大面积功率探测器

我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星在酒泉卫星发射中心成功发射。中科院声像中心 任晖摄　　我国二氧化碳监测水平跻身世界前列　　根据联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第四次评估报告，受人类活动的影响，主要温室气体二氧化碳和甲烷的浓度已上升到2500万年以来的最高值，且依然呈上升趋势，地表温度也在逐年升高。温室效应正直接威胁着全人类的生存和发展。精确监视全球二氧化碳的排放状况已成为有效开展气候变化研究和应对的迫切要求。阿拉斯加冰川过去30年消融的景象，图片来自网络　　本次发射的碳卫星作为我国首颗用于监测全球大气二氧化碳含量的科学实验卫星，围绕全球气候变化这一当今国际社会普遍关心的全球性重大问题，以大气二氧化碳遥感监测为切入点，利用高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪、多谱段云与气溶胶探测仪等探测设备，通过地面数据接收、处理与验证系统，定期获取全球二氧化碳分布图，大气二氧化碳反演精度将优于4ppm，使我国在大气二氧化碳监测方面跻身国际前列。　　碳卫星是国家科技部为应对全球气候变化、提升我国全球二氧化碳监测能力部署的一项重大任务。通过863计划地球观测与导航技术领域“全球二氧化碳监测科学实验卫星与应用示范”重大项目立项实施。由中科院国家空间科学中心负责工程总体 中科院微小卫星创新研究院负责卫星系统，中科院长春光学精密机械与物理研究所研制有效载荷 中国气象局国家卫星气象中心负责地面数据接收处理与二氧化碳反演验证系统的研制、建设和运行。　　负责本次发射任务的为长征二号丁运载火箭。本次发射还搭载发射中国科学院微小卫星创新研究院自主安排研制的1颗高分辨率微纳卫星和2颗高光谱微纳卫星。　　小卫星肩负大使命工作人员在低温实验室进行仪器调试，图片来自网络　　22日凌晨3时22分，我国首颗全球二氧化碳监测科学实验卫星发射升空。它成为巡游在地球上空700公里的第三位全球二氧化碳“体检师”。碳卫星将在宇宙中跳起“华尔兹舞步”，不断变换观测模式，完成对全球二氧化碳的监测，并借助模式同化和反演技术，最终形成全球碳排放情况的“体检报告”。　　“小卫星肩负大使命。”国家遥感中心总工程师李加洪说。监测全球二氧化碳分布情况，这是中国应对全球气候变化采取的积极行动，也体现了我国的“大国担当”。而且，“知己知彼”，才能在全球气候谈判中掌握主动权，发出“中国声音”。　　二氧化碳浓度监测，不是想测就能测　　二氧化碳浓度监测，不是你想测，想测就能测。目前为止，只有美国和日本发射了自己的碳卫星。美国OCO-2卫星，图片来自网络　　二氧化碳在大气中的浓度本就非常低。碳卫星总设计师尹增山介绍，从2011年到2016年年底，经过近六年研制，我国碳卫星探测精度达到了优于4ppm(百万分比浓度)。也就是说，当大气中二氧化碳含量变化超过百万分之四时，碳载荷就会发现。　　如何发现?实际上，碳卫星对二氧化碳浓度采用的是“间接测量”法。大气在太阳光照射下，二氧化碳分子会呈现光谱吸收特性，碳卫星通过精细测量其光谱吸收线，可以反演出大气二氧化碳浓度。　　但这根线非常窄。要获取高精度的大气吸收光谱，就要依靠碳卫星的主载荷——高光谱与高空间分辨率二氧化碳探测仪。二氧化碳探测仪核心的技术指标和难点就是要同时实现高光谱分辨率和高辐射分辨率，这就如同检查人的指纹，普通仪器只看得到纹理，而二氧化碳探测仪可以把指纹放大一百倍，精细测量每条指纹的宽度和深度。　　“要达到这么精细的分辨率，必须要有大面积光栅。”中科院长春光机所研究员郑玉权告诉记者，为突破这项关键技术，科研人员从最基础的制造全息光栅所需的高精度曝光系统研究出发，一点点攻克技术难关，最终在碳化硅基底上制造出高精度衍射光栅，并在航空校飞试验中进行了验证。　　碳卫星探测仪上的大面积衍射光栅，能够探测2.06µm、1.6µm、0.76µm三个大气吸收光谱通道，最高分辨率达到0.04nm，这样的分辨率，在国内光谱仪器的研制上也尚属首次。　　说起研制过程，郑玉权感慨颇多。六年的载荷研制，是预研攻关和工程实施的结合。他们从“无”到“有”，实现技术突破 又迎头赶上，比肩国际先进水平。“反正，遇到问题的彷徨、解决问题的艰辛和最终找到答案的欢乐，我们全尝遍了。”　　碳卫星上的“配角”　　将为研究雾霾提供重要数据支撑　　碳卫星上的“配角”——云与气溶胶探测仪也不可小觑。气溶胶，通俗点说，就是大气中的尘埃。探测仪可以帮忙排除探测时云和气溶胶的影响，提升二氧化碳探测数据的可靠性。碳卫星地面应用系统总设计师杨忠东表示，从设计能力上来讲，这款探测仪可以为研究雾霾提供重要数据支撑。碳卫星载荷系统，图片来自网络　　“碳卫星本身，就肩负着‘创新’使命。”李加洪说。作为一颗科学实验卫星，碳卫星身上，至少有四项大胆的技术创新——大面积光栅、多模式定标、敏捷姿态调控以及复杂的反演验证系统。“我们碳卫星的整体水平，比日本的还要高。虽是‘后发’，但我们已经实现了‘并跑’。”　　技术上的卓越，并非这颗碳卫星的唯一追求。在大约半年的在轨测试之后，碳卫星将正式开始两年半的工作——让二氧化碳浓度数据到碗里来。“我们将按照应用需求，对后期数据进行加工、处理、共享和服务。”李加洪透露，科技部联合中国科学院和中国气象局已经制定了碳卫星数据管理办法。碳卫星数据将加载到国家综合地球观测数据共享平台，向国内各类用户提供数据共享服务。在国际合作方面，这些数据也会向地球观测组织(GEO)共享，这也是中国对GEO的实质贡献。　　“一颗卫星远远不够。”不过，让杨忠东欣慰的是，六年来，他们不仅收获了这颗卫星，还了解和掌握了二氧化碳高精度遥感监测仪器的制备过程。“要满足中国社会经济的发展需求，我们还要更多碳卫星。”第一颗有了，后续的，也就不再遥远。

