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脉冲衰减渗透率仪

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  • 辐射诱导衰减|扩大聚变和裂变应用中的光学仪器开发
    研究:暴露于中子和伽马辐射的熔融石英和蓝宝石的光学吸收以及同时热退火。图片来源:RHJPhtotos 通过同时和辐照后热退火研究了集成二氧化硅和蓝宝石的辐射诱导衰减 (RIA)。研究人员发现同时辐照热退火和辐照后热退火在二氧化硅和蓝宝石的光学行为方面存在重大差异。 该研究在选择和放置用于开发光学仪器应用(例如聚变或裂变反应堆)的光学材料方面具有广阔的潜力。它还帮助研究人员了解辐射对此类光学材料的影响。 熔融石英和蓝宝石等光学材料中的辐射引起的衰减通过减少核反应堆仪器检查停机的频率,可以显着提高核反应堆的辐射安全和经济性能,从而可以在线监测关键反应堆部件。 激光诱导击穿光谱 (LIBS) 可以通过在反应堆运行时对反应堆冷却剂的化学成分进行光谱研究来识别核反应堆部件的退化。 在适当的操作设置下了解光纤和透镜等光学材料的辐射效应至关重要,因为基于 LIBS 的仪器需要通过这些光学材料传输等离子体发射和高能激光脉冲。 二氧化硅和蓝宝石等普通光学材料具有光学特性,包括衰减和折射率,当暴露于核反应堆中的离子辐射效应时,这些特性会发生变化。 已经对集成二氧化硅和蓝宝石在受到中子和伽马射线照射然后进行热退火时的辐射诱导衰减 (RIA) 和辐射效应进行了多项研究。然而,由于辐照、检查和热退火之间的时间相当长,没有关于光学材料在同时高温和辐射效应下的原位行为的数据。 当前研究中的研究人员使用高羟基含量的 Heraeus Spectrosil 2000 集成二氧化硅 (S2000)、低羟基含量的 Heraeus Infrasil 302 集成二氧化硅 (I302) 和光学类蓝宝石进行了 220 nm 至 1100 nm 的 RIA 测量。这些光学材料在高达 800 C 的后辐照和同时辐照热退火下暴露于中子和伽马辐照下,以观察它们的辐射效应。 二氧化硅和蓝宝石光学吸收的实验装置第一个测量吸收的实验装置包括一个覆盖 220-1100 nm 光谱范围的 Ocean Insight HR4000 光谱仪和一个 Ocean Insight 卤素/氘光源。 第二个实验装置包括一个安装在60 Co 池干管上方的退火炉,用于光学材料的同步和后热退火。 目前的研究在俄亥俄州立大学核反应堆实验室的核反应堆和60 Co 辐照池中进行了辐照。在包含60 个Co 伽马源的圆柱形夹具的帮助下,一个 I302 样品在宾夕法尼亚州立大学辐射科学与工程中心暴露于 10Mrad 的辐照下。 使用具有二氧化硅-氧化铝绝缘的特制碳化硅线圈炉对样品进行干燥和空气中的退火。 这些熔炉被建造成适合60 Co 池和核反应堆干管内,以同时对样品进行热退火和辐照。 在辐照后退火实验中,在每次辐照剂量后将样品加热到指定的温度。 相反,在同时退火的情况下,样品在辐照过程中被连续加热到指定的温度,直到达到列出的剂量。 光学仪器在裂变和聚变应用中的发展潜力该研究展示了同时辐照和热退火的后果以及对光学渐变蓝宝石、I302 和 S2000 的辐射效应。 该团队观察到这些光学材料在同时和辐照后热退火条件下的行为的关键区别。 在 S2000 的情况下,对 n 剂量 1 和 2 进行辐照后 600 C 的热退火将材料恢复到未辐照的形式。在 800 C 时,具有相同剂量的同时辐照热退火样品保留了紫外线范围内的辐射诱导衰减。 在 n-Dose 1 和 n-Dose 2 的同时辐照热退火下,I302 还显示出 220 nm 至 900 nm 之间的平衡辐射诱导衰减光谱,这与 I302 主要恢复的辐照后热退火情况相反退火至 800 C 后变为未辐照状态。 与等效剂量辐照后热退火情况相比,在加热到 800 C 后样品几乎退火到其未辐照状态,蓝宝石在 n-Dose 1 和 2 的同时辐照热退火中显示出可能的平衡辐射诱导衰减范围退火条件。对于该光谱,在 260 nm 处获得了残余吸收峰,而在 300 nm 处获得了增加的吸收峰。 当前研究的最初目标是在高放射性和热环境中支持基于 LIBS 的仪器,以承受显着的辐射效应。 比较作为样品的光学材料的吸收光谱表明,S2000 是实现基于 LIBS 的仪器的最理想材料,最高退火温度为 800 C,中子注量为 1.7 x 10 17 n。厘米-2。 在 532 nm 和 1064 nm 的相关 LIBS 波长下,S2000 仅显示边缘辐射引起的衰减。在同时辐照热退火下,I3O2 产生了高达 900 nm 的相当大的辐射诱导衰减,这可能会限制 532 nm 的 LIBS 激光器。 与报道的 S2000 中没有明显的辐射诱导衰减相比,蓝宝石在 532 nm 或 1064 nm 处没有表现出同时辐照热退火的辐射诱导衰减。UV 范围内的残余辐射引起的衰减峰可能会干扰 LIBS 等离子体光谱。 参考BW Morgan、MP Van Zile、CM Petrie、P. Sabharwall、M. Burger、I. Jovanovic,暴露于中子和伽马辐射下的熔融石英和蓝宝石的光学吸收以及同时热退火。2022.核材料杂志。
  • 太赫兹脉冲时域反射计系统在半导体行业的开发与应用
    1、前言随着半导体封装变得更小、集成度更高,使用非破坏性、高分辨率技术定位故障的能力变得越来越重要。对失效分析手段提出了挑战,故障高分辨率定位能力的需求逐渐增大。为满足这些要求,Advantest开发了TS9001TDR方案,该系统分析通过利用专有的短脉冲信号处理技术进行高分辨率时域反射测量(Time Domain Reflectometry, TDR),对先进半导体封装、电子元件和印刷电路板中的导线故障区域进行快速、高精度和无损分析。 2、主要应用以3D集成电路为代表的高密度集成电路中存在着无限小的布线结构,布线故障在封装、印刷电路板封装过程中频繁出现。检测故障点需要几十微米分辨率。由于上升时间(约20ps)和抖动(约1ps)的限制,传统示波器TDR方法的故障距离分辨率仍保持数百微米的分辨率。使用TS9001TDR系统可以准确分析各种尖端半导体封装的布线质量,如倒装芯片BGA、晶圆级封装和2.5D/3D IC封装,能够直接连接客户的射频探测系统,针对其设备形状和故障分析环境,实现高速、高分辨率的测量,提供灵活的解决方案。(1) 高度集成的集成电路封装故障分析1) 封装引线故障分析:确定引线故障点位于Si Interposer内还是封装内,识别故障是由预处理还是后处理中的因素引起的2) C4 Bump故障分析:利用测试回路确定和分析安装Si Interposer的条件,对测试回路的菊花链结构进行故障点分析,并对安装条件进行反馈3) TSV、Micro-Bump故障分析:识别层压芯片的故障层4) 印刷电路板PCB故障分析:识别PCB板中通孔和信号线的故障点3、原理与优势(1)原理与技术太赫兹脉冲时域反射计的原理参见上图。其利用两个的飞秒激光器分别泵浦光电导电线,产生高频的太赫兹脉冲信号。飞秒激光器的中心波长1550nm,脉冲宽度50fs。其中,一个飞秒激光器的重复频率50MHz,另一个激光器的重复频率稍有区别。采用两个激光器的重复频率稍有差别的缘由在于,利用两个激光器的差频延迟,可以实现高频太赫兹信号的产生和探测。其工作是高频太赫兹信号通过探针接触芯片的管脚,高频太赫兹信号在芯片封装的引线中传播。当芯片封装没有开断路时,高频太赫兹沿着引线向前传播;当芯片封装的引线等出现开路时,将反射回正峰脉冲信号;当芯片封装引线出现短路时,将反射回负峰脉冲信号。(2)技术优势为了识别故障点,常用的封装无损检测方法包括光发射显微镜(emission microscope)和示波器时域反射计(Time domain Reflectometry, TDR)等,但是这些无损检测方法受到时域信号抖动的限制(信号抖动约1ps),导致分辨率不高,不能定位微米级的失效位置,无法以高分辨率检测开路、短路故障。故亟需高分辨率时域反射计,以提供快速且精准的失效定位。Advantest通过独有的光学采样和电短脉冲生成技术,借助飞秒激光技术,产生抖动小于30fs的超短采样脉冲。可以实现5μm的故障定位分辨率。通过使用自动探针的自动触地功能,进行精确的可重复测量,具有更高精度和效率的故障位置测量。TS9001TDR系统通过自动探针和与CAD设计联动,实例分析芯片封装的引线开路和短路故障定位,可以直观快速定位芯片封装的故障点,实现先进封装的失效分析。4、国内外发展现状Advantest的TS9001TDR系统中采用两个超短脉冲激光器异步采样,采取异步采样技术可以使系统不再需要机械式的光学延迟线,并且具有超高速的信号扫描速度。是目前全球独一的技术,目前国内外没有同类设备。5、发展趋势随着晶圆代工制程不断缩小,摩尔定律逼近极限,先进封装是后摩尔时代的必然选择,3D封装迅猛发展。作为一种全新的实现定位方法,在未来的几年里,太赫兹TDR技术将继续保持高速发展的势头。随着关键技术的不断发展,相关产品的种类将越来越丰富,行业应用和相关配套服务也将越来越广泛。搭载脉冲电磁波产生和高速采样的超短脉冲光纤激光器的太赫兹TDR设备,有助于半导体3D封装的故障分析。 6、总结与展望 在实际芯片测量过程中,太赫兹脉冲信号耦合至芯片内部衰减较为严重,对于太赫兹脉冲的信噪比提出了很高的要求。为了进一步提高测量精度和芯片内的传输路径,提高信噪比是亟需攻克的问题。另外芯片内部的引线存在阻抗不匹配又没有完全开路的情况,对于这类Soft Open的芯片检测,TDR波形分析需要结合信号模拟仿真,增强对信号的解读。对于材料的吸收系数、折射率、介电常数等光谱特性,可以用太赫兹时域光谱仪表征,这也是爱德万测试太赫兹技术的核心应用。目前爱德万测试已经有太赫兹时域光谱成像系统,通过发射和接收时域太赫兹信号至样品,可以实现生物医学样品、食品农产品、化学品、复合材料、通讯材料等的光谱特性表征。(爱德万测试(中国)管理有限公司 供稿)
  • 中国火箭又刷新纪录 脉冲星试验卫星发射成功
    11月10日早上7时42分,我国在酒泉卫星发射中心用长征十一号运载火箭,成功发射了脉冲星试验卫星。该星属于太阳同步轨道卫星,卫星入轨并完成在轨测试后,将开展在轨技术试验。  “一箭五星”刷新纪录  此次发射的脉冲星试验卫星属于太阳同步轨道卫星,主要用于验证脉冲星探测器性能指标和空间环境适应性,积累脉冲星试验卫星在轨试验数据,为脉冲星探测体制验证奠定技术基础。经过约10分钟的飞行,火箭准确将卫星送入预定轨道。  同时,此次发射所使用的长征十一号固体运载火箭在完成脉冲星试验卫星发射任务外,还搭载四颗微小卫星,“一箭五星”刷新了我国固体运载火箭一箭多星的发射纪录。其中,两颗有民营企业研制的卫星首次搭乘长征火箭进入太空,标志着长征十一号已经具备支撑民营航天器发射的能力。  这次发射的脉冲星试验卫星,将是世界范围内首颗单独用于脉冲星探测的科学试验卫星,更为奇特的是,它的总重量只有200多公斤,是卫星家族中非常独特的“小个子”。别看它体积不大,但是却搭载有两种不同类型的探测器,可以用多种方式,寻找宇宙中的灯塔——脉冲星。  脉冲星为何被称为宇宙中的灯塔?  说到脉冲星,这对于大多数人可是一个新鲜词。脉冲星到底是一种什么样的天体?它为何被称为是宇宙中的灯塔,脉冲星试验卫星,又将怎样利用它?  脉冲星试验卫星的工作原理,是通过捕捉脉冲星发出的x射线,来找到这种奇特的天体。脉冲星发出的x射线会在空气中快速衰减,很难在地面上进行收集,因此只能在太空中直接探测。在以前,想要完成类似的空间科学实验,只能选择将科学仪器设备搭载在“天宫二号”空间实验室这样的大型航天器上,而如今中国微小卫星定制技术的快速突破,使得脉冲星探测的“单独行动”成为可能。  在宇宙天体中,有着许许多多像太阳一样的恒星,这些恒星也和人一样,有生老病死,而在生命终结后,它们会有三种结局,其中密度较小的那些恒星,会变成白矮星 密度最大的恒星,则会变成大家所熟知的黑洞,而处于这两者之间的,则被称为中子星。所谓脉冲星,就是中子星当中,在进行高速自转,发出脉冲信号的成员。  脉冲星有很多很特别的特性。虽然它不是由密度最大的恒星演变而来,但是同样重量惊人,1立方厘米大小的脉冲星物质,质量可以达到惊人的1亿吨。目前人类已经发现的脉冲星大约有2500多个。  我们的祖先曾经利用北斗星座来辨识方向,这就是因为它们在夜空中的状态非常稳定,而脉冲星也拥有同样的特点。在宇宙空间里,它们在数千甚至数万年间,只会产生微小的变化,而且特征明显,易于辨识,所以也就有了宇宙灯塔这样的名字。  脉冲星导航飞向宇宙的关键法宝  有了脉冲星作为宇宙中的灯塔,如何利用它就成了科学家最为关心的课题。由于脉冲星稳定、易于观察的特点,宇航学家建立了以脉冲星为基础的导航技术,这也为人类航天器发展提出了新的方向。而此次我国发射的全球首颗脉冲星试验卫星,就将对这项世界性难题发起冲击。  现如今,我们在宇宙中飞行的卫星、空间站等航天器,都是依赖地面测控,完成引导的,这是因为它们在飞行的过程中,其实是处于“不认路”的状态,无法自行判断位置。而脉冲星导航的优点,在于航天器可以利用这些显眼的宇宙灯塔,确定自己的位置,进而实现自主的导航寻路。  按照计划,接下来我国将在5到10年探测26颗脉冲星,建立脉冲星数据库,首先为这种自然形成的宇宙灯塔,绘制最基础的地图,以便进行后续导航技术的试验。
  • 新品上市--5μm真空衰减仪!!!
