转换成低速编码信号并输出，以供进一步的处理。图源：Teledyne Imaging Sensors 韦布上的所有光电探测器，都具有相同的三明治架构(如上图)。三明治由三个部分组成：(1) 一层半导体红外探测器阵列层，(2) 一层铟互连结构，将探测器阵列层中的每个像素连接到读出电路阵列，以及 (3) 硅基读出集成电路 (ROIC)，使数百万像素的并行信号降至低速编码信号并输出。红外探测器层和硅基ROIC芯片是独立制备的，这种独立制造工艺允许对过程中的每个组件进行仔细调整，以适应不同的红外半导体材料(HgCdTe 或 Si:As)。铟是一种软金属，在稍微施加压力下会变形，从而在探测器层的每个像素和 ROIC阵列之间形成一个冷焊点。为了增加机械强度，探测器供应商会在“冷焊”工艺后段，在铟互连结构层注入流动性高，低粘度的环氧树脂，固化后的环氧树脂提高了上下层的机械连接强度。 韦布的探测器如何工作？与大多数光电探测器类似，韦布探测器的工作原理在近红外 HgCdTe 探测器和中红外 Si:As 探测器中是相同的：入射光子被半导体材料吸收，产生移动的电子空穴对。它们在内置和外加电场的影响下移动，直到它们找到可以存储的地方。韦布的探测器有一个特点，即在被重置之前，可以多次读取探测器阵列中的像素，这样做有好几个好处。例如，与只进行一次读取相比，可以将多个非重置性读取平均在一起，以减少像素噪声。另一个优点是，通过使用同一像素的多个样本，可以看到信号电平的“跳跃”，这是宇宙射线干扰像素的迹象。一旦知道宇宙射线干扰了像素，就可以在传回地球的信号后处理中，应用校正来恢复受影响的像素，从而保留其观测的科学价值。 对韦布探测器感兴趣的同学们，下面的专业文献，可供继续学习。有关红外天文探测器的一般介绍，请参阅Rieke, G.H. 2007, "Infrared Detector Arrays for Astronomy", Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol. 45, pp. 77-115有关候选 NIRSpec 探测器科学性能的概述，请参阅Rauscher, B.J. et al. 2014, "New and Better Detectors for the Webb Near-Infrared Spectrograph", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol 126, pp. 739-749有关韦布探测器的一般介绍，请参阅Rauscher, B.J. "An Overview of Detectors (with a digression on reference pixels)" 参考资源:[1]. 亚利桑那大学关于MIRI的介绍网页. http://ircamera.as.arizona.edu/MIRI/index.htm[2]. Space Telescope Science Institute 关于MIRI的技术网页 https://www.stsci.edu/jwst/instrumentation/instruments[3]. 韦布的创新制冷设备介绍 https://www.jwst.nasa.gov/content/about/innovations/cryocooler.html

近日，Science Advances发表了题为“Broadband and photovoltaic THz/IR response in the GaAs-based ratchet photodetector”的研究工作（Sci. Adv. 8, eabn2031 (2022)）。该论文提出了一种基于GaAs/AlxGa1-xAs异质结的量子棘轮结构。这种结构综合利用了电泵浦实现的热载流子注入效应、自由载流子吸收和从轻、重空穴带到自旋轨道分裂带的光跃迁等多种吸收机制，突破了界面势垒的限制，实现了从近红外到太赫兹波段（4-300太赫兹）的超宽谱光响应。A. 量子棘轮探测器结构. B. 探测器能带结构. C. 器件PL光谱. D.探测器微观机制示意图. 近年来，红外(IR)/太赫兹(THz)光电探测器已经引起了极大的关注。然而，设计高性能的宽带红外/太赫兹探测器一直是个巨大的挑战。在宽谱探测器领域，一直是热探测器占据主要地位，但热探测器难以实现高速探测。光子型探测器具有可调节的响应范围、良好的信噪比和非常快的响应速度。量子阱探测器（QWP）响应速度快，灵敏度高，光子响应范围灵活可调，是性能优异的光子型红外/太赫兹光电探测器。但窄带特性使其覆盖波段十分有限。内光发射探测器（IWIP）由于其正入射响应机制、宽谱响应以及可调的截止频率，一直被认为是极具竞争力的宽带红外/太赫兹光电探测器。但其激活能低，导致较大的暗电流，需要在极低的温度(液氦温区)下工作。量子点探测器可以在高温下实现太赫兹探测和正入射响应，但可靠性和可重复性仍然是一个巨大的挑战。光泵浦热空穴效应探测器（OPHED）基于热-冷空穴的能量转移机制进行探测，可以突破带隙光谱的限制，实现超宽谱的红外/太赫兹探测。其探测波长可调，同时能够抑制暗电流和噪声。然而，依赖于外部光学激励的热空穴注入是太赫兹探测的前置条件，这大大增加了OPHED的复杂性。A.暗电流随温度变化 B. 暗电流与常用太赫兹探测器对比 C. 零偏压下微观响应机制 D. 量子棘轮探测器光响应谱. 应用物理与计算数学研究所白鹏与上海交通大学张月蘅、沈文忠研究组提出了一种基于GaAs/AlxGa1-xAs量子棘轮新结构的超宽谱光子型探测器。该探测器能实现正入射响应，响应范围覆盖4-300THz，远超其他光子类型的探测器的覆盖范围。此外，该器件即使在零偏置电压下也能产生明显的光电流。其峰值响应率达7.3 A/W，比OPHED高出五个数量级。由于量子棘轮能带结构的不对称性，器件的响应在正负偏压下也表现出明显的差别。在温度低于 77K时，由于量子棘轮效应，探测器表现出明显的整流行为，器件暗电流比现有的光子型探测器低得多，噪声等效功率低至3.5 pW·Hz−1/2，探测率高达2.9 × 1010 Jones，展示出其在高温下工作的潜能。 该项研究中展示了一种新型超宽带太赫兹/红外光电探测器。在无任何光耦合结构设计的情况下，这种成像器件具备很宽的光谱探测范围（4-300THz），快响应速度，低噪声等效功率和高探测率，为发展高温高速的超宽谱光电探测器件奠定了基础。 该工作近日发表于Science Advances （Sci. Adv. 8, eabn2031 (2022)）上。共同第一作者北京应用物理与计算数学研究所助理研究员白鹏和张月蘅课题组博士研究生李晓虹，共同通讯作者为应用物理与计算数学研究所楚卫东研究员、上海交通大学张月蘅教授和清华大学赵自然教授。研究工作得到了国家自然科学基金、上海市科技自然科学基金、博士后基金和上海交通大学“人工结构及量子调控”教育部重点实验室开放课题的经费支持。上海交通大学张月蘅课题组承担并参与了器件设计、器件性能测试表征及论文写作方面的工作。

由23个国家150多个研究团队组成的国际联盟 Graphene Flagship 运用纳米材料石墨烯研发出一款高精度的新型红外探测器。据团队介绍，这种新型探测仪可检测出纳瓦级的热辐射变化——相当于手轻轻摆动时释放出的能量的千分之一。　　石墨烯的优点是在高性能红外成像和光谱学中的开放性可能性。来自剑桥大学(英国)，恩伯顿有限公司(英国)，光子科学学院(ICFO 西班牙)，诺基亚和约阿尼纳大学(希腊)工作的Graphene Flagship的研究人员开发了一种基于石墨烯的，通过红外辐射检测，对于温度的微小变化的测量，具有极高精确性的热释电热辐射测量仪。　　在《自然通讯》上发表的工作证明了基于石墨烯的非冷却热检测器的最高报告的温度敏感性，能够将温度变化分解为几十μ K。仅需要几纳米的IR辐射功率来在隔离器件中产生这样小的温度变化，比通过紧密靠近的人手递送到检测器的IR功率小大约1000倍。石墨烯红外探测器，可检测出极微小的热辐射变化　　检测器的高灵敏度对于超过热成像的光谱应用是非常有用的。使用高性能的基于石墨烯的IR检测器，可以提供较少的入射辐射的强信号，可以隔离IR光谱的不同部分。这在安全应用中是至关重要的，其中不同的材料(例如爆炸物)可以通过它们的特征IR吸收或透射光谱来区分。　　恩伯顿首席工程师和研究的联合负责人Alan Colli博士说：“使用更高灵敏度的检测器，可以限制大的热带，并且仍然使用在非常窄的光谱范围内的光子形成图像，并且做多光谱红外成像对于安全检查，有特定的签名，材料在窄带中发射或吸收，因此，需要一个在窄带中训练的检测器，这在寻找爆炸物，有害物质或任何分类。”　　典型的IR光电探测器通过热电效应或作为测量由于加热引起的电阻变化的测辐射热计进行操作。基于石墨烯的热释电测辐射热计将这两种方法与石墨烯的优异电性能相结合，以获得最佳性能。石墨烯作为信号的内置放大器，消除了对外部晶体管的需要，意味着没有寄生电容的损失和显着低的噪声。　　石墨烯的高电导率还提供与用于与检测器像素和记录装置接口的外部读出集成电路(ROIC)的方便的阻抗匹配。随着石墨烯质量的持续改进(例如，更高的迁移率)，可以制造具有扩展的动态范围(器件将可靠地工作的温度范围)的稳健器件，同时保持相同的优异的温度响应性。　　剑桥石墨烯中心主任Andrea Ferrari教授说，“这项工作是石墨烯在应用路线图上稳步前进的另一个例子，恩伯顿是一家新公司，专门生产石墨烯光子学和电子学红外光电探测器和热传感器，这项工作例证了基础科学技术如何可以导致迅速的商业化。”Andrea Ferrari是Graphene Flagship的科学技术官员，也是Graphene Flagship管理小组的主席。　　该项目的合作者FrankKoppens教授是 ICFO的量子纳米光电子技术的领导者，并领导Graphene Flagship的光子和光电子工作包。“石墨烯最有前途的应用之一是宽带光电探测和成像，在任何其他现有技术的基础上，在一个材料系统中结合可见光和红外探测是不可能的，Graphene Flagship计划将进一步发展高光谱成像系统，开发石墨烯独特的方向，”他说。　　DanielNeumaier博士(德国AMO)是Graphene Flagship电子和光子学集成部门的领导者，并没有直接参与这项工作。他说：“在过去几年里，红外探测器的市场规模急剧增加，这些设备正在越来越多的应用领域，特别是光谱安全检查变得越来越重要，这需要在室温下的高灵敏度。目前的工作是在满足石墨烯红外探测器的这些要求方面迈出的巨大一步。”相关工作全文发表在Nat. Commun.2017.(DOI: 10.1038/ncomms14311 )上。