p　　近日，中国科学院重庆绿色智能技术研究院量子信息技术中心团队在以GeSe为代表的IVsupA/supVIsupB/sup大面积单原子层材料制备和能带结构确定，及其器件测试分析研究中取得最新进展。/pp　　目前已有近百种二维材料被人们发现，包括第四主族单质、第三和第五主族构成的二元化合物、金属硫族化合物、复合氧化物等。这些发现不仅打破了长久以来二维晶体无法在自然界中稳定存在的说法，其自身的特性更是呈现出许多新奇的物理现象和电子性质，如半整数、分数和分形量子霍尔效应、高迁移率、能带结构转变等。IVsupA/supVIsupB/sup单晶二维材料MX（M=Ge,Sn；X=S,Se）因极高稳定性、环境友好性、丰富蕴藏量，以及从材料结构到性能上与黑磷烯的相似性而受到广泛关注。基于第一性原理方法对MX的能带结构的计算、对其从间接带隙到直接带隙的临界层厚，以及基于其Csub2v/sub对称结构的压电性能理论预测的研究已多有报道。但受其脆性影响，该类型材料难以直接采用物理撕裂法制备得到单原子层材料。采用化学合成方法，也难以获得较大面积的单原子层（大于1微米）。因此，对IVsupA/supVIsupB/sup单晶二维材料的研究迄今仍停留在理论预测阶段。/pp　　在MX中，GeSe理论上被认为是唯一具有直接带隙的材料，且该材料的光谱范围预测几乎覆盖了整个太阳光光谱，这使它在量子光学、光电探测、光伏、电学等领域有巨大的应用潜力。据此，重庆研究院量子信息技术中心团队研究发现，利用单晶硅表面二氧化硅的隔热效果和激光减薄方法，可以在一定激光功率密度下不断地减薄GeSe的层厚，直至单原子层。其减薄机理是激光在GeSe表层产生高热，由于GeSe材料本身的层状特性，难以将热量及时传导出去，导致层厚被不断减薄。当GeSe的层厚被减薄至单原子层时，整个SiOsub2/sub/Si可以被看作热沉而无法继续减薄。利用此方法，该团队首次实验制备出了100微米以上的GeSe单原子层材料，基于荧光谱、拉曼谱等方法对GeSe单原子层的原子和能带结构进行研究，并基于第一性原理方法理论印证了实验结果的可靠性。实验和理论计算表明，GeSe单原子层的荧光谱非常宽，从可见光波段到近红外波段发现了8个荧光峰，从间接带隙到直接带隙的转变发生在第三层。此外，该团队分别实验制备出了基于GeSe体材料和二维材料的晶体管，其I-V和光反应性能表明，二维材料的光敏度是相应体材料的3.3倍，同时二维材料器件的光反应度也远优于相应体材料器件。/pp　　相关研究成果发表在emAdvanced Functional Materials/em上。该研究得到了重庆市基础前沿重大项目、中科院“西部之光”西部青年学者A类项目、国家自然科学基金面上项目的资助。??/ppbr//p

在基于垂直腔面发射激光器（VCSEL）的激光雷达和面部识别系统中，对激光束的多属性评估至关重要。这些属性包括功率、频谱和时间脉冲形状，它们共同决定了激光性能的优劣。然而，捕获和准确测量这些属性，特别是对于准直、发散、连续和脉冲光源，极具挑战性。Labsphere的多功能激光功率积分球和传感器凭借其出色的性能和精确度，为解决这些问题提供了有效方案。我们可根据您的需求提供激光功率测量积分球。选择不同的尺寸和涂层以满足您特定的测试激光功率水平。同时，根据测试激光的波长以及光学探测器的光谱响应度校准范围，我们可为您定制最合适的光学探测器，确保满足您的所有需求。特点确保激光器发出的功率能够被全面收集，无论其发散角度或偏振状态如何。高效地衰减高功率，以防止传感器过载。集成第二个探测器端口，用于进行光谱监测或扩大波长覆盖范围。减少在裸露状态下，传感器有效区域响应不均匀所引起的误差。应用&bull 连续（CW）与脉冲激光测量&bull 实验室与生产测试&bull 镜头校准&bull 激光功率质量评估LPMS 配备皮安计和激光功率软件&bull 第n波长的平均辐射功率（连续波）&bull 第n波长的平均峰值辐射功率（脉冲）&bull 探测器采样率（Hz）&bull 探测器扫描间隔（秒）&bull 激光功率密度：单位面积的瞬时激光束功率，单位为W/cm2，可选择以cm2为单位的光束面积需要输入光束面积&bull 最大功率（连续波）&bull 最小功率（连续波）&bull 峰值辐射功率（脉冲）&bull 脉冲宽度或脉冲持续时间间隔&bull 辐射功率范围（连续波）&bull 辐射功率（W）&bull 重复率/频率（脉冲）&bull 标准偏差（连续波）&bull 总脉冲数&bull 波长（由客户根据激光输出和校准数据表选择）

升级高效稳定的钙钛矿薄膜是钙钛矿太阳能电池工业化中的一项具有挑战性的任务，部分原因是缺乏高性能空穴传输材料（HTM），它可以同时促进空穴传输和调节钙钛矿薄膜的质量，特别是在倒置太阳能电池中。南京邮电大学陈润锋、Ye Tao和华北电力大学李美成等人设计了一种基于N-C = O共振结构的新型HTM，以促进钙钛矿薄膜的结晶和底表面缺陷的调节。受益于供体-共振-供体 (D-r-D) 结构中的共振互变（N-C = O 和 N+ = C-O&minus ）以及与钙钛矿中不配位Pb2+的相互作用，所得具有两个供体单元的D-r-D HTM不仅表现出优异的空穴提取和传输能力，以及钙钛矿的高效结晶调节，用于大面积的高质量光伏薄膜。基于D-r-D HTM的大面积 (1.02 cm2) 器件表现出高达21.0%的高效率 (PCE)。此外，大面积器件具有优异的光热稳定性，在高温（~65°C）下连续AM1.5G光照超过1320小时且无需封装的情况下，PCE仅降低2.6%。本研究采用Enlitech QE-R产品进行量测。

近日，安徽省发布2022年“揭榜挂帅”榜单任务。该榜单围绕新型激光晶圆切割技术研发、大面积动态X射线成像传感器研发及产业化、商业航天星座集群跨域协同关键技术研究与验证、面向新一代超声诊疗的高性能MEMS换能器芯片关键技术研究、大型盾构超高性能滚刀和常压换刀设备研制及应用、国产化大飞机复杂型腔薄壁机匣的技术攻关、屏蔽X射线与伽玛射线及混合场辐射的亚克力板材制备关键技术、新能源汽车驱动电机用高强无取向电工钢关键技术及产业化应用、高强透明微晶玻璃关键技术研发、植保药物噁草酮绿色创制及产业化项目、玉米耐密抗锈病种质创新技术与新品种选育、大豆“智能不育系”构建与分子育种产业化应用、废旧磷酸铁锂电池全元素综合利用技术与示范、基于生物底盘构建的脂类药物绿色高值化制造关键技术研发与产业化、200kW大功率燃料电池电堆及核心零部件等关键技术开发方面进行支持。对成功揭榜并立项的项目，由安徽省财政采取无偿资助方式，给予发榜方最高1000万元/项配套支持；对符合《支持科技创新若干政策》（皖政〔2017〕52号）规定加大支持的相关区域项目，支持资金上浮20%。榜单任务详情如下：一、新型激光晶圆切割技术研发需求目标：开发基于空间光调制器的激光隐形切割工艺及成套设备。需重点突破的技术难点：1. 高精度气浮平台的研发。系统可达到±1um的重复定位精度，最高可实现3G的加速度，2000mm/s的运动速度。2. 光路涉及实现激光的空间调制。通过GS算法、模拟退火算法等技术，通过对最终需要的激光光斑三维布情况来计算输入相位全息图，实现高效率高品质的全息图计算。3. 切割焦点Z向动态补偿。实现位移传感器和聚焦光轴与划片方向平行安装，位移传感器采集的晶圆面起伏信息传输给纳米电机根据晶圆平面起伏量进行焦点的实时补偿以达到实时动调焦的目的。4. 可变整形光斑控制系统。实现不同宽度的切割，镜片设计，制造指标，镀膜指标，系统精度完全自主可控。5. 