    产品介绍真空衰减仪依据《ASTM F2338-2013 包装泄漏的标准检测方法-真空衰减法》 标准研发。专业适用于各种空的/预充式 注射器、水针及粉针瓶(玻璃/塑料)、灌装压盖瓶、奶粉罐、其他硬质包装容器、电器元件等试样的无损正、负压的微泄漏测试。本产品采用先 进的设计和严谨、科学的计算方法保证了其快速测试和高准确度及高稳定性。亦可满足用户的非标准(软件或测试夹具)定制。执行标准:《ASTM F2338-13 包装泄漏的标准检测方法-真空衰减法》 《USP1207美国药典标准 》 《药品GMP指南——无菌药品》11.1密封完整性测试 《中国药典》2020年版四部 微生物检查法 《化学药品注射剂包装系统密封性研究技术指南(试行)》 《YYT 0681.18-2020 无菌医疗器械包装试验方法第18部分:用真空衰减法无损检验包装泄漏》 山东普创工业科技有限公司,专业研发生产包装检测设备,更多定制设备,等您来洽谈!
  • 真空衰减法密封仪与色水法密封试验仪哪个检测效率比较高
    一、引言在评估包装密封性的过程中,真空衰减法密封仪和色水法密封试验仪是两种常用的检测方法。它们各自具有独特的检测原理和应用场景,但在检测效率方面存在差异。本文将对这两种仪器的检测效率进行比较,以便更好地了解它们在实际应用中的表现。二、真空衰减法密封仪的检测效率检测原理:真空衰减法密封仪基于真空传感技术,通过测量包装内部与外部之间的压力差来评估包装的密封性能。测试过程中,真空传感器会实时检测压力变化,并与预设的标准值进行比较,从而判断包装是否存在泄漏现象。检测速度:真空衰减法密封仪的检测速度较快,因为其在测试过程中可以自动化地进行数据记录和分析。根据参考文章2中的信息,第三代真空衰减技术灵敏度最大可达0.5μm(0.002ccm漏率),基于物理的基本原理进行泄漏检测,实现了最大限度地采用非破坏方式检测。这意味着在较短的时间内,真空衰减法密封仪可以完成大量的测试任务。应用优势:真空衰减法密封仪不仅检测速度快,而且具有高度自动化和智能化的特点。它能够减少人工干预,提高测试效率。此外,该测试仪还具有广泛的适用性,可适用于不同类型的药品包装,如玻璃瓶、塑料瓶、铝塑包装等。三、色水法密封试验仪的检测效率检测原理:色水法密封试验仪通过观察包装内液体渗出情况来判断密封性能。测试过程中,需要将待测包装充满色水,并观察是否有色水渗出。这种方法需要人工观察和判断,因此可能存在一定的主观性和误差。检测速度:与真空衰减法密封仪相比,色水法密封试验仪的检测速度较慢。首先,需要准备足够的色水并填充到待测包装中;其次,在测试过程中需要人工观察是否有色水渗出,这可能会耗费大量的时间和人力。应用局限性:色水法密封试验仪虽然适用于某些特定的包装类型,如塑料袋、瓶子等,但其应用范围相对有限。此外,由于需要人工观察和判断,该方法可能不适用于需要大量测试的情况。四、总结综上所述,真空衰减法密封仪在检测效率方面相较于色水法密封试验仪具有明显优势。其快速、准确、自动化的特点使得它能够在较短时间内完成大量的测试任务,并且具有广泛的适用性。因此,在需要高效、准确地评估包装密封性的场合中,真空衰减法密封仪是更为理想的选择。
  • 2023 Advanced Science吕宥蓉& 阙居振如何缓解准二维钙钛矿光电二极体效率衰减
    AdvancedScience(IF:20.7)吕宥蓉&阙居振_缓解准二维钙钛矿光电二极体效率衰减的新策略随着全球能源转型的迫切性不断增强,太阳能已成为一种重要的替代能源。在众多可用技术中,特别是钙钛矿光电二极体(PeLEDs)这类太阳能光伏技术已在科学界广受关注。值得注意的是,准二维钙钛矿材料作为PeLEDs的一个子类别,由于量子限制效应和不同n相之间的有效能量传递,展现出良好的光学特性。然而,这些有前途的材料常常受到导电性差、载流子注入不佳以及在高电流密度下效率衰减严重等问题的困扰,限制了它们在太阳能转换中的应用潜力。来自中研院副研究员吕宥蓉与中国台湾大学化工系副教授阙居振等研究学者所共组团队最近发表了一篇研究,该研究旨在改善准二维钙钛矿光电二极体(PeLEDs)的性能。此团队致力于提高亮度、减少陷阱密度以及减缓高电流密度下的效率衰减问题。研究团队提出了一种创新方法,以增强这些准二维PeLEDs的性能,主要集中在提高亮度、减少陷阱密度和降低效率衰减等方面。PeLEDs的概念理解及其限制这项技术的核心在于钙钛矿材料的特性。这些材料通常是混合有机无机铅或锡卤化物,对于光伏应用具有良好的光吸收、载流子迁移率和发射特性等诱人特性,然而当这些材料在PeLEDs的准二维配置中应用时,它们的性能却受到一系列限制因素的限制。然而准二维钙钛矿材料,尽管具有良好的稳定性、可调节能隙和较高的光致发光量子产率,但导电性降低且载流子注入减少,这些问题导致在增加的电流密度下出现显著的效率衰减,降低了亮度和整体器件性能。解决准二维PeLEDs效率衰减问题本研究探索了一种新方法,通过在钙钛矿和电子传输层之间的界面添加一层薄的导电胆碱氧化物来缓解这些缺点。这种创新方法出人意料地并未增强钙钛矿膜中不同准二维相之间的能量传输。相反,它显著改善了钙钛矿界面的电子特性,引入这一额外的层次解决了两个关键难关。首先,它对钙钛矿膜中的表面缺陷进行了去活化处理。其次,它促进了电子注入并限制了界面上的空穴泄漏。结果,经过优化的纯Cs基准二维器件展现出超过70,000cdm&minus 2的亮度、10%以上的最大外部量子效率(EQE)以及在高偏压下显著降低的效率衰减,这些数据与对照组器件相比呈现出明显的改善,显示了所提出技术的有效性。实验方法与材料研究中探索了在准二维钙钛矿中引入导电胆碱氧化物PPT和PPF以减少光电器件效率衰减的潜在优势,重点放在在沉积电子传输层(ETL)之前,在钙钛矿膜上添加PPT或PPF额外层次的应用上,这个过程被认为可以增强载流子注入并去活化表面缺陷,从而抑制非辐射复合。对修改过的钙钛矿膜进行初步研究时,未观察到结晶度或相分布的明显变化。X射线衍射(XRD)和紫外可见吸收光谱(UV-Vis)证实了修改对相分布和膜质量没有影响,此外,PPT和PPF的应用并未显著改变膜的形态,这一点得到了扫描电子显微镜(SEM)的确认。为了了解这些修改对载流子动力学的影响,使用稳态光致发光(PL)光谱和时间分辨光致发光(TRPL)测量。在修改后的两个膜中观察到明显的PL熄灭,表明钙钛矿层和PPT/PPF层之间发生了载流子传输。此外,修改后的两个膜中的平均载流子寿命增加,表明有效去活化。作为对这些修改与钙钛矿相互作用的补充,使用核磁共振(NMR)、静电势(ESP)图和X射线光电子能谱(XPS)检测了PPT/PPF和钙钛矿之间的相互作用。这些测试的数据确认了后处理过程中PPT/PPF层成功旋涂到钙钛矿膜上。结果表明,磷酸胆碱氧化物中的P=O基团成功地与表面缺陷和空位协同作用,形成优势的去活化效应。在令人期盼的发现之后,基于修改过的钙钛矿膜制作了PeLEDs并与对照器件进行了比较。PPT和PPF的修改都显著提高了性能,防止了从钙钛矿层向ETL的空穴泄漏,并促进了电子传输。修改后的器件亮度是对照器件的两倍以上,并在高电压下显著降低效率衰减。这些结果突显了在纯Cs基准二维钙钛矿PeLEDs中使用PPT和PPF磷酸胆碱氧化物的潜力。总之,引入导电胆碱氧化物以去活化准二维钙钛矿材料在提高光电器件性能方面提供了令人寄予厚望的策略,未来进一步的研究将有助于优化这些材料在未来器件结构中的应用。在这项研究中,研究团队使用了EnlitechLQ100X-PL光致发光和发光量子产率测试系统,光焱科技这一款PLQY量测设备具有紧凑设计和NIST可追踪性的优势,其设备仅有502.4毫米(长)x322.5毫米(宽)x352毫米(高)的尺寸,提供了一个节省空间的解决方案,与手套箱集成再也不是难题,这种手套箱集成能力对一就实验尤其重要,可以在避免水解或氧化的情况下进行精确测量,避免测试物品的效率因水氧而降低应有的效率。LQ-100X-PL的先进仪器控制软件使其能够进行原位时间光致发光光谱分析并同时生成2D和3D图形。这种能力加速了材料表征过程,快速获得对样品的洞察。此外,LQ-100X-PL的光学设计将光谱波长范围从1000纳米扩展到1700纳米,并且与多种样品类型兼容,包括粉末、溶液和薄膜。这些特点凸显了该系统的多功能性,并在成功完成本研究中发挥了关键作用。本研究总结性地证明了策略性界面工程能够显著提高准二维PeLEDs的性能。通过在钙钛矿/电子传输层界面处引入薄的导电胆碱氧化物层,能够减少表面缺陷并促进载流子动力学的改善。这种增强的电子注入和改善的空穴阻挡效应使得器件亮度提高并在高电流密度下减少效率衰减。这项研究揭示了界面特性在PeLEDs性能中的关键作用,为未来在该领域的研究和开发开辟了新的途径。a)PPT和PPF的化学结构,后处理过程的示意图以及界面工程的插图。b)原始、PPT处理和PPF处理的钙钛矿薄膜的PL发射光谱,c)PLQYs,d)TRPL曲线,其中PLQYs是通过368nm激光测量的。31PNMR谱图,包括a)PPT和b)PPF及其与不同钙钛矿前体成分的混合物。c)PPT分子的ESP图。d)Pb4f信号的XPS谱图,涵盖原始的、PPT修饰的和PPF修饰的钙钛矿薄膜。e)表示PPT在钙钛矿表面的钝化功能的示意图。a)制造的PeLEDs的结构和b)能级图。c)J&minus V&minus L特性,d)归一化EQE电压曲线,e)归一化EQE电流密度曲线和f)制造的器件的EQE亮度曲线。使用可见区域的瞬态吸收(TA)颜色图,分别展现a)原始的、b)PPT修改的和c)PPF修改的钙钛矿薄膜。原始的、PPT修改的和PPF修改的钙钛矿薄膜的超快时间分辨TA谱分别为d)、e)和f)。在505nm的探测波长下,展示了g)原始的、h)PPT修改的和i)PPF修改的钙钛矿薄膜的功率依赖载流子动力学。a)对控制、PPT修饰和PPF修饰器件进行的EIS分析和b)电容-电压曲线。c)原始、PPT修饰、PPF修饰钙钛矿薄膜和TPBi的能级。d)修饰器件中更好的载流子动力学的示意图。
  • 无菌医疗器械包装的渗透测试和密封完整性解决方案
