红外成像探测仪

越来越多的雾霾天，真让南京的天空越来越暗，城市视野也越来越模糊。　　雾霾对出行及公众的身体健康都是极大的损害，雾霾来临时，我们如何监测?雾霾来临前，能不能提前预警?　　南京信息工程大学大气物理学院的本科生王成芳近期研发出了雾霾天气的智能探测仪，它不仅能准确&ldquo 读&rdquo 出雾霾天南京人的&ldquo 视力&rdquo 情况，而且还能够分辨出一场雾霾天来临时，能见度的极速下降，究竟有多少是雾粒子在起作用，有多少是霾粒子在起作用。这为大范围实时监测雾霾天气提供了可行性。　　雾霾监测预报有难度　　在气象预报领域，雾霾提前预报一直是个难点，气象专家介绍说，雾霾在气象学上区别很大，虽然它们都会造成低能见度的状态，但是实际上除了湿度条件以外，雾霾的构成是非常复杂的，比如，由于气溶胶污染物浓度较高会造成霾，而它的成分是非常复杂的，在我们头顶的天空中，气溶胶的主要化学成分包括有机物、硫酸盐、硝酸盐、铵盐、黑炭、重金属，还有一些其他元素。同时，数值预报需要考虑的条件和因素也很多，包括能见度等的监测、预报难度比较大。　　南京信息工程大学的专家告诉记者，其实能见度监测仪的研究也是近些年才开始应用的，以前在中国雾霾的能见度监测，其实靠的都不是仪器，靠的都是气象预报员的双眼和经验，他们一般来说都把气象台远处的一些标志性的建筑或山体作为标的物，靠雾霾天气中能看到远处的什么景象来大致&ldquo 估摸&rdquo 出能见度的情况，因此还是存在一些人工误差的，而且也没有办法大范围、全覆盖地探测一个区域的能见度。　　两只红外眼睛测出能见度　　经过几年的研制，王成芳自主研发能见度探测仪成功。记者看到，能见度探仪器有一只相对而视的&ldquo 眼睛&rdquo ，王成芳告诉记者，这两只眼睛都安装有&ldquo 红外线&rdquo 装置，它们共同捕捉两个红外线&ldquo 眼睛&rdquo 之间的团空气，然后利用红外装置&ldquo 透视&rdquo 其中的污染物粒子的粒径大小，成分，而对于空气中的污染物粒子的消光系数进行精确测量，从而能够精确推算出我们肉眼能够看到的精确的能见度。　　王成芳说，这个能见度探测仪的一个好处是，不仅能够取代人眼直接探测灰暗的天空究竟能看多远，更重要的是，它能够分清南京模模糊糊的天空究竟是由什么样的颗粒物在起决定性作用。　　记者了解到，目前研发出来的能见度实时监控装备，在终端可以实时显示能见度信息与能见度-时间曲线，这将为气象专家提供清晰具体的预报信息。

星载成像光谱仪、机载成像光谱仪、无人机(飞艇)成像光谱仪、地面便携式地物波谱仪、地下岩心扫描仪构成了对地立体探测技术手段。相比通用分析仪器，这些名词似乎不是那么熟悉，但是它们却广泛应用于地质、环保、农业、林业和海洋领域，特别是在地质勘察领域发挥重要作用。　　近年来在国家、部门和地调专项支持下，中国地质调查局南京地质调查中心研发了除星载以外的所有仪器，大部分仪器实现了成果转化，为地质科研和找矿提供了有力支撑，产生良好的经济和社会效益。　　什么是高光谱仪器?我国在高光谱探测仪的研发过程中都取得了哪些成果?与国外的技术还有哪些差距?这里，仪器信息网特别邀请南京地质矿产研究所修连存研究员给大家一一解答。南京地质矿产研究所修连存研究员　　从南京地质矿产研究所研究员到南京中地仪器有限公司总经理，修连存研究员一直致力于仪器研制、实验测试方法的开发及地质勘查技术的研究，至今已主持各类调查与研究项目数十项。现主要承担由中国地质调查局《机载成像光谱仪》和国家重大仪器专项《岩心光谱扫描仪研发与产业化》的研究。　　在多年国产仪器开发和推广的过程中，修连存研究员不仅研制成功具有自主知识产权的X射线衍射仪，推动了国产化仪器的发展 而且在国内首次研制成功并推广便携式近红外矿物分析仪，其中部分产品已出口，为我国地质勘查技术提供了新的方法，提高了经济效益。　　“国产高光谱探测仪约占20%市场份额“　　仪器信息网：什么是高光谱技术?　　修连存：通常在可见光-短波近红外(400nm-2500nm)范围内，低于100波段称为多光谱，大于100波段称为高光谱，大于1000波段称为超光谱。随着技术发展，目前已经能够做到上千波段。波段越多，被测物质信息含量越多，但数据质量越下降，因此，根据需求来确定波段数非常必要，可以尽量提高信噪比。　　目前，我国高光谱仪与国外相比，主要差距还是数据质量，但经过多年来的努力，这种差距逐渐缩小，有的仪器数据质量已经超过国外同类产品。　　仪器信息网：目前普遍应用的高光谱对地探测技术都包括哪些?　　修连存：目前高光谱对地探测技术包括卫星载荷的多光谱和高光谱成像仪、机载高光谱成像仪、无人机微型成像高光谱仪、地面地物波谱仪和地下岩心光谱扫描仪等，以上这些仪器构成了高光谱遥感对地立体探测系统，广泛应用在地质、环境、海洋、农业、林业和城市生态等领域。　　仪器信息网：以上技术中，我国具有自主知识产权的技术占比情况如何?　　修连存：目前，我国高光谱仪器大部分依赖进口，特别是一些短波近红外和热红外成像设备对我国禁运。现阶段，国产高光谱探测仪器约占20%市场份额。当然，随着仪器的成熟和国家政策的改革，这一比例会逐年提高。　　近年来，中国地质调查局南京地质调查中心在科技部、国土资源部和中国地质调查局支持下成功地研制了机载成像光谱仪、微型成像光谱仪、地物波谱仪、岩心光谱扫描仪和相应的数据处理软件。除机载成像光谱仪样机外，其它仪器均进行了产品化，并成功进入了市场。　　多项成果落地开花 填补国内空白　　仪器信息网：能否分享一下国产高光谱探测仪的研发历程?都取得了哪些成果?　　修连存：上个世纪九十年代，第一台用于矿物分析的PIMA仪(便携式短波红外矿物分析仪)在澳大利亚诞生，它的诞生，打破了传统的地质矿物分析方法，实现了矿物分析定量化，从而带来了地质研究和地质找矿技术的革命。矿物分析仪在地质领域的主要应用包括矿物识别、蚀变矿物填图、钻孔和隧道(平硐)编录、成矿作用的指示、成矿潜力评价、采矿中的品位控制和辅助遥感图片的判别等。　　2004年，国土资源部中国地质调查局立项研制便携式近红外矿物分析仪，2006年完成样机研制，2008年实现产品化，产品销往国内外市场，目前已发展到第四代产品 　　2009年和2012年，在国土资源部公益基金和科技部重大仪器专项支持下，于2014年研制成功宽谱段地物波谱仪、岩心光谱扫描仪，2015年研制成功微型成像光谱仪，并实现产品化，进入市场销售 　　2009年，在国土资源部中国地质调查局支持下，于2014年研制成功机载成像光谱仪样机，并在新疆哈密进行了试飞，验证了仪器性能和指标，为后续产品化打下了基础。　　上述仪器研制成功，填补了国内空白，降低了采购成本，实现了技术推广，推动了高光谱探测技术的发展。　　仪器信息网：是什么原因或者契机促使您选择国产高光谱探测仪研发这样的课题?都取得了哪些科研成果?未来有哪些研发计划?　　修连存：我从长春地质学院仪器系毕业后被分配到地质行业工作，从事过实验测试，进口仪器计算机升级改造和国家十五公关项目“X射线衍射仪研制”工作，积累了一些经验与技术。　　2000年，中国地质调查局南京仪器研制中心成立。中心的主要目标是依托自身人才和技术优势，研制适应广泛的分析仪器，开展仪器的推广应用，培养人才。当时，根据地质需求，结合实际调研，我们发现高光谱对地观测技术在国外刚刚兴起，国内还是空白，市场前景广阔，经过十几年来的探索，终于为我国高光谱探测技术的发展和人才培养奠定了基础。同时还采取国内外技术联合方式建立了两个省级重点实验室以发展我国的高光谱事业。目前，我们已成功研制了机载成像高光谱仪、无人机小型成像高光谱仪、地物波谱仪、地下岩心扫描仪和矿物光谱分析专家系统，并进行了高光谱信息提取方法研究和技术应用示范。　　未来，中国地质调查局南京仪器研制中心将在完善现有成果的基础上，重点研究热红外波段(7um-14um)系列高光谱仪，同时开展相应的技术方法研究，拓展高光谱对地探测技术的范围。　　仪器信息网：是什么原因促使您成立南京中地仪器有限公司?目前主营业务有哪些?　　修连存：中国地质调查局南京仪器研制中心成立后，首次研制成功的是便携式近红外矿物分析仪。为了尽快实现成果产业化，2005年南京中地仪器有限公司成立。通过公司平台对成果进行工程化设计，实现了生产、销售和服务一条龙，搭建了产学研用平台，实现产品优化和换代。　　尽管由于体制机制的问题，也曾出现过一些波折，但是在国家大众创业，万众创新方针指导下，在国家成果转化法推出的背景下，公司机制还是坚持下来了。目前公司产品有无人机微型成像高光谱仪、便携式近红外矿物分析仪、地面地物波谱仪、地下岩心光谱扫描仪和矿物光谱分析专家系统软件，这些仪器只有南京中地仪器有限公司生产，国内还没有其它机构和厂家生产销售(其它所售产品几乎都是代理国外厂家生产的产品)，特别是便携式近红外矿物分析仪在国内外实现了独家生产，产品销往国内外。　　总体来说，我们依托公司平台，通过产学研结合，打破了体制障碍，较好地解决了成果转化问题，建立了这一行业高科技产业链，打造了光谱对地探测仪器系列产品。同时，经过多年来的技术推广，我们的产品和技术也得到了地质工作者的认可，为地质科研和找矿提供了有力支撑，产生了良好的经济和社会效益。 宽谱段地物波谱仪 便携近红外矿物分析仪 VNIR 微型成像光谱仪 SWIR 微型成像光谱仪 岩心光谱扫描仪 机载成像高光谱仪　　便携近红外矿物分析仪已达到或超过国外水平　　仪器信息网：相对于进口产品，目前国产高光谱探测仪的技术水平如何?　　修连存：近年来，随着技术进步和国家科研投入的增加，国产高光谱探测仪器技术指标与国外技术指标的差距越来越小，比如我们生产的便携式近红外矿物分析仪、微型成像光谱仪和岩心光谱扫描仪等的技术指标已经达到或超过国外水平。相对来说，其它仪器还有一定的差距，主要是数据质量还有待提高，这需要经历一个过程。　　仪器信息网：您在国内首次研制成功并推广便携式近红外矿物分析仪，请介绍一下技术优势以及目前的应用和销售情况?下一步的研发计划?　　修连存：目前便携式近红外矿物分析仪国际上只有南京中地仪器有限公司独家生产，产品除供应国内市场外，还销往澳大利亚、加拿大、缅甸、印尼和蒙古等国。　　该仪器采用T型分光技术，具有体积小、重量轻、便于携带等特点，仪器配有专业的数据处理软件，可实现野外和室内现场检测，实现岩石无损定性和定量分析，还可用于珠宝鉴定和药品原材料检测。此外，该仪器已经申请了国家专利。　　仪器信息网：国产高光谱探测仪要想得到进一步发展，有哪些问题亟待解决?　　修连存：高光谱探测仪是一种高科技产品，涉及到光学、机械、电子、软件、技术方法和应用等学科，以往注重硬件研究，忽视了技术方法和应用，造成了仪器研制成功之后不知怎样应用的尴尬局面。　　我的体会是：仪器硬件和应用方法各占50%比例，以满足需求为条件，以提高数据质量为主线，避免片面追求指标而无法应用的情况发生。　　一个国产仪器开发者的心声　　仪器信息网：当前，国产仪器与进口仪器的差距大家有目共睹，为此也引起了一次又一次的相关探讨，特别是在成果转化方面一直有诸多叹息。作为一位一直致力于国产仪器开发的科研工作者，您对国产仪器的现状有什么样的评价?在成果转化方面有哪些需要注意的事项?　　修连存：目前国产仪器发展迅速，但是仍在低端仪器徘徊，高端仪器依赖进口，用户喜欢购买进口仪器，这就需要国家政策强力引导。　　另外，科研成果与生产对接严重脱节，缺乏资本运作机制，最近国家出台了成果转换法，解决了科研成果转化体制机制问题，但还需要单位领导克服旧观念，真正落实到位，同时改变科技人员评价机制，从发表论文和获奖档次作为考核指标，转变为绩效考核，真正实现创新和成果转化。　　仪器信息网：在国产仪器研发和推广的道路中必然需要克服很多困难，您是如何做到的?想必您一定有很多切身体会，可否给大家分享一些，与大家共勉?　　修连存：首先认准市场，市场是决定仪器研发和推广成败的关键，没有市场的仪器是无法发展前途的；另外就是持之以恒，保持团队稳定，给团队一个良好的科研环境，合理的待遇；再就是利益共享，共同发展。合影撰稿编辑：叶建