光路自动稳定系统研发，确保设备在恶劣环境下可持续的稳定工作。成果形式：基于空间光调制器的激光隐形切割工艺及成套设备。技术指标：二、大面积动态X射线成像传感器研发及产业化需求目标：利用发榜方高性能金属氧化薄膜晶体管半导体器件研发制造平台，研发设计大面积动态X射线成像传感器，建立全套工艺流程，确定完整制程条件，确保该平台后续能够长期稳定生产，且制造成本与非晶硅薄膜晶体管技术条件下的制造成本基本保持一致。成果形式：产出基于碘化铯闪烁体以及金属氧化物薄膜晶体管光学传感基板技术的大面积动态X射线成像传感器。技术指标：尺寸≥43cm×43cm。其中金属氧化物薄膜晶体管器件的电子迁移率≥7cm2/（Vs），TFT漏电流≤10e-14A，TFT器件PBTS≤2V、|NBTIS|≤2V，光量子效率≥70%（550nm）；X射线成像传感器器件空间分辨率≥5lp/mm；实现大面积动态X射线成像传感器产业化生产。三、商业航天星座集群跨域协同关键技术研究与验证需求目标：以大规模低轨遥感星座集群为应用背景，研究与验证商业航天星座集群跨域协同关键技术，实现星座集群的整体协同任务规划、分布式执行和星地资源的统一运控管理、共享。需重点突破的技术难点：1. 基于用户知识画像的需求推理与智能优化；2. 面向星座集群的星地一体化协同技术；3. 基于统一标准的资源服务化封装技术；4. 面向星座集群的跨域协同验证系统。成果形式：1. 构建面向商用星座集群卫星的运控标准规范体系；2. 提出基于用户知识画像的需求推理与智能优化方法，并完成工程化验证；3. 提出面向星座集群的星地一体化协同方法，并完成工程化验证；4. 攻克基于统一标准的资源服务化封装技术，并完成工程化验证；5. 提出面向星座集群的跨域协同任务规划方法，并完成工程化验证；6. 开发涵盖多种载荷、多个星座的卫星数据库一套（包括但不限于轨道参数、姿态限制条件、成像分辨率等参数）；7. 研发面向星座集群的跨域协同任务规划平台系统；8. 研发星座集群统一测运控中心原型验证系统；9. 申请专利和软件著作权10项；10. 培养研究生不少于5人。技术指标：1. 协同能力1)支持星座数：不小于10个（超出国内规划商业星座总数）；2)卫星数量：不小于2000颗(优于美国SpaceX公司Starlink星座卫星在轨总数)；3)支持站网资源数：不小于200个（超出国内商业站网总数）；4)站网资源有效利用率：不小于60%（平均值）。2. 处理能力：集中调度24h内的任务数量100个以上，处理时间小于2min；3. 并发能力：同时接入用户数量10000个以上，支持大众用户并发提报；4. 场景支持：支持常规遥感、应急遥感、灾害遥感、战时等场景，预留扩展与民用卫星、特种卫星的接口；5. 可视化能力：卫星、任务需求、地面站等的2D、3D显示。四、面向新一代超声诊疗的高性能MEMS换能器芯片关键技术研究需求目标：对标国际先进水平的荷兰飞利浦公司的LUMIFY手持式超声诊疗仪器CMUT产品，开展面向新一代超声诊疗的高性能CMUT芯片设计、制造、封装和接口电路关键技术研究，突破低功耗、低成本、高分辨率、三维实时成像等工程化技术，研制出商业化产品，推动智能化便携式、手持式超声诊疗设备应用。需重点突破的技术难点：1. 高性能CMUT多场耦合机理及阵列结构设计技术；2. 兼容CMOS的高密度二维阵列CMUT批量化、高可靠制备技术；3. 良好匹配人体声阻抗的低应力封装与测试技术；4. 低功耗二维阵列CMUT接口电路设计技术。成果形式：1. 高性能CMUT设计技术报告1套；2. 高性能CMUT高可靠工艺设计及制备报告1套；3. 高性能CMUT芯片鉴定文件及实验测试报告1套，产品通过安徽省省级或行业协会鉴定并形成销售；4. 申请专利≥5项，其中申请发明专利3项。技术指标：CMUT阵列数≥8×8；中心频率≥3MHz，分数带宽≥120%(-6dB）；阵元单位面积发射灵敏度≥1.5kPa/V/mm2，接收灵敏度≥10µV/Pa/mm2。五、大型盾构超高性能滚刀和常压换刀设备研制及应用需求目标：开发大型盾构工况用超高性能滚刀和常压换刀设备。需重点突破的技术难点有刀具的设计、刀具材料制备技术、刀具集成制造技术（机械加工、热处理、激光表面处理、焊接、装配、检测）、刀具性能综合评价和常压换刀关键技术等。成果形式：1. 掌握超高性能滚刀和常压换刀设备制备感应加热、激光熔敷等关键技术。2. 申请专利10项，其中发明专利5项，获授权发明专利2项；发表相关中英文学术论文5篇。3. 发布企业标准2项；形成新产品2项，新装置2项，新工艺5项。技术指标：1. 刀圈有梯度硬度变化，整体平均硬度达到50HRC，刀盘表层硬度达到55-65HRC，硬质合金刀尖部分70-80HRC。刀圈芯部吸收功AKU大于20J。2. 研制新型常压换刀设备，攻克常压换刀设备的结构件和密封件长寿命及稳定性技术，实现开关500次仍满足密封要求。3. 研制高强度耐磨闸门，攻克高水压长寿命多层密封技术，设计了导向定位轴套装置，开发超高水压常压下封闭式换刀成套装备，形成更换工艺规程。六、国产化大飞机复杂型腔薄壁机匣的技术攻关需求目标：解决航天发动机轴承座等关键结构零部件整体铸造技术难题，实现国产化大飞机类复杂结构件产品的尺寸精准控制，掌握关键尺寸变形规律，对铸造冶金缺陷的检测和修复的质量得以可控，同时在制造过程中的蜡模、型壳等尺寸和性能得到保证，从而得到完整的工艺参数、工艺流程文件、工艺规范及合格的轴承座零件实物。需重点突破的技术难点：1. 完成高冶金质量铸件浇注工艺研究；2. 完成全尺寸轴承座铸件铸造应力、缺陷及组织调控控制技术研究；3. 轴承座铸件无损检测技术研究；4. 完成快速成型轴承座光敏树脂件、变强度模壳制备工艺研究；5. 轴承座的全尺寸精确控制技术研究；6. 全流程轴承座铸件稳型工装研制；7. 轴承座铸件热等静压工艺研究。成果形式：1. 轴承座铸件浇注系统设计数据文件及工艺规范，根据XXXXX要求汇编；2. 轴承座铸件快速成型光敏树脂模型数据；3. 轴承座铸件无损检测报告；4. 轴承座铸件尺寸检测报告；5. 蜡模模具及定型工装1套；6. 研发过程中产生的专利1份。技术指标：1. 轴承座整体铸造成型，表面无裂纹、凹坑等铸造缺陷；2. 轴承座关键区域采用X射线检测，按XXXXX验收；3. 轴承座关键区域采用荧光检测，3级灵敏度，按XXXXX验收；4. 轴承座铸件尺寸精度满足图纸要求，表面粗糙度Ra=6.3；5. 轴承座铸件的化学成分和力学性能按XXXXX验收；6. 对铸件指定区域进行打压试验，加压到0.1MPa-0.14MPa，零件放入水中，不允许泄露；7.铸件按均匀化+热等静压+固溶热处理状态交付。注：XXXXX为客户验收规范，因涉密所以不能对外公布，揭榜单位在正式揭榜后可与我司联系。