激发极化法仪

纳米尺度的光电融合是未来高性能信息器件的重要发展路线。如何在微纳甚至原子尺度对光进行精准操控是其中的关键的科学问题。中国科学院国家纳米科学中心研究员戴庆研究团队率先提出利用极化激元作为光电互联媒介的新思路，充分发挥它对光的高压缩和易调控优势，不仅有望实现高效光电互联，而且可以提供额外的信息处理能力，从而进一步提升光电融合系统的性能。 　　该团队通过十多年的努力，实现了极化激元的高效激发和长程传输。在此基础上，研究设计并构筑了微纳尺度的石墨烯/氧化钼范德华异质结，实现了用一种极化激元调控另一种极化激元开关的“光晶体管”功能。研究表明该晶体管可实现光正负折射的动态调控，类似电子晶体管能切换(1,0)两个高低电位，为构筑与非门等光逻辑单元奠定了重要基础。该研究充分发挥了不同材料的纳米光子学特性，从而突破了传统结构光学方案如使用人工结构(超材料和光子晶体等)在波段、损耗、压缩和调控等方面的性能瓶颈。 　　与电子相比，光子具有速度快、能耗低、容量高等优势，被寄予未来大幅提升信息处理能力的厚望。因此，光电融合系统被认为是构建下一代高效率、高集成度、低能耗信息器件的重要方向。光电互联(电-光-电转换)是光电融合主的基础，相当于光电两条高速公路交汇的收费站。而现有硅基光电集成方案存在效率低(依赖多次光电效应)、体积大(光模块无法突破衍射极限)等问题，制约光电器件之间的信息流转。然而，光子不携带电荷且光的传输受限于光学衍射极限，相比于能轻易通过电学调控的电子，对光子的纳米尺度局域和操控并不容易。 　　极化激元是一种由入射光与材料表界面相互作用形成的特殊电磁模式(表面波)。它具有优异的光场压缩能力，可轻易突破光学衍射极限从而实现纳米尺度上光信息的传输和处理。 　　戴庆团队以攻克高速光电互联这一世界技术难题为目标，提出以纳米材料的表面波(极化激元)为媒介，实现高效光电互联的新思路。构筑光-极化激元-电转换路径相当于将高速公路的收费站改造成立交桥，具有显著优势：一是效率高，光/电激发材料表面波的效率相比光电效应提升潜力巨大；二是集成度高，光波转化成材料表面波可将波长压缩百倍轻松突破衍射极限，从而显著提升光模块集成度；三是算力强，材料表面波具有光子性质可进行高效并行计算，从而将现有光电融合的“光传输、电计算”拓展成为“光传输、电计算+光计算”，实现“1+12”的效果。 　　戴庆提出，我们利用电学栅压对极化激元这种光波的折射行为实现了动态调控，使其从常规的正折射转变到奇异的负折射。这好比可以像操纵电子一样操纵光子，为将来高性能光电融合器件与系统的发展提供重要促进作用。这一研究在应用上面向光电融合器件大规模集成缺乏高效、紧凑光电互联方式的重大需求，在科学上为解决突破衍射极限下高效光电调制的难题提供了新思路。 　　2月10日，相关研究成果以Gate-tunable negative refraction of mid-infrared polaritons为题，发表在《科学》(Science)上。该论文审稿人评价道，这证实了一项非常规的物理现象，为研究纳米尺度的光操控提供了崭新的平台。图示极化激元晶体管的基本原理，通过在氧化钼上覆盖石墨烯构筑范德华异质结，天线激发极化激元传输穿过界面后形成负折射。极化激元晶体管的光学显微镜照片

高性能红外摄像机拍摄从测量对象外部激发（光、超声波、涡流、电流和热弹性等）测量对象内部的密度波动、内部剥离、缺陷和龟裂产生的温度变化是一种无损检测方法。 通过组合一定周期激发的锁相热成像，可以实现更高的分辨率，探测从测量对象表面到深入内部的缺陷；通过改变锁相频率，可以改变向测量对象表面传导的测量对象热传导周期，获得从测量对象表面到深度方向的相关信息。 本文介绍使用锁相热成像的光激发和超声波激发无损检测的测量示例。关键词：热成像、锁相、光激发、超声波激发1、红外热成像本研究需采用最新红外摄像机技术——二维焦平面阵列的红外检测元件。图1 红外摄像机320X256像素或者640X512像素、观测波长范围MWIR的红外检测元件（InSb）通过转向电子冷却器进行冷却，各个红外图像的测量温度分辨率（NETD）在25℃时为0.02℃。每个像素的空间分辨率通过空间分辨率视角规定，如要检测大型测量目标和精细区域，则需要更高像素的640X512像素红外摄像机。 