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光束质量增强系统

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光束质量增强系统相关的资讯

  • 新技术实现激光“逆转” 或可增强激光能量
    7月10日消息,据媒体报道,激光是通过放大光的特定波长,利用镭射触发装置对光子进行作用而形成的科技发明,激光在科技的各个领域都做出了重大的贡献。近期,耶鲁大学科学家发现一种特殊方式可以让激光实现&ldquo 逆转&rdquo ,将其他光束吸收,增强激光的能量。  据报道,科学家找到了一种能够完美吸收部分特定波长光子的物质。这种物质能够分离光束,使各光束分别被反射或继续传输,进而进行两部分间完美地的互相干涉,从而能够很好地抵消特定波长的光束,余下的能量则可通过加热或用电子配对的方式来消耗掉。  在实验的过程中,科学家证明了可以通过逆转过程来吸收激光的部分光束,甚至能成功地将光束整体的吸收。在吸收过程中,光线吸收造成了时空的扭曲,可发生时间的部分扭转。但当众多不同波长的光同时照射,逆转效果可能会不明显,只有照在该特定物质上时,激光才会被吸收。
  • 滨松开发出全球首款基于超材料天线的太赫兹图像增强器
    据麦姆斯咨询报道,近日,滨松光子(Hamamatsu Photonics)开发出全球首款太赫兹图像增强器。该产品具有实时无损成像能力,可应用于食品异物检测和人体扫描等领域。滨松开发的太赫兹图像增强器“THz-I.I.”这款图像增强器“THz-I.I.”是基于滨松多年来开发的成像技术。该公司表示,“THz-I.I.”具有高分辨率和快速响应等特点,允许对通过目标物体传输或从目标物体反射的太赫兹波脉冲进行实时成像。太赫兹波在电磁波中的位置“THz-I.I.”概述图像增强器是主要为星光下的夜视(弱光情况下的辅助视觉)而开发的一种图像增强管。典型的图像增强器包括将入射光转换为电子的光电阴极、放大电子的微通道板、将电子转换为光的荧光屏,所有这些都密封在真空管之中。通过选择光电阴极材料,可以将包括可见光和不可见光在内的入射光转化为电子,然后在真空中进行倍增。这使得能够对发光现象进行高速、高分辨率和高灵敏度成像。滨松一直在与丹麦技术大学(Technical University of Denmark)进行合作研究,以开发利用小型超材料天线将太赫兹波转换为电子的光电转换技术。这种光电转换技术应用于滨松的成像技术,在“THz-I.I.”输入窗口的内表面形成超材料天线。滨松还重新设计了天线结构,以提高将太赫兹波转换为电子的效率——电子在真空中被有效地倍增。太赫兹图像增强器“THz-I.I.”工作原理太赫兹图像增强器“THz-I.I.”主要参数滨松评论说:“我们已经成功开发了一种快速响应、高分辨率的太赫兹图像增强器——THz-I.I.,能够对穿过目标物体或从目标物体反射的太赫兹波进行实时成像。这种太赫兹图像增强器还可以通过改变天线设计以匹配所需的应用,从而对任何频段的太赫兹波进行成像。”该太赫兹图像增强器有望扩大无损检测的应用范围,例如:(1)食品生产中的异物(指甲和薄膜等)的快速在线检测,(2)使用传统的X射线检测技术通常很难检测到污染物。由于太赫兹波对人体无害,“THz-I.I.”也有望应用于安检领域的人体扫描仪,在火车检票口和活动场地入口处进行安全检查时,这将被证明是非常有效的人体扫描手段。在科学研究领域,“THz-I.I.”将用作获取太赫兹光束轮廓或调整太赫兹光学系统的工具。滨松说:“作为未来的目标,我们将继续推进‘THz-I.I.’具有更高的实际使用灵敏度,目标是在一年内开始交付该产品的样品。”
  • 光束准直新境界 | 具有高f值孔径的Cary 7000分光光度计实现卓越的数据质量和准确性
    光学滤光片(如分束器)的边缘陡峭度为截止带通滤光片斜率上两点之间的光谱宽度。滤光片的边缘陡峭度越小,从透射光到阻挡光的过渡就越清晰。但在实际测试过程中,经常有客户会因为测试光谱的陡度达不到要求而困扰,尤其是当需要测试大角度的时候更是如此。其实,这是因为入射光的准直度不够高导致的测量偏差。光谱数据的质量很大程度上取决于穿过被分析样品的入射光束,保持高度的光束准直对于获得最佳结果是必要的。安捷伦 Cary 7000 紫外-可见-近红外分光光度计,其通用测量附件 UMA 中配置了不同孔径的光阑用于调整光束准直度,可以精准测定滤光片的边缘陡度。UMA是如何控制光束准直度的?UMA 有三个独立的光阑安装位置。其中自动偏振器前后的两个安装位置是一对相同的光阑,用于控制垂直平面的光束,另外一个单独的安装位置放置一个光阑,用于控制水平方向的光束。图 1. 适用于不同准直度孔径的安装位置每个光阑上都标注了半锥角,它表述了光束照到样品上的时候汇聚的角度。半锥角与 f 值有关,f 值表示光学元件的聚光效率。f 值越小,收集的光越多,曲线更平滑,但会降低准直度,反之亦然。光束准直度主要由控制水平方向的光阑决定。f 值与半锥角的对应关系如下表:下面我们来看下使用不同半锥角水平方向光阑控制准直度对数据质量的影响。使用 Cary 7000 进行检测,在整个测量过程中保持 0.5 nm 的恒定窄光谱带宽进行测试。如图所示,将水平孔径角度从 3° 调整到 0.25° 可增强 780 至 800 nm 之间的光谱陡峭度(光谱质量的衡量标准),从而有助于对分束器进行准确检测。该图证实了使用 0.25° 时可以获得最佳陡度数据。图 2. 水平面上不同程度的光束准直(0.25至3.0º )测量分束器边缘陡度UMA 附件可以通过 Agilent Cary WinUV 软件灵活控制,用于表征薄膜、涂层、光学器件、玻璃和太阳能电池等固体材料。UMA 凭借其高度的灵活性,使用户能够改进他们的材料用于研究、开发或 QA/QC 应用的分析。该配件的优点包括:生成高质量的数据和高精度。自动化,无人值守,提高测试效率。UMA 还提供独特的测量功能,可使用户能够自动测量多角度绝对镜面反射率、透射率和散射率,标配的自动偏振器可以测试样品大角度下的光学性能以及带偏振的样品。6 月 6 日,举办光学薄膜制备与测试专题研讨会,届时会详细介绍 Cary 7000 多角度测试案例,欢迎各位专家参与交流。
  • 荧光增强传感器可追踪组织深处分子 有助于癌症诊断或监测
    美国麻省理工学院工程师开发出一种用于激发任何荧光传感器的新型光子技术,其能够显著改善荧光信号。通过这种方法,研究人员可在组织中植入深达5.5厘米的传感器,并且仍然获得强烈的信号。  科学家使用许多不同类型的荧光传感器,包括量子点、碳纳米管和荧光蛋白质,来标记细胞内的分子。这些传感器的荧光可以通过向它们照射激光来观察。然而,这在厚而致密的组织或组织深处不起作用,因为组织本身也会发出一些荧光。这种“自发荧光”淹没了来自传感器的信号。  为了克服这一限制,研究团队开发了一种被称为“波长诱导频率滤波(WIFF)”的新技术,使用三个激光来产生具有振荡波长的激光束。当这种振荡光束照射到传感器上时,它会使传感器发出的荧光频率增加一倍。这使得研究人员很容易将荧光信号与自发荧光区分开来。使用该系统,研究人员能够将传感器的信噪比提高50倍以上。  这种传感器的一种可能应用是监测化疗药物的有效性。为了证明这一潜力,研究人员将重点放在胶质母细胞瘤上。这种癌症的患者通常选择接受手术,尽可能多地切除肿瘤,然后接受化疗药物替莫唑胺,以消除任何剩余的癌细胞。  但这种药物可能有严重的副作用,且并非对所有患者都有效,所以研究人员正在研究制造小型传感器,这样就可以植入肿瘤附近,从体外验证药物在实际肿瘤环境中的疗效。  当替莫唑胺进入人体后,它会分解成更小的化合物,其中包括一种被称为AIC的化合物。研究团队设计了可以检测AIC的传感器,并表明他们可以将其植入动物大脑中5.5厘米深的地方,甚至能够通过动物的头骨读取传感器发出的信号。  这种传感器还可以用于检测肿瘤细胞死亡的分子特征。  除了检测替莫唑胺的活性外,研究人员还证明可以使用WIFF来增强来自各种其他传感器的信号,包括此前开发的用于检测过氧化氢、核黄素和抗坏血酸的基于碳纳米管的传感器。  研究人员说,新技术将使荧光传感器可跟踪大脑或身体深处其他组织中的特定分子,用于医疗诊断或监测药物效果。相关研究论文近日发表在《自然纳米技术》上。
  • 西光所高分辨率X射线像增强器视觉系统研制成功
    5月16日,由中科院西安光学精密机械研究所与该所投资企业西安中科麦特电子技术设备有限公司共同承担完成的“高分辨率X射线像增强器视觉系统”通过了成果鉴定。高分辨率X射线像增强器视觉系统是一项具有自主知识产权、设计先进、操作简便、使用安全的工业X射线检测系统,它可广泛应用于电子工业生产装配中出现的短路、开路、冷焊和焊点空洞等质量问题,适用于BGA、CSP、Flip Chip 集成电路内部以及多层电路板的质量检测,亦可用于其他领域的X射线检测。高分辨率X射线像增强器视觉系统采用密封型微焦斑X光管,无需抽真空,可以轻易穿透带散热片的芯片,并且实现了大视场浏览和局部细节观测两种检测需求的快速切换,提升了检测效率。同时采用自主研发的高分辨率X射线增强器图像及专用的图像处理软件使得图像更加清晰。该系统所有操作可通过计算机独立完成,高稳定性的运动平台可在X、Y、Z方向大行程运动,倾斜检测模式可使用户更为准确地实施产品质量的检测。专家认为,高分辨率X射线像增强器视觉系统设计先进、综合技术处于国内领先水平,具有广阔的应用前景和较好的经济效益,并建议进一步加强对系统的产业化开发,以拓展产品在更多领域的应用。
  • 赛默飞推出电镜、探针等新品 增强亚洲半导体领域业务
    p  上海2018年3月14日电, SEMICON China 2018 -- 科学服务领域的世界领导者赛默飞世尔科技(以下简称:赛默飞)宣布推出新产品,增强半导体制造的质量控制和产量。这些新产品将于2018年3月14日至16日在SEMICON China (N5馆5619号展位)展出。/pp  赛默飞半导体副总裁兼总经理Rob Krueger表示:“赛默飞深耕用于控制生产工艺和诊断半导体和显示器制造过程和产品故障根本原因的先进分析技术。strong本周,我们将推出新产品,帮助推动亚洲,特别是中国的半导体制造业快速创新和持续拓展/strong。”/pp strong Verios G4极高分辨率扫描电子显微镜/strong/pp  Thermo Scientific Verios G4极高分辨率(XHR)扫描电子显微镜(SEM)提供确定根本原因缺陷、产量损失以及过程和产品故障所需的能力和灵活性。/pp  Krueger表示:“Verios G4是源于我们大获成功的Helios DualBeam系列 (聚焦离子束/扫描电子显微镜)仪器的扫描电子显微镜解决方案。它提供各种环境下行业领先的性能,尤其是用于先进工艺的光束敏感材料所需的低电压环境。”/pp  strongHyperion II快速高效的纳米探针/strong/pp  纳米探测器直接对单个晶体管进行电测量。新的Thermo Scientific Hyperion II是基于原子力显微镜的唯一商用纳米探针,无需真空要求和基于扫描电子显微镜纳米探测器的电子束/样品相互作用。Hyperion II的自动操作和成像模式专为提高速度和易用性而设计。此外,其精确定位电气故障的能力可以提高DualBeam或者TEM后续分析的速度和效率。/pp  strongiCAP TQs电感耦合等离子体质谱仪推动快速可靠的化学监测/strong/pp  Thermo Scientific iCAP TQs电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)是信誉卓著的iCAP TQ ICP-MS的专用半导体版本。它提供了超高纯度化学品中快速、可靠和可重复的低水平污染物测量,以支持先进半导体生产过程的自动化在线监测和统计过程控制。iCAP TQs ICP-MS 在一个高性能解决方案中提供了新的超低检测水平和简单性。有了这个新系统,如今将化学分析从实验室移到工厂成为可能,并支持对化学浴进行在线控制,从而优化响应时间。/pp  strong赛默飞世尔科技简介/strong/pp  赛默飞世尔科技是科学服务领域的世界领导者,根据赛默飞发布的2017年财报显示,公司2017年全年营收达到了209. 2亿美元。在全球拥有超过70,000名员工。其使命是携手客户,让世界更健康、更清洁、更安全。公司帮助客户加速生命科学领域的研究、解决在分析领域遇到的复杂挑战,促进医疗诊断发展、提高实验室生产力。借助于其主要品牌Thermo Scientific、Applied Biosystems、Invitrogen、Fisher Scientific和Unity Lab Services,赛默飞提供结合创新技术、便捷采购和全方位支持的无与伦比的解决方案。/p
  • 安捷伦推出用于微塑料分析的增强型激光红外成像系统
    安捷伦科技公司(纽约证交所:A)近日宣布,公司推出增强型 8700 LDIR 激光红外成像系统。该系统针对环境样品中的微塑料分析实施了进一步优化。这一新改进的系统方案包还包含了 Clarity 1.5 软件,这一重大升级可加快分析速度,增强光谱采集、转换和谱库匹配,并提供自动化工作流程,可直接分析滤膜上的微塑料。重新设计的创新样品支架能够更轻松地将滤膜上的样品递送至仪器,并且操作更加一致。   环境中广泛存在的微塑料成为全球日益关注的问题,这也促使政府更加重视微塑料污染,与此同时,环境机构也加强了对河流和海洋的监测。想要充分评估环境中的微塑料污染情况,研究人员就需要确定样品中塑料颗粒的粒径、形状和化学特性,但由于更小的颗粒往往具有更强的生物学相关性,因此该分析必须扩展到微米级的颗粒。   微塑料分析面临的主要挑战是分析周期长且操作复杂,阻碍了对现实系统的研究。此外,方法的差异性也限制了研究之间的可比性,因此难以评估微塑料污染趋势。FTIR 和显微拉曼成像技术等振动光谱提供了一种有用的替代方案,但由于分析时间长且方法过于复杂,这些方法都存在局限性。   VAgilent 8700 LDIR 使红外光谱分析兼具快速分析和易用性,并迅速成为微塑料颗粒分析的基准技术。该平台能够直接对滤膜上的颗粒进行分析,标志着速度和通量的又一次飞跃。测试量显著增加将使研究人员能够更好地了解环境中微塑料的污染程度,并有助于制定合理的标准和法规。   安捷伦副总裁兼分子光谱事业部总经理 Geoff Winkett表示:“当我与微塑料研究人员交谈时,一个反复提及的问题是如何使检测更快速、更简便。如果实际处理的样品数量有限,这可能会掩盖问题的真实本质。目前,其他可用的技术分析周期太长,并且无法捕获饮用水和环境水中大量的微塑料。一些快速且简便易用的分析方法,如 8700 LDIR,提供了一种重要且急需的替代方案,使研究人员能够在一定的区域或时间内采集更多样品,从而应对这些局限。”   作为食品与环境分析解决方案的优质供应商,安捷伦致力于为学术研究领域和商业检测公司提供能够改善用户结果的出色技术。增强型 8700 LDIR 的推出有望加强安捷伦在这一不断发展的市场中的前沿地位。   关于安捷伦科技公司   安捷伦科技公司(纽约证交所:A)是生命科学、诊断和应用化学市场领域的全球领军者,致力于提供敏锐洞察与创新,帮助提高生活质量。安捷伦提供涵盖仪器、软件、服务及专业技能的全方位解决方案,能够为客户挑战性的难题提供更可靠的答案。在 2021 财年,安捷伦的营业收入为 63.2 亿美元,全球员工数为 17000 人。
  • 激光器光束质量分析检测技术介绍
