成像测量系统

一、背景介绍：机器视觉可称为人工智能的“慧眼”，成像系统的标定又是机器视觉处理的重要环节之一，其标定精度与稳定性直接影响系统工作效率。在传统机器视觉与摄像测量标定领域，小孔透视模型仍存在高阶透镜畸变无法完备表征和多类复杂特殊成像系统不适用的问题。而基于光线的模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设，通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征，可避免对复杂成像系统的结构分析与建模。基于该光线模型，研究院相关课题组发展了各类特殊条纹结构光三维测量方法与系统，实验证明光线模型可通用于多类复杂成像系统的高精度测量，是校准非针孔透视成像系统的有效模型，可作为透视模型的补充。二、光线模型Baker等人最早提出了一种可表征任意成像系统的光线模型[1]，认为图像是像素的离散集合，并以一组虚拟的感光元件“光素”表示每个像素与某像素相关联的空间虚拟光线间的完整几何特性、辐射特性和光学特性，如图1所示。因此，光线模型的标定即确定出所有像素点对应的光线方程，无需严格分析和构建成像系统的复杂光学成像模型，具备一定的便携性和通用性，从一定程度上也可避免镜头畸变的多项式近似表征引入的测量误差，为非小孔透视投影模型成像系统的表征提供了一种新的思路。图1 成像系统的光线模型示意图三、基于光线模型的条纹结构光三维测量在条纹结构光投影三维测量领域，光线模型一方面可作为三维重建的光线方案，用于表征大畸变镜头、光场相机、DMD投影机、MEMS投影机等多类特殊结构的成像与投影装置，可发展新的基于光线模型的条纹结构光三维测量方法与系统；另一方面，发掘光线模型在结构光测量中的优势，光线模型对克服投影与相机的非线性响应、大畸变镜头成像下提升三维重建精度具有优异的效果。3.1 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统光线模型与三维测量课题组开发了小视场远心结构光测量系统，采用Scheimpflug结构设计确保公共景深覆盖，如图2所示。考虑到远心镜头属平行正交投影、Scheimpflug倾斜结构造成畸变模型非中心对称，因此，提出一种基于光线模型的非参数化广义标定方法[2]。系统中相机与投影机成像过程均采用光线模型表征，标定其像素与空间光线对应关系，计算光线交汇点坐标，实现三维重建。图3展示了系统实物图与五角硬币局部小区域的三维测量结果，测量精度为2 μm。图2 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统图3 测量系统实物图与五角硬币局部的三维测量结果3.2光场相机的光线模型标定与主动光场三维测量课题组发展了基于主动条纹结构光照明的光场三维测量方法与系统。光场相机通过在传感平面前放置微透镜阵列，实现光线强度和方向的同时记录，由于存在微透镜加工误差、畸变像差、装配误差等复杂因素影响，光场相机完备表征与精密标定是个难题。课题组提出光线模型表征光场成像过程[3]，即将光场相机内部看作黑盒，直接建立像素m与所对应的物空间光线方程l的参数，如图4所示。并通过标定光场所有光线与投影条纹相位的映射关系实现被测为物体的高精度三维测量，考虑光场多角度记录特点，构建基于条纹调制度的数据筛选机制，实现了场景的高动态三维测量，如图5所示，黑色面板与反光金属可同时重建。图4 光场成像模型图5 主动光场高动态三维测量3.3 DMD投影机与双轴MEMS激光扫描投影机的光线模型标定与三维测量基于微机电系统（MEMS）激光扫描的投影机以小型化、大景深的优势被应用于条纹投影测量系统，如图6（a）所示。但由于其依赖激光点的双轴MEMS扫描投影图案，不依赖镜头成像，透视投影模型表征会存在一定误差。此外， DMD等依赖镜头成像的投影机，大光圈设计也会影响小孔透视投影模型的表征精度。对此，课题组采用光线模型表征投影机[4]，并提出了一种基于投影机光线模型的条纹投影三维测量系统标定方法，该方法根据双轴MEMS投影的正交相位对光线进行识别追踪，利用投影光线与相机构建的三角测量实现了三维重建。进一步发现：由于投影光线的相位一致性特性，光线模型可显著抑制系统非线性响应引起的测量误差，图6（b）展示了单目系统在3步相移条件下（未额外矫正非线性响应），分别使用透视投影模型与光线模型对石膏雕塑的三维重建结果，可见光线模型对非线性响应影响具有免疫性。图6 双轴MEMS激光扫描投影原理和石膏雕塑三维重建结果（3步相移，左图为透视投影模型，右图为光线模型）3.4单轴MEMS激光扫描投影机光线模型标定与三维测量单轴MEMS投影机将激光点扫描拓展为面扫描大幅提升了投影速率，可应用于动态测量。针对单轴MEMS投影机无透镜结构使得针孔模型不适用、单向投影无法提供正交相位特征点的问题，课题组提出一种基于等相位面模型的系统标定方法[5]，推导出了相机反向投影射线与该等相位面交点处的三维坐标值与相位值间新的映射函数，实现了快速三维重建。图7展示了使用高速相机搭建的单目测量系统和重建场景，投影采集速率为1000 frame/s，采用4步相移与雷码图相位展开，三维重建速率为90 frame/s。后续为适应更高速率测量应用，可将单目扩展为双目或多目系统，采用单帧解调相位和多极线约束相位展开等方法减少投影图像数量，提升三维测量速率。图7三维测量系统与动态重建场景3.5大畸变镜头成像的光线模型标定与三维测量针对传统低阶多项式不能完备表征大畸变镜头的问题，课题组采用光线模型表征大畸变镜头相机成像，并提出一种完全脱离对相机和投影机内参依赖（透视模型依赖相机与投影机内参）的光线与条纹相位映射的三维重建方法。通过直接标定相机光线与条纹相位的倒数多项式映射系数，避免了繁琐耗时的对应点搜索与光线插值操作。图8为装配4 mm广角镜头的光线标定结果与标准球三维测量结果，可见由于广角镜头畸变较大，光线模型较透视模型重建质量有所提升。图8 广角镜头光线标定与标准球三维测量数据的拟合误差分布（a）透视投影模型，（b）光线映射模型四、总结光线模型通过确定所有像素点所对应光线方程的参数实现标定与成像表征，从而避免了对复杂成像（投影）系统的结构分析与建模，解决了特殊条纹投影三维测量系统的标定与重建问题，同时在条纹投影三维测量的系统非线性相位误差抑制和精度提升上展示出优异性能。在结构光三维测量的未来发展中，可进一步扩展光线模型三维测量的方法与应用，提升测量精度、效率与通用性，解决各类特殊复杂场景中的应用测量问题。参考文献[1] Baker S, Nayar S K. A theory of catadioptric image formation[C]//Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271), January 7, 1998, Bombay, India. New York: IEEE Press, 1998: 35-42.[2] Yin Y K, Wang M, Gao B Z, et al. Fringe projection 3D microscopy with the general imaging model[J]. Optics Express, 2015, 23(5): 6846-6857.[3] Cai Z W, Liu X L, Peng X, et al. Ray calibration and phase mapping for structured-light-field 3D reconstruction[J]. Optics Express, 2018, 26(6): 7598-7613.[4] Yang Y, Miao Y P, Cai Z W, et al. A novel projector ray-model for 3D measurement in fringe projection profilometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 149: 106818.[5] Miao Y P, Yang Y, Hou Q Y, et al. High-efficiency 3D reconstruction with a uniaxial MEMS-based fringe projection profilometry[J]. Optics Express, 2021, 29(21): 34243-34257.课题组简介：本文作者：刘晓利 ，杨洋 ，喻菁 ，缪裕培 ，张小杰 ，彭翔 ，于起峰 ；深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室。以于起峰院士领衔的深圳大学智能光测图像研究院主要研究方向包括大型结构变形与大尺度运动测量、超常光学测量与智能图像分析、计算成像与三维测量以及多传感器融合感知与控制等。

一、项目基本情况1.项目编号：ZTXY-2023-H21768项目名称：北京理工大学纳米光谱与成像探测系统采购预算金额：700.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：700.000000 万元（人民币）采购需求：名称数量单位简要技术要求是否接受进口产品北京理工大学纳米光谱与成像探测系统1套采用散射式近场光学（s-SNOM）设计，近场光学空间分辨率与入射光波长无关，在可见光和红外光波段范围内均能够实现光学超分辨成像，光学空间分辨率≤10nm；是 合同履行期限：合同签订后12个月内交货并安装完毕。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号：ZTXY-2023-H21769项目名称：北京理工大学超高速波长调制光学测量系统采购预算金额：765.000000 万元（人民币）最高限价（如有）：765.000000 万元（人民币）采购需求：名称数量单位简要技术要求是否接受进口产品北京理工大学超高速波长调制光学测量系统1套包括4个模块即激光器主机模块、调频模块、锁频模块以及测量分析模块，需保证模块间的互相协作及集成整合，可针对爆轰反应流场的多物理参数是 合同履行期限：合同签订后6个月内交货并安装完毕。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间：2023年12月04日 至 2023年12月11日，每天上午8:30至12:00，下午12:00至16:30。（北京时间，法定节假日除外）地点：北京市朝阳区南磨房路37号华腾北搪商务大厦11层1103室（或邮件方式）。方式：现场报名或邮件方式。邮件方式：在本项目招标文件发售截止时间前，将支付标书款凭证发至邮箱baoming_ztxy100@163.com。邮件主题“【北京理工大学超高速波长调制光学测量系统采购】-XXX公司”。邮件内容“【项目信息（项目名称、项目编号），投标人信息（公司全称、统一信用代码），联系人信息（姓名、手机号、电子邮箱）】”以标书款到账时间为准，逾期汇款报名无效（未及时发送报名信息导致的后果，投标人自行承担）。售价：￥500.0 元，本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问，请按以下方式联系。1.采购人信息名 称：北京理工大学　　　　　地址：北京市海淀区中关村南大街5号　　　　　　　　联系方式：陈老师，010-68912384　　　　　　2.采购代理机构信息名 称：中天信远国际招投标咨询(北京)有限公司　　　　　　　　　　　　地　址：北京市朝阳区南磨房路37号华腾北搪商务大厦11层1103室　　　　　　　　　　　　联系方式：王文姣、王师安、于海龙、成志凯、张静、鲁智慧，010-51908151 　　　　　　　　　　　　3.项目联系方式项目联系人：王师安电　话：　　010-51908151

一、背景 纺织品作为颜色传播的重要载体，对织物颜色的准确度和均匀度具有较高要求。在纺织工业生产中，加工出符合要求的布料和成衣的两个前提条件是准确测量样品布匹颜色和严格控制印染颜色。 工业上测量织物颜色最常用的分光光度法只能测量单色织物,对织物尺寸大小要求较高且操作繁琐,使得其并不适应于多色织物或单根纱线颜色测量。 为了满足企业生产和发展的需求,本公司对织物颜色的精确测量方法进行了深入研究,针对当前技术的不足,在分析光谱成像技术的基础上建立高光谱成像系统,提出基于高光谱成像技术的织物颜色测量方法,实现了具有较高精度的颜色测量。光谱成像技术是将光谱技术和成像技术结合在一起,可以测量织物感兴趣区域(ROI)中光谱波段的反射率。从而获得更多的纺织品颜色信息,达到较高的颜色测量精度。二、可行性分析作为一种集光谱学、微弱信号检测、信息处理等于一体的综合性技术，光谱成像技术克服了分光光度法测量纺织品颜色的缺点。光谱成像技术能测量单色、多色和各种形状的织物，从采集的光谱图像中获取每个像素的颜色信息，从而实现光谱成像技术在纺织品颜色测量中的应用。光谱成像技术在对目标的空间信息成像的同时，也对每一个空间像元在波段内进行光谱信息覆盖，从而形成“光谱图像立方体”。浙江理工大学的张盼曾利用高光谱成像仪进行 15 个标准样品与15 个次品颜色测量并计算明度差、色度差和色差，其反射率图片如图 1 所示： 图 1 标准样品与次品反射率对比图 图一（a）为标准样品的反射率曲线，（b）为次品的反射率曲线，从光谱反射率曲线可以直观的看出，单色色织布标准样与批次样间的光谱反射率曲线的走向是一样的，但是在数值上还是有差异的。高光谱成像仪测量织物间颜色可以获得它们的色差值，这反映了高光谱成像仪的测色能力。 三、数据采集设备 数据采集的设备为杭州高谱自主研发的实验室高光谱成像仪（HY-8010-U），设备实景图，如下图。系统参数，见下表。系统核心分光模组完全由高谱公司自主研发，支持选配多种型号图像传感器，并搭配超高像素高清相机实现高空间分辨率与高光谱分辨率的完美融合。同时，HY-80系列可选配自研线性光源和定制暗箱，最大程度减少外部环境对样品检测带来的影响，结合独有的时空辐射校正功能，确保获得稳定的标准化高光谱数据。 HY-80系列实验室高光谱成像仪是一款专门为实验室环境定制的专用设备，能够实现对物质定性、定量、定时、定位信息的精准检测，是一台“图谱合一”的专业化科研设备，为物质分选、刑侦文检、食品监测、真伪鉴定等行业高端应用领域提供高精度的光谱建模与分析解决方案。四、测量结果及结论 通过对标准色卡和花布进行测量，并对测量结果进行反射率校正与值转换。本次选取 RAL 1000-RAL1004 共 5 种颜色样本进行分析，并分为两组进行对比,如图 2 所示，反射率处理结果如图 3 所示。将其转换为 L、A、B 值并对其进行相关处理后结果如图 4 所示:如上图 4 所示，图 4（a）为 RAL1000-RAL1004 五种样品的 L 值对比图、图 4（b）为 a 值对比图、图 4（c）为 b 值对比图、图 4（d）为以 RAL1000 为基准 RAL1001、RAL1002、RAL1003、 RAL1004 四种颜色的色彩度差值。对四块样品布进行想同处理后得到如下结果： 如上图 6 所示，图 6（a）为 1、2、3、4 四种样品的 L 值对比图、图 6（b）为 a 值对比图、图 6（c）为 b 值对比图、图 6（d）为以 1 为基准 2、3、4 四种颜色的色彩度差值。综上所述，可看出高光谱成像仪检测的 Lab 值具有明显差异。