说到生命探测仪，就不得不说地震，这个沉重的话题虽然好像离我们十分遥远，但是每年都有来自世界各地的新闻，几乎任何一个时间，都有地方发生地震。过去13年的汶川地震，在大家的印象中已经慢慢淡去，但对于经历过灾难的人来说，是一辈子难以磨灭的印记。而面对这种巨大的自然灾难，生命探测仪就发挥了强大的作用，可以救人于危难中。生命探测仪是一种安全救生装备，它是美国的物理学家大卫席思研发的，对于灾难中的搜救做出了卓越的贡献。其实生命探测仪是一个统称，具体根据探测范围和手法的不同，还可以分为红外探测、雷达探测、光学探测、声波振动探测和其他先进类探测。很不幸的是几乎每一种我们都听说过，尤其是雷达探测和红外探测。红外生命探测，需要被探测的物体体温在绝对零度以上，那么什么是绝对零度呢？和我们知道的0℃不同，绝对零度象征着极度的寒冷，换算下来大概相当于-273.15℃。也就是红外探测在我们日常的温度下都可以探测到生命。并且能够不畏条件的恶劣，不受干扰。雷达探测仪就又先进很多，相比于红外探测仪只能感受体温，雷达探测仪可以通过监测人体生命活动所引起的各种微动，从微动中得到心跳、呼吸等信息，再利用电磁波反射原理进行探测。不仅不受温湿度控制，噪音和地形也同样奈何不了它，稳定性好、准确率高。如果可以，没有人愿意认识这些探测仪，可灾难是无法避免的，我们现代的先进科学仪器，就是为了在自然灾难面前可以做到先知先觉和挽救更多生命。是我们的自救工具，相信在不久的将来，我们对于这类重大灾难，一定可以做到准确的预测和躲避。

2010年3月，我国风云四号科研试验卫星工程正式立项。中国航天科技(000901,股吧)集团公司八院风云四号卫星系统总师董瑶海说，早前也试图与欧洲合作，但一个小小的元器件，欧洲人却开出比整星还贵的天价——“5亿元人民币你要不要?”　　航天高技术是买不来的。近七年的钻研，打造出这颗设计寿命七年的风云四号，最令董瑶海自豪的是，“所有的核心技术都是自主研发的”。　　“六”面柱体构型运行更稳定　　风云四号采用六面柱体构型，具有对地面大、质心低等优点，有利于安装体积更大、数量更多的有效载荷，能让卫星在太空中更稳定地运行。　　“五”项任务体重超五吨　　风云四号重达5.4吨有五大任务：获取地球表面和云的多光谱、高精度定量观测数据和图像，获得高频次的区域图像 实现大气温度和湿度参数的垂直结构观测 实现闪电成像观测 完成卫星图像、遥感数据及产品分发和灾害性天气警报信息发布 监测太阳活动和空间环境等。　　“四”大有效载荷为大气做“CT”　　中国航天科技集团公司八院风云四号卫星工程总师李卿介绍，风云四号观天象、测风云靠的是装载多通道扫描成像辐射计、干涉式大气垂直探测仪、闪电成像仪和空间环境监测仪器包等4个探测载荷，直接为大气做“CT”，达世界领先水平。　　“三”轴稳定效率提高20倍　　与卫星风云二号采用的自旋稳定控制不同，三轴稳定控制能让风云四号在X、Y、Z三个方向上均相对地球保持姿态不动，让卫星的有效载荷始终对准需要观测的目标，从而将观测效率与风云二号相比提高近20倍。　　“二”代静止轨道气象卫星升级　　我国气象卫星有极轨和静止轨道两个序列。目前，极轨气象卫星方面，新一代的风云三号卫星已全面取代风云一号卫星 静止轨道气象卫星中，风云二号首星发射距今已有19年，作为第二代静止轨道气象卫星的首发星，风云四号为我国静止轨道气象卫星的升级换代吹响号角。　　“一”个太阳“翅膀”首次亮相　　为了使卫星上的红外探测仪不受太阳帆板上产生红外辐射反射的影响，风云四号首次采用单太阳翼的设计，保证卫星在三万六千公里高空作业的定标精度和稳定。

日前，经以中国工程院院士何继善为组长的专家鉴定委员会鉴定，由湖南省研制的 “警用超宽带雷达式生命探测仪”正式通过国家科技成果鉴定。　　在重大灾害面前，如何快速准确地找到掩埋在瓦砾、混凝土等废墟中的生命信号，最大限度地挽救被困群众的生命，一直是灾难救援工作的技术难题之一。2009年初，公安部消防局下达了“警用超宽带雷达式生命探测仪”重点攻关科研项目，由湖南省消防总队和湖南华诺星空电子技术有限公司联合研制。针对目前音频、光学、红外等几种生命探测仪存在的一些主要技术缺陷，研究人员先后攻克了一系列关键技术，采用新体制的超宽带雷达技术，实现生命体的快速搜索与精确定位。测试结果表明，该设备可有效检测到20米范围内人体的肢体活动以及心跳、呼吸等活动。　　据了解，该设备于今年4月已顺利通过国家地震局地震模拟环境测试试验。随后，在玉树地震救援任务中，救人员使用该设备成功探测、救出多名群众。专家认为，该设备在技术上居于国内领先水平。

