调频谐振

table width="633" cellspacing="0" cellpadding="0" border="1" align="center"tbodytr style=" height:25px" class="firstRow"td style="border: 1px solid windowtext padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"成果名称/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: windowtext windowtext windowtext currentcolor border-style: solid solid solid none border-width: 1px 1px 1px medium border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " valign="bottom" width="501" height="25"p style="text-align:center line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family:宋体"高性能集成化射频MEMS谐振器件/span/strong/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"单位名称/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="501" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"中科院半导体研究所/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"联系人/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="168" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"杨晋玲/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="161" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"联系邮箱/span/p/tdtd style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="172" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"jlyang@semi.ac.cn/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"成果成熟度/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="501" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"□正在研发 √已有样机 □通过小试 □通过中试 √可以量产/span/p/td/trtr style=" height:25px"td style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="132" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"合作方式/span/p/tdtd colspan="3" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext currentcolor border-style: none solid solid none border-width: medium 1px 1px medium padding: 0px 7px " width="501" height="25"p style="line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"√技术转让 √技术入股 √合作开发 √其他/span/p/td/trtr style=" height:304px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="633" height="304"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"成果简介：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"射频MEMS谐振器件是基于半导体微纳加工技术制备的高性能、集成化硅基时钟器件，具有高性能、低功耗、低成本、可与IC集成等优势。是对石英产品的升级换代，正以120%的年增长率，逐渐取代石英晶体振荡器。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"本项目将在国内首次实现高性能MEMS谐振器、振荡器等射频谐振电子器件的产业化，打破国外公司的技术垄断。我们拥有高频率、高Q值MEMS谐振器件的设计、加工、封装、测试等整套技术，主要的关键技术包括：创新的采用圆盘谐振结构的面内振动模态，实现高频率的谐振输出，降低能量损耗。开发了高成品率的硅基谐振器件微纳加工技术和高可靠性的圆片级封测技术，制备高性能谐振器；利用高增益、低噪声的驱动电路和温度补偿电路构成高稳定性振荡器，开发了射频MEMS器件的小信号测试技术，可实现大规模制备与测试，大幅降低器件成本。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"本项目的创新点包括：国内首次实现具有高频、高Q的特性的MEMS谐振器、振荡器等器件，属于技术创新；高性能的驱动电路设计，提高了振荡器的系统稳定性；MEMS振荡器的高可靠性硅基集成加工，实现高成品率的批量生产，与CMOS工艺兼容等特点，可取代分立的石英晶振产品，集成在功能芯片中作为电路系统的时钟器件。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"由于MEMS谐振器对加工精度的要求很高，加工误差将导致频率的改变，且电极和圆盘之间的间隙也只有几十纳米的量级，普通微加工技术难以实现低成本、批量化的纳米尺度加工。因此，我们采用了牺牲层释放技术，实现纳米间隙的加工。同时采用新型支撑结构和圆盘一次刻蚀，填充的技术，实现了图形的自对准，避免了多次套刻产生的工艺误差。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"本产品具有高频、高Q、可集成、低功耗等特性，MEMS 谐振器和振荡器的整体性能与国外先进水平相当，实现国内首家大规模供货的射频谐振器件公司，可快速进入石英晶振的市场。/span/p/td/trtr style=" height:75px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="633" height="75"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"应用前景：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:24px"span style=" font-family:宋体"如果把中央处理器芯片比喻为现代电子系统的大脑，那么时钟组件当之无愧是其心脏。一颗健康、稳定、持久的“心脏”，将直接影响到电子系统的功能和可靠性。谐振器件就是电子系统中的频率参考源，即时钟器件，产生固定周期振荡信号的器件。/span/pp style="text-indent:28px line-height:24px"span style=" font-family:宋体"每个现代电子产品中都不止一个频率参考源。每年生产的频率参考源器件数以百亿计。/span/pp style="text-indent:28px line-height:24px"span style=" font-family:宋体"一般分为石英谐振器、MEMS谐振器和陶瓷谐振器。/span/pp style="text-indent:28px line-height:24px"span style=" font-family:宋体"陶瓷谐振器体积大，一般较少使用。石英作为时钟市场的主流技术，一直占据着霸主地位。但受传统制造工艺限制及下游原材料（起振电路和基座）市场的垄断，性价比难以进一步提升。/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"span style=" line-height:150% font-family:宋体"MEMS/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体"谐振器具有体积小、成本低、可与电路集成等优点，是未来通信系统的热门研究对象，是石英谐振器的升级换代产品。目前，MEMS的振荡器产品已经广泛应用于消费电子领域，如智能手机、数码相机等，影音设备，如摄录机、机顶盒、音响设备等以及网络和通信领域，如以太网转换器、路由器、基站等电子产品和工业基础电子系统中。MEMS振荡器已经被应用于iphone7手机中作为时钟芯片，全球数以亿计的智能手机出货量，给MEMS振荡器创造了巨大的市场机会。/span/p/td/trtr style=" height:72px"td colspan="4" style="border-color: currentcolor windowtext windowtext border-style: none solid solid border-width: medium 1px 1px border-image: none 100% / 1 / 0 stretch padding: 0px 7px " width="633" height="72"p style="line-height:150%"strongspan style=" line-height:150% font-family: 宋体"知识产权及项目获奖情况：/span/strong/pp style="text-indent:28px line-height:150%"a title="一种频率可切换的微机械谐振器及其制备方法"span style=" line-height:150% font-family: 宋体 color:windowtext text-underline:none"一种频率可切换的微机械谐振器及其制备方法/span/aspan style=" line-height:150% font-family:宋体"（申请号CN201310750721.X）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"a title="频率可调的MEMS谐振器"span style=" line-height:150% font-family:宋体 color:windowtext text-underline:none"频率可调的MEMS/spanspan style=" line-height:150% font-family: 宋体 color:windowtext text-underline:none"谐振器/span/aspan style=" line-height:150% font-family:宋体"（申请号CN201310306960.6）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"a title="频率可切换的微机械谐振器"span style=" line-height:150% font-family:宋体 color:windowtext text-underline:none"频率可切换的微机械谐振器/span/aspan style=" line-height:150% font-family:宋体"（申请号CN201310178457.7）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"a title="MEMS振荡器"span style=" line-height:150% font-family:宋体 color:windowtext text-underline:none"MEMS/spanspan style=" line-height:150% font-family:宋体 color:windowtext text-underline:none"振荡器/span/aspan style=" line-height:150% font-family:宋体"（申请号CN201310178827.7）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"a title="一种微机械谐振器及其制作方法"span style=" line-height:150% font-family:宋体 color:windowtext text-underline:none"一种微机械谐振器及其制作方法/span/aspan style=" line-height:150% font-family:宋体"（申请号CN201310235167.1）/span/pp style="text-indent:28px line-height:150%"a title="用于微机电系统器件的圆片级三维封装方法"span style=" line-height:150% font-family:宋体 color:windowtext text-underline:none"用于微机电系统器件的圆片级三维封装方法/span/aspan style=" line-height:150% font-family:宋体"（申请号CN201110346268.7）/span/p/td/tr/tbody/table

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所单元技术实验室与国科大杭州高等研究院物理与光电工程学院(简称“杭高院物光学院”)胡丽丽教授工作室合作，在低损多模反谐振空芯光纤的研发制备研究中取得重要进展。该研究成果以“Low-loss multi-mode anti-resonant hollow-core fibers”为题发表于美国光学协会期刊《光学快讯》(Optics Express)。 　　近年来，反谐振空芯光纤因具备宽带、低损的传输特性而广受关注。利用仅有波长量级厚度的负曲率玻璃芯壁，反谐振空芯光纤能将绝大部分光束缚于空气芯中，从而克服了基体材料本征的影响，展示出超低材料损耗、超低色散、超低非线性和极高激光损伤阈值的特性，是未来高效传输超高功率激光以及紫外/中红外极端波长激光的有力备选材料。目前报道的反谐振空芯光纤大多以5至8个包层毛细管设计为主，并利用芯包相位匹配原则实现准单模传输。然而，单模设计在应对高功率、低光束质量激光的传输时很可能造成耦合效率低下和潜在的激光损伤，而低损多模反谐振空芯光纤则有望解决这一问题。目前，该方向研究仍处于起步阶段，有关仿真研究提出的低损多模反谐振空芯光纤结构较为复杂，制备困难，目前尚无具备实用性的低损多模反谐振空芯光纤报道。 　　在本项研究中，研究人员设计制备了包层区域由18个扇形谐振器组成的反谐振空芯光纤，其中芯径约66 μm而光纤外径约为193 μm。经过截断法测试，所研制的光纤具备近一个倍频程的传输带且平均损耗低于0.5 dB/m，其中1微米附近损耗更低于0.1 dB/m。此外，弯曲半径大于8 cm时在1微米附近因弯曲引发的损耗不超过0.2 dB/m。研究人员进一步使用S2技术来表征23.55米反谐振空芯光纤中的多模传导特性，结合仿真总共鉴定了七种类LP模式成分。此外，研究人员还通过放大相同的设计制备了用于中红外波长传输的多模反谐振空芯光纤，并且传输带可扩展到4μm以上。新型低损多模反谐振空芯光纤的出现为解决劣化光束质量激光(如固体激光器，光参量放大器等)高功率长距离传输提供了可能。图1 所制备空芯光纤的(a)电镜图和(b)(c)传输/损耗性质图2 差分群时延曲线及其中红星标记峰处的模式重建图：(a-i)S2测试结果；(j-t)仿真结果

p　　记者从中国科技大学获悉，该校郭光灿院士领导的中科院量子信息重点实验室在纳米机电系统(NEMS)方面取得最新进展。该实验室与美国加州大学团队合作，在研究两个石墨烯纳米谐振器的模式耦合过程中，创新性地引入第三个谐振器作为声子腔模，成功地实现了非近邻的模式耦合。相关研究成果发表在近日出版的《自然通讯》上。/pp　　纳米谐振器具有尺寸小、稳定性好、品质因子高等优点，是信息存储和操控的优良载体。为了实现不同谐振模式之间的信息传递，需要先实现模式间的可控耦合。近年来，国际上不同研究组针对同一谐振器中的不同谐振模式以及近邻谐振器之间的模式耦合机制进行了深入研究。然而，对于如何实现非近邻的、可调的谐振模式耦合，国际上一直未见相关报道。/pp　　针对这一难题，研究组设计和制备了三个串联的石墨烯纳米谐振器，每个谐振器的谐振频率可以通过各自底部的金属电极进行大范围的调节，因此只要设定合适的电极电压就可以实现三个谐振器的共振耦合。研究组首先测量到了两个近邻谐振器之间的模式劈裂，证明了在该串联结构中近邻谐振器可以达到强耦合区间，这为进一步探索第一个和第三个谐振器之间的耦合创造了条件。经过实验探索，研究组发现当把中间谐振器的共振频率调到远高于(或远低于)两端谐振器的共振频率时，两端谐振器之间不能发生模式劈裂，即二者耦合强度非常小 但是当中间谐振器的共振频率逐渐靠近两端谐振器的共振频率时，两端谐振器逐渐产生模式劈裂，且劈裂值逐渐增大。/pp　　该实验是首次在纳米谐振器体系中实现谐振模式的非近邻耦合，对于纳米机电谐振器领域的发展具有重要的推动意义，并且为将来在量子区间利用声子模式进行信息的长程传递创造了条件。/ppbr//p

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

近期，西安光机所光子功能材料与器件研究室郭海涛研究员团队在中红外空芯反谐振光纤(HC-ARF)研究方面取得重要进展。科研团队基于自研的硫系玻璃材料研制出一款“七孔接触式”HC-ARF，理论成功预测并通过实验验证光纤在中红外波段存在多个低损耗传输通带，兼具优异的高阶模抑制特性，并且存在进一步降低光纤损耗至0.01 dB/m的空间(比目前实芯阶跃型硫系光纤损耗低1个数量级以上)。相关研究成果发表在Optics Express。论文第一作者为西安光机所博士生张豪，通讯作者为郭海涛研究员。21世纪以后，中红外光纤激光器的功率/脉宽不断突破，但红外光纤材料的本征缺陷也越来越突出，如非线性、色散、光致损伤、材料吸收损耗等，这在传统实芯光纤中很难获得实质性突破，这些特征也就成为了制约中红外光纤技术发展的瓶颈。近年来，基于反谐振效应的HC-ARF因其传输带宽、激光损伤阈值高、传输损耗低和模式纯度高等优异特性而逐渐获得关注。虽然HC-ARF应用领域在不断扩张，但光纤拉制难度也成为了笼罩在研究人员头顶的一朵乌云，实际光纤损耗一直徘徊在几个dB/m水平。诸多国际知名公司或科研机构都在集中力量攻克这一难题，国内也鲜有光纤实际制备的相关报道。该成果团队怀着“解放光纤技术应用中的材料限制”的梦想，开始了对中红外空芯反谐振光纤的探索。他们从实际制备和应用角度出发，基于红外玻璃材料特点，创新性提出“七孔接触式”结构，利用有限元法对光纤的限制损耗、弯曲损耗、材料损耗和高阶模抑制等光纤性能进行理论仿真，基于As40S60硫系玻璃结合堆积拉制法和双路气压控制技术，成功制备出结构复现性良好的HC-ARF。测试数据表明，该光纤具有高阶模式抑制特性和多个低损耗传输通带，在4.79 μm激光波长处损耗仅为1.29 dB/m。此外，研究团队还深入研究了不同工艺参数下光纤结构的演化规律，分析造成额外光纤损耗的关键因素，并对该结构光纤的理论损耗极限进行了预测，为HC-ARF的结构设计和拉制提供理论支撑。图(a)堆积拉制法和双路气压控制技术(b)光纤预制棒 (c)光纤的理论损耗与实测损耗该项研究得到了国家自然科学基金、陕西省自然科学基金、广东省光纤传感与通信技术重点实验室开放基金的资助。光子功能材料与器件研究室的主要研究方向是西安光机所的优秀传统学科，它围绕高科技领域对光子功能材料和器件的需求，开展光子功能玻璃、特种光纤及器件的制备和应用技术研究，建立了“玻璃-光纤-器件”全链条一体化研究平台，研制了覆盖“可见-近红外-中红外-太赫兹”波段的增益、通信、传能及成像光纤和器件，性能优良，是国内特种玻璃、光纤材料研制的优势单位之一。

