芯片级偏振相机

近年来，研究人员和业内主要厂商已将研发重心转向微型化、便携式且低成本的光谱仪系统，使之可以在日常生活中实现现场、实时和原位光谱分析的许多新兴应用。然而，受到过度简化的光学设计和紧凑型架构的机械限制，微型光谱仪系统的实际光谱识别性能通常远低于台式光谱仪系统。如今，克服这些限制的一种策略便是在光子方法学中引入深度学习（DL）进行数据处理。据麦姆斯咨询报道，近日，美国纽约州立大学布法罗分校（University at Buffalo，the State University of New York）与沙特阿卜杜拉国王科技大学（King Abdullah University of Science & Technology）的联合科研团队在Nature Communications期刊上发表了以“Imaging-based intelligent spectrometer on a plasmonic rainbow chip”为主题的论文。该论文第一作者为Dylan Tua，通讯作者为甘巧强（Qiaoqiang Gan）教授。在这项研究工作中，研究人员开发了一种紧凑型等离子体“彩虹（rainbow）”芯片，能够实现快速、准确的双功能传感，其性能可在特定条件下超越传统的便携式光谱仪。其中的分光纳米结构由一维或二维的梯度金属光栅构成。该紧凑型等离子体光谱仪利用普通相机拍摄的单幅图像，即可精确地获得照明光源光谱的光谱信息和偏振信息。在经过适当训练的深度学习算法的辅助下，研究人员仅用单幅图像就能表征葡萄糖溶液在可见光光谱范围内的双峰和三峰窄带照明下的旋光色散（ORD）特性。该微型光谱仪具有与智能手机和芯片实验室（lab-on-a-chip）系统集成的潜力，为原位分析应用提供新的可能。研究人员利用彩虹捕获效应（rainbow trapping effect）来开发片上光谱仪系统。图1展示了该研究工作所提出的片上光谱仪和一维彩虹芯片的设计原理。如图1a所示，该光谱仪利用等离子体啁啾光栅实现分光功能。这种表面光栅几何形状的逐渐变化，导致了局部等离子体共振的空间调谐（即为光捕获“彩虹”存储）。如图1b所示，研究人员采用聚焦离子束铣削技术，在300 nm的银（Ag）薄膜上制备了啁啾光栅。当白光垂直入射时，通过简单的反射显微镜系统（如图1c），就可以观察到明显的“彩虹”色图像，如图1d的顶部所示，该现象源于光栅引发的等离子体共振。图1 片上光谱仪的等离子体啁啾光栅根据这些空间模式图像，可以建立共振模式与入射波长一一对应的关系，这是片上光谱仪的基础。因此，研究人员探讨了该光谱仪对任意光谱特征的空间分辨能力。通过深度学习辅助的数据处理和重建方法，研究人员利用这种分光功能可以构建用于光学集成的智能化、微型化光谱仪平台。具体而言，研究人员提出了基于深度学习的智能彩虹等离子体光谱仪概念，并构建了带有等离子体啁啾光栅的光谱仪示例，如图2所示。该光谱仪利用深度神经网络预测了所测量的共振模式图像中的未知入射光光谱，而无需使用传统的线性响应函数模型。实验中的光谱仪架构如图2a所示。智能光谱仪主要由三部分构成：空间模式、预训练神经网络以及对应的波长。图2 基于深度学习的数据重建光谱分辨率是评价传统光谱仪性能的重要参数之一。因此，研究人员对该光谱仪的分辨率做了详细测试，测试结果如图3所示。图3 智能等离子体光谱仪的分辨率以上初步测试数据表明，智能彩虹芯片光谱仪具有实现高分辨率光谱分析的潜力，其性能可与传统台式光谱仪相媲美。随后，研究人员将一维光栅扩展到二维，以利用紧凑型智能等离子体光谱仪实现偏振光谱的测定，其性能超越了传统的光学光谱仪系统。同时，研究人员展示了等离子体彩虹芯片光谱仪可以引入简化、紧凑且智能的光谱偏振系统，具有准确且快速的光谱分析能力。图4a为具有梯度几何参数的二维光栅。图4 用于测定偏振光谱的二维啁啾光栅接着，研究人员利用该二维偏振光谱仪芯片对旋光色散进行了简单而智能的表征。图5a为传统的旋光色散系统测量由物质引起的旋光度随入射波长的函数变化。最后，研究人员展示了将二维光栅作为光谱偏振系统，并介绍了用于葡萄糖传感应用的示例。图5 更简单、准确且智能的光谱偏振分析综上所述，本研究中提出了一种集成了片上彩虹捕获效应与紧凑型光学成像系统的智能芯片级光谱仪。研究结果表明，该等离子体芯片可以在可见光光谱（470 nm - 740 nm）范围内区分不同的照明峰值。该芯片充分利用其波长敏感结构，能够根据照明光谱峰值显示不同的等离子体共振模式。随后将芯片扩展到二维结构，共振模式的复杂性增加，从而在入射光偏振方面提供更多信息。通过使用片上共振模式的空间和强度分布图像来训练深度学习算法，研究人员在同一系统内分别实现了光谱分析和偏振分析。随后，研究人员利用一种将旋光引入透射光的手性物质（即葡萄糖），证明了所提出光谱仪在旋光色散传感方面的可行性，旋光色散是一种有助于手性物质检测和定量的偏振特异性特征。深度学习模型的分析表明，该算法能够基于等离子体芯片的共振模式准确预测葡萄糖引入的旋光。即使在分析多峰照明下的共振模式时，这种性能也得到了保留。这种由深度学习支持的基于图像的光谱仪能够通过利用纳米光子平台的单幅图像同时进行光谱分析和偏振分析。因此，该光谱仪标志着在单一紧凑型且轻量化设计中实现了高性能的光谱偏振分析，为深度光学和光子学在医疗保健监测、食品安全传感、环境污染检测、药物滥用传感以及法医分析等领域的应用赋能。这项研究获得了沙特阿卜杜拉国王科技大学物理科学与工程部的科研基金（BAS/1/1415-01-01）和NTGC-AI项目（REI/1/5232-01-01）的资助和支持。

激光线宽测量。图片来源：《自然光子学》美国耶鲁大学一组研究人员开发出首台芯片级掺钛蓝宝石激光器，这项突破的应用范围涵盖从原子钟到量子计算和光谱传感器。研究结果近日发表在《自然光子学》杂志上。掺钛蓝宝石激光器在20世纪80年代问世，可谓激光领域的一大进步。它成功的关键是用作放大激光能量的材料。掺钛蓝宝石被证明十分强大，因为它提供了比传统半导体激光器更宽的激光发射带宽。这一创新引领了物理学、生物学和化学领域的基础性发现和无数应用。台式掺钛蓝宝石激光器是许多学术和工业实验室的必备设备。然而，这种激光器的大带宽是以相对较高的阈值为代价的，也就是它所需的功率较高。因此，这些激光器价格昂贵，占用大量空间，在很大程度上限制了它们在实验室研究中的使用。研究人员表示，如果不克服这一限制，掺钛蓝宝石激光器仍将仅限于小众客户。将掺钛蓝宝石激光器的性能与芯片的小尺寸相结合，可驱动受功耗或空间大小限制的应用，如原子钟、便携式传感器、可见光通信设备，甚至量子计算芯片。耶鲁大学展示了世界上第一台集成了芯片级光子电路的掺钛蓝宝石激光器，它提供了芯片上迄今看到的最宽增益谱，为许多新的应用铺平了道路。新研究的关键在于激光器的低阈值。传统掺钛蓝宝石激光器的阈值超过100毫瓦，而新系统的阈值约为6.5毫瓦，通过进一步调整，研究人员相信可将阈值降低到1毫瓦。此外，新系统还与广泛用于蓝色LED和激光的氮化镓光电子器件兼容。

科技日报北京6月19日电 （记者张梦然）据近日发表在《科学进展》上的一篇论文，英国牛津大学研究人员开发了一种使用光的偏振来实现最大化信息存储密度的设备。新研究使用多个偏振通道展开了并行处理，计算密度比传统电子芯片提高了几个数量级。自1958年第一块集成电路发明以来，将更多晶体管封装到特定尺寸的电子芯片中，一直是实现最大化计算密度的首选方法。然而，人工智能和机器学习需要专门的硬件突破现有计算的界限，因此电子工程领域面临的主要问题是：如何将更多功能打包到单个晶体管中？科学家已知不同波长的光不会相互影响，同样，不同偏振的光也不会相互影响。因此，每个极化都可作为一个独立的信息通道，使更多信息可存储在多个通道中，这就大大提高了信息密度。而光子学相对于电子学的优势在于，光在大带宽上速度更快，功能也更强大。新研究的目标就是充分利用光子学与可调谐材料相结合的这些优势，实现更快、更密集的信息处理。鉴于此，十多年来，牛津大学研究人员一直致力于使用光作为计算手段。团队此次开发了一种HAD（混合活性电介质）纳米线，该纳米线使用一种混合玻璃材料，该材料在光脉冲照射时具有可切换的特性，每条纳米线都显示出对特定偏振方向的选择性响应，因此可使用不同方向的多个偏振同时处理信息。利用这个概念，研究人员开发出第一个利用光偏振的光子计算处理器。光子计算通过多个偏振通道进行，纳米线则由纳秒光脉冲调制，与传统电子芯片相比，其计算速度更快，计算密度因此提高了几个数量级。研究人员表示，对于人们希望看到的未来愿景来说，现在仅仅是个开始，这种偏振光子计算处理器结合了电子、非线性材料和复杂计算，已经是一个超级令人兴奋的想法。总编辑圈点 　　随着传统电子芯片尺寸越来越小，芯片上的晶体管数量接近极限，摩尔定律也日益逼近“天花板”。这些年，科学家和工程师们开始为芯片发展寻找新的“增长点”，利用光子计算便是思路之一。例如，2015年美国科学家研发出用光处理信息的光电子芯片，它依旧使用电子来计算，但是可以直接使用光来处理信息。上述成果则利用了光的偏振特性。这些研究都为芯片迭代升级提供了更多可能。

美国哈佛大学科学家在最新一期《光学》杂志上撰文称，他们研制出了首个集成在铌酸锂芯片上的激光器，为高功率通信系统、全集成光谱仪、光学遥感，以及量子网络的高效变频等应用铺平了道路。研究人员解释称，长距离通信网络、数据中心光互连和微波光子系统都依赖激光来产生光载波以用于数据传输。但大多数情况下，激光器是独立设备，位于调制器外部，这会使整个系统更昂贵，且稳定性和可扩展性也较差。在最新研究中，哈佛大学工程与应用科学学院（SEAS）的研究人员与行业合作伙伴携手，在铌酸锂芯片上开发了第一台全集成高功率激光器。他们将小型但功能强大的分布式反馈激光器集成在芯片上。这些激光器位于蚀刻在铌酸锂芯片内的小井或沟槽中，且与铌酸锂内的50千兆赫兹电光调制器相结合，构建了一个高功率发射器。最新研究资深作者马科隆卡尔说：“集成铌酸锂是开发高性能芯片级光学系统的重要平台，但将激光器安装到铌酸锂芯片上已被证明是一个极大的挑战。在这项研究中，我们借助纳米制造技巧和技术，克服了这些挑战，实现了在薄膜铌酸锂平台上集成高功率激光器的目标。”最新研究第一作者、SEAS研究生阿米拉桑沙姆斯安萨里说：“集成高性能即插即用激光器将显著降低未来通信系统的成本、复杂性和功耗。我们最新研制出来的这款集成激光器可以集成到更大的光学系统中，用于传感、激光雷达和数据通信等一系列应用。”研究团队强调说，将薄膜铌酸锂器件与高功率激光器相结合，是朝着大规模、低成本、高性能发射阵列和光网络方向迈出的关键一步。他们计划继续提高激光器的功率和可扩展性，以使其能应用于更多领域。

p　　据物理学家组织网20日报道，美国麻省理工学院(MIT)的工程师最近开发出一种激光偏振检测新技术，不仅能确定太空垃圾位置，还能分析其成分。/pp　　在地球空间轨道上，数以亿计的太空垃圾高速旋转着，给航天器和卫星带来巨大威胁。目前，美国国家航空航天局(NASA)和国防部在用陆基望远镜和激光雷达(Ladars)跟踪17000块碎片，但这一系统只能确定目标的位置。研究人员指出，新技术能分析出一块残骸由什么组成，有助于确定其质量、动量及可能造成的破坏力。/pp　　该技术利用激光来检测材料对光的偏振效应。MIT航空航天系的迈克尔· 帕斯科尔说，涂料的反射光偏振模式和金属铝有明显区别，所以识别偏振特征是鉴定太空残骸的一种可靠方法。/pp　　为检验这一理论，研究人员设计了一台偏光仪来检测反射光的角度，所用激光波长为1064纳米，与Ladars激光类似，并选择了6种卫星中常用的材料：白色、黑色涂料、铝和钛，还有保护卫星的两种膜材料聚酰亚胺和特氟龙(聚四氟乙烯)，用偏振滤镜和硅探测器检测它们反射光的偏振状态。他们识别出16种主要的偏振态，并将这些状态特征与不同材料对应起来。每种材料的偏振特征都非常独特，足以和其他5种区别开来。/pp　　帕斯科尔认为，其他航天材料如防护膜、复合天线、太阳能电池、电路板等，其偏振效应可能也各有特色。他希望用激光偏振仪建一个包含各种材料偏振特征的数据库，给现有陆基Ladars装上滤波器，就能直接检测太空残骸的偏振态，与特征库数据对比，就能确定残骸构成。/p

