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中科院大连化学物理研究所研制的“镁空气储备电池”，能满足一台10瓦LED照明灯工作30天，或为200部智能手机充满电　　在牵动全国人民心弦的四川芦山地震现场，活跃着多支救灾队伍。除了公众熟知的子弟兵、医疗、志愿者等队伍外，还有数支特殊的队伍——科技救灾队伍，比如，携带可变形搜救机器人、机器人化生命探测仪甚至是应急移动电源设备队伍等。　　据介绍，仅以中国科学院为例，一个单位就投入了16项科技项目。中国科学院成都分院副院长赵永涛说，就连看似八竿子打不着的中科院化学所也提供了用于抗震救灾的几种关键物资材料的研究成果，比如便携式水处理器、超轻便防雨透气超疏水材料、快速止血医用材料等。　　科技力量的加盟，让传统救灾模式发生了巨大的变化。这位科学家引用了同行的一句话：抗震救灾不能只靠“人海战术”，一定要提高科技含量!　　刚刚走出实验室两天的“充电器”成了抢手货　　科学家们此次带来的物品深受灾区民众的“待见”，有的甚至成了他们的生活必备之物。　　芦山县姜维路有一排清一色的黑色帐篷，这里驻扎着来自四川省内其他市县的交警支援队伍。遂宁市公安局交通支队警员刘鑫向记者展示了他们帐篷里那台抢手的“充电器”和“照明灯”，“装点盐，灌点水，就是旁边水沟里的水就行，晃一晃就可以‘发电’了”。　　4月22日下午，刘鑫和整个支队赶到芦山县城，当晚，街上尚未通电，帐篷内更是一片漆黑。刘鑫看到隔壁中国科学院成都分院的驻地有亮光，很是好奇，没想到过了一会儿就领到了一份“充电器”。这位刚刚工作一年的交警赶紧给手机充上电，他说：“这个时候跟外界联络可不能断。”　　事实上，那个大小1.2升、重1公斤左右的“充电器”，学名是“镁空气储备电池”，是中科院大连化学物理研究所国家973计划首席科学家孙公权专门为灾区带来的。用孙公权的话说，这个小家伙能满足一台10瓦LED照明灯工作30天，或为200部智能手机充满电。　　究其原因，这款“镁空气储备电池”的比能量十分高，能量密度单位达到800瓦时/千克，1公斤这种新型电池，相当于汽车使用的铅酸电池的30倍。孙公权介绍：“不需要充电，换了镁片加点水就能接着干。”　　值得一提的是，这个“充电器”两天前才刚刚走出实验室。芦山地震发生当晚，孙公权和同事在实验室连夜组装了200套电池样品，第二天就运抵成都，随即成了救援部队、应急指挥部门的“抢手货”。　　随着年轻交警的演示，帐篷里聚集的人开始多了。另一位从遂宁赶来的交警站起来对记者说，“不要报道我们，多说说那些科学家，你看这应急灯，黑夜里能亮着，多暖人心!”　　听到这样的话，一直在和中国科学院科技救灾队伍联系的雅安市科技局局长王锐对记者说了这么一句话：“地震救灾可能让我们看到了科学工作者的另一面，因为，科学家的工作不是遥远、枯燥，而是能暖人心的。”　　旋翼无人机把原计划4个多小时的搜救任务缩短到两小时以内　　和“电池”团队直接把科技发明产品运到现场不同，另一支由中国科学院沈阳自动化所16位平均30多岁的男性科研人员组成的团队，则要跟着国家地震灾害紧急救援队到一线去。　　“我们团队就像是救援队的一条‘腿’，他们走到哪儿，我们就跟到哪儿，有时还是他们的‘翅膀’。”30岁出头的齐俊桐说。去年他刚刚被破格评为研究员。　　他所说的“腿”和“翅膀”是自己所在的沈阳自动化所带来的废墟搜救可变形机器人和旋翼无人机。齐俊桐负责无人机的带队任务。　　在龙门乡红星村埋压人员的排查中，这种近3米长、可载重30公斤的旋翼无人机，就成了“救灾的空中指挥官”。　　齐俊桐告诉记者，在过去的救灾中，救援人员往往要消耗大量人力拉网排查，确定重点搜救区域，再组织力量搜救。有了旋翼无人机，排查就简单了，从空中便一览无余。一旁的搜救队员说：“原计划4个多小时的搜救任务，因为使用了旋翼无人机，两小时不到就完成了。”　　