2024年7月9日，由中国材料研究学会主办、欧洲材料研究学会联合主办、广东工业大学协办的中国材料大会2024暨第二届世界材料大会在广州白云国际会议中心盛大开幕。本届大会是在加快推进高水平科技自立自强大背景下举办的新材料领域跨学科、跨领域、跨行业的学术交流大会，是中国新材料界学术水平高、涉及领域广、前沿动态新的品牌大会。借此盛会，仪器信息网采访了三亚声演科技有限公司（以下简称“三亚声演”） 技术顾问/厦门大学 教授汤立国。采访中，汤老师详细介绍了公司的主要产品——超声谐振谱仪的功能、应用领域及相较于同类产品的优势，并分享了超声谐振谱技术未来的发展趋势，及基于此技术公司的发展规划等。仪器信息网：本次是贵公司第几次参加中国材料大会？参会感受如何？汤立国：这是我们公司第一次参加中国材料大会仪器展。通过这次大会确实可以了解到行业里面的很多需求，对今后仪器的推广有非常大的作用。仪器信息网：本次贵公司带来了哪些解决方案或新品？主要针对哪些市场？解决了用户的哪些痛点？汤立国：这次带来的主要产品是超声谐振谱仪，目前是国内首款超声谐振谱仪。我们公司是全球第三家能提供超声谐振谱仪的公司，其中一家是美国的洛斯阿拉莫斯国家实验室，另外一家是日本的KK公司。我们公司生产的这款产品与这两家公司相比，产品的软件功能更为全面。这款仪器的主要功能：一是可以定征压电材料所有弹性常数和压电常数，而且在定征过程中只需要单块样品，也是目前全球唯一一款可以对压电晶体所有弹性常数和压电常数进行表征的超声谐振谱仪。除了对压电晶体的材料常数进行表征，这套系统还可以对合金、陶瓷以及其他人工晶体的所有弹性常数进行表征。与传统的材料参数表方法相比，这套系统一方面它只需要单块样品，另外对于各向异性强烈的材料，定征的效率和精度更高，并且可以对压电材料、弹性材料的材料常数随温度的变化特性进行定征。仪器信息网：贵司相关产品的主要热点应用领域有哪些？采取了哪些产品研发计划或市场计划？汤立国：在压电行业和合金行业，在进行材料常数定征时，如定征压电晶体的所有弹性常数和压电常数时，传统方法是采用超声脉冲回波法、电谐振法定征，需要多块尺寸差异显著的样品，由于需要采用多块样品，会导致定征的结果易出现不自洽。我们公司的超声谐振谱仪的优点就在于只需要单块样品就可以实现所有弹性常数和压电常数的表征，因此定征结果更加可靠，而且定征过程更加便捷。除了用于压电材料的定征，在合金行业（如高熵合金）或在功能陶瓷行业，对所有的弹性常数进行表征时，同样这款仪器只需要单块样品，就可以对所有的弹性常数进行高精度的定征。因此这款设备可以为国内压电行业、合金行业或功能陶瓷行业，从材料的制备到应用，都可以起到一个促进作用。仪器信息网：谈谈相关技术或产品未来的发展趋势？未来贵司将有哪些新产品和新技术发展计划？汤立国：超声谐振谱技术，虽然在几十年前就存在了，但是该技术在发展过程中，随着材料行业的发展，就出现了两个比较大的需求：一个是要在高温环境下，对材料参数进行表征，尤其是一些高温的压电晶体，甚至需要在1000℃的高温条件下，对所有的弹性常数、压电常数进行表征；另外还有在极端的环境下，如在航空航天中需要合金或压电材料在低温的情况下，对所有的材料参数进行表征。总之，在高温、低温这两种环境下，对功能材料的材料参数进行表征，是超声谐振谱仪发展的趋势。为了适应这个趋势的发展，目前我们公司开发了一款利用高温的超声换能器，这台设备结合高温超声换能器及高低温箱，可以对晶体或者合金在200℃的高温环境下所有的参数进行表征。目前我们公司还正在跟一些高低温箱的厂家进行深度合作，今年年底的目标是这套系统在500℃甚至更高的温度下实现材料参数的表征。明年打算开发一个低温系统，就是把这套仪器设备和低温的环境相结合，实现压电晶体、功能陶瓷等在-180℃甚至更低的环境下材料参数的表征。仪器信息网：贵司在过去一年中，业绩表现如何？接下来有哪些战略规划或市场规划？汤立国：目前这套系统是刚刚开发完成，还没有进行商业化的推广。下一步的主要任务是在国内的相关行业中，进行这款仪器设备的推广。因为目前这款仪器是国内首款的超声谐振谱仪，相信通过对这套仪器的推广，可以促进国内压电行业、合金行业、功能陶瓷行业的材料表征，为相关的科研人员提供一种全新的国产的表征仪器。

近日，中科院上海微系统与信息技术研究所李昕欣研究员团队报道了一种基于谐振式微悬臂梁的热重分析技术（简称MEMS TGA）。与国际主流的TGA分析仪器相比，该MEMS TGA技术将毫克级的样品消耗量降至10纳克量级，质量变化分辨率从0.1ug提升至1pg，最高升降温速率从50 °C/min提升至数百°C/s，并进一步突破了现有TGA仪器难以测量强氧化剂/爆炸物的使用限制。该MEMS TGA技术还成功与拉曼光谱等表征技术实现了联用，成功实现了TGA-Raman原位实时同步表征，显著提升扩展了TGA的分析能力。相关研究成果以Thermogravimetric Analysis on a Resonant Microcantilever为题，发表在Analytical Chemistry期刊上，并被选为当期的Supplementary Cover论文（图1）。李昕欣团队的博士生姚方兰和许鹏程副研究员为论文的共同第一作者。图1 该工作被选为Analytical Chemistry当期的Supplementary Cover论文英文原题：Thermogravimetric Analysis on a Resonant Microcantilever通讯作者：李昕欣，中国科学院上海微系统与信息技术研究所作者：Fanglan Yao (姚方兰)#, Pengcheng Xu (许鹏程)#, Hao Jia (贾浩), Xinyu Li (李昕昱), Haitao Yu (于海涛), and Xinxin Li (李昕欣)* 背景介绍热重分析技术主要用来测量物质质量随温度变化的关系，被广泛应用于各种功能材料的研发、优化与质量监控。目前商用的热重分析仪器普遍使用高精度热天平进行称重，并利用高温炉来对样品实现加热；每次测试需要消耗毫克（10-3 g）量级的样品，且无法快速升温，测试效率不高。此外，这类仪器无法测试具有腐蚀性或易爆炸性的样品。在联用方面，商用的热重分析仪器通常需要将待测样品密封在TGA测试腔体中，难以与光谱联用，因而无法在加热过程对样品的结构演变进行实时测量。李昕欣团队的论文报道了一种集成片上加热和测温元件的MEMS谐振微悬臂梁，利用该集成谐振微悬臂梁具有的超灵敏质量测量功能（亚皮克量级），实现了微芯片上的热重分析技术（MEMS TGA，其工作原理如图2所示）。该技术只需要纳克（10-9 g）量级的样品即可进行TGA测试，而且可以在1秒钟内将样品加热至1000℃。图文解读图2 MEMS TGA技术的工作原理示意图该论文选取了两种常用的标准样品Cu2(OH)2CO3（碱式碳酸铜）和Ca2C2O4∙H2O（一水合草酸钙），验证了MEMS TGA技术的优势。如图3所示，当升温速率加快时，传统TGA的热重曲线表现出明显的热滞后效应。而MEMS TGA未表现出明显的热滞后现象，因此可在保证测量精度的情况下更高效地测量样品的热重曲线。图3 标准样品的热重分析结果对比：(a) Cu2(OH)2CO3；(b) Ca2C2O4∙H2O由于MEMS TGA具有皮克（10-12 g）量级的超高质量灵敏度，使得对单颗粒样品的TGA测试成为了可能。本论文利用MEMS TGA技术，首次对直径仅为4微米的单颗粒PS（聚苯乙烯）微球实现了TGA测试。而且在进行TGA测试过程中，同时利用光学显微镜实时观测并记录了PS微球在温度升高过程中的形貌演变（图4）。该技术不仅首次实现了单颗粒的TGA测试，还对TGA的测试过程实现了全程可视化。图4 在显微镜下利用MEMS TGA技术对单颗粒PS微球实现了可视化的热重分析MEMS TGA技术具有更广泛的应用范围，甚至可以测试爆炸物。若使用传统的TGA仪器测试具有爆炸性、腐蚀性或强氧化特性的样品，不仅会损毁TGA仪器，而且具有安全隐患。而MEMS TGA技术每次分析仅需要纳克（10-9 g）量级的痕量样品，消除了该方面的安全隐患，可以对此类危险系数高的样品进行测试。如图5所示，本论文成功利用MEMS TGA技术对强氧化物（高锰酸钾）和爆炸物（TNT炸药）进行了热重分析。图5 MEMS TGA在空气中测得的两种危险化学品的TGA曲线：(a) KMnO4；(b) TNTMEMS TGA与光谱具有很强的联用能力。本论文示意了TGA-Raman同步表征技术：在进行TGA测量的同时，可以将MEMS TGA芯片直接置于Raman光谱的光学镜头下，并将Raman激光束聚焦在样品上。在TGA测量过程中，原位实时采集了材料的拉曼信号，从而实现了TGA-Raman同步表征，其工作原理和部分测试结果如图6所示。图6 TGA-Raman同步表征技术总结/展望综上所述，李昕欣团队提出并开发了一种基于谐振悬臂梁微芯片的材料表征技术——MEMS TGA技术。该技术具有显著的优势：纳克样品量要求、皮克超高质量分辨率、数百°C/s的超快升降温速率、极低的功耗和广泛的应用范围。使用该技术甚至已经可以对单颗粒样品实现TGA测试。该MEMS TGA技术还可以与拉曼光谱仪联用，对样品进行TGA-Raman同步表征。在上述研究基础上，李昕欣团队近期还进一步将该MEMS TGA技术与原位TEM技术进行了联用，在进行气体池 in situ TEM表征的同时，实时原位测试了Ni(OH)2等纳米材料的TGA曲线，首次实现了TGA-TEM的同步表征，该部分工作也于近期发表于Analytical Chemistry (DOI: 10.1021/acs.analchem.2c01051)。作者简介：李昕欣，研究员，国家杰出青年科学基金获得者。长期研究微纳电子机械系统（MEMS/NEMS）和微纳传感器技术，是该领域国际知名的学者和国内的学术带头人之一。有约300篇SCI论文发表在国际重要SCI期刊如Nano Letters, Nat. Comm., Anal. Chem., Nano Today, JMCA, PRL, Small, IEEE EDL, IEEE J-MEMS等。

近二十年来，原子力显微镜的分辨率进入了瓶颈。通常认为原子力显微镜之所以区别于其他的显微镜，从根本上来说是因为其高分辨率。而且，近年来随着纳米科学的迅猛发展，推动了材料学、电子学、生命科学等众多学科的进步与更新，这些都对仪器厂商提出了更高的挑战。目前，中国原子力显微镜（AFM）市场处于增长过程中，市场竞争激烈，作为原子力显微镜厂商之一的岛津公司一方面有针对性的开发新技术新方法，保持差异化发展；另一方面将积极组织各种市场推广与技术服务活动，扩大岛津原子力显微镜产品在中国市场的认知度，争取属于自己的一席之地。为此，2017年8月28日，岛津“跨界拓新 见微知著”SPM-8100FM新品发布会在七夕之夜盛大举办，隆重推出了使用了调频技术的高分辨率原子力显微镜新品SPM-8100FM。SPM-8100FM新品发布会现场 岛津企业管理（中国）有限公司分析测试仪器市场部陈强产品经理主持发布会 岛津企业管理（中国）有限公司分析测试仪器市场部事业部部长曹磊先生致辞 曹磊部长在致辞中强调，岛津公司自1875年创立以来，始终坚持“以科学技术为社会做贡献”的创业宗旨。为践行此宗旨，我们聚焦科研的实际困难，应对应用需求，追求创新突破，用新技术新方法协助用户完成对未知领域的开拓。我们相信，今天推出这台SPM-8100FM必会解决以往用户在使用原子力显微镜是面对的分辨率难题，大大促进纳米材料、生命科学、界面物理等领域的研究。我们也期待能够通过这台最新型的调频型原子力显微镜及其他相关仪器，与在座的各位专家学者建立合作，共同推进科学技术的进步。 岛津企业管理（中国）有限公司董事长兼总经理马濑嘉昭先生（左）与天津大学副校长胡文平先生（右）一起为新品揭幕 岛津X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生介绍新品SPM-8100FM 中岛秀郎先生谈到新品SPM-8100FM继续使用调频模式，不过相对于上一代产品、亦即首个商品化调频模式原子力显微镜产品的SPM-8000FM，SPM-8100FM的稳定性有了大幅提升。SPM-8000FM于2014年推出，数十个用户经过三年多的使用提出了很多应用上的问题,岛津研发团队有针对性的进行了改进，持续提升稳定性，即新品SPM-8100FM。相对于传统的调幅模式，从原理上调频模式可以获得更高的图像分辨率，而且对于复杂环境也有很好的兼容性。因此，SPM-8100FM噪音减少至传统的调幅模式的1／20；即使在大气或液体环境下，SPM-8100FM也能获得匹敌于真空原子力显微镜的分辨率。原子力显微镜的扫描速度一直是用户“诟病”的一个地方，为此SPM-8100FM增加了高速扫描器，相对于传统扫描器速度提高了5倍以上，检测范围提升了4倍以上。 据中岛秀郎先生介绍，由于调频模式的高分辨率以及独特的3D Mapping功能等特点，通过SPM-8100FM首次观察到了固液界面水化/溶剂化现象的图像。固液界面的水化/溶剂化作用，具体而言就是观察界面处液体的微观分层。这个部位一般只有1个纳米左右的厚度，但是具有2-5个分层。这种区别于整体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用及变化，如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、浸润、润滑、热传导等。但是因为液体的流动性，这个分层不仅非常薄而且作用力很弱，加之液体环境对探针悬臂振动质量因子的降低，因此无法使用传统的调幅模式观察。SPM-8100FM一方面通过调频方式提高了对作用力的分辨率，另一方面通过优化设计光杠杆检测器降低了噪音，因此实现了对固液界面液体分层的观察。关于新品SPM-8100FM最适合的应用领域，中岛秀郎先生介绍，从根本上而言，对现有原子力显微镜分辨率水平不满的用户都会是SPM-8100FM的潜在客户。如果非要划出几个重点领域的话，应该是生命科学领域和表面物理化学领域。 中科院上海应用物理研究所张益先生做原子力显微镜技术发展趋势的报告 岛津企业管理（中国）有限公司董事长兼总经理马濑嘉昭先生在随后的晚宴上致辞 马濑社长在晚宴上致辞中谈到，近年来，随着纳米科学的迅猛发展，推动了材料学、电子学、生命科学等众多学科的进步与更新，由此也对我们这些分析仪器厂商提出了更高的挑战。岛津紧跟科技前沿，持续技术研发，推出了调频型原子力显微镜、场发射电子探针、全自动光电子能谱等机型，今天发布的SPM-8100就是这一系列成果中最新的一员。我们希望这款新产品能够更好地服务中国科学技术的发展，更好地服务于各位的研究工作。参加新品发布会的专家用户们对新品的低噪音高分辨率等优势非常感兴趣有的用户提到，调频模式的原子力显微镜新品SPM-8100FM，在某些情况下其分辨率已经接近透射电子显微镜，而原子力显微镜在样品处理方面要明显比透射电子显微镜简单，因此，对于一些应用来说，其性价比较高。关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

