短波近红外相机

海洋区域湿度大，昼夜温差大，极易形成雾、霾、水汽等特殊条件。可见光在正常条件下成像良好，但是受天气影响较大，在恶劣天气下会出现对比度变低，轮廓模糊，细节丢失的现象等问题，无法清晰的识别目标。热成像技术虽然透雾能力好，但是当目标和背景温度接近时，热成像细节丢失严重，不利于海洋区域的目标探测。而短波红外在海面恶劣天气下也可以实现远距离船只监测，由于具备对海雾的良好透过性，所以目标几乎很少受到海上雨雾天气的影响，具有较为明显的轮廓和纹理特征。图 1可见光和短波红外雾天成像对比短波红外成像和可见光类似，主要依靠场景物体反射的光信号成像，其波段范围大约在900nm~2300nm之间，因为光在遇到大气中的分子、粒子、气溶胶和大量的悬浮小水滴时都会发生散射，当大气中的散射粒子小于光波长时，可以按照瑞利散射处理，散射系数为式中，S为散射粒子的截面积，N为单位体积的粒子数，λ为光波波长，从公式中可以看出，波长越长，散射越弱，透雾能力越强，所以短波红外穿透雾霾能力比可见光强。如图2所示，分别为可见光和短波红外的成像情况，舰船在短波红外图像中的细节更丰富。图 2 雾中短波红外（左）与可见光成像（右）不仅如此，短波红外在海面微小目标识别方面也有很大的优势，由于海面拍摄距离远，微小目标在探测器上占据的像素小， 而且海面也在不断地变化，当海杂波干扰过大时，微弱目标的信号会被淹没，造成可见光探测困难。但是短波红外则不同，利用海水对短波红外具有强吸收这一特性，可以大大提高微弱目标的识别能力。海水几乎不反射短波红外，而微弱目标发射红外辐射，背景和目标的对比度增大，微弱目标更容易被观测到。所以当对海面浮冰、小船、蛙人、浮标、飞机残骸、海面漂浮物等这些声光电特性不明显的目标探测时，相比可见光，短波红外更适合观测。 此外，短波红外技术还具有在夜间和低光条件下提供高质量监控图像的能力，在海岸港口，夜间航行可能存在风险，而短波红外监控系统可以保证即使在黑暗中，港口和船只的活动也能被及时监测，从而提高港口的安全性。西安立鼎光电提供非制冷、制冷面阵以及线阵多款短波红外相机，现货供应，具体产品如下：01非制冷短波红外相机02宽谱段短波红外相机03制冷型短波红外相机04科研型短波红外相机05线阵短波红外相机06定制短波红外相机立鼎定制型短波红外相机是立鼎团队为保证各类客户的产品性能指标而推出的定制化服务。可根据用户不同需求进行产品定制，将客户重点关注的产品性能进行提升，以满足客户在不同领域的使用。目前，立鼎团队已为多家客户定制适合客户项目应用需求的多款相机，得到了众多用户的认可。更多信息请联系西安立鼎光电400-860-5168转6159西安立鼎光电科技有限公司成立于2016年4月，是一家专业从事短波红外成像系统及光电测试装备的研发生产、系统集成、销售服务为一体的国家级高新技术企业。公司专注于为客户提供从器部组件到全套光电系统产品的完整解决方案。近年来，公司研制的短波红外成像系统在激光光斑检测、半导体检测、激光通信、光谱成像、激光切割、生物医疗、天文观测、安防等领域得到了广泛的应用。多年来，根据用户需求研制的多款光电测试装备为用户产品的性能指标保证发挥了重要作用。

西安立鼎光电科技有限公司自成立以来，一直致力于短波红外成像技术开发与应用。结合市场需求，立鼎团队不断将产品迭代与优化，推出了一系列经典产品，性能可靠，价格合理，深受国内外行业用户的信赖。立鼎光电短波相机研发历程⏩ 2016年 组建团队，研发短波红外相机。⏩ 2017年 完成非制冷相机的研制并投入市场，反馈良好。⏩ 2018年 640×512（15μm）短波非制冷相机量产；同年，立鼎首版640一级制冷相机亮相深圳光博会，获得客户好评。⏩ 2019年 优化相机功能：增加GigE 、SDI接口，增加可供用户选择的跟踪功能；同年，完成高速短波红外相机的样机设计。⏩ 2020年 成功研发出第一代60Hz高速短波相机样机，并开始研发二级制冷科研级短波红外相机；同年，完成了320短波红外相机及扩展波段相机的研发及量产。⏩ 2021年 推出TE4深度制冷相机，制冷温度最低可达-80℃；同年推出1550nm激光通信专用短波红外相机。⏩ 2022年 研制多级深度制冷短波相机、全国产化短波红外相机、线阵短波红外相机、300/400Hz高速短波相机以及高光谱短波相机。立鼎光电短波红外相机系列分类经济型：采用非制冷铟镓砷探测器，结合专业散热结构，该型相机结构小、重量轻，方便集成在各类光电系统中。可以提供专业的定制化服务，旨在为用户提供小型化、轻量化、定制化产品解决方案。制冷型： 采用热电制冷铟镓砷探测器，能够很好的抑制芯片暗电流，从而提升成像质量，此系列可选配扩展型 InGaAs 焦平面探测器，可将探测范围扩展至1.1μm-2.2μm波段。旨在为用户提供更专业的高性能相机，以满足基础型相机无法达到的性能要求。科研型：采用了高性能的TE + air cool制冷设计，芯片温度最低可降至-80℃，在超长的曝光时间下工作，图像也能具有较高的信噪比。该型产品旨在满足高端用户或科研级用户在各种高要求/高精度场景下的应用。可提供集成多种图像算法的专用软件，为用户提供更好的使用体验。立鼎短波红外相机型号命名规则下图为立鼎短波相机命名规则。通过此规则，可以直观、快捷的了解到一型号产品的重要参数。或在选型中更方便快捷的选择项目所需对应规格的相机。立鼎短波相机的应用硅锭杂质检测液晶面板异型贴合半导体检测全息光学中的应用激光光斑捕获追踪海面观测透雾成像太阳能电池板检测生物成像激光光束质量分析晶圆切割获取更多信息可通过仪器信息网和我们取得联系400-860-5168转6159西安立鼎光电科技有限公司是一家专业从事红外、激光类产品及光电测试仪器设备的研发生产、系统集成、销售服务为一体的高新技术企业。公司专注于为客户提供从元件、组件、部件到全套光电系统产品的完整解决方案。近年来，公司研制的短波红外相机（系统）在激光光斑检测、半导体检测、激光通信、光谱成像、激光切割、生物医疗、天文观测、安防等领域得到了广泛的应用。多年来，根据用户需求定制的多款光电测试仪器设备，为用户产品的性能指标保证发挥了重要作用。

近日，生态环境部在北京举行高光谱观测卫星在轨投入使用仪式。上海技物所研制的可见短波红外高光谱相机（AHSI）经过在轨测试交付用户投入业务应用。AHSI是2021年发射的高光谱观测卫星主载荷之一，可实现2.5到10纳米光谱分辨率、30米空间分辨率、60公里幅宽，能够同时获取地物从0.4到2.5微米波段范围内的高光谱影像信息，是我国首台可在轨动态配置的宽幅宽谱高光谱相机。AHSI获取的武汉市（2022年5月）的可见近红外光谱立方体（左）和短波红外光谱立方体（右）南四湖、太湖、滇池水质叶绿素a浓度反演结果测试结果表明，AHSI获取的图像清晰，光谱和辐射定量准确，空间结构和光谱反映能力强。与国际同类载荷相比，其综合性能达到国际领先水平。相机在河流/水库/湖泊等不同体量内陆水体的各类水质参数提取、矿区周边生态胁迫、植被精细分类和植被指数反演、大宗固体废弃物遥感监测、海洋生态环境监测、点源甲烷探测等生态环境应用方面，以及在矿物信息精细提取、作物种类识别和生长参数反演、区域产草量等行业应用方面，均具备突出的在轨应用能力，为我国水环境监测、自然生态监测、碳排放监测以及生态环境监管等主体业务提供了国产高精度高光谱数据保障。通过矿物识别分层谱系、光谱特征归一化与光谱特征综合法以及光谱分解法进行矿物信息提取。图为测试区高光谱矿物填图。测试区农田土壤类型调查。图（左）为假彩色合成原始影像，图（右）为测试区农田土壤类型遥感监测识别结果图。煤炭工业园区内的煤矿矿井开展甲烷泄漏监测目前，AHSI正与同为上海技物所研制的资源02D、资源02E、高光谱综合观测卫星同类载荷组网协同观测，使我国拥有当前国际上时-空-谱综合观测性能最强的高光谱对地遥感能力，有效服务于我国环境质量监管和自然资源调查等重大需求。

2023年4月4日，生态环境部在北京举行高光谱观测卫星在轨投入使用仪式。上海技物所研制的可见短波红外高光谱相机(AHSI)经过在轨测试交付用户投入业务应用。 　　AHSI是2021年发射的高光谱观测卫星主载荷之一，可实现2.5到10纳米光谱分辨率、30米空间分辨率、60公里幅宽，能够同时获取地物从0.4到2.5微米波段范围内的高光谱影像信息，是我国首台可在轨动态配置的宽幅宽谱高光谱相机。 　　测试结果表明，AHSI获取的图像清晰，光谱和辐射定量准确，空间结构和光谱反映能力强。与国际同类载荷相比，其综合性能达到国际领先水平。相机在河流/水库/湖泊等不同体量内陆水体的各类水质参数提取、矿区周边生态胁迫、植被精细分类和植被指数反演、大宗固体废弃物遥感监测、海洋生态环境监测、点源甲烷探测等生态环境应用方面，以及在矿物信息精细提取、作物种类识别和生长参数反演、区域产草量等行业应用方面，均具备突出的在轨应用能力，为我国水环境监测、自然生态监测、碳排放监测以及生态环境监管等主体业务提供了国产高精度高光谱数据保障。 　　目前，AHSI正与同为上海技物所研制的资源02D、资源02E、高光谱综合观测卫星同类载荷组网协同观测，使我国拥有当前国际上时-空-谱综合观测性能最强的高光谱对地遥感能力，有效服务于我国环境质量监管和自然资源调查等重大需求。AHSI获取的武汉市(2022年5月)的可见近红外光谱立方体(左)和短波红外光谱立方体(右)南四湖、太湖、滇池水质叶绿素a浓度反演结果通过矿物识别分层谱系、光谱特征归一化与光谱特征综合法以及光谱分解法进行矿物信息提取。图为测试区高光谱矿物填图。测试区农田土壤类型调查。图(左)为假彩色合成原始影像，图(右)为测试区农田土壤类型遥感监测识别结果图。煤炭工业园区内的煤矿矿井开展甲烷泄漏监测

在物料分选、材料分类、异物检测等应用领域，普通的RGB相机往往难以满足需求。多光谱红外相机探测目标对不同波段的光的吸收，形成代表材料属性的图像，提升分析的效率和准确性。巨哥科技最新推出的多光谱相机光谱响应范围900 nm至1700 nm，有效覆盖短波红外范围，适用于广泛的材料光谱分析。该相机具有7个波长通道，可提供丰富的光谱信息。一次多光谱成像时间小于0.1秒，10Hz的多光谱成像帧频确保了对动态过程的实时监控。通过收集不同波长下的光谱数据，该相机能够创建详细的材料光谱特征库，结合先进的数据处理算法构建高精度光谱模型，可实现自动化生产线上的快速材料分拣、质量控制和异物检测等任务。巨哥科技丰富的光谱分析和建模经验可以应对需要精确材料鉴别的复杂应用场景，如在复杂混合物中识别特定成分或在生产过程中实时监控材料变化。使用短波多光谱相机对不同材质的四类布料（涤纶、氨纶、棉以及使用了特殊染料的布料）进行成像。使用多光谱相机采集到的四类布料光谱数据如下图所示，可以看出不同材料在光谱上的差异。多光谱相机采集光谱通过建模算法确定图像中各点对应的材料成分后，使用伪彩色进行整体显示，可以直观看到各类布料的材质差异。多波段响应合成的伪彩色图区分不同材料基于上述原理，该款多光谱相机可用于以下领域：01 工业分拣：在生产线上，多光谱红外相机可以快速区分不同类型物质，如不同种类的纺织品或塑料，提高分拣效率。02 质量监控：通过光谱分析，实时监测PCB、水果等产品质量，快速识别并排除不合格品。03 成分分布：多光谱相机能够快速辨别材料成分，例如实时显示药物混合后的成分分布。04 异物检测：在食品加工等行业，相机能够有效识别潜在的异物，保障产品安全和消费者健康。巨哥科技多光谱红外相机的产品设计注重实用性和稳定性，确保在各种工作环境中均能提供可靠的性能。新款多光谱红外相机与现有光谱仪系列的协同作用，将为客户提供更加完善的材料属性分析工具。此外，巨哥科技为客户提供全面的技术支持和培训服务，确保客户能够充分利用我们的产品进行高效的材料分析和处理。巨哥科技致力于推动光电技术在工业和科研领域的应用，期待与客户共同探索和实现光电技术在现代工业中的更多可能。关于巨哥科技上海巨哥科技股份有限公司是专精特新和高新技术企业，自主研发光电仪器及核心芯片、智能算法和软件，获上海市科技进步一等奖。团队来自普林斯顿、清华、中科大、浙大、中科院等，获海外高层次人才、上海市优秀技术带头人等称号。巨哥科技提供全波段红外光电产品：用于电力、轨交、冶金、汽车等行业设备状态和过程监控的热像仪，用于石化等行业的气体泄漏成像仪，用于激光、半导体等先进制造领域的短波相机，用于石化、粮油、制药等领域成分分析的光谱仪等，并为材料、工程、生命科学等前沿研究提供科学级光电仪器。

凌云光 &bull 红外最新推出短波红外面阵CB2000-GE640-300ST-01相机，继CL1280、U31280系列的第三代产品，在传承了前两代优秀基因的基础上同时打造优中选优短波红外面阵相机。采用15μm短波面阵主流像元尺寸可看见更多细节，900~1700nm短波红外谱段，300fps高帧频，标准GigE Vision2.0可兼容第三方软件，用户可选低/中/高三档不同增益模式。是一款小体积、高动态范围、高信噪比的全能六边形战士，尤其适用于工业应用场景的短波红外面阵相机。水果分选就选GigE640，时长00:11在水果分选案例中我们发现，客户为了满足市场对高品质果品的需求，需要一种专门用于对水果进行大小、颜色、质量等特性进行精确分选的设备：水果分选机。其广泛应用于果品生产和加工行业。通过精确的分选，可以将不合格的水果挑选出来，避免将其混入优质果品中，从而提升水果品质。可见光相机像人眼一样只可对水果的大小、颜色进行判断，但是水果表皮内部淤伤却是可见光无法检测的，因水果表皮内部出现淤伤处含水量会提高，利用凌云光GigE640短波红外相机900~1700nm谱段，可以穿透水果看到暗伤。同时通过ROI开窗处理，让客户降低处理一倍数据量，TEC二级制冷的加持进一步减少噪声的干扰，对水果检测的图像大小需求而言640x512分辨率是最佳适配。激光光斑分析解决方案新突破激光作为一种相干光源，以其高亮度、高准直性、高单色性的优点，一直在光纤通信、激光焊接、激光打标等很多领域发挥着非常重要的作用。然而，不同激光器产生的高斯光束的质量参差不齐，有些参数很大程度上影响光束的应用，比如光斑的质心位置、远场发散角、束腰半径等。因此高效准确的测量与分析是充分利用激光的前提。凌云光短波红外GigE640相机，可以有效消除由于光路中颗粒散射、传感器玻璃抗反射层污染，确保实现激光光斑拍摄理想的成像结果，同时相机高帧频可满足部分高速激光应用。恶劣环境也可轻松拿捏在低照明度、天气环境恶劣状况时，凌云光GigE640短波红外面阵相机15μm大像元可以获得更多光子信息，让灵敏度提升，通过图像增强及LUT宽动态等特色算法功能开启调节，使清晰成像，像孙悟空一样拥有火眼金睛可轻松穿云透雾。既能+又能+还能=全能。凌云光GigE640短波红外相机拥有各种特色算法功能和优秀的性能，是短波红外系列当之无愧的全能六边形战士。

p　　2018年5月9日，北京时间2时28分，我国在山西太原卫星发射中心成功发射“高分五号”高光谱卫星。中国科学院上海技术物理研究所承担研制卫星红外地平仪(已在入轨初期成功捕获地球)和可见短波红外高光谱相机。/pp　　作为“高分五号”卫星六大主载荷之一，可见短波红外高光谱相机是国际首台同时兼顾宽覆盖和宽谱段的高光谱相机，对复杂地物、环境具有突出的识别和分类能力。它可同时获取观测对象的几何、辐射和光谱信息，并以足够高的光谱分辨率、空间分辨率和辐射分辨率，定量获取观测目标的构造和成份等信息，同时获取观测路径上大气等相关信息，实现对陆地表面高光谱、高空间、高辐射分辨率成像光谱观测。/pp　　可见短波红外高光谱相机以高光谱的方式实现对地优于30米空间分辨率的连续成像，它具有330个光谱通道，比一般成像相机多了近百倍 其光谱覆盖可见光至短波红外的2100纳米范围宽度，比一般相机宽了近9倍 特别是同时实现的60公里高光谱成像幅宽，将极大提高对全球陆地环境生态资源的探测能力。与国际上经典的高光谱相机相比，该载荷幅宽提高8倍，光谱数增加近百个，信噪比提升近4倍 与美国、德国、日本、加拿大等国际上当前发展的高光谱相机比较，其综合性能和主要技术指标可保持5年以上的国际领先水平。/pp　　上海技物所创新性地提出基于视场倍增远心成像和凸面光栅大平场度低畸变分光的高光谱成像方案，历经10年时间，突破了小F数大视场低畸变远心成像，大平场度超低畸变精细分光、在轨高精度光谱辐射定标、大规模高帧频红外焦平面探测器等关键技术，完成高光谱相机的原型样机、工程样机、鉴定产品、发射产品的研制。相机入轨后，将有力提升我国在环境、生态、资源、农业、林业等多个领域遥感监测方面的能力，有效服务“美丽中国”建设，使我国高光谱遥感技术再上新台阶，走在国际前列。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201805/insimg/39eacb35-8a94-47c6-87c3-a8a96b880be2.jpg" title="微信图片_20180510094457.jpg"//pp style="text-align: center "卫星发射现场br//ppbr//p