签署保密协议后再单独提供。七、屏蔽X射线与伽玛射线及混合场辐射的亚克力板材制备关键技术需求目标：研究屏蔽X射线和γ射线及混合场辐射的亚克力板材制备关键技术，开发一种光学透明度好、质轻性韧，良好加工性能的新型材料。需重点突破的技术难点：防辐射材料的透明度；防辐射材料的铅当量；防辐射材料的光/热/辐照稳定性；X射线/γ射线及混合场辐射防护。成果形式：1. 提供具有防护X射线/γ射线及混合场辐射的亚克力板材样品，厚度为5-8-10-18-22mm等不同规格。2. 供1-2家医疗单位或防辐射应用企业实际应用测试，并提供用户测试报告。3. 申请国家发明专利2项。技术指标：1. 防护X射线铅有机玻璃屏蔽板（以某一种规格举例）铅含量:15%铅当量:0.2mmPb（10mm厚）透光率：≥80%冲击强度：≥1.5KJ/m2拉伸强度：≥30MPa维卡软化点：≥85℃密度：1.4g/cm3 2. 防护γ射线有机玻璃屏蔽版γ射线屏蔽率60%以上，其它指标参考X射线铅有机玻璃屏蔽板，或与应用单位协商。3. 防护X射线/γ射线混合场辐射有机玻璃屏蔽板X射线屏蔽率90%以上，γ射线屏蔽率60%以上，其它指标参考X射线铅有机玻璃屏蔽板，或与应用单位协商。八、新能源汽车驱动电机用高强无取向电工钢关键技术及产业化应用需求目标：新能源汽车驱动电机用无取向电工钢制造及产业化。需重点突破的技术难点：1. 建立新能源汽车驱动电机用无取向电工钢成分体系；2. 形成新能源汽车驱动电机用无取向电工钢生产流程关键技术，保证生产过程顺行，产品质量稳定；3. 建立新能源汽车驱动电机用无取向电工钢综合性能（高强度、低铁损、高磁感）调控机制，保证成品磁性能、力学性能达到理想水平；4. 形成15万吨/年新能源汽车驱动电机用电工钢带示范生产线，并开发5个以上系列化新产品牌号。成果形式：1. 科技成果：开发新能源汽车驱动电机用无取向电工钢5个以上牌号，制定相应标准和规范2-3项。2. 知识产权：发明专利申请数10项，发表论文5篇，技术秘密20项。3. 形成年产15万吨薄规格高牌号电工钢制造示范线。4. 形成技术标准、技术规范2-3项。技术指标：开发5个以上牌号新产品，产品性能达到国际先进水平。典型牌号产品性能达到：AV系列：0.20mm：P1.0/400≤12.0W/kg，B50≥1.61T，ReL≥400MPa，Rm≥490MPa；0.25mm：P1.0/400≤13.0W/kg，B50≥1.61T，ReL≥420MPa，Rm≥490MPa；0.30mm：P1.0/400≤15.0W/kg，B50≥1.62T，ReL≥440MPa，Rm≥510MPa；AHV系列：0.20mm：P1.0/400≤12.0W/kg，B50≥1.64T，ReL≥400MPa，Rm≥490MPa；0.27mm：P1.0/400≤14.0W/kg，B50≥1.64T，ReL≥410MPa，Rm≥490MPa；0.30mm：P1.0/400≤15.0W/kg，B50≥1.65T，ReL≥410MPa，Rm≥500MPa。九、高强透明微晶玻璃关键技术研发需求目标：针对移动终端用盖板玻璃对耐摔、耐刮擦、耐冲击等性能的需求，实现高强透明微晶玻璃的规模化制备。需重点突破的技术难点：1. 研制高强度高透过率微晶玻璃组成配方；2. 微晶玻璃熔制、压延成型技术攻关；3. 解决微晶玻璃的后端加工和应用技术问题。成果形式：实物成果：1.开发高强透明微晶玻璃关键技术和成套工艺装备并成功应用；2.建成移动终端用高强透明微晶玻璃小规模生产线一条；3.满足指定性能指标的高强透明微晶玻璃小批量产品。知识产权：1.申请专利15项，其中发明10项，实用新型5项；2.发表学术论文3篇。技术指标：密度2.4～2.6g/cm3；弹性模量95GPa；强化前硬度700kgf/mm2；强化后硬度750kgf/mm2；断裂韧性≥1.0MPam1/2；膨胀系数70-80（10-7/K）；软化点800（107.6dPaS(℃)）；折射率1.58ND；透光率≥90%；应力层深度≥100μm；跌落情况（实测数据）≥1.8m（180目砂纸(2.5D)）。十、植保药物噁草酮绿色创制及产业化项目需求目标：植保药物噁草酮的经济性、安全性和低碳性工业化开发和生产。需重点突破的技术难点：1. 设计新合成路线，从基础原料出发仅通过4-6步合成原药，并且绕开硝化，氢化，重氮化，氯化亚锡还原，高压强酸（四氯化锡）氢化等高危工艺；2. 每一步反应均不能涉及强酸、强碱、强氧化性等高腐蚀性和高危险性物料；3. 工艺条件温和、能耗低、最大量减少碳的排放；4. 经济性要高，避免使用昂贵且不能回收的试剂和催化剂；5. 使用商业可得或者具有自主知识产权的催化剂，不能受国外厂家的制约；6. 整体合成路线和工艺要达到工业化生产的要求。成果形式：探索开发一种优于现有的噁草酮的技术研究路径和技术实施方案，达到工业生产放大的水平，获得噁草酮生产的新技术新工艺；申请发明专利（WO专利）3项，实用新型6-8项；发表SCI专业论文5-6篇；制定企业标准项4项。技术指标：1. 工艺路线能耗降低40%，三废降低50%；2. 工艺路线官能团转化（化学反应）减少3至6个；3. 新工艺产品含量达到97%以上（噁草酮原药GB/T 22173-2021要求95%）。十一、玉米耐密抗锈病种质创新技术与新品种选需求目标：综合利用基因编辑、EMS诱变、双单倍体育种等现代生物技术，精准定位、高效聚合耐密、抗南方锈病有利基因，打破基因连锁，实现玉米育种技术的重大创新，精准高效创制优良种质资源，培育耐密、抗南方锈病突破性新品种，突破我省及黄淮海区域玉米产量和品质大幅提升的“卡脖子”技术，促进农民增产增收，保障国家粮食安全。需重点突破的技术难题：1. 玉米耐密抗锈病种质高效创制技术；2. 玉米耐密抗锈病优良自交系选育与精准鉴选技术；3. 选育耐密抗锈病突破性玉米新品种；4. 玉米耐密抗锈病新品种适配生产技术集成与示范推广。成果形式：1. 技术成果：快速精准定位耐密、抗南方锈病基因位点，打破玉米耐密、抗南方锈病基因连锁，实现有利基因精准高效聚合，实现玉米育种技术的重大创新与突破。通过精准定位耐密抗锈病基因，结合基因编辑技术和双单倍体育种，打破玉米耐密、抗南方锈病基因连锁，实现有利基因精准高效聚合，逆境穿梭选择，表型精准鉴定，建立精准高效育种技术体系缩短育种周期，将自交系创制鉴选周期由6-7代缩短至1-2代。2. 产品成果：培育出适宜安徽及黄淮海区域的耐密性、抗南方锈病的突破性玉米新品种1-2个，对标国内推广面积最大的先玉335（美国先锋公司）：耐密性提高10%以上，产量提高10%以上，南方锈病抗性由高感提高至高抗；同时大面积生产产量较安徽目前平均单产增加20%以上。技术指标:1. 