p　　strong仪器信息网讯/strong 2017年8月28日，岛津“跨界拓新 见微知著”SPM-8100FM新品发布会在七夕之夜隆重举办。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/45412bb5-186a-4585-845c-4e5e80b333b6.jpg" title="SPM-8100FM新品发布会现场.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "strongSPM-8100FM新品发布会现场/strong/span/ppspan style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/c1a617af-0216-4eff-8cbb-888c14c21af7.jpg" title="曹磊先生.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "strong岛津企业管理（中国）有限公司分析测试仪器市场部事业部部长曹磊先生致辞/strong/span/pp　　目前，中国原子力显微镜（AFM）市场处于增长过程中，市场竞争激烈，作为原子力显微镜厂商之一的岛津公司一方面有针对性的开发新技术新方法，保持差异化发展；另一方面将积极组织各种市场推广与技术服务活动，扩大岛津原子力显微镜产品在中国市场的认知度，争取属于自己的一席之地。/pp　　近二十年来，原子力显微镜的分辨率进入了瓶颈。通常认为原子力显微镜之所以区别于其他的显微镜，从根本上来说是因为其高分辨率。而且，近年来随着纳米科学的迅猛发展，推动了材料学、电子学、生命科学等众多学科的进步与更新，这些都对仪器厂商提出了更高的挑战。因此，今天，岛津推出了使用了调频技术的高分辨率原子力显微镜新品SPM-8100FM。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/28a7ce75-4b1d-4604-bdd5-77123b6e3e3d.jpg" title="新品揭幕.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "strong岛津企业管理（中国）有限公司董事长兼总经理马濑嘉昭先生（左）与天津大学副校长胡文平先生（右）一起为新品揭幕/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/76a23278-81b2-460a-b7d7-f1bec97b0bdb.jpg" title="中岛秀郎先生.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "strong岛津X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生介绍新品SPM-8100FM/strong/span/pp　　新品SPM-8100FM继续使用调频模式，不过相对于上一代产品、亦即首个商品化调频模式原子力显微镜产品的SPM-8000FM，SPM-8100FM的稳定性有了大幅提升。SPM-8000FM于2014年推出，数十个用户经过三年多的使用提出了很多应用上的问题,岛津研发团队有针对性的进行了改进，持续提升稳定性，即新品SPM-8100FM。/pp　　据介绍，相对于传统的调幅模式，从原理上调频模式可以获得更高的图像分辨率，而且对于复杂环境也有很好的兼容性。因此，SPM-8100FM噪音减少至传统的调幅模式的1／20；即使在大气或液体环境下，SPM-8100FM也能获得匹敌于真空原子力显微镜的分辨率。/pp　　原子力显微镜的扫描速度一直是用户“诟病”的一个地方，为此SPM-8100FM增加了高速扫描器，相对于传统扫描器速度提高了5倍以上，检测范围提升了4倍以上。/pp　　虽然，相对于上一代产品，SPM-8100FM在稳定性和扫描速度两方面进行了提升，但是，中岛秀郎先生说到，新品SPM-8100FM并不提价！/pp　　由于调频模式的高分辨率以及独特的3D Mapping功能等特点，通过SPM-8100FM首次观察到了固液界面水化/溶剂化现象的图像。固液界面的水化/溶剂化作用，具体而言就是观察界面处液体的微观分层。这个部位一般只有1个纳米左右的厚度，但是具有2-5个分层。这种区别于整体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用及变化，如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、浸润、润滑、热传导等。但是因为液体的流动性，这个分层不仅非常薄而且作用力很弱，加之液体环境对探针悬臂振动质量因子的降低，因此无法使用传统的调幅模式观察。SPM-8100FM一方面通过调频方式提高了对作用力的分辨率，另一方面通过优化设计光杠杆检测器降低了噪音，因此实现了对固液界面液体分层的观察。/pp　　关于新品SPM-8100FM最适合的应用领域，中岛秀郎先生介绍，从根本上而言，对现有原子力显微镜分辨率水平不满的用户都会是SPM-8100FM的潜在客户。如果非要划出几个重点领域的话，应该是生命科学领域和表面物理化学领域。/pp　　参加新品发布会的专家用户们对新品的低噪音高分辨率都很感兴趣，有的用户提到，调频模式的原子力显微镜新品SPM-8100FM，在某些情况下其分辨率已经接近透射电子显微镜，而原子力显微镜在样品处理方面要明显比透射电子显微镜简单，因此，对于一些应用来说，其性价比较高。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/b53cc61c-91f5-48ae-8ce2-47de6d28cc17.jpg" title="张益.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "strong中科院上海应用物理研究所张益先生做原子力显微镜技术报告/strong/span/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201708/insimg/818f5454-0d89-42e4-bc8a-f4e5ef0fd9e9.jpg" title="马濑先生.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "strong岛津企业管理（中国）有限公司董事长兼总经理马濑嘉昭先生在随后的晚宴上致辞/strong/span/ppbr//p

由悬浮石墨烯制成的纳米机械谐振器对压力变化表现出高灵敏度。然而，由于受空气阻尼的影响，这些设备在非真空环境中表现出明显的能量损失，以及由于石墨烯的轻微渗透，参考腔内不可避免地出现微弱的气体泄漏。2023年6月12日，北京航空航天大学李成副教授团队在ACS Appl. Mater. Interfaces期刊发表名为“High-Sensitivity Graphene MOEMS Resonant Pressure Sensor”的论文，研究提出了一种利用微电子机械系统技术的新型石墨烯谐振压力传感器，其特点是将多层石墨烯膜密封在真空中，并粘附在带有凹槽的压敏硅膜上。这种方法创新性地采用了间接敏感的方法，在大气中表现出60倍的能量损失，并解决了基底和石墨烯之间长期存在的气体渗透问题。值得注意的是，所提出的传感器表现出1.7Hz/Pa的高压力灵敏度，比硅的同类产品的灵敏度高5倍。此外，全光封装腔结构有助于实现6.9×10-5/Pa的高信噪比和低温度漂移（0.014%/℃）。所提出的方法为使用二维材料作为敏感膜的压力传感器的长期稳定性和能量损失抑制提供了一个很好的解决方案。MOEMS石墨烯谐振压力传感器其特点是通过阳极键合实现10-3Pa的真空封装，大大降低了压力差下基底和石墨烯之间高空气阻尼和气体渗透造成的能量损失。总的来说，所提出的传感器为提高信噪比和实现二维材料谐振传感器的可靠使用提供了一个有前途的解决方案。

目前的光子检测技术通常依赖于电压或电流幅度的变化，但美国中佛罗里达大学教授德巴希钱达等人开发出了通过调制振荡电路频率来检测光子的方法，为超灵敏的光子检测铺平了道路。这种基于调频的方法可用于创建低成本且高效的非制冷红外探测器和成像系统，广泛应用于医学成像、通信以及安保等领域。相关论文发表于新一期《先进功能材料》杂志。在最新研究中，钱达等人使用了一种特殊的相变材料，当光线照射这种材料时，它会改变形状，产生稳定的电路振荡。当光子撞击材料时，它会改变电路振荡的频率，频率的变化程度取决于光线的强度。钱达解释称，光子的撞击（入射）会调制振荡电路的频率，这种调频方式从本质上可以降低调幅方式固有的噪声，且响应迅速，检测能力更强。其可用于创建低成本、高效的非制冷红外探测器和成像系统，用于遥感、热成像和医学诊断等各种领域。目前，波长范围介于8微米至12微米范围内的长波红外（LWIR）探测在天文学、气候科学、材料分析和安全等领域至关重要。但由于光子能量较低，实现室温LWIR探测一直面临巨大挑战。目前可用的LWIR探测器大致分两种类型：冷却探测器和非冷却探测器。两者各有优劣：冷却探测器具有极好的探测能力，但需要低温冷却，这使其价格昂贵，并限制了其实用性；非制冷探测器可在室温下工作，但热噪声高，探测率低，响应慢。研制出低成本、高灵敏度、快速的红外探测器/相机面临科学和技术方面的挑战。钱达小组开发的最新方法为高灵敏度、非制冷LWIR检测提供了范式转变，有望催生非制冷LWIR检测方案。该方案具有高灵敏度、低成本、容易与电子读出电路集成等优点。

近期，中国科学院上海光机所空间激光信息传输与探测技术重点实验室研究团队联合张江实验室提出光反馈强度可调的自注入锁定窄线宽可调谐片上激光器，理论及实验研究了不同光反馈强度下激光器动态演变过程，表明优化光反馈强度可以有效提升自注入锁定的稳定性、优化噪声抑制效果、扩展锁定调谐范围。相关研究成果以“A Self-Injection Locked Laser Based on High-Q Micro-Ring Resonator with Adjustable Feedback”为题发表于Journal of Lightwave Technology。目前，硅基光电子芯片系统级集成迅速发展，在相干激光通信、相干探测激光雷达、精密计量传感、光计算等应用场景中扮演着重要角色，芯片系统级集成对前端低噪声激光光源的体积、重量、功耗同样提出了严格要求。高品质因子氮化硅微环谐振腔可提供积累的背向瑞利散射光反馈，将其与分布式反馈半导体激光器进行混合集成可获得高集成度的自注入锁定片上窄线宽光源。但由于反馈回激光器的背向瑞利散射强度与微环谐振腔波导加工工艺以及芯片间耦合封装损耗相关，通常强度较低且难以精确调控，自注入锁定片上激光器存在稳定性不高、调谐范围受限的问题。 　　研究团队提出一种基于高Q值微环谐振腔的光反馈强度可调片上自注入锁定窄线宽激光器(如图1所示)，通过引入由马赫曾德尔干涉仪和萨格纳克环形镜构成的反射率可调后腔镜，通过调节MZI两臂相位差调整反馈光强，在保证输出激光频率处于微环谐振腔谐振中心的同时，解决了微环谐振腔光反馈强度不可控的难题。反馈光强度经过优化的自注入锁定激光器具有更低的频率噪声和更大的锁定带宽，本征线宽压低至60 Hz,锁定调谐范围拓展到6.3 GHz(如图2、图3所示)。相关工作在FMCW激光雷达、高精度光纤传感等相干探测和精密计量领域具有重要的应用价值。图 1. 混合集成自注入锁定窄线宽激光器结构示意图、封装成品图 2. 不同光反馈强度下激光器频率噪声、线宽测试结果。(a)激光器频率噪声功率谱密度；(b) 激光器本征线宽、1ms 积分线宽图 3. 优化光反馈强度前后激光器调谐范围对比。(a) 后反射腔镜反射率为 0% 时调频结果；(c) 后反射腔镜反射率为 32% 时调频结果

p　　近年来随着纳米科学的迅猛发展，推动了材料学、电子学、生命科学等众多学科的进步与更新，这些为原子力显微镜厂商提供了更多机遇，当然也提出了更高挑战。然而，近二十年来，原子力显微镜(AFM)的分辨率似乎进入了“瓶颈”。/pp　　2017年8月28日，岛津“跨界拓新 见微知著”SPM-8100FM新品发布会隆重举办。SPM-8100FM是岛津8000系列原子力显微镜产品线的最新款，8000系列是岛津首先商品化的调频模式高分辨率原子力显微镜。/pp　　新品发布会期间，仪器信息网编辑就SPM-8100FM的特点、适用领域，以及岛津原子力显微镜产品的后续开发方向等问题采访了岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生。/pp style="text-align: center "img title="岛津X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201709/insimg/0294d332-dd8c-4464-9254-92e8d7fb9c17.jpg"//pp style="text-align: center "strongspan style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生/span/strong/pp　strong　span style="color: rgb(0, 112, 192) "仪器信息网：岛津首先商品化的调频模式高分辨率原子力显微镜，从立项研制到面世期间经历了哪些有意义的事?/span/strong/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　中岛秀郎：/span/strong我们在决定研发8000系列原子力显微镜产品的时候，是希望研发出一款在多种环境下能够进行高分辨观测的仪器，如大气、液体以及其他复杂环境中的观察。在仪器研发出来、上市之前做评价试验时，却突然发现了一个有意思的现象，即观察到了固液界面的水化/溶剂化作用的分层结构。当时我们将这个研究内容在一些学术会议发表之后，引起了相当多用户的共鸣。这是开发时没有想到的一个小小的“插曲”，不过这个“插曲”造就了我们高分辨率的SPM-8000系列仪器一个重要的应用领域。/pp　　span style="font-family: 楷体,楷体_GB2312, SimKai "固液界面的水化/溶剂化作用，具体而言就是观察界面处液体的微观分层。这个部位一般只有1个纳米左右的厚度，但是具有2-5个分层。这种区别于整体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用及变化，如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、浸润、润滑、热传导等。但是因为液体的流动性，这个分层不仅非常薄而且作用力很弱，加之液体环境对探针悬臂振动质量因子的降低，因此无法使用传统的调幅模式观察。SPM-8100FM一方面通过调频方式提高了对作用力的分辨率，另一方面通过优化设计光杠杆检测器降低了噪音，因此实现了对固液界面液体分层的观察。/span/pp　strong　span style="color: rgb(0, 112, 192) "仪器信息网：2014年发布的SPM-8000FM是首个商品化调频模式原子力显微镜产品，时隔三年，岛津又推出了新品SPM-8100FM。那么，从8000到8100发生了哪些变化?/span/strong/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　中岛秀郎：/span/strong自2014年推出SPM-8000FM后的三年时间里，我们对数十位用户进行了调研，用户们提出了很多有建设性的问题。针对调研结果研发团队有针对性的进行了改进，如SPM-8100FM的系统稳定性和操作便利性都进行了大幅提升。/pp　　关于操作便利性，新品进行了专门设计，即针对传统原子显微镜更换样品前后需要繁琐的调节激光操作，SPM-8100FM设计了滑动式头部机构，更换样品不会影响激光光路，快速换样后可直接开始扫描工作。不过虽然操作便利性有了一定提升，但是对操作人员的专业性等要求还是有的，目前还达不到“小白”级别。/pp　　另外，对于原子力显微镜，用户一直“诟病”的是其扫描速度，为此新品中增加了高速扫描器，在保证图像质量不变的基础上相对于传统扫描器的速度提高了5倍以上。而且，对于实验室已经有SPM-8000FM的用户来说，也可以对仪器进行升级。/pp　　虽然，这款新品在许多方面有了提升，但是，我们并没有提价!/pp　span style="color: rgb(0, 112, 192) "　strong仪器信息网：与市场上同类产品相比，SPM-8100FM在硬件和软件上有哪些特点和优势?/strong/span/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　中岛秀郎：/span/strong从硬件上来说，SPM-8100FM是一种调频模式的原子力显微镜，其概念上就是完全不同的。相对于传统的调幅模式，SPM-8100FM从原理上对作用力的分辨率就更高，其器件噪音水平降到了1/20以下。从软件上来说，我们设计了3D Mapping功能。通过3D Mapping首次观察到了固液界面水化/溶剂化作用的液体分层结构。/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　仪器信息网：此次新品发布会的主题为“跨界拓新 见微知著”，其中“见微知著”比较好理解，然而“跨界”是指什么呢?/span/strong/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　中岛秀郎：/span/strong“跨界”意味着这款产品突破了两个界限，首先是突破了环境对分辨率限制的界限，因为在复杂环境下传统的显微镜分辨率很差，而SPM-8100FM仍然能够达到类似真空条件下的分辨率。第二个是突破了固液的界限，大家都觉得原子力显微镜是“扫”固体的，而现在可以用这款新仪器“扫”某一类液体了，即固液交界面处的液体，也就是将原子力显微镜的应用领域从固体拓展到了液体。/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　仪器信息网：一般来说，厂商推出新产品是为了满足用户的新需求。那么，SPM-8100FM能够满足用户的哪些新需求呢?/span/strong/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　中岛秀郎：/span/strong从根本上而言，对现有原子力显微镜分辨率水平不满的用户都会是SPM-8100FM的潜在客户。如果非要划出几个重点领域的话，应该是生命科学领域和表面物理化学领域。生物大分子最佳的观测环境是在溶液中，长期以来这点影响了原子力显微镜在生命科学领域的应用。那么对于需要在液体环境进行高分辨观察的用户，可以考虑下SPM-8100FM。/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　仪器信息网：岛津在原子力显微镜方面今后研发方向是什么?/span/strong/ppstrongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "　　中岛秀郎：/span/strong今后我们会继续发挥我们产品高分辨的特点，拓展完善我们首创的调频模式，使其分辨率更高、能够更加准确的进行观察测量。并且我们将在操作便利性方面多下功夫，让其成为一款用户爱用的经典仪器。/pp　　而且，我们推出新产品是为了满足用户新出现的需求，而不是仅仅按照自己的想法研发仪器，让用户被动的接受。所以，今后我们将持续关注用户的动态以及科学技术的进步，研发满足用户需求的仪器来。/pp style="text-align: right "　/pp style="text-align: right "　采访编辑：刘丰秋/pp　　strongspan style="color: rgb(0, 112, 192) "后记/span/strong/pp　　目前，中国原子力显微镜市场处于增长过程中，市场竞争激烈，作为原子力显微镜厂商之一的岛津公司一方面有针对性的开发新技术新方法，保持差异化发展 另一方面积极组织各种市场推广与技术服务活动，以扩大岛津原子力显微镜产品在中国市场的认知度，争取属于自己的一席之地。/pp /pp /pp /p