湖北光谷实验室近日宣布，其科研团队研发的胶体量子点成像芯片已实现短波红外成像，面阵规模 30 万、盲元率低于 6‰、波长范围 0.4-1.7 微米、暗电流密度小于 50nA / cm2、外量子效率高于 60%，号称“性能优越”。相关负责人介绍，这一技术的核心优势有：图像分辨率高，理论上像素尺寸仅受限于艾利斑直径；溶液法低温加工，与任何形貌的基底均兼容；探测波段高度可定制化，探测波段不受衬底吸收影响；可大面积加工，兼容 12 寸 CMOS 晶圆制备工艺，“同时成本极低，有望颠覆市场”。光谷实验室表示，在食品检测、半导体检测等工业应用中，基于短波红外成像的机器视觉如同机器的“眼睛”，具有重要意义。成像芯片作为成像系统最核心部件，对成像质量以及相机成本均起着决定性作用。传统铟镓砷短波红外芯片造价极其昂贵，使得短波红外相机均价高达 25 万元，严重制约着市场增长。光谷实验室团队通过 4 年时间，全力攻关量子点技术，通过低温的溶液法制备工艺，实现可与硅基芯片一体化集成的量子点短波红外成像芯片，其探测波段范围远超传统铟镓砷芯片，同时制造成本仅不到百分之一。▲ 产品部分应用领域目前，光谷实验室团队面向手机模组、车载相机等消费级应用场景，已申请十五项发明专利，已获授权七项。产品已应用在车载应用、水果分拣、物质检测、半导体检测、安防监控等领域。IT之家查询获悉，湖北光谷实验室成立于 2017 年，致力于解决制约我国科技发展的关键问题，研究方向涵盖光电子技术、高端装备制造、人工智能等领域，以提升光电领域原始创新能力、突破光电产业发展关键技术瓶颈为使命，以基础研究、应用基础研究和应用研究为任务，打造战略性、前瞻性、基础性科技创新的综合性光电科研平台。

一颗黄豆大小的芯片，利用新技术胶体量子点红外探测成像做成“视觉芯片”，装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。光谷实验室近日宣布，其联合科研团队（华中科技大学实验室、温州实验室）研发的胶体量子点成像芯片已实现短波红外成像。目前，已完成小试、中试，可大面积加工，兼容12寸CMOS晶圆制备工艺，同时成本极低，有望颠覆市场。成果转化的背后“冷板凳”一坐就是12年多年来，高亮专注于CQD红外探测芯片的基础应用研究，主要贡献体现在CQD芯片材料、器件、集成的核心制备。“不要看这一颗颗小小的芯片，它们价值不低，一颗可以卖到5000元至1万元。”光谷实验室联合创始人、华中科技大学武汉光电国家研究中心教授高亮指着自己团队研发的产品，自豪地介绍。高科技的背后是半导体光电相关的原理，“它是用胶体量子点，把红外光给吸收了，然后把它变成电子，电子再被这个读数电路进行处理，最后得到红外的图像。”胶体量子点（CQD）红外探测芯片技术正在向第三代微型、高性能和低成本的方向发展，是我国实现红外探测芯片技术弯道超车的突破口。胶体量子点成像芯片12寸CMOS晶圆，目前已完成小试、中试，可大面积加工。12年前，高亮是华中科技大学光学与电子信息学院院长唐江教授的博士生，出于自己的喜好和判断，他并没有选择当时半导体国际前沿领域的热门方向。“新的、火热的科研，也许发论文会更容易，但我对半导体新材料电子器件更感兴趣。”高亮称，读书时，他选择了在二维材料半导体、钙矿半导体、硫金属氟化物等领域“坐冷板凳”。兴趣是最强的创新驱动，大三时，高亮做了一个课程设计“用光电的形式测自己的心跳”，读研的时候，高亮觉得“红外光一般人也看不到，但它有那么多功能，我要一直跟下去”。基于量子点材料做红外探测器的方式，他跟随师兄们做了大量的研究实践。“博士期间去了多伦多大学，看到国际最新的发展趋势，也更坚定了自己要在这条路上一直走下去的决心。”回过头来看，高亮的产学研经历，正是一条“以用为导向”的科研成果转化之路。近日，高亮获评2023年“湖北向上向善好青年”。据了解，多年来，高亮专注于CQD红外探测芯片的基础应用研究，主要贡献体现在CQD芯片材料、器件、集成的核心制备。针对CQD芯片材料缺陷多、器件结构不兼容、集成工艺不成熟等瓶颈问题，提出芯片材料液相外延钝化新策略、设计制备新型顶入射器件、开发硅基一体化集成工艺，依托团队联合华为公司研制出国内首款CQD红外探测芯片，与同类CQD芯片比较，外量子效率国际领先。“视觉芯片”突破五大关键环节做出国内首款样机高亮（中）介绍自己团队研发的产品。据了解，量子点成像芯片也称“视觉芯片”。在食品检测、半导体检测等工业应用中，基于短波红外成像的机器视觉如同机器的“眼睛”，具有重要意义。成像芯片作为成像系统最核心部件，对成像质量以及相机成本均起着决定性作用。国外铟镓砷短波红外芯片造价极其昂贵，使得短波红外相机均价高达25万元，严重制约着市场增长。进口一枚短波红外做成的芯片往往需要上万元，而光谷实验室同类产品量产后，只售数百元。利用颠覆性技术胶体量子点红外探测成像做成的“视觉芯片”（右）及芯片封装模组（左）装到手机、检测器上，可以“穿透”介质，看到肉眼看不到的“真相”。高亮称，50人的团队是新一代短波红外成像芯片开拓者，唐江教授任首席科学家，他和华中科技大学光学与电子信息学/武汉光电国家研究中心双聘副教授张建兵是联合创始人，包括华中科技大学参与校内基础研究的学生，团队人员中80%以上为硕博高材生。联合科研团队先后突破了材料—器件—电路—集成—系统5个关键环节，突破传统工艺限制，开拓全新工艺路线，低温一体化集成，开发研制出国内首款量子点红外成像样机，售价将只有国外的1%，成本大大降低。目前，产品订单已遍布全国，南方科技大学、浙江大学、西北工业大学和国内消费级龙头模组企业均向光谷实验室“抛下橄榄枝”。穿云透雾，面向手机模组、车载相机等消费级应用场景，该产品已申请十五项发明专利，已获授权七项。产品已应用在车载应用、水果分拣、物质检测、半导体检测、安防监控等领域。“仅一二个月，我们就销售了50多万元，今年预计将达到1000万元以上。”看可见光之未见，开辟短波红外新时代！高亮和团队对未来充满了期待。

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。

近日，在四川省内江市威远县石板河景区内，红外相机多次捕捉到海南鳽活动的身影，这也是四川范围内首次利用红外相机捕捉到海南鳽的活动踪迹。野保部门根据形态和羽色判断，镜头中的海南鳽，正是今年5月创下四川首次海南鳽自然繁殖纪录和首次科学放归纪录的那一只。据了解，今年5月5日，内江市威远县石板河景区内，有村民发现一只海南鳽雏鸟，随后这只雏鸟被送往管护中心救助。5月23日，经过救助后的海南鳽雏鸟，在专家研判后认为，已符合放归条件，可以跟随亲鸟学习飞行和觅食，提高野外生存能力。为持续监测放归海南鳽幼鸟及其亲鸟的生存状况，相关部门在放归地周边区域增设了4台红外相机。海南鳽，又名海南虎斑鳽、海南夜鳽，鹭科夜鳽属鸟类，因其模式标本采集自海南五指山地区而得名。海南鳽被世界濒危物种红色名录列为濒危鸟类，仅分布于中国南方、中南半岛、南亚次大陆局部地区，据估计全球种群数量不足一千只。2021年2月新调整发布的《国家重点保护野生动物名录》中，海南鳽的保护级别由国家二级提升为国家一级。

2023年8月14日在比利时鲁汶，imec作为纳米电子学和数字技术领域的全球研发和创新中心宣布成功集成了固定光电二极管结构到薄膜图像传感器中。通过添加固定光电栅和传输栅,薄膜成像器超过一微米波长的吸收质量终于可以被利用,以一种成本效益的方式解锁感知可见光之外光线的潜力。检测可见光范围之外的波长,例如红外光,具有明显的优势。应用包括自动驾驶汽车上的摄像头,以“看穿"烟雾或雾霭,以及用于通过面部识别解锁智能手机的摄像头。虽然可见光可以通过基于硅的成像器检测,但需要其他半导体材料来检测更长的波长,比如短波红外线(SWIR)。使用III-V材料可以克服这一检测局限。然而,制造这些吸收体的成本非常高,限制了它们的使用。相比之下,使用薄膜吸收体(如量子点)的传感器最近出现为一个有前景的替代方案。它们具有良好的吸收特性和与传统CMOS读出电路集成的潜力。尽管如此,这种红外线传感器的噪声性能较差,导致图像质量较差。早在20世纪80年代,固定光电二极管(PPD)结构就在硅CMOS图像传感器中引入。该结构引入了一个额外的晶体管栅极和一个特殊的光检测器结构,通过该结构, charges可以在积分开始前全部排空(允许在没有kTC噪声或前一帧影响的情况下复位)。因此,由于噪声更小、功耗性能更好,PPD主导了基于硅的图像传感器的消费者市场。 在硅成像之外,至今还不可能集成此结构,因为难以混合两种不同的半导体系统。现在,imec在薄膜图像传感器的读出电路中成功集成了PPD结构。 一种SWIR量子点光电检波器与一种氧化铟镓锌(IGZO)薄膜晶体管单片集成成PPD像素。 随后,该阵列被进一步处理在CMOS读出电路上以形成一个完整的薄膜SWIR图像传感器。 imec的“薄膜固定光电二极管"项目负责人Nikolas Papadopoulos 表示:“配备4T像素的原型传感器表现出显着低的读出噪声6.1e-,相比之下,传统的3T传感器超过100e-,证明了其良好的噪声性能。" 因此,红外图像的拍摄噪声、失真或干扰更小,准确性和细节更高。imec像素创新项目经理Pawel Malinowski补充说:“在imec,我们正在红外线和成像器的交汇处处于地位,这要归功于我们在薄膜光电二极管、IGZO、图像传感器和薄膜晶体管方面的综合专业知识。通过实现这一里程碑,我们克服了当前像素架构的局限性,并展示了一种将性能最佳的量子点SWIR像素与经济实用的制造方法相结合的方法。下一步包括优化这项技术在各种类型的薄膜光电二极管中的应用,以及扩大其在硅成像之外的传感器中的应用。我们期待通过与行业伙伴的合作进一步推进这些创新。“研究结果发表在2023年8月《自然电子学》杂志"具有固定光电二极管结构的薄膜图像传感器"。初步结果在2023年国际图像传感器研讨会上呈现。原文: J. Lee et al. Thin-film image sensors with a pinned photodiode structure, Nature Electronics 2023.摘要使用硅互补金属氧化物半导体技术制造的图像传感器广泛应用于各种电子设备,通常依赖固定光电二极管结构。 基于薄膜的光电二极管可以具有比硅器件更高的吸收系数和更宽的波长范围。 但是,它们在图像传感器中的使用受到高kTC噪声、暗电流和图像滞后等因素的限制。 在这里,我们展示了具有固定光电二极管结构的基于薄膜的图像传感器可以具有与硅固定光电二极管像素相当的噪声性能。 我们将一种可见近红外有机光电二极管或短波红外量子点光电二极管与薄膜晶体管和硅读出电路集成在一起。 薄膜固定光电二极管结构表现出低kTC噪声、抑制暗电流、高满量容和高电子电压转换增益,并保留了薄膜材料的优点。 基于有机吸收体的图像传感器在940 nm处的量子效率为54%,读出噪声为6.1e–。

p style="text-indent: 2em text-align: justify "中国第35次南极科考队队员在对南极雪海燕进行系统调查的基础上，首次采用红外相机等先进技术对其繁殖生态习性进行自动监测。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在为期两个多月的科考期间，本次科考队员、北京师范大学教授张正旺对南极中山站地区的鸟类进行了首次系统调查和监测，观测和记录到优势物种雪海燕470巢，并对其中109巢的繁殖状况进行了连续监测。通过11台红外相机对雪海燕繁殖行为的监测显示，其孵卵和育雏期间的活动高峰均集中于夜间。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“红外相机是研究野生动物的一项先进的技术手段，在一些珍稀物种研究中得到了越来越多的应用。这次在中山站地区进行的鸟类繁殖自动监测，是该设备在我国南极鸟类调查和监测中首次应用。”张正旺说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "在南极鸟类中，数量最多的企鹅是不能飞的南极“土著居民”，雪海燕则是翱翔天空的南极“土著居民”，它主要以磷虾为食，是南极海洋生态系统中的重要指示物种。雪海燕营巢于南极大陆及岛屿的山崖岩石缝隙中，11月底至12月初产卵，繁殖期90天至100天。/pp style="text-indent: 2em text-align: left "张正旺的研究发现，天敌捕食、极端气候和人为干扰是影响南极鸟类繁殖与种群发展的主要因素，进一步加强生态系统保护、减少人为活动影响，是未来保护南极鸟类的关键。/ppbr style="text-indent: 2em text-align: left "//p

我国科学家发现火星水活动迹象。5月11日，《科学进展》发表一项关于火星水活动的重要研究成果。基于祝融号火星车获取的短波红外光谱和导航地形相机数据，我国科研人员在火星表面发现了一种形貌上类似沉积岩的板状亮色岩石，进一步分析发现，这些板状亮色岩石富含含水硫酸盐等矿物。这标志着祝融号国际首次利用巡视器上的短波红外光谱仪在火星原位探测到含水矿物。（A）“祝融号”着陆点地貌图。（B）“祝融号”巡视路线图。中科院国家空间科学中心供图“祝融号在地质年代较为年轻的着陆区发现水活动的迹象表明，亚马逊纪时期的火星水圈可能比以往认为的更加活跃。这一发现对理解火星的气候环境演化历史具有重要意义。”论文第一作者兼通讯作者、中科院国家空间科学中心研究员刘洋说。我国首次火星探测任务天问一号搭载的祝融号火星车于2021年5月15日成功着陆于乌托邦平原南部区域。截至目前，祝融号火星车已经在火星北部低地的乌托邦平原区域行驶1年，累计行驶近2000米，获得了大量宝贵的科学探测数据。已有的撞击坑定年工作显示，祝融号火星车着陆区位于经过了后期重塑事件的亚马逊纪地层。亚马逊纪时，火星的气候已经从暖湿变为以寒冷干旱为主。轨道遥感数据分析显示，着陆点周围分布的多种地貌特征指示乌托邦平原曾经可能存在大量的挥发分。然而，“受限于空间分辨率和覆盖率，轨道遥感数据并没有在着陆区附近发现含水矿物，这为此类地貌的形成机制和该地区水活动的性质带来了诸多疑问。”刘洋表示。研究团队认为，祝融号发现的板状亮色岩石是一层着陆区本地发育的硬壳。相比美国海盗一号火星着陆器原位观察到的破碎岩石，祝融号着陆区的硬壳似乎更耐侵蚀，同时该硬壳层相对较厚。“形成如此厚的硬壳层，需要大量的液态水，仅靠大气中的水蒸气是形成不了的。”刘洋解释说。同时，研究发现，着陆区不存在明显的地表径流或河道痕迹，而且巡视路线周围并未发现由水体蒸发形成的蓬松的地表和盐霜残留物，从而排除了着陆区表面有大规模水体活动的可能。对此，研究团队提出了一种新的形成机制。该机制认为，火星沉积期前的土壤风化层在富含盐类的地下水上升或渗透期间经历了胶结和岩化作用，形成了观察到的板状岩石。盐类胶结物在毛细孔隙或靠近潜水面的地下水中沉淀，并发生活跃的蒸发和聚集。地下水位的间歇性波动可能会使硬壳进一步增厚，并形成层状结构。随后，覆盖在硬壳上的表土受到侵蚀作用流失，从而使得抗侵蚀的硬壳层暴露了出来。刘洋表示，祝融号火星车的发现表明，火星在亚马逊纪时期的水活动可能比以前认为的更加活跃。祝融号着陆区以及火星北部平原的广泛区域可能含有大量以含水矿物形式存在的可利用水。