随着应用需求的拓展，红外/近红外光谱技术也在不断的发展。相较于高分辨率、成像等高性能指标，越来越多的仪器厂商将重点放在了实用上，从细节处着手，着重解决用户使用过程中的实际问题。据统计，申报仪器信息网2021年度“科学仪器优秀新品评选”活动的红外/近红外光谱类仪器共计12台，其中红外光谱仪8台（含附件），近红外光谱仪4台。另外，还有7台基于红外/近红外光谱原理的专用化仪器。虽然红外光谱仪已经相对比较成熟，但是其发展却从未停滞。随着应用需求的变化，红外光谱仪近年来的发展也呈现多样化。各大厂商相继在操作的灵活性、便捷性、智能化及兼容性等多方面入手，提升仪器的性能和使用体验。2021年度，荧飒光学仪器（上海）有限公司推出多台红外光谱新品，包括，研究型傅里叶变换红外光谱仪Foli20、双样品腔傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-S、移动式傅里叶变换红外光谱仪Foli10 Plus、傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-T等。其中，研究型傅里叶变换红外光谱仪Foli20首次实现入光口/出光口多光路设计，光源和检测器自动切换，增加了科研的灵活性和扩展性。该产品全光谱的分辨率优于0.4cm-1，具备升级更高分辨率的能力；双样品腔傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-S实现积分球漫透射及常规透/反射测量于一体。仪器可测量不同弧度的样品，可兼容不同反射角测量附件，可配置室温检测器和/或低温电制冷、低温液氮MCT检测器，双通道A/D采集自适应；移动式傅里叶变换红外光谱仪Foli10 Plus主机和平板可智能化充电，可实现户外即开即用。该产品的集成智能化红外特征峰峰位识别功能及多组分连续差减功能，可实现混合物的快速搜索，并可更换各类测量附件，一键式卡扣锁紧，适合不同应用场景；傅里叶变换红外光谱仪 Foli10-R-T，采用双样品腔双通道设计，相互独立且等效使用，并可同时实现2种大型红外附件的测试，可同时配置室温检测器和低温液氮MCT检测器，双通道A/D采集自适应，实现最快60K扫描速度。此外，天津港东科技股份有限公司推出的傅里叶变换红外光谱仪FTIR-650S在多重防潮设计和抗电磁干扰设计方面也进行了创新，产品采用了更大容量干燥剂筒结构设计，更优异的干涉仪和探测器防潮设计，大幅降低更换干燥剂的频率，有效保护红外光谱仪的光学系统和探测系统。作为一类比较成熟的仪器分析方法，红外光谱已经得到了广泛的应用，特别是在制药、生物研究以及食品和饮料的终端用户中应用非常广泛。质量控制是中药评价的关键问题，而采用单一的化学成分分析方法无法适用于成分复杂的中药体系。应用现代仪器分析手段，建立于中药整体系统上的光谱量子指纹图谱技术是中药质量一致性评价的新方法，特别FTIR红外光谱测定快速，指纹特征性强，是开展中药原料药物和中成药质量控制的简单易行方法。天津市能谱科技有限公司推出的中药红外量子指纹一致性评价系统(LZ9000FTIR)通过FTIR红外光谱法原理，对中药红外光谱指纹进行分析测试。该产品把连续光谱量子指纹化，它能按照官能团量子指纹特征峰类型对化合物进行官能团分类的定性和定量分析，通过对其准确分析进行评价，可揭示数据背后的质量变异而作为中药的质控依据，为建立中药红外量子指纹图谱提供大量特征信息数据。随着FTIR光谱仪器技术的不断进步，红外附件也在不断发展，从而促使红外光谱技术得到更加广泛的应用。比如，天津市能谱科技有限公司的珠宝漫反射附件 IRA-51是一款设计独特的仓外大样品漫反射附件产品，测量平台位于仓外，大尺寸样品可直接置于样品台上，完全摆脱了珠宝尺寸大小的局限；Specac的Arrow系列一次性ATR单次反射附件采用最新的Si芯片技术，是一款可抛弃型ATR样品盘，其采用可回收聚丙烯制成，专门用于污染、腐蚀、胶黏、强酸碱性样品。一次使用一片，即插即用，用完即可抛弃。作为一类实用型的分析方法，近红外光谱仪器的创新也更多以更加适合应用场景为目的。仪器操作的简单便捷，让近红外光谱仪走入了更多的应用领域，得到越来越多不同类型用户的认可，而小型化的产品设计给在线及系统集成提供了更多的便利。2021年度，福斯分析仪器公司推出了近红外多功能品质分析仪NIRS DS3，产品采用全新设计的操作软件ISIscan Nova，可预约定时开机，定时自检。新的软件系统将实时监控光源使用情况，并在预期寿命结束前500小时给出提醒，而且光源连接使用全新设计，无需任何工具即可徒手更换，更快更简便。海洋光学亚洲公司也推出了两款近红外光谱仪，其中高灵敏度NIRQuest+近红外光谱仪采用增强光学台和孔径设计，改善光谱仪的响应，实现更低的检测极限。同时，由于灵敏度的提升，积分时间缩短，从而降低了检测时间，在流水线或流动液体样品检测时具有很大优势；Flame-NIR+ 近红外光谱仪无移动部件，坚固耐用，可用于严苛环境。产品的小尺寸非常适合集成在手持系统中，并且客户可以根据自己的应用自行更换狭缝，来调整光谱仪的通光量及分辨率。任何一类仪器都不可能“放之四海而皆准”，针对不同行业或领域开发的专用化仪器不仅可以针对性地解决问题，而且可以提高通用仪器的利用率，并在一定程度上支撑国家产业和科技的高质量发展，成为当前科学仪器的一个重要发展方向。从2021年度申报的红外/近红外光谱仪器新品来看，在气体和油品检测方面有多款新品推出。在气体检测方面，谱育科技的EXPEC 1900 傅里叶红外气体遥测仪将可见光成像+红外成像+化学成像三合一叠加显示。对比常规的可见成像+化学成像的图像显示，增加了红外成像的叠加显示。红外成像不仅可以在夜间提供视野支持，同时可利用红外热像显现检测区域内的高温污染云团、排口等，叠加显示于化学成像的图像上,可辅助研究污染气体云团的分布与扩散趋势。另外，产品采用了云台扫描与振镜扫描相结合的速扫描方式，提高扫描效率的同时，提升了检测区域的准确性；北京乐氏联创科技有限公司推出了9100FIR 傅里叶红外气体分析仪，这是一款便携式傅里叶变换红外气体分析仪，其采用PLS偏最小二乘法，高分辨率分析模式（1cm-1的分辨率），开放气体组分化学计量方法模型构建功能，适用于对各种排放气体进行现场在线分析，包括工业废气、锅炉烟气排放、焚烧炉排放，也可用于环境空气中无机气体、有机气体的快速应急检测；此外，常州亿通分析仪器制造有限公司也推出了红外一氧化碳气体分析仪(CO) ET-3015AF。在油品检测方面，深圳市德沃仪器有限公司推出了用于成品油检测的近红外光谱仪DW-NIR-PD。该仪器属于光栅扫描型，采用德州仪器的数字镜像整列微型近红外光谱仪InGaAs探测器。据悉，该产品收集了1000多份汽油和柴油的样品和数据，样品覆盖全国各地的大小炼油厂和检测机构的数据，并针对国内使用的油样自行开发近红外数据模型；此外上海昂林科学仪器股份有限公司推出了全自动便携式红外测油仪OL1025，山东格林凯瑞精密仪器有限公司推出了新款含油量检测红外分光测油仪GL-7100，分别在仪器的便携性和智能化方面进行了改进和创新。

短波红外和中波红外波段是两个重要的大气窗口。在该波段范围内，碲化汞胶体量子点表现出良好的光响应。此外，胶体量子点具有易于液相加工制备以及与硅基工艺兼容等优势，因此有望显著降低红外光电探测器的成本。然而，目前胶体量子点红外光电探测器在比探测率、响应度等核心性能方面与传统块体半导体红外探测器相比仍存在一定差距。有效地调控掺杂和迁移率等输运性质是提升量子点红外光电探测器性能的关键。据麦姆斯咨询报道，近期，北京理工大学光电学院和北京理工大学长三角研究院的科研团队在《光学学报》期刊上发表了以“高载流子迁移率胶体量子点红外探测器”为主题的文章。该文章第一作者为薛晓梦，通讯作者为陈梦璐和郝群。在本项工作中，采用混相配体交换的方法将载流子迁移率提升，并且实现了N型、本征型、P型等多种掺杂类型的调控。在此基础之上，进一步研究了输运性质对探测器性能的影响。与光导型探测器相比，光伏型探测器不需要额外施加偏置电压，没有散粒噪声，拥有更高的理论灵敏度，因此是本项工作的研究重点。同时，使用高载流子迁移率的本征型碲化汞量子点薄膜制备了短波及中波红外光伏型光电探测器。实验过程材料的合成：Te前驱体的制备在氮气环境下，称量1.276 g（1 mmol）碲颗粒置于玻璃瓶中，并加入10 ml的三正辛基膦（TOP）中，均匀搅拌至溶解，得到透明浅黄色的溶液，即为TOP Te溶液。碲化汞胶体量子点的合成在氮气环境下，称量0.1088 g（0.4 mmol，氮气环境下储存）氯化汞粉末置于玻璃瓶中，并加入16 ml油胺（OAM），均匀搅拌并加热至氯化汞粉末全部溶解。本工作中合成短波红外和中波红外碲化汞胶体量子点的反应温度分别为65℃和95℃。使用移液枪取0.4 mL的TOP Te溶液，快速注入到溶于油胺的氯化汞溶液中，反应时间分别为4 min和6 min。反应结束后加入20 ml无水四氯乙烯（TCE）作为淬火溶液。碲化银纳米晶体颗粒的合成在氮气环境下，称量0.068 g（0.4 mmol）硝酸，并加入1 mL油酸（OA）和10 mL油胺（OAM）中，均匀搅拌30 min。溶解后，注入1 mL TOP，快速加热至160℃并持续30-45 min。然后向反应溶液中注入0.2 mL TOP Te（0.2 mmol），反应时间为10 min。碲化汞胶体量子点的混相配体交换混相配体交换过程包括液相配体交换和固相配体交换。选择溴化双十二烷基二甲基铵（DDAB）作为催化剂，将碲化汞胶体量子点溶在正己烷中，取4 ml混合溶液与160 μL β-巯基乙醇（β-ME）和8 mg DDAB在N,N-二甲基甲酰胺（DMF）中混合。之后向溶液中加入异丙醇（IPA）进行离心，倒掉上清液，将沉淀物重新溶解在60μL DMF中。固相配体交换是在制备量子点薄膜后，用1,2-乙二硫醇（EDT）、盐酸（HCL）和IPA（体积比为1:1:20）溶液对已成膜的碲化汞胶体量子点表面进行处理。碲化汞胶体量子点的掺杂调控在调控碲化汞胶体量子点的掺杂方面，Hg²⁺可以通过表面偶极子稳定量子点中的电子，所以选择汞盐（HgCl₂）来调控量子点的掺杂状态。在液相配体交换结束后，向溶于DMF的碲化汞胶体量子点溶液中加入10 mg HgCl₂得到本征型碲化汞胶体量子点，加入20 mg HgCl₂得到N型碲化汞胶体量子点。材料表征采用混相配体交换的方法不仅可以提高载流子迁移率还可以通过表面偶极子调控碲化汞胶体量子点的掺杂密度。液相配体交换前后中波红外碲化汞胶体量子点的TEM图像如图1（a）所示，可以看到，进行液相配体交换后的碲化汞胶体量子点之间的间距明显减小，排列更加紧密。致密的排列可以提高碲化汞胶体量子点对光的吸收率。混相配体交换后的短波红外和中波红外碲化汞胶体量子点的吸收光谱如图1（b）所示，从图1（b）可以看出，短波红外和中波红外碲化汞胶体量子点的吸收峰分别为5250 cm⁻¹和2700 cm⁻¹。利用场效应晶体管（FET）对碲化汞胶体量子点的迁移率和薄膜的掺杂状态进行测量，把碲化汞胶体量子点沉积在表面有一层薄的SiO₂作为绝缘层的Si基底上，基底两侧的金电极分别作为漏极和源极，Si作为栅极，器件结构如图1（c）所示。通过控制栅极的极性和电压大小，可以使场效应晶体管分别处于截止或导通状态。图1（d）是N型、本征型和P型中波红外碲化汞胶体量子点的场效应晶体管转移曲线。利用FET传输曲线的斜率计算了载流子的迁移率μFET。图1 （a）混相配体交换前后碲化汞胶体量子点的透射电镜图；（b）短波红外和中波红外碲化汞胶体量子点的吸收光谱；（c）碲化汞胶体量子点薄膜场效应晶体管测量原理图；（d）在300K时N型、本征型和P型中波红外碲化汞胶体量子点的场效应晶体管转移曲线测试结果。分析与讨论碲化汞胶体量子点光电探测器的制备光伏型探测器不需要施加额外的偏置电压，没有散粒噪声，理论上会具有更好的性能，借鉴之前文献中的报告，器件结构设计为Al₂O₃/ITO/HgTe/Ag₂Te/Au，制备方法如下：第一步，在蓝宝石基底上磁控溅射沉积50 nm ITO，ITO的功函数在4.5~4.7 eV之间。第二步，制备约470 nm的本征型碲化汞胶体量子点薄膜。第三步，取50 μL碲化银纳米晶体溶液以3000 r/min转速旋转30 s，然后用HgCl₂/MEOH（10 mmol/L）溶液静置10 s后以3000 r/min转速旋转30 s，重复上述步骤两次。在这里，Ag⁺作为P型掺杂层，与本征型碲化汞胶体量子点层形成P-I异质结。最后，将器件移至蒸发镀膜机中，在真空环境（5×10⁻⁴ Pa）下蒸镀50 nm Au作为顶层的电极。高迁移率光伏型探测器的结构图和横截面扫描电镜图如图2（a）所示。能级图如图2（b）所示。制备好的探测器的面积为0.2 mm × 0.2 mm。图2 （a）高迁移率碲化汞胶体量子点P-I异质结结构示意图及扫描电镜截面图 （b）碲化汞胶体量子点P-I异质结能带图。器件性能表征为了探究高载流子迁移率短波红外和中波红外光伏型探测器的光电特性，我们测试了器件的I-V曲线以及响应光谱。图3（a）和（b）分别是高迁移率短波红外和中波红外器件的I-V特性曲线，可以看到短波红外和中波红外探测器的开路电压分别为140 mV和80 mV，这表明PI结中形成了较强的内建电场。此外，在零偏置下，高迁移率短波红外和中波红外器件的光电流分别为0.27 μA和5.5 μA。图3（d）和（e）分别为1.9 μm（300 K） ~ 2.03 μm（80 K）的短波红外器件的响应光谱和3.5 μm（300 K） ~ 4.2 μm（80 K）的中波红外器件的响应光谱。比探测率D*和响应度R是表征光电探测器性能的重要参数。R是探测器的响应度，用来描述器件光电转换能力的物理量，即输出信号光电流与输入光信号功率之比。图3 （a）300 K时短波红外I-V曲线；（b）80 K时中波红外I-V曲线；（c）短波红外及中波红外器件的比探测率随温度的变化；（d）短波红外器件在80 K和300 K时的光谱响应；（e）中波红外器件在80 K和300 K时的光谱响应；（f）短波红外和中波红外器件的响应度随温度的变化。图3（e）和（f）给出了探测器的比探测率D*和响应度R随温度的变化。可以看到，短波红外器件在所有被测温度下，D*都可以达到1×10¹¹ Jones以上，中波红外器件在110 K下的D*达到了1.2×10¹¹ Jones。应用此外，本工作验证高载流子迁移率的短波红外和中波红外量子点光电探测器在实际应用，如光谱仪和红外相机。光谱仪实验装置示意图如图4（a）所示，其内部主要是一个迈克尔逊干涉仪。图4（b）和（c）为使用短波红外和中波红外量子点器件探测时有样品和没有样品的光谱响应结果。图4（e）和图4（f）为样品在短波红外和中波红外波段的透过率曲线。对于短波红外波段，选择了CBZ、DDT、BA和TCE这四种样品，它们在可见光下都是透明的，肉眼无法进行区分，但在短波红外的光谱响应和透过率不同。对于中波红外波段，选择了PP和PVC这两个样品。在可见光下它们都是白色的塑料，但在中波红外光谱响应和透过率不同。图4（d）为自制短波红外和中波红外单点相机的扫描成像。，短波相机成像可以给出材质信息。中波红外相机成像则是反应热信息。以烙铁的中波红外成像为例，我们可以清楚地了解烙铁内部的温度分布。在可见光下，硅片呈现不透明的状态使用自制的短波红外相机成像后硅片呈现半透明的状态。图4 （a）利用高载流子迁移率探测器进行响应光谱测量的原理示意图；（b）和（c）分别是在有样品和没有样品两种模式下用自制探测器所探测到的光谱响应；（d）自制短波红外和中波红外光电探测器的单像素扫描成像结果图；（e）TCE、BA、DDT和CBZ在短波红外模式下的透光率，插图为四种样品的可见光图像；（f）PVC和PP在中波红外模式下的透光率，插图为两种样品的可见光图像。结论综上所述，采用混相配体交换的方法，将量子点薄膜中的载流子迁移率提升到了1 cm²/Vs，相较于之前的研究提升了2个量级。并且通过加入汞盐实现了对量子点薄膜的掺杂调控，分别实现了P型、本征型以及N型多种类型的量子点薄膜。同时，基于本征型高迁移率量子点制备了短波红外和中波红外波段的光伏型光电探测器。测试结果表明，提升量子点的输运性质，有效的提升了探测器的响应率、比探测率等核心性能，并且实现了光谱仪和红外相机等应用。本项工作促进了低成本、高性能量子点红外光电探测器的发展。这项研究获得国家自然科学基金（NSFC No.U22A2081、No.62105022）、中国科学技术协会青年托举工程（No.YESS20210142）和北京市科技新星计划（No.Z211100002121069）的资助和支持。论文链接：https://link.cnki.net/urlid/31. 1 252.o4.20230925.0923.016