红外应力测量需要更高的温度分辨率，如果计算约2000个图像，温度分辨率要不低于0.001℃。图2 锁相方式对于反复加权的测量对象试样的温度变化，根据所谓的锁相方式（图2）任意设置的一定间隔的帧率，连续采集和计算红外图像，从时刻变化的温度变化量计算最大温度差⊿Ｔ，并制成图像。2、光激发热成像图3 光激发锁相热成像通过图3所示的结构进行光激发锁相热成像测量。光激发方法分为脉冲热成像和锁相热成像两种。图4 脉冲热成像脉冲热成像方法显示图4所示的温度变化和时间相位滞后，通过光瞬间激发测量对象，在测量对象温度下降的过程中，将测量对象的正常位置和缺陷位置产生的温度变化和时间相位滞后通过图像显示出来。脉冲热成像针对捕捉测量对象表面附近的缺陷和热传导系数较高的材料瞬变现象的测量。图5 锁相热成像如图5所示，锁相热成像方法通过重复亮灯激发测量对象，测量对象正常位置和缺陷位置因光激发产生的温度变化而出现温度变化和时间相位滞后，该方法通过图像将温度变化量和相位滞后显示出来。锁相热成像方法将按一定频率重复出现的温度变化和相位滞后通过图像表现出。通过锁相方式反复施加相同的温度变化，减少噪音成分，可以检测出每次温度变化测量所包含的噪音成分中隐藏的小型缺陷信号。3、光激发锁相热成像测量示例图6 复合材料汽车车身的缺陷图6显示使用光激发锁相热成像进行缺陷检测的结果。光激发锁相热成像检测出复合材料内部缺陷和剥离位置。图7 频率和缺陷深度的关系图7显示缺陷位置不同的复合材料平板的测量示例。改变光激发的锁相频率，0.5Hz的高频只引起测量对象表面附近出现温度变化，从而只能检测测量对象表面附近的缺陷。而0.06Hz的低频可以使测量对象深处出现温度变化，从而还可以检测深处缺陷。因此，在光激发锁相热成像中，通过改变激发频率，可以评估到从测量对象表面到缺陷以及从缺陷位置到测量位置表面的热传导温度变化和相位滞后，从而可以推测缺陷深度状况。4、超声波激发热成像图8 超声波激发热成像图8为超声波激发热成像概要。通过超声波换能器激发测量对象，使用高性能红外摄像机检测测量对象内部的龟裂或裂纹通过内部摩擦或滞后而发热的状态。在光激发热成像中，捕捉从受热的测量对象表面向缺陷的传热以及温度变化从缺陷位置向测量对象表面传导时的温度变化。而对于超声波激发热成像，因为捕捉从缺陷位置到测量对象表面的温度变化，只需光激发热成像的一半过程即可，因此超声波激发热成像可以检测更深位置的缺陷。5、超声波激发热成像的测量示例图9-铆钉残留的超声波激发热成像图9为使用超声波激发的热成像检测铆钉残留位置。左图为铆钉熔化后成为一体的检测图像，其中检测不到超声波激发引起的发热。右图中的铆钉处存在间隙，可以测量到超声波激发产生的发热。图10 超声波热成像显示气门座圈图10 为插入发动机气门座圈时的啮合状态检测示例。超声波激发使座圈中有间隙的内部产生摩擦而引起发热。本状态使用红外摄像机测量。6、总结通过对测量对象进行光激发或者超声波激发，可以检测测量对象内部的缺陷和剥离状态。高性能红外摄像机可以捕捉非常轻微的温度变化，并且与锁相热成像组合可以改进S/N。通过图像处理将缺陷位置和正常位置进行二进制处理，还可以用作自动识别的检测装置。

p　　中国第三方检测实验室发展论坛(简称“论坛”)已经陪伴检验检测行业走过了十年。十年征程，以梦为马，其与检验检测行业齐发展，共命运，对检验检测行业的影响愈加深远，已成为检验检测行业不可或缺的标志性盛会。年年论坛年年办,今年有何不寻常?为此，我要测网特在第十一届第三方检测实验室发展论坛即将召开之际，邀请中国检验检疫科学研究院李新实院长为我们讲述今年论坛的“不寻常”之处以及中国检验检疫科学研究院未来的发展思路。br//ppimg style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/25ad2eac-7ea2-4224-83aa-2392d7354544.jpg" title="12121212.jpg" alt="12121212.jpg"//pp style="text-align: center "　　中国检验检疫科学研究院院长 李新实/pp　strong　1、作为论坛的主办方，本次论坛和长沙市人民政府联合主办，有什么意义?