p style="text-indent: 2em text-align: justify "从中国研制第一颗科学卫星——双星计划开始，中国科学院国家空间科学中心的科学家就和瑞典空间物理研究所的科学家有了首度合作。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "时隔十数年，在嫦娥四号国际载荷工作中，两位老朋友再度联手，研制出国际上首个可以在月表直接探测中性原子的仪器——中性原子探测仪。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“月球是一个天然的实验室，太阳风和月表的相互作用，可以类比到其他的行星体上，对未来的科学研究提供重要的科学数据。”中方首席专家、中科院空间中心研究员张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太阳风吹呀吹 中性原子飞呀飞/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "太阳风是一种跟空气流动很相似的“风”，只不过它吹的不是气体分子，而是太阳上层大气射出的超声速等离子体带电粒子流。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "由于太阳风中的粒子会干扰通讯系统，它一直让人类倍感恐慌。2006年12月13日，一次太阳风暴曾经对我国短波无线电通信造成严重影响，使得广州、海南、重庆通信中断达3小时之久。好莱坞大片《2012》《末日预言》等也曾展现过人类对于太阳风袭击地球的恐惧。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这种恐惧同时也演化成了科学家的研究方向，在没有磁场、大气保护层的“月球实验室”里，他们决定近距离且直观地看一看太阳风与月球表面的作用机制。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“最早，人们以为太阳风里的离子和电子是被月表吸收了，但是，经过一段时间的研究后，科研人员发现，太阳风离子打到月表后，会反射回来，反射回来的粒子里，有一部分仍然是离子状态，还有一部分则获得了电子，从离子状态变成了原子状态，成为中性原子。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "与此同时，就好比“一石激起千层浪”，太阳风里的高速粒子打到月球表面后，也会将月球表面物质溅射起来。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“最终，溅射出的中性原子也会因为拥有一定的速度和能量，出现‘逃逸’，形成月球的外逸层。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "除此之外，太阳风和月表作用会对月球环境产生什么样的影响，也是科学家希望探索的内容。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“有科学家猜测，太阳风里的氢离子和月表的氧相击，可能会产生水，月球上的水可能与太阳风打到月球表面有一些关系，虽然这还不是一个定论，这也是我们想要搞清楚的内容。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "创造探月新历史 首次月表直接探测/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "这次，嫦娥四号上搭载的中性原子探测仪，主要目标就是在月表上测量太阳风和月表相互作用之后产生的中性原子，包括太阳风本身的离子获得电子后产生的中性原子，和月球表面被溅射出的中性原子。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "印度的首颗绕月人造卫星“月神一号”曾经搭载过中性原子成像仪，但和其他探月卫星一样，都是在环月轨道上对中性原子进行探测。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“我们这次要做的是在月表巡视区直接测量中性原子，可以说是人类探月史上首次在月表开展中性原子探测。以往的探测就好像是用肉眼看中性原子，这次，我们是拿着放大镜近距离、仔细地看。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "过去人类在环月轨道对中性原子的探测，曾发现了一些超出预期的现象，留下了一些未解之谜，例如，人们发现中性原子和太阳风在密度、速度比率上没有直接关系等，而这些谜题也为此次探测指出了方向。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“这次我们在月表可以进行实地观测，随着月球车在月表移动到不同位置，可以观测到月表不同的地形地貌，进而观测到太阳风与月表相互作用的不同过程，有望解决过去遗留的类似科学问题。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "碰撞与交流中 航天文化再度对接/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "作为搭载在嫦娥四号巡视器上的国际载荷，中性原子探测仪由瑞典空间物理所负责研制，中国科学家参与设备的性能测试及交付后的相关工作。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "张爱兵介绍，中国与瑞典在科学卫星载荷上，已经有了很长的合作历史。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "最开始的合作是在中欧合作研制的我国第一颗空间科学卫星——双星计划时。双星计划中有一台测量地球轨道环境下中性原子情况的中性原子探测仪，就是由中国科学家和瑞典科学家合作完成。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "2009年，中国发起的“萤火一号”火星探测计划中，中国科学家与瑞典科学家再度合作，双方分别研制其中一个载荷的一部分，然后集中在一起形成了一个载荷包，用于测量火星离子和电子的情况。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "此外，在中科院空间科学先导专项中，中国科学家和瑞典科学家也曾联手完成一些预先研究项目。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“由于双方合作次数比较多，所以在嫦娥四号的合作上非常顺利。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "当然，尽管顺利，但合作中难免会有碰撞和交流，“新的合作加深了两国航天文化的交流。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "按照中方的相关规范，中方在国际载荷接管复查过程中要确保接口安全，包括接口设计和元器件等的安全，不能影响其他载荷的工作，更不能影响嫦娥四号整体任务。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“一开始对方不能理解，但是通过交流，他们还是按照我们的要求做了相关工作，并把相关资料提供给中方。此次合作再一次体现了我国航天精益求精的作风，而这样的工作作风也让瑞典科学家十分认可中国科学家的工作。”张爱兵说。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "未来，中国和瑞典将共同利用科学数据开展科学研究，为此，中方已经组织了专门的科学家团队。“双方将会协同工作，共同利用好这台仪器的科研数据。”张爱兵说。/p

我国新型生命探测仪 最大生命探测范围达20米　　在地震、泥石流等灾害面前快速准确搜寻到被掩埋的生命信号，第一时间挽救生命是世界各国抗灾救援工作的技术难题之一。7月21日，湖南省公安消防总队和湖南华诺星空电子技术有限公司联合研发的“警用超宽带雷达式生命探测仪”在长沙市通过科技成果鉴定。主持鉴定的中国工程院院士何继善等专家认为，该成果性能良好，最大生命探测范围可达20米，技术处于国内领先水平。　　近年来，我国地震、泥石流等地质灾害频发，许多被深埋在瓦砾、混凝土中的群众，由于无法被救援人员及时准确发现而丧失了宝贵的求生机会。为有效突破这一技术难关，2009年初，公安部消防局正式下达了“警用超宽带雷达式生命探测仪”重点攻关科研项目，在湖南省公安消防总队的主持下，由湖南华诺星空电子技术有限公司组织技术力量进行研发。　　据了解，该成果采用新体制的超宽带雷达技术，先后攻克了高稳定度纳秒脉冲源、波形保真超宽带脉冲时域收发天线、超宽带脉冲时域波束扫描、合成成像算法、射频抑制与抗强噪声算法等一系列关键技术。充分利用超宽带脉冲电磁波所具有的强穿透性、高分辨率等特性，提出了在复杂环境下人体心肺运动等微弱信号检测算法，来实现对火场、建筑物废墟、地震救灾等高危场所强噪声背景下生命体的快速有效探测与定位。经测试，“警用超宽带雷达式生命探测仪”可有效检测 20米范围内人体的肢体运动、心跳、呼吸等活动，为快速搜寻被困群众生命提供可靠数据。　　今年4月，该设备顺利通过国家地震局地震模拟环境测试试验。随后，在玉树地震救援任务中，救援人员使用该设备成功探测、救援出多名群众。

紫外高光谱大气成分探测仪11月4日，高精度温室气体综合探测卫星（DQ-2）紫外高光谱大气成分探测仪(EMI-NL)通过了航天八院环境卫星项目办组织的正样交付验收评审。紫外高光谱大气成分探测仪(EMI-NL)是国产第三代超光谱大气痕量气体监测载荷，拥有独立的天底与临边观测模块，能获取大气痕量气体高空间分辨率水平分布与垂直廓线，主要用于定量监测全球和区域二氧化氮（NO2）、二氧化硫（SO2）、臭氧（O3）和甲醛（HCHO）等痕量污染气体成分的分布和变化，用以分析人类活动排放和自然排放过程对大气组成成分和全球气候变化的影响。EMI-NL载荷性能指标大幅提升，天底对地空间分辨率达到7*7平方公里，达到国际先进水平；并增加了临边同步观测模式，临边切高分辨率为2公里。该载荷具备公里级别的空间分辨率、天底临边同步双模式同步观测，对辨识污染源位置、量化点/面源排放通量、研判区域间相互影响等具有重要作用。经讨论，评审专家组认为紫外高光谱大气成分探测仪（EMI-NL）正样产品按照正样研制技术流程完成了所有研制工作，经测试、试验，功能、性能满足任务书要求；研制过程质量受控，未发生质量问题；文档资料齐全，符合《八院卫星型号产品交付验收实施要求》，同意通过评审。DQ-2卫星是《国家民用空间基础设施中长期发展规划（2015-2025）》中规划的业务星，具有主被动方式结合获取高光谱分辨率、高时间分辨率温室气体、污染气体及气溶胶等大气环境要素的遥感检测能力。DQ-2卫星共配置五台有效载荷，其中紫外高光谱大气成分探测仪（EMI-NL）、云和气溶胶成像仪（CAPC）分别由安光所环境光学中心和光学遥感中心承担研制任务。正样验收评审会