建立玉米种质高效创制技术1-2项，绿色高效生产技术模式1项；2. 发掘调控耐密、抗锈病的主效基因和遗传位点10-15个；3. 创建20-30份抗锈病能力强，适宜密植的玉米新种质，鉴定优良玉米新组合15-20个，筛选高配合力自交系2-3个；4. 选育目标性状优良的玉米新品种3-5个。其中，国审1-2个；5. 申报专利2-3项，发表论文3-5篇；6. 新品种累计示范推广300万亩，亩增产50公斤，实现粮食增产1.5亿公斤，农民增收3.75亿元以上。十二、大豆“智能不育系”构建与分子育种产业化应用需求目标：大豆“智控不育系”构建与分子育种产业化应用，需重点突破的技术难点：1. 创制高效“智控不育系”，实现细胞核杂交大豆“三系”配套；2. 筛选强优势杂交组合，实现大豆优质、高产协同提升；3. 建立智能育种技术体系，培育突破性大豆新品种；4. 建成智慧化种子生产基地，实现大豆分子育种技术产业化。成果形式：1. 构建可以用于大豆细胞核雄性不育杂交制种的多控智能不育系1-2个。2. 构建生产上大面积应用品种为背景的高产优质协同提高的强优势杂交组合1-2个，新品种比生产上大面积应用品种单产提高15%以上。3. 利用智能不育系选配强优势杂交组合20-30个；培育产量性状有突破性的大豆分子育种新品种（系）1-2个。4. 建成1个智能化杂交大豆制种和种子生产基地，打造现代化分子设计育种平台，确保大豆杂交制种和分子育种技术全链条产业化。技术指标：1. 创制雄性不育系的周期2个大豆生育期；2.“智控不育系”遗传背景依赖性80%，异交种获得率大幅高于大豆天然异交率水平。3. 选育的新品种能较好适应安徽淮河以北气候条件。4. 新种质在产量构成要素和品质指标方面的配合力方面达到国内领先水平。5.“分子设计育种平台”能够有效发挥大豆功能基因组与分子聚合育种的双重作用，系统提升大豆分子育种新产品研发水平，育种新基因、新技术的利用效率提升30%以上。6.“智控不育系”育种体系制种安全系数高，无生物安全风险，制种产量提升20%以上。7. 制种生产基地整体实现水肥一体化管网全覆盖，日常操作机械化率 100%，管理自动化程度60%以上。十三、废旧磷酸铁锂电池全元素综合利用技术与示范 需求目标：研发一套完整的磷酸铁锂电池全元素回收工艺与示范生产线，满足国家对固废无害化处理及资源化相关政策要求。需重点突破的技术难点：1. 废旧磷酸铁锂电池无害化破碎处理研究，包括拆解、梯级利用筛选、新型热解技术、高效分离封装材料和正负极混合材料。正负极材料分离率要求达到96%，其他元素高于95%。热解实现二恶英低排放且尾部废气净化设施满足国家环保标准。2. 优选针对磷酸铁锂电池正负极混合材料优先选择性提锂的化学试剂，在控制杂离子钠、钾的引入量的条件下，保证锂的回收率达到90%以上，明显优于目前行业实际水平，并具有经济实用性。3. 针对液相中的锂，设计环境友好的工艺以及专用结晶器，在不增加环保压力的条件下，制备高值化锂产品。4. 设计的磷酸铁与石墨材料绿色分离技术与工艺。对提锂后的磷酸铁与碳材料，设计绿色分离工艺，得到有经济性的铁、碳产品。成果形式：1. 研发出废旧磷酸铁锂动力电池回收处理技术，实现磷酸铁锂动力电池资源化，锂分离回收效率达到90%以上。实现工业级别废旧磷酸铁锂动力电池资源化再利用，电池全元素回收效率达到或优于行业标准，形成废旧磷酸铁锂电池全元素综合利用工艺包。2. 建立废旧磷酸铁锂动力电池资源化高效回收、年处理量 5000吨示范线1条。3. 发明专利5项、实用新型专利5项；制定企业标准3项，编制行业标准1项；发表高水平学术论文8篇。产品技术指标：1. 建立废旧磷酸铁锂电池全元素回收处理工艺技术解决方案1套。2. 分别设计锂、铁、磷、碳回收工艺，锂分离回收率达到90%以上，铁、磷、碳回收率高于95%。如果无法制备钠、钾高值产品，分离工艺中控制钠、钾元素的加入量低于现有工艺水平。3. 磷酸铁锂动力电池封装材料和正负极混合材料无害化拆解分离处理。铜粉、铝粉纯度≥90%，隔膜纯度≥98%，正负极混合材料回收率≥96%，正负极混合材料纯度≥97%，热解炉二恶英排放量减少80%，且满足粉尘、废气国家排放标准。4. 阐明磷酸体系中铁、锂选择性溶解原则，建立分子尺度的选择性提锂机理；建立针对磷酸铁锂动力电池正负极混合材料优先选择性提锂的示范流程，锂浸出率不低于 95%，金属锂的浓度不低于30g/L。5. 阐明锂沉淀结晶的分子动力学过程，揭示结晶器结构对锂沉淀结晶晶型与纯度的影响关系；设计、制造锂专用沉淀结晶器1台，要求实现结晶、洗涤、过滤一体化，锂结晶收率不低于90%。6. 设计的磷酸铁与石墨碳材料绿色分离技术与工艺流程1个。对提锂后的磷酸铁与碳材料，设计绿色分离工艺，得到有经济性的铁、碳产品。十四、基于生物底盘构建的脂类药物绿色高值化制造关键技术研发与产业化需求目标：在现有苦胆、脑干等原料基础上，拓展动物血液、禽类胆汁等动物副产物原料来源，建立脂类药物高质量高效绿色合成技术体系，实现脂类药物绿色高值化制造。同时，突破畜禽屠宰加工副产物功能脂质特色资源高值化利用的技术瓶颈，并系列化开发畜用产品。需重点突破的技术难点：1. 构建生物底盘解决共表达多催化酶、辅酶NADP+再生和底物转运的不适配问题；2. 构建生物底盘解决利用相对廉价中间体合成高价值的胆固醇和鹅去氧胆酸脂质药物；3. 基于构建的生物底盘所形成的合成细胞工厂，开展发酵和分离关键技术的研发。成果形式：1. 生物底盘成果与技术指标针对脂类药物合成存在的专一突出问题（比如合成酶催化和内源NADPH合成的平衡），开发目标底盘微生物的高效遗传操作系统，整合特定功能元件，构建2-3套具备解决专一突出问题，且基因编辑高效稳定的特殊微生物底盘细胞，并在脂类药物进行产业化转化应用，申请发明专利2项。2. 脂类药物成果形式及产品质量技术指标脂类药物成果形式是完成胆红素、胆固醇和熊去氧胆酸产品中试，制定3个工艺文件包；申请专利6项，其中发明专利3项。产品技术指标：1. 胆红素质量指标：1）含量：≥98%（HPLC）；2）重金属：≤10ppm。技术指标1）胆红素水解酶及水解率：猪胆汁水解时间 2-4h，水解率 ≥99%（游离胆红素/结合型胆红素×100%）；2）胆红素产品收率：≥0.06%。2. 胆固醇质量指标1）含量：≥95%（HPLC）；2）熔点：147-150℃；3）炽灼残渣：≤0.1%；4）醇溶度：澄清不得产生沉淀或浑浊。技术指标1）胆固醇的转化：底物的浓度 5%-10%，转化时间≤8h，转化率≥99%；2）胆固醇的纯化：纯化所用试剂为常规试剂；总收率≥90%，质量满足质量指标。3. 熊去氧胆酸质量指标：1）含量：≥98.5%（HPLC）；2）熔点：200-204℃；3）炽灼残渣：≤0.2%；4）杂质：猪去氧胆酸不得检出，鹅去氧胆酸≤0.2%，总杂≤1.0%。