AS7262和AS7263六通道数字光谱传感器IC推出样品，掀起消费和工业光谱分析应用的革命　　2017年1月17日，领先的高性能传感器解决方案和模拟IC供应商艾迈斯半导体公司(ams AG)宣布推出全球首款高性价比的多通道光谱片上传感器解决方案，为消费和工业应用实现新一代光谱分析仪开辟了道路。　　采用4.5 x 4.4mm小型阵列封装，超低功率AS7262可见光传感器和AS7263近红外传感器均提供六个经过校准的光谱通道。极具竞争力的价格优势，使这款新的多通道光谱传感器为消费产品及现实领域各种应用的测试和使用打开了一扇门。其主要解决包括材料和产品认证、产品质量和完整性以及近红外光谱(NIR)和可见光谱方面的材料内容分析。　　艾迈斯半导体新兴传感器系统市场总监Jean Francois Durix表示：“将传感器越来越多地集成到智能手机和平板电脑已经形成了新的移动应用浪潮，AS7262 和AS7263的推出使芯片级光谱分析得到广泛应用，为工业及消费应用领域的光谱传感创新带来革命性的发展。新的光谱传感解决方案大大降低了光谱分析的成本及方案尺寸，广泛适用于食品安全、产品认证、常规测试等应用，帮助更好地保护人们的身体健康和生活环境。”　　多光谱传感器采用新的制造技术，使纳米光干涉滤波器极其精确地直接附着在CMOS硅晶圆上。该传感器使用的干涉滤波器技术具有极高的精确性和稳定性，不受使用时间及温度的影响，比如今常用于各类光谱分析仪器的组件尺寸更小、更具性价比。　　集成智能的AS7262六通道可见光传感器通过I2C 或UART接口可提供经过校准的数字输出。它能量测可见光范围内六个不同波长的光强度：450nm、500nm、550nm、570nm、600nm和 650nm。AS7263可检测近红外光谱610nm、680nm、730nm、760nm、810nm和860nm的红外特性。两款产品都包含一个带有 LED驱动电路的电子快门，这意味着设备设计师可以通过单芯片准确地控制光源和光谱检测功能。　　新的多光谱传感器具有小尺寸、低功耗的特点，测量设备OEM厂商可凭借这些特点轻松实现新产品的开发。例如，笨重的实验室级分析设备现在可以被便捷的手持设备取代。在工厂，如今生产的样品不得不从生产线送往实验室进行化学分析，未来的质量检测将可以通过基于多光谱传感器的全新小巧、稳健的光谱分析仪在生产线上完成。　　AS7262和AS7263正在量产。AS7262和AS7263的评估板可从艾迈斯半导体的ICdirect在线商店获取。

红外辐射(760nm-30μm)作为电磁波的一种，蕴含着物体丰富的信息。红外光电探测器在吸收物体的红外辐射后，通过光电转换、电信号处理等手段将携带物体辐射特征的红外信号可视化。其具有全天候观测、抗干扰能力强、穿透烟尘雾霾能力强、高分辨能力的特点，在国防、天文、民用领域扮演着重要的角色，是当今信息化时代发展的核心驱动力之一，是信息领域战略性高技术必争的制高点。众所周知，波长、强度、相位和偏振是构成光的四大基本元素。其中，光的偏振维度可以丰富目标的散射信息，如表面形貌和粗糙度等，使成像更加生动、更接近人眼接收到的图像。因此偏振成像在目标-背景对比度增强、水下成像、恶劣天气下探测、材料分类、表面重建等领域有着重要应用。在短波红外领域，InGaAs/InP材料体系由于其带隙优势，低暗电流，和室温下的高可靠性已经得到了广泛的应用。目前，一些关于短波偏振探测技术的研究已经在平面型InGaAs/InP PIN探测器上开展。然而，平面结构中所必须的扩散工艺导致的电学串扰使得器件难以向更小尺寸发展。同时，平面结构中由对准偏差导致的偏振相关的像差效应也不可避免。与平面结构相比，深台面结构在物理隔离方面具有优势，具有克服上述不足的潜力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心E03组长期从事化合物半导体材料外延生长与器件制备的研究。E03组很早就开始了对近红外及短波红外探测器材料与器件的研究，曾研制出超低暗电流的硅基肖特基结红外探测器【Photonics Research, 8, 1662(2020)】，研究过短波红外面阵探测器小像元之间的暗电流抑制及串扰问题【Results in Optics, 5, 100181 (2021)】等。最近，E03组研究团队的张珺玚博士生在陈弘研究员，王文新研究员，邓震副研究员地指导下，针对光的偏振成像，并结合亚波长光栅制备技术，片上集成了一种台面型InGaAs/InP基PIN短波红外偏振探测器原型器件。该原型器件具有的深台面结构可以有效地防止电串扰，使其潜在地实现更小尺寸短波红外偏振探测器的制备。图1是利用湿法腐蚀和电子束曝光等微纳加工技术制备红外探测器及亚波长光栅的工艺流程。图2和图3分别是制备完成后的红外探测器光学显微镜图片和不同取向的亚波长光栅结构SEM图片。图1. 集成有亚波长Al光栅的台面型InGaAs PIN基偏振探测器的工艺流程示意图。图2. 两种台面尺寸原型器件的光学显微镜图片 (a) 403 μm×683 μm (P1), (b) 500 μm×780 μm (P0)。图3. 四种角度 (a) 0°, (b) 45°, (c) 90°, (d) 135° Al光栅形貌。图4是不同台面尺寸的P1和P0器件(无光栅)在不同条件下的J-V特性曲线和响应光谱。在1550 nm光激发，-0.1 V偏压下，P1和P0器件的外量子效率分别为 63.2% and 64.8%，比探测率D* 分别达到 6.28×1011 cm？Hz1/2/W 和6.88×1011 cm？Hz1/2/W，表明了原型器件的高性能。图4. InGaAs PIN原型探测器(无光栅)的J-V特性曲线和响应光谱。(a) 无光照下，P1和P0的暗电流密度Jd-V特性曲线；不同入射光功率下，(b) P1和(c) P0的光电流密度Jph-V特性曲线，插图是-0.1V下光电流密度与入射光功率之间的关系曲线； (d) P1和P0的响应光谱曲线。图5表明器件的偏振特性。从图5可以看出，透射率随偏振角度周期性变化，相邻方向间的相位差在π/4附近，服从马吕斯定律。此外， 0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的消光比分别为18:1、18:1、18:1和20:1，TM波透过率均超过90%，表明该偏振红外探测器件具有良好的偏振性能。图5. (a) 1550 nm下，无光栅器件和0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的电学信号随入射光极化角度的变化关系；(b) 光栅器件透射谱。综上所述，研究团队制备的台面结构InGaAs PIN探测器，其响应范围为900 nm -1700 nm，在1550 nm和-0.1 V (300K) 下的探测率为6.28×1011 cmHz1/2/W。此外，0°，45°，90°和135°光栅的器件均表现出明显的偏振特性，消光比可达18:1，TM波的透射率超过90%。上述的原型器件作为一种具有良好偏振特性的台面结构短波红外偏振探测器，有望在偏振红外探测领域具有潜在的广泛应用前景。近日，相关研究成果以题“Opto-electrical and polarization performance of mesa-structured InGaAs PIN detector integrated with subwavelength aluminum gratings”发表在Optics Letters【47，6173(2022)】上，上述研究工作得到了基金委重大、基金委青年基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项、怀柔研究部的资助。另外，感谢微加工实验室杨海方老师在电子束曝光等方面的细心指导和帮助。物理所E03组博士研究生张珺玚为第一作者。

偏振图像可提供诸如阴影和表面形貌的信息，但目前的红外偏振器主要由昂贵且易碎的陶瓷制成，且其拥有的纳米光栅通常需通过耗时且成本高昂的干涉光刻法制造而成。现在，韩国科学家基于富硫聚合物，研制出一款高灵敏度基偏振器，不仅成本低廉且制造方法简单，相关研究刊发于最新一期《先进材料》杂志。通过“逆硫化”合成的富硫聚合物因在红外区域固有的高透射率而成为红外光学器件的合适候选材料，受到广泛关注。富硫聚合物主要由基于元素硫的主链组成，石油精炼过程中每年会产生700万吨硫磺，因此这种富硫聚合物可大规模生产。与常规红外材料不同，富硫聚合物可溶解在有机溶剂中，这意味着其可应用于基于溶液的旋涂方法。此外，富硫聚合物拥有的粘滞弹性和动态共价二硫键使其可被热纳米压印光刻（热NIL）技术模塑成不同的纳米结构。而且，基于富硫聚合物制造而成的偏振器，也能拥有双层结构，可通过以下3个步骤获得：旋涂富硫聚合物溶液、在旋涂的富硫聚合物基膜上使用热NIL工艺，以及在纳米光栅上进行金属沉积，由此得到的富硫聚合物基偏振器由自对准双层金属光栅和间隔层（用作光学腔）组成。基于上述方法，韩国汉阳大学研究人员制作了一种高灵敏度的富硫聚合物基偏振器。他们微调了热NIL条件，以高质量复制设计纳米光栅，并研究了间隔层的厚度，以最大化所有中波红外区域的透射。通过数值模拟设计，并考虑到光学性能和制造难度，该偏振器的节距为400纳米，经由包括温度、压力和时间在内的热NIL条件的系统研究，获得了面积为1平方厘米的高保真纳米光栅。