近日，中科院精密测量院/深圳先进院研究员徐富强研究团队基于新型基因编码生物磁共振成像技术，首次建立了一种在体无创全脑检测星形胶质细胞的新技术。相关研究进展在学术期刊Molecular Psychiatry上发表。星形胶质细胞是哺乳动物中枢神经系统（Central nervous system, CNS）中含量最丰富、分布最广、胞体最大的一种神经胶质细胞。星形胶质细胞具有多种至关重要的生物学功能，其功能异常参与多种疾病的致病过程。然而，星形胶质细胞形态不均且高度复杂，在同一脑区或不同脑区之间均有不同，且在生理和病理状态下也是动态变化的。因此，全脑维度无损检测并跟踪星形胶质细胞的动态变化相关技术的研发迫在眉睫。研究团队通过整合重组腺相关病毒载体（rAAV）和磁共振成像活体检测的优势，逐步在细胞水平，脑区水平及全脑水平实现星形胶质细胞的活体无损检测。自2016年起，研究团队在精密测量院研究员徐富强和王杰的带领下，联合磁共振成像与病毒基因改造技术率先提出一种新型基因编码生物磁共振成像技术，逐步实现神经元网络和星形胶质细胞在体水平的无创检测。其中，rAAV是近年来发展极为迅速的一类工具病毒，是研究神经科学相关问题和基因治疗的重要载体。团队首先对rAAV工具病毒的衣壳蛋白进行突变改造，并利用人类胶质纤维蛋白的启动子GFAP构建rAAV载体，提升了病毒工具在星形胶质细胞的转导效率。另外，水通道蛋白是一组高度保守的跨膜转运蛋白，对水具有高度选择通透性。过表达AQP1蛋白可产生弥散加权成像信号的改变，因而水通道蛋白基因可作为磁共振成像报告基因。团队继续对病毒载体rAAV2/5和rAAV2/PHP.eB进行优化改造，使其同时携带水通道蛋白报告基因和荧光元件，构建新型工具病毒，逐步实现脑区和全脑水平的星形胶质细胞的无创活体成像。在全脑成像研究中，团队构建可高效通过血脑屏障的新型rAAV2/PHP.eB-AQP1-EGFP工具病毒，利用尾静脉注射技术将该病毒注入小鼠体内，在病毒表达两周和三周后分别进行MRI活体成像，最终利用荧光成像对活体成像效果进行评估。结果显示，该新型基因编码生物磁共振成像技术不仅可实现星形胶质细胞的活体全脑成像，而且其成像时间适用于常用的光遗传学/药理遗传学相关研究。全脑维度星形胶质细胞的新型检测技术的开发将有助于加强对星形胶质细胞功能的理解，提升对其在调控整个中枢神经网络中的认识，为研究神经系统疾病的致病机制和治疗靶点提供了新思路。另外，该技术可应用到疾病模型小鼠相关的星形胶质细胞异常的相关机制研究，为此类疾病的早期预防起到了重要作用。中科院深圳先进技术研究院博士后李梅和精密测量院博士柳壮为该文章的共同第一作者，王杰和徐富强为通讯作者。该项目获得国家自然科学基金等项目的支持。该项目所涉及的病毒工具均可从布林凯斯（深圳）生物技术有限公司直接获得。

p　　随着检测器和数据处理系统的发展，傅里叶变换显微红外光谱技术在短短的二十几年间从单纯的显微镜与红外光谱联用，发展到了红外成像系统。/pp　　将傅里叶变换红外光谱仪中的红外光束引入显微镜光路，可以获得在显微镜下观察到微小尺寸样品的光学影像及相应成分的红外光谱信息。由于红外光的波长较长，红外显微镜的空间分辨率一般在6um左右。若采用单点检测器收集红外光谱，则为傅里叶变换显微红外光谱仪 若采用阵列检测器收集红外光谱，则为傅里叶变换红外成像系统。红外图像系统的出现大大提高了样品的检测速度，目前在刑侦学、生物学、医学、化学、材料科学和矿物学等诸多领域都得到了广泛的应用。/pp　　无论是显微红外光谱仪或是红外成像系统，使用者最关心的还是仪器的性能指标，也就是显微模式下红外光谱的信噪比及空间分辨率，另外，如何从红外光谱图像中提取有用的信息，也是大家所关心的，下面将综合这几点，介绍红外成像系统的进展。/pp　　一、信噪比/pp　　在红外显微镜和红外成像系统测试中，通过特殊设计的光学系统将测量光束直径缩小到微米甚至亚微米量级，从而可测试尺寸非常小的样品或者是大尺寸样品中非常小的区域，显然此时光通量远远小于常规红外光谱仪，若要获得高的信噪比，对整体光学系统的光路系统要求相应也有很大的很高，通常需要多个光学聚焦镜(卡塞格林镜)联合使用，才能保证红外光同轴，且能量损失最小，如图1所示为PerkinElmer公司红外光谱成像系统中的三卡塞格林镜光学系统。/pp　　红外光先从光源到达卡塞格林镜1，该镜为聚焦镜，将光束聚焦，经过样品，到达卡塞格林镜2，即物镜上，在此光路图中，最重要的卡塞格林镜为3号镜，即到达检测器前，将红外光谱的信号再次聚焦，保证能量最大。/pp　　高的光通量，才能保证高的信噪比，所以红外光谱成像系统中三卡塞格林镜的光路设计在一定程度上决定了其较高的信噪比。/pp style="text-align: center "img style="width: 450px height: 338px " alt="" src="https://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201481101535.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-size: 14px "图1 PerkinElmer公司红外图像系统中的三卡塞格林镜光学系统/span/pp　　如前所述，在红外显微镜和红外成像系统的光通量远低于常规红外光谱仪，且扫描速度较快，常规红外检测器不能满足要求，无论是单点还是图像分析，均需要使用液氮冷却的MCT检测器以保证在快速测量时的高信噪比。此处需要说明，虽然测试速度比较慢，但是单点检测器的信噪比更高、测量光谱范围更宽。/pp　　红外成像系统所用检测器基本上可以分为两种，一是焦平面阵列检测器，另一种是线阵列检测器。焦平面阵列检测器包括两类，第一类主要是由红外显微镜和大面积焦平面阵列检测器(凝视型，以64*64和128*128为主)组成，凝视型同时以步进扫描技术(Step Scan)作支撑 第二类主要是由红外显微镜和小面积焦平面阵列检测器(非凝视型，以16*16和32*32为主)组成，非凝视型不需要步进扫描技术作支撑，而是采用了快速扫描(Rapid Scan)的技术。由于焦平面阵列检测器源于美国军方的技术，美国国防部对此类产品向中国大陆的出口进行了限制，目前仍存在禁运的问题。因此，国内市场上常见的红外光谱仪器公司如PerkinElmer、Thermo Fisher Scientific、JASCO等则提供双排跳跃式线阵列检测器(2*16或2*8)或线阵检测器(1*16)，再结合快速扫描功能，实现红外光谱成像质量和速度的双重提高。目前各仪器厂商阵列检测器的信噪比从150/1~800/1不等。/pp　　二、空间分辨率/pp　　空间分辨率是指被测试的样品采用显微红外“见到”的最小测试面积。采用红外显微光谱仪器的可见光显微系统对样品进行观察，选择感兴趣的测试区域，然后将其划分成若干个采样微区，通常将这些采样微区称为“像素(pixel)”。像素的尺寸是由仪器测试能力与样品表征要求共同决定的。较小的像素尺寸可以提高测试结果的空间分辨率，但是光谱信噪比会降低，测量相同面积的区域时所需时间也要增加。/pp　　由于红外光波长较长，易产生衍射现象，不能像可见显微镜将样品放大至1um甚至更小，一般常规的红外图像系统空间分辨率极限在6um左右，所获得的红外指纹图谱为6*6um区域的信息集合。/pp　　若要提高红外光谱成像系统的空间分辨率，可以考虑选择衰减全反射(ATR模式)。由于常规红外光谱透射或反射成像时物镜与样品之间的介质为空气，而ATR模式中物镜与样品之间的折射率更高的内反射晶体为介质，因而光束半径可以更小，即成像测试时的空间分辨率更高。例如，锗的折射率是空气的4倍，因此以锗作为内反射晶体时，ATR模式的空间分辨率比常规透射或反射模式高4倍左右。所以，在仪器厂家的宣传中可见ATR模式空间分辨率为1.56um的说法，应特别注意，此时为其名义空间分辨率，或称像素空间分辨率，而非实际真正的空间分辨率。/pp　　ATR模式包括ATR单点物镜与ATR成像附件两种测量方式。如图2所示，如果使用ATR单点物镜进行成像分析，每次只能测量与内反射晶体接触的一个像素，然后使晶体与样品脱离，移动样品使内反射晶体接触下一个像素并进行测量，直到获得所有像素的光谱。很明显的问题是，内反射晶体与样品接触后很容易被污染，影响后续像素测试结果的准确性，而且所有像素逐个测量的方式非常耗时。如果使用ATR成像附件，内反射晶体与所测样品一起固定在样品台上，二者之间没有相对位移，避免了晶体污染造成的测量误差。样品台同步移动内反射晶体与所测样品，改变红外光束在内反射晶体上的入射位置，完成所有像素的测量。由于可以使用阵列检测器，ATR成像的测试速度也非常快。但是，受到内反射晶体尺寸的影响，ATR成像的测试面积比较小(目前仪器上通常配备的反射晶体的直径为500um，最大可以定制直径为2 mm的晶体，但应同时考虑检测器、软件等因素)。此外， ATR单点物镜与ATR成像附件有个共同的问题：该方法只能测量距离内反射晶体表面几个微米深的样品部分 在样品表面与内部不一致时，该方法获得的一般只是表面信息。/pp style="text-align: center "img style="width: 450px height: 277px " alt="" src="https://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201481101556.jpg"//pp style="text-align: center "图2 ATR红外光谱成像的两种测量方式。左：ATR单点物镜 右：ATR成像附件。/pp　　2013年，Neaspec公司推出了nano-FTIR光谱仪，利用其独有的散射型近场光学技术发展出来的纳米傅里叶变换红外光谱技术，使得纳米级化学鉴定和成像成为可能。nano-FTIR光谱仪的工作原理如图3所示，将一束宽带中红外激光耦合进入近场显微镜(NeaSNOM)，对原子力显微镜(AFM)针尖进行照明， 通过一套包含分束器、参考镜和探测器在内的傅里叶变换光谱仪对反向散射光分析，即可获得针尖下方20 nm区域内的红外光谱，使得红外光谱成像系统的的空间分辨率突破了微米的界限。该类型仪器综合了AFM的高空间分辨率，和FTIR的高化学敏感度，实现了对有机、无机材料的纳米级化学分辨。/pp style="text-align: center "img style="width: 450px height: 269px " alt="" src="https://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201481101615.jpg"//pp style="text-align: center "图3 Nano-FTIR光谱仪的工作原理/pp　　图4所示为在不使用任何模型矫正的条件下，nano-FTIR获得的近场吸收光谱，由图中可见，其分子指纹特征与使用传统FTIR光谱仪获得的分子指纹特征吻合度极高，这在基础研究和实际应用方面都具有重要意义，因为研究者可以将nano-FTIR光谱与已经广泛建立的传统FTIR光谱数据库中的数据进行对比，从而实现快速准确的进行纳米尺度下的材料化学分析。对化学成分的高敏感度与超高的空间分辨率的结合，使得nano-FTIR成为纳米分析的独特工具。/pp style="text-align: center "img style="width: 450px height: 271px " alt="" src="https://img1.17img.cn/17img/old/NewsImags/images/201481101630.jpg"//pp style="text-align: center "图4 Nano-FTIR所获得的光谱图与传统红外光谱图的比较/pp　　但目前昂贵的价格，较为复杂的操作(需要与AFM联合使用)，以及红外光谱波段的限制(每次扫描的波数范围有限)，光谱分辨率有待提高等，仍是该类仪器需要克服的难题，同时也是未来发展的方向。/pp　　三、红外光谱成像的信息提取/pp　　使用合适的信息提取方法，从像素光谱中获得所需要的信息，是红外光谱成像技术应用的关键。成像所测量的数据为若干个像素的红外光谱，这些像素具有特定的空间位置，一般用横坐标和纵坐标来表示。如果按照测量时的空间位置进行排列，像素光谱数据需要表示为一个r*c*n维的矩阵，因此需要使用适当的数据处理方法，对上述矩阵进行降维。若将每张像素光谱均转换为反映特定信息的单一数值之后，再按照像素的空间位置将这些数值排列成一个r*c维的矩阵，然后以二维或三维图形表示出来，就得到了反映特定信息的数据采集区域的化学图像。/pp　　常见的降维手段包括：像素光谱平均强度图像，该方法可以反映测试区域内样品数量较多的位置 像素光谱图像特征峰强度或面积图像，该方法可以反映测试区域样品中特征官能团的分布情况 使用模式识别方法对像素光谱进行分类，根据像素光谱所属类别将成像区域分割为不同部分，对各个部分的典型像素光谱进行解析，可以了解一些成分的分布情况等。/pp　　本课题组近期也提出了两种新的振动光谱成像数据信息提取方法。 “主成分载荷乘积聚类分析-交替最小二乘法” 可用于没有参考信息时的样品化学成分非靶向解析 “偏最小二乘投影-相关系数法”，则主要用于已知目标成分的靶向检测，对微量成分的识别能力更强。若有兴趣可查阅相关文献，此处不多加描述。/pp style="text-align: right "　　(撰稿人：清华大学 周群)/pp style="text-align: right "　　注:文中观点不代表本网立场,仅供读者参考/p