技术指标1）鹅去氧胆酸氧化为7K：底物鹅去氧胆酸的浓度5%-10%，转化时间≤8h，转化率≥99%；2）7K还原为熊去氧胆酸：底物7K的浓度5%-10%，转化时间≤8h，转化率≥99%；3）熊去氧胆酸的纯化：纯化所用试剂为常规试剂，不用硅试剂；总收率≥90%，质量满足质量指标。十五、200kW大功率燃料电池电堆及核心零部件等关键技术开发需求目标：本项目旨在开发具有高比功率、单堆功率大于200kW燃料电池电堆及关键核心技术，解决核心部件“卡脖子”问题，包括高性能膜电极技术、强化传质流场技术、导电耐腐蚀薄金属双极板技术、电堆组装与一致性技术、环境适应性技术、量产工艺与制造技术。成果形式：开发出电堆比功率大于5.0kW/L，单堆功率大于200kW的燃料电池电堆产品。申请国家发明专利10项。产品技术指标：1. 燃料电池电堆1）电堆产品主要技术指标：电堆额定功率≥200kW；功率密度≥5.0kW/L；环境适应性：低温储存启动温度≤-30℃；耐久性≥10000h（基于国家标准加速评价方法）；2）开展产业化制造关键工艺技术研发，并实现以下技术指标：通过生产线组装200kW电堆，装配对齐公差±0.1mm，进行一致性验证，电压方差≤10mV；装配单堆200kW级燃料电池系统，进行整车、船舶或电站验证；2. 膜电极1）膜电极产品主要技术指标：膜电极Pt用量≤0.25g/kW；功率密度≥1.4W/cm2；无损反极连续运行时间≥200min；耐久性≥20000h（基于国家标准加速评价方法）；2）基于卷对卷涂布工艺的关键技术研发（CCM匹配软碳纸），验证膜电极设计的可制造性和一致性，并实现以下技术指标：膜电极性能一致性：±10mV@1.5A/cm2；涂布浆料稳定性：≥24h；催化剂涂层干膜厚度下限：≤2μm；催化剂涂层干膜厚度上限：≥20μm；CCM厚度均一性：≤±1μm；3. 金属双极板1）产品主要技术指标：双极板厚度≤1mm；接触电阻≤10mΩcm2；腐蚀电流≤1μA/cm2；设计耐久性≥15000h；开展金属极板表面处理技术或免镀膜材料研究；2）金属极板产业化制造关键工艺技术研发，验证膜电极设计的可制造性和一致性，并实现以下技术指标：完成超精密金属单极板冲压模具开发，成型尺寸精度≤±0.015mm；金属双极板平整度≤2mm。

11月13日，从中科院长春光机所获悉：由该所承担的国家重大科研装备研制项目“大型高精度衍射光栅刻划系统的研制”11日通过验收，并制造出世界最大面积中阶梯光栅。这标志着我国大面积高精度光栅制造中的相关技术达到国际领先水平，结束了在高精度大尺寸光栅制造领域受制于人的局面。　　衍射光栅是一种纳米精度周期性微结构的精密光学元件，在光谱学、天文学、激光器、光通讯、信息存储等领域中有重要应用。光栅面积大可获得高集光率和分辨本领，精度高可获得更好的信噪比，但制造出大而精的光栅是世界性难题。　　光栅刻划机是制作光栅的母机，因其部件的加工装调精度难，运行保障环境要求高，被誉为“精密机械之王”，本项目研制的光栅刻划机，几乎所有关键部件都冲击世界极限水平。研制期间，科研人员突破了精密机械加工、精密光学加工、精密检测、高精度微位移控制等一系列关键技术，并研制出面积达400毫米×500毫米、精度为10纳米的光栅，这也是目前世界上面积最大的中阶梯光栅。　　此前，只有美国能够制作300毫米以上中阶梯光栅，我国的中阶梯光栅制造能力不足300毫米，精度也达不到10纳米精度水平，战略高技术领域所需要的高精度大尺寸光栅受到国外严格限制。项目负责人、中科院长春光机所研究员唐玉国表示，大型高精度光栅刻划系统以及大面积中阶梯光栅的研制成功，能帮助我国光谱仪器行业摆脱“有器无心”局面，改变我国光谱仪器产业处于行业低端现状。

最近，在中国科学院院士徐至展领导下，中山大学光电材料与技术国家重点实验室与中国科学院上海光机所强场激光物理国家重点实验室展开合作研究，在飞秒激光烧蚀制备大面积均匀纳米结构方面取得重要进展，相关成果发表在《光学快报》(Optics Express) (2008, 16, 19354-19365))。纳米科技领域国际著名期刊Small (2008, 4, No. 12, 2099)在News from the micro-nano world栏目以“大面积均匀纳米结构”(Large-area Uniform Nanostructures)为题专门报道了这项研究成果，并将它与美国科学家近期实现的“大面积组装单壁碳纳米管三维结构”并列为微纳结构合成制备新方法 另外，自然中国网站于2008年12月10日在Research Highlights栏目中也专栏推荐并重点介绍了该成果。　　飞秒激光烧蚀具有低的破坏阈值及小的热扩散区的特点，可实现对材料的“非热”微加工，从而大大减小传统长脉冲激光加工中热效应带来的负面影响，显著提高加工精度，在光电器件微加工领域具有广阔的应用前景。但是由于传统激光直写方法的效率较低，目前飞秒激光烧蚀制备微纳结构在实际应用中尚不具备高的经济性。因此，探索如何直接用飞秒激光烧蚀高效地制备大面积均匀纳米结构是当前飞秒激光微加工领域的一个研究热点。　　博士生黄敏及其导师徐至展等采用飞秒激光辐照自诱导亚波长纳米结构的途径，通过调控飞秒激光脉冲的波长、能量、偏振等条件并采用新颖的快速非相干调制技术，成功地在氧化锌、硒化锌等宽带隙材料及石墨表面实现了纳米光栅、纳米颗粒及纳米方块结构的大面积制备。这种利用飞秒激光烧蚀直接制备纳米结构的方法具有均匀性好，效率高，热效应小，通用性高，环保等优点，并克服了以往飞秒激光烧蚀制备纳米结构过程中的二度污染问题。更为重要的是，经过这种方法处理后，材料表面的光电特性发生了显著的改变，并可随纳米结构的改变而呈现不同的光谱特征。这种方法在新型光电器件等方面具有重要的潜在应用价值，有望提高LED照明器件的发光效率和增加太阳能电池的吸收效率。(来源：中科院上海分院)　　(《光学快报》(Optics Express )，Vol. 16, Issue 23, pp. 19354-19365，Min Huang，Zhizhan Xu)