    如今,激光器已经广泛应用于通信、焊接和切割、增材制造、分析仪器、航空航天、军事国防以 及医疗等领域。激光的光束质量无论对于激光器制造客户还是激光器使用客户都是重要的核心指标之 一。许多客户依赖激光器的出厂报告,从而忽略了对于激光器光束质量测试的重要性,往往在后面激 光器使用过程中达不到理想的效果。通过下方的对比图可以看出,同样的功率情况下(100W),如果焦点产生微小的漂移,对于材 料加工处的功率密度足足变化了 72 倍!所以,激光器仅仅测试功率或能量是远远不够的。对于激光光束质量的定期检测,如激光光斑尺寸大小、能量分布、发散角、激光光束的峰值中心、几何中心、高斯拟合度、指向稳定性等等,都是非常必要的。我公司对于激光光束质量的测试有着丰富且**的经验,对于不同波长、不同功率、不同光斑大小的激光器都可以提供具有针对性的测试系统和方案。相机式光束分析仪相机式光束分析仪采用二维阵列光电传感器,直接将辐照在传感器上的光斑分布转换成图像,传输至电脑并进行分析。相机式光斑分析仪是目前使用*多的光斑分析仪,可以测试连续激光、脉冲激光、单个脉冲激光,可实时监控激光光斑的变化。完整的光束分析系统由三部分构成:(1)相机针对用户激光波长以及光斑大小不同的测量需求,SPIRICON 公司推出了如下几类面阵相机:● 硅基 CMOS 相机通常为 190nm ~ 1100nm;● InGaAs 面阵相机通常为 900 ~ 1700nm;● 热释电面阵相机则可覆盖13 ~ 355nm 及 1.06 ~ 3000μm。相机的芯片尺寸决定了能够测量的光斑的*大尺寸,而像素尺寸则决定了能够测量的*小光斑尺寸;通常需要 10 个像素体现一个光斑完整的信息。相机型号SP932ULT665SP504S波长范围190-1100nm340-1100nm芯片尺寸7.1×5.3mm12.5×10mm23×23mm像.大.3.45x3.45μm4.54×4.54μm4.5x4.5μm分.率2048x15362752×21925120×5120相机型号 XC-130 Pyrocam III HR Pyrocam IV波长范围900-1700nm13-355nm&1.06-3000µ m13-355nm&1.06-3000µ m芯片尺寸9.6*7.6mm12.8mm×12.8mm25.6mm×25.6mm像元大小30*30um75µ m×75µ m75µ m×75µ m分辨率320*256160×160320×320灵敏度64nw/pixel(CW)0.5nJ/pixel(Pulsed)64nw/pixel(CW) 0.5nJ/pixel(Pulsed)饱和度 1.3 μW/cm2 @ 1550 nm3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2(50Hz))3.0W/cm2 (25Hz)4.5W/cm2(50Hz)) (2)光束分析软件Spiricon 光斑分析软件BeamGage 界面人性化,操作便捷, 功能强大,其Ultra CAL**逐点背景扣除技术,可将测量环境中的杂散背景光完全扣除掉,使得测量结果真实,得到更精准的ISO 认证标准的光斑数据(详情见 ISO 11146-3-2004)。(3)附件针对用户的特殊要求或者激光的特殊参数设定,SPIRICON 公司推出了一系列光束分析仪的附件,如:分光器、衰减器、衰减器组、扩/缩束镜、宽光束成像仪、紫外转换模块等等。对于微米量级的光斑,传统面阵相机受到像素的制约,无法成像或者无法显示完整的光斑信息。我们有两类光束分析仪可供选择。狭缝扫描光束分析仪NanoScan 2s 系列狭缝扫描式光束分析仪,源自2010 年加入OPHIR 集团的PHOTON INC。PHOTON INC 自 1984 年开始研发生产扫描式光束分析仪,在光通讯、LD/LED 测试等领域享有盛名。扫描式与相机式光斑分析仪的互补联合使得OPHIR 可提供完备的光束分析解决方案。扫描式光束分析是一种经典的光斑测量技术,通过狭缝 / 小孔取样激光光束的一部分,将取样部分通过单点光电探测器测量强度,再通过扫描狭缝 / 小孔的位置,复原整个光斑的分布。扫描式光束分析仪的优点 :● 取样尺度可以到微米量级,远小于 CCD 像素,可获得较高的空间分辨率而无需放大;● 采用单点探测器,适应紫外 ~ 中远红外宽范围波段;● 适应弱光和强光分析;扫描式光束分析仪的缺点 :● 多次扫描重构光束分布,不适合输出不稳定的激光;● 不适合非典型分布的激光,近场光斑有热斑、有条纹等的状况。扫描式光束分析仪与相机式光束分析仪是互补关系而非替代关系;在很多应用,如小光斑测量(焦点测量)、红外高分辨率光束分析等方面,扫描式光束分析仪具备独特的优势。自研自产的焦斑分析仪系统及附件STD 型焦斑分析系统● 功率密度 / 能量密度较大,NA 小于 0.05(约 3°),且焦点之前可利用距离大于 100mm,应当考虑使用本型号。● L 型焦班分析系统的标准版,采用双楔,镜头在双楔之间。● 综合考虑了整体空间利用率、对镜头的保护等因素。● 可进一步升级成为双楔在前的型号,以应对特别大的功率密度 /● 能量密度。● 合适用户 : 科研和工业的传统激光用户,高功率高能量激光用户, 超长焦透镜用户,小 NA 客户。02 型焦班分析系统● 功率密度 / 能量密度较小,或 / 和 NA 大于 0.05(约 3°),或 / 和焦点之前可利用距离小于100mm,应当考虑使用本型号。● 比 STD 更好调节;物镜更容易打坏。● L 型焦班分析系统,采用双楔,镜头在双楔之前。如遇弱光,可定制将双楔换为双反射镜。● 02 型机架不用匹配镜头尺寸,通用,可按需选择镜头。● 非常方便对焦。● 合适用户 : 使用小于 100mm 透镜甚至显微镜头做物镜的用户(表面精密加工);LD/ LED+ 微透镜的生产线做质检附件STA-C 系列 可堆叠 C 口衰减器&bull 18mm 大通光孔径。&bull 输入端为 C-Mount 内螺纹,输出端为 C-Mount 外螺纹。&bull 镜片有 1°倾角,因而可以堆叠使用。&bull 标称使用波段 350-1100nm。VAM-C-BB VAM-C-UV1 可切换式衰减模组&bull 18mm 通光孔径。&bull 标准品提供两组四片可推拉式切换的中性密度滤光片。&bull 用于需要快速改变衰减率的测量过程。&bull BB 表示宽波段,即 400-1100nm,提供 1+2、3+4 两组四片中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段,即 350-400nm,提供 0.1+0.2、0.3+0.7 两组四片中性密度滤光片镜组。LS-V1 单楔激光采样模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull 内置单片 JGS1 熔石英楔形镜采样片,易于拆卸和更换的楔形镜架。&bull 标称使用波段 190-1100nm。其他波段可定制。&bull 633nm 处 P 光采样率 0.6701%;S 光采样率 8.1858%。&bull 355nm 处 P 光采样率 0.7433%;S 光采样率 8.6216%。&bull 前端配模组母接口;后端配模组公接口及 C-Mount 外螺纹接口。DLS-BB 双楔激光采样模组&bull 15mm 通光孔径,体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片,无需考虑偏振方向。&bull 标称使用波段 190-1100nm,其他波段可定制。&bull 633nm 处采样率 0.05485%。&bull 355nm 处采样率 0.06408%。&bull 后端可配 C-Mount 外螺纹接口。SAM-BB-V1 SAM-UV1-V1 采样衰减模组&bull 20mm 大通光孔径。&bull BB 表示宽波段,即 400-1100nm,提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段,即 350-400nm,提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 前端配模组母接口;后端配 C-Mount 外螺纹接口。DSAM-BB DSAM-UV1 双楔采样衰减模组&bull 15mm 通光孔径,体积紧凑。&bull 内置两片互相垂直的 JGS1 熔石英楔形镜采样片,633nm 处采样率 0.05485%;无需考虑偏振方向。&bull BB 表示宽波段,即 400——1100nm,提供四个插槽和 0.3、0.7、1、2、3、4 六组中性密度滤光片镜组。&bull UV1 表示紫外波段,即 350——400nm,提供四个插槽和 0.1、0.2、0.3、0.7、1、2 六组中性密度滤光片镜组。&bull 后端配 C-Mount 外螺纹接口对于大功率激光器客户,如增材制造应用以及光纤激光器客户,我们还有专门的光束分析仪系统BeamCheck 和 BeamPeek 集成 CCD 光束分析仪直接探测高功率激光的光斑,以及一台功率计用于实时监测测量激光的功率。特殊的分束系统使其可以直接用于高功率激光,极小部分功率被分配给光束分析仪进行光斑分析,而大部分功率由功率计直接探测激光功率。可在近场或焦点处测量。BeamCheck 可持续测量不大于600W 的增材加工激光,BeamPeek 体积更为小巧,可测量*大1000W 的增材加工激光不大于2 分钟,然后自然冷却后进行下一轮测试。 型号BeamCheck BeamPeek波长范围1060-1080nm532nm 1030-1080nm功率测试范围0.1-600W10-1000W可持续测试性持续测试2min at 1000W光斑大小37µ m-3.5mm34.5µ m-2mm焦长范围200-400mm150-800mm OPHIR 的 BeamWatch 非接触式轮廓分析仪通过测量瑞利散射,捕获和分析波长范围为 980nm - 1080nm 的高功率工业激光。该分析仪包括全穿透光束测量技术、无运动部件、轻便紧凑型设计等特征,非常适合于高功率工业激光进行分析。主要参数 BeamWatch波长范围980-1080nm最小功率密度2MW/cm2最小焦斑大小55µ m最大入射口径12.5mm束腰宽度准确度±5%束腰位置准确度±125µ m焦点漂移准确度±50µ m接口方式GigE Ethernet仪器尺寸406.4mm×76.2mm×79.4mm
  • 迅捷高效!全新增强现实显微镜系统SZX-AR1问世
    在医疗器械和电子等行业中,产品结构复杂种类繁多,且低产量生产,难以实现自动化,大量的装配和检查工作是通过体式显微镜手动操作完成。产线工作面临着效率低下,以及对人体造成损伤的风险。而AR技术的出现,似乎为以上的痛点,提供了非常好的解决思路。正因如此,我们的AR1模块,应运而生。AR1模块与我们的SZX系列体式显微镜配合使用,将后者转变为增强现实工具,从而提高基于显微镜的制造任务和培训的速度和效率。改变工作方式 AR1显微镜系统使您能够将文本和数字图像投影到显微镜的视野中,使组装人员可以轻松地遵循指示、阅读笔记,甚至观看视频,而无需将眼睛从目镜移开。AR1模块与奥林巴斯SZX系列体式显微镜配合使用,将其转化为增强现实工具,提高基于显微镜的制造任务的速度和效率,并培训新员工。更快、更高效的组装过程传统的制造过程中,工人需要反复将目光从目镜移开去检查装配说明,或在开始工作前记住这些说明,这两种方法都效率低下,可能会导致错误。有了AR功能,就可以将装配说明、指导手册、图像、十字线、量表或注释投影到显微镜的视野中,可以帮助工人降低工作的错误,并使他们更舒适地工作,这样工人就可以专注于自己的任务,而不必反复看向别处,提高了工作效率。如果在制造过程中出现问题,装配人员可使用Microsoft Teams等第三方协作软件,与场外经理或工程师分享目镜中的实时视图,从而获得相应指导,及时解决问题。让新员工快速成长在传统的培训工作流程中,现场培训师会指导新员工组装过程的每个步骤,并展示正确组装后的组件外观。受训者必须将目光从目镜移开,看看培训师在说什么,然后在显微镜下操作练习。使用AR1系统后,受训者可以在眼睛不离开目镜的情况下接受培训,从而保持注意力集中,使得培训更高效,更灵活。如果培训师需要前往不同的地点,这会增加培训过程的时间和成本。有了AR1系统,培训师可以远程开展工作,而无需出差。这样更高效,省去了差旅费用,使其更具成本效益。因为指令可直接投影到显微镜视野中的样品上,制造商也可选择使用录制好的视频来培训新员工,无需聘请现场培训师。与客户现有体式显微镜无缝配合全新SZX-AR1增强现实系统可轻松加装到现有的SZX系列体式显微镜上,从而简化复杂的基于显微镜的制造任务以及装配人员的培训。我们还为体式显微镜提供多种人体工程学组件,让您在工作时保持舒适。符合人体工学的倾斜式三目镜筒和眼点调节器使用户能够调整显微镜,以便在工作时保持舒适、自然的姿势。
  • 沃特世推出增强版SELECT SERIES MRT系统 分辨率可达300,000 FWHM
    近日,沃特世推出了增强版SELECT SERIES™ MRT 系统 ,升级后的系统针对UPLC-MS/MS代谢组学应用、药物发现应用以及质谱成像实验提升了专属性和适用性,分辨率提高了50%,可达300,000 FWHM,扫描速率提升了3倍,质量精度可达ppb水平。图. SELECT SERIES MRT系统的增强功能有助于科学家明确鉴定血液、尿液和组织样品中的目标分析物。MRT系统的这些增强功能可帮助研究人员明确鉴定血液、尿液和组织样品中的目标分析物,从而更深入地了解不同科学领域的分子及其作用机制。这套系统可装配包括DESI和MALDI在内的多款MS成像离子源,在不影响质谱分辨率或准确度的前提下生成非常清晰的高分辨率图像。沃特世发现与开发副总裁Stephen Smith表示:“利用SELECT SERIES MRT系统的这些增强功能,研究人员可以在更短的时间内生成更高质量的数据。UPLC峰扫描速度更快、离子在分析器中的飞行时间加倍,这意味着我们的客户可以更准确地鉴定每个质谱峰所代表的分子。这些关键信息或将帮助研究人员更快地把研究成果转化为临床应用,或在筛选有潜力的候选新药时提高成功率,因此这些信息的价值是不可估量的。”Simona Francese教授是英国谢菲尔德哈勒姆大学的首席研究员之一。最近,她的研究团队发表在Nature Scientific Reports(《自然-科学报道》)上的乳腺癌概念验证研究引发了英国国内和国际媒体的关注。Francese教授对于谢菲尔德哈勒姆大学质谱成像中心新购置的MRT系统表达了高度期望,认为其有助于加速自己的研究。Francese教授表示:“MRT系统拥有出色的灵敏度、质量精度和分辨率,我相信它将在我们的法医学和临床诊断研究中大显身手。该系统有望把我们的3D细胞培养、疾病机理和药物分布合作研究推向新的高度。”新的分辨率增强模式可作为升级选项添加到当前已安装和新购的SELECT SERIES MRT系统中。
  • 沃特世推出增强版SELECT SERIES MRT系统,使代谢组学和质谱成像应用的分辨率更高
    美国休斯敦,美国质谱学会(ASMS),即时发布 – 近日,沃特世公司(纽约证券交易所代码:WAT)推出了增强版SELECT SERIES&trade MRT系统,升级后的系统针对UPLC-MS/MS代谢组学应用、药物发现应用以及质谱成像实验提升了专属性和适用性,分辨率提高了50%,可达300,000 FWHM,扫描速率提升了3倍,质量精度可达ppb水平。[i]图. SELECT SERIES MRT系统的增强功能有助于科学家明确鉴定血液、尿液和组织样品中的目标分析物。MRT系统的这些增强功能可帮助研究人员明确鉴定血液、尿液和组织样品中的目标分析物,从而更深入地了解不同科学领域的分子及其作用机制。这套系统可装配包括DESI和MALDI在内的多款MS成像离子源,在不影响质谱分辨率或准确度的前提下生成非常清晰的高分辨率图像。沃特世发现与开发副总裁Stephen Smith表示:“利用SELECT SERIES MRT系统的这些增强功能,研究人员可以在更短的时间内生成更高质量的数据。UPLC峰扫描速度更快、离子在分析器中的飞行时间加倍,这意味着我们的客户可以更准确地鉴定每个质谱峰所代表的分子。这些关键信息或将帮助研究人员更快地把研究成果转化为临床应用,或在筛选有潜力的候选新药时提高成功率,因此这些信息的价值是不可估量的。”Simona Francese教授是英国谢菲尔德哈勒姆大学的首席研究员之一。最近,她的研究团队发表在Nature Scientific Reports(《自然-科学报道》)上的乳腺癌概念验证研究引发了英国国内和国际媒体的关注。Francese教授对于谢菲尔德哈勒姆大学质谱成像中心新购置的MRT系统表达了高度期望,认为其有助于加速自己的研究。Francese教授表示:“MRT系统拥有出色的灵敏度、质量精度和分辨率,我相信它将在我们的法医学和临床诊断研究中大显身手。该系统有望把我们的3D细胞培养、疾病机理和药物分布合作研究推向新的高度。”新的分辨率增强模式可作为升级选项添加到当前已安装和新购的SELECT SERIES MRT系统中。 其他参考资料点击了解更多Waters SELECT SERIES MRT系统的相关信息点击查阅:沃特世ASMS 2023在线媒体资料包 关于沃特世公司(www.waters.com)沃特世公司(纽约证券交易所代码:WAT)是居于全球前列的分析仪器和软件供应商,作为色谱、质谱和热分析创新技术先驱,沃特世服务生命科学、材料科学和食品科学等领域已有逾60年历史。沃特世公司在35个国家和地区直接运营,下设14个生产基地,拥有8,200多名员工,旗下产品销往100多个国家和地区。关于沃特世中国自上世纪80年代进入中国以来,沃特世的规模与实力与日俱增,在大陆及香港、台湾均设有运营中心,拥有近700名本地员工,并在上海、北京、广州设立实验中心和培训中心。自2003年成立沃特世科技(上海)有限公司以来,今天的中国已成为沃特世全球营收仅次于美国的第二大市场。作为分析科学家的合作伙伴,沃特世致力于通过攻克关键难题释放科学潜力,始终坚持提高本地技术能力、支持本地技术人才培育,并推动制药、食品安全、健康科学、环境保护等相关行业标准和法规的建立和完善。凭借出众的人才与全球布局,沃特世与合作伙伴一起,在世界各地的实验室中,为增进人类健康福祉提供科学见解,助力让世界变得更美好。###Waters、UPLC和SELECT SERIES是沃特世公司的商标。 媒体联系方式沃特世公司钱洁Jackie_qian@waters.com[i]Waters SELECT SERIES MRT质量分辨率>300k FWHM @ m/z 785,且不受扫描时间影响;在任何扫描速率下均可达到出众的分辨率。
  • CINOGY光束质量分析仪—角度响应校准:应用于大角度发散角的激光光束测量