美国“信使”号水星探测器按计划将于3月29日从水星轨道传回首张图片。从4月4日起，它将正式展开对水星的观测，以确定水星表面成分，探测水星的神秘磁场以及水星极地区域永久阴影部分是否存在冰。　　2011年3月17日，经过15分钟的近水星制动，减速后的“信使”号被水星捕获，进入近水星距离200千米、远水星距离15193千米、周期12小时的水星椭圆轨道，对水星进行为期一年的探测工作。　　有人说，水星名不副实，因为它是太阳系中距离太阳最近的行星，表面温度很高，所以上面根本没有水。但也有人认为，在水星极地阳光永远照不到的阴暗陨石坑深处，很可能存在水冰沉积物。　　由于水星离太阳很近，因此在地面观测它和用飞行器探测它都十分困难，至今只有美国的“水手10号”和“信使”号探测器探测过水星，其中1973年11月 3日发射的“水手10号”探测器也仅以掠过的方式探测过水星，故无法对水星进行长期、全面和详细的了解。经过多年研制，第一颗水星探测卫星“信使”号终于在2004年8月3日升空。它耗资4.46亿美元，发射质量1100千克，其中600千克为燃料，体积与大型办公桌相近。　　水星上太阳的亮度比在地球上高出11倍，表面温度可达450摄氏度，所以设计“信使”号的关键是如何应对这样的高温环境。为此，“信使”号装有先进的大型遮阳罩，能使探测器的温度保持在20摄氏度左右。此外，它还有许多特点，如两翼由数千个小“镜子”组成，其中2/3的“镜子”用于反射水星附近的强烈阳光，剩下的“镜子”用于将阳光转化成电能 各重要系统都有备份 使用现成的部件和标准的数据界面 采用“近地小行星交会”小行星探测器子系统设计等。　　“信使”号此行有六大任务：水星具有何种磁场特征?为什么水星的密度那样高?水星具有何种地质形成过程?水星核具有怎样的构成和形态?水星两极的异常物质是什么?水星表面有哪些不稳定物质对其外大气层的形成起了重要作用?为了完成这些任务，“信使”号携带了磁力计、伽马射线与中子光谱仪、X射线光谱仪、水星大气与表面成分光谱仪、高能粒子与等离子体光谱仪、水星双重成像系统和水星激光高度计等共7台科学探测仪器。　　“信使”号当初升空后没有直奔水星，而是借助地球、金星和水星的引力飞行6年半后才进入水星轨道。其间，它一次飞越地球(2005年7月)、两次飞越金星(2006年10月和 2007年6月)、三次飞越水星(2008年1月、2008年10月和2009年9月)，最终于今年3月17日进入环水星轨道。每次借力飞行都可以改变 “信使”号轨道的形状、尺寸、倾角和速度，最终巧妙地把“信使”号从绕太阳的轨道送入环水星的轨道。“信使”号在三次飞越水星的过程中收获了大量成果。例如，绘制了水星表面的详细状况，勘测了这颗行星的构成成分、地磁环境以及稀薄的大气层等多种特征。　　目前，美国航天局计划将“信使”号探测器的服役期延长一年，但未来能延长多久还需要时间来证明。

中国国际救援队在检查器材　　自身安全　探测仪遇辐射就响　　据介绍，本次赴日本救援的中国国际救援队共有15名队员，来自中国地震局、某部工兵团和武警总医院。大部分队员都参加过汶川、玉树、海地、巴基斯坦等多次国内外地震救援，具有丰富的救援经验。“他们都是行业里的佼佼者，有搜救装备方面的专家，有专门培训救援队员的教官，有参加过多次救灾行动的医生，他们无论在技术上还是自身素质上都是拔尖的。”徐勇介绍说，救援队携带搜索、营救、医疗和后勤等近4吨装备。搜索装备包括物理的红外线搜索仪、声波搜索仪、电磁波生命探测仪和光学生命探测仪等 救援装备是常规的破拆减震和切割装备 医疗装备主要用于急救 后勤装备则包括睡袋、面包、饼干、矿泉水等。　　“在应对核泄漏危险方面，中国国家救援队也做了一定预防方案，并带有核辐射探测仪器。”徐勇告诉记者，“这种仪器一碰到核辐射就会响，并且还会显示有多大的剂量，一旦达到一定程度的剂量，队员们就会采取相关防护手段。”　　据了解，中国国际救援队成立10年来，先后成功开展了阿尔及利亚、伊朗、印尼、巴基斯坦、海地、汶川、玉树、舟曲等15次18批国内外救援行动，成功救出60名幸存者，医治4万余名伤病灾民，但“这10年来，只在汶川地震救援时，有一位队员从废墟中救人时遭受到轻微的骨折，此外并无其他伤亡情况。”白玉说，这是因为这些救援队员平时严格进行各种训练。

—位东北“消费者”日前向洪山工商部门举报:他们家乡附近有许多古墓，为避免藏在地下的金银财宝生锈腐烂，他想通过科学方法，让地下宝藏早日见光，变废为宝。通过网上搜索，他发现武汉先锋世纪电子仪器公司正在卖—种“地下金银探测器”:可通过直观的3D图像，探测地层结构内的空穴、墓穴、木箱等，并能清晰显示地下2030米所埋的金、银、铜等目标物 尤其是在夜间，也可轻易探测墓穴内的金币、银元、项链等小型物体，还配有探测墓穴的相关图片。　　他看到广告信以为真，感觉发财的机会就要来了，就花7000多元网购了—台，可使用时什么都显示不出来。洪山工商入员接到举报后，来到珞喻路 727号东谷银座B902号，对被投诉的武汉先锋世纪电子仪器公司进行调查，发现该公司对外宣称“2000年成立”，是—家“集团公司”，是“国内探测仪器最早的研发生产销售企业” “与中国地质大学、武汉长盛地质检测研究所等国内领先物探科研机构，保持有良好的研发与合作关系” “在2008年的四川抗震救灾中，应邀接受国家有关部门的专业咨询”等。　　其所卖产品有探测棒、像地雷探测器—样的盘式探测仪等，还有配套的音频耳机和3D成像的视频眼镜等等，可用于考古研究、找寻宝藏、野外探宝等。　　经工商入员调查，武汉先锋世纪电子仪器公司并非“集团公司”，在工商部门注册的时间是2007年9月，也没证据可以证明，该公司是国内最早探测仪器研发和生产企业，而所谓的与“中国地大”和“长盛”等单位有研发与合作关系，也只是与这些单位的个入有私交而已。在四川大地震时，并未“应邀接受国家有关部门的专业咨询”。只是法定代表入在抗震救灾期间，与抗震救灾指挥部有关入员有过电话交流。　　该公司销售的金属探测器，均没有中文标识，没有产品名称、生产厂名及厂址等信息。在网站上所展示的产品，有90%以上从来没有购进或销售过。　　目前，工商部门正在依法进—步调查金属探测器的来龙去脉。　　按照我国规定:传世文物、祖传文物可收藏、拍卖。地下、水下出土、出水的文物归国家所有，其中包括私入宅基地下出土的文物。

30日上午，广州市副市长贡儿珍带队视察高考考点，包括市公安局、市监察局、市环保局、市交委、市水务局、市卫生局、市城管局、市保密局、市气象局、市应急办、市招考办、广州供电局等十六部门联合对广州市部分高考考场进行考前准备工作检查。今年广州58个考点首次启用“金属探测仪”，这仪器到底长啥样?30日记者一探究竟。记者获悉，由于该仪器的使用，今年高考，各科均提前30分钟进场。　　入场检查：金属探测仪防带手机入考场　　“嘟嘟嘟……随着仪器在身上轻轻一扫，考生身上的所有金属物件，手机、钥匙包、衣扣、甚至女姓的纹胸扣均一一现形”这是昨日记者在广雅中学考场看到的一幕。　　今年广东省各大高考试室首次启用金属探测仪检查广州市58个考点将全面实施，此举是防止考生作弊，并对误带手机入场的“大头虾”考生起到提醒警示作用。但这个仪器究竟长啥样?探测中会出现什么问题?需要多长时间?考生和家长疑虑重重。昨日记者一探究竟。　　在广雅中学考场，记者看到，所谓“金属探测仪”是类似于机场地铁的安检仪器的“长棒子”。金属探测仪究竟怎样发挥“威力”?市招办负责人现场演示一番。　　只见被检查者需双手张开伸直，让金属探测仪在身上游走，一旦发现金属物品，它就会发出“嘟嘟嘟……”的信号声，即便手机等金属物均无所遁形。　　市招办负责人表示，由于女生的内衣上的金属扣也会有所反映，高考考场检则将尽显人性化，所有考点安排女监考员检查，避免考生因身体接触而发生不必要的尴尬和误会。“有机场安检经验的人就会知道，这其实跟机场的金属探测仪检测差不多。”　　广雅中学负责人向记者证实，该考点已经培训了44名考务人员专门负责金属深测仪检查工作，出于人性化考虑，工作人员都是女士。　　每位考生检查耗时6秒　　记者获悉，金属探测仪检查，每位考生只需花6秒钟就可以搞定，一试室30名考生约需2分钟，绝不会耽误考生的考试。尽管如此，考试部门依然作出规定，今年高考各科，所有科目均提前30分钟进场，这意味着，除语文外，其它各科进场时间均提前了5分钟。　　这种探测行为会不会给原本心情就紧张的考生带来更大压力?市招办负责人就强调，“营造一个公平公正的考试环境是每个考生和家长的愿望，如果考生都能诚信考试，就不会有压力的感觉。所以不但不会给考生增添压力，反而会让他们吃下定心丸，保证公平考试。”

紫外临边成像光谱仪的“环形天眼”紫外临边成像光谱仪的“前向天眼”　　人眼看到的大气是透明的，我们看不到大气的变化，更看不到有多少有害气体如妖魔鬼怪般潜伏在大气层中伺机而动。　　天宫二号有一对“天眼”，不仅能看到人眼所能看到的可见光，更将视野扩展到人眼所不能及的紫外光。在“天眼”的注视下，大气中的一切都无所遁形。　　“臭氧层在地球上空形成一把保护伞，它将太阳光中99%的紫外线直接过滤掉，有效避免地球生物被紫外线伤害，但也正是这层臭氧阻碍了紫外仪器在地面上对臭氧层以上的大气层进行探测，因此我们需要在地球上边安置洞悉大气的‘天眼’——紫外临边成像光谱仪，在太空对地球大气进行‘层析’式探测研究。”紫外临边成像光谱仪主任设计师、中科院长春光机所研究员王淑荣向《中国科学报》记者介绍说。　　王淑荣说，通过“天眼”，我们可以看到整个大气层的密度、臭氧、气溶胶、有害气体等的垂直分布及其变化，同时还能监测中层大气的状态与扰动，我们可以了解太阳活动、大气与地球天气及气候的关系，同时还能观测全球环境变化，这一切对于科学和人类生活都非常重要。　　天宫二号上的“天眼”有两个，一个叫“前向”，一个叫“环形”，同时对地球大气层进行天底和临边探测。　　王淑荣打了个比方：假如将大气层比作一处美景，天底观测便如在它头顶盘旋的小鸟，能看到的是轮廓和总量，而临边观测则相当于仪器与地球边缘大气并肩而立，可以细致欣赏品味它的层次美。　　“前向天眼”具备紫外-可见-近红外大气临边成像光谱探测功能，可以对地球临边大气进行切片式探测，反应大气痕量气体的垂直分布信息，并可以获得很高的垂直分辨率。“环形天眼”具备同时对天底大气和临边大气多方位探测的功能，通过反演计算可以获取大气痕量气体多方位的时空分布，进而为大气环境监测和大气科学研究等提供服务。　　当前国际上已有的紫外临边探测仪器大多是单个方向(前向)，个别有前向和侧向。然而这些探测的明显局限是只能得到一个很窄径迹上的数据，相邻轨道之间有巨大空隙，全球覆盖的时空代表性差，不能获得较密的时空覆盖，不能揭示中小尺度变动特征。就如管中窥豹，可见一斑而难知整体。　　天宫二号紫外临边成像光谱仪将“前向”和“环形”组合探测，实现了垂直对地的天底探测和对地球切线方向的临边多方位探测组合及反演比对，实现了对地球大气的多方位、高光谱、多时空分辨率观测，达到比一般临边探测更高水平的层析反演，在国际上是首创。　　“该项技术验证及科学实验为下一步空间大气临边成像光谱探测的业务化运行奠定了基础，将在大气痕量气体监测、天气预报、空间天气和物理等领域具有广泛的应用。”王淑荣说。