【背景介绍】短波红外（SWIR，1000 ~ 3000 nm）光由于受空气中颗粒物的散射较弱，使其在恶劣天气或生物组织中也能提供长距离的有效探测，并在成像场景中提供更多物质化学信息，同时对人眼更安全。这使得短波红外在光通信、远程遥感、自动化视觉技术、生物成像、环境监测和光谱技术等领域中发挥着关键作用。然而，目前市场上的短波红外传感器采用异质外延技术，但由于其制备方法繁琐，不适合大规模、低成本的3D成像应用。随着胶体量子点（QDs）的出现，其尺寸可调的光学特性使其成为探测短波红外光的理想选择。虽然近年来短波红外光电二极管结构探测器的响应时间有所缩短，但至今仍未达到纳秒级水平，这成为将胶体量子点应用于短波红外光电探测领域的主要挑战之一。【成果简介】据麦姆斯咨询报道，近日，比利时根特大学的邓玉豪（第一作者兼通讯作者）等人取得了一项突破性进展，成功利用超薄的胶体量子点吸收层，实现了基于胶体量子点的短波红外光电二极管（QDPDs）的纳秒级响应。这一研究成果创造了短波红外领域全球最快响应的胶体量子点光电探测器，相关内容以“Short-Wave Infrared Colloidal QDs Photodetector with Nanosecond Response Times Enabled by Ultrathin Absorber Layers”为题在国际著名期刊《Advanced Materials》上发表，为胶体量子点在超快短波红外探测技术的进一步研究和应用提供了重要参考。【核心创新】1. 作者通过优化超薄结构器件的制备方法，克服了传统方法的不足，得到1600整流比，42%外量子点效率，98%内量子效率的光电二极管器件。2. 作者通过结构优化，实现了超薄结构下量子点层2.5倍的吸收增强，使得超薄层仍然可以获得较高EQE。3. 作者通过厚度与面积优化，平衡了载流子迁移与RC延迟时间，最终得到创纪录的4 ns响应时间。【研究概览】图1 胶体量子点探测器响应时间的数值模拟。计算表明，漂移时间将限制厚度较大的器件的响应，而RC延迟效应将决定较薄器件的响应时间，通过降低器件面积，可以实现纳秒级的响应时间。图2 胶体量子点光电探测器制备流程优化。作者通过浓度梯度的交换法，提高了PN结的质量，得到了整流比1600的器件。图3 胶体量子点光电探测器结构示意图和性能。该器件的胶体量子点层优化为100 nm，器件的EQE达到了42%，利用结构形成法布里-珀罗腔，在超薄结构的基础上将量子点层的吸收增强了2.5倍，器件的内量子效率可以高达98%。图4 不同大小、不同厚度的胶体量子点光电探测器的响应时间。通过降低器件面积、优化器件厚度可以使得器件具有更快的响应，最终实现了4 ns响应时间的世界纪录，也是首次将胶体量子点短波红外探测速度逼近到了纳秒级别。图5 进一步提快胶体量子点光电探测器的响应分析。通过提高胶体量子点层的迁移率，该器件结构还可以继续优化，完全可以实现亚纳秒级的响应时间，这为接下来胶体量子点超快探测器的研究阐明了研究方向。【成果总结】这项研究工作实现了一项重大的突破，首次设计出超薄吸收层的胶体量子点光电探测器，成功在短波红外波段实现了纳秒级的响应时间。通过采用浓度梯度的配体交换方法，制备了具有高质量PN结的薄膜结构器件。该光电探测器在1330 nm处获得了42%的外部量子效率，这得益于在胶体量子点光电二极管内形成的法布里-珀罗腔和高效的光生电荷提取。此外，通过进一步提高载流子迁移率，该器件可以实现亚纳秒级的响应时间。这项研究的成功突破将对短波红外超快光电探测技术的未来发展产生重大的影响。论文链接：https://doi.org/10 . 1002/adma.202402002【作者简介】Yu-Hao Deng（邓玉豪）博士，比利时根特大学BOF博士后研究员，主要研究方向为胶体量子点材料与光电器件，以及钙钛矿材料表征与光电器件。邓博士之前已在Nature、Advanced Materials、Matter、Nano Letters、Physical Review Letters、Advanced Science等国际期刊上发表论文数篇。

据麦姆斯咨询报道，以色列非制冷红外探测器和高功率激光二极管制造商Semi Conductor Devices（SCD），近期推出了一种基于事件（event-based）的新型短波红外（SWIR）探测器Swift-El。据SCD称，Swift-El是世界首款集成基于事件成像功能的短波红外探测器，使其成为国防和工业领域的“革命性”补充。Swift-El是一款尺寸、重量、功耗（SWaP）极低且成本低廉的VGA格式10 μm像素间距短波红外探测器。其先进的焦平面阵列（FPA）探测能力，使战术部队能够探测多个激光源、激光点、敌方火力指示（HFI）等。Swift-El具有的读出集成电路（ROIC）成像器技术，使其可在一个传感器中提供两个并行视频通道：一个标准成像短波红外视频通道和一个极高帧事件成像通道。Swift-El提供支持白天和弱光场景的短波红外成像，可实现全天候态势感知、更好的大气穿透能力，以及为战术级应用提供的低成本短波红外图像。此外，其基于事件的成像通道提供了多种先进的功能，如激光事件点检测、多激光点LST功能和基于事件的短波红外成像等，扩大了目标检测和分类的范围。Swift-El还为生产线分拣机、智慧农业等领域的机器视觉应用开辟了新可能，这些应用需要对先进短波红外图像进行分析以实现自动机器决策。Swift-El能够实现超过1200 Hz的全帧率，这对机器视觉和机器AI算法至关重要。Swift-El探测器的分辨率为640×512、像素间距10μm，由该公司位于以色列的晶圆厂生产，目前主要面向国防和工业应用，计划于2024年量产。SCD业务发展与营销副总裁Shai Fishbeing表示：“我们非常注重规模经济，以提高产能和良率，我们拥有世界上最大的热像仪制造厂。”

据麦姆斯咨询报道，以色列非制冷红外探测器和高功率激光二极管制造商Semi Conductor Devices（SCD），近期推出了一种基于事件（event-based）的新型短波红外（SWIR）探测器Swift-El。Swift-El是一款尺寸、重量、功耗（SWaP）极低且成本低廉的VGA格式10 μm像素间距短波红外探测器。据SCD称，Swift-El是世界首款集成基于事件成像功能的短波红外探测器，使其成为国防和工业领域的“革命性”补充。其先进的焦平面阵列（FPA）探测能力，使战术部队能够探测多个激光源、激光点、敌方火力指示（HFI）等。Swift-El具有的读出集成电路（ROIC）成像器技术，使其可在一个传感器中提供两个并行视频通道：一个标准成像短波红外视频通道和一个极高帧事件成像通道。Swift-El提供支持白天和弱光场景的短波红外成像，可实现全天候态势感知、更好的大气穿透能力，以及为战术级应用提供的低成本短波红外图像。此外，其基于事件的成像通道提供了多种先进的功能，如激光事件点检测、多激光点LST功能和基于事件的短波红外成像等，扩大了目标检测和分类的范围。Swift-El还为生产线分拣机、智慧农业等领域的机器视觉应用开辟了新可能，这些应用需要对先进短波红外图像进行分析以实现自动机器决策。Swift-El能够实现超过1200 Hz的全帧率，这对机器视觉和机器AI算法至关重要。Swift-El探测器的分辨率为640 x 512、像素间距10μm，由该公司位于以色列的晶圆厂生产，目前主要面向国防和工业应用，计划于2024年量产。SCD业务发展与营销副总裁Shai Fishbeing表示：“我们非常注重规模经济，以提高产能和良率，我们拥有世界上最大的热像仪制造厂。”

武汉光电国家研究中心、光电信息学院唐江教授团队与海思光电子有限公司合作，制备出一种适配硅基读出电路（ROIC）的顶入射结构的光电二极管，实现了30万像素、性能可媲美商用铟镓砷（InGaAs）的短波红外芯片，为国内首款硫化铅胶体量子点（PbS CQD）红外成像芯片。6月16日，相关成果以“A near-infrared colloidal quantum dot imager with monolithically integrated readout circuitry”为题发表于最新一期“Nature Electronics”期刊。红外光电二极管与硅基 ROIC 的单片集成工艺简单、成本可控，且有望极大地提升红外成像芯片分辨率。不同于高温外延生长的红外材料，PbS CQD采用低温溶液法加工，衬底兼容性好，可与硅基 ROIC 单片集成。但现有PbS CQD器件结构不能充分适配硅基ROIC，其耗尽区远离入射光，导致器件外量子效率低。国外STmicroelectronics、IMEC等相继报道基于PbS CQD和硅基ROIC单片集成的红外成像芯片，其像素尺寸远小于InGaAs芯片，在分辨率、成像波段方面有着显著优势，但国内机构尚未有相关报道。唐江教授团队根据PbS CQD的特性，设计出了适配硅基ROIC的顶入射结构光电二极管，通过模拟分析和实验优化器件结构，使耗尽区靠近入射光，实现光生载流子的有效分离与收集，从而提高器件外量子效率。针对磁控溅射中高能粒子对PbS CQD界面的损伤，通过引入C60界面钝化层降低界面缺陷，通过驱动级电容和电容-电压测量分析证明了探测器缺陷浓度降低至2.3×1016cm−3，接近广泛研究的PbS CQD光电二极管的最佳值。文中报道的顶入射 PbS CQD 光电二极管的外量子效率达63%，探测率达2.1×1012Jones，−3dB带宽为140kHz，线性动态范围超过100dB。基于最优的PbS CQD光电二极管，团队进一步实现了国内首款PbS CQD成像芯片的制备，其分辨率为640×512，空间分辨率为40 lp/mm（MTF50），具有可与商用InGaAs成像芯片媲美的成像效果，并且其外量子效率高于国外报道的PbS CQD成像芯片。此外，文中展示了PbS CQD红外成像芯片在水果检测、溶剂识别、静脉成像等方面的应用，证明了其在广泛的应用潜力。图1 PbS CQD成像芯片。a) 成像芯片整体示意图；b) 成像芯片横截面示意图；c) 成像芯片的横截面扫描电镜图像；d) 成像芯片的俯视示意图；e) 单个像素的电路图；f) 电路的读出时序。图2 PbS CQD成像芯片的应用。a) 智能手机（硅基成像芯片）和d) PbS CQD成像芯片在自然光照射下拍摄的苹果和水图片；b) PbS CQD成像芯片和e) InGaAs成像芯片在940 nm光照下拍摄的手掌血管的照片；c) 图b中的红色虚线（线1和线2）的灰度变化；f) 图e中的红色虚线（线1和线2）的灰度变化；g) PbS CQD成像芯片和InGaAs成像芯片在940 nm光照下拍摄的水和乙醇照片（S1和S3为水溶液，S2和S4为乙醇溶液）；h) 溶液S1-S4 的归一化灰度直方图；i) 不同浓度（25%、50%、75% 和100%）的酒精的归一化灰度直方图。论文第一作者为武汉光电国家研究中心博士生刘婧，通讯作者为高亮副教授和唐江教授。论文第一完成单位为华中科技大学。该研究工作得到了海思光电子有限公司在读出电路方面的大力支持，以及华中科技大学分析测试中心和武汉光电国家研究中心纳米级表征和器件中心的设施支持。该工作获得了国家重点研发计划、国家自然科学基金、湖北光谷实验室和武汉光电国家研究中心创新基金的资助。同时感谢刘冬生教授和李豪博士在电路方面的讨论与支持。

陕西知芯外延半导体有限公司（简称：知芯外延）于2022年在秦创原平台支持下成立，基于西安电子科技大学微电子学院的研发团队，企业研究的硅基四族外延晶圆打破了国外的设备、技术封锁，解决了我国的“卡脖子”技术，带动了我国高端光电探测器、硅光集成产业、超高速通讯器件等各个方向产品的升级。知芯外延主要研究具有硅基四族外延晶圆，在不同掺杂、厚度、纳米结构等参数下的成熟生长工艺，同时团队还研发出了基于硅锗外延晶圆的红外探测器芯片。目前企业生产的外延晶圆以硅基四族材料为主，包括硅基锗、硅基硅锗，硅基锗锡等，可应用于红外探测器、激光雷达、光通讯、三四族材料硅基衬底等各个领域。基于硅锗外延片的硅锗短波红外探测器，作为一种全新的短波探测器技术路径，其高集成度、低成本的优势，将能够成为代替传统材料实现短波红外大规模、各领域应用。在世界各国争相发展短波红外探测技术的当下，陕西知芯外延半导体为我国的技术突破持续发力。公司已入选陕西省光电子产业重点项目，并与多所研究院、军工单位达成合作。项目促进光电子产业创新链发展的同时，也为产业链的发展提供了核心技术支撑，助力西安走上“追光”路。

省第十二次党代会强调，“坚持创新驱动发展，加快建设现代产业体系”“打造全国科技创新高地”。明确提出，加强战略科技力量培育，争创国家实验室或在鄂基地，推进全国重点实验室优化重组，高水平建设汉江实验室、光谷实验室和东湖实验室等湖北实验室，建设重大科技基础设施集群。去年2月至今，我省已有10家湖北实验室陆续正式运行，它们“组团”发力，为推进全省科技创新体系整体效能加装“发动机”，增强新动能。一年多来，湖北实验室科研取得了哪些进展？建设者们有哪些新探索？8月底开始，湖北日报全媒记者先后走进部分湖北实验室，感受这里科研一线创新攻关的风采。 “我们一直在做相关实验，不断提高它的稳定性，争取早日产业化。”8月25日，湖北光谷实验室8楼，华中科技大学武汉光电国家研究中心副教授高亮向湖北日报全媒记者介绍，他所在的唐江教授团队目前研制的量子点短波红外成像芯片进展顺利。 每天“泡”在实验室，不停地实验、检测 红外成像芯片是光传感技术的基础之一，被广泛应用于机器视觉、物质鉴别、生物成像等新兴领域。然而，受加工温度和单晶基板的限制，现有的红外成像芯片主要采用异质集成的方式实现红外光电二极管与硅基互联，面临工艺复杂、分辨率受限、大规模生产困难、成本高等问题。 “电子产品使用的硅基芯片主要工作于可见光波段，成像距离受环境限制，弱光下成像效果差，难以分辨同色的不同物体。可见光与短波红外融合，就能够有更好的成像体验，如图像细节完整，夜晚成像清晰，而且短波红外穿透雨雪雾霾的能力极强，在恶劣天气中还能进行障碍预警。”高亮介绍，基于此，量子点红外探测器经过十几年的发展，其性能（探测波段、响应度、比探测率）已经接近传统材料器件的性能，拥有巨大的成本优势。他们团队正在做的，就是研发量子点短波红外成像芯片量产化技术，为光谷实验室技术孵化落地做出贡献。 研二学生张琳祥两年前加入这个团队，从此每天都“泡”在实验室。“我们要不间断地进行芯片工艺调试，探索适于自动化制备的最佳工艺窗口。”记者看到，在不同的实验室，团队成员分别进行量子点合成、液相配体交换、浆料配制等流程，然后通过喷墨旋涂，制备量子点薄膜。“薄膜是关键，再通过全低温一体化集成，制作成红外探测芯片。”张琳祥介绍，他的工作就是通过不断测试芯片，找到一个更稳定、更合适的器件结构，即便在复杂的环境下，也能够保持器件性能。 团队有二十多人，结束暑期生活返校后，他们已经在实验室工作快一个星期了。“实验中我们碰到的失败数也数不清，就是在失败的基础上一点点摸索，一点点前进。”他们克服材料、结构、集成工艺等重重难题，从970纳米到1.3微米、1.55微米，再到目前的1.9微米，探测范围越来越广。 看着这些可喜的数据，张琳祥和同伴们很开心。“老师教导我们，研发过程中要沉下心，要有定力，把该做的工作做好。” 国内首款！硫化铅胶体量子点红外成像芯片研发成功 今年上半年，唐江教授团队与海思光电子有限公司合作，制备出一种适配硅基读出电路的顶入射结构的光电二极管，实现了30万像素、性能可媲美商用铟镓砷的短波红外芯片。这是国内首款硫化铅胶体量子点红外成像芯片，相关成果已发表在6月份的Nature Electronics期刊。 PbS CQD成像芯片。a) 成像芯片整体示意图；b) 成像芯片横截面示意图；c) 成像芯片的横截面扫描电镜图像；d) 成像芯片的俯视示意图；e) 单个像素的电路图；f) 电路的读出时序 据介绍，红外光电二极管与硅基读出电路单片集成工艺简单、成本可控，且有望极大提升红外成像芯片分辨率。不同于高温外延生长的红外材料，硫化铅胶体量子点采用低温溶液法加工，衬底兼容性好，可与硅基集成电路单片集成。但现有相关器件结构存在不适配难题，其耗尽区远离入射光，导致器件外量子效率低。 唐江教授团队根据硫化铅胶体量子点的特性，设计出了适配硅基读出电路的顶入射结构光电二极管，通过模拟分析和实验优化器件结构，使耗尽区靠近入射光，实现光生载流子的有效分离与收集，从而提高器件外量子效率。 国内首款硫化铅胶体量子点红外成像芯片，具有可与商用铟镓砷芯片媲美的成像效果。同时，在水果检测、溶剂识别、静脉成像等方面，也具有广泛的应用潜力。 高亮说，“目前，高端短波红外成像芯片国外禁运，铟镓砷芯片正处于卡脖子现状。我们想早日做好中国人自己的量子点短波红外成像芯片，助力科技强国建设。” 记者了解到，光谷实验室运行一年多来，聚焦光电子技术与装备，争创国家实验室，瞄准未来智能时代的高端芯片、光电融合、异质异构集成、“感—存—算—通—动—能”一体化复杂巨系统等前沿科学与技术问题，开展长期稳定的基础与应用研究，围绕通信、传感、物联网、高端制造等重点行业发展的卡脖子难点问题，力争实现率先突破和国际引领，助推“武汉中国光谷”走向“世界光谷”，成为国家在光电子领域的战略科技力量。