    Cinogy光束质量分析仪—角度响应校准:应用于大角度发散角的激光光束测量1.1 应用范围有不同种类的应用需要考虑角度响应。这些应用大多使用(非常)发散的光束。在这种情况下,我们在一幅图像中有连续的入射角范围。照相机的灵敏度取决于激光束的入射角,这是由过滤器和传感器造成的。1.2 角度线性原因1.3过滤器这里,我们将只考虑吸收滤波器。如果光束没有垂直入射到滤光器上,则通过滤光器的路径较长。较长的路径导致较强的吸收,因此相机(滤光片和传感器)的响应较低。与过滤器相关的效果是各向同性的。但是,如果滤光器相对于传感器倾斜(取决于相机型号),则会在滤光器倾斜的方向上产生各向异性。入射角αin的线性透射可以用数学方法描述,如果透射指数为垂直光束T0和折射率n已知。因为对吸收性滤光片来说,T0与波长有很大的线性关系,与入射角度有关的相对透射率Trel也与波长密切相关。1.4 传感器角度响应取决于传感器技术、传感器类型、波长和微透镜。通常它不是各向同性的。图1:KAI-16070对单色光(未知波长)的角度线性灵敏度。参考:KAI-16070的 数据表图2 CMX4000白光的角度线性灵敏度如这些示例所示,对于不同类型的传感器,角度响应可能完全不同。因为这种效应还 取决于波长和单个传感器(每个传感器表现出稍微不同的行为),取决于波长的校准是必要的。两个传感器都显示出各向异性。为了考虑校准中的各向异性,需要比仅在x和y方向上更复杂的测量。2 涂层通过一种特殊的涂层,我们可以消除(主要是抑制)传感器本身的角度产生。剩余的影响角度的灵敏度是由滤波器引起的。这产生了以下主要优点:1)剩余的角度响应是各向同性的,这意味着它不再取决于入射角的方位角。2)剩下的角度响应的校正系数更小,因此更不容易出错。下面的图表显示了CinCam cmos Nano 1.001在940nm下的两个角度响应测量值,前面有CMV4000传感器和OD8吸收滤光片。第1张图表中的摄像机采用默认设置,没有特殊涂层。图3:CMV 4000传感器在x(蓝色)和y(橙色)方向的角度响应,前面有OD8吸收滤光片,在940nm处测量。上半部分显示相对角度响应,下半部分显示测量点和蕞佳拟合曲线之间的相对偏差。第二张图中的相机是用特殊涂层制作的。图4:CMV 4000传感器在x(蓝色)和y(橙色)方向的角度响应,该传感器具有特殊涂层,前面有OD8吸收滤光片,在940纳米处测量。上半部分显示相对角度响应,下半部分显示测量点和蕞佳拟合曲线之间的相对偏差。这里,角度响应是各向同性的、平滑的,对于大角度,下降效应不太明显。CinCam CMOS Nano Plus-X针对传感器和外壳正面之间的极短距离进行了优化。这使得入射角度高达65°时的角度响应测量成为可能。3 角度响应的拟合函数拟合函数是Zernike2多项式,其中入射角的正弦用于半径。这些多项式为入射角的任意方向提供了x和y方向的简单插值。用这种方法,我们可以用少量的系数描述高达±60度的测量结果。4 均匀性由于生产原因,涂层并不在任何地方都具有完全相同的厚度。这导致照相机灵敏度的不均匀性增加。这个缺点通过进一步的均匀性校准来补偿。图5:940纳米无涂层传感器(紫色)和均匀性校准后(绿色)的相对灵敏度。5 精度整体精度取决于以下几点:1)拟合精度。2)角度响应的各向同性。3)垂直光束位置(x,y)的精度。4)顶点到传感器的光学距离的精度(z)。5)蕞大角度下的角度响应下降。通过特殊的涂层,我们可以提高拟合精度和角响应的各向同性。此外,大角度灵敏度的相对下降要弱得多。6 RayCi中的校正要求为了根据角度响应校正图像数据,必须满足以下要求:1)角度响应校准数据必须可用于每个波长。该数据由蕞佳拟合的Zernike多项式系数组成。2)为了生成从每个像素到相应入射角的映射,必须知道光束垂直的x和y传感器位置。3)需要传感器和激光焦点位置之间的光学距离。4)CINOGY Technologies提供外壳和传感器之间的光学距离作为额外的校准数据。5)外壳和焦点之间的距离必须由用户提供。6)软件版本必须是RayCi 2.5.7或更高版本。 昊量光电提供的德国Cinogy公司生产的大口径光束分析仪,相机采用CMOS传感器,其中大口径的CMOS相机可达30mm,像素达到惊人的19Mpixel。是各种大光斑激光器、线形激光器光束、发散角较大的远场激光测量的必不可少的工具。此外CinCam大口径光束分析仪通用的C/F-Mount 接口设计,使外加衰减片、扩束镜、紫外转换装置、红外转换装置更为方便。超过24mm通光孔径的大口径光束分析仪CinCam CMOS-3501和CinCam CMOS-3502更是标配功能齐全的RayCi-Standard/Pro分析软件,该软件可用于光束实时监测 、测量激光光斑尺寸 、质心位置、椭圆度、相对功率测量(归一化数据)、二维/三维能量分布(光强分布) 、光束指向稳定性(质心抖动) 、功率稳定性 (绘制功率波动曲线)、发散角测量等 ,支持测量数据导出 ,测试报告PDF格式文档导出等。主要特点: 1、芯片尺寸大,可达36mm 2、精度高,单像元尺寸可达4.6um 3、支持C/C++, C#, Labview, Java语言等多种语言二次开发主要技术指标:RT option: CMOS/ccd-xxx-RT:响应波长范围:320~1150nmUV option:CMOS/CCD-xxx-UV:响应波长范围:150nm~1150nmCMOS/CCD-xxx-OM:响应波长范围:240nm~1150nmIR option:CMOS-xxx-IR:响应波长范围:400~1150nm + 1470nm~1605nm 关于昊量光电昊量光电 您的光电超市!上海昊量光电设备有限公司致力于引进国外先进性与创新性的光电技术与可靠产品!与来自美国、欧洲、日本等众多知名光电产品制造商建立了紧密的合作关系。代理品牌均处于相关领域的发展前沿,产品包括各类激光器、光电调制器、光学测量设备、精密光学元件等,所涉足的领域涵盖了材料加工、光通讯、生物医疗、科学研究、国防及前沿的细分市场比如为量子光学、生物显微、物联传感、精密加工、先进激光制造等。我们的技术支持团队可以为国内前沿科研与工业领域提供完整的设备安装,培训,硬件开发,软件开发,系统集成等优质服务,助力中国智造与中国创造! 为客户提供适合的产品和提供完善的服务是我们始终秉承的理念!
  • 研究揭示仿生脂蛋白系统重塑肿瘤物理屏障增强T细胞浸润
    基于免疫检查点抑制剂(ICIs)的免疫治疗正在成为一种革命性的肿瘤治疗方案,仅适用于一小部分癌症患者。ICIs的临床反应主要依赖于肿瘤组织中浸润的效应T淋巴细胞(CTL)识别并杀死肿瘤细胞。然而,肿瘤组织中CTL浸润较为有限,且复杂的瘤内物理屏障严重阻碍CTL的浸润,削弱了ICIs的治疗效果。因此,如何重塑肿瘤内物理屏障以增强CTL的浸润成为提高ICIs介导的免疫治疗迫切需要解决的难题。  1月29日,中国科学院上海药物所研究员张志文、李亚平,以及沈阳药科大学教授王思玲团队合作完成的最新研究成果,以Bioinspired lipoproteins of furoxans-oxaliplatin remodels physical barriers in tumor to potentiate T-cell infiltration为题,在线发表在《先进材料》(Advanced Materials)上。该研究提出并证实利用仿生脂蛋白系统高效递送一氧化氮(NO)供体-奥沙利铂前药,通过重塑肿瘤物理屏障促进CTL瘤内浸润、增强ICIs免疫治疗的新策略。   对乳腺癌及结肠癌的临床样本检测发现,肿瘤部位广泛存在各种细胞外基质组分但CD8+ T浸润严重缺乏。基于此,科研团队设计合成了一种细胞内还原响应的NO供体-奥沙利铂前药(FO),构建高效靶向瘤内各种基质细胞的仿生脂蛋白系统(S-LFO)。研究显示,S-LFO能够在肿瘤部位高效蓄积、渗透进入肿瘤深部区域,并可到达瘤内肿瘤相关成纤维细胞(CAFs)、肿瘤相关巨噬细胞(TAMs)和血管内皮细胞(ECs)等基质细胞。S-LFO处理后能够显著促进肿瘤血管正常化、灌注能力和血管密度,降低TAMs和CAFs的比例,清除Collagen、Fibronectin和chondroitin sulfate等主要细胞外基质成分,为促进CTL的瘤内浸润铺平了道路。进一步研究发现,S-LFO能够显著增加肿瘤部位CD3+CD8+ T细胞以及表达IFN-γ、Granzyme B亚型的比例,与对照组相比分别提高2.96、5.02和8.65倍,并显著促进CD8+ T细胞向瘤内4T1-GFP癌细胞区域的浸润和扩散能力,进而在胰腺癌PANC02、乳腺癌4T1和结直肠癌CT26等肿瘤模型中,与aPD-L1合用显著增强了抑制肿瘤生长和延长存活期的疗效。该策略为重塑肿瘤基质屏障提高CTL浸润增强ICIs的免疫治疗效果提供了新方法。          研究工作得到国家自然科学基金、山东省自然科学基金和复旦-SIMM联合研究基金等的资助。  论文链接
  • 《红薯粉丝中苋菜红的测定 表面增强拉曼光谱法》征求意见
    由中国粮油学会立项的《红薯粉丝中苋菜红的测定 表面增强拉曼光谱法》团体标准已完成征求意见稿,现公开征求意见。意见反馈邮箱liuxiaonan@ccoaonline.com,截止时间2022年2月22日前。  近年来市场监督管理局公布的抽检结果表明,苋菜红经常被商家超范围超限量使用,2021年6月广州市场监督管理局例行抽检发现某批次乌梅超量使用苋菜红,添加量为100 mg/kg,2021年7月广州市场监督管理局例行抽检发现某批次蓝莓李果超量使用苋菜红,添加量为220 mg/kg,2021年10月浙江市场监督管理局例行抽检发现某批次乌梅超量使用苋菜红,添加量为330 mg/kg。而苋菜红具有高遗传毒性、细胞毒性,并且可以抑制细胞生长,转换成致癌物质或引起儿童的行为改变,这种合成色素也不能为人体提供营养,苋菜红的过量使用已成为一个令人关切的问题[2]。有关苋菜红的毒理学数据为:LD50小鼠口服大于10 g/kg体重 大鼠腹腔注射大于1 g/kg体重。出于食品安全考虑,联合国粮农组织和世界卫生组织食品添加剂专家委员会建议苋菜红的每日允许摄入量应在0~0.5 mg/kg体重。  多个案例和毒性数据表明,有必要建立苋菜红快速检测方法对相关食品进行有效监管。本方法主要工作包括样品前处理方法的研究、仪器条件的优化和定性筛查方法的建立、实验室比对提供同行验证报告。  本标准按照GB/T1.1—2020给出的规则起草。本标准由中国粮油学会提出。本标准由全国粮油标准化技术委员会(SAT/TC 270)归口。本标准主要起草单位:江南大学、普拉瑞思科学仪器(苏州)有限公司、苏州市食品检验检测中心、苏州市产品质量监督检验院。  本标准参考GB 5491 粮食、油料检验 扦样、分样法 GB/T 6682-2008 分析实验室用水规格和试验方法 GB/T 27404-2008 实验室质量控制规范 食品理化检测编制而成。本标准规定了红薯粉丝中苋菜红的表面增强拉曼光谱检测方法。本标准适用范围主要为红薯粉丝中违禁添加苋菜红的检测。  方法原理:  采用超纯水提取红薯粉丝中的苋菜红着色剂,过滤后,与拉曼增强基底金溶胶混合进行拉曼光谱测定。  仪器及设备:  除实验室常规仪器设备外,应注意下列仪器设备。1.天平。感量0.1 mg和0.01 g。2.粉碎机。电机转速≥1000 r/min。3.涡旋混合器。转速≥100 r/min。4.超声波清洗器。5.便携式拉曼光谱仪。6.油浴锅。  待测溶液制备:  分别准确称取两份5 g样品,置于15 mL具塞离心管中,其中一份加入3 mL苋菜红标准工作溶液,再加入7 mL超纯水,震荡,摇匀,超声提取30 min。取上清液定容至10 mL,以12000 r/min,-4℃,离心10 min,重复两次,然后用0.45 μm滤膜过滤。另一份样品不加色素溶液,直接加入10 mL超纯水,随后重复上述步骤,提取液作为空白参照。  定性测定:  依次滴加 20 μL金纳米粒子、10 μL待测溶液到锡箔纸上,混匀后开始检测,根据图谱989 cm-1(±3 cm-1)、1357cm-1(±3 cm-1)、1439cm-1(±3 cm-1)、1554 cm-1(±3 cm-1)处特征拉曼光谱,对红薯粉丝中是否存在苋菜红进行鉴定分析。如同时存在上述特征峰,可判定样品中含有苋菜红 否则,不能证明样品中含有苋菜红,需要进一步实验验证。  分析结果的表述:  如果在989 cm-1(±3 cm-1)、1357cm-1(±3 cm-1)、1439cm-1(±3 cm-1)、1554 cm-1(±3 cm-1)处附近同时出现特征拉曼峰,则认为样品中含有过量苋菜红,否则认为样品中苋菜红含量低于检测限60 mg/kg。
  • 应用案例 | 参数调谐随机共振作为增强波长调制光谱学的工具,使用密集重叠斑点模式多程吸收池
    近日,来自安徽大学、安庆师范大学、复旦大学、皖西学院的联合研究团队发表了《参数调谐随机共振作为增强波长调制光谱学的工具,使用密集重叠斑点模式多程吸收池》论文。Recently, the joint research team from Anhui Key Laboratory of Mine Intelligent Equipment and Technology, School of Electronic Engineering and Intelligent Manufacturing, Department of Atmospheric and Oceanic Sciences, School of Electrical and Photoelectronic Engineering, West Anhui University published an academic papers Parameter-tuning stochastic resonance as a tool to enhance wavelength modulation spectroscopy using a dense overlapped spot pattern multi-pass cell.背景 激光吸收光谱技术已在许多应用中得到证明,如空气质量监测、工业过程控制和医学诊断。测量的精度对这些应用非常重要。尽管激光吸收光谱在敏感检测方面具有许多优点,但仍需要很长的光学路径长度和特殊的测量技术来检测极微量的物质,以实现高检测灵敏度。为了实现这些目的,通常采用具有长光学路径的多程吸收池来增强吸收信号。然而,在吸收信号中经常出现意想不到的干扰光束、热噪声、射频噪声、电噪声和白噪声,严重影响了检测的精度。当使用密集重叠斑点模式的多程吸收池时,这些问题在激光吸收光谱中很常见。因此,从强噪声背景中有效提取弱光电吸收信号具有重要意义。已提出了几种方法来消除噪声的负面影响。传统的弱周期信号处理方法主要包括时间平均法、滤波法和相关分析法。① 时间平均法可以获得信噪比(SNR)较高的信号,因此可以降低噪声的标准差并提高信号质量。然而,这种方法无法完全消除强噪声背景。② 基于硬件和软件的信号滤波广泛用于降噪,其特点是带宽较窄。在实际应用中,期望的信号和噪声通常具有连续的功率谱和宽带宽,但制造与信号带宽相匹配以去除噪声的滤波器相对较困难。如果滤波器的带宽非常小,噪声将大幅衰减。然而,这可能会破坏期望的信号。③ 相关检测方法是通过周期信号的自相关来去除噪声的。其本质是建立一个非常窄的带宽滤波器,以滤除与信号频率不同的噪声。与上述其他弱周期信号检测方法相比,参数调谐随机共振(SR)方法的优势显而易见。即使噪声和信号具有相同的频率,只要它们达到最佳的共振匹配,SR方法就可以将部分噪声能量转化为信号能量,以抑制噪声并增强信号。在这项工作中,我们将SR方法应用于波长调制光谱学(WMS),并使用密集重叠斑点模式的多程吸收池。首先,将进行数值计算以找到合适的参数并评估最佳SR系统的性能,然后通过实验验证SR方法可以有效增强WMS信号。IntroductionThe laser absorption spectroscopy technology has been demonstrated in many applications, such as air quality monitoring, industrial process control, and medical diagnostic. The precision of the measurement is important to those applications. Although laser absorption spectroscopy has many advantages in sensitive detection, it still needs a long optical path length and special measurement technology for detecting a very trace substance, with a high detection sensitivity . For those purposes, a multi-pass cell with a long optical path is usually applied to enhance the absorption signal. However, the unexpected interference fringe, thermal noise, shot noise, electrical noise and white noise, often occur in absorption signals and seriously spoil the detection precision. Those problems are common for laser absorption spectroscopy when using dense overlapped spot pattern multi-pass cell. Therefore, it is of great significance to effectively extract weak photoelectric absorption signals from a strong noise background.Several methods are proposed to eliminate the negative influence of the noise. The traditional weak periodic signal processing methods mainly include time average method, filtering method,and correlation analysis method. ①The signal with a high signal-to-noise ratio (SNR) can be obtained by time average method, so the standard deviation of noise can be reduced and the signal quality can be improved. Nevertheless, the strong noise background cannot be fully eliminated by this method.