p　　据英国路透社12月22日报道，美国国家航空航天局(NASA)当天表示，由于主要探测仪器出现漏洞，原定于明年3月发射的“洞察”号火星探测卫星计划将暂停。这给这项备受期待的火星内部研究计划带来了不确定性。/pp　　据报道，“洞察”号探测卫星旨在帮助科学家们了解包括地球在内的岩质行星的构成。该计划的取消引发了关于未来研究工作的质疑，因为距离下一次地球和火星连线还剩26个月的时间。/pp　　NASA将在未来两个月评估维修故障仪器的办法。该仪器是由法国国家太空研究中心(CNES)提供的一种敏感地震探测仪。它可以检测到微小的震动，其传感器位于真空球体内。自8月份起，该仪器就一直受到一系列漏洞的干扰。工程师们认为他们已经解决了之前出现的故障，但在21日的测试中又发现了出现另一处漏洞。/pp　　NASA科学任务理事会副会长约翰· 格伦斯菲尔德在接受采访时说： “我们还没有足够的时间去寻找并解决漏洞，但仍希望能在明年3月份发射。”/pp　　报道称，预算限制可能是决定NASA是否要继续该计划的一大原因。NASA行星科学部主任吉姆· 格林告诉记者，“洞察”号任务的花费，包括发射和数据分析，已从最初的4.25亿美元已上升至目前的6.75亿美元。迄今为止，NASA在该项目上共投资5.25亿美元，其中包括从联合发射联盟公司购买的一枚“阿特拉斯5号”运载火箭。/p

中科院相关院所与江苏省无锡市13日就超灵敏炸药探测仪技术转让一事签约，意味着由中科院承担的国家863计划项目、我国自主研发的超灵敏炸药探测仪正式开始产业化进程。　　超灵敏炸药探测仪是我国完全拥有自主知识产权的一种高新技术产品，使用分子印迹荧光聚合物传感技术识别炸药。技术研发人、中科院上海微系统与信息技术研究所研究员程建功介绍说，重量仅为1.2公斤的超灵敏炸药探测仪采用荧光聚合物传感技术，比国内一般探测仪速度至少快10倍，发现炸药只需5至8秒，且不污染环境，对使用者无辐射无副作用。这一技术的发明，使我国成为除美国外第二个拥有该项技术的国家。　　专家表示，该仪器能够模仿警犬，通过识别爆炸物挥发的气味嗅出隐藏的爆炸物或残留在被检测对象表面的炸药痕迹，灵敏度达到0.1ppt，也就是说探测器能检出10万亿个空气分子中存在的1个炸药分子。这甚至比训练有素的警犬还要敏感一个数量级。这一技术对于提高我国公共安全事业中安检防爆的灵敏度和准确率，有着重要意义。　　签约仪式上，无锡市政府表示，将在半年内建成生产线，完成探测仪的工程化设计，实现规模化生产。

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。

8月3日，首届天府宝岛工业设计大赛评选出的500多件优秀作品在四川科技馆展出，展出作品涉及电子信息产品类、时尚类、医疗科学类等等。在昨晚的颁奖典礼上，成都参赛者罗挽澜的“MT.S1手持探测仪”从1658项作品中脱颖而出，获得大赛“特别表彰奖”，奖金总额高达100万元。　　手持探测仪“笑”到最后　　在众多作品中，来自成都某设计公司的罗挽澜，以其“MT.S1手持探测仪”获得大赛“特别表彰奖”。昨晚在香格里拉大酒店举行的颁奖典礼上，罗挽澜获得了20万的直接奖励与80万的创业基金。“MT.S1手持探测仪”是一种专业的探测设备，从外观上看，它像一台小型摄像机，主要由机身、手柄、 LED屏幕组成。罗挽澜介绍，该仪器主要用于探测放射性物质的数量，如核辐射等。罗挽澜透露，所获得的奖金将用于探测仪投入生产的基金：“希望能早日把这项设计提供给需要它的单位。”　　此外，99项参赛作品分别获得大赛一等奖、二等奖、三等奖与优秀奖。在9项获一等奖的作品中，1项来自韩国、4项来自中国台湾、2项来自四川，另2项来自国内其他省份。　　设计大赛将每年举办一次　　除优秀作品展示外，工业设计高峰论坛也是天府宝岛工业设计大赛最后一站的重头戏。除分享自身对工业设计的看法与理念之外，多位专家还对中国工业设计面临的问题提出了建议。　　作为大赛的主办方之一，台湾工业总会秘书长蔡练生对大赛作了总结与评价：“这次大赛是两岸交流的新形式，两岸在工业设计方面各有各的优势，一起交流可以取长补短，共同进步。”他认为四川有很多优秀的工业设计者，这次大赛为设计者和生产者提供了交流的平台，取得了很好的效果，“但这不是终点，我们的大赛还将继续办下去。”蔡练生说。　　四川工业信息联合会常务副会长刘志平透露，以后天府宝岛工业设计大赛将每年举办一次，明年的比赛将从年初开始启动。

日本研究人员利用回收饮料瓶的塑料制成能够测知辐射的传感器，可用于辐射探测仪，有望让成本下降90%。　　京都大学助理教授中村秀人(音译)与帝人公司合作研究，设计出一种以PET材料制成的传感器，可用于制造小型辐射探测仪和较大型号的辐射值读数测量仪。　　PET，即聚对苯二甲酸乙二醇酯，广泛用于塑料饮料瓶。研究人员利用饮料瓶制成一种塑料树脂，发现这种材料遭到辐射时会发出荧光，且强度好、柔韧、成本低，可用作辐射探测仪中的传感器。　　当前，日本市场上传感器原材料大多从法国圣戈班公司进口，价格较贵。　　帝人公司公关部估计，传感器售价大约1万日元(约合130美元)，比市场现有产品便宜九成，最早会在下个月供应一些政府部门和企业。　　帝人公司销售主管石井彻(音译)告诉路透社记者，“我们的目标是在9月底制成最终成品”、即辐射探测仪，9月、10月供政府部门和企业试用，随后逐渐供应公众。　　日本东北部3月地震和海啸后，福岛第一核电站泄漏，不少民众争相购买辐射探测装置。

我公司隆重推出AquaVISION地下水流速流向探测仪。AquaVISION地下水流速流向探测仪通过采用专有的硬件和AquaLITE软件来完成测量地下水实时流速、流 向和粒子尺寸的艰巨任务。 AquaVISION地下水流速流向探测系统可以在具体的深度区间里准确确定地下水流速、流向和粒子尺寸。它可以在持续数小时的时间里，每分钟产生数以千计的、具有统计可靠性的数据 欢迎光临我们的网上展位了解产品的详细信息！

p style="text-align:center"img src="https://img1.17img.cn/17img/images/201901/uepic/f6ecdf60-26f2-46c4-9e49-d11e1e7dc460.jpg" title="201911117400730.jpg" alt="201911117400730.jpg"//pp style="text-indent: 2em text-align: center "嫦娥四号红外成像光谱仪（来源：中科院上海技术物理研究所）/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“嫦娥四号探测器拟着陆于月球背面的艾特肯盆地，在多台科学有效载荷中，红外成像光谱仪是唯一一台服务于月球矿物组成探测与研究的科学仪器，将获取毫米级空间分辨率的月壤高光谱图像及红外光谱数据。” 中科院上海技术物理研究所红外成像光谱仪副主任设计师徐睿说起有效载荷红外成像光谱仪如数家珍。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "嫦娥四号红外成像光谱仪是由中科院上海技术物理研究所研制的一台能够感知人眼无法察觉的红外光谱的成像探测设备，其安装在月球车正前方，就像一只敏锐的眼睛，将仔细察看月面的矿物组成。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "徐睿进一步解释说，红外成像光谱仪光谱范围0.45 ～ 2.40微米，光谱分辨率2 ～12纳米，具备在轨定标及防尘功能，能适应-20～+55º C工作以及-50～+70º C存储的温度环境，重量小于6公斤，是一台高性能、轻小型、高集成的仪器。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "红外成像光谱仪采用新型分光技术——射频驱动声光可调滤光技术，新型电机——超声电机，两者均由嫦娥三号红外成像光谱仪实现在轨首次应用。相对于嫦娥三号，在经历了多年的技术积累后，通过内部软件不断迭代，当前单次获取月表光谱信息的时间周期缩短了一半，探测效能与定量化水平均得到了提高，从而更好地为月球化学演变研究的科学家服务。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "“在巡视器与着陆器分离后，红外成像光谱仪择机工作。” 中科院上海技术物理研究所红外成像光谱仪主任设计师李春来告诉《中国科学报》记者，依靠巡视器的移动能力，到达指定科学考察点时，红外成像光谱仪对月球车前方0.7m的月表进行精细光谱信息获取，为月面巡视区矿物组成分析提供科学探测数据。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "据介绍，红外成像光谱仪由可见近红外的成像光谱仪、短波红外光谱仪及定标防尘组件高度集成而成，具体包括声光调制分光光学系统、超声驱动定标防尘隔热一体化组件、轻型复合结构、数据获取及处理模块，主控系统等。其中定标防尘组件对于红外成像光谱仪就如同相机的镜头盖，在光谱仪不工作的时候，它自动关闭，在对系统隔热保温的同时，保护光学不被月尘污染。需要月面探测时，定标防尘板全部打开，获取月表的光谱图谱科学数据；而定标模式则是将定标防尘板开启至水平位置，以太阳作为定标源，监控仪器状态。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "事实上，上海技术物理研究所在嫦娥四号红外成像光谱仪任务立项之初，基于嫦娥三号的设计与在轨数据成果情况，就提出了保持接口与硬件设计沿用，软件优化升级的产品研制技术路线，尽可能的利用近年来声光调制光谱探测研究的技术积累，提升嫦娥四号产品的在轨探测能力。李春来带领研制团队，严谨了落实每一步优化的技术状态，将飞行件产品性能调整至最佳。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "而承担光谱仪的系统定标工作的徐睿表示，光谱仪的研制过程就好比生产了一把“尺子”，而定标则是为“尺子”刻上精确的刻度，这样产品才能为科学家所用。/p