    医用包装从研发到生产,不仅需要具有高质量包装原料,还要确保加工后的成品包装符合标准要求。医疗器械在使用前要经历包装、灭菌、存储、运输等一系列过程,因为患者都期望得到无菌、优质的医疗配件。医疗器械的包装作为产品无菌屏障系统,还面临着全球化配送挑战。如何保证医疗器械包装在运输途中不受损坏的情况下安全到达客户手里,良好的包装质量成为关键。包装材料的阻隔性渗透率测试方案常见的医疗器械包装材料有塑料、特卫强(Tyvek)、医用级纸、涂层、塑料膜等,不同的材料都因各自的特性被广泛应用于医疗行业中。由于接触后会存在相互迁移、渗透、腐蚀等情况影响稳定性,因此包装材料的质量控制及检测越来越受到研发、生产和检测机构的重视。因此选择合适阻隔性能的包装材料,在能够阻隔细菌的同时,也有利于环氧乙烷穿透包装进行灭菌和挥发解析。MOCON的透湿仪PERMATRAN-W 101K旨在有效,准确地测试透气材料上的水蒸气透过率(WVTR或MVTR)。该仪器可提供500至101,000 g/(m2 *天)的测试结果,同时符合专门针对该仪器方法编写的ASTM D6701标准。透湿仪PERMATRAN-W 101K采用改进的倒置水杯概念,消除了传统重量分析法存在的气隙问题,并在整个测试期间保持恒定的100%RH,从而提供了准确且可重复的结果。安全的灭菌方案环氧乙烷气体监测环氧乙烷是目前大多数医疗器械产品最常见的灭菌方式。技术人员将环氧乙烷的消毒气体填充到腔室中,这种气体会渗透到纸板或塑料包装中并对设备进行消毒,这个过程可能会重复几次。但是环氧乙烷残留对人体有害,职业安全与健康管理局 (OSHA) 专门概述了与环氧乙烷接触人员的允许接触限值,国家对此也有着严格的规定。MOCON Baseline 9100气相色谱仪可以测量低至十亿分之一以下的环氧乙烷残留,同时将其他气体的干扰降至最低。我们的气相色谱仪不断监测主室周围区域的环氧乙烷,确保设施和人工操作安全。由于我们仪器的低检测率已经超出了OSHA和EPA设定的标准,因此这是一个高于标准且兼顾人工安全的灭菌保护方案。灭菌后的质量保护包装完整性测试不论使用什么灭菌方法对产品进行灭菌,都需要进行灭菌后的包装完整性测试。我们提供各种泄漏和爆破测试的解决方案,以确保整个包装的密封完整性。Dansensor Lippke 5000采用包装内充气正压原理,适用于所有类型的软包装,半硬和硬质包装的泄漏和封口强度测试。医疗器械包装完整性测试 应用领域:爆破测试、泄漏测试(压力衰减)、蠕变测试(具有可选的“蠕变至失败”选项)、气泡测试、组合测试(连续在同一包装上)。 满足标准:ASTM F1140:爆裂和医用包装的蠕变ASTM F2054:爆破测试(带约束板)ASTM F2095:压力衰减泄漏测试ASTM F2096:气泡泄漏测试(带水箱)ISO 11607:最终灭菌医疗设备的包装21 CFR,第11部分:保护您的数据并确保所有记录的真实性和完整性Dansensor Lippke VC1400密封测试仪,可以测试泡罩包装,玻璃瓶和其他柔性,刚性和半刚性包装的微小泄漏。自动化进行亚甲基蓝染料测试和气泡测试(ASTM D3078),保证了最佳的测试结果重现性。MOCON一直处于传感器开发的前沿,我们为健康、安全的医疗应用设计了行业领先的仪器。凭借在气体检测和分析方面几十年的经验,您可以信赖我们的专业知识,从原材料的选择到最终产品销售,我们为医疗器械的包装质量和工人安全提供全面的阻隔性和包装完整性检测方案。
  • 瞬态吸收光谱法测量极紫外自由电子激光脉冲的频率啁啾
    【研究背景】快速发展的自由电子激光(FEL)技术在高光子能量下产生了飞秒甚至阿秒的脉冲,使得X射线能够用于状态选择性和相敏多维光谱分析和相干控制。直接和常规测量现有的极紫外(XUV)和X射线自由电子激光脉冲的光谱相位是充分实现这种非线性相干控制概念的关键,以便为它们与物质的相互作用找到和设置最佳的脉冲参数。自放大自发辐射XUV/X射线自由电子激光脉冲的直接时间诊断工具是线性和角度条纹法,它对脉冲的时间形状(包括啁啾)非常敏感。这些方法依赖于一个时间同步且足够强的外场的可用性。诊断SASE辐射脉冲的时间结构的一个补充途径是测量电子束中FEL激光诱导的能量损失(例如使用X波段射频横向偏转腔(XTCAV)),从中可以重建XUV/X射线发射的时间剖面。对于种子自由电子激光脉冲,两个几乎相同的自由电子激光脉冲的产生及其XUV干涉图的评估允许其光谱时间内容的完整表征。在这项工作中,科学家提出了一种直接测量XUV-FEL频率啁啾的技术,而不依赖于任何额外的外场或种子多脉冲方案。由于所报道的技术提供了对XUV辐射光谱时间分布的目标访问,它是对FEL激光性能敏感的用户实验的原位诊断的理想方法。例如,在这里,我们实验观察到频率啁啾对自由电子激光脉冲能量的系统依赖性(增加啁啾以减少脉冲能量)。【成果简介】由最先进的自由电子激光器(FELs)产生的极紫外(XUV)和X射线光子能量的高强度超短脉冲正在给超快光谱学领域带来革命性的变化。为了跨越下一个研究前沿,精确、可靠和实用的光子工具对脉冲的光谱-时间特性的描述变得越来越重要。科学家提出了一种基于基本非线性光学的极紫外自由电子激光脉冲频率啁啾的直接测量方法。它在XUV纯泵浦探针瞬态吸收几何结构中实现,提供了自由电子激光脉冲时能结构的原位信息。利用电离氖靶吸光度随时间变化的速率方程模型,给出了直接从测量数据中提取和量化频率啁啾的方法。由于该方法不依赖于额外的外场,我们期望通过对FEL脉冲特性的原位测量和优化,在FEL中得到广泛的应用,从而使多个科学领域受益。【图文导读】图1:频率分辨等离子体选通原理图2:等离子体选通效应的数值模拟图3:通过瞬态吸收光谱测量XUV-FEL频率啁啾图4:频率啁啾特性,自由电子激光脉冲能量依赖性分析图5:色散对部分相干自由电子激光场的影响原文链接:Measuring the frequency chirp of extreme-ultraviolet free-electron laser pulses by transient absorption spectroscopy | Nature Communications
  • 国仪量子:成功研制可商用W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪
    4月2日,国仪量子研发人员正在操作W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪“W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪的研制成功,使国仪量子成为目前国内能研制生产该类高端科学仪器的厂商。也标志着中国成为继德国之后,第二个有能力研发该型电子顺磁共振波谱仪的国家。”4月2日,国仪量子技术(合肥)股份有限公司传感事业部副总经理石致富站在最新研发的仪器前向记者介绍。根据揭榜项目任务书的项目目标和考核指标,国仪量子最终任务全部完成,部分指标超额完成。专家组召开验收会议,认为该产品达到了国际先进水平,此攻关任务已经完成。近年来,安徽在量子信息领域“从0到1”的原始创新不断突破:目前,安徽集聚量子科技产业链企业60余家、数量居全国首位,全国首条量子芯片生产线建成运行,全国首个量子信息未来产业科技园挂牌运营,量子专利授权量全国领先,以国盾量子、国仪量子、本源量子、问天量子、中电信量子集团等为龙头的量子高新技术企业不断涌现。安徽发展量子信息等未来产业,具有强劲的科技创新策源能力。国仪量子在2021年承接了安徽省制造业重点领域产学研用补短板产品和关键共性技术攻关任务,项目针对“W波段电子顺磁共振波谱仪”进行工程化、产品化开发,解决产品化实现涉及到的核心技术难题,研制出用户友好、皮实可靠,可产品化出售的W波段电子顺磁共振波谱仪。W波段电子顺磁共振波谱仪具有高分辨率、高灵敏度的优势,是一种重要的高端科学分析装置,将给生物、化学、物理以及交叉学科等领域提供一项强有力的研究手段,可用于进行蛋白质、RNA、DNA 的结构解析,从而解决生物学、医学、制药学中的关键问题。得益于中国科学技术大学、合肥国家实验室等高校与科研机构,合肥在量子信息技术的科研领域具有先发优势,为量子科技发展提供了强有力的人才和智力支撑。“我们团队在量子精密测量领域有着十多年的研究积累,以长相干、多比特、高精度量子操控为核心目标,目前已掌握了世界领先的高保真量子态调控技术、高灵敏度磁探测技术、微波收发技术、高精度扫描钻石探针技术等核心技术。”石致富说。 “揭榜挂帅”是用市场竞争来激发创新活力的一种机制。国仪量子相关负责人表示,“揭榜挂帅”有助于选拔领头羊、先锋队,聚力突破关键共性技术瓶颈,提高制造业自主创新能力,带动产业链上下游的技术进步,强化供应链保障。未来,国仪量子将持续加强研发投入力度,在核心技术上不断追求更高标准。与用户协同创新,推动技术落地,赋能多个行业的升级发展,在全球量子领域逐渐发出中国声音,也让“安徽身影”更加活跃。
  • 虹科新品 | 全新升级更高性能可编程射频测试设备上线!——数字衰减器
    新品发布全新升级的射频测试设备你拥有了吗,在延续其小巧的身型、可编程、USB供电控制等经典特色的同时,虹科最新发布的便携式射频测试设备具有更高的带宽、更优秀的性能、更棒的测试体验,包括数字衰减器、信号发生器、射频开关、混频器、射频功率计和功率放大器等,满足您的个性化需求与不同应用场景。虹科便携式可编程数字衰减器具有高达40GHz频率范围和120dB的衰减控制范围,可直接从附带的图形用户界面(GUI)为固定衰减、扫描衰减斜率进行轻松编程,对于希望开发自己界面的用户,虹科提供LabVIEW驱动程序、Windows API DLL文件、Linux驱动程序、Python示例等,满足不同的应用需求。数字衰减器虹科HK- LDA-802-32200-8000MHz高分辨率数字衰减器,32通道,衰减范围为120dB,步长0.1dB虹科HK-LDA-802-32数字衰减器是一个机架式、32通道、高动态范围、双向、50欧姆的步进衰减器。它提供120dB的衰减控制范围,频率范围为200-8000MHz,步长为0.1dB,同时提供USB和以太网接口。特点● 可靠且可重复的固态数字衰减器● 免费的GUI、Windows Linux和MAC SDK,以及LabVIEW驱动程序● 单次或重复的可编程衰减斜率● 可通过GUI或SDK对衰减曲线进行编程● USB和以太网控制● 可设置静态IP或DHCP● 密码保护的web GUI应用● WiFi,WiFi 6E,3G,4G,5G,LTE,DVB,微波无线电衰减模拟器● 工程/生产测试● 自动测试设备(ATE)★虹科HK-LDA-802-16200-8000MHz高分辨率数字衰减器,16通道,衰减范围为120dB,步长为0.1dB虹科HK-LDA-802-16数字衰减器是以机架方式进行安装,具有16通道高动态范围、双向、50Ω的步进式衰减器。它提供120dB的衰减控制范围,频率范围为200-8000MHz,步长为 0.1dB,同时提供USB和以太网接口。特点● 可靠且可重复的固态数字衰减器● 免费的GUI、Windows Linux和MAC SDK,以及LabVIEW驱动程序● 单次或重复的可编程衰减斜率● 可通过GUI或SDK对衰减曲线进行编程● USB和以太网控制● 可设置静态IP或DHCP● 密码保护的web GUI应用● WiFi,WiFi 6E,3G,4G,5G,LTE,DVB,微波无线电衰减模拟器● 工程/生产测试● 自动测试设备(ATE)★虹科HK-LDA-608V-4200-8000MHz高分辨率数字衰减器,4通道,衰减范围为60 dB,步长为0.1dB虹科HK-LDA-608V-4数字衰减器是一款高精度、双向的50欧姆步进式衰减器,具有4个独立控制的衰减通道,提供200-8000MHz的校准衰减,典型精度0.25dB,步长为0.1dB,控制范围为60dB。