冬去春来又到了装修的旺季说到装修，就不得不说一下各种测量仪器今天小菲先来说下FLIR测试测量相关产品的特色技术FLIR红外成像引导测量技术（IGM™ ）什么是IGM？IGM红外成像引导测量技术采用FLIR Lepton热成像传感器，能够精确定位有待进一步测量观察的可疑位置。 全面解读FLIR IGM技术在生活中的应用配备IGM技术产品的优势作为热成像技术供应商，FLIR提供的配备IGM红外成像引导测量技术的工具具备热成像功能，可以让您快速精确定位潜在问题。借助于IGM红外成像引导测量技术，您可以防患未然，更迅捷、更智慧地进行作业，并投入到接下来的工作当中。准确定位假使您需要精确定位墙后、地板下或者天花板上的问题，需要怎么做？借助FLIR IGM红外成像引导测量技术，可以帮助您省时高效地完成作业，避免臆测的不确定性。不仅如此，它还能让您远离潜在的危险情况，知道如何有序地开展作业！案例分析：案例︱使用FLIR红外热像仪与数字钳形表，通过电工测试节省时间时间就是金钱，而使用FLIR的IGM红外成像引导测量技术能够帮助您快速完成工作区域的扫描工作，找出问题并采取相关措施。识别泄漏的管道或气流不通的寄存器问题将变得非常简单。案例分析：当工控机遇上红外成像数字万用表，想说"怠工"都不行安全高效借助配备IGM红外成像引导测量技术的FLIR工具，让工作更安全、更高效。而不需要臆测电气问题的位置，IGM能够明确指出具有潜在问题的电线或保险丝的精确位置，让您更快找到问题，高效处理问题，提升公信力。案例分析：汛期已至，FLIR MR176/277帮您解决洪水灾后重建难题！FLIR带有IGM专利技术的系列产品包含红外成像万用表、红外成像钳形表、红外成像测温仪目前菲力尔京东、天猫线上店铺均有售不知道选哪款的小伙伴可以搜索选购哦~想要了解更多红外热成像知识可以点击报名ITC红外培训系统学习成为专业红外热像师没你想的那么难！

使用Phasics SID4相位成像相机进行表面测量Phasics SID4相位成像相机，可以集成在商业或者自制的光学显微镜装置上。为了提高样品的整体性能，测量物体表面特性是一种有效的方法。对于此类应用，Phasics的软件可以分析光程差，并且实时转化为物体表面的形貌。硬件方面，Phasics相机体积小、结构紧凑，并且易于使用。事实上，Phasics的波前分析仪能够与实验室常用的相机一样易于集成。整个相机可以轻松集成到生产线或者实验室中。表面测量结构Phasic SID4相位相机利用的是一种四波横向剪切技术，将入射光分成剪切的4束，然后再互相干涉形成干涉图，通过傅立叶逆变换可以得到入射光的相位谱和强度信息，这是一种消色差的技术，因此白光和LED光源非常适合。此外，可以使用任何显微镜进行测量，并且不依赖于偏振。如上图光路所示，SID4相机位于被测物体的成像面进行探测，使用简单。SID4相位成像相机可以集成在商业反射显微镜或专用光学系统上。SID 和 AFM 测量比较图中红线部分是Phasics测量结果，黑线位AFM测量结果。使用AFM测量表面缺陷，和使用SID4相位成像相机一次测量成型的结果对比。SID4 与 光学轮廓测量仪 对比使用SID4 HR定量测量，以及白光光学轮廓仪测量结果的对比。两个报告中，第yi个侧重于轮廓，第二个侧重于深度测量。测量结果Phasics是一家专门从事相位测量的法国公司。Phasics向其客户提供全系列的产品，所有这些都是基于独特的技术，即四波侧向剪切干涉技术。Phasics公司的专长在于对这项技术的深刻理解，以及将其应用于从激光和光学计量到生物样品成像等多个领域的能力。对于每一个领域，Phasics都提供了专门的硬件和软件的解决方案。在生物学方面，Phasics提供了SID4Bio，这是一种独特的用于活细胞成像的设备，依赖于定量相位成像。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！

近日，来自韩国科学技术院的Jungwon Kim团队，通过利用频率梳的电光采样，展示了一种能够同时测量超过1000个空间坐标的飞时变化的相机。这一研究成果能够对三维设备中的复杂结构和动力学过程进行精确而快速的成像，具有极高的研究与应用价值。该文章发表在国际顶尖学术期刊《Light: Science & Applications》，题为“Massively parallel electro-optic sampling of space-encoded optical pulses for ultrafast multidimensional imaging”，Yongjin Na为论文的第一作者。光学成像和测量技术在现代科学技术中至关重要，其应用范围及其广泛，诸如振动模式测量，体内生物医学成像和自动驾驶技术等技术的发展，都离不开光学成像和测量技术的进步。尤其是快速准确地实现对微米和纳米级设备的表面轮廓的成像，对研究这类设备的静态和动态属性起着关键性作用。在静态属性方面，在越来越大的晶圆面积上进行更高动态范围和更高数据量的尺寸测量对半导体工业愈发重要。到目前为止，已经使用了使用干涉测量法和共聚焦显微镜来实现对表面的测量，但是，这些方法在测量范围（通常小于几微米）和速度（通常需要数百秒来完成成像）方面都仍然具有相当的局限性。而在动态特性方面，准确表征微和纳米机械设备中的振动和动态行为对于理解基础物理学和推进其应用至关重要。尤其是新近被发现的各种非线性、瞬态和复杂的机械动力学，例如微米和纳米机械谐振器中的非谐振动、脉冲光机械等等，都需要具有更精细的轴向和横向分辨率、更高速度和更高动态范围的实时表面变形成像。在这一问题上，相干干涉仪和白光干涉仪因其纳米级的轴向分辨率和可靠性而被广泛使用。但是，这些技术也存在亚微米的模糊范围和低动态成像的速率等局限性。因此，无论是静态还是动态的微观表面成像，都存在着成像质量和速率上的缺陷，如果能解决这个问题，无疑能让光学测量技术以及微机械技术向前迈进可观的一步。在本研究中，研究人员搭建了一种基于电光采样的新型线扫描飞行时间 (TOF) 成像技术，能够捕捉具有高动态范围的微型设备的静态和动态特性（图一）。该方法能够实现高像素率（高达 260 兆像素/秒）、高轴向分辨率（低至 330 pm）（图二，图三）和高动态范围（高达126dB）（图四），并且能够同时检测数毫米视场(FOV)上超过1000 个空间坐标的TOF变化范围。这种前所未有的性能优势不仅可以在不需要太多先验知识的情况下对复杂结构进行快速和精确的成像，还可以实时观察微型设备和机械谐振器中快速和非重复的机械运动，对微测量领域的发展具有极其重要的意义。图一：基于电光采样的线扫描TOF相机的工作原理。将锁模Er-光纤振荡器作为光学频率梳的源。使用MUTC光电二极管生成的超低抖动光电流脉冲，来生成时间尺。在目标成像过程中，光脉冲被扩展，并进行谱色散以实现空间-波长编码。从目标物体反射后，TOF编码的子脉冲被收集并在 EOS-TD中进行TOF到强度的转换。最后使用线扫描相机分析EOS-TD输出光谱，以同时重建超过1000个空间点的TOF信息。图二：线扫描TOF方法的轴向和横向分辨率的分析。(a) 对TOF精度的测量，重叠艾伦偏差（overlapping Allan deviation）关于采集时间的函数。图中展示了 4 V、8 V和16 V（不饱和和饱和相机条件）的三个MUTC 光电二极管偏置电压。插图：相对于光脉冲和光电流脉冲上升沿之间的相对时间的归一化 EOS-TD 输出，展示了4 V、8 V 和 16 V（不饱和）和 16 V（饱和）偏置电压的可测量范围分别为 3 毫米、1.6 毫米、1.2 毫米和 0.4 毫米。(b) 在10 ms采集时间（16 V 偏压，不饱和相机）每个像素位置的TOF 精度测量。(c)以30毫米焦距聚焦时测得的光束轮廓。(d)分辨率目标的显微成像。右上图中显示了第6组和第7组的放大图像（左侧图中的红色框）。如单线扫描轨迹所示，第6组中元素 6 的三个条具有约23%的对比度，从而产生约 114 lp/mm（4.38μm）的横向分辨率。图三：3D表面轮廓成像结果。(a) 相同材料（碳化铬）的两个量块的表面轮廓成像。如从点 A到 A' 的横截面图所示，可以清楚地测量到300 μm的台阶高度。灰色区域表示量块的边缘，由于来自两个表面的反射，TOF 在此处具有模糊性。台阶高度（点 I和II之间）确定为 300.029 μm，重复误差（在100 μs 采集时间下 100 次连续测量的标准偏差值）为 31 nm，与校准干涉仪结果的误差为 +31 nm。(b) 不同材料组装成像结果；附在陶瓷光学平面上的两个钢量块。测得的500μm 阶高 (II - I) 具有93 nm 的重复误差（100 μs 采集时间）和校准干涉仪结果的-22 nm 误差。(c) 复杂周期结构的表面轮廓成像（涂有100 纳米厚的银的硅样品）。一对f = 60 mm 镜头用于得到更好的空间分辨率。区域 I 中TOF点的直方图展示了10.039 μm平均高度差，与共聚焦显微镜结果相比有-14 nm 误差。插图：样品的显微图像 (2.5X)。图四：动态成像结果。(a) 两个附有PZT的镜子之间的相互作用。f = 75 mm镜头用于约10 mm的水平FOV。两个PZT的驱动持续时间约为100毫秒，延迟约为25毫秒。下方的图依次显示了调制开始、相互作用瞬态、稳态和调制结束时重建的TOF迹线。(b) 对MEMS 桥弯曲模态形状的实时观察。14 束光束尺寸约为 8 μm，FOV约为880 μm的光束沿桥的长边入射。测量了前五个弯曲模式（从4.0 kHz 到80.9 kHz）的共振运动。14 个局部位置的TOF用红点表示，点之间的TOF曲线是用样条法插值的。插图中展示扫描电子显微镜的成像结果。

纳米薄层解析的新锐器——光谱椭偏成像系统研制成功　　在中国科学院重大科研装备研制项目的资助下，力学所国家微重力实验室靳刚课题组成功研制出“光谱椭偏成像系统”及其实用化样机。　　该研究是利用高灵敏的光学椭偏测量术，同时结合光谱性能及数字成像技术，具有对复杂二维分布的纳米层构薄膜样品的快速光谱成像定量测量能力。在中科院专家组对仪器性能和各项技术指标进行现场测试的基础上，4月1日，验收专家组一致认为：系统为复杂横向结构的大面积多层纳米薄膜样品的快速表征和物性分析提供了有效手段，是一种纳米薄膜三维结构表征的新方法。　　光谱椭偏成像系统的特点在于：信息量大，可同时测量大面积样品上各微区的连续光谱椭偏参数，从而可以获得相关材料物理参数(如厚度、介电函数、表面微粗糙度、合成材料中的组分比例等)及其空间分布 空间分辨率高，对纳米薄膜的纵向分辨和重复性均达到0.1nm、横向分辨达到微米量级 检测速度快，单波长下获得图像视场内各微区(42万像素以上)的椭偏参量(ψ和Δ)的采样时间达到7秒，比机械扫描式光谱椭偏仪提高2-3个量级 结果直观，形成视场内对比测量，可准确定位和排除伪信号，这是单光束光谱椭偏仪所不具备的 并且系统自动化程度高，操作简便。　　该系统既可应用于单光束光谱椭偏仪所覆盖的领域，也可应用于单波长或分立波长的椭偏成像仪所涉及的领域，适合同时需要高空间分辨和光谱分辨测量的纳米薄膜器件测量的场合，这将为椭偏测量开拓新的应用方向。已成功应用于“863”项目“针对肿瘤标志谱无标记检测蛋白质微阵列生物传感器的研制”等研究工作中，并将在微/纳制造、生物膜构造、新型电子器件、生物芯片及高密度存储器件等领域中发挥重要作用。

1. 荧光分布成像系统（EEM View）简介作为荧光分光光度计的配件系统，这是全球首创将相机与荧光分光光度计的完美结合，融合了智能算法的先进技术。能够同时获取样品图像和光谱信息。 新型荧光分布成像系统可安装到F-7100荧光分光光度计的样品仓内。入射 光经过积分球的漫反射后均匀照射到样品，利用F-7100标配的荧光检测器可以获得样品荧光光谱，结合积分球下方的CMOS相机可获得样品图像，并利用独特的AI光谱图像处理算法，可以同时得到反射和荧光图像。 2. 荧光分布成像系统特点：? 测定样品的光谱数据（反射光、荧光特性）? 在不同光源条件下（白光和单色光）拍摄图像 （区域：Φ20mm、空间分辨率：0.1 mm左右、波长范围：360-700nm）? 利用自主研发的分析系统1)，分开显示荧光图像和反射图像? 根据图像可获得不同区域的光谱信息（荧光光谱、反射光谱）1） 国立信息学研究所 佐藤IMARI 教授?郑银强副教授共同研究成果荧光分布成像系统软件分析（EEM View Analysis）界面(样品：LED电路板)样品安装简单，适用于各种样品测试样品只需摆放到积分球上，安装十分简单！丰富的样品支架支持精确测量的校正工具总结以上为荧光分布成像系统的特点和功能结束，这是一种全新的技术，将它配置到荧光分光光度计中，改变了常规荧光光度计只能获得样品表面区域平均化信息的现状，可以查看样品图像任意区域的光谱信息，十分适合涂料、材料、油墨、LED、化工等领域。创新点：创新点主要有两个方面：硬件方面：全球首创将将荧光分光度计与CMOS相机结合在一起，能够同时观察样品光谱和图像的技术。软件方面：运用了智能光谱算法，可以获取样品任意区域的光谱信息。常规的荧光分光光度计测得的是样品表面信息平均化的信号，得到的是一条荧光光谱，这个新的系统能够对样品表面进行分区，从而获得不同区域的光谱信号，使得光谱信息细致化了。荧光分布成像系统