利用短波红外波段通过干燥过程分割来估计土壤含水量 土壤水分是直接影响蒸发、入渗和径流等多种环境过程的重要因素。而且，土壤水分在农业蒸散与粮食安全、湿地退化、干旱、陆气界面的能量交换等相关研究领域发挥着重要的作用。地面测量能够提供易于校准和长时间连续获取的数据，但该种方法仅针对单个小区域，难以支持空间变化研究或实地研究。基于水和土壤介电特性的巨大差异，微波遥感被广泛应用于大空间尺度的土壤水分监测，但不适用于精准农业等多种研究。热遥感可以根据地表温度来估算土壤水分，但热遥感信号不单受到土壤含水量（SMC）的影响，湿度、风速、大气条件等其他参数也会影响估计结果。而光学遥感由于其精细的空间分辨率和利用诸如MODIS、Landsat系列和Sentinel任务等卫星数据进行大尺度监测潜力之间的平衡而引起了诸多关注。目前已经提出了许多指标和模型来阐明反射率特征随SMC的变化，并利用实验室、实地、机载和卫星数据从窄带和宽带的反射率来估计SMC。这些方法/指标主要针对从饱和到风干的各级SMC；然而，作者发现饱和到风干的单一关系映射会导致准确估计的错误印象。在整个干燥过程中，光谱反射率特征和SMCs之间的回归关系不一致导致对相对较低的SMCs估计的精度较低。基于此，在本研究中， 来自南京大学、康奈尔大学和河南农业大学的研究团队提出了一种分割方法以更准确的估计SWC。作者监测了代表不同土壤特性的三种土壤样品的整个干燥过程，并通过蒸发速率变化确定其过渡点（如高SWC的阶段1干燥和低SWC的阶段2干燥）。建立了SMC估计指数，即短波归一化指数（SNI），基于辐射传输模型支持干燥过程中的SNI指数趋势。图1 实验装置示意图。利用ASD FieldspecPro光谱仪进行光谱辐射亮度采集。【结果】 图2 a) 三种土壤样品蒸发速率变化与干燥时间的关系，b) 干燥过程中三种土壤在2150 nm处的反射率变化。 c) 三种样品蒸发速率导数的最大值确定干燥阶段分割点。 图3 三种样品砂/土壤含水量与光谱反射率之间的线性和对数回归的R2，a) 石英砂，b) 圬工砂，c) 伊萨卡土壤，d) 模拟大气透射率。在 a)、b) 和 c) 中，黑色虚线标记为1680 nm和2150 nm。图4 a) 显示了SMC估计的验证结果。 b)、c) 和 d) 显示了三种样品的 建模曲线（实线）、回归曲线（虚线）和验证数据集（空心圆圈）。图5 a）SMC估计值和测量值关系图，其中SMC估计值使用SNI2在线性回归中计算，Bwater 在1980 nm处评估。 图 b)、c) 和 d) 显示了三种样品的建模曲线（实线）、回归曲线（虚线）和验证数据集（空心圆圈）。【结论】利用单一回归关系和单一指数估计整个干燥过程的SMC对所有土壤类型并不是有效的。该研究证明了利用现有方法估计SMC结果不准确，以及在分割干燥过程中估计SMC的基本原理。监测整个干燥过程中3种不同土壤样品的光谱反射率和重量，将其分为两个阶段用于训练和验证。此外，基于辐射传输模型研究不同干燥阶段所提出指数和光通过水的路径长度之间的关系，并支持了经验方法建立的回归关系，尤其是对路径长度相对较短的土壤。结果表明，在分割思想下，SMC估计值和测量值之间的相关性明显提高，尤其是在SMC较低的情况下（阶段2干燥过程）。蒸发速率变化决定了干燥过程的分割过渡点，所有的土壤类型并不是一个特定的SMC值；因此，理解蒸发和SMC变化导致的光谱反射率变化之间的关系是极其重要的。例如，在实际使用中，石英砂阶段2干燥可以忽略，但它却是伊萨卡土壤干燥的重要组成部分。SN1/SN2指数结合可以有效估计三种样品的SMC。对于阶段1干燥，利用SNI1指数在1680 nm和2150 nm处的反射率预测SMC是有效的。在阶段2干燥中，尽管使用1930-2150 nm组合的SNI2指数实现了最佳相关性，但作者认为1980 nm比1930 nm更适合实地应用。这种波段选择是为了避免强烈的大气水汽吸收，以确保足够的地面反射辐射到达飞机或卫星传感器。相对于将阶段2干燥视为阶段1干燥延续的指标，相关关系显著改善。作者得到了如下结论：1.干燥过程分割对从光谱反射率数据准确估计SMC是很有必要的，尤其是对于具有较长阶段2干燥过程的土壤。例如本研究中的伊萨卡土壤。对于与伊萨卡土壤相似的土壤，基于整个干燥过程的SMC估计可能会导致阶段1或阶段2干燥的偏差，这取决于哪个阶段有更多的训练集。2. 由于石英砂中光通过水的路径长度相对较长，因此当SMC较高时，SNI具有独特的特征。在圬工砂或伊萨卡土壤中，half-logistic型的SNI曲线不同于线性关系。当光程较长时，拟合关系应由线性回归变为对数回归。3. 在阶段2干燥过程中，利用现有卫星系统常用的光谱波段组合难以准确估计SMC；使用高光谱数据可以获得更高的精度，可以提供近强水吸收波段的数据，如1930 nm。虽然由于大气水汽的吸收，1930 nm不能在实验室外有效地使用，但稍微偏离中心的波长(如1980 nm)仍然比水吸收波段范围外的波长表现更好。

为了多方位展现我国在近红外光谱领域的最新成果，仪器信息网和近红外光谱分会计划合作制作《近红外光谱新技术/应用进展》网络专题，同时也以此献礼近红外分会成立10周年，并寄语2021年国际近红外大会。我是受益于近红外分会和仪器信息网的人，感恩无限。愿借此机会，把自己多年来对近红外在果蔬品质无损检测方面的认识和认知与大家共享。中国农业大学 韩东海教授　　1. 前言　　以前我不论是指导学生科研还是学会报告话题都比较大，宏观且泛泛。论述宏观有利于扩宽人们的视野，开阔思路，但不能解决具体问题。今天着重讲些细节，有些属于经验之谈，直击要点，但略显有点理论支撑不足。我认为两者均不可或缺，只是每个人的发展阶段不同从而导致的需求不同而已。　　本文对于研究果蔬品质无损检测的专家学者也许能有些帮助，而对于其他研究方向的如能有所参考就是万幸了。　　近红外是个多学科交叉的结晶，不同专业背景、不同经历会有不同体会，有不妥之处，望多多指正。　　2. 果蔬分选简介　　先简单介绍一下果蔬分选。果蔬分选包括两大独立要素。一个是大中小的级别分选，一个是优良中差的等级分选。大果中有优良中差，优果中有大中小。近红外在果蔬分选上的应用始于二十世纪80年代末。之前的果蔬分选主要是级别分选，部分用机器视觉或依靠人工按照外观颜色进行等级分选。外观颜色与内部品质有一定的相关性，但难以达到生产要求。一是误判率较高，二是有些果蔬无法实施，例如猕猴桃等。而且那时的设备大小宽窄尺寸基本是固定的，不能轻易更改。　　近红外在果蔬内部品质检测上的应用使得分选设备发生了革命性的变化。首先，实现了内部品质等级无损检测，大大地提升了分选设备功能，从这个意义上讲，近红外引领果蔬分选技术实现了飞跃式发展；二是设备结构大为简化，大小宽窄可自由组合，就像积木一样。　　3. 近红外与果蔬检测可谓绝配　　近红外与众多物料有着非常完美的结合。例如烟草、饲料、石油化工、医药。果蔬也是其中一例，不过内涵却与其它不同。　　首先是波长范围。果蔬水分约为80-90%，水果糖度在10-20°Brix之间。其他成分虽然很多，但含量很少。1100nm以下的短波近红外适用于果蔬类高水分物料。　　其次是光谱采集方式。果蔬内部质量无损检测除了糖度以外，还要检测内部褐变、糖心等，必须采用透射方式采集光谱。短波近红外穿透力强，加之，1100nm以下属于硅检测器范围，仪器造价比铟镓砷要便宜很多，这又为大量普及应用创造了有利条件，为量大利薄的农产品销售提供了强有力的支撑，因此是最佳选择。　　最后是光源功率。果蔬品质无损检测手持和便携以及台式专用仪器的电源功率，LED最小，卤素灯小则1-2W，大则12W。而用于在线检测时，1秒钟要检测5-6个果蔬，西瓜每秒3-4个，扫描时间短，需要配置高达200-300W大功率光源，检测西瓜时甚至达到2000W。　　4. 近红外首先在水果在线检测上发力　　1989年，日本三井金属矿业株式会社EI推进事业部在冈山县一宫农协推出了世界上第一台桃果实糖度在线漫反射无损检测分选设备，1992年又相继推出了苹果、梨的检测系统。之后，杂贺技术研究所、MAKI制作所、NIRECO也研制出类似设备，继而在日本大面积推广。　　基于漫反射原理的检测主要用于薄皮水果诸如苹果、梨、桃等，而用于柑橘检测则效果不佳，于是又研发出基于透射原理的检测，一直延续至今。随着检测项目的增加，由单一的糖酸度向内部褐变、糖心、水浸、局部失水、空洞等多指标同时检测延伸，落叶果及西瓜甜瓜类果实则主要采用漫透射方式。特殊情况时，苹果和葱头需要在两个位置同时采集光谱。　　现在日本SHIBUYA精机株式会社成为果蔬分选设备厂家中的一支独大，从核心部件光谱仪等内外品质评价系统到输送装箱码垛以及控制系统全部独自生产，近江度量衡株式会社部分自主，部分外协。三井、杂贺、NIRECO则只生产内外品质评价系统。　　果蔬内部品质近红外在线检测技术因能直接解决农业生产问题，并带来经济效益和社会效益，在先进国家政府的资助下得到大面积推广应用，仅日本至少有4000个大型果蔬分选设施正在运行。　　5. 近红外光谱采集方案多种多样　　果蔬物料尺寸有大有小，果肉有薄有厚，糖酸度有高有低，且分布不均。由此产生若干检测个性化方案。例如光谱采集方案就有如下之多，图1- 6。　　图1和图2光源和检测器布置相同，但物料放置及输送环节有别。图1托盘不但能平稳地输送西瓜，避免磕碰，而且还可遮挡杂散光进入检测器。依据西瓜、甜瓜类的生理结构，花萼处果皮最薄，花萼冲下放置，有利于获取更多的内部信息。由于菠萝果心粗大，横置更妥，且输送更平稳。　　图3和图4的光源与检测器设置一样，但样品放置和光谱采集细节有所不同。西红柿的果柄影响信息接收，如图3所示，故倒置。由于物料内部组织构造差异很大，苹果肉质均匀密实，而西红柿则有外果皮、中果皮、果浆、胎座，少许空腔，各组织之间光特性差异大，造成散射不均。为此，苹果光源布置向赤道下方照射，靠苹果赤道直径大来遮挡杂散光(图4)。而西红柿则照射上半球，以利获得更多有效信息。　　图5和图6的光源和检测器设置相同。图5为常规布置，而图6采用了特殊透镜，缩小了光斑大小，因为柑橘比葱头体积小，这样可有效避免杂散光进入检测器。这只是一个公司的方案，加上其他公司的独具匠心的思考，采集方案层出不穷。　　6. 检测对象、检测项目和检测精度　　表1列出了来自三井金属计测公司的透射模式部分检测对象和检测项目，这些检测对象检测项目早已成熟，转为常规。其他公司，如SHIBUYA精机、近江度量衡、NIRECO、杂贺技研均能实现，包括一些没有列入的检测对象和检测项目。即使如此，有些项目也不是百分之百正确检出，例如局部褐变误判率较高。但是小果实，例如樱桃、草莓，个别水果，如葡萄，诸如此类的近红外在线分选技术暂不多见。表1 透射模式检测对象及检测项目1)　　由于在线检测所用光源功率较大，能确保获得足够强的有效信息，故检测精度一般高于便携和手持仪。以SHIBUYA精机株式会社在线内部检测装置为例，各种水果的糖度检测精度如表2所示。表2 糖度检测精度2)对象苹果梨蜜桔桃西瓜西红柿柿子甜瓜SEP0.280.330.340.370.420.500.610.74　　由表2可知，苹果检测精度最高，甜瓜最低。这个趋势与其他厂家基本一致。也就是说，苹果是最好检测的，而果肉厚内心甜的甜瓜最难检测。一般消费者对于糖度相差0.5Brix以内难以察觉，故水果检测精度SEP如能达到0.5就能满足生产要求。　　日本的水果品质普遍较高，好吃已经不是问题。为了适应新的国际形势，加大水果竞争力度，日本政府正在组织产学研攻破果蔬功能成分在栽培、管理、在线无损检测方面的难题。苹果重点提高花青素含量，西红柿是番茄红素，柑橘是β-隐黄素，胡萝卜是番茄红素和β-胡萝卜素。由于这些成分含量比较少，近红外检测存在一定难度。番茄红素已经实用化，其他几个成分仍在努力中。　　7. 水果手持、便携、台式专用仪器发展势头强劲　　2000年，FANTEC开始销售世界上第一台水果专用便携仪FRUIT TESTER-20，时间不长又推出FQA NIR GUN手持仪(图7)。便携仪和手持仪主要用于科学研究，同时也为那些生产量小的个体果农带来福音，因为花几十万或百万日元就能达到几个亿的设备功能，只是生产效率无法相比。　　同年，KUBOTA公司首先推出了台式仪，其后又推出便携仪，从2019年7月始，对原有机型进行升级换代，如图8和图9。这两款仪器社会保有量估计在1000台左右，也是本人认为最好用的仪器。　　这台仪器的日本水果模型拿到中国无需修正，可直接使用，预测值准确稳定，该仪器像素点只有254个，糖度模型采用的是4-5个波长的MLR。本人实验室在北京奥运前购买了一台，十几年过去了，现在还在使用中，中途只更换过电源开关。我曾问过这台仪器的研发部长石桥先生，他说，因为内置波长横纵坐标自动校正功能，所以仪器预测值才稳定。横坐标校正方法已经成熟，但纵坐标措施不多，也许谁掌握了纵坐标校正技术，谁就能占领市场。　　N1(图10)从2009年开始销售，由于产品精制，价格便宜，至2017年8年间共销售648台。最为特殊的是该仪器采用了不受杂散光影响的TFDRS法(TFDRS:Three-Fiber-based Diffuse Reflectance Spectroscopy)，1点照射，2点接收。通过2个漫反射强度比计算相对反射率,进而获得相对吸光度比。该吸光度比不受漫反射光路的变化影响，且与水果糖度呈直线相关。该检测模型建立在标准样品基础上进行模拟，推导出方程，然后用水果进行验证，故在实际应用中，不需进行参比测量，不需进行模型维护，是这一种全新思维，不同于传统方法。　　PAL光传感器是最新系列水果手持糖度仪(图11)，采用LED光源进行糖度无损检测。目前应用对象分别为苹果、梨、桃、葡萄、迷你西红柿。从2017年开始销售以来，不到一年就售出400台，该公司的销售目标是1万台。　　还有几种正在出售的台式仪和手持仪。　　QSCOPE-DT功能最强大，不但可以预测糖酸度，也可检测内部品质。Amaica-Pro 与KUBOTA台式仪一样，检测糖酸度的同时也可称重，把级别和等级分选元素集于一体，是小型果蔬分选仪典型代表。CD-H100采用滤光片技术，物美价廉，缺点是仪器台间差较大，建模任务艰巨。　　我认为，在台式、便携、手机水果专用仪器中，SACMI的台式仪适应性最广，如图12。因为这台仪器采用了8个20W的卤素灯，功率强大。内部采用不锈钢锥形挡板，将光源与检测器分隔在圆锥挡板内外。光源在锥形板外向上照射，结构上保证了杂散光不能进入检测器。检测器在圆锥挡板内，当水果放置在锥形挡板顶端时，橡胶圈的密封阻挡了反射杂散光的进入。这种漫透射设计加上大功率，不论是内部成分还是内部病变的检测均能胜任，是个科研好帮手，就是价格偏贵。　　8.样品真值测量　　真值测量往往被轻视，特别是像水果类的样品，不论是品种间、还是种类间差异都比较大，没有深入了解细致筹划，将影响建模效果。因为建模预测精度永远不可能超过实测精度。以如下两个案例进行说明。　　甜瓜光谱采集位置是花萼处，故在花萼处取ф40mm(因为环形光源直径是ф38mm)果肉打碎后取果汁测量糖度，如图13所示。　　图14是柑橘糖度实测值图解。充分考虑样品生化特性，整体榨汁，再经过滤实测值更准确。　　9. 展望未来　　近红外在果蔬品质检测方面的应用已经30年了，技术细节在不断完善进步，但整体思维模式有待突破。　　上面介绍的都是近红外光谱在果蔬品质无损检测上的应用，近年来，近红外图像也取得了长足进步。近红外激光正在发挥着特殊作用。随着LED光源，特别是近红外区域LED连续光源的研制成功、光谱仪小型化、微型化、量子光谱仪的问世、无线通讯、　　5G数据快速传输、人工智能等方方面面的突飞猛进，局部照射，多点测量，攻破尚存顽症指日可待。　　10.总结与寄语　　编辑审阅初稿后提出“日本的果品筛选技术对中国近红外技术在果品检测方面有什么经验借鉴？这方面的内容可否给大家稍微总结一下？”我觉得编辑的建议很好，也很重要，关键是我的能力有限，担心难以胜任。　　首先，中国的近红外仪器必须走专用化发展之路，这一点大家已经取得共识，不再赘述。　　其次，近红外专用仪器必须走共同合作研发之路，这一点大家也不会有异议。　　最后，各个环节必须精益求精，方能广为应用。以水果为例归纳如下：　　1)仪器不但要提高信噪比，还应在水果主要成分糖酸吸收波段800-950nm间提高灵敏度，以期获得更多有效信息。　　2)不论是254个像素还是1024个，波段区间应有所侧重。考虑到水果颜色或者说叶绿素(670mm)有时也是检测指标之一，650nm-970nm区间更适合水果。　　3)漫透射、透射因扩展性好已成为光谱采集的主流。同时，消除大小影响的配套措施不可或缺。　　4)透射能量谱一旦低于10%，检测器有可能在检测限以下，此时，吸光度与样品浓度不符合朗伯比尔定律。要么加大光源功率，要么提高仪器灵敏度、要么延长积分时间等加以调整。　　5)日本几大果蔬内部品质近红外无损检测系统均为各自专利产品，这是核心，也是关键。　　国内从事近红外研究生产应用的专家学者工程师高达数千人，经过二十几年的实践和积累，近红外技术在中国的大范围推广应用、厚积薄发之日已经迎面扑来。　　参考文献　　1. https://www.mitsui-kinzoku.co.jp　　2. SHIBUYA精机株式会社宣传资料　　3. http://www.sacmi.com/　　4. KUBOTA KBA100使用说明书（中国农业大学 韩东海）