特点● 可靠且可重复的固态数字衰减器● 免费的GUI、Windows Linux和MAC SDK,以及LabVIEW驱动程序● USB和以太网控制接口● 可配置的静态IP或DHCP● 可编程的衰减斜率和衰减曲线● 密码保护的web GUI应用● WiFi,WiFi 6E,3G,4G,5G,LTE,微波无线电衰减模拟器● 工程/生产测试● 自动测试设备(ATE)★虹科HK-LDA-4030.1-40GHz高分辨率数字衰减器,单通道,衰减范围为31.5 dB,步长为0.5 dB,USB/以太网控制虹科HK-LDA-403数字衰减器是一个双向的、50欧姆的步进衰减器,提供从0.1到40GHz的衰减控制,步长为0.5dB,同时提供USB和以太网接口。通过连接衰减器的扩展总线,可以从一台PC控制多个HK-LDA-403设备。特点● 可靠且可重复的固态数字衰减器● 免费的GUI、Windows Linux和MAC SDK,以及LabVIEW驱动程序● 可编程的衰减斜率和衰减曲线● 可直接从电脑或自带电源的集线器上操作多个设备● 易于携带的USB供电设备应用● WiFi,WiFi6E,4G,5G,LTE,DVB,微波无线电衰减模拟器● 工程/生产测试● 自动测试设备(ATE)★虹科HK-LDA-203B1-20GHz USB可编程数字衰减器,单通道,衰减范围为63 dB,步长为0.5dB,USB/以太网控制虹科HK-LDA-203B数字衰减器是双向、50Ω步进衰减器,在1-20 GHz频率范围内提供63 dB的衰减控制,步长为0.5 dB,提供USB和以太网接口,易于携带。特点● 可靠和可重复的固态数字衰减● 免费的GUI, Windows和Linux SDK, LabVIEW驱动程序● USB和以太网控制● 可设置静态IP或DHCP● 密码保护的web GUI应用● WiFi,WiFi 6E,3G,4G,5G,LTE,DVB,微波无线电衰减模拟器● 工程/生产测试● 自动测试设备(ATE)★虹科HK-VMA-Q8X8SE衰减矩阵8x8衰减矩阵,频率范围为500–6000MHz,衰减范围为90dB,步长0.1dB,集成式服务器虹科HK-VMA-Q8X8SE衰减矩阵是一个机架式8输入8输出的无阻塞测试仪器,集成了Windows服务器,可独立操作,提供90dB的衰减控制范围,频率范围为500-6000MHz,在所有64种路径组合上步长为0.1dB,可以很容易地对固定衰减、扫频衰减斜率和衰减曲线进行编程。虹科HK-VMA-Q8X8SE采用交流供电,通过机箱后面的一个以太网端口进行控制,射频输入信号通过后面板进入,在前面板获得输出信号。特点● 可靠和可重复的固态数字衰减● 包括Windows和Linux SDK● 可编程的衰减曲线● 以太网控制● 集成服务器应用● WiFi,WiFi 6● LTE,5G,6G● MIMO、多点无线电衰减模拟器● 半导体测试和鉴定● 自动测试设备(ATE)★虹科HK-DAT306K30GHz宽频数字微波步进衰减器虹科HK-DAT306K是一款独立的宽带数字微波衰减器,额定频率为1-30GHz,衰减量从0到60dB不等,最小步长为0.50dB,插入损耗通常低于10dB。虹科HK-DAT306K是一个三重控制设备,衰减设置可以通过用户界面、USB端口串行命令或以太网接口来改变。特点● 最大输入功率:+28.0dBm● 40GHz精密2.92mm K型连接器● USB供电和控制(虚拟COM串口-115.2Kbps)● 音频反馈、LED和OLED显示● 用于PC的简单控制软件● 标准以太网连接● 提供6GHz、12GHz、22GHz等不同型号应用● 电子战● 自动测试环境● 一般射频实验室使用● 控制系统● 卫星通信● 生产验证● 教育/大学实验室● 航空航天/国防研究● 无线基础设施● 雷达系统● 无线基础设施
  • 脉向成功,冲出未来之脉冲氙灯介绍
    许多前沿技术都在以全新的方式使用光子。无论是在3D打印、印刷电子、光伏、碳纤维铺放、金属沉积退火等领域,通常来讲——光或热的使用在这些领域中都是关键的生产工具。激光或气体烘箱的生产系统体积大、难以使用、且很昂贵。脉冲氙灯工艺技术的出现,极好的替代传统的处理方法。脉冲氙灯系统相对于激光和传统烘箱体积更小、使用更方便,脉冲氙灯系统让生产具有较大的灵活性。现在正是技术革新的时候了。脉冲氙灯是利用贮存的电能或化学能,在极短时间内发生高强度闪光的氙灯。19世纪50年代,脉冲光源进入工业领域。脉冲氙灯一般由密封在玻璃或石英玻璃体内的两个电极组成,壳体中充以氙等惰性气体。脉冲氙灯选择优质滤紫外线石英管作为灯管材料,以高质密度电极为氙灯电极,具有负载能力强,泵浦效率高,激光光束质量好,寿命长等特点。贺利氏脉冲氙灯系统的功能: 紫外到红外光谱 高峰值功率脉冲 - 兆瓦/平方厘米 (MW) 短脉冲持续时间 - 微秒 (us) 快速重复率 - 千赫(kHz) 即时开/关循环 不升温 —— 在低温基板上进行高温处理 综合能源监测 轻松更换灯泡 集成 QRC© 反射器,以获得最佳的能量传递 高吞吐量 可堆叠的光模块允许更大的曝光区域 灵活的操作软件 易于集成到外部系统 无毒(无汞) 您要想改进工艺流程,贺利氏特种光源是您理想的合作伙伴。我们擅长于灯管设计、精确控制、波长优化、光路设计、以及智能化加热。这些都能为您量身定制系统解决方案。想要知道脉冲氙灯工艺技术如何为您的应用带来效益,欢迎联系我们的工程师,一起讨论贺利氏如何让您“脉”向成功、“冲”出未来。 应用: 快速热处理(RTP) 强脉冲光烧结 退火 分子活化 太阳光模拟 加热 杀菌等 贺利氏特种光源拥有最先进的全自动激光灯生产线,在2015年获得“英国女王企业创新奖",自动化生产流程不仅显著提高了生产率,让生产更加灵活便捷,而且还能有效改善灯管的稳定性,极大地延长了使用寿命。而且我们始终和广大客户及研究机构通力合作,不断探索提高产品性能的新方法。贺利氏特种光源携手贺利氏石英玻璃业务部闪亮登场慕尼黑上海光博会(LASER WORLD of PHOTONICS CHINA),为您带来从原材料到光源的众多惊喜!同时欢迎您来我们的展台与光博士合影,丰富的抽奖活动等着您的参与! 欢迎大家跟我们的专家当面沟通,我们在N1馆1700展位恭候您的光临!
  • 新型脉冲电源通过测试
    7月7日,国家重大科技基础设施强流重离子加速器(HIAF)增强器BRing二极铁首台电源暨国家重点研发计划“大科学装置前沿研究”非谐振快上升速率磁铁电源测试总结会在甘肃省天水市召开。由中国科学院近代物理研究所等单位研制的国际首台大型非谐振全储能快循环脉冲电源通过专家组现场测试。  强流重离子加速器装置是中国科学院近代物理研究所主持建造的国家重大科技基础设施,其中增强器BRing是HIAF装置最核心的组成部分。BRing要求电源输出3900安培的大电流、15兆伏安峰值功率、高达38000安培每秒电流上升速率,以及17—4800伏的极宽动态工作范围和小于200毫安的输出精度。BRing二极铁电源特殊的脉冲工作模式会在电流脉冲波形上升段和下降段产生极大能量吞吐,对电网产生巨大冲击,给电源系统设计提出了前所未有的挑战。  针对上述难点,中国科学院近代物理研究所加速器团队创新性地提出了一种非谐振变前励全储能解决方案。该团队经过4年半集中攻关,解决了41个技术问题,在4项核心技术难题上取得了突破,解决了大功率快循环脉冲电源对电网周期性强冲击和极宽电压范围下的高精度输出指标要求等问题。该电源进入批量生产阶段后,又不断迭代优化工艺方案,实现了电源的模块化、集成化和标准化设计,大幅度提升了电源的可靠性、可维护性和电磁兼容性。7月7日,该电源批量生产阶段的首台电源产品下线,并通过了专家组现场测试,标志着强流重离子加速器的建设又迈出了坚实一步。  大功率非谐振变前励全储能脉冲电源的研制成功,使得大型加速器绿色低碳运行成为可能,在重离子治癌装置及其他应用场合有广泛应用前景,为世界大型加速器特种脉冲电源提供了一种新的实现方案。
  • 仅持续53阿秒!迄今最短电子脉冲创建
    英国《自然》杂志网站近日报道,德国科学家已创造出迄今最短的电子短脉冲,其持续时间仅为53阿秒,速度之快足以让显微镜捕捉到电子在原子间跳跃的图像。研究团队表示,最新突破有望催生更精确的电子显微镜,在原子尺度上捕捉清晰的图像,还可加快计算机芯片中数据的传输速度。电子脉冲用于表示计算机内部的数据或被电子显微镜用于捕捉图像,脉冲越短,信息被传输的速度越快,研究人员一直致力于尽可能缩短电子脉冲的持续时长。普通电路内的电场产生的电子脉冲受限于电子在物质内振荡的频率。一个电子脉冲至少需要持续半个振荡周期,因为正是这种振荡周期为电子产生了“推动力”。而光能以更高频率振荡,因此研究人员一直尝试使用短脉冲光来触发电子脉冲。2016年,研究团队创造了持续时间仅为380阿秒的可见光闪烁。借助同样的技术,该团队聚焦激光,从钨针尖端剥落电子并将其打到真空中,获得了持续时间仅53阿秒的电子脉冲。研究人员表示,他们探测到的53阿秒电子脉冲甚至比引发它的光脉冲还要短。根据玻尔的氢原子模型,这一持续时间仅为氢原子中电子绕其原子核运行一周所需时间的1/5。如此短的电子脉冲可使电子显微镜及时聚焦于较短的切片上,类似于降低相机的快门速度,从而更清晰地揭示粒子的运动。研究人员称,如果利用此次获得的阿秒电子脉冲创建电子显微镜,不仅有足够的分辨率来观察运动中的原子,甚至可看到电子在这些原子之间是如何跳跃的。
  • 西安光机所在超短激光脉冲光场测量研究方面取得重要进展
    近日,西安光机所阿秒科学与技术研究中心在超短激光脉冲光场测量研究方面取得重要进展。研究团队创新性提出基于微扰的三阶非线性过程全光采样方法,该方法的可测量脉冲脉宽短至亚周期,波段覆盖深紫外到远红外,具有系统结构简易稳定、数据处理简单等优点。相关两项研究成果相继发表在Optics Letters。论文第一作者为特别研究助理黄沛和博士生袁浩,通讯作者为曹华保研究员、付玉喜研究员。   超短激光脉冲作为探索物质微观世界以及产生阿秒脉冲的重要工具,其完整的电场波形诊断尤为重要。目前普遍采用的表征技术广义上可分为频域测量、时域测量两类。在频域,具体有频率分辨光学门控(FROG)、光谱相位干涉法 (SPIDER)和色散扫描(D-SCAN)等主要方法,通过测量非线性过程产生的光谱信息来间接获取超短脉冲脉宽及相位。此类方法因装置简单易于搭建而被广泛采用,但通常需要复杂的反演迭代算法,并且难以获得光电场信息,而且受限于相位匹配机制,比较难以应用于倍频程以上的激光脉冲测量。   而基于时域采样的测量方法通常不受严格的相位匹配限制,并且对电场波形很敏感,可用于直接测量光电场,近年来发展势头较好。研究团队提出基于微扰三阶非线性过程的全光采样方法是一种基于时域采样的测量方法,在实验中分别应用瞬态光栅效应(TGP)和空气三倍频效应(Air-THG),准确的测量了钛宝石激光器输出多周期脉冲(750-850nm,25fs)、基于充气空心光纤后压缩技术(600-1000nm,7.2fs)和双啁啾光参量放大系统(1300-2200nm,15fs)产生的少周期脉冲,实现了覆盖可见、近红外到中红外波段的超短脉冲测量,可以满足不同波段超短脉冲测量的需求。未来此项进展可以在阿秒驱动源快速诊断、超短激光脉冲测量装置国产化等方面发挥重要作用。
  • 国内首台脉冲式电子顺磁共振波谱仪在合肥高新区发布!