一、荧光分布成像系统（EEM View）简介 作为荧光分光光度计的配件系统，这是全球首创将相机与荧光分光光度计的完美结合，融合了智能算法的先进技术。能够同时获取样品图像和光谱信息。 新型荧光分布成像系统可安装到日立F-7000/71000荧光分光光度计的样品仓内。入射光经过积分球漫反射后均匀照射到样品，利用荧光光度计标配的荧光检测器可以获得样品荧光光谱，积分球下方的CMOS相机可获得样品图像，并利用独特的AI光谱图像处理算法，可以同时得到反射和荧光成分图像。 二、 荧光分布成像系统特点： 1. 可以全面测定样品的光谱数据（反射光、荧光特性）在不同光源条件下（白光和单色光）拍摄样品图像，（区域：Φ20mm、空间分辨率：0.1 mm左右、波长范围：360-700nm），同时利用先进的光谱算法，分别显示荧光图像和反射图像, 根据图像可获得不同区域的光谱信息（荧光光谱、反射光谱）荧光分布成像系统软件分析（EEM View Analysis）界面(样品：LED电路板)2. 样品安装简单，适用于各种样品测试样品只需摆放到积分球上，安装十分简单！丰富的样品支架支持精确测量的校正工具荧光分布成像系统是一种全新的技术，将它配置到荧光分光光度计中，改变了常规荧光光度计只能获得样品表面区域平均化信息的现状，可以查看样品图像任意区域的光谱信息，十分适合涂料、材料、油墨、LED、化工等领域。创新点：创新点主要有两个方面：硬件方面：全球首创将将荧光分光度计与CMOS相机结合在一起，能够同时观察样品光谱和图像的技术。软件方面：运用了智能光谱算法，可以获取样品任意区域的光谱信息。常规的荧光分光光度计测得的是样品表面信息平均化的信号，得到的是一条荧光光谱，这个新的系统能够对样品表面进行分区，从而获得不同区域的光谱信号，使得光谱信息细致化了。荧光分布成像系统

据中国科学院力学研究所消息 在中国科学院重大科研装备研制项目的资助下，力学研究所国家微重力实验室靳刚课题组成功研制出“光谱椭偏成像系统”及其实用化样机。 该研究是利用高灵敏的光学椭偏测量术，同时结合光谱性能及数字成像技术，具有对复杂二维分布的纳米层构薄膜样品的快速光谱成像定量测量能力。在中科院专家组对仪器性能和各项技术指标进行现场测试的基础上，验收专家组一致认为：系统为复杂横向结构的大面积多层纳米薄膜样品的快速表征和物性分析提供了有效手段，是一种纳米薄膜三维结构表征的新方法。 光谱椭偏成像系统的特点在于：信息量大，可同时测量大面积样品上各微区的连续光谱椭偏参数，从而可以获得相关材料物理参数(如厚度、介电函数、表面微粗糙度、合成材料中的组分比例等)及其空间分布；空间分辨率高，对纳米薄膜的纵向分辨和重复性均达到0.1nm、横向分辨达到微米量级；检测速度快，单波长下获得图像视场内各微区(42万像素以上)的椭偏参量(ψ和Δ)的采样时间达到7秒，比机械扫描式光谱椭偏仪提高2~3个量级；结果直观，形成视场内对比测量，可准确定位和排除伪信号，这是单光束光谱椭偏仪所不具备的，并且系统自动化程度高，操作简便。 该系统既可应用于单光束光谱椭偏仪所覆盖的领域，也可应用于单波长或分立波长的椭偏成像仪所涉及的领域，适合同时需要高空间分辨和光谱分辨测量的纳米薄膜器件测量的场合，这将为椭偏测量开拓新的应用方向。目前已成功应用于“863”项目“针对肿瘤标志谱无标记检测蛋白质微阵列生物传感器的研制”等研究工作中，并将在微/纳制造、生物膜构造、新型电子器件、生物芯片及高密度存储器件等领域中发挥重要作用。

赵工李工，最近看你的工作效率很高呀，是有什么秘诀吗？求分享呀~秘诀谈不上，就是最近新添置了一个称手的工具——FLIR CM275，它既可以查明电气故障根源，还可以协助我做出正确的诊断，大大缩短了我的工作时间。李工FLIR CM275数字钳形表将红外成像与电气测量功能相结合，是强大的检测、故障排除和诊断工具。它到底是如何替李工提高工作效率？今天，小菲就来给大家揭开这个谜题！FLIR CM275视频详细解析01快速发现，安全定位FLIR CM275采用IGM红外成像引导测量技术，提供一种在安全距离内识别热点和过载电路的可靠方式，让您能够快速识别问题，无需直接接触可能存在安全隐患的配电柜和电气柜或凌乱不堪的电线和电缆。★ 借助高达160×120像素的热分辨率，快速扫描整个目标存在的电气问题；★ 借助激光指示器和十字准线确定热点的准确位置；★ 得益于细长夹钳与内置照明灯，可轻松检测难于接触、光线昏暗的位置；★ 符合CAT?IV-600V、CAT?III-?1000V安全等级要求，为您提供可靠防护。02确认问题，验证热点FLIR CM275借助数字钳形表的丰富功能获取精确的电流和电压读数以及中心点读数，采用2.4英寸TFT屏，便于查看数据和图像。★ 借助高压和低压测量功能，诊断错综复杂的系统；★ 使用高级电气测量功能，包括VFD模式、真有效值、LoZ(低阻抗输入)；★ 通过使用FLIR柔性电流钳可将交流、电流测量范围扩展至3000安培。03及时记录，方便分享FLIR CM275还具有无线连接功能，可直接连接至FLIR Tools™ 或FLIR InSite™ 专业工作流管理应用程序，让工作更加轻松。借助该应用程序，您可以上传与整理电气测量值和热图像，与您的团队分享信息，以及在现场提交即时报告。带数据记录功能的FLIR CM275 IGM™ 钳形表，是面向电气、机械和电子系统的理想多功能故障排除工具.

随着科技的进步，人们想要了解的现象越来越精细、想测量的信号也越来越微弱。而微弱信号常淹没在各种噪声中，锁相放大器可以将微弱信号从噪声中提取出来并对其进行准确测量。锁相放大器在光学、材料科学、量子技术、扫描探针显微镜和传感器等领域的研究中发挥着重要作用。国仪量子，赞1锁相放大器在精密磁测量中的应用在精密磁测量领域，特别是低频磁场测量领域，系综氮-空位（NV）色心磁测量方法发展迅速。其中连续波测磁系统是对NV色心施加连续的微波和激光进行自旋操控，从而实现高精度磁测量的实验系统。其基于NV色心基态的零场分裂和磁共振现象，当没有外磁场时，NV色心的ODMR谱如图所示，对NV色心打入共振频率的微波，其荧光强度最小。当存在外磁场时，外磁场会影响NV色心的塞曼劈裂的能级差，从而产生偏共振现象，使得荧光强度发生变化。我们将微波频率定于NV色心连续波谱的斜率最大处，则当外磁场发生变化，其荧光强度的变化最明显，从而提高测量的灵敏度。NV色心的ODMR谱为了提高测量信号的信噪比，通常采用锁相放大的方法，将微波信号进行频率调制，从而避开电测量系统的1/f噪声，实现更高的测量精度。其系统如下图所示，锁相放大器的参考输出信号和微波源进行频率调制后，通过辐射结构将微波电信号转化成磁场信号，作用于NV色心，然后将NV色心发射的荧光信号进行光电转换后用锁相放大器的电压输入通道进行采集，通过解调后即可得到系综NV色心样品的周围环境的磁场信号大小。参考文献：基于金刚石氮-空位色心系综的磁测量方法研究 -- 谢一进锁相放大器在磁成像——扫描NV探针显微镜中的应用扫描NV探针显微镜是利用金刚石NV色心作为磁传感器的扫描探针显微镜，其将光探测磁共振ODMR和AFM进行了巧妙结合，通过对钻石中NV色心发光缺陷的自旋进行量子操控与读出，来实现磁学性质的定量无损成像，具有纳米级的高空间分辨率和单自旋的超高探测灵敏度。国仪量子推出的量子钻石原子力显微镜其系统结构如下图所示，包括了NV色心成像系统和AFM控制系统。AFM控制系统负责将金刚石NV色心在待测样品上进行平面二维扫描，而NV色心对扫描区域的微弱磁信号进行高分辨率的探测，从而最终形成高分辨率的磁成像。在AFM的扫描过程中，金刚石与样品的距离是通过锁相放大器来进行控制的。金刚石NV色心固定在石英音叉上，形成探针。石英音叉有固定的振动频率，当探针在样品表面移动时，随着样品与探针的距离变化，石英音叉的共振幅度会发生变化。我们使用锁相放大器对音叉的振动信号进行采集和解调后，通过锁相放大器内部的PID反馈控制就可以实现样品位移台垂直方向（Z方向）的动态调节，从而使样品到NV色心探针的距离保持相同。锁相放大器主要用于AFM的控制系统中国仪量子数字锁相放大器LIA001MLIA001M锁相放大器是一款高性能、多功能的数字锁相放大器，基于先进硬件和数字信号处理技术设计，配合丰富的模拟输入输出接口，集可视化锁相放大器、虚拟示波器、参数扫描仪、信号发生器、PID控制器等多种功能于一体，有效的简化科研工作流程和设备依赖，提高科研效率和质量。数字锁相放大器LIA001M

一、CMM简介CMM是坐标测量机（Coordinate Measuring Machine）的简称，俗称“三坐标”,最早于50年代由欧洲人发明，知名厂商包括海克斯康和蔡司等，起初用于军工领域，随后广泛应用于各类制造型企业。国内生产三坐标的厂家包括思瑞、雷顿、爱德华等。 图1 坐标测量机（CMM）示例初代CMM由花岗岩平台、精密光栅尺、运动控制系统等部件组成，精度可达到1~3um级别，但是它对环境温度的要求较高，且特别笨重。人们为了测量更加便捷，之后又发明了关节臂CMM、激光CMM、视觉CMM三个品类的坐标测量机。关节臂CMM是由六轴或七轴关节组成，在关节处有高精度旋转编码器可测量关节的角度，精度可达到20~50um级别，重量较轻，对环境温度的要求不像三坐标那么高。但它的测量范围受限于机械臂的臂长，臂越长精度越低。图2 关节臂CMM示例激光CMM是指激光跟踪仪，由激光干涉测距模块、高精度旋转编码器、运动控制模块、全反射靶球等组成，高端设备甚至还集成了视觉定姿模块，精度可达到15um+6um/m，测量范围可达100m左右。 图3 激光跟踪仪示例（中间是激光反射靶球）视觉CMM主要由高分辨率相机和光笔组成，其中相机用于跟踪定位，而光笔又由标志点、探针组成。这类设备的重量最轻，使用时最为灵活省力，精度通常能达到20~50um级别。视觉CMM的分类、发展和应用，将在下文中详述。 图4 视觉CMM示例（跟踪器和光笔）二、视觉CMM的发展视觉CMM是基于数字摄影测量和计算机视觉原理的坐标测量仪器，该领域的学者把相机抽象成一个小孔成像设备，利用“共线方程”这一基本原理，推导出了相机标定、前方交会、后方交会、相对定向、绝对定向、极线对应等解析法理论，表述的是“物-像”几何关系。在视觉CMM中，被观测的目标（光笔）通常是一组标志点，可以是玻璃微珠反光材料的，也可以是LED自发光的，从原理上标志点的数量至少应为3个，但为了更好的精度和可靠性，厂家通常会设计10个左右的标志点。标志点的三维坐标是事先测定过的已知值，相机对标志点进行拍照，得到标志点的成像，利用“物-像”几何关系求解被观测目标（光笔）的位置和姿态。视觉CMM根据相机的数量和使用方式的不同，可以分为单目跟踪CMM、双目跟踪CMM、单目反向定位CMM、单目主动跟踪CMM四种类型，下文逐一介绍。 图5 不同位置下光笔的成像图6 单目跟踪和双目跟踪原理示意图2.1 单目跟踪CMM单目CMM是利用单个相机对被观测目标（光笔）进行跟踪定位，其原理在摄影测量中称为单片空间后方交会，测量精度与相机分辨率、拍摄距离远近、目标的尺寸大小等因素有关。为了保证足够的测量精度，如图6所示，被跟踪的目标张角需要足够大，因此其配套使用的光笔的尺寸一般都很大（图7）。 图7 单目跟踪视觉CMM示例2.2 双目跟踪CMM双目CMM是利用两个相机对被观测目标（光笔）进行跟踪定位，其原理在摄影测量中称为前方交会和绝对定向。虽然市面上也有三个相机以上的跟踪系统，但其原理等同于两个相机。如图6所示，双目CMM不需要大的张角，它只需要较大的夹角，因此其配套的光笔尺寸可以比较小，更加有利于手持使用。 图8 双目跟踪视觉CMM示例2.3 单目反向定位CMM单目反向定位CMM的跟踪原理与单目跟踪CMM类似，但是其探针的安装位置是在相机上，而不是在被测目标（标志点载体）上。这样做的优势是，标志点载体不需要移动，可以把它做的非常大，并且可以把标志点的数量做的非常多，来提升跟踪定位的精度。标志点数量增多对软件的计算能力要求也更高，这是一种新颖的CMM设备。在国内由中观最早提出了这一独创性的产品设计，并诞生了代表性产品——MarvelProbe便携式反向定位CMM，它可以借助固定墙体或便携支架上的标志点，灵活进行反向定位，实现接触式测量功能，同时还兼具独立的摄影测量功能。图9 单目反向定位CMM示例2.4 单目主动跟踪CMM单目主动跟踪CMM，是指相机是活动的，它的相机视场角非常小，且相机会在电机的带动下主动跟踪目标的位置。它不同于激光跟踪仪的特征是没有激光反射靶球。 图10 单目主动跟踪CMM示例三、视觉CMM的应用视觉CMM的特点是轻便灵活，测量范围较大，精度可满足亚毫米级别的需求，在诸如汽车制造、骨科手术等领域有较为广泛的应用。另外，视觉CMM单点测量的精度较高，结合三维扫描仪配套使用，可以提升三维扫描的基准对齐精度，这种做法在三维检测中也较为常见。3.1 汽车制造在汽车制造的装配环节之前，对孔、槽、形面以及缝隙等特征进行检测，是保证顺利装配的前提。图11 视觉CMM对汽车白车身、汽车零部件进行检测3.2 骨科手术传统的骨科手术靠医生的主观判断来确定操刀的位置，而现代手术机器人依靠双目跟踪CMM来实现对骨骼、手术器械的精准定位，降低手术风险。图12 视觉CMM用于骨科手术的引导3.3 结合三维扫描使用三维扫描可以获得形面特征的高密度连续的三维数据，但是对一些边界特征（如孔槽）难以实现完整、精确的测量。而视觉CMM恰好适合对关键特征进行高精度测量。图13 视觉CMM结合三维扫描使用四、结语视觉CMM的优缺点是较为明显的，其优点是手持端的重量较轻，操作更为灵活，测量范围也较大，不受机械运动范围的限制，对环境的要求也较低，另外，视觉CMM的价格通常也较低。其缺点是测量精度不如三坐标和激光跟踪仪，在未来随着相机分辨率的不断提升，视觉CMM的精度还有一定的改进空间。（武汉中观自动化科技有限公司王晓南供稿）