/strong/pp　　长沙历史悠久，自古就是楚汉名城，名人辈出。“唯楚有才，于斯为盛”。著名的岳麓书院，是中国历史上赫赫有名的四大书院之一，也是世界上最古老的学府之一。1925年12月，伟人毛泽东在美丽的橘子洲头、湘江之滨写下了气势磅礴的《沁园春· 长沙》，“问苍茫大地，谁主沉浮?”体现了改造旧中国的豪情壮志 长沙市作为湖南省的政治、经济、文化、科教和商贸中心，近年来发展迅速，面貌焕然一新，令人震撼。作为中部重镇，2017年GDP突破万亿元，成为中国第13个万亿都会 检验检测认证作为高技术服务业之一，是国家质量基础设施(NQI)的重要组成部分，是推进供给侧结构性改革和我国经济高质量发展的重要技术支撑。近年来，随着中部地区检验检测行业迅速发展，产业规模不断扩大，检验检测行业已成为推动长沙高质量发展的重要内容。长沙市委、市政府战略谋划，瞄准检验检测高新技术产业，立足打造中国检验检测“第四城”，将检验检测认证作为主导产业大力培育，努力建设国家检验检测认证公共服务平台示范区和国家检验检测高技术服务业集聚区，彰显了“中国中部检测之都”的魅力。2016年长沙市政府投资十几亿元建设岳麓检验检测产业园，园区起点高、品位高、环境美、政策实，具有很强的吸引力和发展前景，获批湖南省检验检测特色产业园。/pp　　今年恰逢伟大祖国70华诞，我们将第十一届第三方检测实验室发展论坛安排在长沙，既向伟大祖国献礼，也向以长沙检验检测为代表的中国第三方检测的辉煌过往致敬。本次论坛由我院和长沙市政府联合主办，必将进一步推动中国检科院与长沙市政府开展更深层次、全方位的合作，大家也可以学习借鉴长沙经验，集思广益、建言献策，为激发我国第三方检测产业新活力、引领经济社会新发展贡献自身力量!/pp　　strong2、本届论坛的主题是“激发新活力，引领新发展”，请您介绍一下确定这一主题的思路。/strong/pp　　检验检测被誉为“工业之眼”，处于产业最前沿，肩负着引领产业高质量发展的时代重任。早在2011年，“检验检测服务”就首次以一个产业的形态，列入国家重点发展的8个高科技服务业之一，体现了鲜明的产业特征。第三方检测产业自身的发展水平直接决定着“工业之眼”的明亮程度。为此，本届论坛确立了“激发新活力 引领新发展”的主题，目的就是希望从内、外两个维度，引发大家对第三方检测产业自身发展的深层次思考，更好地发挥其对经济高质量发展的引领作用，实现两者的互促共进，同步提升。/pp　　激发新活力，就是要激发第三方检测的内在活力，促进行业自身持续健康发展。俗话说，打铁还要自身硬。作为“传递信任的行业”，检验检测自身必须首先为社会所信赖。这就要充分激发第三方检测的内在活力，做大做强第三方检测产业自身。/pp　　引领新发展，就是优化检验检测服务供给，引领经济高质量发展。为国民经济运行提供技术支撑，引领经济高质量发展是检验检测的出发点和落脚点。要实现这一目标，必须着眼于优化检验检测服务供给，以自身技术能力和服务能力的提升，为经济高质量发展和人民高品质生活需求保驾护航。/pp　strong　3、今年是论坛举办的第十一年，为什么今年论坛举办时间有所推后?您对论坛近年发展有何看法?对论坛未来有何期待?/strong/pp　　今年是第三方检测实验室发展论坛举办的第十一个年头，往年第三方检测实验室发展论坛基本都在九月初举办，今年到长沙举办，一方面是长沙“三伏”过后，炎热天气还会有一段时间的反复 另一方面是由于九月初学生开学，大家都比较忙，综合考虑，为了方便大家，时间向后延了一段。/pp　　第三方检测实验室发展论坛作为国内第三方检测行业的首个高峰论坛，自2009年创办以来，始终秉承“搭建交流平台，凝聚各方智慧，探讨前沿趋势，引领行业发展”的初心，淡化官方色彩，不以营利为目的，搭建平台，凝聚共识，在传达国家政策、分析检测行业现状、反应市场需求等方面发挥着重要作用。可以说，这个平台是第三方检测领域的有识之士共同培育、共同打造的一个公共交流平台。近年来，平台的展示能力和推广能力不断提升，举办地点由东部地区走向西部、中部地区，辐射范围越来越广，影响日益深远，目前已发展成为检测领域最具影响力的年度重要活动和重要品牌。