红外双波段光电探测器是重要的多光谱探测器件，特别是近红外/短波红外区域，相较于可见光有更强的穿透能力，相较于中波红外可以以较低的损耗识别冷背景的物体，因此广泛应用于民用和军事领域。当前红外双波段探测器主要面临光谱不可调谐，器件结构复杂而不易与读出集成电路相结合的挑战。据麦姆斯咨询报道，近日，合肥工业大学先进半导体器件与光电集成团队在光电子器件领域取得重要进展，研究团队研发了一种光谱可调谐的近红外/短波红外双波段探测器，相关研究成果以“Bias-Selectable Si Nanowires/PbS Nanocrystalline Film n–n Heterojunction for NIR/SWIR Dual-Band Photodetection”为题，发表于《先进功能材料》（Advanced Functional Materials, 2023: 2214996.）。第一作者为许晨镐，通讯作者为罗林保教授，主要从事新型高性能半导体光电子器件及相关光电集成技术方面的研究工作。该研究使用溶液法制备了硅纳米线/硫化铅异质结光电探测器（如图1（a）），工艺简单，成功将硅基探测器的光谱响应拓宽到2000 nm。基于有限元分析法的COMSOL软件分析表明，一方面，有序的硅纳米线阵列具有较大的器件面积，提升了载流子的输运能力，且纳米线阵列具有较好的周期性，入射光可以在纳米线结构之间连续反射，产生典型的陷光效应。另一方面，小尺寸的纳米线阵列可以看作是微型谐振器，可以形成HE₁ₘ谐振模式，增强特定入射光的光吸收。通过调制外加偏压的极性，器件可以实现近红外/短波红外双波段探测、近红外单波段探测、短波红外单波段探测三种探测模式的切换。器件还具有较高的灵敏度，在2000 nm光照下的探测率高达2.4 × 10¹⁰ Jones，高于多数短波红外探测器。图1 双波段红外探测器结构图及相关仿真和实验结果图2 偏压可调的近红外/短波红外双波段探测及探测率随光强的变化曲线此外，该研究还搭建了单像素光电成像系统（如图3（a）），在2000 nm光照下，当施加-0.15 V和0.15 V偏压时，该器件能对一个简单的英文字母实现成像。但是不施加偏压时，缺无法清晰成像。这表明只需要对器件施加一个小的偏置电压时，就可以将成像系统的工作区域从近红外调整到短波红外，具有较高的灵活性。图3 光电成像系统及成像结果这项研究得到了国家自然科学基金、安徽省重点研发计划、中央高校基本科研业务费专项资金等项目的资助。

天津市拓普仪器有限公司与欧洲知名的FTIR厂商合作，同时结合多年红外生产经验，开发出适合中国市场使用的新型傅立叶变换红外光谱仪FTIR920系列已经面市，该仪器应用了多种独特技术来确保此款紧凑型的红外光谱仪具有很高的性能。FTIR920的尺寸只有59×39×19cm，是一款紧凑而通用的傅立叶红外光谱仪。FTIR920型在光学设计、软件及固件设计方面独具特色，可以显著减少总分析次数。干涉仪采用新型的迈克尔逊自补偿光学系统，能去除许多常规光学干涉仪中存在的光学校正问题。FTIR920设计中避免了传统三面直角棱镜的使用并能动态校正。该仪器广泛应用于科研机构，大学实验教学及各行业的应用检测。欢迎广大新老客户订购!订购电话：022-88289916 88289918　　技术指标：　　波长范围 7000 至 400 cm-1 红外光源 高强度气冷　　分束器 多层KBr 探测器 低噪音DLATGS　　分束器,可选 ZnSe, CaF2, CsI 探测器 MCT(可选)　　分辨率 2 cm-1 清洗功能 是　　分辨率，可选 1.0 或 0.5 cm-1 附件 通用FTIR 附件　　孔径比 f /3.2 操作系统 Windows 98/2000/XP　　干涉计 自动校正　　射束直径 30 mm 能量(电压) 90-230VAC, 12VDC, 40 W　　参考频率 HeNe laser 外形尺寸 长59×宽39×高19 cm　　喷射端口 可选 重量 24 kg　　样品室 长20×宽26×高16 cm 环境温度 15 - 28 ℃　　样品处光束 10 mm dia. 环境湿度 低于 65%