9月2日上午，东西湖区、黄陂区府河沿岸，随处可见大片白花花的死鱼漂泊，死鱼带从府河八一大桥进入我市，一直延伸到谌家矶附近入江口。死鱼大的约40-50厘米长，小的不到8厘米，大部分为10厘米左右。 得 知府河出现死鱼的消息后，武汉市环保部门监测人员立即赶赴现场，采样检测并调查死鱼原因，农业、水务、公安等多个部门也会同区环保局进行处置。下午，省、 市环保局派人赶到现场展开调查。东西湖区政府一方面要求区环保部门继续做好监测工作，随时掌握府河水质变化，同时组织沿线人员迅速打捞死鱼就地填埋，防止 死鱼流入市场。 严河流排查10公里未找到污染源 昨晚，黄 陂区环保局局长江秀国在电话中说，昨日上午9时许，接到上级部门通知及村民报告后，黄陂区政府领导带着区环保局、卫生局等部门负责人前往现场调查。省市环 保部门也对此高度重视，因怀疑是上游污染，调查人员一直排查至府河孝感河段10公里，发现当地河里也有死鱼，但仍未找到污染源。目前，已初步排除污染源在 黄陂境内，省市环保部门已在多处取了水样化验。 昨日，黄陂区已要求环保和卫生部门加强对滠口、武湖水厂生产监管，增加检测频 率，确保居民饮用水安全。来自东西湖区的消息说，府河东西湖段，从东山八一大桥到将军路，均有死鱼。有人猜测，污染源或来自孝感市下辖的云梦、应城、安陆 等地，这些地方开办有化工企业。至昨晚发稿前，记者尚未得到官方查找到污染源的确切消息。 疑为上游化工厂排污 &ldquo 从府河黄陂段上游的八一大桥，一直到东西湖沿线甚至孝感境内20多公里的河面，都出现了大面积死鱼。&rdquo 黄陂区环保局局长汪秀国对金报记者说。 据 了解，昨晚6时许，黄陂区相关领导已经赶赴现场，成立了应急指挥部调查此事。记者当时从指挥部了解到，上游发生污染已经超过40个小时，波及范围超过40 公里，且影响范围仍在进一步扩大。该区环保局于昨日下午多处取水化验，对水质进行分析。&ldquo 现在水质已经是劣四类和劣五类水质，人畜都应该远离该水域。&rdquo 汪 秀国在向指挥部汇报情况时说。 昨晚8时许，记者致电汪秀国，对方表示目前还是不能确认污染来源，并称正在开紧急会议便迅速挂 断了电话。事件发生后，有一种猜测是武汉本地的化工厂泄漏，导致污染事故。对此，黄陂区环保局一工作人员回应称，如果是本地化工厂，死鱼只可能往下游漂， 从目前的情况判断不可能是人为投毒，而极有可能是上游的化工污染。而位于黄陂府河上游的东西湖区，在由该区环保局调查过后，排除了当地排污口引发污染的可 能。 环境监测中心连夜监测水质 府河惊现大量死鱼后，武汉市政府应急办**时间发出了微博。昨晚，微博再次公布该事件处理进展。据介绍，武汉市政府对府河死鱼事件十分关注，责令环保部门迅速调查原因，并采取相应处置措施。 目 前，武汉市政府已经严令黄陂、东西湖、江岸区领导到现场不间断组织打捞死鱼，严防流入市场。此外，武汉市环境监测中心正连夜对府河入境断面、府河入长江断 面监测水样有机物和重金属进行分析。目前检测结果尚未出来。武汉市政府应急办发微博称，府河武汉段无饮用水源，居民饮用水并未因此受到污染。 府河污染十年未绝 府 河总长近385公里的河流，发源于湖北随州大洪山北麓，原流经随县、安陆、应山、云梦、应城、汉川六县入汉水。1959年湖北省治理刁汊湖，改府河下流由 云梦东进孝感，至卧龙潭与环水汇合，再入市境黄陂县与滠水并流，流经东西湖北面，在汉口谌家矶入长江。在武汉市境内，流程总共48公里。 近十年来，关于府河的污染报道一直未绝。在武汉段，府河作为武汉市汉口地区的主要纳污水体，长期接纳沿线大量未经有效处理的生活及工业废水。而在上游，化工企业污染府河的现象，也极为严重。 今年8月，位于府河上游的云梦县农民，在遭遇大旱之后仍然不敢取府河水灌溉，只因河水遭到当地化工企业的污染。此事一度成为当地电视台报道的热点。 同月，同处府河上游的安陆市棠棣镇渔民，在引府河水养鱼之后，发生大面积死鱼事件，死鱼达到3万斤。而此次府河大规模死鱼事件，再次为府河的治理敲响了警钟。

2019年10月15日，安洲科技与国内某测绘院利用S185机载画幅式高光谱成像系统与CW10固定翼无人机在青岛崂山林区进行大面积林区病虫害调查研究，成功获取该林区约1平方公里的航空高光谱影像。 图1、S185+CW10固定翼无人机飞行现场示意图 图2、无人机航迹运行图及飞行参数 本次研究的主要对象为松材线虫病，松材线虫侵染后可破坏树脂道薄壁和上皮细胞，造成植株失水，蒸腾作用降低，树脂分泌积聚减少和停止，使树体死亡，它还可随采伐的病树原木及制品，传播到无病区，从而带来远距离的迅速危害；在监测松树林病虫害方面，S185+CW10机载高光谱成像系统，可快速高效的获取大面积林业高光谱数据，通过对松树高光谱数据进行特征谱段选择与建模分析，基于对样本光谱特征分析，建立松材线虫病害松树的高光谱遥感检测模型。从而实现对所有的高光谱遥感影像进行全局计算，完成对松材线虫病害树木的检测研究。 图3、健康松树与发病松树光谱曲线图 图4、植被、马路、不同颜色屋顶光谱曲线图 图5、崂山林区大面积实际拼接RGB大图 图6、崂山林区大面积实际拼接NDVI大图 图7、基于SAM光谱角算法的松线虫发病树木提取 图8、ENVI打开高光谱Cube假彩色 （7800×14313像素，约1平方公里，数据量约20Gb，图中每个像素点具有光谱和GPS坐标值）

近日，中国散裂中子源（CSNS）探测器团队利用自主研制的磁控溅射大面积镀硼专用装置，成功制备出满足中子探测器需求的高性能大面积碳化硼薄膜样品，单片面积达到1500mm×500mm，薄膜厚度1微米，全尺寸范围内厚度均匀性优于±1.32%，是目前国际上用于中子探测的最大面积的碳化硼薄膜。高性能大面积碳化硼薄膜样品。受访单位供图。据了解，经过多年技术攻关和工艺试制，团队攻克了溅射靶材制作、过渡层选择、基材表面处理等对镀膜质量影响大的关键技术，利用该装置制备了多种规格的碳化硼薄膜，并成功应用于CSNS多台中子谱仪上的陶瓷GEM中子探测器，实现了中子探测器关键技术和器件的国产化，为接下来研制更大面积的高性能新型中子探测器提供了强有力的技术支撑。

p　　近日，中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室在大面积可控高活性a title="" href="http://www.instrument.com.cn/zc/34.html" target="_self"拉曼光谱/a增强基底的研究中取得进展：世界上首次利用溶致液晶软模板可控生长出大面积均匀的高活性表面拉曼散射增强基底，增强因子达到国际先进水平。相关结果发表在近期的Scientific Reports(2015, vol. l5, 12355)上。/pp　　表面拉曼散射增强由Martin Fleischmann 在1974年发现，是一种能够显著提高拉曼光谱灵敏度的技术。通常稀有金属纳米微结构被用于制备表面拉曼散射增强基底，但目前存在的多种制备方法(刻蚀法、种子生长法、各种化学沉积法)都不理想，没有系统解决耗时长、重复性差、成本高、不可控等问题。因此，研发一种全新的简单低成本可控的生长方法对表面拉曼散射技术的发展具有重要的应用价值。/pp　　该工作利用三相溶致液晶软模板并结合协同自组装生长原理可控制备了大面积均匀的银花纳米表面散射增强基底。