5月7日，&ldquo 激光正交偏振及激光精密测量新技术研讨会&rdquo 在清华大学主楼接待厅举行。此次研讨会由清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室组织举办，旨在系统介绍张书练课题组就正交偏振激光的产生、现象进行的科学研究及其在精密测量中的应用，以及相关仪器的产业化前景。清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任张书练介绍研究成果　　研讨会上，清华大学精密测试技术及仪器国家重点实验室主任张书练做了题为&ldquo 让激光正交偏振走出深巷放光芒：激光正交偏振及激光精密测量新技术的发展历程&rdquo 的学术报告，回顾了相关研究的缘起。他说，课题组在研究中注意到，现有激光文献只讲激光束的三特性&ldquo 高亮度&rdquo &ldquo 相干性&rdquo &ldquo 方向性&rdquo ，对比爱因斯坦阐述的光的受激辐射特性少了&ldquo 偏振&rdquo 性，从而课题组埋头30年，通过观察物理效应、发明新仪器把第四性&ldquo 偏振&rdquo 补上。　　课题组成员谈宜东副教授、张松博士、朱守深博士还做了&ldquo 固态激光回馈干涉仪原理和应用&rdquo 、&ldquo 激光原理的三个实验系统&rdquo 、&ldquo 双折射-塞曼双频激光干涉仪&rdquo 及&ldquo 课题组的未来&rdquo 的报告。介绍了相关科研成果及应用前景。现场展出的仪器　　研讨会还展出了张书练课题组研制的包括气体激光干涉仪、固态激光回馈干涉仪、光学位相延迟(内应力)测量仪、纳米测尺、新激光原理实验系统等十几种仪器。其中&ldquo 双折射-塞曼双频激光干涉仪&rdquo 突破了国内外限制几十年的频差低的难题，实现了3-20MHz任选频差的双频激光干涉仪，批量满足国家重大专项和机床检定需求 &ldquo 固态激光回馈干涉仪&rdquo 跨越传统干涉仪原理，在国内外率先研究成功并批量使用，由于其超高的灵敏度和能够测量非配合目标，应用广泛，被誉为&ldquo 新一代的激光干涉仪&rdquo &ldquo 激光频率分裂光学位相测量仪&rdquo 已批准为国家标准 &ldquo 激光原理的三个实验系统&rdquo 已有百台在近20所大学应用，改变了激光原理课实验教学的模式。　　与会者兴趣浓厚，讨论热烈，特别对常见激光器的偏振特性、频率之间的竞争等提了问题，并就现场展示仪器的性能、应用提出了建议和意见。研讨会现场　　来自北京大学、南开大学、哈尔滨工业大学、中国计量科学研究院、清华大学紫荆创新研究院、德铭精密机械有限公司等三十多所高等院校、科研机构以及公司代表约100人参加了会议。

在宇宙深处，像黑洞这样的神秘天体一直吸引着大量的天文学家和天文爱好者的目光，但是目前能够很好观测这种星体的手段并不多。　　而天宫二号空间实验室携带的一台天文观测设备，就有可能在这一领域获得突破，它就是伽马暴偏振探测仪。　　这台设备叫做伽马射线暴偏振探测仪，它的任务是对宇宙当中的伽马射线暴进行探测。在宇宙中，只有温度极高、密度极高、磁场极强的星体里，才可能产生这种射线，因此它的存在可能就是黑洞留下的痕迹。　　伽马暴偏振探测仪首席科学家 张双南研究员：因为伽马射线暴，伽马射线的产生，是从极端相对论性的喷流里面产生的，这种极端相对论性的喷流，它的速度接近光速，这是在黑洞附近，或者是在中子星附近，极端的引力场里面所产生出来的。　　在过去，对伽马射线的测量只能测到它的能量，方向，和时间等信息，但是这一次，天宫二号要从全新的领域来探寻这种宇宙中的神秘射线，这就是伽马射线的偏振信息。那么什么是偏振呢?这其实是电磁波，也就是光的一种特性。　　伽马暴偏振探测仪首席科学家 张双南研究员：如果我们到海边，我们看到海面，白茫茫的一片，因为从海面来的这种光的偏振的，如果戴上偏振的镜子之后，我们就能够看到海面上的波浪，看得比较清楚。　　同样伽马射线的偏振特性里，也记录了产生它的星体的结构甚至磁场的形态信息。解读这些信息，很可能让我们对黑洞有新的认识。所以天宫二号携带的这台伽马射线偏振探测仪就是要以独特的设计，对伽马暴的偏振性质进行系统性地高精度测量，填补这个国际天文研究的空白。　　伽马暴偏振探测仪首席科学家 张双南研究员：它是一种特殊的天文望远镜，它实际上是由1600个，对伽马射线光子敏感的器件组成的，通过分析伽马射线在这1600个敏感器件上的信号分布，我们最终来推算伽马射线的偏振性质。　　为了打造这个探索宇宙秘密的特殊望远镜，来自瑞士和波兰的科学家也参与到了它的研制当中，这也成了天宫二号上所携带的唯一一台国际合作的科学设备，因此，全世界的科学家都在对这次任务充满期待。　　伽马暴偏振探测仪首席科学家 张双南研究员：我们希望这台仪器设计的灵敏度比国际上已有的，专门用于伽马射线暴偏振的仪器的灵敏度提高至少十倍，所以无论是从它的灵敏度和它的精度两方面来讲我们这个仪器都是最好的。

在石油的开采、炼制、贮运、使用过程中，原油和各种石油制品进入环境而造成的污染成了一个世界性的问题。因此，建立探测系统，对油田区进行监测和管理，特别是对石油污染所发生的位置、溢油量和扩散趋势等的监测尤为重要。　　在国家自然科学基金、“863”计划等的资助下，东北师范大学城市与环境科学学院教授盛连喜带领的课题组以偏振度作为偏振光遥感的定量指标，在近红外波段对不同含水量和含油量的土壤进行偏振光谱测量，为今后利用偏振光遥感监测土壤石油污染的应用打下基础。这一成果发表在《科学通报》2008年第23期上。　　难以避免的石油土壤污染　　石油对土壤的污染主要表现为：破坏土壤的结构和透水性。石油污染物还会与土壤中有效的氮、磷、钾发生反应，破坏土壤的肥力。尽管采取了一系列措施，但在石油的生产、加工、运输各个环节，都有可能发生泄漏溢出事故，石油污染物对土壤的污染难以避免。　　“石油开采时可能产生的泄漏或溢油现象造成的落地油污染，可使土壤的环境容量逐年减少 在气田开发时，钻井过程中产生废弃泥浆，如果没有泥浆坑，废弃的钻井泥浆就会被排放到土壤中，造成污染。”盛连喜说。　　盛连喜解释说，如果在原油开采过程中发生井喷等事故，可能使大量石油烃类直接进入土壤。另外，石油管线和采油井的井口设备如果发生跑冒滴漏，也有一些石油泄漏到地面。石油及其产品在运输、使用和贮存过程中的渗漏、溢油现象时有发生，会造成石油烃类直接进入土壤。而石油及其产品在运输、使用和贮存过程中的渗漏、溢油现象同样会对土壤造成危害。　　“当石油渗透进入土壤后，如果植物吸收了石油，会破坏植物的新陈代谢过程，或阻断植物需要的水分和养料，从而使植物死亡，植被遭到破坏。而且被石油污染物污染的土壤在几年甚至几十年内都会丧失农耕和畜牧的功能。石油还可能通过进入食物链影响人体健康。另外，油气会从地表挥发至大气，表现为油气挥发物，被太阳紫外线照射后，可能与其他有害气体发生物理化学反应，生成光化学烟雾，产生致癌物和温室效应，破坏臭氧层等。”盛连喜说。　　既然污染难以杜绝，作为及时了解石油开采所在区域的环境质量状况，包括大气环境质量、水体和土壤环境质量状况，发现油气田生产中环境问题的有效手段，环境监测就变得至关重要。　　“尤其是对土壤污染的监测，关系到周边地区的生态环境安全、食品安全问题，不容忽视。”盛连喜说。　　大有可为的偏振遥感　　目前，在石油开采区域最常用的环境监测方法是现场采样实验室分析监测，也有些地方开展了航空和遥感监测。　　盛连喜指出，常规的土壤石油污染监测方法是从野外取样带回实验室分析，由于事前对污染范围及污染程度的了解有局限性，监测过程不仅费时而且耗费大量人力、物力和财力，结果却往往不够全面准确，只能对采样点局部进行评价和估量。如何对土壤石油污染范围及程度进行定量定位的测量，有效节省工作时间和经费，提高环境污染监测的准确性成为一个重要的科学问题。　　在苦苦寻找解决办法的时候，电磁波的一个重要特征——偏振，引起了盛连喜的关注。　　偏振在微波谱段称为极化。地球表面和大气中的目标在反射、散射、透射及发射电磁辐射的过程中，会产生由它们自身性质决定的特征偏振，即偏振特性中蕴涵着目标的各种信息。　　“偏振遥感正是利用这一特征为遥感目标提供新的、潜在的信息。”盛连喜说，“与其他遥感技术比较，偏振光的特性使其在遥感中能够解决许多实际问题。使用偏振信息不仅能够更准确地定位土壤石油污染的范围和程度，并可反演相应地物目标的结构、化学成分、水分含量等多方面信息，甚至了解造成污染油井的年龄，因此具有非常广阔的应用前景。”　　目前，盛连喜课题组对污染土壤偏振光遥感的监测主要研究方向是在不同湿度条件下鉴别石油种类，并进一步确定湿度条件影响的曲线临界值。重点研究土壤中受到石油污染的范围和程度，为研究土壤的石油环境容量、控制石油污染提供依据。　　该课题组以吉林省松原油田原油和当地典型表层土壤为实验原料，在实验室内对4个水平的含油量、3个水平的含水量土壤样品在近红外波段进行了多角度探测模拟实验。又在室外实地测量了各种条件下的石油污染土壤与清洁土壤的偏振度值。他们发现，当土壤含水量较低时，土壤表面反射光的偏振度会随土壤中石油含量的增加而增大 当土壤含水量较高时，土壤表面反射光的偏振度会随土壤中石油含量的增加而降低。　　事实上，盛连喜所在的偏振实验室已经通过几年的工作，对黄土、黑土、红土等土壤类型的基础偏振反射特性进行了测量和研究，接下来的工作是通过多因素的模拟正交实验，为更广泛地应用偏振特性进行石油的土壤污染监测提供科学依据。　　盛连喜指出，不同土壤类型的临界值会因土壤有机质含量、机械组成等因素的不同而不同，对偏振光的测量带来难度。这也是他们今后工作中需要重点研究的问题。

手性是化学、物理、生物和医学等领域中的一个重要特征，在各个领域中得到了广泛的应用。尽管已经探索和发展了许多独特的手性化学和物理现象，但在极端条件下对于手性的研究仍然存在一些基本科学问题。近日，中国科学院大连化学物理研究所研究员袁开军团队与中国科学院福建物质结构研究所谷志刚研究员团队合作，利用自主搭建的高压圆偏振发光（CPL）探测系统，发现了高压可以破坏手性金属有机骨架的镜像圆偏振发光。相关论文发表在中国化学会旗舰期刊CCS Chemistry上。本工作中，科研人员利用自主搭建的原位高压圆偏振发光探测系统，研究了手性金属有机骨架不同对映体的圆偏振发光现象。研究发现，随着压力的逐渐增加，CPL信号发生了明显的变化，包括CPL强度变化、发射波长偏移、CPL反转等。DFT模拟和原位HP-XRD数据结合表明，MOF结构中配体的手性构型可能在高压刺激下发生变化，导致MOF出现CPL反转现象。该工作对原位压力刺激下手性光学材料的CPL研究提供了新思路，并发现了一种新的光学现象，即高压可以破坏对映体的镜像CPL。