    p style="text-indent: 2em text-align: justify "近日,国仪量子(合肥)技术有限公司在合肥高新区召开发布会,宣布国内首台脉冲式电子顺磁共振波谱仪诞生。该产品具有自主知识产权、填补国内空白,在微波脉冲产生、高精度时序控制器、任意波形发生器、探头设计等核心技术上达到国际领先水平,并在科研和产业等方面具有广泛应用前景。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "电子顺磁共振是当代重要的物质科学研究手段。对于自旋标记的生物分子样品,可通过顺磁共振技术获取分子的动力学、结构等重要信息。这些信息主要源于电子自旋的精细和超精细结构,它们均可以从顺磁共振谱中提取。国仪量子发布的国内首台脉冲式电子顺磁共振波谱仪,具有国际领先的微波脉冲产生技术,原创性的复杂脉冲调制功能,可实现多种复杂的脉冲实验,能产生500瓦高功率、高相位稳定性的微波脉冲,微波脉冲的时间分辨率为50皮秒。该产品具有个性化、可定制、易扩展、高集成度、高稳定性等特性,且具有灵活的波形产生和数据处理方式。/pp style="text-indent: 2em text-align: justify "科学仪器装置,被誉为“国之重器”。国仪量子源于中科大中科院微观磁共振重点实验室,是一家以量子精密测量为核心技术的高新技术企业,今年已获批国家重点研发计划“重大科学仪器设备开发”重点专项。该公司专注大型科学仪器平台的研制开发,发展全球领先的量子精密测量技术,瞄准突破极限指标的仪器,为各行各业物质科学研究提供尖端科学装置平台。/p
  • 便携式红外衰减全反射光谱仪用于食品分析测试
    合适的食品质量检测方法十分重要,科学家利用众多方法来测试不同的污染物。最近一种红外衰减全反射(IR-ATR)仪器在食品检测领域流行起来,它可以在几乎不需要样品制备的情况下获取倏逝场吸收,同时促进对任何聚集状态中的分析物的无损分析。食品安全控制概念 | 图片来源:© Alexander Raths - stock.adobe.com最近发表在《应用光谱学》杂志上的一项研究介绍了一种便携式的红外衰减全反射(IR-ATR)食品分析设备,可用于分析食品行业中有重要意义的物质。该系统的核心是了解脂质中脂肪酸(FAs)的组成;由于正常的脂质成分是表征鱼类等食品的质量的特征指标,但易受环境因素如水质、捕捞季节和温度的影响,因此跟踪脂肪酸是理解脂质的真实特征以及它们如何影响食物质量的关键。该系统还使用了霉菌毒素和有机溶剂作为代表进行了测试。霉菌毒素是与真菌污染相关的有害次生代谢物,它们的存在可能对人体和家畜的健康产生有害影响,因此检测它们对于食品安全至关重要。至于有机溶剂,食品行业主要将其用于从食品基质中提取成分,但由于传统方法性能优越,导致绿色提取方法不太受欢迎。这两种物质对于食品加工都是必不可少的,这也解释了为什么除了脂肪酸之外,IR-ATR 系统还主要针对它们进行测试。用傅立叶变换红外光谱仪(FT-IR)对便携式IR-ATR设备与传统实验室IR-ATR设备进行了对比测试,以展示前者系统的潜在优势。使用了三种类型的模型系统,每种系统内都含有不同的样品:溶解在水中的N,N-二甲基甲酰胺((CH3)2NCH)(DMF)、溶解于乙醇中的硬脂酸(C17H35CO2H)以及溶解于甲醇中的DON(C15H20O6)。这些分析物作为典型的化合物类别,在中红外(MIR)光谱图中具有特征波段。通过两种系统的比较证实了的两者的多个因素,包括霉菌毒素的检测、FAs的分析以及有机溶剂的定量。值得注意的是,便携型系统的分析性能与标准型系统分析能力一致。然而,在该系统投入大规模使用之前仍需要进一步的工作要做。科学家在研究中指出:“未来研究旨在分析更复杂的系统,包括真正的鱼类样品和各种含有真菌污染物/霉菌毒素的谷类作物提取物,并采用先进的数据分析方法来开发无需标记的快速筛查方法。”
  • 国仪量子发布脉冲式电子顺磁共振谱仪新品
    电子顺磁共振 (Electron Paramagnetic Resonance, EPR) 波谱技术是一种研究含有未成对电子物质的结构,动力学以及空间分布的谱学方法,能够提供原位和无损的电子自旋、轨道和原子核等微观尺度的信息。当含有未成对电子的物质置于静磁场中时,如果对样品施加一定频率的电磁波信号,会观测到物质对电磁波能量的发射或者吸收。通过对电磁波信号的变化规律进行分析,可以简析出电子以及其周围环境的特性,从而可以进行物质结构的分析以及其他应用。电子顺磁共振可以用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构上的信息。含有未成对电子的物质分布广泛,如孤立单原子、导体、磁性分子、过渡金属离子、稀土离子、离子团簇、掺杂材料、缺陷材料、生物自由基、金属蛋白等;许多物质本身不含有未成对电子,在受到光激发后也会产生未成对电子。因此电子顺磁共振(EPR)技术广泛应用于物理、化学、生物、地质、考古、材料科学、医药科学和工业等重要领域。产品特点:产品参数:欢迎下载样本了解更多产品信息。创新点:1.微波脉冲时间分辨率达50 ps,提高了脉冲模式下的谱线分辨率;高性能固态功率放大器:500 W输出功率,高相位稳定性;不限脉冲个数的序列发生器,适用于极多脉冲的动力学去偶技术。2.功能综合,适用于通用的连续波和脉冲EPR测量,实验场景多样化,满足光照、低温、转角等实验需求。3.自带的EPR-Pro是国仪量子电子顺磁共振谱仪的上位机操作软件,提供快捷的实验操作流程和科学的数据分析功能。电子自旋磁共振能够用来准确、快速和无破坏性地获取物质的组成和结构上的信息,广泛应用于量子计算、自由基研究、材料科学、生物结构分析等领域。脉冲式电子顺磁共振谱仪
  • 惠分仪器牵头 国家重点研发计划“高灵敏脉冲电子捕获检测器”项目启动
    4月20日,由山东惠分仪器有限公司牵头承担的国家科技部重点研发计划-基础科研条件与重大科学仪器设备研发项目启动会在山东滕州召开。本次立项研制的高灵敏脉冲电子捕获检测器(PDECD)获得与会专家领导的一致认可与肯定,国家科技部责任专家、滕州市领导、行业专家、合作伙伴及项目组人员共同出席本次启动会。启动会上,国家科技部责任专家韩立(中国科学院电工研究所副所长研究员)、吴爱华(中国仪器仪表学会分析仪分会秘书长)对项目组表达了充分的信任和期待,并对项目的实施提出了具体要求。 滕州市相关领导从行业发展角度,分析了滕州市仪器仪表行业的发展,对企业能够承担国家级项目进行充分肯定与认可。 惠分仪器相关负责人表示,公司一直以来都高度重视科技创新工作,此次能够承担国家科技部重点项目,是对公司技术创新能力和市场地位的高度认可。公司将全力以赴,组织最优秀的研发团队,调配最优质的资源,确保项目按期完成并取得预期成果。同时,企业也将积极与各方合作,共同推动项目的顺利实施。项目相关负责人也进行了项目汇报及答疑。 此次启动会的召开,为各方合作搭建了更加紧密的平台。相信在各方共同努力下,该项目将取得圆满成功,为推动我国分析仪器产业的发展注入新的动力。会后,与会专家领导还参观了惠分仪器的研发中心及产线,并对公司在科技创新领域所取得的成果表示了认可。 惠分仪器山东惠分仪器有限公司坐落于国家经济开发区:墨子科技创新园,是由北京中科惠分仪器有限公司独资建设的集研发、生产、销售为一体的分析仪器专业生产厂家。已获得国家高新技术企业、瞪羚企业、专精特新企业等证书。惠分仪器专注于气相色谱仪的研发、生产、销售,实现了色谱系列全覆盖。色谱系列:实验室常用色谱、便携色谱仪、行业色谱(VOCs、煤矿、电力、石化)、工业在线(环保、化工)、专用色谱(微量硫)、定制色谱(微反装置)。色谱配套系列:色谱工作站系列、色谱柱系列、气源系列、顶空进样系列、热解析系列、液体自动进样器、气体自动进样系列等。惠分仪器一贯秉承科技创新理念,致力于国内科研院校、行业技术人员、优质供应商的合作,依托公司技术研发中心,不断研发新产品,提供仪器技术,质量。紧随国际前沿技术,整体提高色谱的技术水平。公司有仪器分析应用实验室及分布于科研院校、企业的应用实验室,配有专业的团队,解决用户的配置方案、仪器选型、分析标准等售前服务。
  • 填补空白!中智科仪发布数字脉冲延迟发生器“STC810”
    导读:中智科仪(北京)科技有限公司最近成功自主研发出STC810八通道数字延迟脉冲发生器,该产品以10ps延迟精度和35ps超低抖动性能脱颖而出,打破了国外技术垄断,为我国高端科研仪器自主创新树立了里程碑。STC810拥有8个独立高精度延时通道,采用了软件、触屏和旋钮操控模式相结合,同时配备多功能接口以适应多元化需求。这一技术突破填补了国内关键设备空白,极大提振了我国自主创新信心。STC810的成功为我国科技自主发展树立了榜样,鼓舞着更多企业积极从事科技创新,共同推动我国科研装备产业向更高层次迈进。正文:在当前信息化、智能化社会中,精准的时间和信号控制技术作为众多高科技领域发展的基石,在通信、雷达探测、医学成像等重要应用中发挥着不可或缺的作用。然而,在我国市场上,高端数字延时脉冲发生器这一关键设备长期以来被美国厂家的数字延迟脉冲发生器所主导。虽然国内部分企业也投入研发同类型产品,但在核心技术指标上,如延时精度与外触发抖动等方面仍难以达到与该厂家相媲美的水平。然而,为打破国际垄断局面,实现高端数字仪器设备国产化替代的目标,中智科仪(北京)科技有限公司的研发团队历经艰辛攻关,成功推出了自主研发的台式数字延迟脉冲发生器——STC810。这款专为科研工作者精心打造的产品,在性能和人机交互体验方面都取得了显著的进展。中智科仪自主研发的STC810八通道数字延迟脉冲发生器,内置八个独立可调延时输出通道,使用户能够轻松灵活地调节延迟时间、脉冲宽度以及频率等多种参数,以满足多元化应用场景需求。在核心性能方面,STC810以卓越的10ps延时精度挑战,同时将外触发抖动降低至35ps,达到了国际一流水准,充分体现了我国在该领域的自主研发实力和技术进步。STC810摒弃了传统的数码管显示模式,采用了先进的彩色触摸屏界面设计,大大提升了操作便捷性和直观性,使得实验过程中的参数设置更为高效、准确。通过自主研发的智能软件控制系统,STC810进一步简化了实验操作流程,无论是调整延迟、设置脉冲宽度还是频率,都能迅速响应,从而极大地提高了科研工作的效率。值得一提的是,STC810还具备分频处理功能,能在外部触发模式下实现70纳秒内的超短内置延迟,并支持低至0.25V的触发阈值,兼容上升沿和下降沿触发,同时适应高阻抗和低阻抗环境下的稳定运行。通过多功能输出端口的设计,确保了STC810能够在各种复杂的应用场景下发挥出色作用,真正实现了与国际标准比肩的精准同步延时能力。为了全面剖析“STC810”八通道数字延迟脉冲发生器的研发历程、技术创新及市场前景,我们特意与中智科仪(北京)科技有限公司的研发部负责人进行了一场深度对话,共同探讨了国产同类产品目前所遭遇的挑战以及蕴含的发展机遇。通过深入挖掘“STC810”的研发故事及其关键技术突破,我们揭示了这款产品如何成功应对国际竞争压力,实现对高端市场的突破,并为我国科研领域的自主可控提供了强有力的支撑,同时也展示了国产科学仪器在追求卓越性能与便捷操控上的不懈努力与创新成果。以下视频链接是与研发负责人探讨STC810数字延迟发生器发展历程与背后故事的对话:在与中智科仪研发负责人的深度对话中,我们共同追溯和剖析了STC810数字延迟发生器的研发历程及其背后的创新故事。这次互动使我们全面回顾了产品从设计构想到实际应用的发展历史,并深入体悟到其中所经历的曲折过程和取得的重大成就,从而深刻认识到创新道路上的挑战与突破对于产品研发的重要性。中智科仪在长期深耕时间分辨成像系统领域的基础上,为应对市场和技术挑战,以及降低潜在的供应链风险,自主研发了一款台式数字延迟脉冲发生器——STC810。这款产品源自公司核心相机技术中的时序控制功能扩展,不仅实现了对延时和脉冲宽度的高精度调节,还能够与镜头耦合型sCMOS相机及EyeiTS高速像增强模组完美融合,成为时间分辨成像系统不可或缺的核心组件。研发过程历经近五年的时间,团队在面对国内同类型技术空白、基础理论研究与算法层面相对薄弱的挑战时,以及在高科技竞争日益激烈的国际环境下的担忧中,决定主动出击,攻克关键技术难题。经过数年的持续努力,去年终于取得了突破性进展,成功研发出性能媲美国际先进水平的STC810。产品的核心亮点在于其外触发抖动达到了35皮秒的极低水平,远超国内市场上最优产品的500至800皮秒表现。同时,设备采用了先进的彩色屏幕显示技术,提供丰富全面的信息展示和便捷的操作体验,极大地提升了人机交互效果。展望未来,STC810同步时序控制器有着广阔的应用前景,可广泛适用于医学成像、激光雷达、时间分辨成像、量子精密测量、仪器触发与同步等多个尖端科技领域。这款自主知识产权的产品不仅彰显了中智科仪在高端科学仪器领域的研发实力,更预示着公司在国际市场上的强大竞争力,有望为中国乃至全球科研事业的进步作出重要贡献。图1 优于35ps外触发抖动图2 10ps延时精度图3 彩色触摸屏显示图4 数字延迟脉冲发生器经典应用以下视频链接是STC810分别在PC端软件/触屏操作/面板旋钮操作下的视频演示:以下链接是华中科技大学强电磁工程与新技术国家重点实验室借助中智科仪STC810数字延迟脉冲发生器用于等离子体诊断的时序系统控制的应用分享的文章:STC810数字延迟脉冲发生器用于等离子体诊断的时序系统控制-中智科仪(北京)科技有限公司 (cis-systems.com) 以下链接是上海交通大学航空航天学院光学精细成像实验室借助中智科仪STC810数字延迟脉冲发生器用于测试激光器触发与火焰动态拍摄的应用分享的文章:STC810八通道数字延迟脉冲发生器用于激光同步触发与火焰动态拍摄-中智科仪(北京)科技有限公司 (cis-systems.com)结论:通过深入听取研发工程师对STC810数字延迟脉冲发生器从最初构思到最终实现的全程回顾,以及分享的产品在开发过程中所遭遇的各种技术难关及其克服经历,结合当前我国高端设备自主研发所面临的挑战与机遇,我们有充分理由认为,国产数字延迟脉冲发生器未来的发展路径将尤为强调核心技术的自主突破、市场疆域的有力拓展和应用领域的深层次挖掘,具体体现在以下几个核心层面:1. 核心技术自主可控: 持续投入研发,提升脉冲产生、精确延时等关键技术的自主研发能力,实现核心部件和整机系统的全面自主可控。2. 高性能产品持续创新: 瞄准国际先进水平,研制更高精度、更稳定、更具灵活性和智能化的新型数字延迟脉冲发生器产品,满足不同行业领域对精密时序控制的高端需求。3. 应用场景不断拓宽: 不断探索并进入新的应用场景,如量子计算、超快激光、高速通信、粒子加速器等领域,提供定制化解决方案和服务。4. 市场竞争力增强: 通过技术创新与品质升级,提高国产设备在国内外市场的份额和影响力,积极参与国际竞争,树立国产品牌形象。5. 产学研深度融合: 加强与高校、科研院所及产业界的协同合作,推动科技成果快速转化,共同构建完善的产业链条,支撑行业的长远健康发展。