近年来随着纳米科学的迅猛发展，推动了材料学、电子学、生命科学等众多学科的进步与更新，这些为原子力显微镜厂商提供了更多机遇，当然也提出了更高挑战。然而，近二十年来，原子力显微镜(AFM)的分辨率似乎进入了“瓶颈”。　　2017年8月28日，岛津“跨界拓新 见微知著”SPM-8100FM新品发布会隆重举办。SPM-8100FM是岛津8000系列原子力显微镜产品线的最新款，8000系列是岛津首先商品化的调频模式高分辨率原子力显微镜。　　新品发布会期间，仪器信息网编辑就SPM-8100FM的特点、适用领域，以及岛津原子力显微镜产品的后续开发方向等问题采访了岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生。 岛津公司X射线及表面分析产品经理中岛秀郎先生　　仪器信息网：岛津首先商品化的调频模式高分辨率原子力显微镜，从立项研制到面世期间经历了哪些有意义的事?　　中岛秀郎：我们在决定研发8000系列原子力显微镜产品的时候，是希望研发出一款在多种环境下能够进行高分辨观测的仪器，如大气、液体以及其他复杂环境中的观察。在仪器研发出来、上市之前做评价试验时，却突然发现了一个有意思的现象，即观察到了固液界面的水化/溶剂化作用的分层结构。当时我们将这个研究内容在一些学术会议发表之后，引起了相当多用户的共鸣。这是开发时没有想到的一个小小的“插曲”，不过这个“插曲”造就了我们高分辨率的SPM-8000系列仪器一个重要的应用领域。　　固液界面的水化/溶剂化作用，具体而言就是观察界面处液体的微观分层。这个部位一般只有1个纳米左右的厚度，但是具有2-5个分层。这种区别于整体结构的特殊结构很大程度上左右着固液界面的各种作用及变化，如液相内的溶解、化学反应、电荷转移、浸润、润滑、热传导等。但是因为液体的流动性，这个分层不仅非常薄而且作用力很弱，加之液体环境对探针悬臂振动质量因子的降低，因此无法使用传统的调幅模式观察。SPM-8100FM一方面通过调频方式提高了对作用力的分辨率，另一方面通过优化设计光杠杆检测器降低了噪音，因此实现了对固液界面液体分层的观察。　　仪器信息网：2014年发布的SPM-8000FM是首个商品化调频模式原子力显微镜产品，时隔三年，岛津又推出了新品SPM-8100FM。那么，从8000到8100发生了哪些变化?　　中岛秀郎：自2014年推出SPM-8000FM后的三年时间里，我们对数十位用户进行了调研，用户们提出了很多有建设性的问题。针对调研结果研发团队有针对性的进行了改进，如SPM-8100FM的系统稳定性和操作便利性都进行了大幅提升。　　关于操作便利性，新品进行了专门设计，即针对传统原子显微镜更换样品前后需要繁琐的调节激光操作，SPM-8100FM设计了滑动式头部机构，更换样品不会影响激光光路，快速换样后可直接开始扫描工作。不过虽然操作便利性有了一定提升，但是对操作人员的专业性等要求还是有的，目前还达不到“小白”级别。　　另外，对于原子力显微镜，用户一直“诟病”的是其扫描速度，为此新品中增加了高速扫描器，在保证图像质量不变的基础上相对于传统扫描器的速度提高了5倍以上。而且，对于实验室已经有SPM-8000FM的用户来说，也可以对仪器进行升级。　　虽然，这款新品在许多方面有了提升，但是，我们并没有提价!　　仪器信息网：与市场上同类产品相比，SPM-8100FM在硬件和软件上有哪些特点和优势?　　中岛秀郎：从硬件上来说，SPM-8100FM是一种调频模式的原子力显微镜，其概念上就是完全不同的。相对于传统的调幅模式，SPM-8100FM从原理上对作用力的分辨率就更高，其器件噪音水平降到了1/20以下。从软件上来说，我们设计了3D Mapping功能。通过3D Mapping首次观察到了固液界面水化/溶剂化作用的液体分层结构。　　仪器信息网：此次新品发布会的主题为“跨界拓新 见微知著”，其中“见微知著”比较好理解，然而“跨界”是指什么呢?　　中岛秀郎：“跨界”意味着这款产品突破了两个界限，首先是突破了环境对分辨率限制的界限，因为在复杂环境下传统的显微镜分辨率很差，而SPM-8100FM仍然能够达到类似真空条件下的分辨率。第二个是突破了固液的界限，大家都觉得原子力显微镜是“扫”固体的，而现在可以用这款新仪器“扫”某一类液体了，即固液交界面处的液体，也就是将原子力显微镜的应用领域从固体拓展到了液体。　　仪器信息网：一般来说，厂商推出新产品是为了满足用户的新需求。那么，SPM-8100FM能够满足用户的哪些新需求呢?　　中岛秀郎：从根本上而言，对现有原子力显微镜分辨率水平不满的用户都会是SPM-8100FM的潜在客户。如果非要划出几个重点领域的话，应该是生命科学领域和表面物理化学领域。生物大分子最佳的观测环境是在溶液中，长期以来这点影响了原子力显微镜在生命科学领域的应用。那么对于需要在液体环境进行高分辨观察的用户，可以考虑下SPM-8100FM。　　仪器信息网：岛津在原子力显微镜方面今后研发方向是什么?　　中岛秀郎：今后我们会继续发挥我们产品高分辨的特点，拓展完善我们首创的调频模式，使其分辨率更高、能够更加准确的进行观察测量。并且我们将在操作便利性方面多下功夫，让其成为一款用户爱用的经典仪器。　　而且，我们推出新产品是为了满足用户新出现的需求，而不是仅仅按照自己的想法研发仪器，让用户被动的接受。所以，今后我们将持续关注用户的动态以及科学技术的进步，研发满足用户需求的仪器来。　　采访编辑：刘丰秋　　后记　　目前，中国原子力显微镜市场处于增长过程中，市场竞争激烈，作为原子力显微镜厂商之一的岛津公司一方面有针对性的开发新技术新方法，保持差异化发展 另一方面积极组织各种市场推广与技术服务活动，以扩大岛津原子力显微镜产品在中国市场的认知度，争取属于自己的一席之地。关于岛津 岛津企业管理（中国）有限公司是（株）岛津制作所于1999年100%出资，在中国设立的现地法人公司，在中国全境拥有13个分公司，事业规模不断扩大。其下设有北京、上海、广州、沈阳、成都分析中心，并拥有覆盖全国30个省的销售代理商网络以及60多个技术服务站，已构筑起为广大用户提供良好服务的完整体系。本公司以“为了人类和地球的健康”为经营理念，始终致力于为用户提供更加先进的产品和更加满意的服务，为中国社会的进步贡献力量。