具有圆偏振发光性能的手性材料在三维成像、光学信息存储、不对称合成等方面颇具应用潜力，在手性科学研究中具有重要意义。手性基元在氢键、静电相互作用及π-π堆积等相互作用的协同下，可以自组装成各种各样的手性结构，表现出独特的圆偏振发光性质。而在自组装过程中，非手性基元如何参与并影响到最后的圆偏振发光性能，手性如何在组装结构中实现转移、传递和放大仍有未知。因此，如何构筑圆偏振发光材料并实现其性能提升在手性科学领域是重要的研究方向。　　中国科学院国家纳米科学中心研究员段鹏飞团队在高效圆偏振发光材料的构筑和性能提升研究方面取得了新进展。利用卤键相互作用构筑了一种二维手性分形结构，实现了手性发光材料发光各项异性因子的显著提升（Angew. Chem. Ed. Int. 2021, 60, 22711-22716）；在自组装手性多孔晶态材料中实现了无机纳米粒子到有机发光分子之间的辐射能量转移，并显著放大了材料的发光各项异性因子（Adv. Mater. 2021, 33, 2101797）。　　卤键本质上是一种静电相互作用，关于卤键驱动的共组装体系已有报道。科研团队合成了两种含有吡啶基团的联二萘手性分子（R/S-1，R/S-2），其与1,4-二碘四氟苯（F4DIB）可以共组装，自发形成了不同形貌的二维手性分形结构。单晶结构的分析发现，晶体中吡啶基团的N原子与F4DIB中的碘原子通过卤键形成一维的超分子聚合物链，而后在π-π和C-FH的协同作用下形成最终的组装结构（图1）。由于R/S-1与F4DIB分子间相互作用更强所以形成的手性分形结构更加致密。在共组装过程中，手性由R/S-1，R/S-2分子传递给了超分子聚合物链，再经过进一步的组装从超分子聚合物链传递到手性分形结构，实现了手性的多级次放大。从基态和激发态手性光谱上也可以观察到，分形结构的手性各项异性因子相较于单分子手性信号呈现出两个数量级的放大。卤键驱动的手性自组装实现了手性从分子手性到分形结构的转移和放大，为设计、提升圆偏振发光材料性能提供了新思路。相关研究成果发表在Angew. Chem. Ed. Int.（2021, 60, 22711-22716）上。　　手性多孔晶态材料具有有序的组装结构，在圆偏振发光材料的构筑和性能提升方面具有重要意义。近日，团队工作人员通过设计“Turn-on”型二芳基乙烯（DAEC）和上转换纳米粒（UCNPs）负载的手性金属有机框架复合材料，实现了紫外光、可见光、近红外光多重光源响应的圆偏振发光固态开关，并通过UCNPs到DAEC的能量转移实现了圆偏振发光的放大（图2）。　　研究人员选择了一种具有一维孔道的手性镧系框架结构，将上转换纳米粒子和具有光响应性质的二芳基乙烯同时负载于手性框架结构中，通过手性诱导分别实现了二芳基乙烯和UCNPs的圆偏振发光。UCNPs上转换发光的能量可以转移至二芳基乙烯，实现二芳基乙烯的上转换圆偏振发光。该手性多孔框架结构复合物中，二芳基乙烯可以在紫外光和近红外光照射下到达关环发光态，分别表现出下转换和上转换的圆偏振发光。在可见光照射下变为开环暗态，实现圆偏振发光的“关闭”。此外，研究发现上转换的发光各项异性因子（glum）大于下转换的发光各项异性因子，可能是手性体系中的能量转移造成的，这是首次发现无机给体到有机受体能量转移实现的圆偏振发光放大。　　该手性晶态多孔复合材料实现了固态下多重光响应的圆偏振发光开关，并在不同光输入的条件下的下转换和上转换过程可以实现荧光信息和圆偏振信息的多级光信号输出，在多维度光响应和输出的存储与加密方面具有重要应用价值。相关研究成果发表在Adv. Mater.（2021, 33, 2101797）上。研究工作得到国家自然科学基金、中科院战略性先导科技专项（B类）、国家重点研发计划等的支持。

2月25日，中科院合肥物质科学研究院安光所光学遥感中心牵头承担的民用航天技术预先研究项目“多角度偏振成像仪”通过了专家验收。专家组认为，该项技术将大力推动我国卫星载荷新技术的发展。　　多角度偏振成像仪项目组针对全球大气环境及气候变化研究、高精度定量化遥感大气校正等需求，应用多角度偏振探测技术，突破大气气溶胶高精度卫星遥感关键技术，完成了工程化设计的多角度偏振成像仪原理样机，搭建了多角度成像仪的实验室辐射/偏振/几何定标系统。样机主要性能指标均达到或接近国际同类型载荷水平，其研究成果涵盖了欧美两大技术路线的技术特点。　　验收会上，专家组一致认为项目组瞄准国际上全球大气环境及气候变迁研究的技术前沿，多年来致力于发展偏振遥感技术，积极开展大气多角度偏振卫星遥感技术研究，在大气气溶胶高精度卫星遥感探测技术、实验室偏振定标技术、大气多角度偏振信息反演技术等方面取得了一系列重要成果。　　该项目是中科院安光所牵头承担并顺利完成的第一个民用航天项目，5年多的研究除取得了一些科研成果外，也为安光所锻炼培养了一个年轻、富有朝气的航天有效载荷工程承研技术团队，为其在“十二五”承担航天载荷型号任务打下了良好的技术及人才基础。

p　　中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室的黄玮课题组在光学系统偏振像差理论的研究中取得新进展：首次提出了一种能同时表征偏振像差在光学系统的光瞳与视场上分布规律的正交多项式，该多项式在偏振像差的测量与补偿方面有很大潜在应用价值。相关结果发表于近期的Optics Express(Opt. Express 23,21, 27911-27919, 2015, doi:10.1364/OE.23.027911)。/pp　　对于高数值孔径的光学系统，如光刻物镜和显微物镜，偏振照明成为一种提高分辨率的方法。但偏振照明光束经光学系统后，受偏振像差影响，其偏振状态会发生改变，进而影响分辨率。已有的研究多集中于偏振像差在光学系统的光瞳处的分布规律，很少关注视场。但对偏振像差的测量和补偿，需要在整个视场上进行。一般的方法是选择多个离散视场点来近似整个视场，精度由视场点个数决定。因此，揭示偏振像差在光学系统视场上的分布规律，对偏振像差的测量和补偿研究具有重要价值。/pp　　该研究将方向泽尼克多项式与条纹泽尼克多项式相结合，依据光学系统的旋转对称性，推导出一系列正交多项式，并将其命名为视场-方向泽尼克多项式(Field-orientation Zernike polynomials，FOZP)。FOZP将偏振像差的分布规律从光瞳扩展到了视场，更完整地表述了光学系统的偏振像差。/pp　　该工作得到了国家重大专项子课题基金的支持。/ppimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/insimg/636c3cea-ce6b-40d7-8aab-5c3a5b476b93.jpg" style="width: 600px height: 429px " title="W020151217536871222917.jpg" width="600" height="429" border="0" hspace="0" vspace="0"//ppimg src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/insimg/7db4bd1d-c6c6-4517-9b33-346fa05251e2.jpg" style="width: 600px height: 465px " title="W020151217536871237159.jpg" width="600" height="465" border="0" hspace="0" vspace="0"//pp style="text-align: center "span style="font-size: 16px "视场-方向泽尼克多项式的视场分布图/spanbr//ppbr//p

style type="text/css".TRS_Editor P{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor DIV{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TD{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor TH{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor SPAN{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor FONT{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor UL{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor LI{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }.TRS_Editor A{margin-top:0px margin-bottom:12px line-height:1.8 font-family:宋体 font-size:10.5pt }/stylep　　光在传波过程中振动方向对于传播方向的不对称性叫做偏振，偏振是光作为电磁波的重要特征之一。偏振光探测在线性偏光镜（LPL）、偏振遥感以及医疗诊断治疗等方面已展现出广泛的应用前景。目前，对可见波段的偏振检测研究已比较普及，而对其它特殊波段的偏振探测有待进一步探索。近日，中国科学院半导体研究所超晶格室研究员李京波、魏钟鸣，与天津大学教授胡文平合作，围绕二维GeSe材料在短波近红外波段（700-1100 nm）的偏振光探测取得新进展。/pp　　GeSe是一种典型的二元IV-VI硫族化合物，研究显示，GeSe是以高度各向异性的层状正交晶系方式结晶（空间群Pcmn- ，比黑磷的空间群Bmab- 对称性低）。此外，GeSe的带隙范围为1.1-1.2eV，使其适用的二向色性波段分布在1100nm波段以内（可见/短波近红外波段）。在靠近带边处，高态密度直接导致高吸收系数。鉴于上述特性，GeSe在面内各向异性等方面的独特性质有待研究，来实现其在可见/短波近红外波段光偏振探测方面的应用。/pp　　在此背景下，该研究员团队利用GeSe材料高蒸气压的特点，采用真空气相沉积法，获得了高质量的GeSe层状单晶。通过XRD以及TEM表征，证实获得的二维GeSe纳米片具有很高的结晶度。同时，通过拉曼光谱、光吸收谱和光探测器件研究，系统分析了GeSe在晶格振动以及光学方面的各向异性（如图）。由于GeSe的几个典型的拉曼振动模的强度随着入射光和散射光的偏振方向以及样品的夹角而变化，拉曼光谱检测为GeSe晶向的确定提供了快速简便的方法。在光学方面，GeSe的各向异性体现在偏振度可分辨的光吸收谱和光电流谱等方面，在532nm激光波长下二向色性比为1.09，在638nm下为1.44，在808nm下为2.16，与吸收谱测试结果基本符合（对应的各向异性吸收比分别是1.09，1.26，3.02），这两种测试方法系统地确定了GeSe最佳的各向异性的光响应在808nm波长附近。结合理论计算的佐证，系统探测显示8-16nm厚度的GeSe有助于实现最优质的光探测结果。该研究成果显示出，二维GeSe在线偏振探测领域有潜在的应用价值。/pp　　相关研究成果近期发表在emJournal of the American Chemical Society/em上。研究工作得到中科院和国家自然科学基金委员会的资助。/pp style="text-align:center "img alt="" oldsrc="W020171123391449326616.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201711/uepic/753d9b4e-23b3-45db-b3a8-e7fd4a6082c2.jpg" uploadpic="W020171123391449326616.jpg"//pp style="text-align: center "由GeSe低晶格对称性导致的角度依赖各向异性拉曼信号和808nm激光下的探测性能。/p

天美公司为员工在上海举办冻干机培训和椭圆偏振仪培训 8月24日—25日，公司为员工在上海举办冻干机培训。 8月25日下午—28日，公司为员工在北京举办椭圆偏振仪培训。

图 引入光学响应噪声调控，突破超构表面偏振复用极限在国家自然科学基金项目（批准号：12234010、61975078、11974177）等资助下，南京大学彭茹雯教授、王牧教授研究组联合美国东北大学刘咏民教授研究组，创新性地引入光学响应噪声调控，成功突破光学超构表面偏振复用极限，为发展高容量光学显示、信息加密、数据存储提供了新范式。该成果以“利用噪声工程突破光学超构表面偏振复用极限（Breaking the limitation of polarization multiplexing in optical metasurfaces with engineered noise）”为题，于2023年1月20日在《科学》（Science）杂志刊发。偏振是光的基本性质，在信号传输、传感探测等方面起着重要的作用，被广泛应用于光子学和信息技术的多个领域。比如光的偏振可应用于大容量的复用技术，将信息通过多个独立通道传递到预定目标。随着光学器件的小型化，人们发现在诸如光学超构表面的二维平面系统中，二阶琼斯矩阵能够完整刻画偏振光与其相互作用，从而该体系最多只有3个独立偏振通道，造成偏振复用存在内禀极限。近年来尽管基于机器学习和迭代优化等逆向设计方案很好地优化了偏振复用技术，但是，3个独立偏振通道的物理极限始终存在。打破该物理上限对于发展高容量的光学显示、信息加密、数据存储等应用至关重要。最近，南京大学彭茹雯和王牧研究组与美国东北大学刘咏民研究组合作，创新性地在超构表面系统中，引入光学响应关联噪声来产生新的偏振通道，引入非关联噪声来减弱或消除信号串扰，从而突破超构表面偏振复用的物理极限，理论演绎并实验证实利用单一超构表面成功获得高达11个独立偏振通道，该超构表面在不同偏振的单色可见光照射下可观测到11种独立的全息图像（图）。该研究结果为目前光学超构表面偏振复用的最高独立通道数，并且通过改变阈值条件，该物理上限还可以进一步提升。基于该理论策略，研究团队又进一步证实这种新型的偏振复用技术能够与其它复用技术（比如空间复用，角动量复用等）相融合。作为示例，研究团队将偏振复用与空间位置复用结合，利用单一超构表面（大小仅为0.33mm × 0.33mm）在可见光波段产生出36重独立的全息图像，形成光学全息键盘图案。众所周知，噪声在科学和工程领域通常是有害无益却又不可避免的。但是，该项工作通过创新性地人为引入光学响应噪声调控，成功突破了光学超构表面偏振复用极限，为发展高容量光学显示、信息加密、数据存储等提供了新的范式，结合其它复用技术（比如空间复用、角动量复用、波长复用等）可以进一步提高多功能复用容量，可望应用于光通信和互联、光计算、光传感与探测、AR/VR技术等众多领域。