在现场，偶尔还可以看到一道这样的风景——前面是一片徒步难以逾越的峡谷，于是救援人员排成一排坐下来，无人机团队在他们前面打开监视系统，搜救犬则在他们后面蹲下来休息。　　变形机器人像一个缩小版的坦克。沈阳自动化研究所研究员李斌告诉记者，这种机器人通过工作人员手动操控，并配备有摄像头，能够实时传回拍摄画面，在没有可见光时，它会自动切换到红外模式，即使在人眼所不能及的废墟内部，也能传回画面信息。　　值得一提的是，这种机器人还可携带生命探测仪。“相当于给生命探测仪装上了腿脚，让它自主进入垮塌建筑内部。”李斌说，过去的生命探测仪，要由救援人员携带到垮塌建筑附近使用。基于人身安全考虑，其作用范围有限，探测不到建筑物的更深处。　　航空影像图挂在了总理抗震救灾工作的会上　　截至目前，有一个时间在科技救灾团队中堪称“速度之最”——108分钟，这个记录由两架遥感飞机创造。　　4月20日9点50分，中国科学院遥感与数字地球研究所两架装载光学遥感器的遥感飞机从绵阳起飞，前往雅安灾区航拍。这时，距地震发生时间刚过去108分钟。　　根据该所对外公布的信息，当天中午1点30分，遥感飞机完成了对雅安震区的第一架次飞行，成像面积达到5000平方公里，获取了256G的40厘米高分辨率灾区遥感数据，于下午4点传回了第一批遥感数据。　　又过了30个小时，即4月21日上午10点左右，该所在京的科研人员已经根据最新获取的遥感数据作出分析。　　彼时，不少来自一线的媒体报道正在关注滑坡塌方、生命救援通道无法打通的问题，宝兴县也因道路损毁而被形容成“孤岛”。中国青年报记者在从遥感地球所当时对外发布的遥感数据评估报告看到，一项针对宝兴县及周边地区地震灾害监测的分析跃然纸上。数据之细，具体到宝兴县附近大坪村至顺江村14处损毁道路每条道路的长度和经纬度，而这恰与前方救援队伍的需求吻合。　　更重要的是，一幅落款为“中国科学院遥感与数字地球研究所，比例尺为1∶10000”的航空影像图在当时就已经制作完毕，这张图的遥感作业时间是4月20日11点，那时距离地震刚刚过去3个小时。　　该所所长、中国科学院院士郭华东告诉记者，包括航空影像图在内的一系列遥感成果涉及受灾的范围和人口，道路损坏、房屋倒塌以及农田林地的损毁情况，地震引发的滑坡、泥石流、堰塞湖现状，以及潜在的滑坡体有哪些等。这可谓是给地震监测提供了“最快最新的灾情参考”。　　4月22日，国务院总理李克强主持召开会议，部署芦山“420”地震抗震救灾工作。记者发现，在李克强身后就挂着遥感与数字地球研究所提供的芦山县震后航空影像图，其对决策的参考价值可见一斑。　　很显然，速度之快的一个重要原因在于“飞机停在绵阳”，但将飞机停在绵阳并非偶然。该所副所长、研究员张兵告诉记者，这在很大程度上得益于“他们这些做遥感和地球的人对绵阳及周边地壳活动的判断”。他说，自汶川地震后，每年到4月，他们都会将所里仅有的两架飞机派到绵阳来，“实时监测，一有动静，马上起飞”。　　3年前的玉树地震，当时第一家向救援单位公布航空影像图和分析就是张兵所在的单位。　　当然，更为准确的地面情况还需要实地考察，中科院成都山地灾害与环境研究所的科研人员正好填补了遥感飞机的这个空。记者了解到，地震发生的第二天，该所研究员崔鹏和其他8位专家一同进入芦山县和宝兴县开展震后次生地质灾害调查和评估。　　让赵永涛感到欣喜的是，这一次电视上不再有“电工为抢修电网还要爬铁塔用木棍捅冰凌”的画面，但在科技救灾方面，还有许多值得期待的地方。同样，灾后重建，科技的力量也不能缺位。