2023年7月7日，西安市飞行器光学成像与测量技术重点实验室(简称“重点实验室”)揭牌仪式暨首届学委会会议在中国科学院西安光机所举行。西安市科技局成果转化与校地合作处处长解中，西安光机所党委书记、副所长孙传东，重点实验室主任曹剑中、学委会主任周军以及学委会委员，西安光机所相关科技管理人员约30人参加会议。会议由重点实验室执行主任陈卫宁和学委会主任周军分阶段主持。 　　孙传东在致辞中表示，飞行器光学成像与测量学科为我国火箭、空间站及飞船等领域的光学测量做出过巨大贡献，西安光机所在空天光电成像载荷领域已经成为主力军。他感谢受邀承担学术委员的各位专家，恳请学委会大力指导与帮助，使实验室起好步、建设好。他表示西安光机所作为依托单位一定按照市科技局要求，做好该重点实验室建设的各项保障工作，充分发挥重点实验室对于研究所学科建设、人才培养和成果产出的重要支撑作用。 　　解中宣读了重点实验室认定通知，她对西安光机所在飞行器测量等领域取得的成就给予了高度评价，她表示将持续支持西安光机所，鼓励各类科研成果转化为实际生产力，也希望研究所未来产出更多的科研成果，为地方经济发展和国家重大科技项目提供更有力的服务。 　　随后，解中、孙传东、周军、曹剑中共同为重点实验室揭牌，孙传东为学委会委员颁授聘书。周军代表学委会致辞，他表示学术委员会将群策群力，把握重点实验室发展规划，为重大学术活动提供学术指导和咨询建议，为推动我国空天飞行器光学成像与测量技术的发展进步积极贡献力量。 　　揭牌仪式结束后，陈卫宁对重点实验室申报过程及目前研究现状和发展规划作汇报。各位学术委员会委员围绕重点实验室发展规划开展了热烈的讨论。他们结合就重点实验室的方向定位、基金规划、人才推进、领域合作等问题展开深入研讨，并给出三点重要建议：一是进一步细化研究领域和方向定位；二是利用重点实验室平台加强创新研究，解决新难题；三是对重点实验室成员提出要有更明确的任务规划和预期研究成果产出。首届学委会会议将进一步推动重点实验室健康发展，提升我国在飞行器光电成像载荷领域的科研能力和技术水平，为推动科技进步、服务国家战略做出进一步的贡献。 　　最后，曹剑中表达了对市科技局支持重点实验室认定、对学委会委员长期以来的关心指导和实验室各位同仁的辛勤付出表示感谢，对给予支持的研究所领导和职能部门表示感谢。他表示，作为国家创新体系的重要组成部分，重点实验室在新的起点将以更高的标准、更好的质量推动科学研究工作，实现科技创新成果最大化，报效国家、服务地方。 　　西安市飞行器光学成像与测量技术重点实验室的成立，标示着西安光机所在飞行器光学成像与测量技术领域将开启新篇章。当日下午，由重点实验室和中国科学院青促会西安光机所小组共同承办的学术论坛获得圆满举行，内容涉及空间观测、航天器智能视觉、航空遥感测量等领域面临的技术需求和挑战，为飞行器光学成像与测量领域最新需求和研究进展搭建了良好的交流平台。揭牌仪式。

近日，由中国科学院精密测量科学与技术创新研究院研发的创新医疗器械——磁共振成像系统获国家药品监督管理局批准上市。这是当前全球首台获批的可用于气体成像的临床多核磁共振成像系统，解决了临床无创无辐射精准检测肺部疾病的难题。目前临床上常用的肺部影像检查设备X光机、CT和PET等都存在电离辐射；磁共振检测设备无电离辐射，但无法对肺部空腔进行成像。此次获批的多核磁共振成像系统和2020年获批的医用氙气体发生器联用解决了上述难题，实现了肺部结构和功能的无侵入、无辐射检测、定量可视化评价，为肺部疾病的早期筛查和治疗评估提供了新仪器和新方法。精密测量院超灵敏磁共振团队历经十余年攻关，在气体磁共振信号增强的超极化技术、超快肺部气体磁共振成像技术、人体多核磁共振成像技术等方面实现全面突破。团队研发的人体肺部气体多核磁共振成像系统由“医用氙气体发生器”（型号：verImagin VIP510）和“人体多核磁共振成像系统”（型号：uMR 780(Xe)）两大核心装置组成，有效解决了肺部检测中气体密度低导致磁共振成像信号极弱的难题，实现了临床单核向多核磁共振成像系统的拓展，使肺部空腔影像诊断由“不可看”到“看得清”。该研究得到国家自然科学基金委国家重大科研仪器设备研制专项（部委推荐）、中国科学院科研仪器设备研制项目和成果转移转化重点专项（弘光专项）等的接续支持。2020年9月，核心装备“医用氙气体发生器”获得全球首个同类医疗器械注册证；2023年8月16日，多核磁共振成像系统获批上市，成为全球首个可用于气体成像的临床多核磁共振成像产品。目前，该系统已在北京、上海、武汉等地10余家三甲医院及科研单位开展临床应用研究。

近日，国家药品监督管理局经审查，批准了上海联影医疗科技股份有限公司生产的“磁共振成像系统”创新产品注册申请。该产品由超导磁体（5.0T）、梯度功率放大器、梯度线圈、射频功率放大器、射频线圈、检查床、谱仪、配电系统、对讲系统和生理信号门控单元组成。适用于体重大于20kg患者的临床MRI诊断。该产品采用全身临床5.0T超导磁体，首次在超高场磁共振系统中将全身体激发线圈应用于临床扫描，从而实现全身成像，可以提升图像信噪比和图像空间分辨率，并实现超高场体部成像。该产品核心技术为全身临床5.0T超导磁体、多通道射频并行发射控制和超高场磁共振系统射频安全成像，均拥有自主知识产权，关键性能指标已达到国际领先水平。药品监督管理部门将加强该产品上市后监管，保护患者用械安全。附件：国家药监局已批准的创新医疗器械序号产品名称生产企业注册证号1基因测序仪深圳华因康基因科技有限公司国械注准201434021712恒温扩增微流控芯片核酸分析仪博奥生物集团有限公司国械注准201534005803双通道植入式脑深部电刺激脉冲发生器套件苏州景昱医疗器械有限公司国械注准201532109704植入式脑深部电刺激电极导线套件苏州景昱医疗器械有限公司国械注准201532109715植入式脑深部电刺激延伸导线套件苏州景昱医疗器械有限公司国械注准201532109726MTHFR C677T 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山东赛克赛斯药业科技有限公司国械注准2018365003136血管重建装置微创神通医疗科技（上海）有限公司国械注准2018377010237miR-92a检测试剂盒（荧光RT-PCR法）深圳市晋百慧生物有限公司国械注准2018340010838丙型肝炎病毒核酸测定试剂盒（PCR-荧光探针法）北京纳捷诊断试剂有限公司国械注准2018340015739脑血栓取出装置江苏尼科医疗器械有限公司国械注准2018377018640定量血流分数测量系统博动医学影像科技（上海）有限公司国械注准2018321028241人EGFR/ALK/BRAF/KRAS基因突变联合检测试剂盒（可逆末端终止测序法）广州燃石医学检验所有限公司国械注准2018340028642全自动化学发光免疫分析仪北京联众泰克科技有限公司国械注准2018322029343人EGFR、KRAS、BRAF、PIK3CA、ALK、ROS1基因突变检测试剂盒（半导体测序法）天津诺禾致源生物信息科技有限公司国械注准2018340029444复合疝修补补片上海松力生物技术有限公司国械注准2018313029245正电子发射断层扫描及磁共振成像系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2018306033746EGFR/ALK/ROS1/BRAF/KRAS/HER2基因突变检测试剂盒（可逆末端终止测序法）南京世和医疗器械有限公司国械注准2018340040847植入式骶神经刺激电极导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准2018312040948植入式骶神经刺激器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准2018312041049人类SDC2基因甲基化检测试剂盒（荧光PCR法）广州市康立明生物科技有限责任公司国械注准2018340050650人类10基因突变联合检测试剂盒（可逆末端终止测序法）厦门艾德生物医药科技股份有限公司国械注准2018340050751医用电子直线加速器广东中能加速器科技有限公司国械注准2018305052052瓣膜成形环金仕生物科技（常熟）有限公司国械注准2018313053453神经外科手术导航定位系统华科精准（北京）医疗科技有限公司国械注准2018301059854医用直线加速器系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2018305059955多孔钽骨填充材料重庆润泽医药有限公司国械注准2019313000156生物可吸收冠状动脉雷帕霉素洗脱支架系统乐普（北京）医疗器械股份有限公司国械注准2019313009357病人监护仪深圳迈瑞生物医疗电子股份有限公司国械注准2019307015458腹主动脉覆膜支架及输送系统微创心脉医疗科技（上海）有限公司国械注准2019313018259左心耳闭合系统北京迈迪顶峰医疗科技有限公司国械注准2019313027860左心耳封堵器系统上海普实医疗器械科技有限公司国械注准2019313027961调强放射治疗计划系统软件中科超精(安徽)科技有限公司国械注准2019321028162数字乳腺X射线摄影系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2019306028063正电子发射及X射线计算机断层成像扫描系统湖北锐世数字医学影像科技有限公司国械注准2019306036464经导管植入式无导线起搏系统Micra Transcatheter Leadless Pacemaker system美敦力公司Medtronic Inc.国械注进2019312029765经导管主动脉瓣膜系统上海微创心通医疗科技有限公司国械注准2019313049466一次性使用血管内成像导管南京沃福曼医疗科技有限公司国械注准2019306060167无创血糖仪博邦芳舟医疗科技（北京）有限公司国械注准2019307060268植入式左心室辅助系统重庆永仁心医疗器械有限公司国械注准2019312060369脱细胞角膜植片青岛中皓生物工程有限公司国械注准2019316067970冠状动脉造影血流储备分数测量系统苏州润迈德医疗科技有限公司国械注准2019307096971一次性使用有创压力传感器苏州润迈德医疗科技有限公司国械注准2019307097072正电子发射及X射线计算机断层成像扫描系统上海联影医疗科技有限公司国械注准2019306099873核酸扩增检测分析仪杭州优思达生物技术有限公司国械注准2019306102674穿刺手术导航设备医达极星医疗科技（苏州）有限公司国械注准2020301003475冠脉血流储备分数计算软件北京昆仑医云科技有限公司国械注准2020321003576人EGFR/KRAS/BRAF/HER2/ALK/ROS1基因突变检测试剂盒（半导体测序法）厦门飞朔生物技术有限公司国械注准2020340009477胚胎植入前染色体非整倍体检测试剂盒（半导体测序法）苏州贝康医疗器械有限公司国械注准2020340018178生物可吸收冠脉雷帕霉素洗脱支架系统山东华安生物科技有限公司国械注准2020313019779药物球囊扩张导管上海微创心脉医疗科技股份有限公司国械注准2020313044580心血管光学相干断层成像设备及附件深圳市中科微光医疗器械技术有限公司国械注准2020306044681RNF180/Septin9基因甲基化检测试剂盒（PCR荧光探针法）博尔诚（北京）科技有限公司国械注准2020340044782等离子手术设备湖南菁益医疗科技有限公司国械注准2020301047483肿瘤电场治疗仪NovoCure Ltd.国械注进2020309026984经导管主动脉瓣膜系统Edwards Lifesciences LLC国械注进2020313029185经导管二尖瓣夹及可操控导引导管Abbott Vascular国械注进2020313032586糖尿病视网膜病变分析软件上海鹰瞳医疗科技有限公司国械注准2020321068687糖尿病视网膜病变眼底图像辅助诊断软件深圳硅基智能科技有限公司国械注准2020321068788髋关节镀膜球头中奥汇成科技股份有限公司国械注准2020313070789取栓支架珠海通桥医疗科技有限公司国械注准2020303072890血流储备分数测量设备深圳北芯生命科技有限公司国械注准2020307077491压力微导管深圳北芯生命科技有限公司国械注准2020307077592氢氧气雾化机上海潓美医疗科技有限公司国械注准2020308006693记忆合金钉脚固定器兰州西脉记忆合金股份有限公司国械注准2020313082394冠脉CT造影图像血管狭窄辅助分诊软件语坤（北京）网络科技有限公司国械注准2020321084495KRAS基因突变及BMP3/NDRG4基因甲基化和便隐血联合检测试剂盒（PCR荧光探针法-胶体金法)杭州诺辉健康科技有限公司国械注准2020340084596药物洗脱PTA球囊扩张导管浙江归创医疗器械有限公司国械注准2020303085797周围神经修复移植物江苏益通生物科技有限公司国械注准2020313089898肺结节CT影像辅助检测软件杭州深睿博联科技有限公司国械注准2020321092099椎动脉雷帕霉素靶向洗脱支架系统微创神通医疗科技（上海）有限公司国械注准20203130971100髂动脉分叉支架系统先健科技（深圳）有限公司国械注准20213130022101锚定球囊扩张导管湖南埃普特医疗器械有限公司国械注准20213030023102一次性使用血管内成像导管苏州阿格斯医疗技术有限公司国械注准20213060169103 一次性使用电子输尿管肾盂内窥镜北京北方腾达科技发展有限公司国械注准20213060175104幽门螺杆菌23S 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Gore & Associates, Inc.国械注进20213130411126腹腔内窥镜手术设备山东威高手术机器人有限公司国械注准20213010848127胚胎植入前染色体非整倍体检测试剂盒（可逆末端终止测序法）北京中仪康卫医疗器械有限公司国械注准20213400868128持续葡萄糖监测系统深圳硅基传感科技有限公司国械注准20213070871129持续葡萄糖监测系统微泰医疗器械（杭州）股份有限公司国械注准20213070872130生物疝修补补片卓阮医疗科技（苏州）有限公司国械注准20213130873131植入式左心室辅助系统苏州同心医疗器械有限公司国械注准20213120987132人工角膜北京米赫医疗器械有限责任公司国械注准20213161017133分支型术中支架系统上海微创心脉医疗科技（集团）股份有限公司国械注准20213131059134经导管主动脉瓣膜系统MEDTRONIC INC.国械注进20213130538135植入式可充电脊髓神经刺激器北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120019136植入式脊髓神经刺激器北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120020137植入式脊髓神经刺激电极北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120021138植入式脊髓神经刺激延伸导线北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120022139植入式脊髓神经刺激电极北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120023140神经外科手术导航定位系统华科精准（北京）医疗科技有限公司国械注准20223010024141直管型胸主动脉覆膜支架系统上海微创心脉医疗科技（集团）股份有限公司国械注准20223130009142植入式脑深部电刺激延伸导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120084143双通道可充电植入式脑深部电刺激脉冲发生器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120085144植入式脑深部电刺激电极导线套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120086145双通道植入式脑深部电刺激脉冲发生器套件北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120087146腹腔内窥镜手术系统上海微创医疗机器人（集团）股份有限公司国械注准20223010108147消化道振动胶囊系统上海安翰医疗技术有限公司国械注准20223090282148移动式头颈磁共振成像系统佛山瑞加图医疗科技有限公司国械注准20223060289149颅内出血CT影像辅助分诊软件上海联影智能医疗科技有限公司国械注准20223210309150磁共振成像系统鑫高益医疗设备股份有限公司国械注准20223060431151髋关节置换手术导航定位系统杭州键嘉机器人有限公司国械注准20223010462152膝关节置换手术导航定位系统苏州微创畅行机器人有限公司国械注准20223010509153脊髓神经刺激测试电极北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120511154膝关节置换手术导航定位系统骨圣元化机器人（深圳）有限公司国械注准20223010510155髂静脉支架系统 苏州天鸿盛捷医疗器械有限公司国械注准20223130512156经导管植入式无导线起搏系统Medtronic Inc.美敦力公司国械注进20223120231157血管内成像设备全景恒升（北京）科学技术有限公司国械注准20223060642158一次性使用血管内成像导管全景恒升（北京）科学技术有限公司国械注准20223060641159患者程控充电器北京品驰医疗设备有限公司国械注准20223120676160胸主动脉支架系统杭州唯强医疗科技有限公司国械注准20223130685161消化道内窥镜用超声诊断设备北京华科创智健康科技股份有限公司国械注准20223060721162一次性使用冷冻消融球囊宁波胜杰康生物科技有限公司国械注准20223010763163腹腔内窥镜手术系统苏州康多机器人有限公司国械注准20223010762164经导管人工肺动脉瓣膜系统杭州启明医疗器械股份有限公司国械注准20223130862165植入式左心室辅助系统航天泰心科技有限公司国械注准20223120892166伽玛射束立体定向放射治疗系统西安大医集团股份有限公司国械注准20223050891167耳鼻喉双源锥形束计算机体层摄影设备北京朗视仪器股份有限公司国械注准20223060951168一次性使用血管内超声诊断导管深圳北芯生命科技股份有限公司国械注准20223060974169血管内超声诊断仪器深圳北芯生命科技股份有限公司国械注准20223060975170肠息肉电子结肠内窥镜图像辅助检测软件成都微识医疗设备有限公司国械注准20223210981171可吸收再生氧化纤维素止血颗粒Ethicon, LLC国械注进20223140374172脑炎/脑膜炎多重病原体核酸联合检测试剂盒(封闭巢式多重PCR熔解曲线法)BioFire Diagnostics，LLC国械注进20223400387173吻合口加固修补片北京博辉瑞进生物科技有限公司国械注准20223130983174医用粘合剂杭州亚慧生物科技有限公司国械注准20223021122175慢性青光眼样视神经病变眼底图像辅助诊断软件腾讯医疗健康（深圳）有限公司国械注准20223211140176磁共振成像系统上海联影医疗科技股份有限公司