撰文：刘雪璐等众所周知，实验上已经有多种手段可以实现角分辨偏振拉曼光谱(arpr)测试，但是不同配置往往会呈现出不同的结果。常用的arpr实验配置是固定入射激光和散射信号的偏振方向，旋转样品。但是，随着低维材料的兴起，样品尺寸往往只有微米量级，而旋转样品会导致样品点移动，很难实现对微米级样品的原位角分辨拉曼光谱测试。所以重新系统地研究各种arpr配置的优缺点并且找到对于微米级晶体材料优的实验方法显得十分必要。近，中国科学院半导体研究所谭平恒研究组系统全面地分析了三种测量arpr光谱的实验配置，给出了一般形式的拉曼张量在不同配置下拉曼强度的计算方法，并具体地以高定向热解石墨(hopg)的基平面和边界面为例，研究了这些arpr配置在二维材料拉曼光谱方面的应用。该工作使用了horiba公司labram hr evolution型全自动高分辨拉曼光谱仪，分析软件为labspec 6.0。全自动拉曼光谱仪快速的数据采集和强大的数据处理功能，为本工作的顺利完成提供了技术保障。今天在本文中，你将读到： 三种测量arpr光谱的实验配置及优缺点分析 高定向热解石墨的基平面和边界面arpr光谱测量及结果分析三种测量arpr光谱实验配置及优缺点分析图1. 三种测量arpr光谱的实验配置示意图：(a)αlvr和αlhr，(b)vlvr和vlhr以及(c)θlvr和θlhr。其中光路中偏振镜（polarizer）的使用是为了保证入射激光保持竖直偏振。单色仪入口的检偏镜（analyzer）用于选择沿竖直或水平偏振的拉曼信号。半波片用于改变入射激光或者散射光的偏振态。实验室坐标系(xyz)用黑色的箭头表示，而晶体坐标系(x’y’z’)用灰色的箭头表示。红色的双向箭头代表了照射到样品上的入射激光的偏振方向，蓝色的双向箭头代表了由竖直或水平检偏镜选择出的拉曼散射光的偏振方向。测量arpr光谱的实验配置如图1，三种配置的优缺点分别为：(a)αlvr和αlhr：改变入射激光的偏振方向，固定散射信号的偏振方向，而样品固定不动。这种偏振配置在测试过程中只需要通过旋转入射光路上半波片的快轴方向来改变入射激光的偏振方向。其优点在于便于操作，且保证了arpr光谱的原位测试。目前商业化的拉曼光谱仪，如labram hr evolution型拉曼光谱仪集成了自动化控制的半波片，这相比于手动旋转入射光路上半波片快轴方向的操作更为方便，测量结果更准确。(b)vlvr和vlhr：固定入射激光和散射信号的偏振方向，旋转样品。这种偏振配置被广泛应用于研究晶体材料拉曼光谱的各向异性，分别对应于常说的平行偏振（通常记为vv或yy）和交叉偏振（通常记为vh或yx）。其优点在于光路简单，而缺点为在旋转样品过程中不可避免地会导致样品点的移动，很难实现对微米级样品的原位角分辨拉曼光谱测试，使得测试技术难度增加。(c)θlvr和θlhr：在入射激光和散射信号的共同光路上设置半波片，通过旋转半波片的快轴-方向，同时改变入射激光及散射信号的偏振方向，而样品固定不动。这种偏振配置的优点同样是保证了arpr光谱的原位测试，但在低维材料的arpr光谱测量中尚未得到广泛的应用。上述三种arpr光谱的实验配置中，种配置(a)αlvr和αlhr可以借助自动化控制的半波片实现快速测量，是一种快速有效地测量arpr光谱的实验配置。第二种(b)vlvr和vlhr和第三种配置(c)θlvr和θlhr是等价的，这可以通过计算一般形式的拉曼张量在这两种配置下拉曼强度证实， 而后一种配置以其简便性和准确性等优势可以作为前一种的替代，从而可以更为高效地测量诸多微米级样品的arpr光谱。高定向热解石墨的基平面 & 边界面arpr光谱测量及结果分析二维层状晶体材料以其独特的物理、机械、化学和电学特性等迅速成为过去十余年国际科学研究的热点。近报道的一些垂直排列的二维层状晶体材料以及它们的异质结构，它们在边界面上能呈现出某些优于基平面的性质。这些各向异性材料的诸多性能随晶向而变，使其在纳米器件方面有着非常广阔的应用前景。hopg是石墨烯的母体材料，其由单层碳原子层即石墨烯依靠层间范德华力有序地堆垛而成，所以hopg可以作为二维层状晶体材料的代表。为了展示了不同arpr光谱的实验配置在二维层状晶体材料拉曼光谱测量以及各向异性研究方面的应用，研究人员对高定向热解石墨hopg的基平面（如图2）和边界面（如图3）分别进行了arpr光谱的测量。通过研究hopg基平面以及边界面上g模的拉曼强度对不同arpr光谱实验配置的依赖性，进一步证实了旋转样品的偏振测试技术（图1(b)vlvr和vlhr）和在入射激光及散射信号共同光路上放置半波片的偏振测试技术（图1(c)θlvr和θlhr）的等价性。后一种偏振测试技术可以作为前一种的替代，使得平面内各向异性材料的arpr光谱测量更为简便和准确。图2.（a）hopg基平面上的拉曼光谱。插图为晶体坐标系相对于激光入射方向的示意图。（b）偏振配置αlvr和αlhr，hopg基平面的g模拉曼强度igb(g)随α变化的坐标图。（c）偏振配置vlvr和vlhr下，hopg基平面的g模拉曼强度igb(g)随变化的坐标图。（d）偏振配置θlvr和θlhr下，hopg基平面的g模拉曼强度igb(g)随θ变化的坐标图。图3.（a）hopg边界面上的拉曼光谱。插图为晶体坐标系相对于激光入射方向的示意图。（b）偏振配置αlvr和αlhr下，hopg边界面的g模拉曼强度ige(g)随α变化的坐标图。（c）偏振配置vlvr和vlhr下，hopg边界面的g模拉曼强度ige(g)随β变化的坐标图。（d） 偏振配置θlvr和θlhr下，hopg边界面的g模拉曼强度ige(g)随θ变化的坐标图。对于垂直排列的二维层状晶体材料，单层厚度仅有亚纳米的级别，无法用光学显微镜对它们的晶向进行准确判断，目前急需一种快速、无损的鉴别方法。中国科学院半导体研究所谭平恒研究组进一步发现，当入射激光偏振方向与hopg碳平面取向平行时，其g模强度达到大值。基于这一特征，研究人员利用arpr光谱对hopg的边界面进行了晶向指认。这种方法还将有望推广到其他垂直排列的层状材料晶向的无损快速鉴别。图4. (a)hopg的边界面的光学图像，hopg边界面碳平面的方向y’与实验室坐标系y轴的夹角为β0=0o，20o和40o。(b)偏振配置αlvr下，β0=0o，20o和40o时hopg 边界面的g模拉曼强度ige(g)随α变化的坐标图。(c)偏振配置αlhr下，β0=0o，20o和40o时hopg边界面的g模拉曼强度ige(g)随α变化的坐标图。以上工作得到了国家重点研发计划和国家自然科学基金委的大力支持，并于近期以highlights文章发表于中国物理b《chinese physics b》上：liu xue-lu, zhang xin, lin miao-ling, tan ping-heng. different angle-resolved polarization configurations of raman spectroscopy: a case on the basal and edge plane of two-dimensional materials. chinese physics b, 2017, 26(6): 067802horiba科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 jobin yvon 光学光谱技术，horiba scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天horiba 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

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

日立高新技术公司于2013年3月21日发售能够获得更高灵敏度和更高精度分析的原子吸收分光光度计“ZA3000”系列。“ZA3000”系列包括火焰机(“ZA3300”)、石墨炉机(“ZA3700”)、一体化机(“ZA3000”)3款，尤其是石墨炉分析中以双进样方式(*1)，通过开发新功能，实现更高精度的分析。　　近来，人们对环境和食品安全的意识逐渐提高，锂电池的需求也在逐渐扩大，由此对功能材料的成分比和纯度的要求也更严格，元素分析市场的需求也在逐年提高。因此，为了得到更高灵敏度和快速的分析，相对于ICP发光分光分析装置和ICP质量分析装置，从测量的简便性及数据的可靠性方面来讲,原子吸收分光光度计有着显著的优势。　　此次开发的日立原子吸收分光光度计“ZA3000”系列，秉承了以偏振塞曼法和双检测法为基础的高可靠性，同时提高了操作性和安全性，更加省电、节水。特别是石墨炉分析中，通过新开发的双进样方式、突沸自动检测功能(*2)、石墨管残留清除功能(*3)，进一步实现了高精度化和数据的高可靠性。　　在原子吸收分光光度计领域，日立高新是全球顶尖的制造商。此次，为了满足性能更高、使用更简便的需求，“ZA3000”系列应运而生，力争在日本国内占有40%以上市场份额的同时，也要扩大国际市场的份额，力争在2015年销量翻番。 日立ZA3000一体化原子吸收分光光度计(*1)双进样方式：石墨炉分析中为分散样品而分2次进样的日立独有技术。可以使样品的干燥、灰化和原子化效率提高，增加进样量，获得更高精度的分析。(*2)暴沸自动检测功能：自动检测石墨炉分析中样品暴沸的日立独有功能。通过温度程序自动生成功能，无须长期监视样品状态也可判断出最佳温度条件。(*3)石墨管残留清除功能：高灵敏度分析中样品残渣会影响测量精度。本功能通过温度程序，可在很大程度上清除石墨炉中的样品残渣。【主要特点】 　1.通过偏振塞曼法与双检测方式实现高灵敏度分析　2.通过双进样方式获得高灵敏度的石墨炉分析　3.通过暴沸自动检测功能和石墨管残留清除功能，提高数据的可靠性 　　【主要规格】型号ZA3000ZA3300ZA3700分析法火焰/石墨炉一体机火焰法石墨炉法测光/BKG校正方式双光束方式・ 偏振塞曼校正方式尺寸(主机)：(W)×(D)×(H)1,100×650×637mm800×650×480mm800×650×637mm质量（主机）184kg101kg137kg 　　更多信息请参考：http://www.hitachi-hitec.com/global/cn/zh/science/aas/za3000.html 　　关于日立高新技术公司:　　日立高新技术公司是一家全球雇员超过10,000人，有百余处经营网点的跨国公司。企业发展目标是“成为独步全球的高新技术和解决方案提供商”，即兼有掌握最先进技术水准的开发、设计、制造能力和满足企业不同需求的解决方案提供商身份的综合性高新技术公司。日立高新技术公司的生命科学系统本部，通过提供高端的科学仪器，提高了分析技术和工作效率，有力推进了生命科学领域的研究开发。我们衷心地希望通过所有的努力，为实现人类光明的未来贡献力量。更多信息请关注日立高新技术公司网站：http://www.hitachi-hitec.cn

What网络应用讲座：开始荧光偏振实验&mdash &mdash 应用和检测系统介绍主讲人：Cathy Olsen 和 Yvonne Fitzgerald探究如何用荧光偏振技术加快您的实验和筛选工作。不管您是在设计您自己的荧光偏振实验，还是将要把荧光偏振加入到您的实验和筛选工具中，或是想要了解更多关于荧光偏振的技术和应用，这个网络讲座都会为您讲解！WhenSep 26 2012 11:00 PM - Sep 27 2012 12:00 AM (CST)荧光偏振技术是一种可以检测分子相互作用的技术。荧光偏正技术可以检测生物分子相互作用时分子的移动和方向的变化，例如，蛋白质之间或受体与配体之间的相互作用。荧光偏振技术的其他应用还包括：DNA与蛋白质之间的相互作用、竞争性免疫分析和激酶检测。还经常被应用于确认hERG通道的阻断化合物、鉴定家畜的病原体和监测食品中的酶活性等。讲座内容包括：荧光偏振技术原理介绍荧光偏振实验设计技巧荧光偏振技术的常见应用荧光偏振实验的检测和分析的仪器与软件介绍SpectraMax® Paradigm® 和M5多功能读板机SoftMax® Pro 软件错过了前面的活动？点击阅读！二十五周年活动记录 庆典还在继续！持续支持您的研究：Molecular Devices University