但我也注意到，近年来一些机构、组织借助第三方检测实验室发展论坛的影响力，改头换面，“山寨”出了不少类似的活动，有的甚至与我们的论坛名称都差不多。更有甚者，有的机构打着中国检科院的旗号进行招展，给中国检科院以及第三方检测实验室发展论坛造成了负面影响。反过来说，这也从另一方面反映了论坛的影响力。在此，我代表中国检科院及第三方检测实验室发展论坛呼吁，希望大家珍惜第三方检测实验室发展论坛这个我们共同的“精神家园”，共同维护第三方检测产业的持续健康发展。/pp　strong　4、检科院整体划入市场监督管理总局后，未来的发展将如何调整?/strong/pp　　大市场机制的建立，是当今我国经济转向高质量发展阶段的必然产物。市场监管总局职能涉及企业注册、质量安全监管、计量标准、检验检测、认证认可等各个领域，业务范围十分广泛。中国检科院划入市场监管总局，研究领域进一步扩展，业务范围进一步扩大，既面临着新的发展机遇，也面临着许多新的挑战。我们将牢记使命，抢抓机遇，努力做好各项工作。/pp　　一是加强科研创新，不断提升自身实力。科研是中国检科院的立院之本，必须一以贯之的坚持。中国检科院未来发展将聚焦国家重大战略、聚焦国计民生，集聚全院优势力量，联合系统内外专家，对国家重大科技专项、重点研发计划、支撑计划、自然科学基金等各类科研项目进行凝练攻关，不断解决检验检测工作中带有全局性、综合性、关键性、突发性、基础性的科学技术问题。同时，密切关注国际国内行业的技术发展和前沿动态，围绕大市场监管、食品农产品安全、消费品安全、大宗战略资源性商品检验监管等涉及国计民生和行业发展的难点和热点问题开展基础性和前瞻性研究，不断提升科研为社会服务的能力。/pp　　二是强化技术支持，持续拓展服务领域。中国检科院将充分发挥技术优势，积极对接市场监管总局相关司局，在为市场监管总局服好务的前提下，继续为海关总署、农业农村部、司法部等部委做好技术支持工作，为地方政府及相关企业解决实际问题提供必要的智力支持。/pp　　2019年中国检科院开始承担总局食品安全抽检监测秘书处工作，负责食品安全风险预警交流体系设计、国家食品安全监督抽检、风险监测和评价性抽检数据统计分析、食品补充检验方法和食品快速检验方法的立项审核、跟踪评价等技术支持。目前已与全国32个省(区、市)市场监督管理局、总局本级承检机构、牵头机构建立了工作联系。其他各项工作也在抽检司的支持和兄弟单位的配合下稳步推进。/pp　　为配合2019年全国食品安全周宣传活动，加强餐饮业智慧管理，中国检科院受市场监管总局经营司委托，负责组织了“互联网+餐饮智慧管理系统”方案征集活动，遴选出一批优秀方案，对提升餐饮业的整体管理水平起到很大的促进作用。/pp　　2019年5月《中共中央 国务院关于深化改革加强食品安全工作的意见》中明确要求推动建立食品安全司法鉴定制度，中国检科院配合法规司和执法稽查局，在食品安全司法鉴定制度建设中，参与起草了《食品安全司法鉴定制度主要内容》、《食品安全司法鉴定办法》，组织召开多次研讨会，对食品安全司法鉴定的体系架构、食品安全司法鉴定的专业领域及系列配套工作等提出意见或建议，为国家食品安全司法鉴定制度建设技术支撑单位提供了技术支撑。/pp　　三是促进成果转化，不断提高市场竞争力。近年来，党中央、国务院深入推进科技体制改革，在促进科技成果转化方面，出台了一系列政策和办法。8月21日，科技部、教育部、财政部等六部门联合发文，为高校、科研院所松绑，扩大高校和科研院所科研的自主权，这对全面增强创新活力、提升创新绩效、增加科技成果供给、支撑经济社会高质量发展具有重要意义。下一步，中国检科院将深入推行“大市场”战略，不断创新科技成果转化管理模式、转化方式，持续鼓励科技成果转化和产业化实施，积极推动院属企业参与国家检验检测高技术服务业集聚区和示范区建设，为我国经济转向高质量发展作出应有贡献。/pp　　论坛最新日程及参会报名请点击链接：a href="https://www.instrument.com.cn/news/20190829/492241.shtml" target="_blank"大咖云集|第十一届中国第三方检测实验室发展论坛暨展览会震撼来袭!/a/ppbr//p