近日发生的新型肺炎疫情来势汹汹、波及全国，牵动民心。党中央、国务院高度重视，对疫情防控进行部署，要求坚决打赢疫情防控阻击战。目前疫情防控已进入阻击战最后关键阶段，中国举全国之力，短短9天完成了湖北武汉火神山医院的建设于2月2日晚正式投入使用，雷神山医院于2月5日晚交付使用。“中国速度”医院火速交付的背后，是社会各界全力响应及急速支持。　　为确保医院日产千吨废水严格的监测及处理任务，聚光科技（杭州）股份有限公司（以下简称“聚光科技”）积极响应、主动承担，积极参与火神山、雷神山医院废水排放监测保障工作。在接有关单位通知后，于2020年1月29日上午紧急召集供应链中心人员投入生产，完成全部驰援设备的生产，并于当晚加急将水质在线检测设备紧急发往火神山医院和雷神山两家速建医院现场，相关技术人员也火速奔赴第一线。　　此次紧急驰援前方现场设备为公司助力武汉防疫定向捐赠，包括COD、氨氮、余氯等参数水质在线监测设备，2月2日水质在线监测设备均已完成现场安装调试，截至2月5日所有监测设备已全部投入正常运行。同时，为全力支持两家速建医院污水处理环节水质在线监测设备的良好运行，聚光工程技术人员一直奋战在疫情第一线，确保现场水质在线监控数据的“真准全”以预警污水二次污染环境，为打赢疫情防控阻击战提供有力的技术支撑。1月29日上午　紧急生产：紧急召集供应链中心人员投入生产。1月29日下午　完成备货：完成全部驰援设备的生产。1月29日晚上　加急发货：并于当晚加急将水质在线检测设备紧急发往火神山医院和雷神山两家速建医院现场。2月3日中午　运抵现场：现场设备包括COD、氨氮、余氯等参数水质在线监测设备。2月3日下午一线安装技术人员火速奔赴第一线开始设备安装 。2月3日晚上　现场调试：目前所有的监测设备都已完成现场的安装调试。2月4日凌晨　完成交付：为打赢疫情防控阻击战提供有力的技术支撑。2月5日凌晨　正式运行：目前设备开始正常监测运行。　　在新型冠状病毒肺炎疫情防控的关键时期，聚光人必将全力以赴，主动作为，圆满完成这项特殊而光荣的任务。相信伟大的中华民族必能众志成城，打赢这场疫情控制的阻击攻坚战！　　加油武汉！加油中国！

仪器信息网讯 2月25日，麻省理工学院电子研究实验室和物理系等在Science发表一种纳米光学的闪烁体架构最新成果：A framework for scintillation in nanophotonics。该闪烁体架构在电子诱导和x射线诱导的闪烁中都获得了近一个数量级的增强，有助于开发出一种更亮、更快、更高分辨率的新型闪烁体。这或将推动医学成像、x射线无损检测、电子显微镜和高能粒子探测器等技术的发展。（DOI: 10.1126/science.abm9293 ）闪烁体纳米光子学当高能粒子与材料碰撞时，能量会传递给材料中的原子，从而可以发光。这种闪烁过程被应用于从医学成像到高能粒子物理学等的许多探测器中。Roques-Carmes等人将纳米光子结构集成在闪烁材料上，以增强和控制其光发射。作者展示了纳米光子结构如何塑造闪烁的光谱、角度和偏振特性。这种方法将有助于开发更亮、更快和更高分辨率的闪烁体。摘要高能粒子对材料的轰击通常导致光发射，这一过程称为闪烁。闪烁在医学成像、x射线无损检测、电子显微镜和高能粒子探测器中有广泛的应用。大多数研究集中在寻找更亮、更快、更可控的闪烁材料。团队发展了一个统一的纳米光子闪烁体理论，该理论解释了闪烁的关键方面:高能粒子的能量损失，以及纳米结构光学系统中的非平衡电子的光发射。然后，我们设计了一种基于将纳米光子结构集成到闪烁体中来增强其发射的方法，在电子诱导和x射线诱导的闪烁中都获得了近一个数量级的增强。该框架预期能够开发出一种更亮、更快、更高分辨率的新型闪烁体，具有定制化和优化的性能。纳米光子闪烁体：( A ) 纳米光子闪烁体由与闪烁体集成的纳米光子结构组成。通过结合能量损失动力学、占据水平动力学和纳米光子学建模，可以对闪烁进行建模、定制和优化。( B ) 光子晶体纳米光子闪烁体增强x射线闪烁的数量级。( C ) 使用纳米光子闪烁体（白色虚线正方形）进行的 X 射线扫描。简介高能粒子对材料的轰击通常导致光发射，这一过程称为闪烁。闪烁体广泛应用于电离辐射的检测，具有广泛的应用，包括用于医学成像、无损检测的 X 射线探测器、用于正电子发射断层扫描的伽马射线探测器、夜视系统和电子显微镜中的荧光屏以及高能物理实验中的电磁热量计。因此，人们对开发具有更高光子产率和更高空间和能量分辨率的“更好的闪烁体”非常感兴趣。