为促进电子显微学研究、电镜应用技术交流，打破时空壁垒，仪器信息网邀请电子显微学领域研究、技术、应用专家，以约稿分享形式，与大家共享电子显微学相关研究、技术、应用进展及经验等。同时，每期约稿将在仪器信息网社区电子显微镜版块发布对应互动贴，便于约稿专家、网友线上沟通互动。专家约稿招募：若您有电子显微学相关研究、技术、应用、经验等愿意以约稿形式共享，欢迎邮件投稿或沟通（邮箱：yanglz@instrument.com.cn）。本期将分享张承青老师为大家整理的关于电镜实验室环境对电镜的影响的系列约稿经验分享，以下为系列之六，以飨读者。（本文经授权发布,分享内容为作者个人观点, 仅供读者学习参考,不代表本网观点）系列之六 低频振动环境改善《外部振动对电子显微镜的影响及处理》一文第一稿于2010年1月完成，本篇主要内容来自该文。以前从未署名投稿，本次做了一些补充修改，第一次署名。还是怕产生误解，再说明一下吧。首先我们来探讨一下电镜实验室低频振动的形成原因。在室外，如马路上、室外篮球场、操场等环境本人都曾经尝试过检测低频振动并试图发现是否存在共性。遗憾的是，从0到125赫兹频率范围内，1/3倍频程测试的包络线来看，不同的地方基本没有共性，所以结论是：这些室外环境的低频振动主要由环境物理振动产生，包括火车汽车、潮汐海浪、江河水流、远处的地下施工、甚至可能还有地球的物理震动等等。低频振动频率低、波长长，所以可以传递到很远地方而衰减不多。那么，建筑物内的低频振动是不是也是这个原因呢？大量的实测数据却显示建筑物内的低频振动主要不是由某处（不管是不是在同一建筑物内）传递过来的，而是主要由建筑物自身谐振造成的（一开始我自己也怀疑这个观点是否正确，带着疑问又继续收集归纳和总结了一百多个场地测试数据，最后还是只有用“建筑物自身谐振”来解释电镜实验室的低频振动才能说得通。实例1：多次开/关近旁的小型振动源，发现对测试结果基本没有影响，相信是牛顿第二定律F=ma所揭示的客观规律：振动源功率（F）太小，无法撼动数千吨的建筑、不能引发谐振。实例2：（实际上这不是某一次测试，许多次的测试都是同样结论，为叙述方便，都归纳到一个实例中）：哈尔滨某大学一楼（无地下室）、二楼、四楼、六楼和八楼的测试中发现，楼层越高振大；实例3：在苏州某半导体公司厂房内（二楼，该厂房结构粗大，相当结实）做对比测试：分别在柱边、墙边、梁边和房间正中央（该室约六十平方米，接近正方形）测试振动，结果惊讶地发现：基本相同！后来在不同城市不同建筑内测试，情况都是这样！实例4：很多测试都有一个共同结果，就是3～8Hz的振幅包络线产生一个峰值，其它频段则不然（或是没有峰值，或是峰值段无规律）。经向一位退休建筑师请教（当年天天坐公交车上班认识的，祝老先生健康长寿），我们分析是由于我国工民建标准造成，梁柱板墙规格、混凝土砂浆比例、进深开间配筋等等，这些因素致使3～8Hz的谐振构成谐振峰！实测数据还推翻了之前我以为房间中间振动会比其它地方大的错误认识，并且进而得出“低频微振是整个楼房的谐振”这一推论。在所谓“条式楼”的测试中也多次发现沿楼房长轴方向的水平振动，明显会比短轴方向小；实例5：在某大学一楼（无地下室）、二楼、四楼、六楼和八楼的测试中发现，楼层越高振大；结论：多次测试结果都证明，低频振动主要是由该建筑的谐振造成。中国的工民建规范基本一致（层高、进深、开间、梁柱截面、墙、地梁、筏板，等等），虽然有差别，但是不大，特别是对于低频谐振来说，大致可以找到共性。一般来说有如下规律：1.建筑平面形状为条式和点式的建筑，其低频谐振都比较大；其它如工字型、王字形、L形、八字形、H形、口字型、日字形等等低频谐振都较小；2.最常见的条式楼里沿长轴方向的振动往往明显比短轴方向小；3.同一建筑内，没有地下室的一楼振动最小，楼层高越高振动越差，有地下室的一楼振动与二楼接近，地下室最下层振动最小；4.垂直方向的振动比水平方向大且与所在楼层无关（当然是在同一楼层测试比较）；5.楼板越厚，则振动的垂直方向与水平方向相差越小（我曾经多次从测试数据成功推测出楼板厚度），绝大多数情况下振动的垂直方向比水平方向大；6.除非有某个大型振动源，同一层建筑的振动都基本相同，无论是房间中间，或者是靠近墙边、靠近柱子、横梁上方等各处，都基本一样（注意，即便在同一位置不动、间隔几分钟再测试，极可能数值都是不完全一样的，个别频点可以相差百分之五十以上）。好了，既然我们现在明白了低频振动的来源和特点，那就可以有针对性的采取改进措施和提前预估某环境的振动情况啦。由于改善低频振动成本较高，有时受环境条件限制，某些方法完全不能应用（参见下面的讨论），所以实际工作中，经常是选择/更换较好场地做电镜实验室来得事半功倍。下面我们讨论一下低频振动的影响和解决方案。20Hz以下的低频振动对电子显微镜的干扰影响很大，参见以下两图。图一 图二图一与图二是由同一台扫描电镜拍摄的高分辨图像（均为300kx）。但是因为存在振动干扰，图一的水平方向（分段）有明显的毛刺，并且图像的清晰度和分辨率明显下降。消除了振动干扰后得到同一样品的图像为图二（有没有“赏心悦目”的感觉？）。如果测试结果表明准备安装电镜的场所振动超标，则必须采取适当措施，否则电镜厂家不能保证电镜安装后的性能可以达到最佳设计标准。一般可以选择混凝土减震台（Anti-Vibration Foundation）、被动式减震器(Passive-Vibration Isolation Platform)、主动式减震器(Active-Vibration Isolation Platform)等几种方法来改善或解决。混凝土减震台需要现场施工，且必须采取特殊方法（底部和周围有弹性软垫层等），一般的土建施工方法有可能反而增加低频（20Hz以下）振动。施工中有大量土建材料进出难免影响周围环境。混凝土减震台的示意图见图三。图三质量在50吨左右的混凝土减震台，其减振效果一般可以达到2Hz以上约-2～-10dB。混凝土减震台的质量越大减振性越好，条件允许的情况下应尽可能大些（经多地多次实测，小于5吨的减震台在1～10Hz低频段内有谐振，反而增大了振动；小于20吨的基本无效，能够起到减振效果的须大于30吨，暂无30～40吨的数据，尽量不要低于50吨；北京某大学一两百吨减震台效果良好；重庆某研究所，地面混凝土直接做在巨大山石上，环境极差，但测得振动值极小）。在被动式减震器中，一般常用的橡胶、钢弹簧、空气弹簧（汽缸）等方式的减震器因为它们在20Hz以下的低频段效果很差，甚至往往由于谐振反而加大了振动，所以不考虑采用。只有磁力减震器的低频效果尚可，但是其性能还是远不如主动式减震器（与混凝土减震台的减振效果相近）。图四是几种减震方式的效果比较。图四 几种减震方式的振动传输特性比较仔细观察图四，我们有以下结论：1．碳素钢弹簧的谐振频率（fh）大约为50Hz，在70Hz以下的低频段不但没有减震效果，反而由于谐振而加大了震动。橡胶垫的fh大约为25Hz，在35Hz以下的低频段不但没有减震效果，反而由于谐振而加大了震动。2．小于5吨的混凝土减震台在10Hz以下有谐振加大振动，还不如不做。3．空气弹簧的fh大约在15Hz左右，在25 Hz以上有较好的减震性，在40 Hz以上有良好的减震性，所以被广泛应用于光学平台等精密仪器设备的减震。但是它在20 Hz以下同样有较大的谐振，所以不宜作为电镜减震的选项（有些电镜内部采用空气弹簧减震，相信那是不得已而为之）。在做低频减震处理时，以上几种减震方式不要考虑选用。4．磁力减震器低频减震效果尚可，要求不高的情况下可以选用。5．各种主动式减震器效果都是相当好的。它们的谐振频率可以低到1 Hz以下，2～10Hz的减震效果可以达到-10～-22dB，非常适用于对低频段减震要求较高的场合。（据说最新科技产品“超级橡胶”有具良好减震性能，看到电视上说已在港珠澳大桥上应用，很想能搞一小块来测试一下是否可以应用在电镜方面，但是朋友答应的样品迄今不见踪影。有人能帮我搞块样品吗？先谢了。）一般我们认为，对于电镜来说20 Hz以下的低频振动影响大并且难以防范。由于绝大多数人不能感受到20 Hz以下的低频振动，所以经常发生明明有较大的低频振动，却因为感觉不到而误认为没有什么振动。被动式减震是利用减震设施的质量、固有振动传递特性等物理性能来达到隔阻和减弱外部振动对电镜的影响。被动式减震器的工作原理可参考图五。图五主动式减震器的工作原理与被动式相比有很大差异。各种类型的主动式减震器工作原理基本相同，都是由一个三维探测器检测到三维方向传来的外部振动后，由PID控制器发出等幅反相的控制信号，再由执行机构产生等幅反相的内部振动来抵消（或减弱）外部振动的干扰。主动式减震器的工作原理可参考图六。图六主动式减震器一般常用的有压电陶瓷式、空气式、电磁式等。它们的区别主要是执行机构不同，而三维探测器和PID控制器基本都大同小异。压电陶瓷式：利用压电陶瓷的晶体压电效应产生等幅反相的三维内部振动。空气式：由PID控制器控制进（排）气阀，连续可控的压缩空气在特殊的汽缸内产生等幅反相的三维内部振动。电磁式：PID控制器分接控制三组电磁铁产生等幅反相的三维内部振动。主动式减震器的减振效果可以达到20Hz以上约-22～-28dB（实测过许多号称可以达到-38dB的，但是，只能说：抱歉）。不同形式的主动式减震器价格亦有较大的差异。各种减震器一般在电镜就位安装之前准备好，与电镜同时安装。另外在某些特定的条件下，减震沟也可以取得较好的减震效果。图七是减震沟有效的情形。图七 图八是减震沟无效的情形。 图八一般来说，减震沟越深减振效果越好（减震沟宽度对减振效果影响不大）。常见的几种减震方法对比参见下表：电镜减震，与处理桥梁、楼宇、风振、地震等有些共通之处，但是区别更大，绝不能生搬硬套。目前国家在低频微震领域还没有必须的相关理论依据、设计规范、设计标准、设计案例、各个工民建设计单位基本都没有配备专业检测仪器，所以，和前面讨论过的低频电磁屏蔽一样，当前没有“有资质的设计部门”来做专业设计。2020.11张承青作者简介作者张承青，退休前在某电镜公司工作多年，曾经做过约两千个（次）电镜环境调查、测试，参与多个电镜实验室设计及改造设计规划，在低频电磁环境改善和低频振动改善等方面有些体会，迄今仍在这些方面继续探索。附1：张承青系列约稿互动贴链接（点击留言，与张老师留言互动）： https://bbs.instrument.com.cn/topic/7655934_1附2：张承青系列约稿发布回顾拟定主题发布时间文章链接序言 电镜实验室环境对电镜的影响2020年10月13日链接系列之一 电子显微镜实验室环境调查的必要性2020年10月15日链接系列之二 电镜实验室的电磁环境改善2020年10月20日链接系列之三 低 频 电 磁 屏 蔽 实 践2020年10月22日链接系列之四 主动式低频消磁系统2020年10月27日链接系列之五 几种改善电磁环境方法比较2020年10月29日链接系列之六 低频振动环境改善2020年11月3日链接系列之七 谈谈电子显微镜的接地2020年11月5日链接系列之八 温度湿度和风速噪声2020年11月11日链接… … … … … … 附3：相关专家系列约稿安徽大学林中清扫描电镜系列约稿

Moku:Go轻松助力校园无线电接收实验的教学Moku:Go将10几种实验室仪器结合在一个高性能设备中，具有2个模拟输入、2个模拟输出、16个数字I/O和可选的集成电源。 一． 介绍本实验的目的是介绍调幅无线电接收器的基本原理，并演示使用锁相放大器的基本原理。你将使用Moku:Go的锁定放大器、数字滤波器、频谱分析仪和集成电源来设计和优化AM无线电接收器。调幅(AM)无线电，虽然在很大程度上被调频(FM)无线电所取代，但它仍然是通过无线电波传输信息中非常有用的一种方法。本实验设计并实现一个调幅无线电接收器。可以学习到如何找到本地AM无线电频率，并使用锁定放大器实现无线电接收器。图1显示了使用频谱分析仪在澳大利亚堪培拉接收到的AM无线电信号。图1 堪培拉地区频谱分析仪的例子 扫码查看产品详情二． 背景2.1 调幅广播在调幅收音机中，信号的振幅是经过调制的；与调幅收音机相比，调频收音机的信号频率是经过调制的。这种差异可以从图2中看出，在调幅调制波形中，波的振幅明显变化，而在调频调制波形中，正弦波的频率随时间变化。两种类型的无线电传输都有优点和缺点。商业调幅广播电台工作在535kHz至1605kHz的范围内，因此与调频广播相比，其覆盖范围通常更大在88-108 MHz范围，但它更容易受到噪声的影响，与基于音乐的广播节目相比，更适合谈话广播。图2 使用Moku:Go上的波形发生器的调幅波形和调频波形示例。 AM收音机通过使用正弦载波工作，该载波由消息信号(音频信号)调制；正在发送的信息就是这个音频。在这种类型的调制中，载波的振幅被信息信号被改变(因此称为AM)。特定无线电台的调制信号在频域中可以清楚地被视为尖峰(例如图1)，尽管在时域中通常很难看到。Moku:Go的FIR滤波器生成器可以帮助我们在无线电台周围设置一个窄带通滤波器，去除电台以外的几乎所有信号。图3给出了一个例子，FIR滤波器生成器挑选出一个大约600 kHz的AM无线电台。蓝色轨迹中可以清楚地看到用语音信号调制的AM载波。红色的轨迹(天线输入)表明，如果没有窄带通，就不可能接收这个或任何其他电台；事实上，该信号完全由截图所在办公室的可调光LED照明的~25 kHz开关控制。 图3 FIR滤波器生成器将AM广播电台(蓝色轨迹)与背景信号(红色)隔离开来。 为了接收和收听消息信号，无线电接收器需要接收特定的AM无线电频率并对其进行解调，以从消息信号中分离出载波信号。简单AM无线电接收器的框图如图4所示。图4 调幅无线电接收器框图接收器通过使用无线电天线检测无线电波来工作；然而，这种信号通常相对较弱，因此需要一个RF放大器来增强信号，以便进一步处理。由于天线将捕捉所有可能的频率，因此需要一个调谐器来找到所需的特定频率。 图5 LC电路原理图示例 2.2 模拟解调模拟解调调谐器通常由一个LC(电感电容)电路组成，如图5所示。根据所用的电感和电容，电路将在特定频率下谐振。高于和低于该谐振频率的所有其他频率将被阻挡。消息信号可以被整流为仅给出DC信号，并通过二极管和旁路电容器从载波中解调。该信息信号然后可以被放大并发送到扬声器、耳机等。2.3 锁定放大器锁定放大器是一种功能强大的器件，可以从噪声背景中分离出调制信号，在我们的情况下，是从一系列信号中分离出特定的AM信号。这意味着锁定放大器可以作为无线电接收器，因为它包含无线电接收器的几个关键部件。Moku:Go的锁定放大器能够通过使用相敏检波器(PSD)解调调制信号，例如无线电波。它使用与载波信号频率相同的正弦参考信号。它可以跟踪参考信号的任何变化，因此能够跟踪频率漂移。PSD将两个信号相乘或“混合”在一起，产生两个信号的和项和差项。所需频率和参考信号由相同的频率组成，因此频率之间的差异为零。因此，所需的无线电波信号被设置为DC。混合信号然后通过低通滤波器发送，该低通滤波器去除调制信号的交流分量。这仅留下与信号幅度成比例的DC信号，在这里，信号然后可以使用直流放大器放大。输出幅度可以从通过混频器和低通滤波器发送的信号中找到。这些可以在直角坐标或极坐标中找到。振幅R可以通过坐标之间的转换得到，其中 。对于AM信号，只需要振幅或R(在极坐标中)；信号的相位可以忽略。三． 实验前练习找到并详细列出你所在地区的AM电台列表。你觉得什么信号会最强？为什么？实验装置成分：○ Moku:Go [2x]○ 天线○ 扬声器○ 低噪声放大器(可选)1○ 鳄鱼夹○ 实验室程序3.1 第一部分确保您拥有最新版本的在地址：Moku: desktop app2将磁性电源适配器插入每个Moku:去等待前面的LED变成绿色。这些最初的步骤将解决Moku:Go #1的配置问题。将天线连接到Moku:Go的输入1，如图6和图7所示。图6 第一部分照片Moku:去设置 1、常用的30分贝LNA。如需完整的物料清单，请联系我们。2、Moku:Go可以通过三种不同的方式连接到笔记本电脑:以太网、USB-C和Wi-Fi。请参考Moku:Go Quick StartGuide 如何连接你的Moku:去你的电脑。一旦连接，Moku:Go将出现在Windows或MacOS应用程序的设备选择屏幕上。图7 Moku：go:设置第1部分 双击频谱分析仪。找到调幅范围，并随意平均频谱，以改善图表。找到最主要的调幅无线电信号频率，你可以通过添加一个跟踪光标来完成。信号应在小于2 MHz的范围内。频谱分析仪和设置配置的示例如图8所示。 图8 如何配置频谱分析仪 ○ 将您的扬声器连接到Moku:Go #1的输出1。○ 返回仪器选择屏幕，双击锁定放大器。打开示波器部分，确保可以看到A和b。○ 将探针A添加到输入1(天线)○ 将探头B添加到输出1(扬声器)在图9中可以看到锁定放大器仪器页面的一个例子。 图9 锁定放大器解调AM广播电台的示例。上面(红色)的轨迹是天线信号，下面(蓝色)的轨迹是音频。 改变本地振荡器到你最主要的调幅信号的频率。首先将低通滤波器设置为12kHz。根据需要改变极性和增益。您可能需要改变低通滤波器和增益，以改善信号并产生尽可能清晰的声音。小心不要让信号饱和。图10给出了堪培拉地区各种变量的设置示例。 图10 堪培拉地区锁定放大器设置示例。 3.2 第二部分在第2部分中，我们将使用第二个Moku:Go作为数字滤波器来进一步增强接收到的无线电信号。将扬声器连接电缆移至Moku:Go #2的输出2。将一根电缆从Moku:Go #1的输出1连接到Moku:Go #2的输入2。这种设置可以在图11和图12中看到。 图11 Moku的照片:去设置第2部分 图12 Moku：go:设置第2部分 返回主屏幕，双击Moku:Go #2的图标。双击数字滤波器框。数字滤波器盒界面如图13所示。 图13 数字滤波器盒用户界面 将探针A添加到输入2，将探针B添加到输出2。首先，将滤波器改为贝塞尔带通滤波器，并根据需要改变增益。改变频率，仅隔离信息信号，即音乐或声音，从而尝试去除低频噪音。试着瞄准音乐和声音产生的频率。图14给出了堪培拉地区的数字滤波器盒变量。 图14 堪培拉地区的数字滤波器盒示例 3.2 第3部分将低噪声放大器连接在天线和Moku:Go #1的输入1之间。为低噪声放大器供电，将鳄鱼夹连接到电源连接和Moku:Go #1的背面。设置如图15所示。图15 Moku的框图:设置第3部分 确保它连接到PPSU2或类似的12 V电源。单击 打开电源，并将电压设置为12 V。电源弹出窗口可能如图16所示。 图16 PPSU的例子 根据需要改变数字滤波器盒和锁定放大器的变量，以产生尽可能清晰的信号。尝试改变你所在区域的其他AM信号，你能通过改变锁定放大器和数字滤波器盒中的变量来优化你的音质吗？3.3.1 摘要本实验探索在Moku:Go上使用锁定放大器作为AM无线电接收器。锁定放大器是一个强大的工具，帮助学生了解如何从嘈杂的背景中解调信号。此外，学生还能够学习如何利用许多其他工具进一步提高信号清晰度。在Moku: App中，通过截屏或文件共享可以轻松发布和报告结果。您可以通过点击屏幕顶部的云图标来完成此操作。Moku的好处:Go面向教育工作者和实验室助理有效利用实验室空间和时间易于实现一致的仪器配置专注于电子设备而非仪器设置最大限度地利用实验室助教的时间个人实验室，个人学习通过屏幕截图简化评估和评级对于学生来说各个实验室按照自己的节奏加强理解和保留便携式，选择实验室工作的速度、地点和时间，无论是在家里、在校园实验室，甚至是在熟悉的Windows或macOS笔记本电脑环境中进行远程协作，同时使用专业级仪器。3.3.2 Moku:Go演示模式您可以在Liquid Instruments网站下载适用于macOS和Windows的Moku:Go应用程序。演示模式操作不需要任何硬件，并提供了使用Moku:Go的一个很好的概述。关于昊量光电：上海昊量光电设备有限公司是目前国内知名光电产品专业代理商，也是近年来发展迅速的光电产品代理企业。除了拥有一批专业技术销售工程师之外，还有拥有一支强大技术支持队伍。我们的技术支持团队可以为客户提供完整的设备安装，培训，硬件开发，软件开发，系统集成等工作。秉承诚信、高效、创新、共赢的核心价值观，昊量光电坚持以诚信为基石，凭借高效的运营机制和勇于创新的探索精神为我们的客户与与合作伙伴不断创造价值，实现各方共赢！