  • 科普干货!脉冲EPR技术在量子传感中的应用
    自量子力学创立以来,科学家通过对量子行为的研究,研发出了核磁共振成像、激光、半导体等在内的众多技术产品,对人类生活产生了重大影响。随着技术进步,第二次量子ge命蓬勃发展,利用量子精密测量技术实现的精密仪器使物理量的测量达到了前所未有的分辨率和灵敏度。何为量子传感器?CIQTEK量子传感器利用量子力学的原理和技术来测量一系列物理量。与经典传感器不同,量子传感器利用量子态的特殊性质(例如叠加态和纠缠态)来实现高精度、高灵敏度、高分辨率的测量。其测量的物理量包括磁场、电场、温度、压力、pH值、时间和频率等。此外,量子传感器还可以用于探测微小的物理效应,例如引力波、暗物质等,为天体物理等领域提供了新的测量手段。量子精密测量技术脉冲EPR技术简介CIQTEK脉冲电子顺磁共振 (pulsed EPR)是一种涉及到在恒定磁场中测量电子自旋净磁化矢量的磁共振技术。在实验中,通常施加一个短的振荡场(比如微波脉冲)来对电子自旋磁化矢量的状态进行扰动,然后测量由样品磁化产生的微波发射信号,再将微波信号通过傅立叶变换在频域中产生 EPR 频谱,从而可以获得有关顺磁性化合物的结构和动力学信息,电子自旋回波包络调制(ESEEM)或脉冲电子-核双共振(ENDOR)等脉冲 EPR 技术还可以揭示电子自旋与其周围核自旋的相互作用。与传统的连续波EPR(CW EPR)相比,脉冲EPR在控制和测量样品中的自旋态方面具有更高的灵活性和精度。脉冲EPR技术在量子传感中的应用CIQTEK在量子传感中,我们可以以电子自旋为探针,来探测核自旋的相关信息。基于脉冲EPR的弛豫测量和超精细光谱法可以识别顺磁粒子并对其浓度进行测量。其测量的原理为在脉冲EPR中,由于核自旋会影响电子自旋的T1(纵向弛豫时间)和T2(横向弛豫时间),浓度会影响电子自旋与核自旋的平均相互作用强度,从而影响电子自旋的弛豫时间。因此通过监测电子自旋的T1和T2的变化可以推断核自旋的浓度。同时,核自旋会调制电子自旋的进动频率,从而可通过电子自旋来对核自旋进行表征。Sun Lei课题组以有机量子比特的MOF材料(MgHOTP)为探针,通过电子与核之间的超精细耦合作用实现了室温下溶液相中离子的量子传感,可用于检测环境中的化学分析物(Li+、Na+)并对其进行定量分析。研究人员将有机自由基嵌入MOF骨架中,在实现室温可操作性的同时还能使有机量子比特与分析物通过吸附作用密切接触。图1基于MOFs中的有机自由基的室温量子传感。(a)将具有有机量子比特的MOF颗粒悬浮在待测分析物的溶液中。(b)化学分析物被吸附到MOF中,并通过超精细耦合与嵌入的自由基相互作用。(c)基于超精细光谱可以识别与自由基量子比特相互作用的原子核,并进一步对化学分析物进行量化。(J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 19008&minus 19016)MgHOTP中的自由基表现为电子自旋量子比特,其量子态可以被外部磁场部分极化,使用微波脉冲操控,并通过电子自旋回波读出。利用脉冲弛豫方法以及CP-ESEEM方法可对Li+进行检测并定量,检测范围为5*10-3 mol/L-0.5 mol/L。图2 室温下MgHOTP定量检测THF溶液中的Li+。(a) 不同[Li+]的LiClO4 THF溶液中MgHOTP的T1和Tm。(b) [Li+] = 2.0 mol/L的LiClO4 THF溶液中MgHOTP的部分时间域CP-ESEEM谱图。(c) 不同τ值下CP-ESEEM的二维光谱。(d) MgHOTP在含不同[Li+] LiClO4的THF溶液中的频域CP-ESEEM谱。(e) 2ω(7Li)/ 2ω(1H) ESEEM峰值比与[Li+]的关系。(f) MgHOTP在含0.1 mol/L NaClO4和不同浓度LiClO4的THF溶液中的频域CP-ESEEM谱。(J. Am. Chem. Soc. 2022, 144, 19008&minus 19016)国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪CIQTEK国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100是一款集连续波EPR、脉冲EPR、瞬态EPR为一体的多功能EPR谱仪,在支持连续波EPR实验的同时,还可实现弛豫时间测量、电子-电子双共振、电子-核双共振等多类型脉冲实验测试。国仪量子X波段脉冲式电子顺磁共振谱仪EPR100随着研发能力与产品工程化能力不断提升,国仪量子目前已推出具有核心自主知识产权,商用化的X波段电子顺磁共振波谱仪全系列产品:X波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪EPR100、X波段连续波电子顺磁共振波谱仪EPR200-Plus、台式电子顺磁共振波谱仪EPR200M;并向前沿高端技术的高频谱仪进军,研发出了W波段脉冲式电子顺磁共振波谱仪EPR-W900。
  • 我国首个渗透率测井仪下井测试成功
    3月15日中石油勘探开发研究院传来消息,由李宁创新团队研制的渗透率测井仪原型机在华北任91标准井首次下井测试成功,在深度3925米、温度148摄氏度的裸眼井段采获高质量渗透率测井资料,标志着我国在这一重要领域的研究迈出从“0”到“1”的关键一步,为渗透率测井成套装备研制奠定了坚实基础。渗透率测井仪原型机依托集团公司基础性前瞻性项目,由中国石油勘探开发研究院牵头,联合中国石油大学(北京)和中油测井公司共同研制。此次下井测试由中国石油测井院士工作站负责总协调,中油测井华北分公司调用CPLog地面系统配合完成。孔隙度、饱和度和渗透率是油气勘探开发的三大关键参数。孔隙度和饱和度测井两大系列已工业化成熟应用,但井下地层连续深度渗透率测量装备却一直未能取得突破。2009年,李宁院士首次提出渗透率测井研究的创新思路。他带领团队积极开展国际合作与企校联合,历经15年持续攻关,在井下渗透率实验测量、理论方法和软硬件研制等方面取得多项重要突破。此次渗透率测井仪在华北任91标准井成功测试,对加快形成具有完全自主知识产权的渗透率测井重大装备、实现核心技术自主可控、推动测井学科实现跨越式发展具有极为重要的意义。
  • 中国科大发展固体核磁共振方法揭示氟离子通道渗透机制
    核磁共振方法除可获得分子结构信息外,还可观测分子的动态特性,这些可为阐明蛋白质等生物大分子的功能机制提供重要信息。随着高速魔角旋转技术的发展,固体核磁谱分辨率大幅提高,从理论上突破了液体核磁观测的分子量的限制,逐渐被运用于研究磷脂膜环境中的膜蛋白等超大生物分子复合物体系的动态构象。但低信号强度和低分辨率限制了生物分子固体核磁研究的广泛开展。自然界中氢原子和氟原子的旋磁比大、NMR信号强,是比较理想的NMR观测对象。氟原子在生物分子结构中极少存在,无观测背景信号,是理想的NMR观测探针。因此,氢检测和氟检测方法的发展可能显著扩展固体核磁在复杂生物体系中的运用。   2023年8月23日,中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心史朝为课题组在国际著名学术期刊ScienceAdvances上在线发表了题为“Fluoride permeation mechanism of the Fluc channel in liposomes revealed by solid-state NMR”的研究论文,研究团队以氟离子通道蛋白Fluc-Ec1作为研究对象,结合氘代和19F定点标记方法,发展并优化膜蛋白固体核磁氢检测及氟检测研究方案,为膜蛋白核磁研究提供新思路。环境中的氟离子可通过弱酸积累效应在细菌细胞内积累,产生毒害作用。微生物通过F-膜转运蛋白将F-运输至体外进而抑制其毒性作用。来自Fluc(fluoridechannel)家族的Fluc-Ec1蛋白是由130个左右的氨基酸组成的离子通道,具有独特的双重拓扑二聚体的结构,且对氟离子具有高度选择性。静态的F-通道蛋白的晶体结构难以描述F-渗透的具体机制,F-通道蛋白被抗体类似物固定在一种构象上。氟原子和氧原子相似的电子云密度以及分子动力学模拟数据使得晶体结构中极性轨道(polartrack)上的氟离子结合位点(F1and F2sites)引发争议,另外突变体功能保留或丧失的机制目前仍不清楚。   研究团队通过观测磷脂膜环境中的Fluc-Ec1在不同氟离子浓度中的构象,结合基因密码子扩展方法,在蛋白质前庭位置引入非天然氨基酸三氟甲基苯丙氨酸(tfmF),设计19F-19F自旋扩散实验,验证了Fluc-Ec1存在新的氟离子结合位点(F0site)。研究团队利用1H-1H自旋扩散实验直接检测水和蛋白质的相互作用,通过氘代来减少氢原子的非相干背景,结合water-hNH谱图以及自旋扩散传递和衰减规律,得到了主链酰胺质子和水分子的距离信息,证明了F1位点结合的是水,而不是氟。   此外,晶体学研究无法从结构的角度解释F80M突变体具有功能活性而F83M突变体丧失功能活性的现象,研究团队通过分别对比F80M、F83M和野生型蛋白脂质体样品的碳检测谱图,结合液体核磁共振技术验证loop 1突变体功能,发现loop 1是F83M突变体丧失通道活性的重要因素,进一步揭示了loop 1在F-渗透过程中的重要性。综上,研究团队更正了先前推测的氟离子通道离子配位位点,提出氟-水交替“water-mediated knock-on”的渗透模型,为全面理解Fluc通道中的渗透和门控机制提供科学依据。中国科学技术大学张瑾、宋丹、李娟以及德国亚琛工业大学的Florian Karl Schackert为该论文的共同第一作者,中国科学技术大学微尺度物质科学国家研究中心史朝为特任研究员为该文章的通讯作者。中国科学技术大学的龚为民教授、田长麟教授、项晟祺教授以及德国Jülich研究中心的Paolo Carloni和Mercedes Alfonso-Prieto教授团队也参与了该研究工作并给予了大力帮助。该研究得到了科技部、国家自然科学基金、中国科学院、中国科学技术大学以及德国科学基金会的经费资助。
  • 中智科仪逐光IsCMOS像增强相机用于纳秒脉冲DBD在空气消毒领域的应用机理研究