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

仪器信息网讯 作为“科学仪器自主创新政策保障体系研究”专项课题调研活动的一部分，2012年4月9日-11日，该课题调研组走访了江苏、上海两地的国内外近红外相关仪器厂商。　　调研组成员包括了中国仪器仪表学会、近红外专业技术委员会的相关负责人，近红外光谱仪器研发专家以及应用方法开发的专家，北京科学学研究中心该课题具体负责人，业内专家等，如中国仪器仪表学会的科学仪器学术工作委员会执行副主任燕泽程、总后油料研究所刘慧颖研究员、浙江大学的戴连奎教授、江苏大学食品学院陈斌教授、华东理工学院倪力军教授、中石化石油化工科学研究院褚小立博士、业内资深人士李云济博士、北京科学学研究中心杨丽及常静 同时仪器信息网亦参加了此次调研活动。 调研组部分成员（上排从左至右分别是：燕泽程、刘慧颖、戴连奎；下排从左至右分别是：陈斌、倪力军、褚小立)　　“科学仪器自主创新政策保障体系研究”专项课题此次选择的调研对象包括：近红外光谱关键零部件生产企业、即将进入或正在进入近红外光谱仪器领域的企业，以及国内外知名的近红外光谱仪器生产企业等。　　在调研过程中，中国仪器仪表学会的科学仪器学术工作委员会执行副主任燕泽程向各企业介绍了中国仪器仪表学会的基本情况，并指出，“作为一个立体式的服务平台，学会希望在人才流、资金流、信息流等方面为企业提供全方位的支持。”　　北京科学学研究中心的杨丽、常静向各企业介绍了专项课题的设立背景和目的，“科学仪器自主创新政策保障体系研究”专项课题由科技部设立，北京科学学研究中心、中国仪器仪表学会联合开展研究。为了推动2011年科技部、财政部首次设立的国家重大科学仪器设备开发专项的有效实施，此专项课题构建了相关政策保障体系，确保能够促进我国科学仪器设备自主创新能力的有效提升。　　江苏飞格光电：半导体激光器生产企业 人均产值高达200多万　　江苏飞格光电有限公司成立于2009年，坐落于江苏镇江科技新城。江苏飞格光电拥有最先进的激光器技术和封装技术，主要经营光通信用半导体激光器组件、光发射/接收模块、光收发一体模块等，具备光器件、光模块的全系列产品的研究开发和生产加工能力。经过3年的发展，目前江苏飞格光电年产值已达9000万，而其员工则不到40人，其人均产值高达200多万，是一家具有潜力的企业。江苏飞格光电有限公司总经理 詹敦平先生　　江苏飞格光电主要产品之一的半导体激光器，可作为近红外光谱仪的光源。半导体激光器应用在光纤通信领域的波段是从760nm—2900nm，而近红外光谱(780—2526nm)区域与光通信用的光谱波段有很大的交集面，因此，半导体激光器在激光光谱学中具有广泛的应用，包括从分子光谱、等离子物理、高阶谐波产生的应用到大气污染的监测及癌症的诊断等。半导体激光器在光谱仪器中优势主要有可调谐性、高灵敏度、高选择性、波长易调制性、高单色性、价格低且寿命长及高可靠性。780nm、850nm、980nm、1270—1610(20nm间隔)波长范围的半导体激光器可以直接应用到近红外光谱仪器上。　　江苏惠通：国产基于MEMS技术近红外光谱仪将产业化　　江苏惠通集团主要产品为遥控器、显像管插座、连接器、控制系统装置、其它电子产品五大类，专业开发生产遥控器已有十余年，拥有40条遥控器专业生产线，年生产能力达4500万只。为飞利浦、东芝、夏普等国际知名公司及国内名牌厂家配套。江苏惠通集团工程技术中心主任 龙涛先生　　江苏惠通集团工程技术中心龙涛主任热情接待了前来调研的专家们，并介绍了公司研发中心的情况以及近红外光谱仪研发过程中的问题等。惠通几年前就开始研发近红外光谱仪技术，于2010年3月，该公司的《MEMS内嵌式、便携式智能红外光谱探测器研发》项目通过了验收。但是，该仪器的一致性、光学效率等性能的提高还需要时间解决。目前，该仪器正在多个应用单位使用，通过用户的反馈不断完善仪器技术，相信不久该产品将实现产业化。　　集团拥有60多人的省级技术开发中心，用于生产的技术支持 同时又内建由30多人组成的电子产品研究中心，专门致力于尖端领先产品的研究开发，具有较强的自主研发RF产品及其它各类智能化产品的能力，包括近红外光谱仪、压电陶瓷触摸按键等的研发。　　福斯：为客户提供世界上最好的专业的分析解决方案　　1956年，Nils Foss先生在丹麦成立福斯公司。目前，公司在世界各地约有1155名员工，在四个国家建立了研究和开发中心、在四个国家设立了制造工厂、在20多个国家成立了销售和服务公司、世界各地拥有超过75个专用经销商。2011年福斯公司销售额约1.9亿欧元，98%的业务产生在丹麦以外。福斯赛诺分析仪器（苏州）有限公司总经理 Rikard先生福斯赛诺分析仪器（苏州）有限公司商务经理 田毅先生　　在全球范围内，福斯公司有40000多个用户，几乎包括了所有食品和农业方面的前100强的跨国公司，和一些中小型的企业。全世界85%的牛奶生产、80%的粮食交易和75%的啤酒生产都是使用福斯的解决方案进行测试。　　福斯公司是一家致力于技术创新的企业，拥有超过200名的高级工程师和科学家组成的研发部门，每年将销售额的11%投资于产品创新和开发。在福斯公司研发部门中，有一个专门进行“概念设计”的团队——研发未来10年用户会用的技术 而且福斯公司新产品研发的流程控制严格，有效规避了研发风险 同时在整个开发过程中，还积极邀请了客户参与，保证了所开发的新产品能够满足客户需求。　　上海棱光：步履艰难的国产近红外厂商　　上海棱光技术有限公司成立于1993年，是由上海分析仪器总厂研究所的一部分改制而成，至今已有近半个世纪研制光谱及其他分析仪器的历史。目前，公司共有员工60多人，年销售收入1000多万元，其中出口量达18%。上海棱光原总经理 吴树恩先生上海棱光总经理 李兵先生　　吴树恩先生介绍了一些上海棱光技术创新的例子，和专家一起分析探讨了其中成功、失败的原因。李兵先生介绍了上海棱光的发展概况。　　上海棱光以勇于创新为企业精神，公司技术人员比例达70%，大学以上学历达到95%，技术开发人员在分光光度计领域都有着数十年的开发经验，研发力量雄厚，并与中国农大、复旦大学等多所高校建立长期合作与开发关系。上海棱光还承担了上海科技发展基金项目、国家级火炬计划、国家创新基金、国家科技部攻关项目及上海市高新技术成果转化项目。　　上海棱光主要产品有分子光谱仪器、物理光学仪器、生命科学仪器等，公司产品全部为拥有自主产权的新型仪器。目前，上海棱光根据国内行业及市场的需要，将主要精力集中于中高端荧光分光光度计的开发与应用。其中，F97系列荧光分光光度计代表了国内一流水平。近红外系列仪器是国家科技部“九五”攻关项目，已于2002年通过部级专家验收，自主开发研制，包括两项专利，其中S400为农产品品质快速测定仪，是针对农产品、种子、饲料工程等行业收购检测分析所用。　　赛默飞：提供实验室、在线、手持式近红外光谱仪全线产品　　赛默飞世尔科技年销售额120亿美元，员工约39000人。借助于Thermo Scientific、Fisher Scientific和Unity™ Lab Services三个首要品牌，赛默飞将创新技术、便捷采购方案和实验室运营管理的整体解决方案相结合，为客户、股东和员工创造价值。　　1982年，赛默飞在中国建立第一个销售办公室。经过三十年的发展，目前赛默飞在中国拥有1900名员工，服务于第一线的专业人员超过1000名 6家生产工厂，苏州在建的大规模工厂2012年也将投产 在北京和上海共设立了5个应用开发中心，将世界级的前沿技术和产品带给国内客户，并提供应用开发与培训等多项服务 位于上海的中国技术中心结合国内市场的需求和国外先进技术，研发适合中国的技术和产品 在北京、上海、广州、成都、沈阳等多个城市设有分公司或销售办公室，2012年还将在武汉、西安成立分公司。赛默飞中国区市场传播总监 毛君玲女士赛默飞中国区市场便携式光学分析销售经理 徐征宇先生　　赛默飞近红外光谱仪产品和技术包括来自尼高力的研究型、在线型傅里叶变换近红外光谱仪产品，以及来自于Polychromix公司的手持式近红外光谱仪。Polychromix公司利用提供给NASA(美国宇航局)的MEMS技术，开发出了首款实现真正意义上的手持式近红外分析仪，应用于医药、海关、食品安全、农业、饲料、塑料回收、织物回收、以及烟草等行业，为使用者带来了方便快捷的检测方式。　　海洋光学：创新20年 定位于Key Components Provider　　1989年，Michael J.Morris博士获得了美国能源部资助项目——测量海水中酸度、颜色的变化。1992年Morris博士发明了世界上第一台微型光纤光谱仪，创立了海洋光学公司。2004年海洋光学被豪迈集团收购。海洋光学加入豪迈集团后，制定了正确的市场战略和定位、完善了产品线、获得了充裕的资金和经验丰富的职业经理人等，市场快速扩张，保持了市场份额第一。海洋光学涉及到的技术和产品线包括光谱仪、化学传感器、度量仪器、光纤、薄膜及光学元件。至2011年，海洋光学在全球累积售出了180000套光纤光谱仪。海洋光学亚洲分公司首席顾问 龚雅谦先生　　2006年，海洋光学在上海成立亚洲分公司 2009年，成立了蔚海光学仪器公司，开始中国本地化生产和研发 2010年，部分产品线从美国转移到中国 2011年，海洋光学亚洲销售额比2006年增长了20倍，占全球的四分之一。海洋光学在上海主要生产组装光纤和部分光谱仪产品，并且已经开始为中国客户量身定做一系列解决方案。　　海洋光学的愿景——Powered byOcean Optics，即公司主要发展方向是提供微型光纤光谱仪这个“心脏”。其大部分产品都隐藏在合作伙伴的环保仪器里面，因此大家很少能直接在市面上看到海洋光学的产品，就好像Intel的CPU一样。而其中也包括多款用于近红外光谱中的光学器件和可独立使用的近红外光谱仪。　　在技术创新方面，近期，海洋光学投入10000美金设立创新奖“Blue Ocean”，“Blue Ocean”的设置旨在积聚创造性的创意和技术，激发有志之士发掘潜能改造世界，实现最终的市场商品化。Blue Ocean 奖项分为两阶段，第一阶段的奖项发布旨在为新创意新技术的评估及开发提供资金，进行概念的考证。　　瑞士步琪：推动近红外光谱技术的专业性与应用性　　1939年，瑞士步琪公司创始人Walter Buchi先生创立了一间玻璃工厂，即瑞士步琪公司前身 1957年，瑞士步琪公司推出世界上首台旋转蒸发仪，有效地解决了化学实验室中有机溶液的快速回收问题，至今已经成为全球旋转蒸发技术的市场领导者 1961年，瑞士步琪公司推出凯氏定氮仪、熔点仪 1999年，瑞士步琪公司收购了瑞士布勒集团的分析技术部门，主要引入了近红外光谱仪产品线和整个技术团队。　　2005年，瑞士步琪公司在中国成立子公司——步琦实验室设备贸易(上海)有限公司，全面负责瑞士步琪公司在中国(含香港、澳门)的市场、销售及售后服务在内的一切业务。步琦实验室设备贸易(上海)有限公司总经理 邱世章先生　　目前，瑞士步琦近红外光谱仪主要有两款，如，2005年上市的NIRFlex N-500，2010年上市的IP 54防尘防水NIRMaster近红外以及2012年推出的IP65防尘防水的NIRMaster近红外。瑞士步琦近红外技术采用了专利的偏振干涉仪，将傅里叶变换近红外的抗震性提高了40倍 其NIRCal化学计量软件，可自动建模、评估模型优劣。　　国产近红外光谱仪器发展探讨　　在此次近红外光谱仪器相关厂商走访活动中，专家与厂商负责人通过深入交流，探讨了近红外光谱仪器发展所面临的问题：　　近红外光谱仪器的光源、探测器等工艺需要保障其稳定性、一致性、可靠性等 稳定且具有一致性的近红外光谱仪是标准化所要求的基础，同时模型传递方法的应用是以重复性极好的仪器设备为前提的 　　小型化、便携式、单一性专用仪器与通用性共同发展，未来可与环境保护、食品安全相结合，发展专用仪器 　　近红外光谱技术对软件的维护较其他分析仪器的要求更多一些，所以，近红外光谱要发展，最终需要有用户企业组建应用团队 　　专注1~2个具体的应用领域，面不要太广，即选好用户 　　近红外光谱市场前景很好，但是需要培育，以及思想观念的转变 　　国产近红外光谱仪新产品开发中缺乏快捷的科技信息沟通、最新的元器件等 　　近红外光谱原理创新的难度大，其新产品技术的研发需要人力、技术的积累 　　应将更多的、有一定规模的国内仪器公司拉入近红外光谱领域 　　“做”仪器是一个非常复杂的事情，对市场需求、国家政策、标准、上下游企业、知识产权等需要深入了解、并且要与之相符合。

滨松公司2015年推出了一款最新的微型化光谱探测器——MEMS-FPI C13272。MEMS FPI NIR Spectrum Sensor，全称“微机电加工工艺制作法布里珀罗腔型近红外光谱探测器”，简称MEMS-FPI。是一款超小型、低成本的光谱探测器产品。虽说微型光谱仪也不是一个新鲜的概念了（2013年滨松就推出了指尖大小的微信光谱仪C12666MA），但是MEMS-FPI C13272的出现，对熟悉光谱仪行业的人来说也会是一个大惊喜。原因很简单，因为这个器件彻底打破了传统意义上人们对于光谱仪的认知，不仅原理上跟传统光谱仪完全不同，还将微型化做到了新的极致。既然是“微型化”，那“身材”肯定是棒棒哒。具体有多小，见上图就好了。之所以能够做得如此之小，主要是在三个方面的功夫：1、该器件使用的分光技术不是大家所熟知的光栅，而是极为罕见的方法——法布里珀罗标准具，所以使得该光谱仪仅仅使用单点的InGaAs探测器，就能够得到光谱图。这么做的好处是可以用三个“大大”归纳：大大省了InGaAs材料，大大降了制作成本，大大减了探测器部分的体积。2、法布里珀罗标准具的制作，采用的是MEMS加工方法，从而使分光部分的体积也减小不少。3、探测器部分和分光部分被封装在了一个器件之中。综上三点，笔头大的小身板儿就诞生了。MEMS-FPI近红外光谱仪结构示意图物联网、可穿戴设备等概念当下也是如火如荼，其不可或缺的推进力，也是传感器体积和性能的不断极致。而光谱仪由于能够帮助人们识别物质，更是成为了众多厂商和消费者极为关注的一类。但苦于没有成熟的的微型光谱探测元件方案，如今市面上也鲜有一款能够帮助人们识别物质成分的民用消费级设备。而现在随着“微型化”产品的陆续出现，相信那些对于可穿戴“天马行空”的想法也能将真的够落地成真了。就这只MEMS-FPI C13272（光谱范围在1.55~1.85μ m）来说，可以实现对气体（环境测量）、食品和饮料、农产品、饲料、石油化工等产品的检测。不过，在如今的这个处处脑洞大开的世界，有点其他的一些应用前景，也是说不定的事。目前滨松拥有该产品的少量配套评估板和软件，如有意对该产品进行测试评估，敬请和滨松中国取得联系。另外，在即将在11月27日举办的BCEIA上，MEMS-FPI C13272不但会出展，其可连移动设备的DEMO机也将同台展出，现场将提供sample，欢迎前来体验。MEMS-FPI DEMO模块可连移动设备MEMS-FPI是日本滨松的产品图为其在今年9月日本JASIS展出的DEMO模块实物想象一下，今后人们通过手里的价格低廉的设备，就能知道所吃食物的物质组成，饮料里是否有不健康的东西，空气质量的好坏，衣服所含成分等等。人们也可以根据自己的身体状况，决定喝不喝桌上摆着的这一杯咖啡或者果汁，做饭的时要不要使用那么多油。到那时，健康饮食将不再只是脑中的概念，而是实实在在可以掌控的事实了。点击进入滨松MEMS-FPI C13272资料下载