②The signal filters based on hardware and software are widely used for noise reduction, the characteristic of which is narrow bandwidth. In practical application, the desired signal and noise usually have a continuous power spectrum and wide bandwidth, but it is relatively difficult to manufacture a filter that matches the bandwidth of the signal to remove the noise. If the bandwidth of the filter is very small, the noise will be greatly attenuated. However, this may destroy the desired signal.③The correlation detection method is used to remove the noise by the autocorrelation of the periodic signal. Its essence is to establish a very narrow bandwidth filter to filter out the noise, the frequency of which is different from that of the signal. Compared with other weak periodic signal detection methods mentioned above, the advantage of the parameter-tuning stochastic resonance (SR) method is apparent. Even if the noise and signal have the same frequency, as long as they reach the optimal resonance matching, the SR method can convert part of the noise energy into the signal energy to suppress the noise and enhance the signal.In this work, the SR method is applied to the wavelength modulation spectroscopy (WMS) by using the dense overlapped spot pattern multi-pass cell. first, the numerical calculation will be implemented to find the suitable parameters and evaluate the performance of the optimal SR system, and then it is verified that the SR method can effectively enhance the WMS signal by the experiments.实验装置的示意图如图1所示。海尔欣光电科技有限公司为此研究提供了锁相放大器(Healthy Photon,HPLIA),用于解调来自光电探测器的吸收信号,解调频率为第二谐波信号2f的频率(其中f = 6千赫兹是正弦波的调制频率)。锁相放大器的时间常数设置为1毫秒。解调后的信号随后由一个数据采集卡数字化,并显示在计算机上。A schematic diagram of the experimental setup is shown in Fig. 1. HealthyPhoton Technology Co., Ltd. provides a lock-in amplifier (HPLIA), which is used for demodulation of absorption signal from the photodetector at the frequency of second harmonic signal 2f (where f =6 KHz is the modulation frequency of the sine wave). The time constant of the lock-in amplifier is set to 1 ms. The demodulated signal is subsequently digitalized by a DAQ card and displayed on a computer. Fig. 1. Schematic diagram of experimental device of measurement.Healthy Photon,lock-in amplifier HPLIAFig. 2. 2f SR signal and 2f time average signal.结论参数调谐随机共振(SR)方法可以将部分噪声能量转化为信号能量,以抑制噪声并放大信号,与传统的弱周期信号检测方法(例如,时间平均法、滤波法和相关分析法)相比。本研究进行了数值计算,以找到将SR方法应用于波长调制光谱学(WMS)的最佳共振参数。在随机共振状态下,2f信号的峰值(CH4浓度恒定在约20 ppm)有效放大到约0.0863 V,比4000次时间平均信号的峰值(约0.0231 V)高3.8倍。尽管标准差也从约0.0015 V(1σ)增加到约0.003 V(1σ),但信噪比相应提高了1.83倍(从约25.9提高到约15.8)。获得了SR 2f信号峰值与原始2f信号峰值的线性光谱响应。这表明在强噪声背景下,SR方法对增强光电信号是有效的。Conclusion The parameter-tuning stochastic resonance (SR) method can convert part of the noise energy into the signal energy to suppress the noise and amplify the signal, comparing with traditional weak periodic signal detection methods (e.g., time average method, filtering method, and correlation analysis method). In this work, the numerical calculation is conducted to find the optimal resonance parameters for applying the SR method to the wavelength modulation spectroscopy (WMS). Under the stochastic resonance state, the peak value of 2f signal (a constant concentration of CH4&sim 20 ppm) is effectively amplified to &sim 0.0863 V, which is 3.8 times as much as the peak value of 4000-time average signal (&sim 0.0231 V). Although the standard deviation also increases from &sim 0.0015 V(1σ) to &sim 0.003 V(1σ), the SNR can be improved by 1.83 times (from &sim 25.9 to &sim 15.8) correspondingly. A linear spectral response of SR 2f signal peak value to raw 2f signal peak value is obtained. It suggests that the SR method is effective for enhancing photoelectric signal under strong noise background.参考:Reference: Parameter-tuning stochastic resonance as a tool to enhance wavelength modulation spectroscopy using a dense overlapped spot pattern multi-pass cell, Optics Express 32010https://doi.org/10.1364/OE.465629
  • 中智科仪逐光IsCMOS像增强相机拍摄激光诱导等离子体羽流
    1、应用背景   等离子体是区别于固体、液体和气体的第四种物质聚集状态。在高能环境下,原子的外层电子摆脱原子核的束缚成为自由电子,失去电子的原子变成带正电的离子,这个过程叫电离,这种电离气体就是等离子体,通常由带电离子、自由电子、基态/激发态分子原子和自由基等粒子组成。等离子体在自然界中广泛存在,如太阳、恒星、星际物质、闪电等都是等离子体。   激光诱导等离子体(Laser-Induced Plasma, LIP)是通过激光与物质相互作用产生的一种高温、高密度的等离子体状态物质。当高能量的激光脉冲照射到物体表面时,会使得物质迅速加热并部分或完全电离,形成等离子体。伴随形成的等离子体羽流的演化过程具有超高速、持续时间短(一般几百纳秒)、强自发光背景和小空间尺度的特点,这使得其观测变得具有挑战性。   本次实验采用中智科仪的逐光IsCMOS像增强相机(TRC411),拍摄了激光诱导等离子体羽流的形貌演化过程。基于逐光IsCMOS像增强相机的纳秒级快门门控、高精度的时序同步技术和变延迟序列推扫功能,记录了等离子体羽流的完整演化过程。 2、实验方案   实验设备:   中智科仪逐光IsCMOS像增强相机,型号:TRC411-S-HQB-F F2UV100大通量紫外镜头。   实验室所用激光器为镭宝Dawa-200灯泵浦电光调Q纳秒Nd:YAG激光器,波长1064nm,重复频率1-20Hz。采用激光器Q-out输出触发TRC411相机的方式,对相机Gate通道进行变延迟序列推扫,寻找相机与激光器的同步时刻。   实验流程:   1.实验材料被激发的等离子体羽发光在200nm-500nm左右,因此在镜头前端安装一个430nm的带通滤光片,屏蔽掉1064nm的激发激光和其他杂散光。需要注意观察成像画面中是否有强反射材料,比如样品台的光滑金属反光面或螺丝帽等,为了防止这些强烈反射面的反射光对相机造成损害,需要使用黑色电工胶带将它们遮挡或覆盖。   2. 激光器的Q-out触发输出接到示波器,测得同步输出的TTL信号电平为5V@1MΩ,频率与激光输出频率匹配,均为5Hz。TRC411相机可接受的最大外触发信号电平为5V,保守起见,在触发线末端加入了6dB衰减器,将激光器Q-out输出电平减半。   3. 由于等离子体的发光强度较大,无法确定所使用的滤光片的衰减倍率是否足够,因此首先将镜头光圈调至最小,设置增益为1800,Gate时间13ns(对应光学门宽3ns)。   软件参数设置如下表:   4. 对Gate通道进行变延迟序列扫描,最终找到Gate延时起止时刻在700ns至1100ns之间时,可以捕获到等离子体的发光信号。   软件参数设置界面: 3、实验结果   序列采集SEQ曲线:   根据曲线可以看到实验材料被激发的等离子体发光持续时间约为400ns。   高功率纳秒脉冲激光激发产生的完整等离子体羽形貌演变过程: 4、结论   中智科仪逐光IsCMOS像增强相机具有短至纳秒级的快门,超短的门控可以屏蔽背景噪声,提高信噪比。相机内置的高精度时序控制器可以确保相机与脉冲激光器的同步工作,在确定的延迟捕获等离子体信号。相机的变延迟序列扫描功能可以使相机快速拍摄不同延迟时刻的等离子体信号,获得完整的等离子体演化过程。诸多优势展示了TRC411相机在等离子体诊断方面的重要应用价值。   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。
  • SZX-AR1增强现实体式显微镜系统在医疗器械行业中的应用
    随着经济的发展、人口的增长、社会老龄化程度的提高,以及人们保健意识的不断增强,全球医疗器械市场需求持续快速增长,医疗器械行业成为当今世界发展最快最活跃的行业之一。同时,众多医疗器械制造商的产线上,大量体式显微镜应用于医疗设备的组装和检查。医疗设备关乎人的生命安全,医疗器械制造行业面临着日趋严格的质量管理体系,有好多复杂制造任务需要在体式显微镜下手动完成。SZX-AR1增强现实显微镜的优势方便远程协作产线上用体式显微镜组装医疗设备,有必要进行现场检查,以便在出现问题时确定原因。如果引入了SZX-AR1显微镜,当制造过程中出现问题,装配人员就可以使用Microsoft Teams等第三方协作软件,与场外经理或工程师分享目镜中的实时视图,从而获得相应指导,及时解决问题。专注于操作医疗设备产品种类多且组装要求非常严格,装配人员需要不时地查看显示器上的操作指导,但当视线从显微镜移动到显示器时,施加在零件上的力就会发生变化,可能导致装配错误。如果有了SZX-AR1显微镜,操作指导就可以直接投影到显微镜视野中,装配人员只需专注工作而无需移动视线,尽可能规避操作失误。共享视野,易于培训还有,对医疗器械制造商来说,装配人员的培训是一项费力费时的大工程。传统模式下,培训师通过显示器对学员讲解操作说明,学员再去显微镜下进行操作。因为培训师在教学时不能直接检查学员的工作,而等学员完成后,培训师还需要到显微镜下观察产品,并针对存在的问题进行再培训。若使用SZX-AR1显微镜,培训师与学员就可以共享显微镜视野,使用注释功能直接在视野内给出说明。此外,有了培训视频,可以投影到显微镜视野中,学员就可以在没有培训师的情况下自学和练习。SZX-AR1增强现实显微镜系统的出现,对基于显微镜的复杂制造任务来说,提高工作效率,降低成本十分重要。其受益的不仅是医疗器械制造商,更是广大的电子行业客户群。对于大量使用体式显微镜的产线设计,引入SZX-AR1显微镜,会更好的对产线上的装配和检查工作带来有益的帮助。
  • 集成化微阵列系统用于多类型贵金属@Cu-MOF制备及其拉曼增强性能筛选
    微流体合成作为一种绿色的合成方法,进一步实现了最小消耗、最少污染以及按需精准合成的目标。高通量液滴阵列合成平台不仅可以实现多种材料的批量绿色合成,还可以通过多个并行的微液滴反应器完成多合成参数的分析和优化。然而,微流体合成系统也面临一些挑战。特别是在这种微系统中如何实现多种反应物的快速和可控混合。不均匀混合会影响材料的成核、生长,进而影响材料的形貌及其一系列性质。将超声波与微流体合成系统相结合,可以实现多种反应物的快速高效的混合。由于更快的传质过程,集成化的合成系统有助于实现材料形貌的精确调控,同时具有消耗少、污染小、易于调节、效率高等优势。最近,超声辅助微流体系统的材料合成的研究大多停留在单组分材料形貌或者尺寸分布等方面。然而通过成本和污染更低的集成化平台进行自动化复合材料合成和高通量性能筛选的报道较少,特别是将贵金属纳米粒子与金属有机框架材料相结合。高效准确地负载可以显著降低应用成本,同时可以有效避免纯纳米粒子的自团聚和氧化,从而显著提高稳定性,进一步扩大应用范围。深圳大学张学记、许太林团队报道了一种将超声与高通量液滴阵列相结合的微流体合成平台实现了绿色、低成本、高通量的多种类型复合材料制备及其拉曼增强性能筛选。集成超声模块可以很好地解决液滴合成系统中的快速微混合的问题,而且可以加速材料的形成并提高Cu-MOF对多种贵金属纳米粒子的封装效果。上述制备的多种复合材料的拉曼增强性能可以一次性地通过微柱基阵列进行高通量、低消耗和低污染的筛选和评估。该平台未来有潜力可以通过与机器人平台和人工智能技术相结合扩展到多个应用领域。图1 集成化微阵列系统复合材料合成与拉曼增强性能筛选示意图图2 探究超声对材料形成速度及形貌的影响。A图是没有超声存在的情况下,记录了Cu-MOF的生长情况;B图是存在超声的情况下,记录了Cu-MOF的生长速度;C图是存在超声的情况下,AgNPs@Cu-MOF的生长情况分析。D-F分别对应三种材料在不同时间点下沉淀物颜色分析。G-I分别对应最后沉淀物的SEM结果及其产物照片。图3 材料表征及超声对封装效果的探究。A-C分别是AuNPs,AgNPs和PtNPs纳米颗粒的TEM表征。D-F是AuNPs@Cu-MOF的TEM,元素分布及其紫外表征。G-I是AgNPs@Cu-MOF的TEM,元素分布及其紫外表征。J-L是PtNPs@Cu-MOF的TEM,元素分布及其紫外表征。M-O对比了有无超声的情况下,相同面积内Cu-MOF对不同纳米颗粒封装数量的统计对比结果。图4 超声存在下,材料生长演化过程示意图及其时间序列TEM图像。B1-B3是Cu-MOF;C1-C3是AuNPs@Cu-MOF;D1-D3是AgNPs@Cu-MOF;E1-E3是PtNPs@Cu-MOF。图5 材料吸收性能考察以及多类型材料的拉曼增强性能的评估和筛选