    清华大学电机工程与应用电子技术系付洋洋老师团队利用逐光IsCMOS像增强相机进行大气压介质阻挡放电等离子体在空气消毒方面的应用研究,相关成果近期以“Air disinfection by nanosecond pulsed DBD plasma”为题发表在“Journal of Hazardous Materials”期刊上。   1、研究背景   在公共场所的空气消毒应用中,大气压介质阻挡放电(dielectric barrier discharge,DBD)等离子体是一种新兴且有前景的技术。放电电源是其中的关键因素,但其对等离子体空气消毒性能的影响尚不清楚。   作者采用纳秒脉冲电源驱动一种新型光栅式DBD阵列,实现快速单次通过空气消毒。揭示了脉冲参数和环境因素对放电特性和单次细菌灭活效率的影响。为纳秒脉冲DBD的放电特性和空气消毒研究提供了基础认知。   文中给出了两个可能的评估参数:   1. 特定输入能量(Specific Input Energy,SIE),定义为单位体积的气体接受到的放电能量。   2. Z值,定义为使微生物存活率下降一个数量级所需的特定输入能量SIE。Z值越小,意味着消灭同样数量的微生物所需的能量越小。   2、实验装置和材料   实验装置部分是用于测试DBD等离子体对细菌气溶胶单次通过灭活效率的通风管道系统,以下为该系统各部分的说明。   1. 通风管道:在气溶胶入口前增加了一个可调节的管道加热器(0-1200 W),用以瞬间加热入口空气,探究在仅加热或“加热+等离子体”条件下气流温度对等离子体放电特性和细菌气溶胶存活特性的影响。   2. 温度和湿度监测:在加热器出口后安装了温度计,同时在等离子体反应器前后放置了两个温湿度计,用以监测气流的温度和相对湿度。   3. 气流速度:使用风速计测量反应器前的空气面速度(vin),在实验中固定为1米/秒,总流量为40立方米/小时。   4. DBD反应器:建立了一个垂直型光栅式DBD反应器,其电极被石英管包围,交替连接到高压和地线产生等离子体阵列。反应器内部空气通过尺寸为85×85平方毫米,有16个空气间隙。   5. 电源激发:DBD由单极纳秒脉冲源或交流电源激发,测量了电压和电流波形。   6. 放电功率和臭氧浓度:计算了脉冲DBD的平均放电功率,并使用臭氧分析仪测量了臭氧浓度。   7. 光学诊断:使用光谱仪(MX2500+, 海洋光学)记录等离子体的光发射光谱,并使用逐光IsCMOS像增强相机(TRC411-H20-U,中智科仪)和变焦镜头对等离子体进行了成像,以探测放电区域形成的激发的物质种类,确定放电均匀性。   图1 光栅式DBD反应器测试系统示意图   实验装置的设计允许研究者控制和监测影响DBD等离子体放电和细菌灭活效率的关键参数,如气流速度、温度、湿度和电源类型。   3、实验结果和讨论   为了比较由脉冲源驱动的DBD与交流(AC)源的电气参数和光发射信号,保持了气流速率、湿度和放电功率尽可能相同。脉冲电压的基本参数包括脉冲上升时间(tr)、宽度(tw)、下降时间(tf)、频率(f)和电压幅度(Vp),而交流电压包括电压频率(f)和幅度(Vp)。   将电压频率固定在5 kHz,vin为1 m/s,RH在15-17%。脉冲参数如下:tr = tf = 50 ns,tw = 100 ns,Vp约为14 kV。为了保持与脉冲源相当的放电功率34-35 W,将交流源的电压幅度调整为10.75 kV。   图2   图2 共对7个气隙进行了成像,并给出了第3个气隙的线发射密度。(a)脉冲源和(b)交流源的放电图像比较,交流源和脉冲源的线平均强度分别为135.6和175.5 a.u.(相对单位) 。注意:气隙旁边的光是由透明石英管的光折射和反射产生的。对于两种光源,曝光时间固定为200 μs(一个周期)。以上等离子体图像由中智科仪IsCMOS相机拍摄。   为了可视化放电的空间分布,应用了短曝光成像。曝光时间固定在200 μs,对应一个周期,成像区域为45 × 30.5 平方毫米,包括总共七个空气间隙。如图2(a)所示,对于交流DBD,放电丝非常明显,几乎均匀分布在空气间隙中,间隔约1 mm。与此同时,脉冲DBD的放电更加均匀,但整体发射强度似乎更弱(图2(b))。   以第三个间隙为例,图3显示了间隙中心线和线平均强度的发射强度。尽管单个放电丝的最大强度更高,但对于交流源,放电丝更稀疏。结果,平均发射强度比脉冲源低22.7%,这与光谱仪测量结果一致。   4、结论   研究发现,通过提高电压幅度、缩短脉冲上升时间以及增加气流湿度和温度,可以增强光栅式DBD的单脉冲放电能量。相反,提高频率则会降低放电能量。这些发现与先前关于脉冲放电的报告一致。比较了脉冲源和交流源消灭微生物的性能。脉冲源在低频率(1 kHz)下产生的Z值低于交流源,但在某些情况下略高。这表明脉冲源在特定条件下可能更优。建议将特定输入能量(SIE)作为基于等离子体的空气消毒的剂量参数,而Z值主要取决于湿度。该研究提供了纳秒脉冲DBD等离子体空气消毒特性的基础认识,为供暖、通风和空调系统中的高效节能空气消毒提供了理论和工程基础。      免责说明:中智科仪(北京)科技有限公司公众号发布的所有内容,包括文字和图片,主要基于授权内容或网络公开资料整理,仅供参考。所有内容的版权归原作者所有。若有内容侵犯了您的权利,请联系我们,我们将及时处理。   5、解决方案   由中智科仪自主研发生产的逐光IsCMOS像增强相机采用高量子效率低噪声的2代Hi-QE以及第3代GaAs像增强器,光学门宽短至500皮秒 全分辨率帧速高达98幅/秒 内置皮秒精度的多通道同步时序控制器,由SmartCapture软件进行可视化时序设置,完全适合时间分辨快速等离子现象。   1. 500皮秒光学快门   以皮秒精度捕捉瞬态现象,并大幅降低背景噪声。   2.超高采样频率   逐光IsCMOS相机目前全分辨率下可达98帧,提供高速数据采集速率,同时可提供实验效率。此外设置使用其中16行的区域下,可以达到1300帧以上。   3.精准的时序控制   逐光IsCMOS像增强相机具有三路独立输入输出的时序同步控制器,最短延迟时间为10皮秒,内外触发设置可实现与激光器以及其他装置精准同步。   4. 创新“零噪声”技术   得益于单光子信号的准确识别,相机的暗噪声及读出噪声被完全去除。
  • 万亿分之一秒 红外脉冲拍摄高清“分子旋转电影”
    p style="text-align: justify text-indent: 2em "在动态过程中捕捉原子超快运动,对于分子物理学始终是一个梦想,因为通常需要波长为原子大小的高能辐射才能看到细节。然而近日,科学家竟然通过创新的红外激光脉冲技术,能以万亿分之一秒的超快速度,拍摄羰基硫化物分子旋转的动态高清影像。/pp style="text-align: center text-indent: 0em "script src="https://p.bokecc.com/player?vid=65A3956F859B68E49C33DC5901307461&siteid=D9180EE599D5BD46&autoStart=false&width=600&height=490&playerid=5B1BAFA93D12E3DE&playertype=2" type="text/javascript"/script /pp style="text-align: center text-indent: 0em "strong羰基硫化物分子旋转电影实录/strong/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "科学界常用电子显微镜来观测分子及分子的大小。现代电子显微镜最大放大倍率可超过300万倍,甚至能直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。然而想要观测其动态影像则十分困难。/pp style="text-align: justify text-indent: 2em "相关负责人介绍了这项成果的原理:首先使用两个红外激光脉冲,它们彼此精确调谐并相隔38万亿分之一秒(皮秒),以使羰基硫化物分子一致快速旋转(即相干)。另外使用具有更长波长的另一个激光脉冲,以每个约0.2万亿分之一秒的间隔确定分子的位置。通过这样的方法,科学家拍摄了651张照片,按顺序组装,图片产生125皮秒的分子旋转胶片。羰基硫化物分子是由一个氧,一个碳和一个硫原子组成的棒状分子,需要大约82万亿分之一秒,才能完成一整圈,因此科学家的胶片覆盖了其分子旋转的一个半周期。/ppbr//pp style="text-align: justify text-indent: 2em "研究者还分享了羰基硫化物分子旋转周期确定的方法:分子级的位置和动量受量子力学支配,不能以最高精度同时确定;只能定义在特定时间点在特定位置找到分子的特定概率,即分子不是简单地指向一个方向,而是同时指向不同的方向——每个方向具有不同的概率。这正是我们在本研究中通过实验成像的那些方向和概率。而研究人员正是从大约82皮秒后这些单个图像开始重复的事实来推断出羰基硫化物分子的旋转周期的。据了解,这项技术也可以用于拍摄分子或手性化合物的内部扭曲等其他分子和过程的动力学指导电影。/p
  • 总投资20.96亿!脉冲强磁场实验装置优化提升项目即将动工
    10月下旬,国家发展改革委正式批复“十四五”国家重大科技基础设施脉冲强磁场实验装置优化提升项目的投资概算。至此,该项目已先后获得可行性研究报告、初步设计方案和投资概算批复等,完成全部审批流程,即将在华中科技大学动工建设。此次批复的脉冲强磁场实验装置优化提升项目是在“十一五”国家重大科技基础设施脉冲强磁场实验装置基础上的升级改造。作为前期建设成效好、性价比高的综合交叉平台,脉冲强磁场优化提升设施成功入选“十四五”国家重大科技基础设施建设规划,是全国仅有的两个优化提升项目之一。华中科技大学李亮教授也成为“十一五”和“十四五”先后两个国家重大科技基础设施项目负责人。根据国家发改委批复,脉冲强磁场实验装置优化提升项目总投资20.96亿元,建筑面积4.7万平方米,建设期5年。项目将围绕物质科学、生命科学、强电磁工程科学等领域重大科学问题和国家战略需求,建设110T超强磁场、70T平顶脉冲磁场和9.5T超导脉冲复合磁场,10类实验测试系统以及设施支撑基础平台。项目法人单位为华中科技大学,参建单位包括中国科学院电工研究所、中国科学院精密测量科学与技术创新研究院、北京大学、复旦大学和南京大学。脉冲强磁场实验装置于2008年开工,2013年建成,2014年正式对外开放运行,已累计运行82521小时,创造了64T脉冲平顶磁场等多项脉冲磁场参数世界纪录,为北京大学、清华大学、哈佛大学、剑桥大学等126个国内外科研单位提供科学研究服务1828项,取得了包括发现对数周期量子振荡等系列重要成果。脉冲强磁场实验装置的建成,填补了国内超高磁场实验条件的空白,满足我国科学家对强磁场实验条件日益迫切的需求,先后获2018年湖北省科技进步特等奖和2019年国家科技奖进步一等奖。随着现代科学技术发展,科学研究对脉冲强磁场实验装置的综合性能指标、实验测试手段、面向的研究领域等提出更高的需求,在广泛征求用户意见和需求调研基础上,华中科技大学启动了脉冲强磁场实验装置优化提升项目建设,将在“十一五”脉冲强磁场实验装置基础上,全面提升磁场参数、丰富测量手段、拓展研究领域,为多学科交叉研究提供公共开放的极端实验条件,支撑前沿基础科学研究领域持续产出重大原始创新成果,建成全球规模最大、最具国际影响力的脉冲强磁场科学中心。
  • 海洋光学推出JAZ 光谱仪的高强度脉冲氙灯光源
    微型光谱仪领域的先行者海洋光学,又推出了一种可集成在 JAZ 光谱仪上的脉冲式氙灯光源。Jaz-PX 是一种高频、低弧的氙灯,尤其在吸光率、生物放射、荧光和磷光等紫外线-可见光范围内的应用中特别有用。这种灯的最大脉冲频率为500赫兹,光谱输出范围在 190nm-1000nm 之间。  海洋光学推出JAZ 光谱仪的高强度脉冲氙灯光源  JAZ 是由一组不同功能的模块叠加在一起构成光谱仪。其核心模块是微型线性 CCD 光谱仪,用户可以根据应用需要,自主选择最佳的光栅和狭缝,最多可以有8个光谱仪通道。每个 Jaz 光谱仪包括一个强大的微处理器和显示器模块,不需要电脑就可以独立工作。此外,JAZ 还有电池模块,以太网连接模块,以及各种光源模块。  Jaz-PX 可在自运行模式和和触发模式下使用。在外触发模式下,其脉冲可以用做与其它模块的同步信号。每次闪光输出的稳定性都在1%以内,闪光频率是500赫兹。Jaz-PX 有一个 SMA905 的接头,可与海洋光学的各种配件连接,这些配件包括光纤、试管支架、探针以及其它取样光学仪器。由于 Jaz-PX 产生的是脉冲信号,所以不会引起光纤的外层的老化(光纤外层长时间置于 260nm 以下的紫外光照射下,会产生老化现象)。  此外,Jaz 可以按照不同的场地、实验室和工艺情况来设置。Jaz-PX 非常适用于野外应用,比测量野外生物体的反射率,因为没有电源供应,就需要高强度,低功耗的光源。这种氙灯在实际使用时,它的电池大约能坚持3.5到4个小时。用户也可以选用能储存50瓦时电量的外接电池获得额外的电力供应。  关于海洋光学  总部位于达尼丁,佛罗里达的海洋光学是世界领先的光传感和光谱技术解决方案提供商,为您提供测量和研究光与物质相互作用的先进技术。海洋光学在亚洲与欧洲设有分部,自1992年以来,在全球范围内共售出了超过120,000套光谱仪。海洋光学拥有庞大的产品线,包括光谱仪、化学传感器、计量仪器、光纤、薄膜和光学元件等等。海洋光学是致力于安全检测领域的英国豪迈集团的子公司。海洋光学的产品在医学和生物研究、环境监测、科学教育、娱乐照明及显示等领域应用广泛,公司隶属英国豪迈集团(http://www.halma.cn )。创立于1894年的豪迈是国际安全、健康及传感器技术方面的领军企业,伦敦证券交易所的上市公司,在全球拥有4000多名员工,近40家子公司,2008/09财年营业额超过4.5亿英镑。豪迈旗下子公司的产品主要用于保护人们的生命安全和改善生活质量。通过持续不断的创新,这些产品在国际市场上始终处于领先地位。这些产品使我们的客户更安全、更富竞争力和盈利能力。豪迈的子公司正在多个领域为中国的经济做出贡献,主要包括制造、能源、水及废物处理、环境、建筑、交通运输及健康行业等。豪迈目前在上海和北京设有代表处,并且已在中国开设多个工厂和生产基地。
  • 中科院物理所成功研制高精度脉冲升温-纳秒时间分辨中红外瞬态光谱仪