p style="text-align: center "便携式近红外光谱仪器应用技术交流会召开br//pp　　strong仪器信息网讯/strong 2018年11月17日，“便携式近红外光谱仪器应用技术交流会”在无锡召开。该交流会由中国仪器仪表学会近红外光谱分会苏沪工作站主办、无锡迅杰光远科技有限公司承办，超100人参加了此次会议。本次交流会由近红外产品相关从业者与近红外产品用户代表共同参与，研发、生产、应用三方从各自角度“发声”，探讨便携式近红外产业创新发展之路。br//pp　　为了凝聚苏沪及周边地区从事近红外光谱技术研究与应用的力量，近红外光谱分会在2017年4月23日成立苏沪工作站。成立这一年多时间里，苏沪工作站已发起和主办了多场近红外光谱技术论坛，苏沪工作站已经成为近红外光谱分析技术在当地发展的平台，促进了近红外技术更快的发展。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/d68d9a76-4c24-4053-9e84-7aa83e7b8c23.jpg" style="" title="IMG_4986.jpg"//pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/1a18a9c7-98cc-426e-8ea2-36d561131cc7.jpg" style="" title="IMG_4988.jpg"//pp style="text-align: center "交流会现场/pp　　上世纪70年代的一台傅里叶变换中红外光谱仪器或80年代的一台拉曼光谱仪器的体积，可能会占据半个实验室那么大。而现在的傅里叶变换中红外光谱仪、近红外光谱仪、拉曼光谱仪已经做到了可手持大小。其中，小型化的光谱将在现场检测、实时测试等领域发挥巨大作用。来自德国杜伊斯堡-埃森大学教授的H.W.Siesler介绍到，相关市场调查报告所示，小型光谱仪器的市场预期在2021年将达到3亿美元，年复合增长率为15%。这个增长将以现场检测和日常生活消费类应用为基础。/pp　　不久前，巴西坎皮纳斯州立大学塞里奥.帕斯奎尼教授发表了一篇关于近红外光谱研究最新进展的综述文章。该综述主要从近红外的三大支柱——基础研究、化学计量学、仪器三方面展开评述。其中，关于光谱仪的研制进展，主要集中在专用仪器、过程分析仪器、微型/手持光度计、高光谱成像与成像仪器等方面。对此，南开大学教授邵学广也曾在多个场合表示，价格更便宜、速度更快、专用、特殊功能、灵活数据传输等是小型近红外光谱的发展方向。/pp　　日前，巴斯夫的初创公司TrinamiX推出了一款名为Hertzstü ck的小型红外传感器，采用了PbS探测器，波长范围为1000-3000nm。Hertzstü ck可以作为传感器芯片安装在智能手机的电路板上。TrinamiX希望到2022年消费者就可以用到这款近红外光谱。/pp　　那么，小型近红外光谱仪到底具有哪些优点和发展机会呢?当然，它也必然存在着一定的劣势和面临的困境。光瞻智能科技的罗苏秦对此做了深入分析，他指出，小型近红外光谱仪器具有低价、灵活、稳定、集成系统容易调整、即插即用等优势 而在光谱分辨率、扫描范围、灵敏度、长期稳定性、可靠性、精确性、仪器标准化等方面还存在着很多不足。小型近红外光谱仪的发展机会主要在于现场检测、消费者相关市场、工业4.0和过程分析、简单应用、可以使用第三方软件等方面 而威胁主要来自于大品牌以及众多同类产品的竞争对手、用户对近红外的接受程度、一些失败事例会打击用户对近红外的信息。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/877ac1eb-4dec-43b1-99f0-c4367141a7e1.jpg" title="IMG_4996.jpg" alt="IMG_4996.jpg"//pp style="text-align: center "杜伊斯堡-埃森大学H.W.Siesler分享/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/aa45e00b-ab40-4c61-a953-1efd8a06ce46.jpg" title="IMG_5012.jpg" alt="IMG_5012.jpg"//pp style="text-align: center "南开大学邵学广分享/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/316f2a9d-c51b-4948-98ce-da1060df85cc.jpg" title="IMG_5024.jpg" alt="IMG_5024.jpg"//pp style="text-align: center "光瞻智能科技罗苏秦/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/78f5ed78-b5e3-4f3b-9c8c-e54a49a20fb7.jpg" title="IMG_5190.jpg" alt="IMG_5190.jpg"//pp style="text-align: center "江苏大学陈斌致辞/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/89659a80-f3e0-4980-92bf-4dc7972608e3.jpg" title="IMG_4992.jpg" alt="IMG_4992.jpg"//pp style="text-align: center "华东理工大学杜一平致辞/pp　　此次技术交流会，国内外多家近红外光谱仪器厂商参与，分别介绍了其产品技术特点以及在研发、应用等方面的经验与体会。br//pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/144702d6-8454-415f-b29d-6088a6f3bddf.jpg" title="IMG_5067.jpg" alt="IMG_5067.jpg"//pp style="text-align: center "无锡迅杰光远科技有限公司 兰树明/pp　　迅杰光远2016年在无锡成立，核心业务是小型化近红外设备开发、建模服务及应用方案开发。针对目前中国近红外光谱技术应用中存在的问题，迅杰光远提出了研制“不操心易接受，在保障性能的同时尽可能低价格”的近红外光谱仪器，同时，致力于“保证光谱仪的一致性，实现远程建模，并且，建立一支专业应用团队来帮助用户维护仪器和模型”的发展目标。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/1ef359a8-b9fb-4417-ae6d-1abc239da0db.jpg" title="IMG_5085_meitu_2.jpg" alt="IMG_5085_meitu_2.jpg"//pp style="text-align: center "上海棱光技术有限公司 蔡贵民/pp　　由于近红外光谱分析技术的应用特点，使得近红外光谱仪器具有以下几个特点：更侧重光谱的信噪比，弱化光谱的分辨能力 丰富的光谱预处理算法，有效弥补仪器的一些硬件设计弱点 化学计量学与应用模型的结合，拟合能力强大，让仪器光谱更加相对化，仪器无需完成所谓的标准化光谱。蔡贵民结合上海棱光研制新款光栅扫描型近红外光谱仪的过程，介绍了一些研制体会，给大家一些解决方法以供参考。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/22fa5904-bbf8-4631-b30c-32c6877f607e.jpg" title="IMG_5127.jpg" alt="IMG_5127.jpg"//pp style="text-align: center "上海昊量光电设备有限公司--王亮/pp　　上海昊量光电设备有限公司是国内知名的激光及光电设备代理商，专注于光电领域的技术服务与产品经销。日前昊量光电与德国INSION GmbH公司签订了独家代理协议。德国INSION公司的产品，将集成光学技术应用到光纤光谱仪产品上，将光纤光谱仪所有光学元器件集成在一块基底材料上(One-chip design)，从而设计生产出了微型光纤光谱仪(厚度仅为9.5mm)。INSION超紧凑型光纤光谱仪广泛用于医疗检测，食品检测，农业机械，LED分选，化工在线检测，颜色测量，生化分析等领域。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/abb1cc79-e653-4efb-b178-7b149fcbbb85.jpg" title="IMG_5149_meitu_3.jpg" alt="IMG_5149_meitu_3.jpg"//pp style="text-align: center "济南海能仪器股份有限公司--吕江川/pp　　2017年，海能仪器与芬兰Spectral Engines Oy公司达成战略合作协议。Spectral Engines研发生产的基于MEMS技术的微型近红外光谱探测器NIRONE SENSOR，具有体积紧凑、完全可编程、高SNR和准确度、适合大批量生产、价格低、适合集成到在线或便携式设备等优点 结合丰富的光学附件、扩展附件等，为微型近红外光谱探测器的二次开发和研发提供了一种方便快捷的解决方案。/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/18bd1fdd-fbb8-4a93-bdbd-a2b36d800ffc.jpg" title="IMG_5188.jpg" alt="IMG_5188.jpg"//pp style="text-align: center "北京伟创英图科技有限公司--姚建垣/pp　　姚建垣在分享中，谈到了对于便携式近红外光谱分析仪产业化的几点体会：尊重市场、谨慎开发，在眼花缭乱中有所为有所不为 做好定制化细分小市场精准服务。蚂蚁啃骨头大有作为 明晰用户检测需求，引导用户正确应用便携式近红外光谱检测技术，对检测误差需求要客观分析 便携分析仪可靠性、稳定性是最关键技术指标 做好产业化技术、批量化制造工艺是关键，软件是核心 温度是近红外光谱技术应用的最大隐患，小仪器大隐患。/pp　　对于近红外技术市场的推广姚建垣也发出了倡议：不过度消费市场，保护近红外光谱检测技术健康发展 不搞低价竞争，匠心做好产品制造，专心做好精准服务，留有共同发展空间，精心发展近红外光谱事业 近红外光谱技术的核心是应用，人的因素是最重要的，绝大多数的失败案例在于人的因素，加强应用培育、培训、指导、咨询工作极为重要 近红外光谱市场巨大，领域、行业应用众多，企业个体无法完全应付，应发展第三方服务业务，专业做好应用支持 近红外光谱技术解决了大量快检应用的痛点问题，得到了广泛的应用，同时，解决近红外光谱技术本身痛点问题也应受到关注，例如：模型应用难度、低含量检测预处理技术、批量制作工艺技术、仪器标准化技术等。/pp　　关于此次便携式近红外光谱仪器应用技术交流会，中国林业科学研究院杨忠研究员同时进行了手机网络直播，点击观看的人数已超过13000人次。/pp　　a href="http://m.zm518.cn/zhangmen/livenumber/share/entry/?sharerId=c548e416719741f89-3938&circleId=71025016342a14ee5-7a91&liveId=2042667× tamp=1542607429583&from=groupmessage&isappinstalled=0" target="_blank"strong直播回放||便携式近红外光谱仪器应用技术交流会/strong/a/pp style="text-align: center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201811/uepic/3fae5447-4f00-42a2-800e-4e4a2e01ee52.jpg" title="微信图片_20181119154947_meitu_4.jpg" alt="微信图片_20181119154947_meitu_4.jpg"//pp style="text-align: center "用户与厂商交流现场/p

近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院微纳制造与系统集成研究中心在《创新》（The Innovation）上发表了题为“Schottky Infrared Detectors with Optically Tunable Barriers Beyond the Internal Photoemission Limit”的研究论文，报道了突破内光发射限制的势垒可光调谐肖特基红外探测器。内光发射效应作为光电效应的重要分支，阐明了光照射至金属-半导体界面时热载流子如何被激发并跨越肖特基势垒，最终进入半导体以完成光电转换的物理过程。1967年以来，研究人员致力于基于内光发射效应的肖特基光电探测器研究，并在拓展响应光谱范围以及开发与硅工艺兼容的红外探测器方面取得了进展。然而，相关探测器的性能受制于截止波长与暗电流之间的矛盾，且通常需要在低温条件下运行。该团队提出了势垒可光调谐的新型肖特基红外探测器（SPBD），有效解耦了光子能量与肖特基势垒之间的关联，使得SPBD能够在保持高肖特基势垒以抑制暗电流的同时，还能够探测到低于肖特基势垒能量的红外光。在室温背景下，SPBD实现了对黑体辐射的探测，并获得了达7.2×109Jones的比探测率。该研究制备的原型器件展现出低暗电流、宽波段响应以及对黑体辐射敏感的性能。制备流程与硅基CMOS工艺具有良好的兼容性，为低成本、低功耗、高灵敏硅基红外探测器的研制提供了新方案。研究工作得到国家重点研发计划等的支持。论文链接 传统肖特基探测器和势垒可光调谐的肖特基红外探测器的对比

由范德华（vdW）异质结内产生的层间激子（interlayer excitons）驱动的红外（IR）探测器，能够克服二维材料光电探测器的诸多问题。过渡金属二硫族化合物（TMDC）的范德华异质结为层间激子的产生提供了先进平台，可用于探测单个TMDC的超截止波长。近日，韩国化学技术研究院（Korea Research Institute of Chemical Technology）、韩国忠南国立大学（Chungnam National University）与韩国国立蔚山科学技术院（Ulsan National Institute of Science and Technology）组成的科研团队在Advanced Functional Materials期刊上发表了以“High-Performance Infrared Photodetectors Driven by Interlayer Exciton in a Van Der Waals Epitaxy Grown HfS2/MoS2 Vertical Heterojunction”为主题的论文。该论文的共同第一作者为Minkyun Son、Hanbyeol Jang和Dong-Bum Seo，通讯作者为Ki-Seok An。这项研究首次提出了一种由层间激子驱动的高性能红外光电探测器，该红外探测器由化学气相沉积（CVD）生长的范德华异质结所制备。这项研究标志着光电器件领域进步的一个重要里程碑。研究人员选择HfS₂与MoS₂的组合来构成范德华异质结平台，从而制备成层间激子驱动的红外探测器。这是由HfS₂的选择性生长以及HfS₂与MoS₂的适当能带偏移（band offset）所激发的。在两步CVD工艺中，HfS₂仅在MoS₂上选择性生长，从而构建了具有较大界面面积的垂直异质结，并为层间激子的产生提供有利的条件。图1a展示了采用两步CVD工艺制备HfS₂/MoS₂范德华垂直异质结的过程。图1 HfS₂/MoS₂范德华垂直异质结的制备及成果研究人员利用拉曼光谱和光致发光（PL）技术，探究了原始MoS₂和HfS₂/MoS₂的结构特征和光学性质，结果如图2a至图2c所示。为了进一步阐明异质结构的化学组成，研究人员利用X射线光电子能谱技术（XPS）对HfS₂/MoS₂进行了化学鉴定，测量结果如图2d至图2f所示。图2 原始MoS₂和HfS₂/MoS₂的光谱探测结果以及HfS₂/MoS₂的XPS测量结果随后，为了直接证实HfS₂与MoS₂之间存在垂直异质结，研究人员针对其获取了高分辨率透射电子显微镜（HRTEM）图像以及相应的快速傅里叶变换（FFT）分析，结果如图3所示。图3 HfS₂/MoS₂垂直异质结HRTEM图像和FFT分析接着，研究人员对基于HfS₂/MoS₂的光电探测器的原理及性能做了详细研究。图4a为基于HfS₂/MoS₂的光电探测器示意图，光电性能测试结果如图4b至4d所示。研究人员同时制备了MoS₂光电探测器，并与基于HfS₂/MoS₂的光电探测器的光电性能进行了比较，结果如图4e至图4h所示。图4 基于HfS₂/MoS₂的光电探测器的性能及其与MoS₂光电探测器的比较最后，研究人员探索了不同红外波长（850 nm、980 nm和1550 nm）下基于HfS₂/MoS₂的光电探测器的光响应情况，结果如图5a至图5d所示。图5e展示了在漏极电压（VDS）=−5 V和5 V时，HfS₂/MoS₂能带对齐（band alignment）中层间激子的光致电子提取过程。图5 基于HfS₂/MoS₂的光电探测器的光响应及其层间激子的驱动原理综上所述，这项研究成功制备了基于CVD生长的HfS₂/MoS₂异质结高性能光电探测器。在两步CVD工艺中，HfS₂仅在MoS₂上生长，从而建立了具有较大界面面积的垂直异质结。这种有利结构能够有效促进层间激子的产生。该基于HfS₂/MoS₂的光电探测器表现出卓越的性能，在470 nm波长处，探测率（D*）=5 × 10¹⁴ Jones，比MoS₂光电探测器提高了36倍。值得注意的是，在1550 nm波长处（该波段已超出HfS₂和MoS₂各自的探测范围），基于HfS₂/MoS₂的光电探测器的性能表现为：光响应度（R）=600 A/W，D*=7 × 10¹³ Jones，快速上升和衰减时间分别为60 µs和71 µs。这项研究首次报道了利用CVD工艺生长的TMDC来制备层间激子驱动的红外探测器，这种方法为大规模开发高性能二维材料红外探测器开辟了道路。这项研究获得了韩国国家研究基金会（NRF，2021M3H4A3A01055854和2021M3H4A3A02099208）的资助和支持。