日前，我国气象卫星风云三号E星首批高精度、多波段太阳图像正式发布，不仅展现出太阳不为人知的“另一面”，通过数据我们更能了解太阳，为更精准、更及时预报空间天气提供有力支撑。一颗散发着金色光晕的球体缓缓转动，沸腾翻滚的表面变幻莫测，仿佛藏着许多奥秘，这就是令人震撼的太阳“写真”。拍摄“写真”的神器，是“黎明星”风云三号E星搭载的太阳X射线-极紫外成像仪（简称X-EUV成像仪）。该成像仪是由中国科学院长春光学精密机械与物理研究所研制。项目负责人陈波介绍，X-EUV成像仪是我国第一台空间太阳望远镜，也是国际上首台具有X射线和极紫外两个波段的太阳成像仪。气象卫星为何要给太阳“拍写真”呢？陈波说，太阳不仅影响地球的天气，也是空间天气的“始作俑者”。空间天气是指日地空间环境的变化。太阳是距离我们最近的一颗恒星，当它“发脾气”时，比如耀斑爆发或日冕物质抛射，都会影响地球的磁场和电离层，可能导致卫星失控、导航失灵、通信故障，甚至影响电网、石油管道等基础设施。“今年开始太阳逐渐进入活动峰年，国家需要及时准确的空间天气预报，这台仪器上线得非常及时。”陈波说。当我们观察太阳时，只能看到可见光波段。X-EUV成像仪可以用X射线和极紫外两个波段监测太阳，并能在两个波段间切换，相比可见光波段，能看到太阳更多细节，更早预报太阳活动，提早预报灾害性空间天气事件。此外，成像仪在太空中运行不受日照、天气、大气等条件影响，可以全天候、连续监测太阳活动变化。X-EUV成像仪还可以进行在轨辐射定标。“比如太阳耀斑，一般仪器只能测得耀斑的相对亮度，就像地震时只知道地震发生但不知道具体震级。X-EUV成像仪利用自带的辐射定标装置，对X射线和极紫外图像进行定标，从而确定耀斑等级。”陈波说，“可见光波段成像仪器的辐射定标技术比较成熟，但对X射线和极紫外波段成像仪器的在轨辐射定标，我国还是第一次。”如何实现在卫星旋转的过程中“镜头”还能对准太阳，稳稳地按“快门”让照片不“虚”，陈波团队着实费了不少周折。“首先需要针对极轨卫星特点，设计成像仪的跟踪、稳像方案，研制具有我国特色的跟踪稳像系统。”陈波说，为了在地面拍摄可见光太阳图像，验证系统功能，团队成员在零下20多摄氏度的冬天进行场外测试，成宿成宿地做实验。“我们计划在风云四号卫星上搭载一个类似的成像仪，而且分辨率更高，波段范围更广。”陈波说。

仪器信息网讯 2010年11月3日-5日，由中国科学院武汉物理与数学研究所承办的第十一届扫描隧道显微学学术会议在武汉举行。130余名来自全国高等院校、科研机构、企业的从事扫描探针显微学的专家学者参加了此次会议。仪器信息网作为独家支持媒体也应邀参会。会议现场　　扫描隧道显微学学术会议是由白春礼院士发起的全国性会议，每两年一届。会议开幕式由中国科学院武汉物理与数学研究所曹更玉研究员主持，中国科学院武汉物理与数学研究所党委书记詹明生研究员致开幕词。　　中国科学院武汉物理与数学研究所 曹更玉研究员　　中国科学院武汉物理与数学研究所党委书记 詹明生研究员　　本次会议内容主要包括：扫描隧道显微学(STM)与物理、扫描隧道显微学与化学和材料科学、扫描探针显微学(SPM)在生命科学中的应用、扫描探针显微学技术进展。会议展示了最近两年来我国高校与科学研究机构在扫描探针显微术及其应用领域所取得的研究成果。　　扫描隧道显微学与物理学　　报告人：中国科技大学 杨金龙教授　　报告题目：Theoretical studies of inelastic electron tunneling phenomena in STM　　杨金龙教授介绍了课题组近几年在STM非弹性扫描隧道谱方面的理论研究工作：1. 非弹性电子在扫描隧道显微镜的应用中产生的许多现象；2.在常规的程序包中增加程序，并用于理论非弹性隧道谱和模拟实验的比较；3.研究非弹性电子在扫描隧道显微镜实验中所产生的表面分子化学运动，如旋转、激发、断键等；4.非弹性电子引起的 “分子开关”效应。　　报告人：合肥微尺度物质科学国家实验室 董振超教授　　报告题目：STM诱导的分子光电新现象　　董振超教授指出扫描隧道显微镜不仅可以用来观察和操纵纳米世界的单个原子和分子，而且其高度局域化的隧穿电流可以激发隧道结发光，他介绍了自己如何通过分子光子态调控来实现分子隧道结的新光电效应。　　报告人：中国科学院物理研究所 肖文德研究员　　报告题目：Ru(0001)上外延生长单层石墨烯的电子结构和振动模式的STM研究　　肖文德研究员介绍说虽然光电子能谱、拉曼光谱、红外光谱等技术可对石墨烯的电子和声子特性进行研究，但是这些技术通常获得的是样品表面较大范围的平均信息。而石墨烯通常都呈现一定的起伏和皱，应用高分辨扫描隧道显微镜的扫描隧道谱和非弹性隧道谱法，实现了对Ru(0001)上外延生长单层石墨烯不同区域的电子结构和振动模式的研究。　　此外，来自合肥微尺度物质科学国家实验室的张汇博士介绍了利用扫描隧道显微镜研究Si(111)表面In原子链上的一种孤子，并利用第一性原理的计算得到了这种孤子的精确结构。大连理工大学吴永宽博士利用原子力显微镜对室温沉积的Ge2Sb2Te5薄膜进行实位温控成像研究。上海交通大学分析测试中心的邹志强研究员利用超高真空STM对Mn及其硅化物薄膜在Si(111)衬底上的固相外延和反应外延生长进行了详细研究。　　扫描隧道显微学与化学和材料科学　　报告人：华南理工大学材料科学与工程学院 邓文礼教授　　报告题目：设计合成有机分子的纳米构筑和仿生纳米制造探索　　邓文礼教授设计合成了1,3,5-苯三氧十三酸乙酯等化合物分子，并了在大气环境条件下，利用扫描隧道显微镜分别研究了合成化合物分子在固态表面的吸附和自组装行为。　　此外，邓文礼教授重点介绍了对于爬山虎吸盘粘附作用的研究，通过探究其表面结构、所含的天然成分、生长过程等实现纳米仿生粘附材料的研制，并期望可以在航空航天、医学、建筑等领域发挥作用。邓文礼教授研究小组是目前国内唯一的从事相关研究的课题组。 报告人：中国科学院武汉物理与数学研究所 于迎辉副研究员　　报告题目：Cu-Al(111)合金及其表面氧化铝薄膜的物性研究　　于迎辉研究员通过在Cu(111)中引入杂志Al形成α相的Cu-Al合金，进而在合金表面生长有序的氧化铝薄膜做为脱偶层。利用俄歇电子能谱表征Cu-Al合金表面的Al含量、低能电子衍射和低温扫描隧道显微镜检测Cu-Al(111)合金表面原子结构及电子分布。　　扫描探针显微学在生命科学中的应用　　报告人：吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室 张文科教授　　报告题目：AFM在核酸-蛋白质相互作用研究中的应用　　张文科教授利用原子力显微镜(AFM)成像原位观测核酸与蛋白质之间的相互作用，研究了双螺旋DNA的AFM单分子力学指纹谱，并利用该力学指纹谱研究DNA结合蛋白与DNA的相互作用、外力诱导下DNA构象转变的本质。最后，张文科教授以烟草花叶病毒为例，探索了单分子力谱在研究复杂体系中核酸-蛋白质相互作用中的应用。　　报告人：暨南大学 蔡继业教授　　报告题目：扫描探针显微学结合量子点标记研究细胞表面分子　　蔡继业教授介绍说单分子探测是目前的一个研究热点，但大部分集中在材料和化学研究中，对于细胞中单分子的研究比较少。扫描探针显微镜克服了共聚焦显微镜、扫描电镜在细胞研究中的缺点，量子点标记解决了荧光漂白的缺点。将扫描探针与量子点标记相结合实现了特异性识别细胞表面的抗原和抗体，并探测它们之间的相互作用力。　　对于扫描探针显微学在生命科学中的应用，东南大学曹黎黎博士介绍了利用AFM研究小分子药物作用于环状双链DNA分子所引起的DNA结构和构象的变化。武汉大学林毅副教授提出一种基于轻敲模式原子力显微术成像原理的在成像同时测量压缩弹性模量通用方法，并应用于单根双链DNA径向压缩弹性模量的测量。东南大学巴龙教授设计了原子力探针的磁力驱动线圈，用于研究聚电解质多层微囊的动态力学性质及其与结构的关系。　　扫描探针显微学技术进展　　报告人：北京航空航天大学 钱建强教授　　报告题目：原子力显微镜自激振调频检测成像模式的研究　　钱建强教授介绍了自行研制的基于自激励振荡音叉探针的调频成像模式原子力显微镜。采用石英音叉探针作为力检测敏感原件，通过对其驱动电极施加正反馈，在自激振荡控制下使其在谐振频率下工作。由于不使用外部的探针振荡检测器和外部的探针激振器，系统结构简单并且易于操作。通过实验表明仪器能够满足频率调制模式成像要求。　　此外，将具有高空间分辨率的STM与化学分析能力较强的拉曼光谱结合是一种新型的表征手段。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所钟海舰博士采用自主研发的基于扫描探针显微镜和拉曼光谱仪的扫描近场光电探针测试系统，研究了化学气相沉积方法生长的石墨烯，可在获得样品表面形貌的同时，进行样品原位的局域电学性质研究和光谱测试。中国科学技术大学张瑞博士介绍了实验室组建的结合STM的具有超高真空、低温环境的TERS(针尖增强拉曼光谱)实验设备，利用该设备实现了Au(111)上分子薄膜、单个分子的TERS检测，并在Au(111)台阶处几个分子上得到了约4nm的TERS空间分辨率。　　会议同期还设置了论文墙报展及小型仪器展览会。布鲁克、安捷伦、天美科技、岛津、SPECS、NT-MDT、汇德信科技等仪器厂商和仪器代理商参加了展会。论文墙报展　　　本届大会还评选了“青年科技奖”，用于表彰在扫描探针显微镜研究领域取得突出成就的青年学子，中国科学技术大学张汇博士、暨南大学李盛璞同学获此殊荣。中国科学院物理研究所徐文炎博士、厦门大学李纪军博士获得了本届大会的“优秀墙报奖”。据了解，第十二届扫描隧道显微学学术会议初步确定将由陕西师范大学承办。颁奖现场参会人员合影