一般来说，更好的闪烁体会导致上述所有应用技术的明确改进。比如在医学成像技术中，更亮的闪烁体可以实现极低剂量的 X 射线成像，从而减少对患者的潜在伤害。大多数对改进闪烁体问题的研究都涉及合成具有更好固有闪烁特性的新材料。基本原理高能粒子转化为光子是一个复杂的多物理过程，其中入射粒子在闪烁体中产生一连串的二次电子激发。然后这些二次激发在发射闪烁光子之前放松为非平衡分布。通过在闪烁体中在闪烁光子波长的尺度上产生空间不均匀性，从而在波长尺度上调制材料的光学特性，可以控制和增强光发射。在这种“纳米光子闪烁体”中，由于电子可用于发光的光学态的局部密度的增强，闪烁体中的发光电子可以更快地发光。还可以使用这些纳米光子结构将捕获的光“引导”出闪烁体，从而检测到更多的光。这两种效应都导致闪烁光子发射率的提高。这些纳米光子效应与材料无关，原则上可以增强任何闪烁体，并且原则上也可以对任何类型的高能粒子观察到这些效应。纳米光子成形和增强电子束诱导闪烁实验演示：（a） 使用改进的扫描电子显微镜（SEM）诱导和测量电子束（10-40 keV）轰击闪烁纳米光子结构的闪烁。（b） 通过Monte Carlo模拟计算了绝缘体上硅晶片中的电子能量损失。插图：放大闪烁（硅）层中的电子能量损失。（c） 光子晶体（PhC）样品（蚀刻深度35nm）的SEM图像。倾角45◦.比例尺：1µm（顶部），200 nm（底部）。（d） 具有不同蚀刻深度（但厚度相同）的薄膜（TF）和PhC样品的闪烁光谱。（e） 闪烁信号通过物镜从真空室耦合出来，然后在相机上成像，并用光谱仪进行分析。（f-g）绿色和红色闪烁峰的理论（左）和实验（右）闪烁光谱之间的比较。插图：计算出的正常发射方向的闪烁光谱（每个立体角），显示出在单个发射角度上可能有更大的增强。成果该团队建立了纳米光子闪烁体的第一性原理理论，理论考虑了导致电子激发的复杂过程以及任意纳米光子结构中非平衡电子的光发射。使用该理论作为指导，在两个不同的平台上通过实验证明了数量级的闪烁增强：通过硅缺陷产生的电子诱导闪烁，以及传统闪烁体中通过稀土掺杂引起的 X 射线诱导闪烁。两种情况下的增强都是通过对闪烁体或闪烁体上方的材料进行二维周期性蚀刻来实现的，以创建二维光子晶体平板几何形状。该理论解释了实验观察到的增强，以及其他需要对发射过程的潜在微观动力学进行第一性原理描述的影响。例如，我们可以将观察到的光谱形状解释为光子晶体板的几何参数的函数。此外，使用该框架，我们可以解释信号与入射粒子通量的非线性关系，以及主要闪烁波长可能随高能粒子通量而变化的影响。此外，团队使用纳米图案 X 射线闪烁体来记录各种样本的 X 射线扫描，并观察到图像亮度的增加。这直接转化为更快的扫描，或者相当于实现给定亮度所需的更低 X 射线剂量。X射线闪烁的纳米光子增强结论该框架可以直接应用于在许多现有实验中的纳米光子闪烁模型，可解释任意类型的高能粒子、闪烁体材料和纳米光子环境。除此之外，该框架还允许发现用于增强闪烁的最佳纳米光子结构。成果展示了如何使用拓扑优化和其他类型的纳米光子结构来寻找可以呈现更大闪烁增强的结构。该团队期望这里展示的概念可以部署在使用闪烁体的所有应用领域，并在整个应用领域提供引人注目的应用，包括医学成像、夜视和高能物理实验等。实验设置和校准测量示意图.（A）实验设置示意图，扫描电镜SEM室内，1：电子束与样品相互作用；2：法拉第杯，链接外接皮安计，测量入射电流；3：6轴，同心圆工作台，由SEM控制；4：XYZ目标阶段。5：X射线遮挡窗口，SEM室外；6：镜面；7：管状镜头；8：分束器；9：CCD摄像机，成像样品表面；10：偏振片（可选）；11：XYZ框架组件，带两个聚焦透镜和一个光纤耦合器，内部分光仪；12：光栅转台；13，14：（聚焦）镜；15：光谱仪CCD，绿色激光馈通对准臂；16：绿色激光源；17：光纤耦合直通，真空兼容；18：光纤输出照明样品。（B）校准实验（其余设置与（A）类似）。19：AVA校准光源。（C）测量校准转换功能。