p style="text-align: center "img title="002.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/694a02ea-3cd0-463f-b9ba-a8fa80a93e9d.jpg"//pp　　近日，国家自然科学基金委员会主持的国家重大科研仪器设备研制专项项目结题验收会议在北京举行。大连化物所李灿院士、冯兆池研究员团队主持完成的“电场、磁场调制的短波长手性拉曼光谱仪研制”专项通过结题验收，并获得优秀。这个进展也在Applied Spectroscopy(2017，71(9)，2211-2217)上发表。成功研制出国际上第一台457nm激光为激发光源的短波长手性拉曼光谱仪。/pp style="text-align: center "img title="002.jpg" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/9a1f6b78-2cd3-4bba-b2c0-7ee292355bc0.jpg"//pp　　手性是自然界的基本属性之一，手性分子的研究在生命科学、药物合成及不对称催化等领域中具有重要的意义。其中手性分子的绝对构型鉴定是科学界的一个挑战课题。手性拉曼光谱是手性分子结构表征的一种新的光谱学方法，由于该方法不需要样品结晶，可直接对溶液相中手性样品进行绝对构型的鉴定，因而受到学术界和工业界高度关注。然而，手性拉曼光谱的本征信号非常弱，比常规光谱技术信号弱3至7个数量级，因此在实验上检测手性拉曼信号极具挑战。该研究团队在多年紫外拉曼光谱仪器研制的基础上，提出短波长手性拉曼光谱仪器的研制思路，基于躲开电子态吸收和避免荧光干扰两个基本原理分析，优化选取了适合于手性拉曼光谱的457nm激光作为光源，与国内外相关光谱仪器公司合作，成功研制世界上首台短波长手性拉曼光谱仪，也同时填补了我国手性拉曼光谱技术的空白。/pp　　仪器研制成功后，在近期举行的第十九届全国光散射学术会议上，还专门举行了457nm短波长手性拉曼光谱学术研讨会。国内分析化学、不对称合成、药物研究领域的6位院士、拉曼光谱领域的相关专家以及华北制药集团等手性药物的企业技术负责人近30位专家出席了会议。与会专家在听取了项目负责人李灿的总结汇报、项目组其他成员的研制工作介绍、以及现场测试专家的汇报后，进行了深入的研讨。最后与会专家认为：该国际上首次成功研制的457nm短波长手性拉曼光谱仪，信噪比大幅度提升，摄谱时间由数小时缩短至几十分钟，待测样品要求从纯化合物到10%，使手性拉曼仪器性能达到了一个新的高度，同时也填补了我国在手性拉曼光谱仪器的技术空白。并建议将短波长手性拉曼光谱仪尽快工程化，该光谱仪预计将在手性分子鉴定、新药合成和鉴定、不对称催化和生物大分子研究领域发挥重要的作用。/pp　　文章题目：A Short-Wavelength Raman Optical Activity Spectrometer with Laser Source at 457nm for the Characterization of Chiral Molecules/p

p style="text-align: justify "　　strong仪器信息网讯/strong 2020年9月16日-9月17日，第十四届中国科学仪器发展年会(简称ACCSI2020)在天津东丽湖恒大酒店召开，吸引了来自“政、产、学、研、用”等方面的近1000位高端人士参会。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/64ce4065-3ef9-4cd4-aee8-c9ee6474e24d.jpg" title="现场 (1).jpg" alt="现场 (1).jpg"//pp style="text-align: center "strong会议现场/strong/pp style="text-align: justify "　　作为科学仪器的重要成员之一，近红外光谱仪器在科学研究和各行业应用中发挥了重要作用。据国外相关研究机构调研显示，2019年全球近红外光谱市场3.95亿美元，预计2023年该市场将达4.85亿美元。而作为科学仪器行业的高增长地区，亚太地区，特别是中国近红外光谱技术的推广和普及依然是大家关注的热点。为了进一步推进近红外光谱仪器的产业化，ACCSI2020主办方仪器信息网和中国仪器仪表学会近红外光谱分会、南开大学特别合办“近红外光谱仪器研制与应用推广”专题论坛。本论坛邀请了20余位近红外光谱研究与应用领域的专家学者，以及仪器公司的研发和应用推广人员共议近红外光谱仪器产业化现状，诊断当前仪器研制及应用推广中的问题，并为下一步产业化发展寻求新方向和有效模式。/pp style="text-align: center"img style="max-width:100% max-height:100% " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/e20a09db-7acf-4755-b5a6-5ff9ba897509.jpg" title="邵学广-1.jpg" alt="邵学广-1.jpg"//pp style="text-align: center "strong南开大学邵学广教授主持会议/strong/pp style="text-align: justify "　　本次会议由南开大学邵学广教授主持，会议伊始，邵学广教授就发出倡议，鼓励大家头脑风暴，在讨论的过程中不仅要提出存在的问题，也要提出对解决方案的建议。邵学广教授说，大家可以提出一些“异想天开”，或者“天方夜谭”式的想法和建议，希望通过此次论坛可以碰撞出一些“火花”，为新型仪器的研发、新应用领域的开拓提供新的思路。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 471px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/f166352e-6e77-4688-a0fa-c50717c970e7.jpg" title="1.jpg" alt="1.jpg" width="450" height="471" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify "　　仪器标准、仪器校准规程、仪器计量认证等标准/规程是本次专题论坛中大家聚焦的一个重要话题。与会专家表示，用好近红外光谱仪器，必须要清楚了解仪器使用过程中的状态，而期间核查可以让仪器性能指标有客观的标准，因此制定近红外光谱仪器相关的计量检定规程势在必行；另外，资质认定对实验室及特定行业的应用推广具有重要的意义，据悉目前已经有烟草行业相关单位正在进行CNAS认证，这对近红外行业来说具有非常重要的引领作用。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 493px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/bcface30-1dfb-45ac-acb4-0bc0bd901f77.jpg" title="微信图片_20200929102851.png" alt="微信图片_20200929102851.png" width="600" height="493" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify "　　对于科学仪器而言，软件是一个绕不开的话题，而鉴于模型建立、模型传递、模型修正等因素，近红外光谱仪器对软件的依赖更加明显。与会专家建议化学计量学专家、仪器研制厂商等可以联合开发软件平台，充分考虑各方面因素，更完善的呈现软件的需求，并通过服务器的模式给大家提供服务；另一方面，正是因为近红外建模及后续维护的工作较多，“运维”在近红外仪器的售后方面尤其重要，鉴于此，很多与会代表纷纷建议推行服务收费的模式，用服务推进近红外光谱技术的应用推广。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 470px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/12366653-c6f1-4153-92b8-d6ebc33cc11e.jpg" title="3.jpg" alt="3.jpg" width="600" height="470" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify "　　应用拓展一直是近红外人努力的方向和目标，而找准应用环境对近红外仪器而言至关重要。目前，我国近红外光谱技术在烟草、饲料等行业取得了不错的应用成果，但是更多领域的应用拓展还需多方共同努力。不少与会代表反馈，对近红外光谱技术而言，应该根据使用条件，选择合适的使用场景，研发专用的仪器；此外，为了更进一步助力应用拓展，相关应用标准的建设也一直是大家关注的话题。与色谱等分析技术相比，目前近红外光谱技术的相关标准还有很大的欠缺，很多与会者表示，从团体标准、企业标准开始着手或是一个很好的突破点。/pp style="text-align: center"img style="max-width: 100% max-height: 100% width: 300px height: 245px " src="https://img1.17img.cn/17img/images/202009/uepic/bf4c8c15-dfe4-4dd4-825e-1e4716f96f0e.jpg" title="4.jpg" alt="4.jpg" width="300" height="245" border="0" vspace="0"//pp style="text-align: justify "　　特别值得一提的是，近红外光谱技术的普及是大家反馈的一个共同话题。讨论过程中，各位代表纷纷表示，目前近红外的碎片化应用比较多，需要在应用方面加大宣传。更有行业应用代表介绍了自己的切身体验：传统分析化学是基于分离纯化，而近红外进行的是基于复杂基质情况下的分析，如何让在传统化学分析理念基础上培养出来的工作者接受近红外的理念是迫切需要解决的问题。/pp style="text-align: justify "　　在反馈问题给出方案的同时，各位与会代表也对近红外仪器未来的发展提出了展望：近红外成像、短波近红外、在线近红外等新仪器、新技技术的发展值得期待!大家纷纷建议，应该成立近红外产业联盟，推进制约近红外产业发展因素的解决，共促行业快速、健康发展。/pp style="text-align: justify "　　从不了解，到选择尝试，再到大规模应用，近红外光谱技术正在这条道路上探索前行。据邵学广教授介绍，化学计量学和近红外光谱技术已经写入南开大学的仪器分析教程，这必然是一个新的开始。相信经过多年的沉淀、积累，再加上近红外人不懈的努力，近红外光谱技术将颠覆传统化学分析思维，并发扬光大!/ppbr//p

2019年8月29-30日，由国家机构NEDO(New Energy and Industrial Technology Development Organization)和JST(Japan Science and Technology Agency)主办的Innovation Japan 2019在东京Big sight召开。　　该展会已举办了16次,主要展示日本大学最新成就展和日本大学孵化企业创新展，其中2018年的参观人数高达1.4万人。　　今年，30所院校共计展出了400多个项目。可喜的是，有6个项目与近红外有关，具体如下所示。No.TitalCompanyLinkName1Analysis of the material surfaces by using near-infrared spectroscopyOsaka Prefecture Universityhttps://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190117.htmlAssociate Professor Masato Takeuchi2Readily makable non-destructive, non-invasive internal imagingNara Institute of Science and Technologyhttps://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190370.htmlProfessor Mukaigawa Yasuhiro3Development of Pharmaceutical Verification Devices Based on Spectroscopic AnalysisShujitsu Universityhttps://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190262.htmlAssociate Professor Moriyama Kei4High-speed surface inspection technique providing wide-range and high-resolution specifications. An optical interferometry and imaging sensors are combined for realizing the novel profilometry and tomography.Saitama Universityhttps://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190236.htmlAssociate professor Tatutoshi Shioda5Development of a portable NIR imaging device and its potential for practical useFukushima Universityhttps://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190414.htmlAssociate professor Daitaro Ishikawa6Near-infrared broadband light source for bio-/medical-imagingWakayama Universityhttps://www.ij2019.jp/exhibitor/jss20190458.htmlAssociate Professor Nobuhiko Ozaki　　备注：通过浏览展台链接，还可链接到研发者的大学实验室,有的实验室有更为详细的介绍。　　No.1即可进行实际应用，又可进行科学研究，发表高水平论文，特别是适合高校近红外团队。No.2 样机　　No.2展示的是可见光，也更换成近红外光源，相当于近红外光CT，可获得断层图像信息，本人认为这个项目创新独特，效果显著。No.3 样机　　No.3针对包装后的粉末药剂进行识别，避免出错。　　利用中波近红外波段，采用透反射原理采集粉末药剂光谱，与内存药剂光谱进行相似性比较，最后得出定性结论。该项目的难点是粉末药剂里的有效药物成分约为1%，只要能挖掘出其特点特征就能获得较好效果。　　No.4与No.2功能有着类似，但原理有些差异。由于现场解说是个学生，理解程度有限，原理暂且不能完全明白。　　No.5主要强调是数据信息处理速度快。　　No.6光源特点是900nm-1800nm之间表现最佳，特别是由该原理制成的这个区间的近红外激光，随时可以通过改变角度，任意更改波长，这为科学实验提供了极大便利，且价格在100万日元以内。NEDO展区(2018年)JST展区(2018年)　　(中国农业大学 韩东海)

pbr//pp 美解除世界顶级高性能夜视产品TriWave相机对华禁售！/pp 作为世界上探测波段最宽（短波红外/近红外/可见光）的TriWave相机-——美国IRLabs公司研发的TriWave相机已不再被列入国际武器贸易条例（ITAR）中，经美国商务部允许，可以向中国出售。/pp TriWave相机是一款商业价位合理的高性能夜视产品，在近红外、短波红外以及可见光范围可确保提供完美的日间/夜间相机解决方案。具有高分辨率、无光晕以及高灵敏度等优点。使用者可以在无光源的环境下捕获大气中的“夜间光”来获得清晰可视的图像。尽管目前国内市场上也存在能够采集夜间光源的相机，在低光下通过NIR照明进行工作或进行红外成像，但是不能够提供足够的信息以对某一场景进行全天候、全面、准确、可靠的描述，易造成目标的丢失和误判，所有的成像效果都无法与TriWave技术媲美。/pp TriWave相机的核心则是由NoblePeak公司研发的世界上第一种锗增强CMOS影像传感器。TriWave相机的精湛之处在于直接在生产读取电路晶圆上生长出锗探测单元，产生数百计数的对短波红外可见的成像芯片，可靠性高，波长响应范围更宽，不仅能够延伸到红外波段而且可以检测可见光和近红外光。这就使得TriWave相机兼具价格合理和响应波段宽两方面的优势。在半导体、医学、生物、夜间监视以及其他需要同时检测可见光和红外光的领域均具有广泛应用。/ppbr//pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 310px FLOAT: none HEIGHT: 173px" title="201411111615252576373.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/uepic/383328cb-0b25-4403-ba6c-e60b75abb7ca.jpg"/img style="WIDTH: 350px FLOAT: none HEIGHT: 172px" title="201411111617163264392.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/uepic/bb6e19e1-423d-41fb-9016-bee097140ee5.jpg"//pp style="TEXT-ALIGN: center"img style="WIDTH: 669px FLOAT: none HEIGHT: 252px" title="201411111626168960666.png" src="http://img1.17img.cn/17img/images/201601/uepic/ef119df5-94d8-4093-97c5-5a676ab16321.jpg"//ppbr//p