  • 告别试错!机器学习方法增强FIB/SEM系统 微纳制造结果可提前预测
    聚焦离子束 (FIB) 铣削是一种纳米级的直接写入制造技术,其中从目标表面去除材料是用聚焦离子束实现的。它是一种流行且通用的方法,用于创建大约 10-100nm 的结构,尤其多用在半导体行业中。任何 FIB 铣削工艺的工作产品都是束流、光斑尺寸、扫描图案、目标材料特性和设计几何形状(尤其是图案的纵横比)的复杂函数的结果。鉴于这种巨大的复杂性,研究人员和工业用户面临的问题是开发一个描述铣削过程中发生的物理过程的综合分析模型。缺乏这样的模型总是需要耗时的试错测试来建立最佳工艺参数,以实现给定目标上给定铣削操作的预期结果。在Nano Letters上发表的“Deep-Learning-Assisted Focused Ion Beam Nanofabrication”中,研究人员表明,深度学习可用于在扫描电子显微镜图像的2D投影中模拟 FIB 铣削制造的结构的制造后外观,作为过程精度和质量的一个很好的指标。FIB铣削的深度学习模拟。(a) 神经网络在一组二元设计模式、FIB 铣削制造的样品的相应 SEM 图像以及其生产中使用的离子束参数的细节上进行训练。(b) 经过训练的网络能够准确预测 FIB 铣削过程的结果——SEM 成像中样品的预期制造后外观(对于以前看不见的设计)。通过在毫秒时间尺度上生成每个预测,该方法可以用于 FIB 制造过程中的可重复性和精度。在他们的原理验证研究中,研究人员训练了一个神经网络,以在特定目标介质上模拟特定类型的 FIB 铣削任务,同时仅改变离子电流和剂量(即,保持所有其他系统参数不变)。他们指出,在实践中,人们会在相关的各种目标上训练网络完成手头的任务(即,根据应用环境,例如基于半导体晶片的器件表征或用于等离子体研究的纳米制造)材料,并具有全方位的基板和系统元数据(例如,薄膜沉积方法、速率和厚度、晶体取向等;离子电流、剂量、光栅扫描模式、重复次数、离子源、孔径年龄等)。通过这种方式,训练网络将积累对影响过程结果的众多样本和系统参数之间的复杂关系的“理解”。EPSRC 标志的神经网络预测(左栏)和实际 FIB 研磨样品 SEM 图像(右栏)之间的比较:(a)二元设计和离子束电流(孔径)设置为(b)9.8 , (c) 28,(d) 48 和 (e) 93 pA的图像作者得出结论,通过应用机器学习方法,FIB/SEM 系统作为集成的微/纳米制造和样品表征(即制造和原位诊断)平台,其功能增强似乎有相当大的空间。例如,由于成分和原子/分子结构的相似性,材料家族具有相似的物理特性,而神经网络在复杂的多维数据集中发现此类模式非常有效;因此,他们可以类似地“学习”材料类型之间存在关系。原文作者:Michael Berger
  • 钙钛矿量子点超晶格中的稳定蓝光腔增强超荧光研究取得进展
    近期,中国科学院上海光学精密机械研究所红外光学材料研究中心董红星研究员和张龙研究员团队在溴氯掺杂量子点自组装超晶格结构中实现稳定蓝光腔增强超荧光,并解析了量子点超晶格结构通过降低电声耦合进而抑制光致相偏析的机制。相关研究成果以“Stable and ultrafast blue cavity-enhanced superflourescence in mixed halide perovskites”为题发表于Advanced Science。   高质量蓝光光源受限于低的量子效率,相比于红、绿光源仍处于落后的阶段。而钙钛矿量子点体系中的腔增强超荧光是由量子耦合效应和腔光场放大的双重调制产生的超快相干光爆发,可为实现高质量蓝光相干光源提供新思路,解决传统蓝光光源效率低下的局限性。卤素掺杂是在钙钛矿量子点体系中实现蓝光发射最直接的策略。然而,由于光致卤化物相偏析引起的光谱不稳定以及量子点与光腔之间的低耦合效率,使得在这种掺杂卤化物的量子点系统中实现稳定的蓝光腔增强超荧光具有挑战性。   针对上述问题,研究人员通过可控自组装制备得到形貌规则、长程有序、密集排列的CsPbBr2Cl量子点超晶格微腔。在量子点超晶格中,激子离域效应可以有效地减少激子声子耦合,从而缓解光致卤化物相偏析。同时,量子点自组装超晶格微腔具有高的堆积密度、光滑表面和规则几何结构,既可以作为增益介质,也可以作为高光反馈的回音壁腔,可提高量子点与光腔之间的耦合效率。因此,这两个核心问题将在量子点自组装超晶格结构中得到解决。基于这样的卤素掺杂量子点超晶格,研究人员最终实现了具有优异光学性能的稳定蓝光腔增强超荧光。   该工作得到国家自然科学基金,上海市青年拔尖人才计划等项目的支持。图1(a)量子点超晶格通过减弱激子-声子耦合来缓解光致相偏析的示意图;(b)CsPbBr2Cl量子点自组装超晶格微腔在激光泵浦在产生腔增强超荧光(CESF)的示意图;(c)77K下超晶格中随功率变化的蓝光腔增强超荧光发射图,左上角为1.8Pth激发功率下的蓝光腔增强超荧光的条纹相机图像。
  • 中国科大揭示针尖增强拉曼光谱中的化学增强效应新机制
    近日,中国科学技术大学董振超研究小组在探究针尖增强单分子拉曼光谱的化学增强与猝灭机制方面取得新进展。相关成果以“Chemical Enhancement and Quenching in Single-Molecule Tip-Enhanced Raman Spectroscopy”为题作为热点文章发表在Angew. Chem. Int. Ed.上。   表面增强拉曼光谱(surface-enhanced Ramanspectroscopy, SERS)具有显著的信号增强特性,能够在单分子尺度提供目标材料丰富的化学指纹信息,因此被广泛应用于物理、化学、材料、生物等领域的物种识别与结构研究。SERS增强机制通常分为两种:局域等离激元场激发产生的物理增强以及分子–金属之间电荷转移诱导的化学增强。物理增强在SERS信号增强中起主导作用,对其电磁场物理增强图像的理解已经比较透彻。化学增强不仅能在物理增强的基础上进一步增强分子拉曼信号,而且往往会对谱型产生影响。然而,尽管经过近半个世纪的大量SERS研究,化学效应对拉曼信号的具体影响机制仍然不够清晰。这主要是因为化学机制比较复杂,跟单个分子与金属表面之间的局域相互作用密切相关,而且其贡献相对较小,并常常与物理增强效应共存,难以分割和评估。存在这些困难在一定程度上是因为SERS技术难以对这种局域相互作用进行精准表征和控制。因此,迫切需要开展局域环境清晰明确的单分子拉曼实验,以便精确调控单个分子的局域化学环境,深入研究化学效应对拉曼信号的影响。   2013年,董振超研究小组首次在超高真空和液氮温度下展示了亚纳米分辨的单分子拉曼成像技术[Nature 498, 82 (2013)],通过针尖局域电磁场调控将具有化学识别能力的光学成像空间分辨率提高到了一个纳米以下(~0.5nm)。这一结果在一定程度上颠覆了当时人们对于光学成像分辨率和光场限域性的固有认知,极大推动了针尖增强技术和相关纳米光子学领域的发展。在此基础上,2019年,该研究小组通过发展液氦条件下工作的低温超高真空针尖增强拉曼光谱(tip-enhanced Ramanspectroscopy, TERS)系统,进一步对针尖尖端高度局域的等离激元场进行精细调控,将空间分辨率提高到了1.5 Å的单个化学键识别水平,并基于这项技术提出了一种重构分子化学结构的新方法¾埃级分辨的扫描拉曼显微术[National Science Review 6, 1169−1175 (2019)]。   最近,为了深入探究化学效应对拉曼信号的影响机制,该研究小组利用所发展的高分辨TERS技术,通过精心设计和构建四种不同的清晰明确的单分子局域接触环境(图1),探究了单个ZnPc酞菁分子在不同接触环境下的拉曼响应,并结合理论计算揭示了基态电荷转移引起的TERS增强以及界面动态电荷转移诱导的拉曼猝灭的新机制(图2)。图1.单分子TERS实验示意图和四种不同的分子局域接触环境。图2.基态电荷转移引起的TERS增强与界面动态电荷转移诱导猝灭效应。他们发现,当针尖与氯化钠表面单个平面型ZnPc分子进行“弱”的点接触时,TERS信号会被显著增强,与此同时,针尖增强光致荧光(tip-enhanced photoluminescence, TEPL)信号迅速猝灭。TERS和TEPL信号演化表明针尖与分子之间的接触产生了化学相互作用。他们对此提出一种新的物理化学联合作用机制,即针尖与分子的点接触会产生基态电荷转移过程,在与表面垂直的方向上诱导出可观的拉曼极化率,而且该垂直极化偶极还会进一步与纳腔等离激元的垂直电场耦合产生增强的拉曼信号。这种新的增强机制不仅超越了传统的纯化学效应机制,而且也不同于之前普遍认为的在化学增强过程中占主导地位的共振电荷转移机制。另一方面,当分子与金属衬底进行“强”的面接触后,TERS信号严重猝灭,特别是对于分子的面内振动信号。结合DFT理论计算表明,这是由于分子与金属衬底之间的轨道杂化引起的动态界面电荷转移以及表面电磁场屏蔽效应所导致的拉曼极化率的减弱,并且前者起主导作用。但是,通过进一步与针尖产生“弱”的点接触,猝灭的拉曼信号能够被有效“拯救”,这同样是因为上面所提及的基态电荷转移诱导的物理化学机制的联合作用所致。需要强调的是,如果分子与金属衬底的相互作用很弱(例如物理吸附的情况),或者分子垂直吸附在金属表面,这时由于动态界面电荷转移诱导的拉曼极化率的减弱效应会变得很小,预计将不会出现拉曼猝灭现象。   该研究小组还进一步开展了偏压和波长依赖的TERS光谱演化研究,证明了基于基态电荷转移的物理化学联合作用机制的正确性。值得注意的是,对于非共振情况下的针尖−分子点接触构型,体系的拉曼信号在纳腔等离激元场增强的基础上,还将获得超过300倍的极大电荷转移化学增强。   该工作不仅为理解化学效应诱导的TERS/SERS增强与猝灭现象提供了新的视角,澄清和深化了人们对化学增强机制的认识,而且展示了一种通过针尖−分子原子级点接触增强拉曼信号的方法,将对本征拉曼信号微弱的分子(例如生物分子)的化学探测和识别具有重要意义。   文章的第一作者是中国科学技术大学博士后杨犇和特任副研究员陈功。该研究工作得到了基金委、科技部、中科院、教育部、安徽省等单位的支持。
  • 合肥研究院疏水界面表面增强拉曼光谱三维热点研究获进展
    近期,中国科学院合肥物质科学研究院智能机械研究所刘锦淮课题组研究员杨良保等人成功证实了滴于疏水界面的银溶胶在蒸发过程中能产生更多的三维热点,具有超高的表面增强拉曼散射效应。该研究成果对推动表面增强拉曼散射技术在实际检测中应用具有重要的意义。相关成果发表在英国皇家化学会Nanoscale 杂志上(Nanoscale,2015,7,6619-6626)。  近年来,SERS技术由于可以进行无损、高灵敏的指纹识别检测被广泛应用于各大基础研究领域。然而传统意义上SERS 基底的热点是以零维点状、一维线状或二维面状的空间分布构型存在的,这与SERS装置中的激光共焦量三维空间不匹配,如何解决这一矛盾以提高SERS检测的灵敏性仍然是一个很大的挑战。  针对以上问题,刘洪林等研究人员发现一滴纳米粒子溶胶随着溶剂的蒸发会形成一种独特的银纳米粒子三维结构。在这种三维结构中,粒子间距均一,且粒子间的作用以及平面上的静电吸附均会减弱,有助于产生大量的三维热点,增强SERS效应。研究人员还发现疏水界面上产生的三维热点比亲水界面拥有更高的灵敏性和更好的稳定性,并通过原位同步辐射小角X射线衍射(SR-SAXS)对这一不同检测结果的内在机理进行探索解释,有助于进一步推动表面增强拉曼散射技术成为一种实用的分析技术手段。  该研究工作得到了国家重大科学仪器设备开发专项任务、国家重大科学研究计划纳米专项和国家自然科学基金等项目的支持。  文章链接界面三维热点形成原理图
  • 岛津微焦点CT系统助力碳纤维增强复合材料(CFRP)制孔加工新技术
    引 言碳纤维增强复合材料(CFRP:Carbon Fiber Reinforced Plastics)因其高比强度、高比刚性和良好的耐腐蚀性而广泛用于航空航天、国防工业和其他领域。然而CFRP属于典型难加工材料,尤其是制孔加工,CFRP构件为了与其他零部件装配通常要对其进行大量的制孔,传统制孔加工技术难以满足要求,这成为CFRP推广应用的瓶颈。 为了研发高效高质量、低成本的CFRP制孔技术,南方科技大学吴勇波讲席教授团队的汪强博士后研究员等人利用岛津公司的inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统,观察新技术斜螺旋铣削法(THM)和传统螺旋铣削法(CHM)所获得CFRP制孔加工质量。通过inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统对两种不同方法CFRP制孔加工样品进行扫描成像,再使用VG软件对其数据进行比较分析,发现利用CHM获得孔的表面出现明显毛刺,而使用THM获得孔的表面非常光滑。这验证了斜螺旋铣削法这一新技术相比传统螺旋铣削法更有利于CFRP高质量制孔加工。论文链接:https://doi.org/10.1007/s00170-018-2995-5图1 基于CHM和THM的加工孔的3D扫描图图2 inspeXio SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统外观图 图1是通过微焦点CT扫描后的三维立体图像。无需特殊前处理,直接把样品放进inspeXio SMX-225CT FPD HR CT设备中直接扫描,测试速度快,短短几分钟就可以得出清晰的图像。岛津公司inspeXio SMX-225CT FPD HR是一款高性能微焦点X射线CT系统(图2)。特点是检出器动态范围大,相当于1400万像素的输入分辨率,加之进一步改良过的高输出微焦点X射线发生器,完全颠覆了“无法在高电压输出设备上获得轻质材料的高清晰高对比度的图像”这一常识,能够获得大视野范围、高分辨率、高对比度的断面图像。无论是在研发的复合材料(GFRP、CFRTP),还是大型铝合金压铸件产品,这款仪器能够完成各种样品所需要的研究、开发和检查的实验。 图3 基于CHM和THM加工孔的3D扫描图(图片版权归Int J Adv Manuf Technol所有) 图3分别显示了CHM(θ=0°)和THM(θ=5°)加工孔的CT放大扫描结果。图像表明,CHM孔口处存在大量的毛刺,而在THM孔入口处很少出现毛刺现象,从而抑制了THM孔口的撕裂。使用CHM加工时,孔表面在90°α180°时特别粗糙;与之形成对比的是,THM中所有孔表面都是光滑的。 图4 拟合CHM和THM加工孔的扫描3D图(图片版权归Int J Adv ManufTechnol所有)图5 CHM和THM加工孔CT横截面图 (图片版权归Int J Adv ManufTechnol所有) 通过CT扫描CHM(θ= 0°)和THM(θ= 5°)获得的加工孔横截面(图5)。在CHM加工孔的入口和出口表面都发现了分层,这与THM加工的没有观察到分层的孔形成鲜明的对比。THM加工孔表面要比CHM好得多,这归功于在THM加工中,孔的出口加工是分阶段形成:在第一阶段,会生成直径小于所需直径的孔出口,随着加工进行,孔出口直径逐渐扩大到所需直径,从而完成第二阶段的孔出口加工。在这个过程中,第一阶段形成的孔出口分层可以在第二阶段孔加工中消除,从而实现孔出口的高质量加工。 图6 CHM和THM加工孔CT横截面图 (图片版权归Int J Adv Manuf Technol所有) 图7 THM加工孔CT展开图(a)和SEM图(b) (图片版权归Int J Adv Manuf Technol所有) 在图6和图7中,通过CT扫描后用专用图像处理软件把孔内表面展开,可以清晰的观察CHM(θ=0°)和THM(θ=5°)的孔内表面形貌。这一分析手段有利于观察分析被测物体内部结构,是本公司产品的优势之一。在CHM中,当90°α180°时,可以看到粗糙的表面缺陷位于α=135°附近。但是在THM中,所有α角度的钻孔表面都是光滑的。最后通过SEM扫描验证缺陷位置。 SMX-225CT FPD HR微焦点X射线CT系统扫描结果协助研究者验证了THM加工方法在CFRP制孔加工中显著优于CHM,为后续研究提供了准确的数据。
  • 美国为何只给65岁以上老人打增强针?