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仪器参数1,扫描方式：线性扫描，双波长扫描，多通道扫描2.光源：254/365nm紫外光源、可见光源。 3.分辨率可达10um 4.重现性:≥99% 5. 检测方式：反射法、荧光法。6、算法：归一法，内标法，外标法（一点直线法，两点曲线法），符合药典要求。7.软件环境：WIN XP/2000/NT， 仪器特点1. 有与单波长扫描,双波长扫描，多通道扫描功能，2.对TLC斑点进行准确定量，精确测量Rf值， 3.对图像可任意角度旋转,可对色彩亮度、饱和度、对比度进行校正。4. 可打印出峰位、Rf值、峰面积、含量、图像的报告，符合药典要求5. 人性化中文软件操作界面,无限量图谱数据库管理，6．机内配有图文并茂的教学软件，简明方便，随时调看。 可完成下列药品的分析： 中药材： 三七 黄连 金果榄 淫羊藿 穿心莲 五味子 大黄 蛇床子 丁公藤 防风备 灵芝 刺五加 西红花 当归 川穹 麦冬 升麻 紫菀 龙胆等 中成药：知柏地黄丸 香连丸 穹菊上清丸 黄连上清丸 导赤丸 人参再造丸 桂附地黄丸 消银片 霍胆丸 三妙丸 二妙丸 香连片 穿心莲片 万氏牛黄清心丸 天麻首乌片 葛根芩连微丸 等 创新点：薄层成像系统YOKO-2002是本公司为了满足当前薄层色谱分析以及中药分析需要设计的新产品，它处理速度快和分辨率高,而且具有噪音小、线性好的特性。仪器由光源、光学采样系统、薄层色谱色谱工作站三大部分组成，薄层色谱工作站是目前国内开发的最好软件，对仪器可全自动的控制同时还可对薄层色谱斑点进行定量处理，定量精度与进口产品相近、满足药厂、高校日常分析的需要，省时省力是您实验室的好助手。薄层色谱成像系统的使用成本低。专门为中药企业GMP认证打造 .为满足2015版一部附录VIB薄层色谱法的规定，开发了薄层色谱成像系统YOKO-2002产品。薄层成像系统

国内领先的第三方测试机构华测检测技术股份有限公司(CTI)于近期购买了一套蓝菲光学(Labsphere)的CSLMS 2米和50厘米直径积分球光谱测量系统用于LED灯具和模组的检测。　　蓝菲光学(Labsphere)的CSLMS(大型光源光通量检测系统)系统具有极高的精度和稳定性，受到美国能源之星(Energy Star)的认可并符合最新CIE测量标准。在美国能源部认可的7个授权进行能源之星检测的实验室中，有5个实验室采用Labsphere的积分球检测设备。 　　华测检测将使用Labsphere的CSLMS系统对LED灯具和模组进行发光效率、光通量、局部流明强度、流明维持、颜色维持、显色指数、品色坐标、波长、相关色温等参数的检测。通过使用Labsphere的设备，华测检测的检测能力将更受国际认可，并且对于其通过能源之星检测的审核有很大帮助。 　　华测检测技术股份有限公司是中国第三方测试、检验与验证服务的开拓者和领先者，为众多行业和产品提供一站式的全面质量解决方案。华测检测的实验室负责人张经理表示，蓝菲光学的产品在国际上得到了广泛认可，值得信任。　　关于豪迈 (HALMA) 以及蓝菲光学 (Labsphere)： 　　蓝菲光学 (Labsphere) 有限公司 ( http://www.labsphere.com) 是世界光测试、测量以及光学涂层领域的领军企业。公司产品包括 LED、激光器及传统光源光测量系统 成像设备校准用的均匀光源 光谱学附属设备 高漫反射材料及背光显示屏覆层、计算机X线成像以及系统校准。公司的专家在诸多领域取得了多项专利技术，比如晶片和紫外线传输中的 LED 测试方法。蓝菲光学 (Labsphere) 的工程人员也常常协助客户，开发定制光采集管和导光管。蓝菲光学 (Labsphere) 是英国豪迈集团(HALMA p.l.c. - http://www.halma.cn)的子公司。创立于1894年的豪迈是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业，伦敦证券交易所的上市公司，在全球拥有 4000 多名员工，近40 家子公司。豪迈目前在上海、北京、广州和成都设有代表处，并且已在中国开设多个工厂和生产基地。

一、产品介绍我国首产并有自主知识产权的气体远距离监测红外光谱仪系统，该红外监测系统可对气体远距定性、定量识别分析；可成像预警直观溯源；可在线监测、巡航、便携使用；广泛用于石油、化工、环保、安监、消防、科研等领域有毒有害气体遥测预警成像系统利用气体红外指纹光谱对气体云团进行遥感探测，通过识别软件实现对危险气体的快速定性识别和半定量反演，配合扫描云台和同轴可见-红外相机实现检测区域的扫描成像，依据气体的种类和浓度，分别以不同的颜色和深浅与可见图像或视频进行伪彩叠加，可以直观快速的核定危险气体源头、给出其在大气中的分布和扩散趋势。产品由集成了同轴相机的可见-红外相机的傅里叶红外光谱仪、扫描云台及配套的识别反演软件组成，如图 1所示。产品可以固定架设，也可采用车载方式。该检测方法与常规技术相比，具有以下特点：（1） 对现场气体远距离进行探测；（2） 不需采样，无需繁琐和危险的取样手续；（3） 检测种类多（涵盖了绝大多数易燃易爆和有毒气体种类）；（4） 自动识别气体种类、反演浓度、自动报警；（5） 快速进行危险气体源头的定点定位、核定污染范围及其在空气中的分布和扩散趋势；（6） 快速分析多组分混合物；（7）监测范围广、速度快、灵敏度高。灵敏度高，可达到ppm.m级别，检测速度快，3秒钟内给出检测结果。二、测量成分：◆ 化学毒剂：沙林（GB）、芥子气（HD）、维埃克斯（VX）、索曼（GD）、环沙林（GF）、塔崩（GA）、路易斯气（Lewisite）等；◆有害气体：二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢、苯、甲苯、二甲苯、 苯系物、多氯联苯、砷化氢 、磷化氢、光气、氯化氰、氰化氢等200多种气体；◆挥发有机物（VOCs）；三、应 用：◆港口、海事局应用方式：高处架设或船载流动检测目的：针对进港船舶是否更换清油及排放超标的监测◆环保执法大队应用方式：高处架设或车载流动检测目的：提高环保部门针对排污企业超标排放的监测及执法技术手段◆化工园区管委会、安监局应用方式：高塔或高处架设，针对园区整体24小时监测目的：拓展政府部门对于化工园区的安全管理手段，监控偷排，防止爆燃类生产事故◆中海油、中石油、中石化应用方式：高塔或高处架设，无人车载巡检目的：防止爆燃类、中毒等生产事故◆消防大队、安监局应用方式：车载流动检测目的：火灾现场、危化品事故现场的应急处置支援，协助定性污染物种类、空气中分布及扩散趋势 创新点：用途：远距离360° 无死角扫描化工区气体泄露，覆盖从地到空的排放；可同时识别几十种气体，定性物种和定量数据可视化的输出。助力园区安全预警、泄露点快速溯源。 1、进入2017年国家重点研发计划，应急管理部“卡脖子”重大工程之一，公安部“十三五”反恐专项入选装备，军转民高科技产品，几十项专利支撑。2、测量距离覆盖几十米到5km，无需采样，原位秒级快速测定几十种VOCs和无机有毒有害气体。3、360度无死角大范围扫描：可实现水平360° 、仰俯 -30° ～ 45° ，1～ 5公里范围监测，空间覆盖度高。 4、可视化输出模式，助力溯源：将肉眼看不到的气体可视化，颜色表示浓度高低；自带可见光相机和红外相机，气体的图像叠加于相机图片上，使用人一眼就能看到污染排放的位置、具体物种和大致浓度，并了解扩散趋势和范围。。 5、应用场景多样：可便携、车载、船载，可连续自动和无人值守，提高工作效率。气体监测成像预警系统