历经连续多天的雾霾天气，北京终于拨霾见日，大快人心。然而，民众对空气质量的担忧恐慌情绪，却不会像雾霾一样散去。面对日益紧迫的雾霾问题，除了戴上防霾口罩，我们又能做些什么?......雾霾之下，没有看客，我们每个人都应该积极行动起来，你知道吗?西安的一群大学生为我们做了一个良好的表率。　　前不久，西安理工大研究生代晨昱和同学们发明了一款便携式雾霾空间分布激光探测仪，可以实时监测大气污染物的仪器，打破了传统环保部门测量大气污染物的方法，将激光遥感技术应用到了雾霾监测领域。据悉，该仪器还荣获了陕西省大学生课外学术科技作品大赛一等奖。　　打破陈规 用激光遥感监测领域　　目前，相关部门监测大气污染物主要采用的是直接称重、多点监测、人工取样等方法，上述方法都仅是单点测量。例如直接称重法，是抽取等量空气将污染物停留在过滤膜上，直接称其重量，计算单位体积中的污染物浓度。而多点监测需要架设许多仪器，不仅耗时耗力，还不具有实时性。因为大气是流动的，往往当工作人员把仪器上的数据整理出来时，污染源的位置、雾霾污染的空间分布等已经发生了变化。　　实际上，城市每个区域的PM2.5数值都不一样，而且数据也是不断变化的，这就让代晨昱萌生了用专业知识发明一种可以实时监测大气污染物的仪器的想法。经过近两年努力，他和同学们完成了设计发明工作。探测仪弥补了现有雾霾探测仪无法进行大面积探测的缺陷，大大拓展了探测距离。这款仪器的夜间探测距离为10-20 km，白天探测距离为5-8km。　　探测仪整体系统主要由激光发射系统、光学接收系统、光电探测系统、数据采集处理系统及三维扫描控制系统五部分组成。代晨昱解释，这套系统主要运用了光散射和光测距两大原理。由激光发射系统发出脉冲激光进入大气，激光与大气中的雾霾颗粒发生散射后，由光学接收系统接收后向散射回波信号，再由光电探测系统将光信号转换为电信号，最后由数据采集处理系统利用模拟探测方式完成数据采集与处理。　　实时监测，雾霾无处逃遁　　这款便携式雾霾空间分布激光探测仪，相较于单点测量，扩大了探测范围，还可对污染源的位置、污染程度、污染物的扩散方式及传播途径进行实时监测，继而对雾霾污染的出现提前预警，使有关部门前移工作关口，采取应对措施缓解污染问题。弥补了现有雾霾探测仪无法进行大面积探测的缺陷，大大拓展了探测距离。这款仪器的夜间探测距离为10-20 km，白天探测距离为5-8km。　　以城区面积约为860余平方公里的西安市为例，实验表明，4-6台探测仪就可以实现整个西安市区的覆盖探测，工作效率着实提升了不少。　　代晨昱表示，这款仪器可以与现有的颗粒物监测仪器设备配合工作，不仅可以弥补现有仪器的缺陷，配合工作后测试出来的结果精度更高。他们也期待可以和有关单位部门、企业合作，为治污减霾贡献出自己的一份力量。　　年轻的大学生也懂得要以己之力，为社会贡献一份力量。身为地理信息行业的从业者，手握各种地理空间技术，在这场休戚与共的雾霾反击战中，也应多思考，多行动，多出力，守护苍穹之下的那片蓝天。

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。本文将介绍红外被动近场显微成像技术的基本原理，以及基于此可实现的物体表面近场辐射探测与红外超分辨温度成像研究。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知的是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步的研究。图1 物体表面存在的近场辐射及其探测方式 （a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距，即可获得近场、远场混合信号（ 100 nm，称为近场模式）或单一的远场信号（ 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集的光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2 红外被动近场显微镜SNoiM的实物图（a）　红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO2衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（ ~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO2）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO2强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO2衬底）的几种显微图像及成像原理示意图：（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外另外，值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO2；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO2。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。图4 NiCr金属线在不同测试模式下的红外热成像结果：（a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像

邵师傅发明的微声探测仪　　天然气公交车如果路上发生漏气将很危险，可是检测起来又很困难，有了微声探测仪就轻松多了。记者近日了解到，为了检测天然气泄漏情况，公交驾驶员邵明德师傅发明了一种微声探测仪。　　“这是话筒探头，将探头放在燃油管路上，如果有天然气泄漏就会有‘嗤嗤’的声音，”6月7日，在公交20路队，驾驶员邵明德给记者试验了他的新发明微声探测仪，其中探头是驻极体话筒，话筒通上线，插入经过改造的收音机，“这个收音机经过改造就有了放大器的功能，通过这个放大器和耳机，话筒所收到的‘嗤嗤’天然气泄漏的声音就能听到了”。同时，为了夜间使用这套设备，邵师傅还在探头处装有LED灯，一通上电LED 灯还挺亮的。　　“由于路颠和管线老化，难免会出现管线天然气泄漏情况。”据邵师傅说，自从2007年开上天然气汽车后，他就发现天然气管线有些时候发生泄漏，但是检测起来很麻烦，要在车的燃油管路上涂抹肥皂水试验是否漏气，从那时起他就在琢磨如何检测天然气泄漏问题，最终发明了微声探测仪。

1月7日至16日和1月28日至31日，我国中东部大部分地区持续出现雾霾天气。由国家空间科学中心自主研制的紫外臭氧总量探测仪利用吸收性气溶胶指数AAI(The Absorbing Aerosol Index)成功对雾霾进行监测。中国气象局正是利用该风云三号气象卫星紫外臭氧总量探测仪实现了对雾霾事件的全过程监测。图1和图2为1月29至30日的雾霾监测情况。　　由于雾霾的发生时常伴随着云等亮背景信息，因此利用可见光光学遥感卫星准确的监测雾霾具有较大的困难。风云三号紫外臭氧总量探测仪具有实时、大范围雾霾环境监测能力，相对于地面监测，卫星AAI指数可以监测连续空间分布的雾霾天气及其移动发展趋势，在空间覆盖方面具有优势，为雾霾的空间分布研究提供实时、大范围观测资料。该技术即将被中国气象局纳入雾霾天气业务监测运行系统。　　AAI值的大小与大气中对紫外线具有吸收作用的气溶胶含量密切相关。普通云或者冰雪AAI指数很小甚至是负值，而雾霾对紫外具有强烈的吸收作用，AAI指数会明显增大，因此通过AAI可以很好地克服云或冰雪的影响，对雾霾进行监测。图1 紫外臭氧总量探测仪雾霾监测图像2013年1月29日10:15(北京时)　　图2 紫外臭氧总量探测仪雾霾监测图像2013年1月30日10:15(北京时)