    欧美很多发达国家都开始制订甚至实施普通人群的新冠疫苗增强针接种计划。但对于今年年初才开始上市的新冠疫苗而言,短短几个月后就要再打一针 “增强”,这里面的科学性与必要性到底如何,仍然是个争议很大的话题。 9月17日的美国食品药品管理局(FDA)关于辉瑞/BioNTech疫苗增强针的外部专家会,可能是第一次公开透明地辩论增强针的意义与相关政策的科学性。 在超过八小时的分析讨论中,美国疾病控制与预防中心(CDC),FDA与辉瑞/BioNTech都各自列举资料,甚至连最早施打增强针的以色列,也派出卫生部门官员与研究人员提供了本国最新数据。最后,该专家会议以绝对多数否决了辉瑞/BioNTech的全民增强针提议,转而推荐向65岁以上老年与其他高危人群提供增强针。 这一方案现在也获得了FDA的正式批准与CDC推荐。该会议与9月22-23日CDC推荐增强针的会议,提供了大量关于增强针的现有数据与决策依据探讨,不仅能让很多关注增强针的公众了解增强针的现状,也值得所有制定增强针政策甚至是普遍防疫政策的管理部门借鉴。 原理:是增强针还是第三针? 在各种报道中,关于增强针经常提到的一个好处是可大幅增加抗体,这也是像辉瑞/BioNTech等药企用于申请增强针上市的关键数据。接种增强针后检测到抗体大幅增加,反映的是增强针激发的免疫反应。但免疫反应远不止抗体这一部分,增强针的科学原理也不仅限于抗体增加这一环。 9月17日,美国FDA专家会议以及CDC关于增强针的多次讨论会议,都提到了从原理考虑,如果让新冠mRNA疫苗接种者接种第三针,到底是属于把初次接种程序由两针变成三针,还是在初次接种外的增强针? 都是第三针,算不算在初次接种程序内有区别吗? 实际上,不同疫苗的接种针数本身就有不同。比如带状疱疹疫苗是两针,而乙肝疫苗是三针。这种针数的不同就是基于免疫反应的完善性。 对于疫苗来说,第一针会刺激初始的免疫反应,这种免疫反应包括B细胞被激活,产生针对疫苗引入的抗原的特异性抗体,同时形成一些记忆B细胞。这些记忆细胞并不产生抗体,但却保留着对抗原的记忆,当再度遇到同一个抗原时可以迅速复制分化成大量可以制造抗体的B细胞。 一般而言,第一针疫苗刺激的免疫反应强度并不大,表现为产生的抗体不多,记忆细胞的形成也有限。当第一针疫苗接种后过一段时间——至少等到第一针诱发的免疫反应下降之后,通过接种第二针疫苗,人体的免疫系统可以产生更强的免疫反应,即所谓的增强,在这一过程中,会有大量的抗体产生,并且会出现结合能力更强或识别更多样化的抗体,同时记忆细胞等也会进一步完善,部分B细胞还可以分化为浆细胞。浆细胞非常长寿,会迁移至骨髓并长期产生抗体,让人体获得长久的免疫保护。 由于这种接种疫苗时免疫反应的规律,大部分疫苗都需要两针,同时两针之间还必须有一定间隔。但不是所有的疫苗在两针后就能获得最完善的免疫保护,这也是为什么乙肝疫苗等不少疫苗还要打第三针才算完成接种。 回到新冠疫苗,作为一种新研发的疫苗,例如辉瑞/BioNTech的mRNA疫苗,现在已知的是接种两针后可以获得非常好的免疫保护。但两针诱发的免疫反应是不是人体免疫系统的极限呢? 这是未知的。 如果前两针诱发的免疫反应已经是此类疫苗能激发的人体免疫反应极限了,那么第三针就只是激发了免疫记忆,再度产生大量抗体,但包括记忆细胞、抗体的多样化程度等等都不会再有改进。人体不会不断大量生产用不上的抗体,所以第三针激发的高抗体也会随时间流逝而降低。也就是说,这种增强针起到的效果只是短暂提升体内的抗体滴度。 如果前两针mRNA疫苗的接种结果并非人体的免疫反应极限,那么引入第三针或许如同乙肝疫苗的第三针,能进一步完善免疫保护。这可能有多种表现,比如刺激形成更多的记忆细胞,这样下次遇到病毒会有更快速更强烈的免疫反应,起更好的保护;又比如产生更“成熟”的抗体,它们与病毒的结合能力更强或识别更多元化,增强对突变的防护力;亦或者是形成更多长效浆细胞,使得抗体下降的曲线放缓,让人体在更长的时间段内受到保护。 如果第三针mRNA疫苗确实可以起到进一步完善免疫反应的作用,甚至推断新冠疫苗的初次接种流程本来就该是三针,那么疫苗就应该设计成三针型疫苗而非两针型。 比较遗憾的是,现在没有足够的数据指向增强针到底只是暂时增加抗体滴度还是可以完善整个免疫反应。辉瑞/BioNTech在FDA专家会上只是提供了第三针接种后一个月的抗体滴度。虽然这个滴度是第二针后高峰的三倍,但无法据此区分第三针是完善了接种人的整体免疫反应还是短期拉升抗体。 最近一些关于mRNA疫苗的研究显示,在第二针后包括抗体多样性、记忆细胞、细胞免疫等方面似乎都到了一个极限[1,2]。如果这些研究具有普遍性,那么增强针的意义将会局限于短期增加抗体。不过这些研究尚属早期,不同人群的结果也可能有差异,如老年人可能存在免疫反应较弱的情况,即便普通人群前两针能达到免疫反应的极限,对于老年人或有基础疾病的人却未必。 但无论如何,增强针仍需要更多完善的研究,不仅局限于一个时间截点的抗体滴度,来明确增强针的作用。 时机:现在是否需要增强针? 增强针的科学原理也会影响到另一个重要问题:什么时候需要增强针,或者现在需不需要增强针? 如果增强针只会短暂增加抗体,那么使用的时机将取决于何时需要增加抗体。 现在很多增强针计划以6个月为界限,该划分最主要的依据是在一些疫苗的抗体滴度跟踪时发现接种6个月后,体内抗体比高峰时已经下降很多,比如Moderna最近在《科学》上就发表了6个月的中和抗体跟踪数据 [3],发现半年后接种者的血清仍能中和包括Delta在内的多个突变株,但中和抗体的滴度比刚接种完时已经大幅下降,即实验里中和同样多的病毒需要使用更多血清。Moderna接种6个月后体内仍有中和抗体但滴度比高峰时显著下降 | 图源[3] 陆续有研究显示,更高的中和抗体滴度对应更好的新冠疫苗有效性。单纯从增加体内抗体的角度,说半年后因体内抗体下降而通过打增强针提高抗体滴度似乎没什么问题。但这种做法缺乏最根本的一个基础,那就是现在科学家尚未明确一个疫苗保护作用必需的抗体下限。也就是说虽然半年后抗体滴度确实大幅下降了(这也在预期中,因为在未遇到病毒的情况下,人体不必大量生产一个用不上的抗体),但并不能说此时疫苗的保护作用已经大幅下滑。 还是来自Moderna的分析,根据它的三期临床试验,发现即便接种完疫苗后检测不到中和抗体的人群,在之后三个月的疫苗有效性仍有50%,而中和抗体滴度100与中和抗体滴度1000的人群,有效性分别为90%与96% [4]。所以不仅是看到中和抗体滴度下滑尚不能明确疫苗是否失效需要增强,即便是增强针大幅提高抗体,能对应多少疫苗保护作用的增加也是需要审视的,毕竟10倍的中和抗体差异对于Moderna的前两针疫苗只带来了6%的有效性差异,像辉瑞/BioNTech的增强针提高抗体滴度到第二针后高峰3倍,在疫苗有效性上的改变仍是未知的,很可能不会如抗体滴度变化那么大。 此外,若以增加抗体为标杆,打过增强针后抗体在高峰后也会下降,一个自然的问题是以后是否会要经常打增强针来维持抗体在高水平。在FDA的专家会上,也有美国方面的专家问以色列的卫生官员,如果增加有效性只是靠暂时的抗体提升,是否打算过段时间再打增强针。之前以色列有官员称需要准备第四针 [5],但在专家会上以色列的卫生官员表示并无此打算。 如果第三针是完善免疫反应,那么问题应该是间隔多久打第三针可以完善免疫反应。这个时间是多久,是不是6个月?现在并不明确,理论上来说间隔越久,这种完善免疫保护的增强效果越好。但如果证明隔得短一些也能做到,那么完全可以以更短的间隔完成三针接种,尽快完善接种效果。 也有科学家提出了另一种思路,即是否可以通过改动前两针疫苗的间隔来完善疫苗的免疫保护。FDA的专家会上有人提出,现在新冠疫苗的接种程序都很激进,如辉瑞/BioNTech是两针间隔三周,是否是因为这样短的间隔导致免疫反应的完善性不足,导致疫苗有效性维持时间不够?如果延长两针的间隔,是否可以让免疫保护更长效,避免今后需要增强针。 不过延长两针间隔会让接种者在更长时间内处于半接种状态,没有足够的保护,在风险收益上未必更佳,对于已经接种了疫苗的人来说更无实际意义,因为已经接种疫苗的人也改不了之前两针的间隔了。 总之,在科学原理上,现在第三针或增强针主要的证据在于可以大幅增加抗体。但除了抗体外,整体免疫反应是否有完善、间隔多久打第三针更好、能转化为多少实际有效性以及可以维持多久,这些都是未知的。 在这种情况下,另一个探讨增强针必要性的思路,则是基于疫苗有效性,特别是对重症防护的有效性在现实中的变化。绝对的防止感染本身是个非常高的要求,特别是如今疫苗要应对的是传播力非常强的Delta突变株,欧美很多国家的感染率又非常高,相当于疫苗接种者长期处在一个病毒量很高的环境中,疫苗接种率因各种原因在不少国家也并不理想,这些因素叠加在一起,指望疫苗来彻底阻断感染或传播并不现实。因此,维持疫苗对重症的保护力才是更合理也是更关键的目标。 而已有的各种研究显示,如今mRNA疫苗防护感染或轻症的作用有一定下降,但对重症的保护仍然维持在较高的水平。其中对轻症的保护力下降可能既有接种时间的影响,也有Delta的作用。不过即便是这方面,下滑幅度可能也是有限的。辉瑞在FDA的要求下比较了三期临床试验中接种中位时间9.8个月与4.7个月的人群感染率的区别。接种时间短的人确实感染风险更低,但换算到有效性,差异其实比较有限——如果接种4.7月的人有效性是86%,那么接种9.8个月的人对应有效性为80% [6]。 重症方面的防护很多研究都显示没有明显下降,比如辉瑞与Kaiser合作的一项研究发现在接种4个月后,疫苗防护感染有效性下降到60%左右,但重症防护在任何年龄段都没有变化 [6]。9月22日,Moderna在《新英格兰医学杂志》上发表了三期临床试验的最终分析,发现在平均跟踪时间5.3个月的试验中,防重症有效性为98% [7]。这些研究都在指向mRNA疫苗对重症的防护维系时间可能是非常长久的,显然无法佐证增强针存在急切的必要性。 支持增强针最有力的证据是来自以色列。在FDA专家会前发表在《新英格兰医学杂志》上的以色列研究,显示接种增强针12天后,60岁以上人群的感染风险下降了10倍,重症风险也有类似下降 [8]。但要注意的是,这项研究在接种增强针12天后跟踪的时间不到两周。这就带来了有效性维持时间能有多久的问题。同时,以色列的卫生官员表示在该国60%的重症病人是接种完两针疫苗的人,对他们来说,需要为接种完疫苗的人提高防护重症的有效性。但在美国,重症与住院仍然绝大多数为未接种疫苗的人[9],这让以色列的情况有多少普遍性与可推广性成了问题。 另一方面,美国CDC统计到现在的所有突破性感染导致住院或死亡的病例中,分别有70%与87%的人是65岁以上的老年人 [9]。可以说老年人或有基础疾病的人如果发生突破性感染,导致严重后果的风险更大。另外,CDC收集的一些研究显示养老院等老年人聚集的地方,疫苗有效性本身就较低,也有下降趋势。从风险收益角度看,在老年人中施行增强针有更强的支持。 反观一般人群,增强针的不仅必要性缺乏支持,也很难做出收益大于风险的判断。对于mRNA疫苗,已知在年轻男性中存在心肌炎的风险,虽然发生率很低,但第二针的风险高于第一针。接种第三针的风险如何是未知的。从收益考虑,对于年轻人群,接种完两针对重症的防护非常好,未看到有下降趋势,第三针在这之上能带来多少进一步的收益,是值得怀疑的。 也是综合这些风险收益评估,FDA的专家会拒绝了辉瑞在16岁以上人群全面施打增强针的申请,转而把人群限制在65岁以上与其它高风险人群。而9月22-23日,CDC负责推荐疫苗使用的专家会议,在基本遵循FDA批准范围的基础上,进一步限制为65岁以上或居住在长期看护中心的人,以及18-64岁有导致重症风险增加的基础疾病患者,否决了FDA批准范围内的工作中高感染风险人员。但在CDC的正式推荐中,CDC主任Walensky博士再次将工作中高风险人群纳入。 这种差异涉及到风险评估上出发点的不同,纳入因职业或环境有高风险的人群,一个比较常见的理由是如医务人员,即便是轻症也无法继续工作,会影响到整个医疗系统的运作。但在CDC的外部专家看来,增强针的风险收益标准应该以接种人为中心出发。对于一个年轻的一线工作人员,打增强针对他个人的最重要收益——防止重症,是很低的,而风险,如罕见的心肌炎却是存在的,不能说他感染了没法上班对社会有影响,就推荐他在个人层面去做一个风险可能大于收益的事情,更何况增强针在年轻人群中防感染一类的收益现在纯属揣测。 这里推荐与不推荐都有一定依据,但更多都是基于推测,反应了增强针在具体收益上因数据有限导致的诸多不确定性。 效果展望:增强针能改变疫情吗? 虽然欧美多国已经或将要为高年龄与高危人群施打增强针,在这些人群里的风险收益评估上或许也是大概率收益大于风险,但增强针对整体疫情控制的帮助却未必乐观。 在FDA的增强针专家会上,CDC的流行病学家承认在美国主要的传播发生未接种疫苗的人群,因此增强针对整体疫情的遏制可能会有限。这个观点也被大多数与会专家们认同。 甚至在直接收益可能最大的老年人中,单独的增强针效果也未必最佳。在9月22日到23日讨论增强针使用推荐的CDC会议上,CDC的科学家提供了养老院中增强针效果的模拟。如果输入风险高(所在地区传染率高)并且设施内工作人员疫苗接种率低,即便增强针效果很好,养老院中的感染病例仍然不少。美国CDC关于养老院中增强针的效果模拟 | 图源[10] 增强针要起到好作用,必须伴随着控制背景感染率与提高工作人员接种率。其中作用最大的是增加工作人接种率。这也是整个欧美疫情的一个缩影。提高疫苗接种率,让更多没接种过疫苗的人打上第一针,所带来的效果会远大于增强针的作用。 根据CDC的估计,在半年的时间段内防止一例新冠住院,在65岁以上的人群中,只需要50人次的初次接种,但增强针需要481人次接种,差距将近10倍 [10]。若把年龄下调到18-29岁,这一差距进一步扩大到22倍,在这一年龄段,连基本的收益大于风险,对于增强针也已不太确定。而CDC的一项民调还显示未接种新冠疫苗的人群中有三分之一表达了增强针的消息会让他们更不愿意接种 [10]。孤立的一项增强针政策或许看着坏处有限,但放到所有防疫政策之中会如何,是有不确定性的。在半年内防止一例新冠住院需要的初次接种或增强针接种人次 | 图源[10] 如果跳出欧美发达国家的小圈子,那么不难发现增强针无疑是为全球疫苗分配不均问题投下了更大的阴影。在已接种的新冠疫苗中,81%是在中高收入国家,低收入国家只分到了0.4%,而致力于为低收入国家提供疫苗的COVAX最近将今年能提供的新冠疫苗数量下调了四分之一 [11]。 如果疫情在接种率极低的低收入国家不断蔓延,很难保证今后不出现一个比Delta更危险的突变株。欧美国家在提出增强针计划时都强调不影响全球疫苗供应,但现今全球疫苗需求远大于供给,很难想象发达国家的大规模增强针计划不会对全球接种造成负面影响。 增强针需要怎么做? 虽然增强针在科学原理、实际有效性上还有很多疑问,但面对短期之内难以控制的全球疫情,增强针仍是一个需要认真考虑的选择。甚至在某些人群中,即便增强针存在不确定性,现在仍会有切实需要。面对这样的现实,增强针的研究与决策都需要往更科学、更理性的方向发展。 首先,对于现在或近期要执行的增强针,必须要把实际需求与潜在的收益风险统一考虑。已有的增强针证据能明确的是接种后可以在短期内大幅增加抗体,对应的实际效果是什么,如果有效果,持续时间多久,都是未知的。这使得增强针能带来的收益存在很大的不确定性。在这种情况下,如果一个人由于年龄、基础疾病或职业,处于高危或高风险状态,那么可能是值得推荐增强针的。但如果推广到普通人群,那么无论是从接种个人的收益风险,还是从整体防疫考虑,增强针都可能是得不偿失。 其次,增强针的研究亟需完善。已公布的增强针中,辉瑞/BioNTech的数据是最多的。可即便如此,这个疫苗增强针的临床试验数据只有300多人,无法评估已知的mRNA疫苗罕见不良反应如心肌炎。在有效性方面,免疫数据只有接种后一个月的抗体滴度。以色列的真实世界数据也只有非常短的跟踪时间。 更详细的增强针免疫反应数据,特别是记忆细胞、细胞免疫等方面的变化,以及抗体增加的维持时间,这些能有助于我们明确,到底是该推荐增强针,还是更改接种程序为三针。 不同疫苗也可能有不同。国药疫苗的一篇预印版论文显示,半年后打第三针后抗体有不错的提升,而且三个月内都维持得不错,记忆细胞与细胞免疫方面也有增加 [12]。这或许意味着,灭活疫苗前两针接种带来的免疫保护可以通过后续接种来继续完善。不过这项试验的人数只有50人,对于明确增强针的安全性来说是显然不足的,需要后续研究来补充。而且从完善免疫保护的角度来说,要考虑到增强针的受众是本身已经通过初次接种获得一定免疫保护的群体,灭活疫苗的免疫原性较低,随着一些有效性更高的疫苗如重组蛋白疫苗上市,应该考虑通过混打的研究来确定一个更高效的增强针。 不仅是欧美开始施行增强针,国内高风险人员也开始推荐在接种灭活疫苗的半年后追加增强针。面对一个我们认识不到两年的病毒以及迅速变化的疫情,很多时候我们的决策不得不建立在相对不完整的信息之上,增强针也是如此。这促进我们去尽快完善相关的研究,补充相关数据的完整度,同时也要提醒自己,在有欠缺的信息上做决策需要有一定的谨慎性。