天津工业大学化学工程与技术学院 王瑶 吴德云 石梓彤 赵子贞 （指导教师：卞希慧）2022年11月28-30日，第八届亚洲近红外光谱学术会议（the 8th Asian NIR Symposium，ANS2022）在韩国首尔召开。来自美国、西班牙、韩国、日本、中国、印度、新加坡、泰国以及尼泊尔等10余个国家近百名学者通过ZOOM会议在线上汇聚一堂。韩国汉阳大学的Hoeil Chung教授致辞，对所有参会人员表示热烈欢迎。会议共安排了38场报告和29个墙报，包括农业食品材料（Agricultural Food Material）、高光谱成像（Hyperspectral Imaging）、基础科学与化学计量学（Basic Science and Chemometrics）和先进技术和药物应用（Advanced Technology and Pharmaceutical Application）4个主题。两位特邀专家分享高光谱成像和化学计量学建模方法会议特别邀请了美国农业部（United States Department of Agriculture, USDA）的Moon S. Kim教授和西班牙科尔多瓦大学（University of Cordoba）的Lola Pérez-Marín教授作大会特邀报告（Plenary Presentation）。Moon S. Kim教授作了题为“光谱成像技术在农业领域应用（Spectral imaging technologies for agricultural applications）”的报告。该报告首先阐述了从1999年至今先后发展起来的高光谱荧光和反射成像、高光谱近红外成像、高光谱拉曼成像、短波红外高光谱成像、在线拉曼成像等技术；然后介绍了新鲜水果、蔬菜和家禽在线检验的快速自动化系统；最后介绍了使用高光谱荧光-可见近红外反射成像系统用于评估农产品和食品成分的安全和质量。美国农业部Moon S. Kim教授的大会特邀报告Lola Pérez-Marín教授作了题为“提高近红外光谱预测模型稳健性（Aspects to increase the robustness of NIRs prediction models）”的报告。从校正集的选择、参考值的质量、光谱数据的质量、预测模型的建立和评价四个方面考虑提高模型的稳健性。她改进了采样方法、分析了样品方差的来源。通过实验标准误差（Stand Error of Laboratory）来评价参考值的数据质量。分析了仪器、样品以及实验操作对光谱数据质量的影响。预测模型的建立主要包括预处理方法的选择、判断模型是否过拟合、建模方法的选择。其建议用于建立预测模型的方法应尽可能简单，并且要与建模问题的复杂性相适应。西班牙科尔多瓦大学Lola Pérez-Marín教授的大会特邀报告六位资深专家作主题报告，分享近红外算法、仪器以及应用方面最新研究进展除了上述两位特邀报告，大会还邀请了印度贾达普大学（Jadavpur University）的Rajib Bandyoypadhyay教授、韩国忠南国立大学（Chungnam National University）的Byoung-Kwan Cho教授、日本关西学院大学（Kwansei Gakuin University）的Akifumi Ikehata教授、南开大学的邵学广教授、新加坡南洋理工大学（Nanyang Technological University）的Ying Zhu教授、泰国农业大学（Kasetsart University）的Sirinad Noypitak教授等六位亚洲近红外领域的资深专家作主题报告（Keynote speaker）。印度贾达普大学（Jadavpur University）的Rajib Bandyoypadhyay教授作了题为“利用便携式近红外光谱测定金鸡纳树皮中总生物碱（Estimation of total alkaloids in Cinchona bark using a developed portable NIR）”的报告。该研究设计开发了一种低成本的便携式近红外光谱仪来测定金鸡纳树皮中总生物碱的含量，同时开发了建模软件，包括图形用户界面、预处理和建模程序。韩国忠南国立大学的Byoung-Kwan Cho教授作了题为“高光谱成像在农产品检测中应用（Application of hyperspectral imaging for quality measurement of agricultural materials）”的报告。报告介绍了什么是高光谱成像、为什么进行高光谱成像、以及其课题组利用高光谱反射成像进行梨擦伤检测、食品化学成分检测、种子活力检测、利用高光谱拉曼成像进行小麦粉掺假检测的研究进展。日本关西学院大学的Akifumi Ikehata教授作了题为“反胶束中被限制水的扩展摩尔吸收系数(Extended molar absorption coefficients of confined water in reverse micelles)”的报告。该报告利用近红外光谱技术比较了四种不同极性基团的表面活性剂组成的反胶束内部的水状态。扩展的摩尔吸收系数分析基于浓度差异，能够明确检测到核心水。此外，他们还可以定量分析反胶束吸水率的增强。扩展的摩尔吸收分析对于理解有限环境中的分子行为具有重要意义。南开大学的邵学广教授作了为题为“温控近红外光谱分析中的化学计量学方法研究（Chemometric studies for analyzing temperature-dependent near-infrared spectra）”的报告。报告采用连续小波变换（CWT）将光谱分解为不同频率的光谱分量，然后采用蒙特卡罗无信息变量消去法（MC-UVE）评价变量对温度的依赖性。通过多级同时成分分析（MSCA）方法得到光谱与温度和浓度的定量关系，用互因子分析（MFA）提取不同温度或不同浓度下水的吸收光谱中包含的“共同”光谱特征，采用多维主成分分析（NPCA）、平行因子分析（PARAFAC）和交替三线性分解（ATLD）等高阶化学计量学算法从醇水溶液的光谱中提取结构信息。新加坡南洋理工大学的Ying Zhu教授作了题为“基于化学计量学和深度学习模型的光谱数据分类及其在结肠息肉检测中的应用（Chemometrics and deep learning models for classification of spectroscopic data with application to detection of colon polyps）”的报告。相比需要大量预处理方法的传统机器学习方法相比，卷积神经网络（CNN）将光谱预处理、特征提取和分类结合在一个架构中，可以自动训练对光谱数据进行分类。她构建了1D-CNN模型来区分癌前腺瘤性息肉和增生性息肉，并将分类性能与传统的PC-DA和PLS-DA进行了比较。结果表明所开发的1D-CNN模型能够很好地分类癌前腺瘤性息肉和增生性息肉，并且分类效果优于传统的化学计量学方法。泰国农业大学的Sirinad Noypitak教授作了题为 “一种使用近红外光谱并在智能手机上实时报告数据的便携式水分含量测定仪（A portable moisture content meter using near infrared spectroscopy with real-time data report on a smartphone）”的报告。她开发了一种新型便携式近红外含水率（NIR-MC）测定仪，用于实时测定木材的含水量。该测定仪由一个小型NIR光谱仪和智能手机组成，通过android应用程序操作，以控制NIR光谱仪在智能手机上实时采集、显示和处理光谱数据。报告使用PLSR建立了三个用于确定含水量的预测模型，所得到的R值均大于0.85，表明所开发的含水率测定仪可成为锯木厂实际工作中无损检测水分含量的一种替代方法。大会不仅安排了上述2位专家的特邀报告，6位专家的主题报告，还有30位学者通过口头报告（Oral Presentation）的形式分享了他们在近红外领域的最新成果。总结38位专家学者的报告，化学计量学方法、光谱仪器以及应用是近红外光谱分析技术的三大研究方面。深度学习、高光谱成像以及医学诊断成为本届亚洲近红外光谱学术会议的亮点，这也将是未来近红外光谱技术发展的趋势。深度学习成为化学计量学建模方法的研究热点深度学习在复杂系统光谱特征提取、分类和回归中比传统算法更有优势，成为化学计量学方法的研究热点。除了前面所述新加坡南洋理工大学的Ying Zhu教授的深度学习算法的主题报告外，还有6个关于深度学习算法的口头报告和墙报。韩国江原国立大学（Kangwon National University）的Changyeun Mo教授课题组将高光谱成像技术与CNN相结合，进行多项研究：研究生Seung-Woo Chun使用荧光高光谱成像技术结合机器学习和深度学习算法，用于快速无损检测受灰霉病感染的草莓。其所建立的VGG-19和Resnet-34模型的训练精度和测试精度都优于传统的PLS-DA，该研究验证了荧光高光谱图像光谱技术在草莓灰霉病发病阶段的适用性；研究生Hong-Gu Lee开发了一个3D-CNN模型，利用蜂群的高光谱成像来识别感染蜜蜂；研究生Nam-Wook Kim开发了基于高光谱成像的CNN算法，根据花青素含量对具有相似颜色和外观的紫色玉米进行分类，该方法可以快速准确分析花青素含量；韩国江原国立大学的Doo-Jin Song使用一维卷积神经网络（1D-CNN）网络建立了苹果中可溶性固体含量（SSC）的预测模型；南开大学段潮舒博士发展了长短记忆（LSTM）的自编码器网络用于近红外光谱定量分析；南开大学刘煦阳博士提出了一种称为Sup-自编码器的高光谱特征提取方法。除了深度学习外，光谱预处理、变量选择、建模方法等化学计量学方法的研究一直是化学计量学的主要内容。散射光的理论分析是光谱预处理的难点，日本北海道大学的Hyeonwoo Na利用分子动力学和电磁波理论对近红外光散射特性进行了数值分析；Yuki Inoue使用时间相关漫反射测量的波长相关干涉效应对脂肪乳剂中光散射的影响进行了研究。印度贾达普大学的研究生Dilip Sing利用便携式光谱仪结合SNV预处理和PLSR模型实现了红茶中茶黄素含量有效、快速的测定。韩国忠南大学（Chungnam National University）的Rahul Joshi博士将变量选择重要性（VIP）与PLSR相结合对标准溶液、芒果汁和牛奶样品中的西维因农药含量进行了定量分析。新加坡南洋理工大学的Soh Chin Gi使用了正则化的逻辑回归模型对橄榄油的产地进行了区分，正则化惩罚增强了模型系数的稀疏性和平滑性，比传统方法更方便解释系数的物理意义。高光谱成像技术是近红外光谱分析发展的趋势高光谱成像（Hyper-spectral imaging system, HSI）集光谱和成像技术的优势于一体，可以同时获得光谱和空间的三维信息，成为光谱分析技术的前沿。韩国忠南国立大学的Byoung-Kwan Cho教授课题组的研究生Rizkiana Aulia利用近红外高光谱成像来预测大豆种子中蛋白质和脂肪含量；Juntae Kim使用短波红外高光谱近红外成像系统预测牛肉胴体脂肪含量和油酸含量，为开发高光谱牛肉胴体分级系统提供了可能；日本名古屋大学（Nagoya University）的Hayato Seki使用近红外高光谱相机和激光位移计对草莓的糖含量成像，用主成分分析（PCA）和图像处理相结合的预处理方法，从果实表面提取高光谱数据，并通过Lambert对数据进行校正，从而建立3D糖含量成像；Bin Li使用一种结合HSI系统和激光分析仪获得受伤苹果的NIR-HSI数据和三维形状数据，并采用了一种基于模型的高度和角度校正方法，以增强低强度区位置的光强度，从而发现苹果早期的瘀伤；泰国朱拉隆功大学（Chulalongkorn University）的Sureerat Makmuang博士采用近红外光谱和高光谱近红外成像技术结合改进的自组织映射（SOMs）对杂草水稻进行了识别。近红外光谱技术在食品、医药和环境监测等领域的应用日趋广泛随着近红外分析仪器以及化学计量学方法的不断发展，近红外光谱分析技术在食品评估、医学诊断、环境监测等复杂体系的应用越来越广。尼泊尔特里布文大学（Tribhuvan University）的Bhupendra Lama研究了使用线性可调谐滤波器MicroNIR光谱仪结合PLS模型快速现场评估鸡肉微生物质量的可行性；韩国忠南大学Semyalo Dennis利用Vis/NIR光谱和C++编程开发了一种快速在线光谱测量和分析鸡蛋中血斑的系统，用于鸡蛋内部质量的无损检测；泰国东方皇家理工大学（Rajamangala University of Technology Isan）的Panuwat Supprung利用傅里叶变换近红外光谱（FT-NIR）、数字近红外光谱（D-NIR）和PLSR模型，快速测定木薯粉中的水分和蛋白质含量；日本名古屋大学的Te Ma利用时间分辨透射光谱法对猕猴桃贮藏过程的光散射变化进行的实验研究，用于监测猕猴桃在贮藏条件下软化过程的质量；尼泊尔加德满都大学（Kathmandu University）的Bijendra Shrestha教授在近红外光谱数据和同步热分析仪测得的参考值之间建立偏最小二乘回归模型，建立了一种基于近红外光谱技术的生物质灰分快速预测方法；泰国先皇理工大学的Suppakit Howvimanporn探讨了扫描和参考方法的重复性和再现性，以表明用于评估天然橡胶医用手套生产过程中交联密度的反射式光纤探针二极管阵列NIR短波光谱仪的精度，以及作为参考方法的甲苯溶胀和预硫化物松弛模量（PRM）测试的精度；韩国汉阳大学Hoeil Chung教授课题组的Eunjin Jang等人采用线性判别分析，通过分析人胆汁的近红外光谱来识别胆囊癌，并采用双道二维相关分析（two-trace two-dimensional correlation analysis , 2T2D）来提高模型的鉴别准确度，通过胆汁样品中5种主要纯组分光谱的线性回归构建参考光谱，准确度提高到94%；河流和海洋中的微塑料是全球关注的环境问题，实现水中微塑料的定性定量分析意义重大。汉阳大学的Yunjung Kim采用全氟己烷（PFH）捕获介质和游离的近红外吸收，定量检测水中的聚乙烯颗粒，并利用聚四氟乙烯盘作为光子扩散器，提高了近红外测量的重现性。数十位中国近红外学者积极活跃于亚洲近红外光谱会议中国学者也积极活跃于亚洲近红外光谱会议中，来自南开大学邵学广教授课题组、北京化工大学袁洪福课题组、暨南大学潘涛课题组、天津中医药大学李文龙课题组和天津工业大学卞希慧课题组等数十位中国代表参加了本届亚洲近红外光谱会议。其中，天津中医药大学李文龙课题组的吴思俊博士提出了一种基于手持式近红外光谱仪并结合集成预处理的方法，利用多种加工方法及其组合来开发的辣椒和辣椒粉校准模型，显著提高了模型性能；王龙通过PLS和BP-ANN算法来预测盐酸青藤碱缓释片的溶出曲线，发现将片剂粉末的近红外光谱、拉曼光谱、配方变量和工艺参数相结合，可以提高溶解模型的准确性；崔同灿研究生以菊花、天麻和秦艽为例，研究了直接校准方法和偏最小二乘回归两种校准转移方法，将NIR光谱信号转化为更为直观的HPLC指纹图谱的适用性和可靠性，为中药质量控制研究提供新的手段和思路。天津工业大学卞希慧副教授课题组研究生Prisca Mpango将萤火虫算法和极限学习机建模结合，用于复杂样本的光谱区间选择和定量分析，与全光谱PLS和ELM模型相比，FA-ELM具有更好预测效果。会议最后，第八届亚洲近红外光谱会议主席Hoeil Chung教授表达了对各位报告人、参会代表以及赞助商的感谢，宣布NAS2022圆满闭幕！组织委员会将上述38场报告录制的PPT都共享在第八届亚洲近红外光谱会议的官方网站上。另外，本届会议的29份墙报分别做成了3分钟内的录音海报张贴在该网站上。参会者在12月30日前可以随时回放学习。第八届亚洲近红外光谱会议主席Hoeil Chung教授宣布会议闭幕在本届亚洲近红外光谱会议圆满结束的同时，也确定了下届亚洲近红外光谱会议的召开时间地点。第九届亚洲近红外光谱学术会议拟定于2024年12月18-20日在印度加尔各答（Kolkata）的Biswa Bangla Convention Centre举行，来自贾达普大学（Jadavpur University）的Rajib Bandyopadhyay教授将担任会议主席。我们期待2024年共聚加尔各答，再话近红外！