近日，大连化物所催化基础国家重点实验室热电材料与器件研究组（525组）姜鹏研究员、陆晓伟副研究员、包信和院士团队开发了柔性、可穿戴长波红外光热电探测器，并将其用于电子皮肤非接触温度感知。仿生触觉是智能机器人感知外部环境刺激的基础。在传统触觉系统中，触觉传感器需要与外部环境物理接触进而获取温度信息，无法在接触前对外部刺激作出预判。因此，发展具有非接触温度感知能力的先进触觉传感技术，将有助于为机器人交互感知领域带来全新的体验。光热电探测器是基于光热、热电两个能量转换过程，可在无需制冷、无需偏置电压、无接触的条件下实现对长波红外辐射（8至14μm）的灵敏探测。本工作中，研究团队在前期光热电探测器工作（Adv. M ater. ，2022；Adv. Mater .，2019；Nat. Commun. ，2019）的基础上，在具有长波红外吸收能力的柔性聚酰亚胺（PI）衬底上构建了Te/CuTe热电异质结，制备出高灵敏度、柔性、可穿戴长波红外光热电探测器。Te/CuTe热电异质结一方面可以提升复合薄膜的热电功率因子，起到降低器件噪音的作用；另一方面可以通过降低其光学反射损耗，并将其光学反射极小值与PI吸收峰对齐，增强光热电耦合，提升器件灵敏度。在非接触式温度感知测试中，当目标温度从零下50°C上升至110°C，所制备的柔性光热电探测器灵敏度均优于商业刚性热电堆，温度分辨能力可达0.05°C。以此为基础，研究团队利用该红外探测器在接近辐射源过程中响应电压的斜率变化，开发了动态温度预警系统，使得软体机械手可对热源进行预先判定。该工作为在仿生触觉系统中引入红外探测技术提供了可行的解决方案，在机器人交互感知、虚拟现实等领域具有重要的应用前景。相关研究成果以“Touchless thermosensation enabled by flexible photothermoelectric detector for temperature prewarning function of electronic skin ”为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上。上述工作得到国家自然科学基金、国家重点研发计划、辽宁省自然科学基金、大连化物所创新基金等项目的资助。（文/图 郭晓晗、陆晓伟）文章链接：https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.202313911

近日，青岛星空智程康复中心进行了自闭症体医融合试点项目——脑科学相关研究，该项研究对自闭症儿童进行了全面的评估测试。本次研究就是由山东体育学院脑科学研究团队硕士研究生，参与儿童运动干预的研究。调查影响运动干预改善自闭症儿童问题行为因素的研究，进而快速帮助自闭症儿童改善问题行为。功能近红外光谱（functional Near-Infrared Spectroscopy,fNIRS）技术的是一项成熟的无损检测技术，可对组织血氧进行非侵入的检测，是从前额叶和运动皮层获取脑氧信号的一种常用的、有效的方法；近红外光谱设备经光源不断发出700-900nm的近红外光线进入人体组织，并通过探测器检测被氧合血红蛋白（Oxygenated Hemoglobin,HbO2）和还原血红蛋白（Deoxygenated Hemoglobin,Hb）吸收的近红外光谱，以此持续监测人脑活动。此外，便携式近红外光谱设备可以在运动状态下监测儿童的大脑功能。与其他非侵入性脑功能磁共振成像、脑电图检测技术和计算机断层成像相比，近红外光谱在儿童脑功能研究中具有以下优势：1、适中的时间和空间分辨率，这不仅可以检测大脑组织微循环中氧合血红蛋白和脱氧血红蛋白的浓度变化，还能够有效避免心率及呼吸对血氧信号的干扰。2、便携方便，且测试过程中对被测试者的限制较小。3、可进行运动状态下的实时监测，更适合检测运动对脑功能的影响。目前，近红外光谱技术已广泛应用于脑功能研究和神经影像学研究当中，此外近红外光谱仪因其易于穿戴并具有良好的空间分辨率等特性，在脑机接口（brain-computer interfacing,BCI）领域也获得了长足的发展。最关键的是，该台仪器无辐射！研究团队介绍山东体育学院脑科学研究团队现有教授1人,副教授1人,在读研究生13人,其中在读博士研究生1人,在读硕士研究生12人。董贵俊，博士，教授，博士生导师，山东体育学院运动与健康学院副院长，主要研究领域为运动生理学及运动医学，研究方向为运动损伤修复分子机制。已在国内外《Food Chemistry》、《JCIT》、《体育科学》、《中国运动医学杂志》等权威杂志发表论文20余篇，其中SCI5篇，EI3篇，CSSCI检索及中文核心期刊15篇。李可峰，博士，副教授，硕士生导师，主要研究方向为科学健身与健康促进。已在国内外《Environmental Microbiology》、《微生物学通报》、《中国运动医学杂志》等权威杂志论文数篇，主持完成山东省自然科学基金山东省高等学校科技计划项目、山东省研究生教育创新计划项目等多项省部级课题。团队成员主要从事运动康复、运动人体科学、运动训练、体育教育训练学等工作，团队组成多元化，涉及到儿童脑功能测试和康复训练也有科学的理论支撑。研究团队成员通过量表调查的方式对自闭症儿童进行了表达/语言沟通、社交能力、感知/运动能力、健康/生理/行为等方面进行了科学具体的测试及评分。团队拥有三台国内先进的便携式近红外光谱仪器设备，光源为两波长LED，通道最高可达63通道，时间分辨率最高可达100Hz，该设备已在国内五十余家顶级单位形成示范应用。通过脑近红外功能成像仪器（f-NIRS）对孤独症儿童静息状态下脑功能连接以及任务状态下脑功能激活进行了测试与评估。

承担中国探月工程第二步&ldquo 落月&rdquo 任务的嫦娥三号探测器将于今年12月份择机发射，它将实现中国航天器首次在地外天体的软着陆，从嫦娥三号着陆器中释放的月球车还将完成中国首次在月表的巡视探测。　　昨日，探月与航天工程中心启动为中国第一辆月球车全球征名的活动，要求名称体现探月理念和月球车特点。参与者除了要选好名称，还要提交一份不多于300字的创意说明和背景阐述，每人最多允许提交5个方案。从昨日开始到10月25日，参与者可以提交方案，11月上旬，将确定最终入选名称。部分获奖者将有机会免费亲临西昌发射中心现场观摩嫦娥三号发射。　　目前，包括月球车，以及嫦娥三号着陆器等组件，都已经被运抵西昌卫星发射基地。嫦娥三号已经进入到了发射前在前方发射场的调试、测试、准备阶段。　　一、嫦娥三号探测器揭秘　　看着像辆车 实为机器人　　正在向全球征名的月球车将跟随年底择机发射的嫦娥三号&ldquo 着陆探测器&rdquo 展开对月球表面的探测。探月工程总设计师吴伟仁说，这不仅是我国第一辆月球车，且全部为中国制造，国产率达到100%。　　嫦娥三号探测器　　二、长相：身背太阳翼 脚踩&ldquo 风火轮&rdquo 　　月球车的专用名称叫做&ldquo 月面巡视探测器&rdquo ，设计质量是140公斤，由移动、结构与机构、导航控制、综合电子、电源、热控、测控数传和有效载荷等分系统组成。　　在活动现场，记者看到了月球车1：2的模型，从模型上看，它的大脑袋上有一个定向天线和几个太阳敏感器，两侧为太阳翼，尾巴上很多天线，右后侧是导航相机和全景相机。它脚踩六个&ldquo 风火轮&rdquo 似的移动装置。腹部的&ldquo 秘器&rdquo 最多：包括红外成像光谱仪、避障相机、机械臂、激光点阵器等。　　中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津说，从严格意义上来说，月球车并不是一辆车，而是一个长着轮子，能够适应恶劣空间环境并开展空间科学探测的航天器，是一个小型化、低功耗、高集成、高智能的机器人。　　据了解，月球车驶下着陆探测器后，可通过地面遥操作控制和自主规划路径，自主导航等开展长期的科学探测。　　三、落月靠"3只眼"　　嫦娥三号任务是我国探月工程&ldquo 绕、落、回&rdquo 三步走中的第二步，是承前启后的关键一步。在&ldquo 绕月&rdquo 阶段，中科院上海技术物理所、上海光学精密机械所为嫦娥卫星研制了&ldquo 激光眼&rdquo &mdash &mdash 激光高度计，为我国首幅全月面三维图提供了高程，相当于地球上的海拔高度。即使在无可见光的月面环境下，激光计也能&ldquo 拍摄&rdquo 自如。　　但比起距离月面一两百公里外的绕月，零距离接触的落月对激光测距精度和速度提出了极高要求。在我国探月初期，嫦娥卫星对月发射一束激光，在月面形成的&ldquo 激光足印&rdquo 约有120米方圆范围，而嫦娥三号激光测距的&ldquo 足印&rdquo 将小到米级，测量精度进一步提高，可实时监测嫦娥三号着陆器距离月面的高度。　　除了这束&ldquo 大激光&rdquo ，&ldquo 嫦娥&rdquo 还有一道灵敏度极高的&ldquo 小激光&rdquo 。当&ldquo 嫦娥&rdquo 向月面释放着陆器，着陆器将在接近月面时，通过激光三维成像，进一步&ldquo 观察地形&rdquo ，获取正下方图像。如下方不适合降落，它就马上换一块地方，确保着陆点相对更为平坦。这种接近&ldquo 现场直播&rdquo 的实时成像需在数秒内完成，为此中科院上海技物所研制的三维成像系统采用了多源激光并扫、实时成像方法，这种实测方式是在着陆月球时首次应用。　　两只&ldquo 激光眼&rdquo 之外，&ldquo 嫦娥&rdquo 另有一只&ldquo 红外眼&rdquo &mdash &mdash 红外成像光谱仪。这台仪器置于俗称&ldquo 月球车&rdquo 的月面巡视器上，当巡视器从着陆器中驶出，便开启这一关键探测设备。这只&ldquo 眼睛&rdquo 不但能在可见光范围获得上百个光学波段的图像，还能用来探索可见光之外的&ldquo 光&rdquo ，捕捉月球物质资源放出的红外线光谱。因为每种物质都有其独特的&ldquo 红外图谱&rdquo ，红外成像光谱仪以极高的光谱分辨率&ldquo 拍摄&rdquo 月表物质，并能通过计算机直接将物质分门别类。　　对于登月任务以及其后实施的返回任务，卫星发射重量越轻越好，因此&ldquo 嫦娥&rdquo 严格控制体重。相关项目负责人上海技物所研究员王建宇透露，此次星载的红外成像光谱仪只有5公斤多，是&ldquo 嫦娥&rdquo 3只眼中最轻的，而机载的同类光谱仪重量可达百公斤。今后，这种超轻型成像光谱仪器还能用于火星、小行星等更遥远的深空探测任务。　　四、性能：耐极限温度 能爬坡越障　　月球车以太阳能为能源，能够耐受月球表面真空、强辐射，以及从正150摄氏度到负180摄氏度，温差超过300摄氏度的极限温度和环境。工作时的舱内温度可以控制在零下20摄氏度至零上50摄氏度之间。　　月球车凭借六个轮子可实现前进、后退、原地转向、行进间转向、20度爬坡、20厘米越障。　　&ldquo 月面松软、崎岖不平、障碍物很多。月球车能够对月面环境和障碍进行感知和识别，然后对巡视的路径进行规划。月球车在月面巡视时采取自主导航和地面遥控的组合模式。&rdquo 探月工程副总指挥、探月与航天工程中心主任李本正说。　　五、作息：大干3个月 一觉14天　　月球上的一天相当于地球上的27天多，月球昼夜间隔相当于地球上14天。李本正说，月球车具备月球表面环境的生存能力，该休息的时候自动进入休眠状态，然后又能自动唤醒重新工作。据新华视点消息，月球车在月球上是连续工作14天，然后&ldquo 睡&rdquo 14天再重新工作。　　在月球表面巡视的3个月中，月球车将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析，开展月壤厚度和结构的科学探测，对月表物质主要元素进行现场分析。它传回来的数据，将帮助人们更直接、更准确地了解神秘的月亮。　　六、月球车探月过程：　　1、动身　　今年12月，中国将在西昌卫星中心用长征-3B增强型火箭发射&ldquo 嫦娥三号&rdquo 。　　2、着陆　　当&ldquo 嫦娥三号&rdquo 完成发射、飞行到达月球时，着陆探测器采取不同制导方式，从距月面15公里处开始动力下降，经过主动减速、调整接近、悬停避障等飞行阶段，实现路径优、燃料省、误差小的安全着陆。　　&ldquo 到达月球轨道后，月球车将由着陆器背负，由变推力液体火箭发射器控制，通过各种光学、微波等敏感器测量，在月球表面百米高度上进行悬停和平移，以规避岩石和深坑等障碍，选择最佳着陆点缓慢降落月球表面。&rdquo 中国航天科技集团公司宇航部部长赵小津说。　　3、准备　　着陆器为月球车充电，对月球车进行初始化 之后月球车与地面建立通信链路，控制连接解锁机构解锁，走上转移机构 着陆探测器将控制转移机构运动到月面，月球车驶离转移机构，开始勘查。　　4、勘查　　为期3个月，月球车将依靠各种先进设备对月表进行三维光学成像、红外光谱分析 开展月壤厚度和结构的科学探测 对月表物质主要元素进行现场分析。