  • 烟台海岸带所发表表面增强拉曼散射专题评述
    近期,国际权威化学评述期刊——美国化学会Chemical Reviews发表了中科院烟台海岸带研究所以陈令新研究员为核心的“环境微分析与监测”创新团队,关于表面增强拉曼散射(Surface-enhanced Raman scattering,SERS)技术的评述文章——SERS Tags: Novel Optical Nanoprobes for Bioanalysis(Y.Q. Wang, B. Yan, L.X. Chen*, Chem. Rev., 2013, 113 (3), 1391–1428)。Chemical Reviews是国际化学一级学科顶级期刊,影响因子40.197(2011年)。  文章介绍了表面增强拉曼散射“标签”(SERS tags)这一纳米光学生物分析探针的最新进展。近年来,SERS分析探针和相关光谱分析技术在生物分析检测领域展现了巨大的应用潜力,并以其能够解决广泛的生物化学问题成为生物化学研究的重要工具。SERS分析探针是一类由贵金属材料、拉曼报告分子共同组成的新型纳米光学探针,具有灵敏度高、光谱指纹特性强和高通量标记的优点。文中总结了基于多种形貌的金、银纳米材料SERS探针的制备方法和光学特性,较为全面地阐述了其在分子检测、细菌和细胞成像、组织诊断以及活体动物成像等多层次的化学和生物学应用 同时进一步探讨了该技术面临的挑战及未来的前景,如提高单颗粒信号的重现性、发展多功能复合检测平台以及探针的生物相容性研究等。该文对从事SERS领域的研究人员具有一定的参考价值。  烟台海岸带所“环境微分析与监测”创新团队主要从事环境化学监测方面的研究与技术研发工作,致力于以典型污染物(无机离子、有机分子、病原体和生物体内活性物质等)为研究对象,利用生物/纳米材料和光、电、磁、声等分析探测技术,研发分析监测新原理、方法与仪器,特别注重发展基于紫外可见光谱、荧光光谱和拉曼光谱等相关光谱分析技术。在国家自然科学基金、中科院“百人计划”等项目资助下,在基于新型分子印迹材料“复杂基质样品前处理-色谱分离分析”、“纳米生物分析体系的构建”等方面开展研究,取得了一系列创新性研究成果。为解决复杂基质样品分析的技术难题,为发展选择性好、灵敏度高和简单快速的新型纳米光学传感体系提供了新思路。烟台海岸带所在Chemical Reviews发表表面增强拉曼散射专题评述
  • 拉曼增强依然“炙手可热”
    仪器信息网讯 无论是国际拉曼大会、第十八届全国分子光谱学学术会议,还是第三届国际拉曼前沿技术高端论坛,拉曼增强(SERS&TERS)都是“炙手可热”的话题。  从第三届国际拉曼前沿技术高端论坛(HORIBA科学仪器事业部与厦门大学固体表面物理化学国家重点实验室共同主办)中获悉,从1974年,有关拉曼增强的第一篇文章开始,SERS基底和方法的研究经历了四十多年的发展历程,目前已经成为拉曼光谱最热门的研究领域。去年8月份,以“SERS”或者“surface enhanced Raman”为关键词搜索,每年的文章达2000多篇,特别是2000年以后,增长速度明显加快。  但就本次会议来说,第一天的会议主题就聚焦SERS&TERS的技术进展。其中,田中群院士在报告中介绍到,现在拉曼在基础研究方面取得了很大的进展,比如单分子成像、亚纳米空间分辨率、飞秒时间分辨等,但是在实际应用中还有不少短板,如复杂体系中的超痕量物质分析、分子之间弱的相互作用等。当然,SERS的引入和方法的开发解决了部分问题,但是目前,如何将SERS用于实际研究并推向市场也面临着一些问题,如基底和材料形貌的普遍性等。  此外,厦门大学任斌教授、关西学院大学(Kwansei Gakuin University) Yukihiro Ozaki教授、韩国化学研究所(Korea Research Institute of Chemical Technology ,KRICT) Yung Doug Suh博士、华东理工大学龙亿涛教授、吉林大学徐抒平教授、北京大学黄岩谊教授、中国科学技术大学董振超教授也分别介绍了各自课题组在拉曼增强研究领域中的最新进展及面临的挑战等。  相关内容见资讯:第三届国际拉曼前沿技术高端论坛在厦门召开。  此外,在海报展区我们也可以发现,30个展板中有一半以上都涉及到了拉曼增强的研究。而且最后评出的三个“优秀海报奖”的论文内容也全部是有关SERS体系的研究。颁奖现场  获奖名单  第一名  姓名:梁丽佳  单位:吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室  题目:In situ SERS spectroscopy explored molecular changes of intranuclear.  第二名  姓名:龙婧  单位:上海交通大学密西根学院  题目:Reproducible 1010 electromagnetic SERS enhancement in gold nanosphere-plane junctions under radially polarized laser focusing excitation.  第三名  姓名:单洁洁  单位:厦门大学化学化工学院化学系  题目:Mushroom array with sub-10nm gaps:A Novel SERS Substrate.  关于第三届国际拉曼前沿技术高端论坛(RamanFest)  每年一届的RamanFest由HORIBA科学仪器事业部主办,旨在为拉曼领域的广大学者与研究者提供一个共同探讨新技术及应用的交流平台。前两届分别在法国里尔科技大学、美国哈佛大学举办,2015年,第三届RamanFest来到了厦门大学,主题为SERS/TERS新技术及拉曼光谱在生命科学、材料科学中的热点应用等。
  • 布鲁克收购拉曼显微镜企业 Nanophoton 增强分子显微镜产品解决方案
    布鲁克公司近日宣布收购纳米光子公司(Nanophoton Corporation)。Nanophoton 公司总部位于大阪,提供广泛的先进拉曼显微镜产品组合,主要服务于日本的学术和工业研究客户。此次收购填补了布鲁克公司分子显微镜产品组合的空白,布鲁克公司期待在全球范围内为生命科学、生物制药、先进材料、半导体和聚合物领域的研究与开发提供快速、灵活和灵敏的 Nanophoton 拉曼显微镜系统。Nanophoton 提供各种先进的拉曼显微镜系统,这些系统具有超高的速度、灵敏度和空间分辨率,并结合用户友好的工作流程设计,可为用户带来卓越的使用体验,从而增强了布鲁克光学部门的分子显微镜产品组合。其应用包括检测先进的半导体和纳米材料、电池、有机和液晶显示器、纳米碳材料、识别有机成分、绘制片剂中活性药物成分和辅料的分布图以及组织中疾病模式的临床研究。Nanophoton RAMANtouch™ 高速拉曼显微镜可同时测量 400 个高质量拉曼光谱,实现高分辨率光谱成像(图片:Business Wire)纳米光子公司创始人、首席执行官 Satoshi Kawata 教授评论说: "我们最近刚刚庆祝了 Nanophoton 成立 20 周年,很高兴能与布鲁克公司一起翻开我们历史的新篇章。布鲁克公司是 Nanophoton 理想的合作伙伴,它将加速我们的发展,将我们独特的拉曼系统带给全球客户,并共同开发无与伦比的拉曼成像技术。布鲁克光学部总裁 Andreas Kamlowski 博士补充说:"我们热烈欢迎 Nanophoton 团队加入布鲁克公司,并对他们在拉曼显微镜创新方面的杰出业绩和专业知识表示认可。我们期待着这一新的机遇,在全球支持下为我们的全球研究客户带来与众不同的 Nanophoton 拉曼成像系统。交易的财务条款没有披露。2023 年,Nanophoton 公司的收入约为 500 万美元,接近盈亏平衡。关于纳米光子Nanophoton 公司成立于 2003 年,是全球唯一一家拉曼显微镜专业制造商。Nanophoton 公司开发、制造并销售了独特的激光扫描拉曼显微镜,包括可将测量时间缩短数百倍的线照共焦拉曼显微镜,以及采用基于随机过程和信息理论的独特光束扫描方法的拉曼显微镜。Nanophoton 已实现商业化的其他产品包括深紫外拉曼显微镜、30 厘米晶片拉曼显微镜和长焦距成像拉曼显微镜。公司还销售独特的光学元件,如斑点减弱器和径向/方位偏振器。Nanophoton 公司得到了许多客户的大力支持,尤其是日本和韩国客户。关于布鲁克公司布鲁克公司帮助科学家们取得突破性发现,并开发出提高人类生活质量的新应用。布鲁克公司的高性能科学仪器和高价值分析诊断解决方案使科学家们能够在分子、细胞和微观层面探索生命和材料。通过与客户的密切合作,布鲁克公司在生命科学分子和细胞生物学研究、应用和制药、显微镜和纳米分析以及工业应用等领域实现了创新,提高了生产力,并帮助客户取得了成功。布鲁克公司在临床前成像、临床表型组学研究、蛋白质组学和多组学、空间和单细胞生物学、功能结构和凝集生物学以及临床微生物学和分子诊断等领域提供差异化、高价值的生命科学和诊断系统及解决方案。延伸阅读:Nanophoton开启全球化进程中国拉曼阵营再添一员——访Nanophoton总裁兼CEO Michael B. Verst先生
  • 厦大任斌教授于Chemical Society Reviews发表针尖增强拉曼光谱综述
    p  日前,厦门大学化学化工学院任斌教授课题组应英国皇家化学会旗下刊物Chemical Society Reviews邀请撰写的综述“Tip-enhanced Raman Spectroscopy for Surfaces and Interfaces”,近期在线发表于Chem. Soc. Rev., 2017, DOI: 10.1039/c7cs00206h。该综述以课题组工作为主,系统地介绍了针尖增强拉曼光谱(TERS)技术在表面和界面研究的应用,并提出了未来挑战与发展方向。/pp  TERS技术结合了扫描探针显微镜和拉曼光谱技术,可以同时提供表/界面的表面形貌信息和化学指纹信息。由于增强源自金/银针尖的表面等离激元共振和避雷针效应等近场增强效应,使得TERS具有远远超越衍射极限的纳米级空间分辨率和单分子的检测灵敏度。TERS技术可以从纳米尺度和分子水平原位表征和揭示表/界面构效关系,因此在表界面研究中具有巨大的优势。/pp  任斌教授课题组长期从事针尖增强拉曼光谱相关的研究,近年来基于课题组发展的仪器方法,利用TERS在固气、固液界面和增强机理等方面取得了一系列进展(Nat. Nanotech., 2017, 12, 132–136 Nat. Comm., 2017, 8, 14897 J. Am. Chem. Soc, 2015, 137, 11928–11931)。并于2016年获得国家自然科学基金委重点项目的资助。本文从实验和理论两方面,详细介绍了各类TERS针尖的制备和优化手段,回顾了适用于固气界面、超高真空和固液界面研究的TERS光学设计与构造,着重描述了TERS技术在固气(单分子层到单分子,静态到动态反应)、超高真空(亚纳米级别分辨率)以及固液界面(电化学TERS)的研究和应用。讨论了新近发展起来的TERS理论。最后提出从原位检测、优化针尖提高灵敏度、采用计量学方法和扣除光致发光背景等多方面来提高TERS的研究能力,从而进一步推动TERS技术未来更重要的应用。/pp style="text-align: center "img width="400" height="264" title="201706131058341364.png" style="width: 400px height: 264px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201706/noimg/af2c6ccf-e220-4119-b01c-026fe84e2b6f.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp  该综述论文的第一作者为王翔博士后,黄声超等博士生参与了撰写。该工作得到国家自然科学基金委(21633005、21621091)、科技部(2016YFA0200601、2013CB933703)及教育部创新团队(IRT13036)的资助。/pp  论文链接:a href="http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/CS/C7CS00206H#!divAbstract"http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/CS/C7CS00206H#!divAbstract/a /pp/pp/p
  • 【瑞士步琦】基于喷雾干燥技术的表面增强拉曼光谱研究进展
    基于喷雾干燥技术的表面增强拉曼光谱研究进展水污染是一个全球性问题,威胁着人类健康并损害生态系统的健康。水污染物含有多种对人体健康和生态系统产生不利影响的重金属和有机化合物,需要及时发现和分析以维持环境,同时可以尽量减少对人类健康的危害和对生态系统健康的损害。水样中重金属的检测常用检测方法如下原子吸收光谱法(AAS)阳极溶出伏安法(ASV)电感耦合等离子体质谱法(ICP-MS)电化学检测除了以上常用检测方法外,还可以利用喷雾干燥方法结合拉曼光谱技术-表面增强拉曼光谱(SERS)来测定水中污染物。SERS 技术是一种简便、快速进行有机化合物痕量分析的技术。与传统的拉曼光谱相比,它可以获得信号得到显著增强的拉曼光谱。SERS 中的拉曼增强发生在两个或多个聚集的金属纳米颗粒的连接处,即所谓的热点;贵金属纳米颗粒的聚集程度是 SERS 中拉曼信号增强效果的关键决定因素。喷雾干燥法是将储存溶液中的微小液滴雾化,研究者可以通过改变液滴的大小和液滴内纳米颗粒的浓度来控制纳米微粒的聚集程度。纳米微粒的形成是由于液滴内部溶剂蒸发的结果(图1)。同时,喷雾干燥法也可以在不添加表活物质的情况下制备纳米微粒。该方法获得的纳米微粒可以在使用中将探针分子困在热点中,获得比使用传统 SERS 衬底的方法更有效的信号增强效果。在使用传统 SERS 方法时,通常需要通过将待分析溶液滴到衬底上的方式使探针分子分散到热点附近。也可以将 SERS 制备成溶胶,在测试过程中需要添加表面活性剂,这导致在目标物质信号被放大的同时,表面活性剂的拉曼信号也被放大,会干扰测试。而采用喷雾干燥法制备的纳米微粒可避免这些情况的发生。▲图1,用于制备纳米银微粒的喷雾干燥系统示意图本研究采用喷雾干燥方法制备纳米微粒用于探针分子的痕量分析。首先,研究者采用定制化的喷雾干燥系统制备纳米微粒。之后研究制备的银纳米微粒的大小如何影响探针分子(罗丹明B)的 SERS 信号。最后,我们雾化了银纳米粒子和探针分子罗丹明 B 的预混合溶液,以促进探针分子在热点的捕获,从而进一步增强探针分子拉曼信号。1材料在本研究中选择银纳米颗粒(AgNPs)。购买主粒径为 30 nm的AgNP颗粒(Ag Nanocolloid H-1, Mitsubishi Materials Corporation),用超纯水(18.2 MΩ cm)稀释,得到 0.01wt% 和 0.1wt% AgNP 溶胶。罗丹明 B (RhB)作为探针分子。