题注：韦布通过将冷却至极低温的大口径太空望远镜(预计是斯皮策红外天文望远镜的50倍灵敏度和7倍的角分辨率)和先进的红外探测器工艺相结合，带来了科学能力的巨大进步。它将为以下四个科学任务做出重要贡献：1. 发现宇宙的“光”；2. 星系的集合，恒星形成的历史，黑洞的生长，重元素的产生；3. 恒星和行星系统是如何形成的；4. 行星系统和生命条件的演化。而这一切，都离不开部署在韦布上的先进的红外探测器阵列！ ============================================================近日，NASA公布了“鸽王”詹姆斯韦布望远镜拍摄的一张照片！ 图1. 韦布拍的一张照片，图源：NASA 什么鬼？！这台花费百亿美金的望远镜有点散光啊… … 怕不是在逗我玩呢吧… … 别急，这确实是韦布望远镜用它的近红外相机(NIRCam)拍的一张照片。确切来说，这只是一张马赛克拼图的中间部分。上面一共18个亮点，每个亮点都是北斗七星附近的同一颗恒星。因为韦布的主镜由18块正六边形镜片拼接而成，之前为了能够塞进火箭狭窄的“货舱”发射升空，韦布连主镜片都折叠了起来，直到不久前才完全展开。但这些主镜片还没有对齐，于是便有了首张照片上那18个看似随机分布散斑亮点。对于韦布团队的工程师而言，这张照片可以指导他们接下来对每一块主镜片作精细调整，直到这18个亮点合而为一，聚成一个清晰的恒星影像为止。想看韦布拍摄的清晰版太空美图，我们还要再耐心等几个月才行。小编觉得，大概到今年夏天，就差不多了吧。=============================================================================中红外仪器MIRI如果把韦布网球场般大小的主反射镜，比作人类窥探宇宙的“红外之眼”的晶状体的话，韦布携带的中红外仪器，可以说就是这颗“红外之眼”的视网膜了。今天，小编要带大家了解的，就是韦布得以超越哈勃望远镜的核心设备——中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument)。图2. 韦布望远镜的主要子系统和组件，中红外仪器MIRI位于集成科学仪器模组(ISIM)。原图来源：NASA如图2所示，韦布望远镜的主、副镜片经过精细调整和校准后，收集来自遥远太空的星光，并将其导引至集成科学仪器模组(ISIM)进行分析。ISIM包含以下四种仪器：l 中红外仪器(MIRI)l 近红外光谱仪 (NIRSpec)l 近红外相机 (NIRCam)l 精细导引传感器/近红外成像仪和无狭缝光谱仪 (FGS-NIRISS)其中，最引人注目的，便是韦布望远镜的中红外仪器 (MIRI，Mid-infared Instrument) 。MIRI包含一个中红外成像相机和数个中红外光谱仪，可以看到电磁光谱中红外区域的光，这个波长比我们肉眼看到的要长。 图3. MIRI 将工作在 5 至 28 微米的中远红外波长范围。图源：NASAMIRI 的观测涵盖 5 至 28 微米的中红外波长范围(图3)。 它灵敏的探测器将使其能够看到遥远的星系，新形成的恒星，以及柯伊伯带中的彗星及其他物体的微弱的红移光。 MIRI 的红外相机，将提供宽视场、宽谱带的成像，它将继承哈勃望远镜举世瞩目的成就，继续在红外波段拍摄令人惊叹的天文摄影。 所启用的中等分辨率光谱仪，有能力观察到遥远天体新的物理细节(如可能获取的地外行星大气红外光谱特征)。MIRI 为中红外波段天文观测提供了四种基本功能：1. 中红外相机：使用覆盖 5.6 μm 至 25.5μm 波长范围的 9 个宽带滤光片获得成像；2. 低分辨光谱仪：通过 5 至 12 μm 的低光谱分辨率模式获得光谱，包括有狭缝和无狭缝选项，3. 中分辨光谱仪：通过 4.9 μm 至 28.8 μm 的能量积分单元，获得中等分辨率光谱；4. 中红外日冕仪：包含一个Lyot滤光器和三个4象限相位掩模日冕仪，均针对中红外光谱区域进行了优化。韦布的MIRI是由欧洲天文科研机构和美国加州喷气推进实验室 (JPL) 联合开发的。 MIRI在欧洲的首席研究员是 Gillian Wright(英国天文技术中心)，在美国的首席研究员是 George Rieke(亚利桑那大学)。 MIRI 仪器科学家，是 英国天文技术中心 的 Alistair Glasse 和 喷气推进实验室 的 Michael Ressler。 ===============================================================================深入了解MIRI的技术细节 图4. 集成科学仪器模组(ISIM)的三大区域在韦布上的位置。图源：NASA 将四种主要仪器和众多子系统集成到一个有效载荷 ISIM 中是一项艰巨的工作。 为了简化集成，工程师将 ISIM 划分为三个区域(如图4)： “区域 1” 是低温仪器模块，MIRI探测器就包含在其中。这部分区域将探测器冷却到 39 K，这是必要的最初阶段的冷却目标，以便航天器自身的热量，不会干扰从遥远的宇宙探测到的红外光(也是一种热量辐射)。ISIM和光学望远镜(OTE)热管理子系统提供被动冷却，而使探测器变得更冷，则需使用其他方式。“区域 2” 是ISIM电子模块，它为电子控制设备提供安装接口和较温暖的工作环境。“区域 3”，位于航天器总线系统内，是 ISIM 命令和数据处理子系统，具有集成的 ISIM 飞行控制软件，以及 MIRI 创新的低温主动冷却器压缩机(CCA)和控制电子设备(CCE)。 图5. MIRI整体构成及各子系统所处的区域。图源：NASA图5示出了MIRI的整体构成及其子系统在韦布三大区域中的分布情况。包含成像相机，光谱仪，日冕仪的光学模块 (OM) 位于集成科学仪器模块 (ISIM) 内，工作温度为 40K。 OM 和焦平面模块 (FPM) 通过基于脉冲管的机械主动冷却器降低温度，航天器中的压缩机 (CCA) ，控制电子设备 (CCE) 和制冷剂管线 (RLDA) 将冷却气体(氦气)带到 OM 附近实现主动制冷。仪器的机械位移，由仪器控制电子设备 (ICE) 控制，焦平面的精细位置调整，由焦平面电子设备 (FPE) 操作，两者都位于上述放置在 ISIM 附近的较温暖的“区域 2”中。 图6. ISIM低温区域1(安装于主镜背后)中的MIRI结构设计及四个核心功能模块的位置。原图来源：NASA MIRI光模块由欧洲科学家设计和建造。来自望远镜的红外辐射通过输入光学器件和校准结构进入，并在焦平面(仪器内)在中红外成像仪(还携带有低分辨率光谱仪和日冕仪)和中等分辨率光谱仪之间分光。经过滤光，或通过光谱分光，最终将其汇聚到探测器阵列上(如图6)。 探测器是吸收光子并最终转换为可测量的电压信号的器件。每台光谱仪或成像仪都有自己的探测器阵列。韦布需要极其灵敏的，大面积的探测器阵列，来探测来自遥远星系，恒星，和行星的微弱光子。韦布通过扩展红外探测器的先进技术，生产出比前代产品噪音更低，尺寸更大，寿命更长的探测器阵列。 图7. (左)韦布望远镜近红外相机 (NIRCam) 的碲镉汞探测器阵列，(右)MIRI 的红外探测器(绿色)安装在一个被称为焦平面模块的块状结构中，这是一块1024x1024 像素的砷掺杂硅像素阵列(100万像素)。图源：NASA。 韦布使用了两种不同材料类型的探测器。如图7所示，左图是用于探测 0.6 - 5 μm波段的近红外碲镉汞(缩写为 HgCdTe或MCT)“H2RG”探测器，右图是用于探测5 - 28 μm波段的中红外掺砷硅(缩写为 Si:As)探测器。 近红外探测器由加利福尼亚州的 Teledyne Imaging Sensors 制造。 “H2RG”是 Teledyne 产品线的名称。中红外探测器，由同样位于加利福尼亚的 Raytheon Vision Systems 制造。每个韦布“H2RG”近红外碲镉汞探测器阵列，有大约 400 万个像素。每个中红外掺砷硅探测器，大约有 100 万个像素。(小编点评：以单像素碲镉汞探测器的现有市场价格计算，一块韦布碲镉汞探测器阵列的价格就要四十亿美金！！！为了拓展人类天文知识的边界，韦布这回真是不计血本啊！) 碲镉汞是一种非常有趣的材料。 通过改变汞与镉的比例，可以调整材料以感应更长或更短波长的光子。韦布团队利用这一点，制造了两种汞-镉-碲化物成分构成的探测器阵列：一种在 0.6 - 2.5 μm范围内的汞比例较低，另一种在 0.6 - 5 μm范围内的汞含量较高。这具有许多优点，包括可以定制每个 NIRCam 检测器，以在将要使用的特定波长上实现峰值性能。表 1 显示了韦布仪器中包含的每种类型探测器的数量。 表1. 韦布望远镜上的光电探测器，其中MIRI包含三块砷掺杂的硅探测器，一块用于中红外相机和低分辨光谱仪，另外两块用于中分辨光谱仪。来源：NASA而MIRI 的核心中红外探测功能，则是由三块砷掺杂的硅探测器(Si:As)阵列提供。其中，中红外相机模块提供宽视场，宽光谱的图像，光谱仪模块在比成像仪更小的视场内，提供中等分辨率光谱。MIRI 的标称工作温度为7K，如前文所述，使用热管理子系统提供的被动冷却技术无法达到这种温度水平。因此，韦布携带了创新的主动双级“低温冷却器”，专门用于冷却 MIRI的红外探测器。脉冲管预冷器将仪器降至18K，再通过Joule-Thomson Loop热交换器将其降至7K目标温度。 韦布红外探测器工艺及架构 图8. 韦布太空望远镜使用的红外探测器结构。探测器阵列层(HgCdTe 或 Si:As)吸收光子并将其转换为单个像素的电信号。铟互连结构将探测器阵列层中的像素连接到 ROIC(读出电路)。ROIC包含一个硅基集成电路芯片，可将超过 100万像素的信号，转换成低速编码信号并输出，以供进一步的处理。图源：Teledyne Imaging Sensors 韦布上的所有光电探测器，都具有相同的三明治架构(如上图)。三明治由三个部分组成：(1) 一层半导体红外探测器阵列层，(2) 一层铟互连结构，将探测器阵列层中的每个像素连接到读出电路阵列，以及 (3) 硅基读出集成电路 (ROIC)，使数百万像素的并行信号降至低速编码信号并输出。红外探测器层和硅基ROIC芯片是独立制备的，这种独立制造工艺允许对过程中的每个组件进行仔细调整，以适应不同的红外半导体材料(HgCdTe 或 Si:As)。铟是一种软金属，在稍微施加压力下会变形，从而在探测器层的每个像素和 ROIC阵列之间形成一个冷焊点。为了增加机械强度，探测器供应商会在“冷焊”工艺后段，在铟互连结构层注入流动性高，低粘度的环氧树脂，固化后的环氧树脂提高了上下层的机械连接强度。 韦布的探测器如何工作？与大多数光电探测器类似，韦布探测器的工作原理在近红外 HgCdTe 探测器和中红外 Si:As 探测器中是相同的：入射光子被半导体材料吸收，产生移动的电子空穴对。它们在内置和外加电场的影响下移动，直到它们找到可以存储的地方。韦布的探测器有一个特点，即在被重置之前，可以多次读取探测器阵列中的像素，这样做有好几个好处。例如，与只进行一次读取相比，可以将多个非重置性读取平均在一起，以减少像素噪声。另一个优点是，通过使用同一像素的多个样本，可以看到信号电平的“跳跃”，这是宇宙射线干扰像素的迹象。一旦知道宇宙射线干扰了像素，就可以在传回地球的信号后处理中，应用校正来恢复受影响的像素，从而保留其观测的科学价值。 对韦布探测器感兴趣的同学们，下面的专业文献，可供继续学习。有关红外天文探测器的一般介绍，请参阅Rieke, G.H. 2007, "Infrared Detector Arrays for Astronomy", Annual Reviews of Astronomy and Astrophysics, Vol. 45, pp. 77-115有关候选 NIRSpec 探测器科学性能的概述，请参阅Rauscher, B.J. et al. 2014, "New and Better Detectors for the Webb Near-Infrared Spectrograph", Publications of the Astronomical Society of the Pacific, Vol 126, pp. 739-749有关韦布探测器的一般介绍，请参阅Rauscher, B.J. "An Overview of Detectors (with a digression on reference pixels)" 参考资源:[1]. 亚利桑那大学关于MIRI的介绍网页. http://ircamera.as.arizona.edu/MIRI/index.htm[2]. Space Telescope Science Institute 关于MIRI的技术网页 https://www.stsci.edu/jwst/instrumentation/instruments[3]. 韦布的创新制冷设备介绍 https://www.jwst.nasa.gov/content/about/innovations/cryocooler.html