红外热成像技术通过探测物体自身所发出来的远场红外辐射从而感知表面温度，在军事、民航、安防监控及工业制造等重要领域有着广泛应用。但由于光学衍射极限的限制，红外热成像的分辨率通常在微米尺度及以上，因此无法用于观测纳米尺度的物体。近几年，我们开发了红外被动近场显微成像技术，通过探测物体表面的近场辐射从而极大地突破红外衍射极限限制，将红外温度探测及成像从传统的微米尺度拓展到了纳米尺度。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所红外科学与技术全国重点实验室的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“红外近场辐射探测及超分辨温度成像”为主题的文章。该文章第一作者为朱晓艳，主要从事红外被动近场成像方面的研究工作。本文将围绕扫描噪声显微镜（SNoiM）技术的实验原理及其应用，详细介绍如何通过自主研制的红外被动近场显微镜，突破红外热成像的衍射极限限制，实现纳米级红外温度成像。近场辐射我们首先从黑体辐射的本源入手。如图1（a）所示，绝大多数物体内部都包含大量带正电荷和负电荷的粒子，这些带电粒子永远不会静止不动，而是一直处于随机扰动状态（热运动）。我们所熟知的热辐射就源自物体内部的这种带电粒子热运动，辐射特征可由普朗克黑体辐射定律描述。但鲜为人知地是，物体内的电荷扰动不仅在距离物体辐射波长尺度以外的区域产生红外热辐射（远场辐射），而且在物体近表面处会生成一种能量密度极高的表面扰动电磁波（以倏逝波形式存在），可称之为近场辐射。理论很早就预言了这种表面电磁波（近场辐射）的存在，并发现针对远场辐射所建立的认知及规律（如普朗克辐射定律等）将不再适用于近场辐射，但相关实验研究由于探测难度极高而一直未有明显突破。2009年，美国麻省理工学院和法国CNRS的研究组取得重要进展，先后在实验上验证了纳米尺度下近场辐射热传输效率可远超黑体辐射极限。尽管该实验验证了物体表面近场倏逝波的存在，但相关物理现象仍然缺少更直接的实验手段对其进行更进一步地研究。图1（a）物体表面存在的远场辐射及近场辐射；探针调制技术：（b）当探针远离样品时不会散射物体表面的近场倏逝波、（c）当探针靠近物体近表面时可以散射近场倏逝波；（d）红外被动近场显微镜（SNoiM）的示意图红外被动近场显微镜（SNoiM）的实验原理及其应用SNoiM技术的实验原理物体表面的近场辐射由于其倏逝波特性（即强度随着远离物体表面急剧衰退）而难以探测。在SNoiM中，利用扫描探针技术有效地解决了这一问题。如图1（b）所示，当不引入纳米探针（或探针远离物体表面）时，物体近表面的近场倏逝波无法被探测，该显微镜工作于传统红外热成像模式，即仅获得其远场辐射信号。SNoiM技术的关键是，将探针靠近样品近表面（比如10 nm以内），近场倏逝波可以被针尖有效散射出来。该探测模式下，探测器所获取的样品信号中同时存在近场和远场分量。因此，通过控制探针至物体表面的间距h，即可获得近场、远场混合信号（h 100 nm，称为近场模式）或单一的远场信号（h 100 nm或撤去探针，称为远场模式）。最终，利用探针高度调制及解调技术即可从远场背景中提取物体的近场信息。图1（d）展示了SNoiM系统探测近场信号的示意图。探针所散射的近场信号首先由一个高数值孔径的红外物镜进行收集。但在该过程中，无法消除来自环境、被测物体及仪器自身的远场辐射信号，它们随近场信号一同被红外物镜收集，导致被测物体微弱的近场信号湮没于巨大的远场背景辐射之中。为了最大程度降低远场背景信号，研究人员在红外物镜上方设计了一个孔径极小的共焦孔（约100 μm），通过此共焦结构可以缩小收集光斑，有效抑制背景辐射信号。然而，即使是这样，是否有足够灵敏的红外探测器能够检测到纳米探针所散射的微弱近场信号也是一大难点。为此，本团队研发了一款超高灵敏度红外探测器，攻克了这一技术壁垒。图2（a）展示了首套SNoiM设备实物图。其中，金色圆柱腔体为低温杜瓦，内部搭载了自主研制的超高灵敏度红外探测器（CSIP）及一些低温光学组件；白色方框内为实验室内组装的基于音叉的原子力显微镜（AFM）、红外收集物镜及样品台区域，具体细节参照图2（b）、（c）。红外近场图像的空间分辨率不再受探测波长限制，而是由探针尖端尺寸决定。如图2（b）中插图所示，通过电化学腐蚀方法，可制备出形貌优良的金属（钨）纳米探针，其中，针尖直径可小至100 nm以内。图2（a）红外被动近场显微镜SNoiM的实物图，其中搭载了超高灵敏度红外探测器；（b）AFM及红外收集物镜；插图为通过电化学腐蚀制备的金属（钨）纳米探针；（c）探针与样品的显微照片基于SNoiM的超分辨红外成像研究利用SNoiM技术探测物体表面的近场辐射可极大突破红外衍射极限，实现超分辨红外成像。首先以亚波长金属结构的成像结果为例进行展示。图3（a）为Au薄膜样品在普通光学显微镜下所拍摄的图像。其中，亮金色区域为Au薄膜（约50 nm厚），其他区域为SiO₂衬底。使用SNoiM系统可同时获取该样品的远场和近场红外图像（获取远场图像时只需将探针挪离样品表面）。如图3（b）所示，由于成像波长较长（~ 14 μm），远场红外图像的分辨率远不如普通光学显微图像。比如，Au与衬底（SiO₂）的边界无法清晰区分以及中间细小金属条状结构无法识别等（图中黑色虚线所示）。然而，在相同探测波长下，如图3（c）所示的近场红外图像则展现了超高的空间分辨率，其图像清晰度可完全与普通光学显微镜所获取的图像相比拟。为了进一步理清上述三种显微成像技术的区别，图3示意图中给出了探测到的信号来源：对于光学显微图像，其信号来自于可见光的反射。由于金属的反射能力较强，因而Au上的信号远比SiO₂强。可见光波长范围为400~760 nm，因而光学显微镜可清晰分辨该样品表面的细微结构。远场红外成像不依赖于外界光源照射，直接通过红外物镜收集物体自身所发射出来的辐射信号，并对其进行成像。在探测波长为14 μm情况下，受衍射极限的限制，系统的实际空间分辨率也只有约14 μm。近场红外成像则检测探针尖端所散射的样品表面近场辐射信号，因此不受远场光学衍射极限限制，可获得超分辨红外图像（图3c）。图3 样品Au（SiO₂衬底）的（a）光学显微、（b）远场红外和（c）近场红外的图像及成像原理示意图另外值得注意的一点是，图3（c）所示的红外近场图像不仅仅在分辨率上有所提高，而且在金属与衬底的信号强度对比上出现了明显反转（由远场切换至近场后，Au由弱信号方（蓝色）转变为强信号方（红色））。针对上述现象的解释如下：远场成像时，Au是高反射物体，因此吸收红外光的能力极弱，根据基尔霍夫定律，则其红外发射率也很低。因而远场红外成像中其信号弱于衬底SiO₂；而在近场成像中，室温金属（Au）中的自由电子存在剧烈的热运动（热噪声），从而在金属表面产生极强的表面电磁波，因而Au上的信号远强于SiO₂。由此可见，SNoiM技术不仅突破了红外衍射极限限制，而且能够检测远场显微镜所无法探测的物理过程。基于SNoiM的微观载流子输运及能量耗散可视化研究基于SNoiM技术的另一项创新与突破在于纳米尺度下通电器件中微观载流子输运及局域能量耗散的直接可视化。值得指出，SNoiM所检测的近场辐射信号来自于物体近表面的传导电子，因此其成像结果所反映的是物体表面的局域电子温度（Te）。目前仅SNoiM技术可实现纳米尺度下电子温度分布的直接成像。下面将以通电微小金属线（NiCr合金）为例进行说明。图4 （a）通电金属线显微图像及远场热成像；器件弯折区域分别为（b）凹形、（c）U形的扫描电镜图像及超分辨红外近场热成像图4（a）为NiCr金属线的光学显微图像（上）及其通电后的红外远场热图像（下）。红外远场成像检测通电器件的远场辐射，从而估算出器件的表面温度。比如，器件中心处出现明显热斑，该处温度最高，表明电流流经微小弯曲金属线时能量耗散最大。而受衍射极限限制，远场红外热成像无法分辨微小金属线（宽度约3.3 μm）上不同区域的温度分布，因此无法有效反映微观尺度上载流子的能量耗散特性。与之相比，近场红外热成像则可清晰展示器件中心区域微观载流子的输运及能量耗散行为。如图4（b）所示，当电流经过器件凹形弯折区时，近场红外热成像下，该区域内存在极其不均匀的温度分布，而且在凹形内侧出现显著热斑。该现象表明，通电NiCr器件的凹形区内存在非均匀局部焦耳热，且内侧区域电子能量耗散最大，这是由于电流的拥挤效应所造成的。此外，该温度分布图像似乎表明，通电时，载流子倾向于避开直角拐角处，并趋于沿着U形路径分布。为验证这一猜想，该实验进一步设计了中心区域呈U形弯折的通电NiCr金属线，并对其进行了近场红外热成像表征。图4（c）显示，U形区域温度均匀分布，无明显局域热斑，这表明载流子倾向于沿着U形路径均匀输运。基于SNoiM纳米热分析研究而提出的新设计大大缓解了电流拥挤效应可能对器件造成的局部热损伤，具有重要的指导意义。总结与展望综上，利用SNoiM技术，可以实现物体表面的近场辐射探测及红外超分辨温度成像。该技术是目前国际上唯一能够进行局域电子温度成像的科学仪器，不仅突破了红外远场热成像的衍射极限限制，且首次实现了纳米尺度下通电器件中载流子输运行为与能量耗散的直接可视化。该研究内容均基于第一代室温SNoiM系统，目前，第二代低温SNoiM系统已被成功搭建，有望进一步突破后摩尔时代信息和能源器件的功耗降低及能效提升难题，探索物理新机制，并推动纳米测温技术新的发展。这项研究获得国家自然科学基金优秀青年基金的资助和支持。论文链接：DOI: 10.11972/j.issn.1001-9014.2023.05.001