谐振搜索和驻留试验谐振搜索和驻留试验（RSTD）是指先通过正弦扫频试验搜索出试验体的共振频率，然后在共振频率上进行跟踪驻留试验。搜索功能通过传递信号来确认共振频率，并在实时控制过程中，对每一个共振频率进行跟踪和驻留。当驻留期间频率变化时，其特殊的跟踪特性使用相角信息调节驱动频率跟踪谐振。即自动侦测谐振峰的偏移，并自动调整正弦激励信号的频率来跟踪谐振峰的偏移。在机械结构的疲劳试验中应用广泛，比如高周期关键部件的涡轮机叶片或汽车曲轴的疲劳试验。试验步骤一般分为以下几步：第一步，共振点调查 在要求的频率范围内进行扫频试验，找出共振点。第二步，谐振搜索 找出共振点以外的谐振点，选择驻留试验的频率点。第三步，驻留试验设定 驻留时间、加振量级等。第四步，驻留试验。试验1：位移峰值推定；跟踪方式（tracking）扫频速度：1oct/min、单程1次共振点判定标准：传递率3以上共振点驻留模式：标准位移搜索（还有高速位移搜索、相位搜索、频率固定三种方式）共振点使用：共振点搜索中最初的峰值对应的频率。加振量级：10m/s2报警（Alarm）上下限：±3dB、中断（Abort）上下限：±6dB驻留时间：1小时、试验时间：无往返共振点偏移判定：传递率比率-10%～+10%频率步长：1.0Hz/s共振点搜索范围：频率比率±10%（注意：振动控制仪的软件不同，对应的参数会有变化。）多正弦试验疲劳试验时，多个频率的正弦同步扫频或者定频，可以大大的减少试验时间。这种方法由德国的一家汽车制造商提出，目前正越来越广泛地为其他谐波试验所应用，已经发展成为汽车发动机组件可靠性试验的一个重要方法。试验1：多个扫频同时进行。频率分割区域1：扫频20～63.3Hz区域2：扫频63.3～200Hz区域3：扫频200～632.5Hz区域4：扫频632.5～2000Hz扫频速度：1oct/min来回扫频次数：32次扫频开始频率：20Hz△试验中振动控制仪图像试验2：多个定频试验同时进行试验时间：1小时△试验中振动控制仪图像试验3：波形叠加△参考波形混合模式控制试验（SOR、ROR）应用于模拟宽带振动上叠加窄带或者周期性的振动环境。周期性能量通过正弦的形式或者窄带随机来模拟。比如直升机的振动就是正弦加随机（SOR）信号，气流扰动造成宽带随机而旋翼产生正弦振动。SOR也常常应用在汽车测试中的发动机振动试验。履带式车辆的振动是典型的随机加随机（ROR）信号，履带的窄带随机叠加在道路的宽带随机上。对于正弦加随机加随机（SOROR），叠加分量可以固定或扫频。试验1：SOR宽带随机振动：上图中10-1000Hz，量级50m/s2rms。窄带扫频：扫频速度：1oct/min，往返扫频次数：5次。基波扫频：100-400Hz，如上图扫频，初相位0°。2次谐波扫频：基波的80%量级扫频，初相位180°。试验2：ROR宽带随机振动：上图中10-1000Hz（虚线部分），量级50m/s2rms窄带随机振动：基波和2次谐波窄带扫频随机振动。扫频速度：1oct/min、来回扫频5次。基波：100-400Hz，量级75（m/s2）/Hz，频宽15Hz的PSD。2次谐波：量级为基波的-2dB，频宽30Hz的PSD。△试验中振动控制仪图像时域模拟试验（路谱再现（TWR，time wave replication）试验）在试验室中再现长时间的现场试验数据。可以是随机或者正弦振动数据波形。比如使用路面或者飞行记录的试验数据，可以模拟最真实的振动环境，确保高品质的试验结果。一般用于验证试验，设计试验时确实存在着一些缺点。波形再现只会产生给定的数据振动，缺乏随机数据的统计变化。可以认为随机数据是真实世界多样性的代表，随机试验可以比这种试验需要更少的时间。但时域模拟试验提供了从现场采集振动数据到在单个或多个振动台上再现的所有功能。同样，通过数据编辑（单位和采样频率指定、过滤处理、首尾数据处理、频率变换、数值间演算、数据点数变更、补偿波附加等过程）后得到可以在电动式振动试验机上进行试验的波形。试验1：某试验中进行的波形。拍波试验（sine beat）主要用于耐震或抗震试验，特别是构造物受到短时间的脉冲力和周期性力冲击后的环境情况。类似于拥有一个共振频率的单纯构造物的地面受到水平方向地震波，试验后确认其健全性。波形如下图，试验条件中需掌握，振幅值A是多少？生成的正弦波的频率f是多少？波形长度（波数n和拍数）是多少？波形是调制的正弦波，频率为试验结构体的自振频率，以期望产生共振效应，其幅值被一个长周期正弦波所调制。拍波的每一拍中，一般包含5-10个同频循环。通常试验中，几个拍（常见为5拍）同时进行，每个拍之间应有足够的间隔（常见为2秒），如下图。常见试验规格有IEC 60068-2-59。试验1：频率：7Hz加速度幅值：3G波数：10垂直水平三方向各10拍，各拍间隔2秒。正弦脉冲试验（sine burst）一种准静态环境模拟的试验方法，主要用于卫星在运载火箭升空的主动段，受到火箭高值加速度而产生静力过载的模拟试验。为了确定卫星承受的静载荷对其本身结构及运行状态的影响，要对卫星做加速度过载试验，以模拟卫星在火箭发射过程中受到的稳态或准稳态加速度惯性载荷。波形如下图，试验条件中同样需掌握，振幅值A是多少？生成的正弦波的频率f是多少？波形长度（波数n）是多少？在实际试验中，为了避免试验一开始就受到大量级的负荷，需要加入上升和下降领域，如下图所示。非高斯（正态分布）随机试验随机振动试验是一种模拟试验，通过对现场环境实测波形的提取，得到PSD，再进行随机振动试验，对应的振动能量相同。按照其试验规格试验后，产品通过要求，但是，在现场环境下，还是会出现破损等不合格现象，尤其在运输环境下。通过研究，在进行产品的可靠性试验和环境试验的时候，发现有些动态环境的时间历程具有非高斯分布特性。于是，提出了非高斯分布振动试验，在原来的随机振动试验要求中，加入了尖度K（Kurtosis）和偏度S（Skewness）两个要求，使波形更接近实际环境的波形。式中，Xi是加速度，m是加速度平均，N是数据点数，σ是标准方差。通过对实测波形分析和变换，在得到原来随机振动试验PSD的基础上，计算出K和S。再反过来在振动台上实现含有K和S的波形，从而飞跃性提高随机振动的精度，这就是非高斯随机振动试验。下图是含有不同K和S波形对应的概率密度图，供参考。试验1：如下图PSD，调整到rms值为10m/s2。非高斯分布特性为峰值发散性，K=5。试验时间30min。总结：以上罗列一些比较特殊的试验要求，并进行了简单的说明。初学者只需适当的了解即可，受制于振动控制仪软件授权码的限制，有可能永远也不会碰到。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

电磁振动台|电磁式振动台性能参数：1．默配试验承重负载：100（kg）（较重的承重产品请下单时跟厂家说明可非标定制）2.扫频范围（0.01Hz）: 1Hz～400Hz、1HZ～600HZ、1HZ～ 3000HZ,1HZ～5000HZ（可任意调节）3.频率范围（0.01Hz）：1Hz～400Hz、1HZ～600HZ、1HZ～3000HZ,1HZ～5000HZ（可任意调节）4.振幅（可调范围mmp-p）：0~5mm5.大加速度：20g6.振动方向：①垂直+水平、②垂直7.振动波形：正弦波8.可程序（0.01Hz）：1-15段每段可任意设定频率和时间,可循环9.倍频（0.01Hz）：5段成倍数增加①低到高频②高到低频③低到高再到低频/可循环10.功率：2.2Kw11.振动台面尺寸L*H*W（cm）：50*50或者75*75（可根据客户产品尺寸非标准定制）12.台体尺寸L*H*W（cm）：垂直:50*20*50 水平: 50*25*5013.电源电压（V）：220&plsmn 2014.大电流（A）：1015.时间控制：可程序、调频、扫频、倍频、对数皆能满足各标准时间设置16.功能控制:全功能电脑控制含电脑及打印,连接电脑做控制、储存、记录、打印之功能※以上只是电磁振动台|电磁式振动台的部分参数，更多详情及报价方案创新点：时间控制：可程序、调频、扫频、倍频、对数皆能满足各标准时间设置单垂直振动试验台

p 中国科学院合肥物质科学研究院强磁场科学中心研制出高效率三共振/双共振固体核磁共振魔角旋转(Magic Angle Spinning, MAS)探头，可实现在双共振/三共振模式或不同谐振频率间的切换，主要用于四极核材料、膜蛋白以及锂电池/超级电容的固体NMR研究。/pp style="text-align: justify " 固体核磁共振(NMR)在研究有序或无序材料、不可溶生物分子的原子尺度结构和动力学信息中发挥着重要的作用。固体或半固体样品中，化学位移、偶极耦合以及核四极相互作用的各向异性导致固体NMR谱图分辨率远低于液体NMR。MAS和偶极去耦是固体NMR实验中常用的提高谱图分辨率的基本方法。/pp style="text-align: justify " 不同的实验和应用体系，对MAS探头的要求和功能，如射频场强度和均匀度、脉冲功率-射频场强度的转换效率、MAS转速、射频通道数、通道调谐范围、变温范围以及原位检测等，有不同的要求。因此，探头是NMR波谱仪中需要特别设计和定制的部件。继2015年底研制出固体双共振静态探头后，强磁场中心研究员王俊峰课题组博士毛文平在三共振3.2mmMAS探头研制方面又取得新的突破。/pp style="text-align: justify " 3.2mmMAS转子和定子的设计和加工均在国内完成。经过多次设计-优化后，研究人员联合国内陶瓷加工厂商试制出的转子能够在2380mBar的驱动气压下以21kHz的转速稳定地旋转。为了增大X或Y通道调谐范围，阻抗匹配网络被设计制作成一系列可快速插拔的PCB插件，方便用户在双共振/三共振模式或不同谐振频率间的切换。该探头的主要性能参数为：(1)1H B1场均匀度A810/A90约为96%，三共振模式下B1强度为108kHz@210W；(2)13C B1场均匀度A810/A90约为88%，三共振模式下B1强度为88kHz @ 169W，双共振模式下为111kHz@169W；(3) 三共振模式下15N B1强度为50kHz@269W，双共振模式下为75kHz@269W；(4)双共振时X通道可覆盖39K~31P范围内所有Larmor共振频率。/pp style="text-align: justify " 三共振3.2mm MAS探头主要用于四极核材料、膜蛋白以及锂电池/超级电容的固体NMR研究，将与双共振静态探头一并纳入合肥战略能源和物质科学大型仪器区域中心向用户开放。/ppbr//pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/c29cecf9-bdcd-4c3d-a8f2-35c730ff8d19.jpg" title="5.png"//pp style="text-align: center "MAS转速表/pp style="text-align: center "img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201807/insimg/e0428ad4-aa99-46b1-99ba-88ea4d50b228.jpg" title="6.png"//pp style="text-align: center "金刚烷的线型测试/ppbr//p

近期，中国科学院上海光学精密机械研究所高功率光纤激光技术实验室在高重频飞秒光学频率梳光源方向取得重要进展。该团队首次报道了一种基于腔内谐振滤波技术的GHz低噪声九字腔掺铒光频梳。相关研究成果以GHz figure-9 Er-doped optical frequency comb based on nested fiber ring resonators为题，发表在《激光与光子学评论》(Laser Photonics Reviews)上。 　　九字腔光纤光频梳是目前技术成熟度最高的光频梳技术之一，广泛应用于车载、星载、外场等非实验室环境，推动了光频梳相关应用的发展。重复频率近GHz的光频梳在双梳测距、光谱检测以及天文频标等领域有着重要应用。然而，目前九字腔光纤光频梳的重频一般小于250MHz，其重频的提升仍然面临技术挑战。由于非线性放大环镜(NALM)锁模技术需要一定长度的光纤来积累足够的非线性相移差以启动锁模，传统的短谐振腔方案难以适用于九字腔的结构。 　　针对上述问题，该团队采用嵌套腔结构(图1)，由两个光纤耦合器熔接构成的Fabry–Pérot(F-P)腔对外部NALM谐振腔进行模式滤波。当内、外腔的自由光谱范围精确匹配时，可将九字腔光纤光频梳的重频倍增至GHz。实验结果表明，该激光器具备优异的脉冲自启动性能和长期稳定性(图2)。区别于高次谐波锁模，嵌套腔方案可通过合理的内腔参数设计，配合增益竞争机制，来有效抑制超模噪声，实现高相干、低噪声的GHz重频光频梳。实验通过对该光频梳的载波包络相位偏移频率的测量，验证了其频率梳齿分量间的高相干性(图3)。该GHz重频九字腔光纤光频梳在激光雷达、双梳测距、光谱检测等领域颇具应用前景。 　　研究工作得到中国科学院青年创新促进会、国家自然科学基金和上海市自然科学基金的支持。图1. 基于嵌套光纤环形谐振腔的9字腔光频梳装置图图2. 单孤子状态连续运行90分钟的稳定性：(a)测量光谱的时间演变，色条表示光功率谱密度；(b)重复频率的变化；(c)典型光谱和(d)80分钟时的射频频谱；(e)输出脉冲的典型自相关信号。图3. (a)基于f-to-2f的载波包络偏移频率检测；(b)在10 kHz RBW下自由运行ceo拍频信号。

量子纠缠是量子信息中的核心资源，它已经广泛应用到量子测量、量子通信以及量子计算领域。纠缠态的产生、发展和创新极大地推动了第二次量子革命的发展。随着量子信息技术的发展，多模、大尺度的连续变量量子态成为研究的发展方向，以满足大容量量子通信、分布式及多参数、容错量子计算的需求。为了满足量子计算需求和构建量子网络，需要获得大尺度纠缠态。目前，研究人员基于光场时间、空间或频率结构模式，制备出了可观数目的光场纠缠，并已经实现了单自由度复用的连续变量量子通信，展现了增强信道容量的前景。而进一步扩展纠缠数目，需要对多个自由度的同时调控技术，构建连续变量高维纠缠光场。为解决上述问题，山西大学量子光学与光量子器件国家重点实验室的郜江瑞团队通过色散、像散补偿技术和多模参量控制技术，实现了光学参量振荡器中多自由度光场的共振输出，获得了同时具有频率梳、自旋和轨道角动量纠缠的连续变量高维纠缠。并基于其中产生的高维纠缠态，演示了空间-频率复用的量子密集编码协议。相关研究成果发表于Photonics Research 2022年第12期。如图所示，通过光学参量下转换过程产生的纠缠光子对具有多个物理自由度。关联光子A，B具有对称“能级”，相反的轨道角动量和相互垂直的偏振。在实验中，量子关联的测量通过可独立选择的一对参考光场，在平衡零拍探测系统中提取。图（a）参量下转换过程纠缠光子三自由度示意图；(b)多模光学参量谐振器同时输出多个“能级”的三自由度纠缠；(c) 实验验证装置；(d) 完整的第一“能级”纠缠关系测量（左图）及其在复用量子密集编码的演示（右图）实验结果表明，光学参量谐振器直接输出了携带频率梳，自旋角动量和轨道角动量的三自由度高维纠缠，达到-3.3 dB的纠缠水平。值得一提的是，该谐振器有能力直接输出约2000个“能级”共计8000对的量子纠缠。为探究多自由度高维纠缠资源在量子信息的潜能，团队首次实验演示了空间-频率复用的量子密集编码，图（d）展示了量子通信信道容量的显著增强。刘奎教授表示：“相比于传统的连续变量纠缠产生方案，多自由度、多模光学参量谐振器产生的纠缠光源具有更高可扩展性，更丰富光场结构的特点，不但适合高信道容量量子通信需求，而且可用于实现特别的量子任务，例如量子多参数测量，多自由量子界面和混合型的高维量子离物传态等。”目前对于连续变量高维纠缠的研究还有许多开放性问题值得研究，如是否具有与分离变量高维纠缠类似的纠缠特性，更高的安全性，和更强的抗噪能力等。团队后续将进一步开展更高纠缠水平、更多元的纠缠数量以及多自由度分离及交互的研究，同时开展基于连续变量高维纠缠的应用研究，如高维量子离物传态以及其在量子传感和量子测量领域的应用。