所有材料均未经进一步提纯使用。2采用喷雾干燥法制备 AgNP 微粒用含有 AgNP 的雾化液滴制备用于 SERS 测试的 AgNP 微粒。实验装置示意图如图1所示。液滴雾化使用了一个定制的系统,该系统带有加压双流体喷嘴。当加压气体被引入时,液体样品通过喷嘴内出现的负压被吸入系统。在喷嘴内形成一层液体膜,然后在剪切应力的作用下分解成液滴。在雾化之前,将超纯水与 AgNPs 溶胶混合,以进一步稀释溶胶中任何浓度的潜在污染物。使用氮气作为干燥气和雾化气,将雾化后的液滴从喷嘴输送到加热区。再以 4.5 L/min 的流量将 N2 气体引入加热区,将雾化后的液滴加热至 150℃,促进溶剂蒸发,使 AgNP 气溶胶干燥。雾化系统总流量为 6.9 L/min,液滴停留时间为 0.93s。最后,使用定制的冲击器将干燥气溶胶形式的 AgNPs 沉积在直径为 14mm 的铜制圆形基板上。撞击喷嘴直径为 1mm,因此 AgNPs 以 17L/min 的流速加速撞击。在 SERS 实验前,将沉积的 AgNP 在常温常压下保存 24h。本次共制备四种不同粒径的 AgNPs 微粒,并对其在 SERS 分析中的敏感性进行了检验。雾化 0.01wt.% 的溶胶得到的 AgNP 微粒粒径最小,雾化 0.1wt.% 的溶胶得到的 AgNP 微粒粒径最大。溶胶中 AgNP 的浓度直接影响单个液滴中 AgNPs 的数量。此外,采用差分迁移率分析仪对制备的四种 AgNPs 微粒进行颗粒度分析,四种微粒的平均粒径分别为 48、86、151 和 218nm。3SERS 分析将制备的四种不同大小的 AgNPs 微粒用于微量罗丹明 B 溶液的 SERS 信号获取。 将 100μL 一定浓度的罗丹明 B 标准水溶液滴在铜基底上制备的 AgNP 微粒上。采用 532nm 激光器,在激光功率为 0.157mW,曝光时间为 1s 的条件下获得 SERS 谱图。每个样品在不同位置获得十几张 SERS 光谱。利用数据处理软件对所得光谱进行背景减除,并获得罗丹明 B 位于 1649 cm&minus 1 处的峰强度。4尺寸和形态表征图2 显示了用浓度分别为 0.01wt% 和 0.1wt% 的 AgNg 溶胶喷雾制备的微粒的尺寸分布。可以看到二者的平均尺寸分别约为 38nm 和 66nm,前者微粒的大小与纯 AgNP 颗粒(~ 30nm)的大小大致一致,这证明前者微粒中主要为纯 AgNP 颗粒。后者微粒增大可归因于 AgNPs 浓度的增加,即溶胶浓度的增加。这表明由 0.1wt% 溶胶喷雾干燥得到的微粒中有聚集。由此可知,用该喷雾干燥系统得到的微粒大小可通过气溶胶浓度的大小控制。▲ 图2,由 0.01wt%、0.1wt% 和 0wt% 的纳米银溶胶喷雾干燥获得的纳米银微粒的粒径大小▲ 图3,沉积后纳米银微粒的SEM图像和尺寸分布。(a, e) 48 nm, (b, f) 86 nm, (c, g) 151 nm, (d, h) 218 nm图3 的 SEM 图像分别显示了在未添加探针分子(即RhB)情况下沉积在铜板上的四种纳米银微粒的相应尺寸分布。由 0.01wt% 的纳米银溶胶喷雾干燥获得的微粒形成了亚单层膜(图3a),颗粒的平均测量尺寸为 48nm(图3e),与制备溶胶前的纯颗粒尺寸(30nm)和气溶胶颗粒尺寸(38nm)基本一致,这表明滴在铜板上的纳米银微粒并未明显聚集。如 图3f 和 图3g 所示 3b 和 3c 的纳米银微粒的尺寸为 86 和 151nm。由 0.1wt% 溶胶制备得到的纳米银微粒形成了更大的球形聚集体(图3d),尺寸为 218nm (图3h),是气相测量中发现的 AgNP 气溶胶(图2)的两倍多。气相测量和 SEM 观察之间的这种尺寸差异可能归因于颗粒反弹效应。只有大的 AgNPs 微粒才能更好地沉积,因为微粒与基底之间的接触面积较大,所以具有较高的附着力。最终使用两种浓度的溶胶和 DMA,我们制备了四种不同尺寸的微粒:48、86、151 和 218 nm。5拉曼增强效果与微粒尺寸大小有关图4 显示了不同浓度的罗丹明 B(分别为 10&minus 6、10&minus 8 和 10&minus 10 M),用四种纳米银微粒(尺寸分别为 48、86、151 和 218nm 时)获得的 SERS 光谱。在罗丹明浓度为 10&minus 6 M 时,采用四种纳米银微粒获得的谱图在 500-1700 cm&minus 1 处都均能清晰地观察到罗丹明 B 的所有特征峰(图4a)。表1 列出了罗丹明 B 的拉曼特征峰归属。其中,1649 cm&minus 1 处的 C-C 伸缩振动信号最为强烈,因此被用作计算 AEF,用于评价拉曼信号的增强情况。在未采用 SERS 增强时,没有观察到罗丹明 B 的特征峰(图4a),这证实了纳米银微粒对罗丹明 B 的拉曼信号起到了增强作用。▲ 图4,(a) 10&minus 6 M, (b) 10&minus 8 M, (c) 10&minus 10 M 浓度下罗丹明 B 溶液的 SERS 光谱。箭头表示罗丹明 B 的拉曼特征峰(表1)表1,罗丹明 B 的主要特征峰及特征峰归属拉曼位移(cm-1)特征峰归属1199C-C 键的伸缩振动1281C-H 键的弯曲振动1360芳香基 C-C 键的弯曲振动1528C-H 键的伸缩振动1649C-C 键的伸缩振动6AgNPs 溶胶和探针分子混合后喷雾干燥图4 和 图5 表明,尺寸为 86nm 的 AgNP 微粒是信号增强效果是最好的。研究者又过在喷雾干燥前将罗丹明 B 溶液与 AgNP 溶胶进行预混合(即采用预混合雾化途径),制备微粒。进一步探索了微粒的拉曼增强效果。图6显示了浓度为 10&minus 6、10&minus 8 和 10&minus 10 M 的罗丹明 B 溶液在 86nm AgNP 微粒中的 SERS 光谱。▲图5,粒径为 48、86、151和 218nm 的 AgNP 微粒在 浓度为 10-6 和 10-8 M 罗丹明 B 的 AEF 值。部分测试未获得罗丹明 B 特征峰,因此未计算 AEF 值▲图6 采用 AgNP 溶胶与罗丹明 B 预混后获得的微粒对浓度分别为(a) 10&minus 6 M, (b) 10&minus 8 M, (c) 10&minus 10 M 的罗丹明 B 溶液进行信号放大获得的 SERS 光谱▲图7 喷雾干燥制得 86nm 纳米银颗粒后加入罗丹明 B 溶液和罗丹明 B 溶液与 86nm 纳米银微粒预混后喷雾干燥后的 AEF 值▲图8 (a)喷雾干燥后滴入罗丹明B溶液 (b)罗丹明B 溶液与微粒预混后喷雾干燥7结论本研究采用喷雾干燥方法制备高灵敏度的纳米银微粒。使用定制的系统制备了粒径为 48、86、151 和 218nm 的 AgNP 微粒。滴入10&minus 6 M 罗丹明 B 溶液后,48、86、151 和 218nm AgNP 微粒的 AEF 值分别为 2.4 × 103、4.2 × 103、3.3 × 103 和 4.0 × 103,而滴入 10&minus 8 M 罗丹明 B 溶液后,86 和 151nm 微粒的 AEFs 为 3.4 × 104 和 2.2 × 104。我们发现 86nm 的 AgNP 微粒是本研究中最敏感的纳米结构。与 218nm AgNP 微粒相比,86nm AgNP 微粒的拉曼增强效果更好,这是由于高浓度溶胶制备的 AgNPs 微粒中电子云变形,降低了它的拉曼增强效果。在喷雾干燥前将罗丹明 B 溶液与 AgNP 溶胶预混后获得的拉曼增强效果较喷雾干燥后加入罗丹明 B 溶液更强。在测试浓度为 10&minus 6 M 和 10&minus 8 M 的罗丹明 B 溶液时,预混后喷雾干燥得到 86nm 微粒的 AEF 值分别为 5.1 × 104 和 3.7 × 106。该方式获得的 AEF 值分别是喷雾干燥后加入方式的 12 倍和 110 倍。该方法应该是更适合用于环境污染物痕量分析的方法。8文献引用Chigusa M. etc. Development of spray‐drying‐based surface‐enhanced Raman spectroscopy. Scientific Reports (2022)12:4511雷尼绍公司总部位于英国,自上世纪九十年代 开始提供显微拉曼光谱仪,是最早的商用显微拉曼供应商之一,一直在拉曼光谱领域是公认的领导者。雷尼绍为一系列应用生产高性能拉曼系统,具有完备的光谱产品系列:inVia 系列显微共焦拉曼光谱仪、 RA802 药物分析仪、 RA816 生物组织分析仪、Virsa 高性能光纤拉曼系统、Raman-AFM 联用系统接口、 Raman-SEM 联用系统等。 凭借优越的产品性能及完善的售后服务, 雷尼绍光谱产品系列极大地提高了客户的研发能力和科研水平,被广泛应用于高校科研和制药、材料、新能源、光伏等多个领域研发中。瑞士步琦公司是全球旋转蒸发技术的市场领先者,并且在中压分离纯化制备色谱,平行反应,喷雾干燥仪和冷冻干燥仪,熔点仪,凯氏定氮仪和萃取仪以及实验室/在线近红外等方面是全球市场主要的供货商。我们相信通过提供高质量的产品和优质的服务,我们能给广大的客户在研究开发创新和生产上提供强有力的支持。我们的所有产品均符合“Quality in your hands” (质量在您手中) 理念。我们始终致力于开发坚固耐用、设计巧妙、便于使用的产品与解决方案,以便满足客户的最高需求。凭借小型喷雾干燥仪 B-290 和 S-300,瑞士步琦巩固了其 40 多年来作为全球市场领导者的地位。实验室喷雾干燥仪融合卓越的产品设计与独特的仪器功能,可为用户提供极佳的使用体验。使用实验室喷雾干燥仪可安全处理有机溶剂;S-300 配备的自动模式可节省大量时间,让整个实验过程调节和可重现性更高;远程控制可以带来极致的灵活性,同时方法编程让操作变得对用户更友好。
  • 监测事权上收增强监测数据科学性
    p  生态环境监测是生态环境保护的耳目与基石。没有科学准确的监测数据作支撑,生态环保工作就成了无源之水,无本之木。在“8-12”天津市滨海新区火灾爆炸事件后,大批环境监测人员与消防及医护人员一起奋战在最前线,将公众最为关心的信息传递出来。/pp  环境监测网络的重要性由此可见一斑。/pp  近日,国务院办公厅印发了《生态环境监测网络建设方案》(简称方案),对未来生态环境监测网络建设做出全面规划和部署。方案指出,到2020年,全国生态环境监测网络基本实现环境质量、重点污染源、生态状况监测全覆盖。监测网络将为政府考核问责提供技术支撑,实现生态环境监测与执法同步。/pp  strong谁来测?监测事权上收增强监测数据科学性/strong/pp  在中国气候传播项目中心副主任李玉洁看来,方案的出台表明生态环境监测网络建设将大刀阔斧展开。但将这项工程从美好的顶层设计真正落到实质建设,必须认识到生态环境监测网络建设的重难点。/pp  据调查反映,目前生态环境监测存在一系列问题,比如各级政府、企业、社会的环境监测事权划分不够清晰,存在人为干扰采样装置,随意篡改监测数据等现象,对科学评价环境质量、环境保护目标考核等造成了一定的影响。/pp  全国政协委员、环保部副部长吴晓青就坦言,环保部就发现有些地方为了减轻考核压力,让监测站直接编造监测数据的情况。/pp  为此,方案的一个亮点就是明确提出,环保部适度上收生态环境质量监测事权,以准确掌握、客观评价全国生态环境质量总体状况。地方各级环境保护部门相应上收生态环境质量监测事权。/pp  中国工程院院士、清华大学环境科学与工程研究院院长郝吉明认为,环境监测事权的上收,有利于避免个别地方政府受考核评比等行政干扰对监测数据进行造假,保障环境监测数据的真实性和全局性,增强监测数据的科学性、权威性。/pp  据吴晓青介绍,今年上半年以来,环保部一直在积极推动监测事权上收工作,国家环境监测网络运行机制改革已取得实质性进展。目前,环保部已经就国家环境质量、监测事权上收事宜与财政部达成一致,将分三步完成国家大气、水、土壤环境质量监测事权的上收,真正实现“国家考核、国家监测”。资金保障方面也已作出安排。25亿元中央集中排污费专项资金投入的重点之一就是保障监测事权上收工作。/pp  不过李玉洁指出,监测事权上收并不意味着监测工作全都要依赖中央。完整的监测机制建立还必然要理清中央和地方各级、政府和社会监测的职责和任务。在发挥政府政策制定和监管功能的同时,还需要充分发挥企业、科研机构、环保类非政府组织以及第三方专业监测机构的功能,利用市场机制鼓励社会类监测机构提供监测服务供给。/pp  strong怎么测?强化高新技术建设大数据平台/strong/pp  按照方案的实施思路,生态环境监测网络建设的发展方向可以概括为“统一标准”、“信息共享”。/pp  “这是因为目前相关监测信息的技术规范、评价方法不统一,数据缺乏可比性,共享不足,影响了政府权威性和公信力。”环保部环境监测司有关负责人解释说。/pp  公众环境研究中心主任马军指出,与之前我国的环境监测体系相比,此次推进的环境监测网络建设,无疑在覆盖面以及监测要素上都有大幅度的提升。“原来的监测系统都是比较分散的,不同的部门、地区,比较零散的建立起来的,不管是从规划、规范到信息发布都不是非常统一,共享程度也不高,这些方面希望通过这一次新的建设能够有所改变,能够实现各类数据的全覆盖,包括共享、预报预警能力的提升。”/pp  按照方案要求,未来环境保护部门将会同有关部门统一规划、整合优化环境质量监测点位,建设涵盖大气、水、土壤、噪声、辐射等要素,布局合理、功能完善的全国环境质量监测网络 统一相关环境要素的布点、监测和评价技术标准规范,并根据工作需要及时进行修订完善 同时提出要加快生态环境监测信息传输网络与大数据平台建设,将国务院相关部门和各地的生态环境监测数据进行联网共享,大力加强数据资源的开发与应用。并在信息发布方面,依法建立统一的生态环境监测信息发布制度,实现生态环境监测数据统一发布。/pp  据记者了解,一系列工作已经在积极推进中。截至目前,空气质量、水质、土壤环境监测已取得阶段性成果。比如,为提前谋划配合“土十条”的出台,上半年,环保部组织启动了国家土壤环境质量监测国控点位布设工作,截至目前,已有辽宁、江苏、浙江等10个省份完成了点位布设工作。/pp  在技术应用上,今年,环保部大力推进两颗大气环境监测卫星以及两颗16米分辨率环境卫星后续星的立项与研制。今年年底前,将完善环境遥感监测布局,发布环境遥感“十三五”规划,继续推动“天地一体化”进程。/pp  strong如何做?做好任务分解,完善法律法规/strong/pp  在对未来全国生态环境监测网络充满信心的同时,专家也冷静指出,“目标任务还很艰巨。”/pp  在郝吉明看来,“《方案》提出了生态环境监测工作的指导思想、原则、目标和任务,是纲领性的文件,下一步还要相关部门和各级政府拿出更加具体和细化的实施方案。”/pp  国务院发展研究中心资源与环境政策研究所所长高世楫也表示,下一步需要对各级政府、相关部门和企业的任务有大致分工,进一步细化落实。首先各级政府和相关职能部门应做好任务的分解工作。/pp  上海市环保局总工程师罗海林建议,要进一步明确国家各部委在生态环境监测网络中的职责和任务,以及国家和地方的监测事权划分具体落实方式及时间节点。/pp  在明晰监测事权方面,除了要明确划分各级政府环境监测事权,还要明确划分政府和企业环境/pp  监测事权。明确政府所属监测机构主要承担环境质量监测、重点污染源监督监测、环境执法监测、环境应急与预报预警等职能,其他服务性监测可向市场开放,由社会监测机构承担。/pp  而对于监测数据可靠性和权威性的保障,郝吉明认为应该对现有的大气、水、土壤、生态、近岸海域等监测技术规范进行现状梳理、需求分析,列出需要修订完善的清单,抓紧开展修制订工作,力争统一各有关部门的环境监测标准规范,努力推进各类环境监测机构的监测活动执行统一的技术标准规范。/pp  此外,郝吉明还建议尽快出台环境监测条例、国家环境质量监测网络管理办法、国家环境监测信息发布管理规定等法规、制度,使各项改革的举措固化为法律和制度,使改革工作有法可依,有章可循,扎实推进。/p
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