仪器信息网讯 2011年3月7日至14日，天津生物芯片技术有限责任公司的食品中病原生物芯片检测试剂盒亮相国家“十一五”重大科技成就展。食品中病原生物芯片检测试剂盒　　图中包括能够同时检测食品中沙门氏菌、致病性大肠杆菌等八种致病菌的基因芯片试剂盒，同时检测甲肝病毒、戊肝病毒等 五种食源性病毒的基因芯片试剂盒。该产品具有完全的自主知识产权，实现了样品中多指标的快速并行检测，食源性致病菌检测时间由4-8天缩短到20hr内，食源性病毒检测时间由1-2天缩短到10-12hr。　　关于天津生物芯片技术有限责任公司：　　天津生物芯片技术有限责任公司成立于2003年9月，坐落于天津经济技术开发区，注册资金一亿元人民币，总建筑面积4800平方米，其中实验室面积3800平方米，按照国际通行标准建立了完整的公共实验室体系，包括基因组学、功能基因组学、生物信息学和生物芯片4大研究平台，主要从事微生物检测芯片的研发、基因组学和功能基因组学研究。根据客户需要，公司可提供针对不同检测现场、不同检测对象、不同通量、不同类型实验室的微生物检测整体解决方案：包括样品前处理，免疫学检测、分子生物学检测、数据分析等多个方面，相继开发了诊断血清、免疫磁珠、分子生物学检测试剂盒三大类85种产品。

瑞士与意大利科学家开发了一种基于集成光子学的量子密钥分发（QKD）系统，能以前所未有的速度传输安全密钥。在新QKD系统中，除激光器和探测器外，所有组件都集成到芯片上，这具有紧凑、低成本和易于大规模生产等诸多优点。该原理验证实验代表了向实际应用这种高度安全的通信方法迈出了重要一步。该成果发表在最新一期《光学研究》期刊上。QKD技术的一个关键目标是能将其简单地集成到现实世界的通信网络中。实现这一目标的一个重要且必要的步骤是使用集成光子学，它允许使用与制造硅计算机芯片相同的半导体技术来制造光学系统。新研发的QKD系统使用发射器发送编码光子，并使用接收器检测它们。瑞士日内瓦大学团队开发了一种将光子集成电路与外部二极管激光器结合在一起的硅光子发射器。QKD接收器由二氧化硅制成，由光子集成电路和两个外部单光子探测器组成。意大利米兰的CNR光子学和纳米技术研究所团队则使用飞秒激光微机械加工来制造接收器。对于发射器，使用带有光子和电子集成电路的外部激光器可以高达2.5吉赫兹的创纪录速度准确地产生和编码光子；对于接收器，低损耗和偏振无关的光子集成电路和一组外部检测器允许对传输的光子进行被动和简单的检测。用标准单模光纤连接这两个组件可高速生成密钥。研究人员使用150公里长的单模光纤和单光子雪崩光电二极管在不同的模拟光纤距离上进行了密钥交换。他们还使用单光子超导纳米线探测器进行了实验，使量子误码率低至0.8%。

近日，合肥和光微电子科技有限公司（以下简称“和光微”）完成种子轮融资，本轮融资由合肥市科创集团种子基金完成投资，加之项目此前获得HRG合肥研究院数百万元研发资金支持，项目累计融资金额已近千万元。本轮融资资金将主要用于新款芯片流片和产品应用推广。和光微创立于2022年，是国内超表面光学技术领域最早的商业化公司之一。公司专注于超表面光学技术的研究与应用开发，为全球客户提供先进的超表面光学功能芯片和超表面光学元件。2023年初，和光微已实现首款光谱成像芯片成功流片。超表面光学作为一种新兴的光子学和电磁学领域的交叉技术，近年来受到广泛关注和研究。和光微电子是一家光谱成像芯片研发商，专注超表面光学技术，由于其新型特性、尺寸紧凑、重量更轻、效率更高、性能更好、能耗更低、数据量更少，且与CMOS兼容，可对光场的振幅、相位、光谱、偏振等多维信息进行调控，大大拓展了光学应用的领域。

10月30日HORIBA举办了2017 Optical School系列在线讲座第五场——光谱技术在半导体领域中的应用，涉及：拉曼、椭圆偏振、光学光谱和辉光放电，四种光学光谱技术，为大家带来满满的知识技能包。课上同学们积留言互动，那么针对这三种光学光谱技术，大家都有哪些疑问呢，我们一起来看一看。光学光谱1. 什么是CCD TE制冷？CCD探测器的制冷方式一般分为两种：热电制冷（TE）和液氮制冷（LN2）。热电制冷就是通过帕尔贴效应，将热量从芯片带走；液氮制冷是通过液氮气化吸收热量来降低温度。2. 5K和10K的低温是怎么实现的。采用低温恒温器，闭循环低温恒温器或消耗液氦型低温恒温器可以实现5K和10K的低温，将样品放置在低温恒温器中测量。3. PL Mapping测量的是什么？相对宏观测试而言，微观尺寸的光致发光光谱更能表征样品的性质，并且能够展现更多的细节信息，在进行显微测量时，我们对整个样品表面进行扫描，得到所有测量点的光致发光光谱，这个过程称为Mapping。4. MicOS的PL和拉曼光谱仪测试的PL谱是一样的吗？原理上是一样的，都属于光致发光光谱，区别在于：MicOS光谱仪所采用的光谱仪焦距长度跟拉曼光谱仪不一样，光谱分辨率也不一样；拉曼光谱仪主要是为了拉曼测试而设计，它的探测器CCD通常覆盖到1000nm左右，有些型号的拉曼光谱仪不能拓展光谱范围到近红外波段，而MicOS可以灵活方便地拓展光谱范围从紫外到近红外（200-1600nm）。5. 激光测试固体光谱时需要滤光片吗？推荐加滤光片，因为激发激光的能量很强，激发样品的同时，部分激发光会通过反射与信号光一起进入探测系统，可能产生杂散光，为了避免干扰，建议加入滤光片将激发光滤除。因为信号光能量较低，波长比激发光长，所以只需要加入截止波长在激发光和信号光之间的滤光片即可。此外，如果激发光的二级衍射光与信号光波长重叠的话，那么也需要加入滤光片将激发光波长滤除从而消除激发光的二级衍射光。6. 这里的PL发光和寿命测量与荧光光谱仪测得荧光光谱和寿命有什么区别？荧光也是一种光致发光，但是荧光光谱仪通常用氙灯作为激发光源，能量比较低，对于宽带隙材料可能无能为力，定制化光致发光系统用激光作为激发光源，可以成功激发大部分样品。此处提到的寿命测试功能与HORIBA荧光光谱仪的寿命功能原理相同，并无区别，不过MicOS中测量荧光寿命是在显微下测量的，而荧光光谱仪通常是在宏观光路中测量的。7. 使用光纤导入光谱仪（iHR550）时，狭缝的宽度对分辨率还会有影响吗？采用光纤导入信号光到iHR550光谱仪时，一般会采用光纤适配器将光纤连接到光谱仪，此时狭缝宽度对光谱分辨率的影响需要分两种情况讨论：（1）如果光纤出来的信号光光斑通过光纤适配器耦合到光谱仪狭缝上是小于狭缝宽度，那么狭缝宽度的变化对光谱分辨率无影响；（2）如果光纤出来的信号光光斑通过光纤适配器耦合到光谱仪狭缝上是大于狭缝宽度，那么狭缝宽度的变化对光谱分辨率有影响，狭缝越大分光谱分辨率越低。8. 光栅的刻线密度怎么去选择？光栅刻线密度的选择主要考虑两个因素：分辨率和光谱范围。相同焦长光谱仪配置的光栅刻线密度越高，光谱分辨率越高，但是所能使用的长波长范围越窄；光栅刻线密度越低，光谱分辨率越低，但是低刻线密度光栅能覆盖的长波长越长；所以要综合平衡考虑，一块光栅覆盖范围不够可以选择多块光栅以拓展光谱范围。9. MicOS激光照射到样品上的光强和光斑大小?MicOS的激光光斑照射到样品上的光强与所采用的激光器功率大小相关，所采用激光器功率越高照射到样品的光强越大。激光照射到样品的光斑大小与耦合方式（光纤耦合还是自由光路耦合）以及所采用的物镜倍率相关，如采用100倍物镜，采用光纤耦合激光，光斑小于10um；采用自由光路耦合激光，光斑小于2um。拉曼光谱1. 用532nm激光测试的深度为多少？（实验中测试不到厚度为100nm薄膜的Raman光谱）总体来说，入射深度与激光器的波长和材料本身消光系数相关。激光越偏红光，其入射深度越深；消光系数越小，入射深度越深。所以，532 nm针对不同材料的入射深度不一样，一般来说，对单晶硅的入射深度约为1微米。厚度不到100 nm的薄膜需要考虑使用325 nm激光器检测。2. 老师，实际测试比如石墨烯，532,633,785测试D,G,2D频移和相对强度都不一样，这是什么原因呢？可以考虑的原因：三个激光器是否校准好；激光器的能量是否合适，是否某一个激光能量过高将样品破坏。一般石墨烯测试，激光能量的选择建议从低到高尝试；考虑机理方面解释，激光和样品的是否有耦合效应。墨烯测试，推荐532 nm激光器。3. HORIBA提供拉曼与SEM联用的改装服务吗？我们实验室对这个比较干兴趣，想了解一下我们的电镜可不可以改装？国内和国外都有已经完成的案例。若有需求，请进一步联系！4. 我们处理拉曼光谱的时候有时候要使用归一化的方法，这个对结果分析会有影响吗？归一化一般不会对结果分析产生影响。归一化操作是对光谱中所有的拉曼峰等比例的放大和缩小，不会影响峰的位置和形状。若还有担心，可以考虑提高光谱的信噪比。5. 半高宽和强度是怎么成像的？若使用的是Labspec 6软件，至少有两种成像方法可以实现半高宽和强度成像。夹峰法：用线夹住需要成像的峰，在Analysis中，进入 Map characterization中选择对应的Height, area, position, width进行成像。分峰拟合法：对所需成像的峰进行分峰拟合后，直接选择各参数成像。夹峰法，目前多同时可以做三个峰的成像；分峰拟合理论上可以实现所有峰的成像。6. 如何用325nm激光器测拉曼光谱，PL和BPF这两块滤光片怎么用？使用325nm测试和其它的激光器测试类似，需要注意的是：激光器稳定半小时，软件中勾选紫外测试，使用紫外物镜，激光光斑进行聚焦。PL和BPF滤光片都是为了滤去激光器的等离子体线，PL和BPF分别针对测试PL和拉曼。7. 老师，做拉曼成像的时候勾选SWIFT，老是提示不兼容是怎么回事？可以考虑：是否工作在单窗口的模式下；成像区域的选择是否是长方形；控制盒上的开关是拨到SWIFT模式下。8. 100nm薄膜测试不到信号（532nm激发）答案见问题一。9. 老师，可不可以用显微共聚焦拉曼测重金属的浓度？重金属的浓度目前还没有用拉曼直接测试的好方法。但有间接的方法：加入指示剂，通过指示剂间接测试重金属的浓度；做成传感器（DNA/蛋白/小分子等为传感元件），以拉曼信号为输出。10. 老师您好，树脂样品532nm激光器基线上飘严重，降低hole值仍然，切换785nm后基线下飘，这个是荧光引起的吗，应如何调节或者加激光器呢？荧光背景干扰的可能性比较大。缩小Hole只能抑制荧光，不能消除荧光。建议先利用532 nm做个PL光谱看一看。降低激光能量；更换测量点；若荧光背景还是比较高，可以考虑选用紫外和更红外激光器试一试。椭圆偏振1. 请问在测试的时候起偏器不动但是检偏器旋转吗？在UVISEL系列椭偏仪中，起偏器和检偏器均保持固定，由相位调制器PEM起到调制偏振光的作用，没有机械转动的干扰，保证了仪器对椭偏角测试的高精度。2. 为什么可以测SIGe的组分？研究表明SiGe合金的含量与介电方程的实部有关，介电方程实部是通过椭偏仪分析得到的，因此在进行了大量标准样品与实部的关系推导后，可以根据未知含量样品的介电方程实部推算出合金含量。3. 要测试膜厚度，需要这个样品是透明的吗?样品可以是不透明的硅基底或透明的玻璃基底等，待测试薄膜需要是光学透明的，以便椭偏仪分析反射之后的偏振光信号。4. 不转怎么测椭偏角？UVISEL系列椭偏仪采用PEM相位调制技术，调制器虽然保持静止，但其内部光学元件的双光轴相位以50KHz高频发生变化，从而实现偏振光的调制。5. 椭偏仪的入射角是可调的吗？是固定几个值还是连接可调？入射角是连续可调的，但通常测试使用55-75度，主要与样品的布儒斯特角相近即可。例如，大多数半导体样品的布儒斯特角在70度附近，玻璃等样品在55度附近。6. 测SiGe的组分与测带隙宽度有关吗？没有7. 椭偏仪可以测不透明的样品吗？无法用肉眼判断样品是否光学透明，一般来说肉眼看到透明的样品，可透过可见光，而有些样品如SOI中的顶层硅薄膜，可见不透过，但仍然可以使用椭偏测试分析，因为其对近红外透过。8. 可以测碳纳米管吗？可以测试均匀的CNT薄膜，由于光斑大小限制不能测试单根纳米管9. 是相位调制器每变一下，收集一组光强吗？那请问相位改变一个周期内会采集多少组数据来计算psi 和delta。是的，通常8-16点HORIBA科学仪器事业部结合旗下具有近 200 多年发展历史的 Jobin Yvon 光学光谱技术，HORIBA Scientific 致力于为科研及工业用户提供先进的检测和分析工具及解决方案。如：光学光谱、分子光谱、元素分析、材料表征及表面分析等先进检测技术。今天HORIBA 的高品质科学仪器已经成为全球科研、各行业研发及质量控制的首选。