    &ldquo 十年磨一剑,不敢试锋芒,再磨十年剑,泰山石敢挡&rdquo 。每一位从事实验研究的科研人员都梦想手中有一把利器,能够和侠客一样在科学的天地里纵横天下,快意恩仇。然而当看准一个研究方向后,手头不可能都有现成的设备,尤其是遇到国外设有技术壁垒的时候。  5月27日,Review of Scientific Instruments 发表了中科院物理研究所软物质物理重点实验室翁羽翔研究组的一篇题为A Q-switched Ho:YAG laser assisted nanosecond time-resolved T-jump transient mid-IR absorbance spectroscopy with high sensitivity的仪器研制论文,便是一项磨剑之作。  蛋白质的动态结构信息是理解其生物学功能的基础。为此国际上发展多种蛋白质动态结构的测量方法,各有千秋。脉冲升温-纳秒时间分辨瞬态红外光谱便是其中的一种,相比较而言,该方法的特点时具有高的时间分辨率。其中涉及的关键设备之一为可调谐连续工作中红外激光源,用于蛋白质二级结构变化的红外指纹光谱指认。由于其在军事用途方面的敏感性,在2009年之前一直属于对华出口限制物资。  翁羽翔研究组长期致力于脉冲升温纳秒时间分辨红外光谱技术的发展及其在蛋白质动态结构方面的应用研究。该课题组与大连理工大学于清旭教授开展长期合作,于2005年建立了基于国内一氧化碳气体中红外激光技术的宽谱带脉冲升温-时间分辨瞬态光谱仪(测量精度为千分之一的吸光度差10-3&Delta OD ,Chin. Phys. 2005, 14, 2484),并用于蛋白质动态结构的研究,取得了系列成果(Biophysical Journal, 2007,93, 2756-2766  2009, 97, 2811-2819  Scientific Reports, 2014, 4,4834)。在前期大量工作的基础上,该课题组意识到只有将已有设备的测量精度再提高一个数量级,即到达万分之一的吸光度差(10-4&Delta OD)之后才能满足普适性要求,由此对脉冲升温光源和一氧化碳气体红外激光光源提出更高的要求。  为此该课题组在2008年申请了中科院科研装备研制项目,提出研制新一代具有国际先进水平的脉冲升温-纳秒时间分辨中红外吸收差光谱仪 包括研制高稳定连续输出可调谐一氧化碳中红外激光探测光源,以及研制新型的脉冲激光加热光源,即空间模式稳定、输出能量稳定的纳秒调Q的Ho:YAG脉冲近红外激光光源(2.1微米,与安徽光机所吴先友研究员合作)。该设备对蛋白质细胞色素c的脉冲升温-时间分辨中红外光谱测量结果表明,在蛋白质酰胺I' 光谱范围(1600-1700 cm-1)内达到的平均测量精度为2× 10-4&Delta OD 。该指标目前领先于国际上同类设备。论文第一作者为物理所博士研究生李得勇,署名单位为中科院物理所,安徽光机所和大连理工大学,并申请了国家发明专利。  该工作的意义在于,通过对高性能设备的自主研发,不仅能够满足基础研究的需求,同时还带动了国内特种激光技术的发展。  此项工作得到了中科院科研装备研制项目和国家自然科学基金委的资助。  图例. 脉冲升温诱导的细胞色素c在重水中温度由25℃阶跃到35℃、温度跳跃2微秒后在酰胺I' 内的瞬态吸收谱。作为比较,实线为35℃和25℃间测得的傅里叶红外吸收差谱。
  • 魏志义谈2023诺贝尔物理学奖成果——阿秒光脉冲超快激光
    北京时间10月3日17时50分许,在瑞典首都斯德哥尔摩,瑞典皇家科学院宣布,将2023年诺贝尔物理学奖授予美国俄亥俄州立大学名誉教授皮埃尔阿戈斯蒂尼(Pierre Agostini)、匈牙利-奥地利物理学家费伦茨克劳斯(Ferenc Krausz)和瑞典隆德大学教授安妮呂利耶(Anne L’Huillier),以表彰他们在阿秒光脉冲方面所做出的贡献。2023年每项诺贝尔奖的奖金也由去年的1000万瑞典克朗,增加到1100万瑞典克朗,约合人民币720万元。“阿秒”是时间单位,即10-18秒。按照时间长短划分,从秒开始依次是毫秒(10-3秒)、微秒(10-6秒)、纳秒(10-9秒)、皮秒(10-12秒)、飞秒(10-15秒)、阿秒(10-18秒)。而“阿秒光脉冲”就是指持续时间在阿秒量级的光脉冲。如此短的脉冲持续时间也为其带来了重要的应用。对此,诺贝尔奖给出的获奖理由如下:获奖理由:三位2023年诺贝尔物理学奖获得者因其实验而获得认可,这些实验为人类探索原子和分子内部的电子世界提供了新的工具。Pierre Agostini、Ferenc Krausz和Anne L’Huillier已经证明了一种制造超短光脉冲的方法,可以用来测量电子移动或改变能量的快速过程。当人类感知到快速移动的事件时,它们会相互碰撞,就像一部由静止图像组成的电影被感知为连续的运动一样。如果我们想调查真正短暂的事件,我们需要特殊的技术。在电子的世界里,变化发生在十分之几阿秒——阿秒如此之短,以至于一秒钟内的变化与宇宙诞生以来的秒数一样多。获奖者的实验产生了短到以阿秒为单位测量的光脉冲,从而证明这些脉冲可以用来提供原子和分子内部过程的图像。1987年,Anne L’Huillier发现,当她将红外激光传输通过稀有气体时,会产生许多不同的光泛音。每个泛音是激光中每个周期具有给定周期数的光波。它们是由激光与气体中的原子相互作用引起的;它给一些电子额外的能量,然后以光的形式发射出去。Anne L’Huillier继续探索这一现象,为随后的突破奠定了基础。2001年,Pierre Agostini成功地产生并研究了一系列连续的光脉冲,其中每个脉冲只持续250阿秒。与此同时,Ferenc Krausz正在进行另一种类型的实验,这种实验可以分离出持续650阿秒的单个光脉冲。获奖者的贡献使人们能够对以前无法遵循的快速过程进行调查。诺贝尔物理学委员会主席伊娃奥尔森表示:“我们现在可以打开电子世界的大门。阿秒物理学让我们有机会了解电子控制的机制。下一步将利用它们。”。在许多不同的领域都有潜在的应用。例如,在电子学中,理解和控制电子在材料中的行为很重要。阿秒脉冲也可以用于识别不同的分子,例如在医学诊断中。魏志义:我国激光产业发展迅速,未来可期实际上我国也一直在阿秒激光领域深耕,培养了一批杰出的科研人员。当前国内研究超快激光和阿秒激光的主要代表人物是来自中国科学院物理研究所的魏志义研究员,主要研究领域为超短超强激光物理与技术,包括飞秒激光放大的新原理与新技术、阿秒激光物理与技术、光学频率梳及应用等。魏志义研究员长期致力于超短脉冲激光技术与应用研究,主要成果有:提出了高对比度放大飞秒激光的一种新方法,得到同类研究当时国际最高峰值功率的PW(1015瓦)超强激光输出,创造了新的世界纪录;发明了同步不同飞秒激光的新方案,研制成功综合性能国际领先的同步飞秒激光器;建成国内首个阿秒(10-18秒)激光装置,得到了脉冲宽度小于200阿秒的极紫外激光脉冲;发展了新的光学频率梳技术,研制成功综合性能先进的系列飞秒激光频率梳;利用新的脉冲压缩技术与国外同事一起获得了亚5fs的激光脉冲,打破了保持10年之久的超短激光脉冲世界纪录;研制成功系列二极管激光直接泵浦的新型全固态超短脉冲激光,开发成功多种飞秒激光产品并提供国内外多家用户。仪器信息网在世界光子大会上有幸采访了魏志义研究员。魏志义表示,超快激光(即超短脉冲激光)领域激光领域前沿研究主要关注如何实现越来越窄的激光脉冲宽度,窄的激光脉冲可以用于物质中分子、原子甚至电子的运动过程研究,因为运动过程决定了物质的一些规律和属性。科研人员关注的另一方面是激光功率,更高功率的激光可能用于武器、加工、医疗等领域。功率方面的研究主要包括峰值功率和平均功率,其中峰值功率研究我国处于世界前列。魏志义在采访中表示其对高频功率非常关注和感兴趣。谈到国内在相关领域的前沿研究进展时,魏志义表示,我国在激光领域具有比较好的基础,与国外水平接近,虽然在整体上还有较大差距,但在部分领域有所领先。在超快脉冲激光方面,我国上世纪八九十年代与国际水平差距并不大,如西安光机所、天津大学、中山大学做得都非常不错。当前超快激光脉冲突破到阿秒量级,国内包括物理所在内的一些单位也拥有产生阿秒脉冲激光的能力,可以用来开展研究工作。在激光高频功率方面,上海光机所等单位在峰值功率研究上已达国际领先水平,并将国际水平推向了新的高度。据介绍,物理所十多年前在峰值功率方面取得了很好的研究成果,做到了当时国内最好也是国际上最高的的峰值功率。但在高频功率方面我国还是与国外有较大差距,特别是在产业方面。魏志义建议,接下来不仅要在极端指标方面,还要在可靠稳定性、高频功率方面做出突破,更好的提供给广大用户开展应用工作。魏志义也强调,我国当前在超快激光研究方面有些落后,但也在奋起直追,跟国际最高水平相比有一定差距,在高频物理方面,工业应用方面差距更大。但同时,魏志义表示这些年我国激光产业发展非常迅速,未来可期。
  • 操控片上飞秒光脉冲传播的新方法
    随着高度集成化的纳米光子器件的发展,人们开始追求在更小空间尺度(如纳米尺寸)、更快时间尺度(如飞秒尺度)上灵活操纵片上光信号的方法。通过在纳米空间尺度和飞秒时间尺度上对光信号的操纵,不仅能够为光与物质相互作用的超快动力学过程研究提供新方法、新思路,还能为超高时空分辨的光学探测和成像,以及片上超快光信号处理、传输、精密波前调控和光谱测量提供有效的研究平台,因此在光子芯片器件、量子信息处理、光子神经网络与人工智能、超快光学波前测量等领域具有广泛应用前景。在空间尺度方面,近年来人们通过研究超材料、超表面等人工微纳结构来精确调控光波前,已经能够在纳米空间尺度上自由控制光信号的传播特性,例如让光信号沿着艾里光束的抛物线轨迹进行传播,应用于显微成像、光镊、光通信等领域。在时间尺度方面,传统的动态调控设备(如空间光调制器SLM)和动态调控材料(如电光材料)受制于材料的响应速度,难以达到飞秒量级。而随着飞秒激光脉冲整形技术的发展,频域调控逐渐成为超快时域调控的主要手段。将飞秒脉冲频域调控方法与人工微纳结构相结合,就有望实现极小时空尺度(飞秒时间尺度、纳米空间尺度)下的光场产生和调控,创造出很多新颖的时空光场并拓展新应用。深圳大学的袁小聪、闵长俊教授团队将脉冲频域调控与纳米结构空间调控相结合,提出了基于时空傅里叶变换(FT)的片上光脉冲调控方法,可用来操纵片上光脉冲的时空传播轨迹,让脉冲在不同时刻展现出不同的传播特性,从而使得极小时空尺度下的光场时空特性操控成为可能。FT作为一种常用的数学工具,已经被广泛应用于光学相关的应用中,如白光的光谱测量、脉冲整形和全息等。该团队研究发现,通过片上纳米聚焦结构调控空间域FT,可实现光场空间分布的构建;再通过光的色散效应来调控时域FT,可实现飞秒脉冲时域上的波前整形;最后将时空FT结合就有望同步调控飞秒脉冲传播的时空特性。为了验证这个方法,该团队以金属表面传播的表面等离激元(SPP)作为例子,理论研究了时空FT方法对飞秒SPP脉冲时空传播轨迹的调控效果。SPP作为一种可以突破光学衍射极限的光学表面波,不仅可以提供纳米尺度的空间分辨,还能够极大增强局域电磁场,因此被广泛应用于片上光子器件、光存储、光学传感、光镊、拉曼增强等领域。而由飞秒激光激发的飞秒SPP脉冲,同时具备纳米尺度的空间分辨能力与飞秒尺度的时间分辨能力,在极小时空尺度下的光场调控,以及光与物质相互作用的研究中具有重要价值。该团队基于金属膜上时空FT纳米结构的设计和入射光色散的调制,成功展示了多种新颖的时空光学效应,包括:将传统SPP聚焦形成的单个焦点逐步弯曲,形成一个环形分布的时空焦点;产生SPP-Airy脉冲并灵活控制其在不同时刻的传播方向,形成S形的时空传播路径(图1)。图1 时空傅里叶变换结构激发和调控飞秒SPP脉冲传播的示意图与传统片上光学调控方法只能调控空间、时间其中一个维度相比,这种时空FT方法提升了光脉冲调控的自由度,尤其在时域方面提供了更加出色的调控效果,为超快片上光学信息处理提供了新思路,在超快光子调控器件等领域有重要应用价值。
  • 赛默飞与EAG合作开发脉冲GDMS
    赛默飞世尔科技和Evans Analytical Group合作开发脉冲GDMS用于非导电材料的深度剖析。  科学家将很快能够应用功能强大的高分辨率辉光放电质谱法(GDMS)分析非导电、高纯度材料样品。例如,用于平板显示器的高纯度蓝宝石,陶瓷,氧化铝粉末及硬盘驱动器组件薄层分析等。  GDMS目前可用于分析导电材料,如高纯度金属和用于微电子学、可再生能源、航空航天,医疗设备、核电等领域的半导体材料等。  为了扩展GDMS分析非导电材料的能力,赛默飞世尔科技与领先的材料表征实验室Evans Analytical Group (EAG)合作将&ldquo 脉冲&rdquo 离子源技术添加到GDMS,其目标是形成脉冲离子源与商业GDMS平台的集成功能。  标准辉光放电质谱分析使用样品作为阴极,施加电流,在样品和阳极之间形成辉光。采用脉冲模式,样品的表面被&ldquo 溅射&rdquo ,溅射出的原子通过质量分析仪测定。这种高度敏感的技术只需要很少或无需样品制备,一般在10分钟左右就可获得高品质的结果。除了用于分析非导电的样品,脉冲模式离子化也增强了仪器的稳定性、数据的精确度、并降低能量溅射,从而对某些类型的样品产生更好的分析结果。  EAG副总裁Karol Putyera说:&ldquo 脉冲模式下的快速流动源是最好的辉光放电源。&rdquo 赛默飞GDMS、ICPMS应用专家Joachim Hinrichs 说:&ldquo 我们非常高兴看到辉光放电质谱法能够进行更广泛的材料分析。&rdquo
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