动态和高精度X3000 是北极星成像公司的最新标准系统。无论检测小型还是大型零部件，X3000 都是客户的完美选择，因为该紧凑型系统具备通常只有较大型 X 射线或 CT 系统上才拥有的独特功能。系统功能X 射线能量源：10 kV - 240 kV几何放大率： 3000x系统整体最大分辨率：~500 nm19.5 in (50 cm) 直径 x 24 in (61 cm) 高度的最大尺寸扫描CT 软件遵循5步向导快速重建三维模型全面的采集、处理和存档程序，带有用户友好的界面高性能图像处理和尺寸测量功能符合DICONDE标准非专有多图像格式计算机断层扫描采集模块三维计算机断层扫描重建和可视化可选的四维计算机断层扫描提供 vorteX, subpiX, 和 mosaiXX射线源电压范围：10 kV - 240 kV最小焦斑大小：~500 nmX 射线管类型：纳米焦点，微米焦点，微型焦点可选的双射线管头配置X 射线探测器数字 X 射线探测器类型：平板 (DDA)平板探测器尺寸：最大 16 in x 16 in (40 cm x 40 cm)级别选项：标准、高级或 ASTM控制转台最大样品重量：75 lb (34 kg) 标准控制台行程：垂直 =24 in (61 cm)水平 (x-轴) = 13 in (33 cm)旋转 = 360° 连续标称部件封套：直径：19.5 in (50 cm) 高度：24 in (61 cm)支持自动扫描的可编程动作控制，带有自动图像处理和存档功能*同时提供 独立版本机柜外部尺寸：103.5 in (263 cm) 宽度 x 51.9 in (132 cm) 深度 x 79 in (201 cm) 高度重量： 9500 lb (4300 kg)机柜特点：带有护盖的电缆接入端口，内部照明，32 in x 59 in (81 cm x 150 cm) 电动滑动检测观察门，安全光栅钢/铅/钢结构达到或超过 21 CFR 1020.40 和 EN 61010-2-091 2012标准触摸屏操作附带一套人体工程学桌椅具体规格因射线管、探测器和其他可选配置而异。创新点：X3000 是北极星成像公司的最新标准系统。无论检测小型还是大型零部件，X3000 都是客户的最佳选择，因为该紧凑型系统具备通常只有较大型 X 射线或 CT 系统上才拥有的独特功能。美国北极星成像X射线系统 X3000型工业CT

LaVision最新推出EngineMaster inspex 系列产品用于在真实量产发动机上进行气缸内内窥式成像测量。 可以采用内窥式成像对发动机缸内运行过程进行可视化观测，从而对接近量产发动机运转状态进行优化。采用内窥镜的锁孔成像是一种“微创”技术，可用于缸内实时监测如燃料喷射注入，引燃，燃烧和碳烟生成等过程。和常规的压力传感信号相结合，内窥式成像将发动机运行效能和排放与缸内现象如预引燃，缸壁湿润以及颗粒物生成关联起来了。 EngineMaster inspex 产品序列的设计目标就是为发动机缸内喷雾和燃烧提供一种即开即用的可视化测量手段。系统包含了所有必须的部件：高分辨率数字彩色相机，配有成像内窥镜，内窥式喷雾和背景照明器件，发动机缸体密封插件，同步电子控制器和用于记录和成像可视化软件平台。系统具有三种可选型号，以适应各种不同层次的应用需求，最高可实现高速时间和完全曲轴角分辨成像测量。

近, 法国abbelight公司研发的模块化多功能单分子定位显微 (SMLM)系统凭借其有的DAISY等技术在3D超分辨成像领域取得重大突破，在学术界引起了广泛的关注。该系统次实现在三维空间上的15 nm超3D定位；且因为模块化设计具有高兼容，仅需使用一个c-mount接口即可将客户的倒置荧光显微镜升成超分辨显微镜，是佳的超分辨搭建方案。 轴向延伸 定位Abbeligh公司系列超分辨模块采用了先进且特的双通路DAISY技术能够将以往定位不佳的Z轴精度提高到15 nm，真正实现三维空间上的15 nm超3D定位。同时此技术巧妙地结合DONALD和SAF技术的优势，有效解决采集过程中的热漂移和多色成像中不同波长激光位置不同等问题，大幅度提高了长时间和多色成像的度，并且还可实现多4色的同时3D成像。超大视野 图像采集在光路方面，SAFe light 能够实现在较低激光能量下对大视野图像的均匀照射。这使得abbelight能够在不增加采集时间的前提下，一次性采集200 × 200 μm2 范围内的图像，并且能够保证图像照射光的整体均一性。灵活兼容 轻松升abbelight具有高度兼容性，仅需使用一个c-mount接口即可将您的倒置荧光显微镜升成超分辨显微镜，并且基本不会破坏显微镜的原有功能，节约您的预算与空间。（除了模块外，abbelight也提供完整的超分辨系统）先进软件 功能强大abbelight 同时还是一台十分简便易用的设备，该设备的NEO软件简单、直观、优化良好，可提供全面的参数控制命令、实时3D漂移校正、实时3D重构图像、高速3D定位图像处理、空间分析和测量、分辨率计算等功能。初次应用 轻松上手对于超分辨中的光漂问题，abbelight的商业化成像液能够有效的降低成像过程中的光漂作用。对于初学者来说，abbelight 还提供全面的技术支持，帮助您快速的建立自己的超分辨观测方法，打开超分辨大门，助力科之路。【新发表文章】[1]. Belkahla, Hanen, et al. "Carbon dots, a powerful non-toxic support for bioimaging by fluorescence nanoscopy and eradication of bacteria by photothermia." Nanoscale Advances (2019).[2]. Jimenez, Angélique, Karoline Friedl, and Christophe Leterrier. "About samples, giving examples: Optimized Single Molecule Localization Microscopy." bioRxiv (2019): 568295.[3]. Cabriel, Clément, et al. "Combining 3D single molecule localization strategies for reproducible bioimaging." Nature communications 10.1 (2019): 1980.[4]. Capmany, Anahi, et al. "MYO1C stabilizes actin and facilitates the arrival of transport carriers at the Golgi complex." J Cell Sci 132.8 (2019): jcs225029.

3月开学季来临，易科泰携手农科院蜜蜂所为科研实验提供助力，昆虫动物呼吸代谢能量测量系统包括双通道氧气分析仪，高精度二氧化碳分析仪、双通道SS4稳定气流控制单元、RM-8气流切换单元，高精度昆虫呼吸室。可测量单只昆虫的呼吸能量代谢情况、多只昆虫的呼吸能量代谢情况以及不同环境（不同气体浓度比例条件下）的昆虫呼吸代谢情况。其适用的昆虫，小到蚜虫，蚊子，大至蜜蜂、蛾类；尤其适用于果蝇等模式动物。该套系统能够精准有效的反映昆虫的能量代谢、新陈代谢等情况。 昆虫动物呼吸代谢能量测量系统 位于北京植物园内的农科院蜜蜂研究所 位于高精度昆虫呼吸室内的蜜蜂昆虫呼吸代谢能量测量系统广泛应用于动物生理生态学、遗传学、生物医学、媒介生物学等学科，可准确的测量动物的CO2呼出量和耗氧量，并可计算呼吸熵、能量消耗等。同时可选配昆虫活动强度监测、红外热成像等系统对昆虫的能量消耗进行全方位的监控检测。以研究昆虫等动物的生理生态、昆虫活动与温度的关系、昆虫活动与呼吸代谢的关系、昆虫健康状况及生理状态、杀虫剂对昆虫的影响及最小致死量、临界热极值CTmax(critical thermal maximum)、不连续气体交换DGC(discontinuous gas exchange cycle)等。另外，由于昆虫的野生型较多，易科泰根据科研需求推出了便携式昆虫呼吸代谢测量系统。该系统将氧气分析仪、二氧化碳分析仪以及气体抽样单元等高度集成于一个手提箱内，可在野外任何地方对当地的昆虫的呼吸代谢情况进行测量，尽最大可能保证了昆虫的原位野生状态，对于昆虫的生态学研究提供了强有力的工具。北京易科泰生态技术公司近20年来致力于生物呼吸与能量代谢技术的推广和技术服务，为您提供全面生物呼吸与能量代谢测量方案：高通量昆虫呼吸与能量代谢测量技术方案（CO2与O2测量）SSI实验动物能量代谢测量系统与热成像仪联用方案便携式动物呼吸代谢测量系统与热成像仪联用方案人体能量代谢与活动强度研究测量方案

上一期给大家介绍了PPMS的部分测量应用，为大家呈现了PPMS基于主腔体的多种功能选件，在几十年磁学探索及合作的道路上，这部分选件功能已经为大部分磁电研究领域的科学家给予了大支持。然而，QuantumDesign公司并未止步于此，在满足客户基本需要的基础上，我们在不断突破测试限，完善测试平台的多功能性、灵活性和稳定性，新近推出了更多系列的拓展功能选件。QuantumDesign公司近期与德国attocube公司联合推出了多款可以在PPMS平台上工作的显微学和光谱学组件，涵盖了表面形貌、磁电、光学等多个领域的高精度测量，实现在变温、变磁场环境下的多种测量模式（诸如原子力AFM、磁力显微镜MFM、扫描霍尔探针显微镜SHPM、共聚焦显微镜CFM等）的形貌及表面微结构的测量等，例如：1、对磁畴成像图1磁畴测量结果，样品为NiFe薄膜。测量温度300K，探针与样品间距为20nm，dual-pass扫描模式，空间分辨率为10.7nm2、BSCCO磁通随磁场B和温度T的变化图2磁场强度从-40Oe变化到+50Oe时，磁通出现反向图3提高样品温度，磁通结构消失3、BaFeO低温测量图4相对于MFM，SHPM具有定量测量、无需接触样品表面和更高敏感性的优点测量参数：霍尔电流：10μA；扫描范围：30μm样品与探针距离：350nm；磁场分辨率：0.19mT4、氧化铁薄膜压电显微镜测量样品：层状异质结（150nmBiFeO3-Mn/35nmSrRuO3/SrTiO3(001)衬底）测量温度：82K压电力振幅图像（图5a）压电力相位图像（图5b，压电畴方向为0°和180°）图5图中有两个正方形（正方向和旋转的）是分别采用+/-15V电压书写的，从振幅图可以看到，在畴壁区域，振幅为零图6电滞回线，测量温度82K；左右分别为相位和振幅信号5、MFM模式下的磁通测量图7复旦大学PPMS用户——4K和45Gs的MFM模式下探测铁基超导样品磁通目前，PPMS平台搭建attocube光学选件已经在拥有复旦大学、中科大、物理所等多家用户，满足了不同用户的不同测试需求。QuantumDesign公司在寻求外部合作的同时，也不断突破自我，勇于创新，逐步完善测试平台。包括温度控制部分、磁体冷却方式及磁场大小、电路部分升以及氦气的利用和回收方式等，并取得了较好的效果（从代大杜瓦，EC-I到二代reliquefier,EC-II然后当前新一代DynaCool），同时也致力于研发更多功能强大的选件（比如适用于MPMS3的ETO选件），希望这些选件能为科研工作者的研究工作带来更高的精度和更大的便捷。如果您对以上选件功能感兴趣，或者期望了解PPMS更多功能选件及应用案例，欢迎您拨打：010-85120280电话咨询，我们会尽快对您的咨询给出满意的答复！相关产品链接：mpms3-新一代磁学测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17089.htmppms综合物性测量系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c17086.htm完全无液氦综合物性测量系统dynacool：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c18553.htm多功能振动样品磁强计versalab系统：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c19330.htm超精细多功能无液氦低温光学恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c122418.htm低温热去磁恒温器：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c201745.htmmicrosense振动样品磁强计：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c194437.htm智能型氦液化器(ATL)：http://www.instrument.com.cn/netshow/sh100980/c180307.htm