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

食品安全问题已经成为目前热点的社会问题，随着国家对食品管控力度的不断加强，各种监管要求和标准已陆续出台，而质检总局在2010年10月发布的《企业生产乳制品许可条件审查细则 (2010版)》更是将乳制品行业作为重点工作，通过对乳制品生产企业重新审查发证，切实推动我国乳制品行业规模化发展，促进提高乳制品行业的质量安全水平。 蒙牛和光明作为中国乳制品的龙头企业，已经率先分批展开了和生产许可审查相关的工作。针对检验项目中关于乳制品中汞、铅、铬和砷等元素的检测，屹尧科技提供了完整的乳制品微波消解方案，能够快速解决相关样品的前处理和分析检测，并且得到了两家企业的一致认可。在不到一个月的时间里，蒙牛公司下属的全国20多个分厂的实验室都已经分批配备了&ldquo WX-8000专家型密闭微波反应系统&rdquo ，而光明公司第一批采购的多台&ldquo EXCEL微波化学工作平台&rdquo 也已经全部到位，这两款微波消解仪出众的仪器性能，稳定的运行表现和超高的性价比是这两家知名乳制品企业选择屹尧科技的重要因素，同时屹尧科技的&ldquo 快速响应&rdquo 服务也给用户带来更多及时的关怀。 随着乳制品企业生产许可审查工作进一步的深化，相信整个乳制品行业的质量管理会有一个质的飞跃，屹尧科技愿意竭诚为更多的乳制品企业及其他各类企业提供最新的解决方案和最优质的产品和服务。为中国的食品，医药，环境等各领域密切相关的安全问题尽一份力, 是屹尧科技作为一个国产仪器制造商的责任，同时也是自豪。 乳制品重金属检测前处理解决方案参见网页：http://www.preekem.com/rzp.asp 关于上海屹尧上海屹尧仪器科技发展有限公司是专业的微波化学产品研发，制造，销售商。公司成立于2001年，在短短的10年间既成为了国内微波化学产品线最全的公司，是国内唯一同时拥有密闭/常压微波消解技术，多模/单模微波合成技术，微波灰化技术，工业级微波谐振腔制造技术的公司。制造优秀的科学仪器，提升中国仪器在国际的竞争力是我们的目标，我们将为此不懈奋斗。欲了解更多信息，请浏览公司网站：http://www.preekem.com/

1 什么是振动振动是指带质量的物体做往复运动的状态。比如，通过观察振幅比较大的秋千或者单摆运动便可理解。运动通过眼睛观察不到的话，有时候可以通过手去接触来感知。振动状态下，一秒以内往返运动的次数我们称为频率。※我们身边的振动①汽车行驶中的振动对汽车部品的故障发生和寿命影响的试验。最近几年，电动汽车的振动试验越来越多。发动机、汽车音响、安全气囊冲击、NVH、etc.。②铁道交通振动对列车部品等故障影响的试验。列车搭载电子设备、轨道附近的设备（信号切换机、ATC）、etc.。③运输行业卡车、轮船等的运输中，产品是否故障、损伤、外包装擦伤等的试验。④飞机发动机产生的振动，受到气流的振动、起飞降落受到的振动和冲击，会不会发生故障等以及耐久性确认。⑤地震确认部件、房屋、建筑物等的耐震性。2 振动的种类※正弦波振动（简谐振动）正弦定频试验频率一定的正弦振动。振动的最基本波形。频率扫描试验（sweep）频率一定间隔的变化。线性扫描、对数扫描。等幅扫描不等幅扫描SOS（sine on sine）※随机振动没有规则性的波形，无法预测性，但在一定的振动时间内含有各种频率正弦分量。● 正态分布随机试验● 非正态分布随机试验● 正弦+随机(SOR，sine on random)● 随机+随机(ROR，random on random)※冲击短时间内施加大脉冲形状的加速度波形试验。半正弦波（halfsine wave）半正矢波形（haversine wave）梯形波（trapezoidal wave）锯齿波（sawtooth wave）三角波（triangle wave）※拍波（sinebeat）※实测波形再现以上介绍的是几种常见的振动试验波形，对于初学者来说，只要记住各种波形即可，以后会每个试验波形进行详述。备注：图片和部分文字等来源于网络，如有侵权，请联系作者本人。

p　　在各种超高灵敏度的光谱探测技术中，基于无源谐振腔增强的技术是重要的一类，而谐振腔增强的光谱探测技术又可以分为传统腔衰荡光谱、积分腔输出光谱、腔增强吸收光谱、频率调制光源腔衰荡光谱、光频梳腔衰荡光谱等五类。这些传统技术存在着光电探测难度高、装置价格昂贵、响应速度慢、灵敏度低等缺点。/pp　　中国科学院西安光学精密机械研究所瞬态室王允韬、阮驰等科研人员发明了一种频域腔衰荡光谱探测装置，可以应用于实验室的光谱测定和标准具的精细常数测定，以及现场应用的物质浓度传感、应变及应力传感、温度传感等。/pp　　与传统方法相比，此项发明的优点是：1、利用低速波长调制实现了具有信噪比优势的高频谐波探测。2、在实现谐振腔增强光谱与波长调制光谱完美结合的同时降低了经济成本。3、结合波长调制光谱，消除了光路耦合效率下降、光源平均功率波动、探测电路转换效率下降等背景干扰的影响。4、由于谐振腔精细度下降产生的干扰与光谱吸收产生的信号之间是一个相乘的关系，通过取对数或者计算各次谐波之间的比值，消除了谐振腔精细度下降造成的干扰。/pp　　该装置已获国家发明专利授权，并获2016年度中国公路学会科学技术奖二等奖。/pp/p

振动台的三种试验及注意事项振动试验台试验：正弦振动试验： 在规定的频率范围内，采用正弦信号，对被测样机进行振动的检测.随机振动试验： 在规定的频率范围内，采用所以频率成分同时激振，而且各个频率的输入振幅是随机改变的激振信号，对被测样机进行振动的检测。 冲击试验： 规定脉冲波形，在振动试验台上对被测样机进行冲击的检测。振动试验台注意事项：时间必须刚性地安装在试验台面上，否则会产生谐振和波形失真，影响试验结果，时间振动试验中不能拆卸。夹具要正确使用并保证确实固定，避免造成人员伤害及损伤设备试验中如果发生异常现象，赢停止试验避免设备损坏。系统在运行中切不可触摸传感器。工作时，不要把磁性或不宜接触磁性的物件（如手表等物）靠近你振动发生机为了让功率放大器模块和台体有充分的冷却时间，必须在切断信号以后，冷却7至10分钟后才可断开功率放大器漏电断路开关。不允许在关闭功放之前先关控制箱和微机电源，否则会造成对功放和振动台的冲击而损坏。

为了得到好的质谱数据，在进行样品分析前应对质谱仪的参数进行优化，这个过程就是质谱仪的调谐。调谐是质谱使用中非常重要的一环，今天小编就与大家聊一聊调谐操作。一、质谱调谐调谐这个词来源于模拟电路。电路中，调节L或C使其谐振的过程，叫做调谐。在质谱中，射频电源(RF)含有线圈，相当于电感L 质量分析器相当于电容C。在质谱出产前，实际上要调节射频电源(RF)的线圈，使得线圈和质量分析器组成LC电路达到谐振。这个过程就是最初的调谐。后来将调谐的概念拓展为调谐质谱的多个参数，使其达到最佳工作状态。调谐中将设定离子源部件的电压 设定amu gain和amu off值以得到正确的峰宽 设定电子倍增器(EM)电压保证适当的峰强度 设定质量轴保证正确的质量分配。调谐包括自动调谐和手动调谐两类方式，自动调谐中包括：自动调谐、标准谱图调谐、快速调谐等方式。如果分析结果将进行谱库检索，一般先进行自动调谐，然后进行标准谱图调谐，以保证谱库检索的可靠性。二、质谱调谐液通常一般的调谐用PFTBA(全氟三丁胺)。还有高质量低质量调谐的特殊(目标)调谐。全氟三丁胺 (PFTBA) 放在紧靠着真空室下面的标样小瓶内。当一开始调谐时，PFTBA 自动进入离子源内。通常 PFTBA 使用一年或更长的时间才需要更换。这种化合物的稳定性为再现调谐提供了必要的条件。同样，这种化合物具有足够的挥发性使其进入离子源，而不需要加热。PFTBA 碎片离子质量数覆盖了很宽的质量范围，并且由于只有 C-13 和 N-15 同位素，使碎片离子质量容易解析。三、质谱调谐故障分析故障现象：调谐参数改变时, 调谐峰强度的变化滞后产生故障的可能原因及排除方法：a. 离子源被污染，排除方法是对离子源依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min b. 预四级杆被污染，排除方法是对预四级杆依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min c. 离子源部件未安装到位，电路未接通，排除方法是将离子源拆下，重新安装。故障现象：调谐质谱仪时，需要过高的离子能量和推斥电压产生故障的可能原因及排除方法：a. 高离子能量过高是由于离子源被污染，推斥电压过高是预四级杆、四级杆被污染，排除方法是对离子源、预四级杆、四级杆依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min及保养维护 b. 质谱仪调谐未达到最佳状态，排除方法是重新调谐质谱仪。故障现象：调谐参数改变时，仪器响应不明显产生故障的可能原因及排除方法：离子源短路或电路未接通，排除方法是取出离子源, 用万用表测量各部件间的电路连接是否正常。故障现象：调谐峰的形状不好，有肩峰产生故障的可能原因及排除方法：a. 质谱仪调谐未达到最佳状态，排除方法是重新调谐质谱仪 b. 离子源被污染，排除方法是对离子源依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min c. 分析器有缺陷或损坏，排除方法是检查分析器外观是否有缺陷或损坏。故障现象：调谐时，无参考峰出现产生故障的可能原因及排除方法：a. 参考标样全氟只丁氨瓶中无参考标样，排除方法是添加参考标样全氟砚丁氨于质谱仪内置的参考样瓶中 b. 参考标样的管路被堵塞，排除方法是拆下管路，用丙酮超声清洗 c. 空气泄漏，排除方法是检查空气峰m/z 28的高度，若大于10%氦气峰m/z 4的高度，表明有空气泄漏，用注射器将丙酮滴在各接口处，通过观察丙酮的分子离子峰m/z58的强度变化, 进一步查明泄漏的确切位置。故障现象：出现不规则、粗糙的调谐峰产生故障的可能原因及排除方法：a. 离子源被污染，排除方法是对离子源依次用甲醇、丙酮超声清洗各15min b. 灯丝老化，排除方法是更换灯丝 c. 质谱仪调谐未达到最佳状态，排除方法是重新调谐质谱仪。故障现象：m/z 18、28、32峰大于10%氦气峰m/z 4产生故障的可能原因及排除方法：a. 空气泄漏，排除方法是检漏，检查柱子的连接情况 b. 氦气即将用尽, 气瓶内杂质富集，排除方法是更换载气瓶并安装脱气装置 c. 新近清洗的离子源未烘干，排除方法是设置250℃的离子源温度烘烤离子源 d. 柱子被污染，排除方法是老化柱子。故障现象：灯丝状态良好时，无离子产生产生故障的可能原因及排除方法：a. 离子源需要重新校准，排除方法是利用校准工具重新校准离子源 b. 空气泄漏严重，排除方法是检漏并紧固各连接处。故障现象：调谐质谱仪时, 高质量峰m/z 502、614不显示产生故障的可能原因及排除方法：预四级杆短路，排除方法是将预四级杆拆下, 用氦气或氮气吹干。

光学频率梳（Optical frequency comb，简称“光梳”）由大范围、等间隔的梳齿分量构成，每根梳齿均对应绝对频率，如同在光频上的一把梳子（或标尺）。得益于飞秒激光器和非线性光学的发展，1999年美国标准局和德国马普所的研究团队分别在实验上实现了光梳，解决了绝对光频率计量问题，J. L. Hall和T. W. Hänsch因此贡献而分享了2005年诺贝尔物理学奖。光梳的诞生同样给光谱测量领域带来了革命性突破，分辨率提高到皮米量级，光梳光谱学的新技术和新应用也在不断涌现。双光梳光谱学可以充分利用光梳在频率准确度、频率分辨率、光谱范围和脉冲宽度等方面的优势，在诸多基于光梳的测量技术中脱颖而出。在频域上，双光梳光谱学表现为两个有微小重复频率差异光梳的多外差探测，可以将探测光梳记录的待测谱线，如分子吸收谱，从光频转移到射频。双光梳光谱学可以利用光谱交织技术进一步将分辨率提高至几十飞米量级。然而现有方案测量时间大幅增加，使用温度或驱动电流调节时无法提供绝对频率参考，且分辨率仍有进一步提高至光梳梳齿线宽的较大空间。电光调制光频梳（简称“电光梳”）由对连续种子光的电光调制产生，用于构建双光梳系统时其具有天然的互相干性，无需复杂的锁定电路或相位校正算法，可以大幅降低系统复杂度。此外，由于电光梳具有不受谐振腔腔长限制的重复频率以及可自由调节的中心波长，由其构建的更具应用前景的双电光梳系统受到研究人员的广泛关注。上海交通大学何祖源、樊昕昱教授团队提出了一种新型双电光梳光谱测量方案，将光谱测量分辨率进一步提高到亚飞米量级，相较于现有方案提高了两个数量级。该方案利用外调制的稳频光作为扫频电光梳的种子光，可以在实现低频率误差快速光谱交织的同时，提供绝对光频率参考。图1 亚飞米分辨率双电光梳绝对频率光谱测量技术原理示意图研究团队在分析各性能指标的理论限制和相互制约关系的基础上，将光谱测量技术关注的综合性能指标（光谱分辨率、测量带宽以及测量时间）提高至奈奎斯特极限，并且可以通过多次平均提高测量信噪比。该方案用于测量分子吸收谱线和高Q值光纤法布里珀罗腔谐振谱线的实验结果，充分展示了该方案灵活实现超高光谱分辨率、高信噪比和高刷新率的能力。图2 氰化氢（HCN）气体吸收谱线的光谱测量结果图3 光纤法布里珀罗谐振腔反射谱的光谱测量结果该研究成果将推动超精细光梳光谱学的进一步发展，并在温室气体监测、精密光器件测试、生物化学传感，以及诸如电磁诱导透明等物理现象观测中具有非常重要的应用价值。