高温、高压和快速反应相关的高能反应系统常常依赖于吸收光谱学进行反应动力学基础研究及在线监控。对于这样的端环境，高带宽的吸收光谱测量可以为非平衡环境中的物质形成、温度测量和量子态种群的研究提供丰富的信息。通常此类反应时间短，且经常伴随复杂的热化学反应，因此在高带宽基础上，光谱测量速度至关重要。然而在如此端的条件下直接进行快速光谱测量是一个具挑战的技术难题。现有的宽带测量技术，例如傅立叶变换红外光谱仪或快速调谐的宽扫描外腔量子联激光光谱，虽然能提供令人满意的光谱覆盖范围，达到宽光谱的测量要求，但由于其原理上低时间分辨率的特点，无法达到快速测量的目的。通常，快速测量解决方法是使用一系列激光测量系统在特定范围波长下获取物质的光谱信息，然后组合形成混合的光谱信息。这种方法虽然可以较快速地实现光谱测量，但其所能提供的频谱信息十分有限，限制了其在相关高能反应系统体系下进行反应动力学研究的应用。针对这一技术难题，IRsweep公司基于快速发展的量子联激光（QCL）双频率梳技术开发了红外固态快速双光梳红外光谱仪 (DCS)。DCS突破了传统傅里叶红外光谱仪受其工作原理和光源限制所带来的时间分辨率低、高的分辨率下信噪比低、红外透射方法难以测量厚度大及毫米尺度的样品等缺点。可同时满足高测量速度（微秒时间分辨率， 1 μs）、高光谱分辨率（3x10-4 cm-1）和宽光谱范围的要求，能够成功用于高温、高压、快速反应的端条件下的快速红外光谱研究。因此，该双光梳光谱仪在相关应用和文献报道中引起了研究者的广泛关注。近期，斯坦福大学的NICOLAS H. PINKOWSKI研究团队与IRsweep公司合作成功利用微秒时间分辨超灵敏双光梳红外光谱仪-IRis-F1（Dual-comb spectrometer, DCS）为我们演示了中红外QCL的双梳状光谱仪在高能气相反应中的微秒分辨单次测量的应用。实验中配备了两个频率梳和多套立的验证测量系统，在压力驱动下的高温、高压反应釜中研究了一种剧烈的丙炔氧化化学反应 （图1）。具体而言，作者在1225 K，2.8 大气压和2％p-C3H4 / 18％O2的预点火条件下，测量了丙炔与氧气之间1.0 毫秒高温反应的详细动力学光谱（图2）。实验所采用的量子联激光的双梳状光谱仪（DCS）是由两个立运行的，非固定频率的频率梳组成，其发射波长带宽为179 cm-1 (1174 cm-1-1233 cm-1), 具有9.86 GHz的自由频谱范围和5 MHz的频梳间距，可实现实测4 μs的时间分辨率（理论时间分辨率 2 μs）。同时，作者使用另一套立的带间联激光（ICL）光谱仪对DCS测量的精度做了仔细的对比研究，确认了DCS测量的准确性。研究结果表明，单脉冲DCS可以以4 μs时间分辨测量速率解析丙炔氧化动力学（图3），DCS数据清楚显示：在反应早期（0-0.6 ms）能观察到宽带丙炔吸收特征峰，而在0.75 ms之后可以观察到水的精细特征光谱。在剧烈的高温高压反应中（1 ms 内约2500K和60倍的温度和压力变化）DCS数据显示了出良好的信噪比，其信号的自然噪声抑制和时间分辨率在高焓测试环境中显示出明显优势。同时，立的辅助激光测量光谱（ICL）结果与DCS系统测量结果具有良好的一致性（图4）。此外，DCS能够解析与温度直接相关的量子态信息。并且，随着光谱模型和高温截面数据库的改进，将来DCS系统的测量准确性会进一步提升。 随着中红外双梳光谱技术的出现，为超灵敏双光梳红外光谱仪在高焓反应和非平衡环境的反应动力学研究中提供了广阔的研究机遇。研究者坚信超灵敏双光梳红外光谱仪在高能反应动力学研究中将会有更多应用前景。图1 高能反应系统实验装置示意图A：QCL双光梳快速红外光谱系统（DCS）包括相应的探测器；B：立的ICL激光系统用于探测p-C3H4反应；C：立的ICL激光探测系统，用于探测反应中水的变化 图2 2％ p-C3H4 / 18％ O2/ 80% Ar 在1225 K，2.8 大气压条件下丙炔氧化反应动力学研究结果（a）测量和模拟反应的热力学条件；（b）DCS测量的吸收光谱随时间的变化关系。 白色虚线区域表示具有高信噪比的两个区域 图3 丙炔氧化反应动力学DCS研究结果（ 1215 cm-1-1225 cm-1）图4 p-C3H4 / Ar在 1120 K、3大气压条件下的高温扫描QCL激光（ICL, 灰色）和DCS（蓝色）光谱对比 参考文献：[1] Nicolas H. Pinkowski et al., Dual-comb spectroscopy for high-temperature reaction kinetics, 2020, Meas. Sci. Technol. 31 055501, https://doi.org/10.1088/1361-6501/ab6ecc.

p　　strong仪器信息网讯/strong 2015年3月13日，中国仪器仪表学会秘书长朱险峰、北京化工大学教授(中国近红外光谱学会理事长)袁洪福、中国农业大学教授(中国近红外光谱学会副理事长)闵顺耕、中国仪器仪表学会张莉、赛诺威盛科技(北京)有限公司周宇、北京锐视康科技发展有限公司赵明、仪器信息网陈丽英等来到了北京滨松光子技术股份有限公司廊坊分公司进行交流及参观。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 600px HEIGHT: 400px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201531618636.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"交流现场/pp　　成立于1953年的日本滨松光子学株式会社(以下简称“日本滨松”)是世界上著名的光科学、光产业公司，旗下设有电子管事业部、固体事业部、系统事业部、激光技术研究组四大部门，主要产品包括光电倍增管、光电二极管、光IC、CCD图像传感器、发光器件、光源、大功率半导体激光器等光电器件，广泛应用于医疗、工业、环境分析、安防、IT、分析仪器、测量、石油、天文、高能物理等领域。/pp　　在交流过程中，关于span style="TEXT-DECORATION: underline"stronga href="http://www.instrument.com.cn/zc/255.html"近红外光谱/a/strong/span的市场前景等问题，专家们谈到，目前大众普遍关注的是食品中农残、微生物等含量及其检测，对于品质关注的不多，而近红外光谱技术可以解决食品等产品品质监测问题。国外近红外光谱在工业领域应用的很成熟，例如上海拜耳公司，其工业过程监测仪器有1300多台，其中180台是近红外光谱。国内也有近红外光谱应用较好的企业，如一家饲料企业就有70多台近红外光谱。不过，仪器、检测成本等问题还有待解决。而关于近红外光谱分析方法法规、标准少的问题，专家们认为，新的消费可以引领出新的需求，即使国家没有要求、标准，但是老百姓有意识、有需求，该问题可以由下向上进行解决。/pp　　据介绍，日本滨松每年将营业收入的12%、约为10亿元人民币投入到研发中，公司拥有着强大的技术储备，至于这些新技术的潜在市场在哪里、如何将其产业化等等，是滨松急于与专家们交流的另一个问题，希望产学研各方之间能够展开良好合作。而与会的专家们对于滨松的新产品新技术非常感兴趣，尤其是指尖尺寸超微型光谱仪、傅里叶转换红外光谱仪等产品。在交流中专家们肯定的指出，微型光谱仪、微型光电倍增管等市场需求非常大。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 300px HEIGHT: 400px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201531618757.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"指尖尺寸的超微型光谱仪C12666MA/pp　　指尖尺寸的超微型光谱仪C12666MA，使用了MEMS技术，拥有20.1*12.5*10.1mm的超小尺寸，相当于成人小拇指指尖大小，重量也只有5g。波长范围为340-750nm，波长分辨率为12nm Typ(14nm Max)，可用于近红外拉曼光谱等便携仪器。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 300px HEIGHT: 400px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201531618820.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"傅里叶转换红外光谱仪C12606/pp　　傅里叶转换红外光谱仪C12606(MEMS-FTIR)是一个紧凑的，低成本的傅里叶转换红外光谱仪，一个迈克尔逊干涉仪以及红外探测器都打包在一个小小的光谱仪中。通过USB连接到电脑上能够进行光谱测量以及吸光度测量。据介绍，正在研发中的C12606下一代产品将进一步小型化。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 495px HEIGHT: 316px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/2015316181124.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"世界上最小的超微型光电倍增管Micro & #956 -PMT/pp　　随着人们生活水平、医疗水平的提高，对于便携式、小型化医疗设备的需求逐步显现，POCT(Point-of-Care Testing，及时检测)作为新兴事物正在快速发展。日本滨松的Micro & #956 -PMT在小型的生化分析设备、血液分析设备甚至是分子诊断设备上都有着广阔的应用可能，其独一无二的微小体型以及优秀性能，能够使POCT设备在更加小型化、便携化的同时，又可以保证不牺牲仪器性能，甚至是优化仪器性能。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 600px HEIGHT: 400px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/20153161887.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"C12666MA可连接移动设备进行工作/pp　　而指尖尺寸的超微型光谱仪C12666MA也可连接智能手机进行床边POCT，以及其他多种轻便测量类应用。目前，C12666MA的价格还是2000元每只，专家指出，如果该价格能够进一步降低，将完全有可能进入到每个家庭中，进行身体健康、食品安全品质等检测，那么其市场需求量将非常大。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 600px HEIGHT: 450px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201531618949.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"参观北京滨松展厅/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 300px HEIGHT: 400px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201531618836.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"世界上最大的20英寸的PMT/pp　　交流结束后，专家们一行人参观了北京滨松的展厅和生产车间。在展厅中，专家们对于曾经帮助span style="TEXT-ALIGN: center"小柴昌俊教授获得2002年诺贝尔物理学奖的/spanspan style="TEXT-ALIGN: center"世界上最大的20英寸的PMT非常感兴趣/spanspan style="TEXT-ALIGN: center"，/span使用滨松11200支20英寸光电倍增管进行的中微子实验的东京大学小柴昌俊教授获得2002年的诺贝尔物理学奖。而且，在因发现“上帝粒子”而获得2013年诺贝尔物理学奖的研究工作中，由于滨松集团做出的卓越贡献，欧洲核子中心对此专门予以特殊表彰。/pp　　日本滨松非常看重中国市场，认为，中国光子产业市场的发展非常迅速，未来市场会越来越大，会有高速的增长。为了应对中国这样巨大的市场，1988年，日本滨松在中国建立了技术型的合资企业——北京滨松光子技术股份有限公司。2011年，日本滨松在京成立滨松光子学商贸(中国)有限公司，整合国内营业资源，加大了销售部门的权限与自由度，在中国销售日本滨松及北京滨松的产品，同时把北京滨松的产品推向亚洲其他地区。/pp　　北京滨松已建成年产40万支、生产能力超过世界需求1/3的光电倍增管生产线，同时不断向光子技术领域应用的系列产品发展。公司经营领域包括：光电器件、闪烁体、弱光探测器、核辐射探测器及电子玻璃 食品安全和环境测试仪器及核医学影像设备等光子技术领域高新技术产品。产品广泛应用于医疗卫生、石油勘探、精密分析、环保监测、生物光子、生命科学、工业测控、激光加工、高能物理、宇宙研究、地矿探测等诸多领域。/pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 600px HEIGHT: 400px" alt="" src="http://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201531618104.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"合影/p