在背景与目标红外辐射量差距不大或背景较为复杂等情况下，传统红外成像技术对目标进行探测与识别的难度较大。而红外偏振探测在采集目标与背景辐射强度的基础上，还获取了多一维度的偏振信息，因此在探测隐藏、伪装和暗弱目标和复杂自然环境中人造目标的探测和识别等领域，有着传统红外探测不可比拟的优势。但同时，偏振装置的加入也增加了成像系统的复杂度与制作成本，且对于远距离成像，在红外成像系统前加入偏振装置对成像系统的探测距离有多大的影响，也有待进一步的研究论证。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院红外探测与成像技术重点实验室和中国科学院大学的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“考虑探测器非理想性的红外偏振成像系统作用距离分析”为主题的文章。该文章第一作者为谭畅，主要从事红外偏振成像仿真方面的研究工作；通讯作者为王世勇研究员，主要从事红外光电系统技术、红外图像信号处理方面的研究工作。本文将从分析成像系统最远探测距离的角度出发，对成像系统的探测能力进行评估。综合考虑影响成像系统探测能力的各个因素，参考传统红外成像系统作用距离模型，基于系统的偏振探测能力，建立了红外偏振成像系统的作用距离模型，讨论了偏振装置非理想性对系统探测能力的影响，并设计实验验证了建立模型的可靠性。红外成像系统作用距离建模目前较为公认的对扩展源目标探测距离进行估算的方法是MRTD法。该方法规定，对于空间频率为f的目标，人眼通过红外成像系统能够观察到该目标需要满足两个条件：①目标经过大气衰减到达红外成像系统时，其与背景的实际表观温差应大于或等于该频率下的成像系统最小可分辨温差MRTD（f）。②目标对系统的张角θT应大于或等于相应观察要求所需要的最小视角。只需明确红外成像系统的各项基本参数与观测需求，我们就可以计算出系统的噪声等效温差与最小可分辨温差，进而求解出它的最远探测距离。红外偏振成像系统作用距离建模偏振成像根据成像设备的结构特性可分为分振幅探测、分时探测、分焦平面探测和分孔径探测。其中分时探测具有设计简单容易计算等优点，但只适用于静态场景；分振幅探测可同时探测不同偏振方向的辐射，但存在体积庞大、结构复杂，计算偏振信息对配准要求高等问题；分孔径探测也是同时探测的一种方式，且光学系统相对稳定，但会带来空间分辨率降低的问题；分焦平面偏振探测器具有体积小、结构紧凑、系统集成度高等优势，可同时获取到不同偏振方向的偏振图像，是目前偏振成像领域的研究热点，也是本文的主要研究对象。图1为分焦平面探测系统示意图。图1 分焦平面探测器系统示意图本文仿真的分焦平面偏振探测器，是在红外焦平面上集成了一组按一定规律排列的微偏振片，一个像元对应着一个微偏振片，其角度分别为 0°、45°、90°和135°，相邻的2×2个微像元组成一个超像元，可同时获取到四种不同的偏振态。图1为分焦平面探测系统结构示意图。传统方法认为在红外成像系统前加入偏振装置后，会对系统的噪声等效温差与调制传递函数MTF（f）产生影响，改变系统的最小可分辨温差，进而改变系统的最远探测距离。本文将从偏振装置的偏振探测能力出发，分析成像系统的最小可分辨偏振度差，建立红外偏振成像系统的探测距离模型。我们首先建立一个探测器偏振响应模型，该模型将探测器视为一个光子计数器，光子被转换为电子并在电容电路中累积，综合考虑探测器井的大小、偏振片消光比、信号电子与背景电子的比率以及入射辐射的偏振特性，通过应用误差传播方法对结果进行处理。从噪声等效偏振度（NeDoLP）的定义出发，NeDoLP是衡量偏振探测器探测能力的指标，即探测器对均匀极化场景成像时产生的标准差。对其进行数学建模，进而分析得到红外偏振成像系统的最远探测距离。图2 DoLP随光学厚度变化曲线对于探测器来说，积分时间越长，累积的电荷越多，探测器的信噪比（SNR）就越高，但这种增加是有限度的。随着积分时间的增加，光生载流子有更多的时间被收集，增加信号。然而，同时，暗电流及其相关噪声也会增加。对于给定的探测器，最佳积分时间是在最大化信噪比和最小化暗电流及噪声的不利影响之间取得平衡，为方便分析，我们假设探测器工作在“半井”状态下。通过以下步骤计算红外偏振成像系统最远作用距离：a. 根据已知的目标和背景偏振特性以及环境条件，计算在给定距离下，目标与背景之间的偏振度差在传输路径上的衰减。b. 结合系统的探测器性能参数，确定目标在给定距离下是否可被观察到。如果不能则减小设定的距离。目标被观察到需同时满足衰减后的偏振度差大于或等于系统对应于该频率的最小可分辨偏振度差MRPD，目标对系统的张角θT大于或等于相应观察要求所需要的最小视场角。c. 逐步增加距离，直到目标与背景之间的偏振度差不再满足观察要求。这个距离即为成像系统最远作用距离。τp (R)为大气对目标偏振度随探测距离的衰减函数，可根据不同的天气条件，根据已有的测量数据进行插值，计算出不同探测距离下大气对目标偏振度的衰减，图4. 5给出了根据文献中测量数据得到的偏振度随光学厚度增加衰减关系图。这里给出的横坐标是光学厚度，不同天气条件下，光学厚度对应的实际传播距离与介质的散射和吸收系数有关。综上，我们建立了传统红外成像系统和考虑了偏振片非理想性的红外偏振成像系统的作用距离模型，下面我们将对模型的可靠性进行验证，分析讨论探测器各参数对成像系统探测能力的影响。验证与讨论由噪声等效偏振度的定义可知，其数值越小，代表偏振探测器的性能越优秀。下面我们对影响红外偏振成像系统探测性能的各因素进行讨论，并设计实验验证本文建立模型的正确性。偏振片消光比消光比是衡量偏振片性能的重要参数，市售的大面积偏振片的消光比可以超过200甚至更多。对其他参数按经验进行赋值，从图3可以看到，对于给定设计参数的探测器，偏振片消光比超过20后，随着偏振片消光比的增加，探测器性能上的提升微乎其微。对于分焦平面探测器，为实现更高的消光比，不可避免地要牺牲探测器整体辐射通量。由于辐射通量降低而导致的信噪比损失可能远远超过消光比增加所获得的收益。这一结果同样可以对科研人员研制偏振片提供启发，对需要追求高消光比的偏振片来说，增大透光轴方向的最大透射率要比降低最小透射率更有益于成像系统的性能。图3 偏振片消光比与探测器噪声等效偏振度关系图探测器井容量红外探测器的井容量是指探测器像素在饱和之前能够累积的电荷数量的最大值。井容量是衡量红外探测器性能的一个关键参数，井容量通常以电子数（e-）表示。较大的井容量意味着探测器可以在饱和之前存储更多的电荷，从而能够在更大的亮度范围内准确检测信号。这对于在具有广泛亮度变化的场景中捕获清晰图像至关重要。从图4可以看出，增大探测器井的容量，同样能很好的提高成像系统的偏振探测能力。图4 探测器井容量与探测器噪声等效偏振度关系图然而，井容量的增加可能会导致像素尺寸增大或探测器面积减小，这可能对系统的整体性能产生负面影响。因此，在设计红外探测器时，需要权衡井容量、像素尺寸和其他性能参数，以实现最佳性能。目标偏振度虽然推导出的噪声等效偏振度公式包含目标偏振度这一参量，但目标的偏振度本身对探测器的噪声等效偏振度没有直接影响。NeDolp 是一个衡量探测器性能的参数，它主要受探测器内部噪声、电子学和其他系统组件的影响。然而，目标的偏振度会影响探测器接收到的信号强度，从而影响信噪比（SNR）。从图5也可以看出，探测器的NeDolp受目标的偏振度影响不大。图5 目标偏振度与探测器噪声等效偏振度关系图读取噪声与产生复合噪声比值读取噪声主要来自于探测器的读出电路、放大器和其他电子元件。它通常在整个光强范围内保持相对恒定。产生复合噪声是由光子的随机到达和电荷生成引起的，与光子数成正比。在低光强下，产生复合噪声通常较小；而在高光强下，它会逐渐变大。通过计算读取噪声和产生复合噪声的比值，可以确定系统的性能瓶颈。如果读取噪声远大于产生复合噪声，这意味着系统在低光强下受到读取噪声的限制。在这种情况下，优化读出电路和放大器等元件可能会带来性能提升。如果产生复合噪声远大于读取噪声，这意味着系统在高光强下受到产生复合噪声的限制。在这种情况下，提高信号处理和光子探测效率可能有助于改善性能。从图6可以看出，降低读取噪声与产生复合噪声比值可以有效提升系统偏振探测能力。图6 δ与探测器噪声等效偏振度关系图信号电子比例综合图4~6可以看出，提升β的数值可有效提高探测器的偏振探测能力，由β的定义可知，对于确定井容量的探测器，β的取值主要取决于探测器的各种噪声与积分时间，降低探测器的工作温度、优化探测器结构、减少表面和界面缺陷等途径都可以降低探测器的噪声，调节合适的积分时间也有助于探测系统的性能提升。实验验证根据噪声等效偏振度的定义，利用面源黑体与红外可控部分偏振透射式辐射源创建一组均匀极化场景。如下图7所示，黑体发出的红外辐射，经过两块硅片，发生四次折射，产生了偏振效应，通过调节硅片的角度，即可产生不同线偏振度的红外辐射。以5°为间隔，将面源黑体平面与硅片间的夹角调为10°~40°共七组。每组将面源黑体设置为40℃和70℃两个温度，用国产自主研制的红外分焦平面偏振探测器采取不少于128帧图像并取平均，然后将每组两个温度下相同角度获得的图像作差，以减少实验装置自发辐射和反射辐射对测量结果的干扰，差值图像就是透射部分的红外偏振辐射。对差值图像进行校正和去噪后，即可按公式计算出探测器对均匀极化场景产生的偏振度图像。计算出红外辐射的线偏振度，为减小测量误差，仅取图像中心区域的像元进行分析。该区域像元的标准差就是该成像系统的噪声等效偏振度（NeDoLP）。探测器具体参数如表1所示。图7 实验示意图表1 偏振探测器参数利用本文建立的探测器仿真模型计算出硅片的线偏振度仿真值，公式19计算出硅片线偏振度的理论值，与实验的测量值进行对比，图8展示了三组数据的变化曲线，从图中可以看出，三组数据存在一定偏差，这可能与硅片调节角度误差、面源黑体稳定性、干涉效应、硅片摆放是否平行等因素有关，但在误差允许的范围内，实验验证了偏振探测系统的性能，也证明了本文建立仿真模型的可靠性。NeDoLP测量结果如表2所示。图8 线偏振度理论值、测量值与本文模型仿真值曲线图表2 实验结果从上表可以看到NeDoLP的测量值与仿真值的差值基本能控制在5%以内，实验结果再次印证了本文设计的模型的可靠性。实例计算应用建立的模型对高2.3m，宽2.7m，温度47℃，发射率为1的目标的最远探测距离进行预测，目标差分温度6℃；背景温度27℃；发射率1；目标偏振度30%，背景偏振度1%，使用3.2节中样机的探测器参数，最后，采用文献中介绍的“等效衰减系数-距离”关系的快速逼近法对红外探测系统最远作用距离R进行求解，得到表3的结果。表3 红外成像系统的最远作用距离根据红外探测系统最远探测距离，利用本文第二节提出的方法，得到不同探测概率下红外偏振成像系统最远作用距离结果如表4所示。表4 红外偏振成像系统的最远作用距离所选例子为目标与背景偏振度差异大于其温差，所以在这种探测场景下红外偏振成像系统的探测能力要优于红外成像系统。探测器的参数不同，探测场景与目标的变化都会对模型的结果产生影响，但本文提供的成像系统作用距离模型可为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供参考。结论针对不同的探测场景，红外成像系统与红外偏振成像系统在最远探测距离方面哪个更有优势并没有定论，探测目标的大小，背景与目标的温差与偏振度差，大气透过率，具体探测器的参数等因素都会对成像系统的最远探测距离产生影响。经实验验证，本文所建立的非理想红外偏振成像系统的响应模型是可靠的，可以用于估算成像系统的最远作用距离，针对不同的探测场景，读者可通过实验确定探测器的具体性能参数，利用仿真软件或实验测量的方式获取探测目标的温度与偏振信息，明确探测环境的具体大气参数，利用模型对红外成像系统与偏振成像系统的最远作用距离进行预估，选择更具优势的成像系统。这项研究获得上海市现场物证重点实验室基金（No. 2017xcwzk08）和上海技术物理研究所创新基金（No. CX-267）的资助和支持。论文链接：http://journal.sitp.ac.cn/hwyhmb/hwyhmbcn/article/abstract/2023041

研究背景为了探索待测物微纳米表面形貌，探针扫描成像技术一直是理论研究和实验项目。然而，由于扫描探针受限于传统加工工艺，在组成材料和几何构造等方面在过去几十年中没有显著的研究进展，这也限制了基于力传感反馈的测量性能。 如何减少甚至避免因此带来的柔软样品表面的形变，以实现对原始表面的精确成像一直是一个重要议题。 Nanoscribe设备加工的“减震器“纳米探针近日，东南大学生物科学与医学工程学院、生物电子学国家重点实验室顾忠泽教授和赵祥伟教授等人在Nature热门子刊Nature Communications上报道了一种新的扫描探针设计和加工方案，使用德国Nanoscribe公司的微纳3D打印系统制作一种基于层次堆叠单元的低密度三维微纳结构，旨在利用谭政自身机械特性来减少探针-样品的过度机械作用。在该工作中，研究人员借鉴生物组织的多孔结构在能量吸收，传导和缓释的有效作用，提出了低密度的结构可控机械材料（Materials with Controlled Microstructural Architecture, MCMA）, 作为探针本体的构筑设计，并且通过 Nanoscribe公司先进的微纳米增材技术进行激光直写制备。微结构缓冲材料与扫描成像系统的创新集成为尖端成像方案开辟了林一条道路，促进了基于3D激光直写制备的多功能扫描探针成像系统的发展。Nanoscribe公司的系列产品是基于双光子聚合原理的高精度微纳3D打印系统，双光子聚合技术是实现微纳尺度3D打印最有效的技术，其打印物体的最小特征尺寸可达亚微米级，并可达到光学质量表面的要求。Nanoscribe Photonic Professional GT2使用双光子聚合(2PP)来产生几乎任何3D形状：晶格、木堆型结构、自由设计的图案、顺滑的轮廓、锐利的边缘、表面的和内置倒扣以及桥接结构。Photonic Professional GT2 结合了设计的灵活性和操控的简洁性，以及广泛的材料-基板选择。因此，它是一个理想的科学仪器和工业快速成型设备，适用于多用户共享平台和研究实验室。了解更多双光子微纳3D打印技术和产品信息请咨询Nanoscribe中国分公司纳糯三维科技（上海）有限公司Photonic Professional GT2 双光子微纳3D打印设备Quantum X 灰度光刻微纳打印设备

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