p style="text-indent: 2em "strong芯片(Chip)/strong在电子设备中的使用由来已久。众所周知，这类电子芯片由集成电路组成，通过连线和半导体工艺被撮合在一起，不仅形状小巧，还能快速检测、储存或处理大量的数据，已成为手机、电脑、电视、车载多媒体系统等几乎所有电子设备的核心元件，是人类科技史上最成功的发明之一。/pp　　strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "“生物化”的电子芯片/span/strong/pp　　近年来，在生物学及医学领域，一种更为神奇的生物芯片应运而生(图1)。它们的外表酷似电子芯片，却在普通芯片触及不到的生物学检测及临床治疗方面大显身手。有些种类的芯片甚至可以直接安置在人体内部，收集并检测人体内产生的生理信号，已成为分子生物学研究、疾病预防和治疗过程中常用的利器。美国前总统克林顿曾指出，未来，基因芯片将为我们一生中的疾病预防指点迷津。生物芯片的重要性及其在疾病诊断和治疗方面的地位可见一斑。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/0e890c3d-37cf-4e80-a5c0-861372297e57.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg"//pp style="text-align: center "span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "图1：形形色色的生物芯片。图片来自网络/span/pp　　那么生物芯片究竟是何方神圣?又是怎样造福于人类的呢?从制造工艺的角度来讲，生物芯片可称为电子芯片“生物化”后的产物。与传统芯片(图2A)相比，生物芯片(图2B)仅保留了与之相同的硅底或玻璃底座部分，但在底座之上却不再是集成电路，而是固定核酸、蛋白质(图2C)等生物大分子，或细胞、组织等生物材料。虽然外形相似，但其功能及用途却发生了翻天覆地的变化。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 453px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/7e49bfd7-caac-4147-bbbb-9dbe30f6388c.jpg" title="2.jpg" alt="2.jpg" width="600" height="453" border="0" vspace="0"//pp　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "图2：传统芯片与生物芯片的比较。A、用于电子设备的芯片外形。B、生物芯片外形。C、生物芯片结构示意图。其表面以核酸分子构成的称为基因芯片或DNA芯片，其表面以抗体等蛋白大分子构成的称为蛋白芯片。图片来自网络/span/pp　　strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "最先研发的基因芯片/span/strong/pp　　最早的生物芯片是以核酸片段为原料制作而成的“基因芯片”(Gene chip)，又叫“基因微阵列”(Gene microarray)，由美国Affymetrix公司于1996年率先研制并首先将其应用在基因测序方面。近几年，随着芯片技术的发展，蛋白芯片、细胞芯片、组织芯片等相继加入了生物芯片阵营。但迄今为止，基因芯片仍是开发最为成功、应用最为广泛的一类生物芯片。/pp　　此类芯片以双链DNA的碱基互补配对属性为工作原理，将大量(通常每平方厘米点阵密度高于400)单链、短片核苷酸(又名探针)固定于支持物上后与样品DNA进行孵育，样品中的DNA一旦与探针形成互补配对，就可以释放出荧光信号，被荧光探测仪所捕捉并转化成电子数据供计算机进一步进行分析。/pp　　虽然基因芯片的原理相对简单，但其强大的检测能力却不容置疑。在生物学家、软件工程师及材料学家的合力优化下，目前单个基因芯片可以同时、快速、准确地分析数以千计基因组信息。如今市场以及临床上应用广泛的基因诊断、癌症筛选均需要借助基因芯片完成。除此之外，基因芯片技术还在药物筛选、分子育种、司法鉴定、食品微生物检测、环境监测、国防、航天等许多领域大显身手，为科学家们从事生物类基础研究、临床上进行疾病诊断、治疗和防治，以及医学界筛选新型药物和进行药物基因组学等重要研究提供了核心技术平台。/pp　　strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "无可取代的蛋白芯片/span/strong/pp　　与基因芯片相比，蛋白芯片的应用虽不如基因芯片广泛，但在肿瘤标志物检测方面，仍具有无可取代的重要地位。蛋白芯片是以蛋白质(主要指抗体)代替DNA固定于芯片表面作为探针，检测蛋白溶液中可以被抗体探针识别的相应蛋白的技术。根据遗传学规律，基因表达的最终结果是相应蛋白表达。因此，在多数情况下，基因表达量的变化也与蛋白表达量成正相关。与基因芯片相比，这种蛋白芯片可供检测的通量、灵敏度虽然稍逊一筹，但抗体对蛋白识别的特异性却远大于DNA进行互补配对的特异性。因此，在诸如一些重要疾病(包括肿瘤)的鉴定，以及蛋白类靶向药物筛选方面，蛋白芯片由于具有基因芯片无法超越的准确性，其推广程度远大于基因芯片。/pp　　strongspan style="color: rgb(255, 0, 0) "新奇成员植入式芯片/span/strong/pp　　目前，随着生物科技的发展，以及各式各样的科研及诊疗需求，除了基因及蛋白芯片外，生物芯片家族中相继出现了许多更为新奇的成员，如芯片界的新星——植入式芯片。植入式芯片开发的时期较基因及蛋白芯片稍晚，但这并不妨碍它立刻展现出可以进行身份识别或活体检测的巨大优势，在生物类产品林立的今天仍具有广阔的开发潜力。与基因和蛋白芯片相比，这种植入式芯片的原理及使用方法稍显“惊悚”。植入式芯片，顾名思义，是一类需要通过手术、注射等外科手段将芯片植入人体或活体动物内部工作的设备。其测定对象也不再是从组织中提取出的DNA或蛋白质，而是芯片周围组织的生理情况，如神经元活动、血液指标等。除此之外，为了适应这些新的功能，植入式芯片的外形也发生了极大的改变，除了采集信息的核心部分，成品芯片内还增加了电池、天线及信号发射装置，体积却压缩得更为小巧。/pp　　最早开发的植入式芯片为一类简单的ID芯片，其芯片仅具有向扫描仪发射预先写入的信息、编号等单一功能，又被称为生物芯片转发器(biochip transponder)。这种ID芯片可以通过注射的方式被植入皮下，自1991年开始由世界各地的动物园陆续推广，主要用于标记并区分受保护的野生动物(相当于家畜身上的耳环、烙印或刺青)。由2000年开始，ID芯片的使用变得更加普及，在欧美等地许多国家都规定在宠物许可证上登记的宠物使用该芯片。这种ID芯片的外观是一枚胶囊状的玻璃管，管内分别含有一个带有数字信息的激光身份编码、一个天线和一个作为电容器的硅晶片。芯片可以通过配套的一次性注射器注入，并通过与之兼容的扫描仪激活并识别，通过向扫描仪发射无线电信号传递信息。/pp　　尽管ID芯片在动物中的应用十分普及，但关于ID芯片在人体中的应用仍存有较大争议。事实上，ID芯片技术本身已相当成熟，但在人体植入ID芯片带来的潜在伦理及安全问题是造成ID芯片无法普及的主要障碍。如有人提出在儿童体内植入这种ID芯片，可以方便家人在不慎遗失儿童后快速追踪，但如果此儿童的ID信号被犯罪分子跟踪的话，那么后果将不堪设想。也有人担心，这种提供他人行踪的技术可能会为犯罪分子作案提供便利。/pp　　因此，目前在人体中得到推广的主要是几种与疾病探查、治疗有关的植入式芯片。如对糖尿病患者而言，在餐前饭后刺穿手指采血并测量血糖指数是每个人都要忍受的痛苦(图3A和B)。而近年来，血糖芯片的问世已陆续为这些糖尿病患者带来福音。血糖芯片的个头小巧，可一次性植入皮下并长期、多次检测体液中的糖分变化(图3C)。该芯片仅为0.5× 2.0毫米大小，植入这种芯片既不会让患者感到不舒服，也使患者免除了日日采血的痛苦，是一项造福于人类的伟大发明。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 533px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/201908/uepic/cc2f3353-a961-411e-b356-a12b02bb6ea3.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg" width="600" height="533" border="0" vspace="0"//pp　　span style="font-family: 楷体, 楷体_GB2312, SimKai "图3：血糖芯片的工作原理。A和B、传统的穿刺法取血。C、新型血糖芯片的大小。图片来自网络/span/pp　　除血糖芯片外，还有另一类脑机芯片得到了科研人员的格外推崇。这类芯片主要通过植入大脑皮层接受脑电波等神经信号，并将脑电波信号上传至电子计算机设备(即脑机接口技术)，是一项具有广阔前景并引发人无限遐想的高科技技术。脑机接口的过程非常复杂，其全套技术至今仍处在开发阶段。2016年，俄亥俄州立大学研究人员为一位24岁的全身瘫痪的男孩Ian Burkhart通过手术在大脑皮层内植入了这种脑机芯片，它们能在大脑内采集运动相关的神经信号，并将数据传输到神经辅助装置进行“解码”。计算机会将“解码”后的指令发送给绑在手臂上的电极，通过刺激肌肉来实现手臂运动。通过训练，Ian Burkhart最终得以实现通过芯片传输控制手的抓举和一些日常动作。/pp　　生物芯片的发展自上世纪90年代开始起步，如今仍属于生物领域的前沿学科。可以预见，在21世纪，生物芯片的应用及新技术的开发仍然将会给整个生物领域持续带来新的变革。可喜的是，在大多数芯片技术应用方面，我国生物芯片技术的发展都紧跟国际前沿，其产业化水平也有大规模提升。虽然目前我们仍面临众多技术难题，但随着我国科研力量的不断增强，以及产业化的深入，生物芯片产业将有希望成为21世纪最大的产业之一。/p