仪器信息网讯 2011年3月7日至14日，中国科学院上海技术物理研究所的UIRS-1型超高光谱分辨率红外光谱仪、星载成像光谱仪、CCD探测器、高精度成像稳定控制系统亮相国家“十一五”重大科技成就展。UIRS-1型超高光谱分辨率红外光谱仪　　超高光谱分辨率红外光谱仪是基于大光程差(±27cm)干涉技术的傅里叶变换光谱仪，具有光谱分辨率、稳定度高、谱段宽和效率高(无狭缝)等特点，能用于温室气体及痕量污染气体的定量检测和大气成分分布垂直探测，将对我国环境探测及资源调查等领域产生重大影响。星载成像光谱仪　　该仪器利用离轴三反成像光学、凸面光栅光谱仪和大规模焦平面探测器等技术，中科院上海技术物理研究所研制了宽幅高光谱卫星成像仪原型样机。CCD探测器　　国际上规模最大的CCD探测器，是相机成像的核心部件之一。通过它可以将携带着目标信息的光信号转换成便于检测和传输的电信号。高精度成像稳定控制系统　　该系统主动探测卫星平台的微小振颤，并把振颤换算成相机光轴的偏转量，通过主动控制补偿卫星平台振颤造成的光轴偏转，保证相机在轨成像的稳定性。　　关于中国科学院上海技术物理研究所：　　中国科学院上海技术物理研究所始建于1958年10月，以固体物理和固体电子学研究为主要学科，由复旦大学物理系谢希德教授亲自创办和主持工作。1961年1月单独建制，隶属中国科学院；1964年1月，研究方向调整为红外物理与光电应用技术研究；1968年3月，划归国防科工委第15研究所，称1510所；1970年6月，又回归中科院，并恢复原称。现以红外物理与光电技术应用基础、开发为主要研究方向，重点发展先进的空间遥感、小卫星、红外凝视成像、红外焦平面、光学薄膜、微型致冷、及光电信息处理与网络等技术，设有相应的研究室及国家重点实验室10个。

p style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/f6ecdf60-26f2-46c4-9e49-d11e1e7dc460.jpg" title="201911117400730.jpg" alt="201911117400730.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "嫦娥四号红外成像光谱仪（来源：中科院上海技术物理研究所）/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“嫦娥四号探测器拟着陆于月球背面的艾特肯盆地，在多台科学有效载荷中，红外成像光谱仪是唯一一台服务于月球矿物组成探测与研究的科学仪器，将获取毫米级空间分辨率的月壤高光谱图像及红外光谱数据。” 中科院上海技术物理研究所红外成像光谱仪副主任设计师徐睿说起有效载荷红外成像光谱仪如数家珍。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "嫦娥四号红外成像光谱仪是由中科院上海技术物理研究所研制的一台能够感知人眼无法察觉的红外光谱的成像探测设备，其安装在月球车正前方，就像一只敏锐的眼睛，将仔细察看月面的矿物组成。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "徐睿进一步解释说，红外成像光谱仪光谱范围0.45 ～ 2.40微米，光谱分辨率2 ～12纳米，具备在轨定标及防尘功能，能适应-20～+55º C工作以及-50～+70º C存储的温度环境，重量小于6公斤，是一台高性能、轻小型、高集成的仪器。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "红外成像光谱仪采用新型分光技术——射频驱动声光可调滤光技术，新型电机——超声电机，两者均由嫦娥三号红外成像光谱仪实现在轨首次应用。相对于嫦娥三号，在经历了多年的技术积累后，通过内部软件不断迭代，当前单次获取月表光谱信息的时间周期缩短了一半，探测效能与定量化水平均得到了提高，从而更好地为月球化学演变研究的科学家服务。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“在巡视器与着陆器分离后，红外成像光谱仪择机工作。” 中科院上海技术物理研究所红外成像光谱仪主任设计师李春来告诉《中国科学报》记者，依靠巡视器的移动能力，到达指定科学考察点时，红外成像光谱仪对月球车前方0.7m的月表进行精细光谱信息获取，为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "据介绍，红外成像光谱仪由可见近红外的成像光谱仪、短波红外光谱仪及定标防尘组件高度集成而成，具体包括声光调制分光光学系统、超声驱动定标防尘隔热一体化组件、轻型复合结构、数据获取及处理模块，主控系统等。其中定标防尘组件对于红外成像光谱仪就如同相机的镜头盖，在光谱仪不工作的时候，它自动关闭，在对系统隔热保温的同时，保护光学不被月尘污染。需要月面探测时，定标防尘板全部打开，获取月表的光谱图谱科学数据；而定标模式则是将定标防尘板开启至水平位置，以太阳作为定标源，监控仪器状态。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "事实上，上海技术物理研究所在嫦娥四号红外成像光谱仪任务立项之初，基于嫦娥三号的设计与在轨数据成果情况，就提出了保持接口与硬件设计沿用，软件优化升级的产品研制技术路线，尽可能的利用近年来声光调制光谱探测研究的技术积累，提升嫦娥四号产品的在轨探测能力。李春来带领研制团队，严谨了落实每一步优化的技术状态，将飞行件产品性能调整至最佳。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "而承担光谱仪的系统定标工作的徐睿表示，光谱仪的研制过程就好比生产了一把“尺子”，而定标则是为“尺子”刻上精确的刻度，这样产品才能为科学家所用。/p

ARCoptix小型傅里叶红外光谱仪助力硅太阳能电池检测硅太阳能电池我们使用ARCspectro FT interferometer在600-1300nm近红外区域测量硅太阳能电池的光谱响应。此光谱仪有两个光纤接口，一个接口用来连接光源（此处使用的是商用卤素光源），另一个接口用来连接调制光源的输出。光谱仪模块上的连接器允许将外部探测器（此处是硅太阳能电池）连接到内部放大器上。整个系统如下图1所示通过具有调制光束的光纤来照射太阳能电池，通过傅里叶变换从干涉图中提取光谱。光谱强度如下图2所示，其光谱强度不但与硅电池的相应有关，而且还与干涉光学固有光的传输和调制效率，以及光源的光谱强度有关。低的截止边（550nm）是由于光谱仪的光源造成的，而高的截止边（1300nm）是由于被测硅太阳能电池的带隙。 瑞士ARCoptix公司由四位工程专家于2005年创立，是一家专业的光学测量系统制造商。公司位于瑞士纳沙泰尔（Neuchâtel)），因为独特的地理优势与EPFL（瑞士洛桑联邦理工学院）、BFH（伯尔尼应用科学大学）以及当地钟表业建立了牢固的合作伙伴关系。得益于这些合作，ARCoptix拥有高科技制造和表征设施以及光学微技术领域的专业知识。上海昊量光电代理ARCoptix的产品型号有FT-IR Rocket傅里叶红外光谱仪、VIS-NIR/UV-VIS-NIR光纤光谱仪和FT-FC傅里叶红外光谱仪。 FT-IR Rocket傅里叶红外光谱仪 VIS-NIR/UV-VIS-NIR光纤光谱仪 FT-FC傅里叶红外光谱仪FT-IR Rocket傅里叶红外光谱仪具有高灵敏度、高分辨率。可选光谱范围有2-6µm，1.5-8.5µm，2-12µm。VIS-NIR / UV-VIS-NIR 光纤光谱仪可选的光谱范围有350-2600nm，200-2600nm。FT-FC傅里叶红外光谱仪可选的光谱范围有0.9-2.5µm，2-6µm，2-12µm和2-16µm。并且内部带有光源。是目前市场上最紧凑的光纤耦合傅里叶红外光谱仪。ARCoptix公司的傅里叶红外光谱仪的技术核心是双角立方干涉仪。如下图：两个角立方体与一个共同的摆动臂连在一起，摆动臂旋转以在干涉仪的两个臂中产生光程差。 这种类型的设计被称为永jiu对准干涉仪，众所周知，系统的对准对振动和温度漂移最有效。它永远不必重新调整。干涉仪的摆臂在无磨损挠性系统上旋转，使该机械系统非常坚固耐用。为了测量反射镜的运动，FT-FC将固态参考激光器耦合到干涉仪中。与经典 HeNe 激光器相比，ARCoptix使用的固态激光器更紧凑，使用寿命更长。它们因为温度引起的波长漂移特别小，当使用珀耳帖元件保持恒温时，它们的波长可以稳定在几个PPM，从而提供非常准确和可重复的波长标度。这对于确保日常工作一致性至关重要。 光源ARCoptix公司的傅里叶红外光谱仪非常紧凑，集成度非常高。具有体积小，性能强的独特优势。大小可以参考下图： 此外Aroptix S.A.推出了Gasex HD-05TM—一种OEM气体分光计，包括高稳定性真空密闭FTIR Rocket光谱仪，与具有铑涂层耐化学腐蚀光学元件的5m气室无缝匹配。 采用GASEX HD-05-12测量多种气体的谱线分布：物质含量检测能力：*LOD=limits of detection **使用短波截至6um探测器测量目前，昊量光电已经与华中科技大学、天津大学、南京理工大学等高校的老师达成过合作。老师们对此产品的反馈都很很不错。欢迎各位老师前来问询！关于昊量光电：昊量光电 您的光电超市！上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品！与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。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，所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域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，助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念！

据28日《自然光子学》杂志报道，英国伯明翰大学和剑桥大学的科学家开发了一种使用量子系统在室温下探测中红外（MIR）光的新方法，他们使用分子发射器将低能量MIR光子转换为高能的可见光光子。这项创新方法能够帮助科学家在单分子水平上进行光谱分析，这标志着科学家在深入了解化学和生物分子的能力方面的重大进步。研究人员解释说，维持分子中原子之间距离的键可像弹簧一样振动，同时这些振动会在非常高的频率下产生共振，它们可被人眼看不见的中红外区域光激发。室温下的键随机运动，因此，探测中红外光的一个主要挑战是避免这种热噪声。现代探测器依赖于能量密集型和体积庞大的冷却半导体器件，但此次研究提出了一种在室温下检测这种光的新方法。新方法被称为中红外振动辅助发光（MIRVAL），它使用既能成为中红外光又能成为可见光的分子。该团队将分子发射器组装成一个非常小的等离子体腔，该腔在中红外光和可见光范围内都是共振的。他们进一步对其进行了改造，使分子的振动态和电子态能够相互作用，从而有效地将中红外光转换为增强的可见光。通过创造微腔，研究人员实现了低于1立方纳米的极端光限制体积。微腔是一种由金属面上的单原子缺陷形成的极小的空腔，可捕获光线。这意味着该团队可将中红外光限制到单个分子的规模。该突破能够加深科学家对复杂系统的理解，并打开红外活性分子振动的大门，这在单分子水平上通常是无法获得的。除了纯粹的科学研究外，MIRVAL还可在许多领域发挥作用，如实时气体传感、医学诊断、天文测量和量子通信等。

【背景介绍】短波红外（SWIR，1000 ~ 3000 nm）光由于受空气中颗粒物的散射较弱，使其在恶劣天气或生物组织中也能提供长距离的有效探测，并在成像场景中提供更多物质化学信息，同时对人眼更安全。这使得短波红外在光通信、远程遥感、自动化视觉技术、生物成像、环境监测和光谱技术等领域中发挥着关键作用。然而，目前市场上的短波红外传感器采用异质外延技术，但由于其制备方法繁琐，不适合大规模、低成本的3D成像应用。随着胶体量子点（QDs）的出现，其尺寸可调的光学特性使其成为探测短波红外光的理想选择。虽然近年来短波红外光电二极管结构探测器的响应时间有所缩短，但至今仍未达到纳秒级水平，这成为将胶体量子点应用于短波红外光电探测领域的主要挑战之一。【成果简介】据麦姆斯咨询报道，近日，比利时根特大学的邓玉豪（第一作者兼通讯作者）等人取得了一项突破性进展，成功利用超薄的胶体量子点吸收层，实现了基于胶体量子点的短波红外光电二极管（QDPDs）的纳秒级响应。这一研究成果创造了短波红外领域全球最快响应的胶体量子点光电探测器，相关内容以“Short-Wave Infrared Colloidal QDs Photodetector with Nanosecond Response Times Enabled by Ultrathin Absorber Layers”为题在国际著名期刊《Advanced Materials》上发表，为胶体量子点在超快短波红外探测技术的进一步研究和应用提供了重要参考。【核心创新】1. 作者通过优化超薄结构器件的制备方法，克服了传统方法的不足，得到1600整流比，42%外量子点效率，98%内量子效率的光电二极管器件。2. 作者通过结构优化，实现了超薄结构下量子点层2.5倍的吸收增强，使得超薄层仍然可以获得较高EQE。3. 作者通过厚度与面积优化，平衡了载流子迁移与RC延迟时间，最终得到创纪录的4 ns响应时间。【研究概览】图1 胶体量子点探测器响应时间的数值模拟。计算表明，漂移时间将限制厚度较大的器件的响应，而RC延迟效应将决定较薄器件的响应时间，通过降低器件面积，可以实现纳秒级的响应时间。图2 胶体量子点光电探测器制备流程优化。作者通过浓度梯度的交换法，提高了PN结的质量，得到了整流比1600的器件。图3 胶体量子点光电探测器结构示意图和性能。该器件的胶体量子点层优化为100 nm，器件的EQE达到了42%，利用结构形成法布里-珀罗腔，在超薄结构的基础上将量子点层的吸收增强了2.5倍，器件的内量子效率可以高达98%。图4 不同大小、不同厚度的胶体量子点光电探测器的响应时间。通过降低器件面积、优化器件厚度可以使得器件具有更快的响应，最终实现了4 ns响应时间的世界纪录，也是首次将胶体量子点短波红外探测速度逼近到了纳秒级别。图5 进一步提快胶体量子点光电探测器的响应分析。通过提高胶体量子点层的迁移率，该器件结构还可以继续优化，完全可以实现亚纳秒级的响应时间，这为接下来胶体量子点超快探测器的研究阐明了研究方向。【成果总结】这项研究工作实现了一项重大的突破，首次设计出超薄吸收层的胶体量子点光电探测器，成功在短波红外波段实现了纳秒级的响应时间。通过采用浓度梯度的配体交换方法，制备了具有高质量PN结的薄膜结构器件。该光电探测器在1330 nm处获得了42%的外部量子效率，这得益于在胶体量子点光电二极管内形成的法布里-珀罗腔和高效的光生电荷提取。此外，通过进一步提高载流子迁移率，该器件可以实现亚纳秒级的响应时间。这项研究的成功突破将对短波红外超快光电探测技术的未来发展产生重大的影响。论文链接：https://doi.org/10 . 1002/adma.202402002【作者简介】Yu-Hao Deng（邓玉豪）博士，比利时根特大学BOF博士后研究员，主要研究方向为胶体量子点材料与光电器件，以及钙钛矿材料表征与光电器件。邓博士之前已在Nature、Advanced Materials、Matter、Nano Letters、Physical Review Letters、Advanced Science等国际期刊上发表论文数篇。