由23个国家150多个研究团队组成的国际联盟 Graphene Flagship 运用纳米材料石墨烯研发出一款高精度的新型红外探测器。据团队介绍，这种新型探测仪可检测出纳瓦级的热辐射变化——相当于手轻轻摆动时释放出的能量的千分之一。　　石墨烯的优点是在高性能红外成像和光谱学中的开放性可能性。来自剑桥大学(英国)，恩伯顿有限公司(英国)，光子科学学院(ICFO 西班牙)，诺基亚和约阿尼纳大学(希腊)工作的Graphene Flagship的研究人员开发了一种基于石墨烯的，通过红外辐射检测，对于温度的微小变化的测量，具有极高精确性的热释电热辐射测量仪。　　在《自然通讯》上发表的工作证明了基于石墨烯的非冷却热检测器的最高报告的温度敏感性，能够将温度变化分解为几十μ K。仅需要几纳米的IR辐射功率来在隔离器件中产生这样小的温度变化，比通过紧密靠近的人手递送到检测器的IR功率小大约1000倍。石墨烯红外探测器，可检测出极微小的热辐射变化　　检测器的高灵敏度对于超过热成像的光谱应用是非常有用的。使用高性能的基于石墨烯的IR检测器，可以提供较少的入射辐射的强信号，可以隔离IR光谱的不同部分。这在安全应用中是至关重要的，其中不同的材料(例如爆炸物)可以通过它们的特征IR吸收或透射光谱来区分。　　恩伯顿首席工程师和研究的联合负责人Alan Colli博士说：“使用更高灵敏度的检测器，可以限制大的热带，并且仍然使用在非常窄的光谱范围内的光子形成图像，并且做多光谱红外成像对于安全检查，有特定的签名，材料在窄带中发射或吸收，因此，需要一个在窄带中训练的检测器，这在寻找爆炸物，有害物质或任何分类。”　　典型的IR光电探测器通过热电效应或作为测量由于加热引起的电阻变化的测辐射热计进行操作。基于石墨烯的热释电测辐射热计将这两种方法与石墨烯的优异电性能相结合，以获得最佳性能。石墨烯作为信号的内置放大器，消除了对外部晶体管的需要，意味着没有寄生电容的损失和显着低的噪声。　　石墨烯的高电导率还提供与用于与检测器像素和记录装置接口的外部读出集成电路(ROIC)的方便的阻抗匹配。随着石墨烯质量的持续改进(例如，更高的迁移率)，可以制造具有扩展的动态范围(器件将可靠地工作的温度范围)的稳健器件，同时保持相同的优异的温度响应性。　　剑桥石墨烯中心主任Andrea Ferrari教授说，“这项工作是石墨烯在应用路线图上稳步前进的另一个例子，恩伯顿是一家新公司，专门生产石墨烯光子学和电子学红外光电探测器和热传感器，这项工作例证了基础科学技术如何可以导致迅速的商业化。”Andrea Ferrari是Graphene Flagship的科学技术官员，也是Graphene Flagship管理小组的主席。　　该项目的合作者FrankKoppens教授是 ICFO的量子纳米光电子技术的领导者，并领导Graphene Flagship的光子和光电子工作包。“石墨烯最有前途的应用之一是宽带光电探测和成像，在任何其他现有技术的基础上，在一个材料系统中结合可见光和红外探测是不可能的，Graphene Flagship计划将进一步发展高光谱成像系统，开发石墨烯独特的方向，”他说。　　DanielNeumaier博士(德国AMO)是Graphene Flagship电子和光子学集成部门的领导者，并没有直接参与这项工作。他说：“在过去几年里，红外探测器的市场规模急剧增加，这些设备正在越来越多的应用领域，特别是光谱安全检查变得越来越重要，这需要在室温下的高灵敏度。目前的工作是在满足石墨烯红外探测器的这些要求方面迈出的巨大一步。”相关工作全文发表在Nat. Commun.2017.(DOI: 10.1038/ncomms14311 )上。

在脑外科手术中，医生的眼睛在显示屏和病人间来回穿梭会影响他们的专注力。据《新科学家》杂志网站11月7日报道，英国几个大学和医院的科学家合作开发出一种激光探测仪，能把脑细胞光谱信号转换成音频，让医生通过“听”来辨别癌细胞与健康细胞。新技术能帮助医生更快速、更安全地完成脑外科手术。　　新激光探测仪在去年研发基础上改进而成。之前的探测仪也能帮助医生辨别脑内癌细胞所在区域，但只能通过显示屏可视化呈现。而新探测仪能将图谱信号转换成音频信号，使医生能“听”出脑内癌细胞，从而将眼睛集中于手术切除部位。参与研究的斯特拉斯克莱德大学的马修贝克表示，新技术能精准地发出信号指导，让医生“目不转睛”地专注于手术。　　激光探测仪的工作原理基于拉曼光谱学，可向脑细胞发出激光，并对反射回来的光谱进行分析，形成一个类似细胞指纹的光谱图。光谱图的形状能告诉医生所照射细胞是否癌变。研究团队这次为探测仪安装了一套全新的音频信号软件，该软件能够捕获图谱信号的重要特征，并将这些信号特征转换成声音。　　初步检测结果表明，只用耳听，医生依靠激光检测仪辨别出健康细胞和癌变细胞的准确率高达70%。贝克表示，虽然比看光谱信号90%的准确率要低，但他们有信心通过改进继续提高。　　对脑癌患者来说，癌变细胞未清除干净会留下复发和转移隐患，而切除健康细胞，神经功能又会受到损害，造成严重的副作用。下一步，他们将争取早日对激光检测仪进行临床试验，以帮助医生尽量将癌变脑细胞清除干净，又不会切除健康细胞。

p　　1月23日，北京理工大学材料学院刘吉平教授主持的中央在京高校重大成果转化项目“高灵敏度手持式拉曼光谱探测仪制造”顺利通过结题验收。刘吉平代表项目组从项目立项背景、项目实施、科研创新、转化应用等情况向与会专家进行详细汇报，并现场展示了手持拉曼光谱探测仪，项目成果得到与会专家的高度认可。/pp style="text-align: center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201801/insimg/a4762005-11a1-49d4-a7b7-8868c39547c3.jpg" title="微信图片_20180129232942.jpg"//pp style="text-align: center "上图 第五代拉曼光谱探测仪样机及其应用/pp　　该项目于2014年获得北京市教委中央在京高校重大科研成果转化项目的支持。刘吉平率领团队经过近4年技术攻关，研发了一系列具有自主知识产权的软硬件技术与装备。研制的探测仪整机具有重量轻、便携性好等优点，能够快速完成爆炸物、胶体物质、毒品、有毒气体和粉末的探测，可广泛用于地铁、机场、国家机关等重要场所和重大活动的安检。/pp　　通过与北京华泰诺安探测技术有限公司合作，推进产业化进程，已经建立了一套年产2000台的生产装配线，应用前景广阔。先后向公安、海关一线提供拉曼光谱探测仪1600余台，从2016年8月至今，该项目成果已在北京地铁4号线安检中得到应用，并完成了十九大、“一带一路”峰会、厦门金砖国家会议等重大活动的安保任务，产生了较大的社会效益和经济效益。/p

基于离子迁移谱技术(IMS)研制的爆炸物探测仪是一种高灵敏的爆炸品的检测仪，可以在几秒内完成对邮件、包裹等物品内隐匿爆炸物品的检测，该技术为各级安全保卫机构提供了良好的检测手段，并被成功用于军队及机场安检的爆炸物检测。　　目前，国内外离子迁移谱爆炸物探测仪多用放射性63Ni源作为电离源，但63Ni源的放射性限制了其在公共场所的推广应用。最近，中科院大连化学物理研究所李海洋研究员领导的研究组基于商用的真空紫外光灯(波长为123.6 nm)研制开发了一种新型的双极性电离源(UVRI)，该电离源在正、负离子两种模式下均具有较好的电离效率。在负离子模式下，UVRI-IMS对PETN、ANFO、DINA、RDX等爆炸物的电离效率均高于传统63Ni离子迁移谱，对PETN的检测灵敏度可以达到45pg，高出63Ni离子迁移谱5倍左右；此外，该模式下UVRI-IMS对SO2、H2S、CO2等化合物也具有较高的电离效率。通过对电离机理的研究，发现这主要归因于紫外光引发的光化学反应产生了大量臭氧分子，最终形成了高浓度的新型试剂离子O3-(H2O)n。在正离子模式下，该电离源可以实现对挥发性有机污染物的软电离，便于谱图的解析。这些研究结果对于提高爆炸物探测仪的灵敏度以及爆炸物探测仪的推广应用具有重要意义。　　该研究成果以研究性论文形式被刊登在近期发表的《美国分析化学》(Anal. Chem., 2010, 82 (10), pp 4151–4157, DOI: 10.1021/ac100342y)杂志上。

p　　江汉大学曹元成教授团队与英国兰开斯特大学半导体中心首席研究员庄乾东博士团队合作研发新材料，可大幅提高红外探测灵敏度。4月10日，英国自然网站在线发表了他们撰写《基于柔性石墨基板铟砷纳米线红外光探测器》，该文将全文刊登在本月晚些时候出版的《自然》子刊《科学报道》。/pp　　曹元成介绍，铟砷纳米线作为高光电转换效率材料，是科学家们研究的主要对象，尤其是基于碳的铟砷一维纳米线，是高集成度光电子集成电路的研究热点。然而，上述材料在制备过程中，晶体结构容易产生缺陷，导致这类材料对光的响应效率低下或者无响应，特别是在中长红外波段方面尤其明显。/pp　　曹元成团队在砷化铟中掺入锑元素，合成一种新的锑掺杂砷化铟纳米线，大幅降低了铟砷纳米线的结构缺陷，同时通过锑元素的自我催化功能，显著提升新物质对红外光子的响应性。曹元成说，这种纳米线对光的响应波长，达到了5.1微米，从而涵盖整个中红外光谱，是目前最长的红外波响应纳米线，可应用于室温下高效工作的中波红外、长波红外光电探测器、红外发射器、高灵敏度光电晶体管等等，是制造各种光电子设备的理想材料。/pp　　据了解，上述研究应用于实践，比如导弹红外探测和夜视仪，可以在目前的基础上，提高50%探测灵敏度，让现有的大部分防红外伪装失效，民用方面则更加广泛。/p