在过去的十年里，红外（IR）光谱已被广泛应用于哺乳动物组织中的胶原蛋白研究。对有序胶原蛋白光谱的更好理解将有助于评估受损胶原蛋白和疤痕组织等疾病。因此，利用偏振红外光研究胶原蛋白（I型胶原和II型胶原）的层状结构和径向对称性逐渐成为研究热点。目前，基于焦平面阵列检测器的偏振远场（FF）傅立叶变换红外（FTIR）成像、偏振远场（FF）、光学光热红外（O-PTIR）以及散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）的纳米红外技术在胶原蛋白领域得到广泛应用。偏振远场（FF）方法可应用于完整肌腱的截面，其纤维平行且垂直于偏振光排列。光学光热IR红外（O-PTIR）和纳米傅立叶变换红外（nano-FTIR）方法则应用于直径为100~500 nm的原纤维，在生物聚合物上共同实现互相印证和互补的结果。 通常，I型胶原蛋白在偏振红外光下反应不同。采用基于焦平面阵列（FPA）检测的远场傅里叶变换IR（FF-FTIR）对其进行成像时，受制于蛋白质酰胺I和II的红外特征峰吸收带的波长（~7 μm）的分辨率限，难以获取高质量的成像结果。而采用散射型扫描近场光学显微镜（s-SNOM）方法的纳米FTIR（nano-FTIR）光谱技术，可以获得空间分辨率约为20nm的红外光谱，解决了受限于IR辐射波长的限制（通常5-10 μm）。此外，采用光学光热红外技术（O-PTIR）成像和光谱学的方法，也可以摆脱红外波长的限制，实现亚微米（500nm）的空间分辨率，为完整组织和原纤维胶原蛋白的研究打开了一个新窗口。 近期，在Kathleen M. Gough等人的研究中[1]，作者采用基于光学光热红外（O-PTIR）技术的PSC非接触亚微米分辨红外拉曼同步测量系统 mIRage对样品～500 nm单点区域收集振动光谱，如图1所示。该光学光热红外（O-PTIR）技术的工作原理是光热检测，其中红外量子联激光器（QCL）激发样品在1800–800 cm-1光谱范围内的分子振动。产生的光热效应通过短波长探测激光器检测。图2A-B中的光谱表明，固有的激光偏振所获得的高对比度所产生的光谱与使用FTIR焦平面阵列和偏振器组合进行的光谱测试近乎一致。并且对于安装在玻璃显微镜的不同载玻片，样品均获得了具有良好SNR的高质量光谱。图1. 完整肌腱的光学光热IR（O-PTIR）光谱，?500 nm测量点。（A）利用线性偏振量子联激光器（QCL）从CaF2窗口在平行和垂直两个不同方向上获得光谱。插入的可视图像显示了6个采谱位置；比例尺= 70 μm。（B）对比从CaF2（部）和玻璃（底部）载玻片在线性偏振QCL的平行和垂直方向上获得的光谱。 光学光热红外（O-PTIR）技术可以通过在载物台上轻易地旋转样品来测试平行和垂直于红外激光偏振方向的光谱。并利用光学光热红外（O-PTIR）技术在几个单一频率下对原纤维成像，以获得表观物理宽度的确定性估计。如图2右侧所示，在垂直方向上， 1655 cm-1处记录的单波长图像的红黄带表明该原纤维的宽度不超过500 nm。该尺寸将目标物标定为真正的原纤维，并且可与红外s-SNOM实验中检测到的300 nm原纤维相当。光学光热红外（O-PTIR）技术与nano-FTIR的测试结果相互印证，反映了“原纤维”宽度的标准范围。此外作者观察到，来自原纤维的酰胺I和II谱带比完整肌腱的窄，并且相对强度和谱带形状都发生了变化。这些光谱反映出在偏振红外光下正常I型胶原纤维的更多有用信息，并可作为研究胶原组织的基准。图2. 从CaF2窗口利用O-PTIR测试控制肌腱原纤维获得的光谱。用平行于激光偏振的原纤维获得的光谱（红色）；蓝色是垂直方向上的光谱。右侧是在垂直方向基于1655 cm-1的单波长图像。正方形表示光谱采集位置。比例尺= 1 μm。 与基于焦平面阵列检测器的偏振远场傅立叶变换红外（FF-FTIR）光谱相比，光学光热红外（O-PTIR）具有更高的空间分辨率，且可提供单波长光谱。使用FF-FTIR FPA探测往往包括其他非胶原材料。同时，光学光热红外（O-PTIR）还可以提供偏振平行于原纤维取向的原纤维光谱。这也是光学光热红外（O-PTIR）和纳米FTIR光谱对直径为100~500 nm的胶原原纤维给出证实性和互补性结果的次证明。综上所述，这些结果为进一步研究生物样品中的胶原蛋白提供了广阔的基础。 参考文献：[1]. Gorkem Bakir, Benoit E. Girouard, Richard Wiens, Stefan Mastel, Eoghan Dillon, Mustafa Kansiz, Kathleen M. Gough, Molecules 2020, 25, 4295 doi:10.3390/molecules25184295.

p style="line-height: 1.5em " 一根细细的金属探针正在一块名片大小的电路板上循环画圈，探针内流下的液体逐渐围成一个圆环。“这是我们通过3D打印而成的微电极阵列，再用硅胶进行二次加工后，可用于药物机理检测等领域，检测效率将大大提升。”日前，在西湖大学精密智造实验室，正在显示屏前监测情况的西湖大学工学院周南嘉实验室博士生朱沛然对记者说。/pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em "　　西湖大学工学院特聘研究员周南嘉团队自主研发的这项微米级精度三维精密制造技术，是目前国内最高精度的电子3D打印技术，以新材料作为突破3D打印精度极限的核心，设计全新的3D打印功能材料，实现了百纳米至微米级别电子3D打印。/pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em "　“我们开展的最小尺度的3D打印，就是直接在芯片上用3D打印进行加工。”周南嘉说。周南嘉团队将3D多材料打印技术引入芯片级高端制造领域，利用3D打印技术进行三维高精度光电封装、制造高频无源器件，例如可将天线尺寸缩小到十微米至百微米级别。周南嘉介绍，这一做法较现有的加工方式，在精度上提升了1个到2个数量级，从而让3D打印技术得以应用到毫米波技术、光通讯、微型机器人、柔性电子等领域，为未来小型化、集成化、个性化电子设备提供新的制造方案。/pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em text-align: center "img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202011/uepic/8b30d035-636c-4309-892f-b615fbb5a600.jpg" title="t011b1664dd6ab99891.webp.jpg" alt="t011b1664dd6ab99891.webp.jpg"//pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em text-align: center "span style="font-family: 宋体, SimSun "strongspan style="color: rgb(63, 63, 63) "西湖大学工学院特聘研究员 周南嘉/span/strong/span/pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em " 当下，电子与光学领域核心功能器件与系统加工对技术精度的要求越来越高，传统工艺难以满足产品需求；同时，目前市场上为人所熟知的3D打印主要以激光烧结、光固化等工艺为主，其产品主要为金属、航空件以及塑料等聚合物，但这些3D打印产品往往仅具备结构而无法功能化。这些都成为当下相关行业领域的痛点。/pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em " 在周南嘉看来，3D 打印并不只是能够实现具体的结构，更重要的是实现特定的功能。依托西湖大学精密制造实验室及浙江省3D微纳加工与表征重点实验室，周南嘉以精密增材制造技术为核心，基于先进功能材料和三维集成技术方面的优势，开发了多材料、多尺度的灵活加工工艺。/pp style="margin-top: 10px line-height: 1.5em " “在超高精度 3D 打印方面，工艺本身并不复杂，要实现超高精度以及多样化功能，真正在实际应用上取得突破，从源头出发，实现材料方面的突破才是关键。”周南嘉说。通过材料和技术两方面的努力，突破目前的打印精度之后，其团队自主研发的微米、亚微米级3D打印技术与材料体系成功解决了这些难题。“其实，今后生活中常见的显示屏、手机、可穿戴设备、无人机、汽车导航、医疗健康仪器等许多电子产品的‘内脏’里，就能找到我们产品的身影。”周南嘉说。/p

1974 年，日立在全球率先推出偏振塞曼原子吸收分光光度计2016 年1 月，创造出累计发货1 万台的记录自面市以来，经过42年的不断改进，已经发展到第11代——ZA3000系列为什么能够实现销量1万台？日立的偏振塞曼原子吸收分光光度计累计销量突破1 万台，这究竟是个多么具有震撼力的数字呢？当然，如果只是每个家庭必备的几千元左右一台的家用电器，区区1 万台不足挂齿。但对于几十万元一台的仪器来说，就另当别论了。而且，在分析仪器中偏振塞曼原子吸收分光光度计属于较高端的产品，其占有率之高，由此可见一斑。 日立偏振塞曼原子吸收分光光度计自1974 年面市以来，已经被应用于各种领域。如今用户遍布全世界25 个国家，广泛用于以给排水及土壤为主的环境分析和以金属材料、化学、食品、药品等为主的各种工业领域。日立高新技术公司负责偏振塞曼原子吸收分光光度计技术开发的户边早人先生说到原子吸收的应用领域时这样评价: “这种分析仪器在20 世纪70 年代的日本，对确定经济高速增长时期重金属污染问题的源头、及其造成的疾病的发病机制机理做出了巨大的贡献。从20 世纪80 年代起，环境问题被视为一个跨国家、跨地域的全球性问题而受到广受关注后，它被用于研究海水、大气及土壤中金属元素的变化。20 世纪90 年代至21 世纪初，在自来水水质标准及环境标准等法律监督加强的背景下，测量方法发生了大幅调整，它的应用范围产生了大范围的扩展，从研究领域进入常规分析。” 　 如何实现高精度与高灵敏度测量？原子吸收分光光度计是对水溶液中mg/L (ppm) 至μg/L(ppb) 的数量级的金属元素进行定量分析的仪器。经过40 多年不断的技术进步，日立偏振塞曼原子吸收分光光度计实现了灵敏度的大幅提升，不仅可用于砷的分析，而且完全可以按照自来水标准值的1/10进行1 μg/L 数量级分析，实现了高灵敏度。另一方面，自2000 年之后，为了满足日益增长的诸如多种元素一次性分析等需求，ICP 法及ICP/MS 法之类的其他测量技术也迅速推广普及。“即使这样，偏振塞曼原子吸收分光光度计仍能深受人们的长期喜爱，我认为，这归结于它的通用性，可以广泛用于多种领域，而且具有很高的准确度和精度（准确度与精度）”，户边先生如是说道。原子吸收分光光度计是通过高温加热使样品转化为原子蒸气后，用光线照射，利用原子会定量吸收特定波长的光线这一特性，即通过原子吸收对元素进行定量分析的装置。这时，精确测量必不可缺的就是“背景校正”，因为除了目标元素之外的其他元素及分子等对光的吸收与散射，是影响分析结果的重要因素。进行微量元素的测量时，必须去除背景。进行这种背景校正时，仪器开发者日立制作所的研究员小泉英明先生与其制品化团队采用了特殊的塞曼效应。即便是在如此复杂的塞曼效应中，都能够寻找到某种偏振光成分吸光、某种偏振光不吸光的最佳条件，可见日立此款仪器的高精确性。 和生活息息相关的分析仪器与日立的作用 如今，普通公众对食品安全与健康问题、地球环境问题等的意识日益增强，在这种背景下，分析仪器的作用也愈发重要。日立，作为以偏振塞曼原子吸收分光光度计为代表的分析仪器开发公司，今后将继续努力帮助解决全球化所带来的一系列社会课题，帮助人们实现更美好的生活。 关于日立高新技术公司：日立高新技术公司，于2013年1月，融合了X射线和热分析等核心技术，成立了日立高新技术科学。以“光”“电子线”“X射线”“热”分析为核心技术，精工电子将本公司的全部股份转让给了株式会社日立高新，因此公司变为日立高新的子公司，同时公司名称变更为株式会社日立高新技术科学，扩大了科学计测仪器领域的解决方案。日立高新技术集团产品涵盖半导体制造、生命科学、电子零配件、液晶制造及工业电子材料，产品线更丰富的日立高新技术集团，将继续引领科学领域的核心技术。更多信息敬请关注日立高新官方网站：http://www.hitachi-hightech.com/cn/