p　strong　1、初识神奇/strong/pp　　在读博时的主攻方向聚焦在分子光谱分析同时测定多组分的研究工作上，主要手段是荧光(FL)与共振瑞利散射光谱(RRS)分析技术。我曾做了很多同系物、相似物、同分异构体的同时测定的工作，以及后来专攻手性对映体不经分离而同时测定的研究。读博时我师从刘绍璞先生，研习RRS分析方法。这项有意思的工作非常满足我的好奇心，因为在日常生活中我们所看到的灿烂朝阳、绚丽晚霞、蓝天白云、湛蓝大海等等都可以用瑞利散射(RS)去分析解释。可是在荧光分析仪上，共振瑞利散射(RRS)一直是令人讨厌的杂散光，直到上世纪九十年代初，美国人Pasternack才把它用作为定量分析手段，随后刘绍璞先生又发展了二级散射(SOS)和倍频散射(FDS)等共振非线性散射(RNLS)分析技术，把RRS分析方法的研究推向了极致。为此我对分子光谱分析的研究保持了极大的兴趣，并激发集聚起我潜在的巨大能量。而在把RRS用于多组分同时测定的长期研究工作中，我一直很困惑的是RRS的灵敏度虽很高，但并不很快捷，且利用单一的RRS分析技术乏陈特异性和选择性。/pp　　当我在查阅参考文献拓展其他分子光谱分析同时测定的工作之时，偶看到近红外光谱分析的参考文献，其中也有袁洪福、韩东海、梁逸曾、邵学广、吴海龙等老师的大作，更有国内近红外光谱研究的大师、令人钦佩的陆婉珍院士和严衍禄教授的经典著作。神奇的近红外光谱使我眼前一亮，它本身就是一种多种组分同时测定的快检方法。于是我订购了大量的近红外光谱分析的书籍，开始了废寢忘食的恶补近红外光谱基础知识。机缘巧合我就这样结识了近红外工作且深陷不能自拔。/pp　　近红外光谱是神奇的，有人说近红外光谱就好似一锅粥，在我看来，它好似婉约飘逸的彩虹，风姿绰约述陈着它本身的曼妙和神奇。形同诗人观瀑布，疑是银河落九天。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/f833d39d-e4ad-4f79-9b54-585a0719b2a6.jpg" title="图谱. 自建中成药多组分体系的近红外光谱图数据库.jpg"//pp style="text-align: center "strong图谱. 自建中成药多组分体系的近红外光谱图数据库/strong/pp　　因为在近红外波段内若干X-H键的倍频与合频的共舞构成近红外光谱尤如远处的崇山峻岭，神奇峰叠嶂，美仑美奂。近红外光谱分析非同于常规的特征分析方法我们虽然找不到一个特征峰来入手作分析，也难怪这是人类最早发现的一段可见光外的光波段(1800年)，却一直莫可奈何，无助于分析。现在有了化学计量学帮忙把近红外光谱的美与数学建模的妙，有机关联起来，于是演变成了一个让人无限推测暇想近乎完美的二次分析。/pp　　正因为它是大量样本的多指标统计建模，从大数据中抽取有效信息，所以它不需要再作选择性实验，直接可得出定性定量的结果 正因为它是大量校正集样本的近红外光谱与经典方法测量的标准值相关联建模，所以它的分析精度直接依赖于经典方法，所以它不需要再作针对性的偏差分析 也正因为它是大量样本的多组分的可区分指标的统计建模，可以从相互重叠的信息中提取差异信息，所以它能够按模型进行混合物中多组分定性定量分析，也可以进行区分真伪或优劣的聚类分析鉴定。/pp　　近红外光谱分析有独特的分析过程，由于是大量样本的统计建模后，须经内部校正和外部检测，得到精干的数学模型，能够做出快速、简便、准确、无损、清洁的分析，同时由于它的精干建模可搭载光纤的轻便，最适宜承载互联网加进行远程在线分析。/pp　　正是近红外的这些不含糊的优势吸引了我，或许可以开辟一条多组分同时测定的便捷之路，于是我安排研究生和我一起着手近红外光谱分析的研究工作。后来我就开始招收近红外光谱分析方向的研究生，开始了饶有兴趣的新知识的学习研发和拓展，每一个假期带领我的研究生参加近红外光谱培训，于是我的团队开启了在近红外领域里的长途跋涉。终于在2008年我带领学生参加了全国近红外光谱第二届年会，学生杨琼带着我们的第一篇论文《近红外光谱法同时测定废水中的化学需氧量(COD)和生化需氧量(BOD)》与会交流，获得了梁逸曾等老师的好评，得到优秀墙报奖鼓励，并得到了陆婉珍院士的赞赏。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201705/insimg/c239b545-2968-4877-ab1b-3c5a3e0c938e.jpg" title="10.jpg"//pp　　这以后我们每届都参加国内的近红外光谱大会，也出席了在泰国、南非、法国和韩国等国际近红外光谱大会，在学术届广泛交流我们的研究成果。/pp　　strong2、拓展关联/strong/pp　　记得师从刘绍璞老师读博前，曾有同门师姐报道过两篇近红外光谱的研究论文，经查阅文献那实际是在近红外波段内的分光光度法测定白酒的纯度以及物理参数，尚未涉及近红外建模解决问题的实质进展的方法。而我所关注的是用近红外光谱建模的方法建立多组分体系同时快速检测的方法，在我看来这是近红外光谱分析技术应用的特点，建模分析解决问题也是近红外光谱分析过程的特色和优势，也是我的兴趣所在。当然在短波长的近红外光谱中也是能找到分析特征峰的，这说明在短波近红外波段内是可以发展分光光度法分析，近年来报道近红外成像分析如雨后春笋、朝霞璀璨，也说明近红外光谱分析方法尚有广阔的拓展空间。/pp　　我们也注意到同样是散射分析方法，拉曼光谱(RS)与红外光谱(IR)有内在关联，RS与IR存在互补关系 而共振瑞利散射(RRS)与荧光(FL)确有内在关联，与荧光相互作用，存在能量转移和补偿。而在生物大分子参与作用的体系中，多有本源荧光，则多发生在近红外波段内，尤其是上转换荧光神奇地在红外、近红外、可见与紫外多个波段内的受激与发光的特异转换，这似乎在荧光或散射与近红外之间有一定的内涵关系，值得我们去探索，这样或许会更好地利用近红外光谱的分析作用和功能。/pp　　目前，在我们的工作中，荧光散射与近红外的做法上是迥然不同的，但在我看来，它们彼此是内涵相通的。受神奇峰叠嶂的近红外光谱分析技术的鼓舞，我一直在寻求两者之间融合。为此这使我愿意乐此不疲的探窥其中的奥秘和精华。于是我将每一届研究生都分为两组两个方向，而在多组分体系的同时测定的方法推进演变中，致力寻求高灵敏度与特效选择性的结合，或许在近红外波段内建塑荧光、散射方法的运用是一个不错的选择 同样在生物大分子参与作用的体系中，多有近红外波段内的本源荧光，或许我们在这特定的波段范围内找到特效的区分方式，来仿生解决同时测定中较难的手性识别问题。因而我在申报第三项自然科学基金资助上表述了“探索在近红外波段内利用荧光、散射方法仿生检测生命体中的手性环境”的设想。事实上这几年要感谢国家自然科学基金委连续资助我们在这方面的探索工作。/pp　strong　3、明确方向/strong/pp　　实际上我们于2004年在长江师范学院建立起近红外光谱分析实验室，在市地两级政府和中央与地方共建项目资助下已逐步培育建设市级重点实验室。一直致力于近红外光谱、荧光、散射和化学发光等分子光谱分析，以及化学计量学方面的研究工作。经过多年的努力攀登，并与太极集团和涪陵乌江榨菜集团合作，形成高校与企业结合的产学研一条龙研究体系，组建一支研究服务地方充满活力的可持续发展的研究团队，这得到重庆市科委、市教委的大力支持，在2010年获批重庆市高校创新团队。团队在近红外光谱检测技术发展及应用的长期探索中，结合三峡库区和乌江流域资源丰富的地方特点，形成以下三个具有地域特色的研究方向：/pp　　(1)以近红外光谱分析技术同时测定水环境中的多种监控指标/pp　　利用近红外光谱技术具备多组分多指标同时检测、测定速度快、测试重现性好等优点开发水环境中多种监控指标的同时测定的研究。我们试验以近红外光谱分析技术结合多种分析手段开发了垃圾处理声渗滤液中多种组分如金属离子和有机多苯酚、酸类的快速监测。尤以近红外光谱分析技术建立同时测定垃圾渗滤液中的COD和BOD指标，经《理化检验.化学分册》、《JWARP》报道后得到国内外广泛的转录引用。这项工作在2010年得到重庆市政府科技进步三等奖的表彰。/pp　　(2)以近红外光谱分析技术同时测定中成药中的多种活性成分/pp　　在重庆市科委攻关项目的资助下，利用近红外光谱分析技术对各种天然药用植物进行品质和产地鉴定，以及对中成药的活性成分发展了快速检测。根据近红外光谱分析技术的特点，建立天然药用植物和中成药的多种活性成分与近红外光谱数据之间的数学关联模型，从而建立起其中多种组分的定性鉴别和定量测定的新方法。至今为止，我们已经建立了近红外光谱快速分析检测藿香正气液、黄芪精口服液、通天口服液等九种中成药口服液以及药丸、片剂的活性成分，对本地区盛产的黄莲、虎杖等二十多种地方天然药用植物进行品质和产地鉴定，同时开发集成了天然药用植物的近红外光谱谱图数据库。为进一步实现中药现代化的质量监控研究奠定了基础，并对中药化学动力学和药理学的研究提供科学依据。/pp　　(3)以近红外光谱分析技术同时测定榨菜品质的多种成分/pp　　创新团队协同太极集团、涪陵榨菜集团，利用近红外光谱分析技术对地方农副产品如涪陵榨菜和山地烤烟品质进行分析测定，通过实验采集榨菜和烤烟品质指标的近红外光谱图数据，建立榨菜品质指标与近红外光谱数据之间的关联模型，建立对榨菜中多种指标的定性鉴别和定量测定的新方法，并开发近红外光谱分析测定榨菜品质的简便快速、在线及无损检测的实用技术。对享有中国榨菜之乡涪陵的榨菜做了深入的研究，利用近红外光谱技术评价涪陵榨菜品质、同时测定了涪陵榨菜中果胶和总糖的含量、快速鉴别涪陵榨菜品牌的研究。/pp　　strong4、工作成就/strong/pp　　自团队被批准为重庆市高校创新团队以来，以《近红外光谱分析检测技术及其应用研究》的平台建设工作取得较大成果。主持完成了重庆市科委攻关项目《快速无损在线检测中成药活性成分的研究》(CSTC, 2010AC5170)和重庆市教委攻关项目《近红外光谱快速在线检测榨菜品质的研究》(KJ101303)，以及在研其它省部级项目和地方合作项目十余项。近年来在国内外发表近红外领域专业论文三十余篇，曾在泰国(2009年14届国际近红外学会)和南非(2011年15届国际近红外光谱学会)两次国际学术会上交流论文。/pp　　令人欣慰的是，我们在融合荧光、散射与近红外光谱分析技术推进多组分体系同时测定的研究中取得长足的进展，受近红外光谱“神奇峰叠嶂”的启发，我们自主研发了“同原射线计量分析法”，并申报发明专利《谱峰完全重叠的双组分混合物同时测定的光谱分析方法》，解决了教科书中谱峰完全重叠的双组分混合物不能同时测定的岐见，也使我们在“不经分离而同时测定手性对映体”的研究有重大突破。之后我们又相继申报了《近红外光谱法同时测定废水中的COD和BOD指标》、《近红外光谱法测定农副食品中的无机盐》、《一种增氧缓释肥的制备和应用》、《一种利用污水处理产生的淤泥生产肥料的方法》等十一项发明专利，现已获授权八项 自2009年以来曾三次获重庆市、区两级政府科技进步奖项 培养近红外方向的硕士生6名，博士生2名，这些学生毕业后都继续从事近红外研究工作。与此同时，与国内外同行广泛交流，2009年在泰国参与14届国际近红外光谱学会，2013年赴法国、2015年赴韩国参与两次国际学术会，并交流论文 国内每两年一届的近红外光谱学会都有大会交流文章，所带研究生的报展均获优秀奖。与此同时，创新团队也在发展壮大，近年来晋升高级职称多人。使团队切实形成了充满活力而具备可持续发展的研究队伍。/pp　strong　5、研究展望/strong/pp　　目前，创新团队将继续发展对三峡库区生态的各种环境指标、区域天然植物的药用成分和地方农副产品质地检测的研究工作，并致力于更深入的与太极集团、涪陵乌江榨菜集团合作，力争尽快把近红外在线检测推广应用到制药和农副产品加工的生产线上。同时拓展近红外光谱的研究工作：①加强基础研究，攻克近红外光谱分析理论上的局限。如近红外光谱与分子结构的关联，近红外光谱与其它光谱的联系，近红外光谱技术与其它分析技术的联用。这些研究工作的突破都有可能推进近红外光谱分析技术更加完美和更为广泛的应用。②加强应用推广，促进近红外光谱分析的实际应用。结合我们已在环境监测分析、中成药活性成分分析和榨菜品质分析上做了大量的前期研究工作。我们期待把近红外光谱分析的实用技术真正推广到实际生产线上，要解决建立一些实际分析模式，利用近红外光谱分析的优势，切实解决实际应用上的难题。③加强自主创新，开发和改进近红外光谱分析的硬软件。要加快推广近红外光谱分析应用，要发展普适的近红外光谱仪器和便携式分析仪器，以及对某些专门特殊的仪器的改进 建立适宜筛选各种算法的建模软件，建立普适的分析模型 研究改进适应各种分析对象的光谱采集手段。④近红外用于生命和生物科学的选择性分析，这是我的第三个自然科学基金的出发点。为探索生命体系中自然的手性匹配、手性降解和手性转化的选择性行为，及其自发的手性拆分和自聚集的手性复制的自然规律，以启迪人们对生命体系天然手性识别的新思维，这将破解手性均一化机制对生命进化的重要作用。为此本项目利用近红外波段内的吸收、荧光和散射光谱分析及其成像技术对生命体中的手性环境进行测量及其相关检测研究，建立近红外光谱检测生物大分子手性及其手性识别的新方法。前期研究已表明，近红外光谱分析技术适宜生物活性分析，结合多种光谱分析拓展技术手段的优势，可作为探究生命体中手性环境的特效工具，检测生命体中的手性环境及其机制效能，或将有利于人类进一步窥见生命的奥秘，揭示手性起源，也有助于开启手性分析应用的广阔前景。/pp　　回顾与展望，结识近红外，人生平添翼。驾驭新技术，学研任翱翔。感谢近红外领域里的前辈和同仁，有你们结伴同行真好!/pp style="text-align: right "　　杨季冬 重庆三峡学院环境与化学工程学院/pp style="text-align: right "二〇一七年三月三日　于重庆三峡学院 芳香居　成稿/ppbr//p

每年一度的第39届日本近红外论坛于2023年11月14日-16日在东京大学弥生讲堂一楼大厅举行。同时也是时隔四年的线下会议。三天的会议中，论文发表分为口头发表和墙报发表。第一天是基础讲座，在会议第二天口头发表会上，首先进行了JCNIRS Award的授予仪式，然后是获奖者演讲、主旨演讲和一般口头发表。论坛内容分为化学计量学、农业与食品、工业应用和仪器开发四个部分。共有18位发表了口头报告，有30篇墙报，其中一人取消张贴。论文题目详见附件。在会议第三天举办了NIR Advance Award 颁奖仪式，其后是获奖者演讲。在整个会议期间，三位专家进行特邀报告，13个赞助企业进行简短介绍以及赞助商的仪器展示。不论是口头发表还是墙报张贴，农业与食品方向研究仍是主流，其他涉及的领域较广，但论文数量有限。附件1：口头发表论文题目清单K-01 JCNIRS Award 获奖报告 My NIR Life and Education in Asia (Bruker Optics GmbH & Co.KG) Sirinnapa Mui SaranwongK-02 主旨演讲 Hyperspectral Imaging for Detection of Foreign Materials from Fresh-Cut Vegetables (College of Agriculture and Life Science, Chungnam National University) Byoung-Kwan Cho一、化学计量学O-01 根据红外光谱法和多元变量分析的材料再利用PET纤维的判别I-03 特邀演讲：通过数理模型的直接逆向分析和潜在变量化提高模型的预测精度二、农业与食品I-04 特邀演讲：近红外偏振计测和机器学习的食品中异物检查和包装不良的自动检测O-02 近红外光谱法显示的北海道大米品质在地区间、年度间、品种间的差异O-03 使用近红外光谱法辨别杉树的雄性性别O-04 Three-dimensional modeling of moisture transport in wood by means of near-infrared hyperspectral imaging and X-ray O-05 利用NIR和LC-MS/MS的生物脂质分析O-06 Rapid evaluation of quality change during aging period of brewed rice vinegar (Kurozu) by NIR Spectroscopy I-05 NIR Advance Award获奖演讲：开发用于药品制造过程监控的近红外光谱分析技术三、工业应用O-07 Detection and Quantification of Hydrophobic Pollutants Dieldrin and Pyrene in Aqueous Solutions Using Aquaphotomics O-08 使用傅立叶近红外高光谱成像系统的纸张测量O-09 多波长近红外计算机光刻成像的多层立体复合材料检测物完全非破坏性的结构恢复和材料识别O-10 近红外光谱化学发泡注塑工艺中的直排组分监测O-11 吸附在氧化钨氧化锆催化剂表面酸性位点上的NH3, NH4+的分析四、仪器开发I-06 特邀演讲：开发利用光谱学的茶叶品质成分非破坏性状评价技术O-12 在消化道内镜下获取近红外高光谱成像的光纤瞄准镜的开发 O-13 通过水光子学分析比较海洋深层水的深度O-14 利用近红外光谱法开发甘蔗制糖结晶工程的快速糖度测定法O-15 利用镧系携带沸石的近红外探针法的开发O-16 降低光谱仪台间差的新尝试—使用原型机的概念验证O-17 Detection of Early Bruising in Apple based on NIR-HSI and Three-dimensional ScanningO-18 基于光谱强度标准差的高光谱图像的区域分割法评估附件2：墙报论文题目清单P-01 近红外光谱法对木雕像进行非破坏树种判别——利用主成分分析分析无监督数据P-02 漫透射便携式近红外设备快速测定淀粉悬浮液中微量蛋白含量P-03 Nondestructive assessment of broccoli freshness using Vis-NIR spectroscopyP-04 近红外相机的蛋清液体辨别P-05 取消张贴P-06 单像素成像法对食品内混入异物的非破坏检测P-07 基于可视和近红外光散射响应的豆腐凝固特性评估P-08 近红外光谱法判断选果机输送中的洋葱球的姿势P-09 使用超光谱相机预测芒果轴腐病发病天数P-10 近红外光谱法对啤酒的评估P-11 基于NMR-NIR的甘蔗榨汁中蔗糖含量检测模型的基础性研究P-12 利用可见、近红外光谱法推算洋梨成熟度的可能性讨论P-13 利用可视、近红外吸收光谱对圣女果叶片中硝酸离子浓度的非破坏估计：频谱处理方法的研究P-14 Analysis of sugarcane juice obtained by different extraction methods using Near-infrare spectroscopyP-15 根据官能试验分类的苹果PLS判别分析及判别等级与糖度、酸度的关系P-16 使用添加铬日耳曼酸类透明结晶玻璃荧光体的宽带近红外LED的开发P-17 使用点光源近红外透过图像检测的树脂材料内部异物深度推算P-18 通过光源波形控制的水分量监测P-19 光谱对聚乳酸的劣化特性进行评估P-20 近红外光谱法判断羽毛的鸟种P-21 用红外光谱法判断四种传统植物纤维P-22 近红外光谱分析不同细孔径的A型沸石的吸水状态P-23 近红外光谱测量积雪物理信息(2)P-24 开发可视化生物深层组织的近红外高光谱硬性内窥镜设备P-25 粘附性人类培养细胞近红外光谱测定法的开发P-26 开发针对噪声近红外光谱的自动峰值检测方法P-27 利用NIR-HSI相机开发毛发诊断方法P-28 基于红外光谱法和机器学习的和纸识别研究P-29 通过近红外高光谱成像筛选出可降解塑料P-30 Combination of hyperspectral imaging and multivariate analysis for detecting water holding capacity of sausage with modified casing with different concentrations of orange extracts（文章来源：中国农业大学 韩东海教授）