使用琥珀酸钠、对二甲苯和硝酸银水溶液按照三相图进行配比，在适当的温度下发生相分离，琥珀酸钠分子亲水端相互靠拢将硝酸银溶液局限在其中，疏水端向外与对二甲苯结合。局域在亲水端的银离子在电化学沉积过程中结晶成核，逐渐长大，最终打破液晶软模板的束缚，在自组装效应的协同下生长为花形结构。该纳米结构具有较多的尖端与缝隙，可形成大量“热点”从而实现拉曼散射增强和荧光增强。该方法具有工艺简单、成本低廉、重复型号、形貌可控、易于大面积生长等优点，为表面拉曼散射增强和荧光增强基底的制备提供了新的研究思路，可广泛应用于食品安全、环境保护、生化检测等领域，同时为其批量化的工业生产打下了基础。/pp　　该工作得到了国家自然基金项目等经费的支持。/pp style="text-align: center "img width="600" height="91" title="W020151214364646416690.jpg" style="width: 494px height: 116px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/1cc076f2-4fe1-4f5e-af83-db28c29c6f99.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "img width="500" height="403" title="W020151214364646424163.jpg" style="width: 500px height: 403px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/20cd9ad6-1ec6-4676-a03b-e16f1b0117c0.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "img width="500" height="403" title="W020151214364646425930.jpg" style="width: 500px height: 403px " src="http://img1.17img.cn/17img/images/201512/noimg/32caa395-1b77-4582-9e7d-9c264138220d.jpg" border="0" vspace="0" hspace="0"//pp style="text-align: center "溶致液晶软模板和自组装协同生长纳米银表面增强材料br//ppbr//ppbr//p

将在中国科技馆老馆旧址上改建的北京科学中心已初步敲定建设方案，将于今年底动工建设，展馆内展品的设计、制作将在明年陆续开展。除一些展览展示外，北京科学中心的一大特色就是增加了大面积的互动实验区。　　据市科协常务副主席田小平透露，经过广泛征求意见，未来的北京科学中心将更多地关注与百姓相关的民生领域，围绕“生命、生活、生存”的主题，注重从一个普通人的视角来了解自身的生活环境，感受各种前沿创新技术，重点介绍生命与健康、能源与环境、信息与通讯、城市与交通、航空与航天等八大领域的知识内容。　　互动实验区位于原中国科技馆的办公楼，其中的三层都被改造成开放互动的区域，现场配备专业老师进行指导，比如老师会带领同学们做一些手工作品。　　未来的北京科学中心还将推出10个动态发现实验室，参观者只要用实验室里的各种科学实验仪器、加工设备以及专业设计软件，在老师的现场指导下就可以将自己平时的想法表现出来。

近日，全球极具创新力的光伏企业晶科能源（“晶科能源”或者“公司”）大面积N型单晶硅单结电池效率达到24.9%，创造了新的世界纪录。该测试结果已获得德国哈梅林太阳能研究所(ISFH)下属的检测实验室独立认证。图源 晶科能源晶科能源在研发方面投入了巨大的资源，公司硅片、电池和光伏组件等领域的专家专注技术创新突破，致力于为全球客户提供高效和具有竞争力的行业产品，引领行业技术发展。据了解，此次破纪录的太阳能电池采用了高品质、低缺陷直拉N型单晶硅片，通过高激活掺杂、高品质钝化及钝化接触高隧穿传导等多项创新技术及先进材料应用，电池效率得到了进一步突破。作为全球领先的光伏企业，晶科能源研发团队创造一个又一个世界记录，推动中国光伏企业走在全球光伏发展的技术前沿。晶科能源组件CTO金浩表示：“在未来，晶科能源将继续承担行业变革推动者的角色，以不断迭代的技术研发水平来推动光伏产品力的快速提升和光伏行业高质量发展，让实验室的光伏技术快速实现产线量产，更好地承担起碳中和重任。”

01 研究背景随着红外成像技术的不断发展，市场对红外探测器的灵敏度、红外成像的清晰度要求越来越高。由于氧化钒（VOx）探测器的灵敏度要高于非晶硅，目前已成为非制冷探测器领域的主流路线，氧化钒探测器占据非制冷探测器的比例近七成，部分氧化钒探测器甚至表现出了接近制冷型红外探测器的优异性能。缺点是它不兼容标准的 CMOS 工艺生产线，需要有单独的CMOS工艺生产线。国内外多数企业选择氧化钒技术路线。相比于非晶硅和氧化钒等热红外探测器，工作于短波红外波段的探测器具有极强的天气适应性，穿透雾、霾、烟尘的能力更强，识别度更高，目标细节表达更清晰，有效探测距离更长。同时，短波红外成像技术具有在湿热天气下仍表现良好等优势。常见的铟镓砷（InGaAs）、硫化铅（PbS）和碲镉汞（MCT）等短波红外材料存在有毒（砷化物摄入过量会导致中毒，引起贫血、肠胃炎、肺炎肝炎等疾病；铅中毒会严重影响人体的神经系统、心血管系统、骨骼系统、生殖系统和免疫系统等；汞中毒会导致人体肾脏损害、皮肤损害、神经系统障碍、肌肉震颤、肝肾功能不全等）、大面积污染环境、不兼容标准的CMOS制造工艺、良率低、无法大规模量产、不宜进入消费电子领域等劣势，限制了短波红外成像技术的应用场景。在此背景下，研究院首席科学家、光电集成电路研发中心主任Henry教授长期致力于无毒且环保、大面积均匀性良好、高度兼容CMOS工艺生产线、可大批量生产的红外成像技术，相关技术有望逐渐取代现有红外成像技术的军用市场，并将创造红外成像技术在民用领域的新市场（特别是短波红外成像技术），比如汽车辅助驾驶系统、工业检测、医疗诊断、消费电子、智能安防、森林防火和商业航天等应用，对促进国民经济健康发展具有重大的科学价值和现实意义。02 研究进展近期，Henry教授团队在大尺寸硅衬底上异质外延了高质量的SiGe/Si和GeSi/Ge多量子阱传感材料，并采用标准的CMOS制造工艺制备了PIP和PIN两种结构的量子阱红外探测器。结果表明SiGe/Si和GeSi/Ge多量子阱传感材料在长波红外波段展现出了优异的电阻温度系数（如图1所示），超过了商用的氧化钒（VOx）和非晶硅（a-Si）长波红外探测器。同时，GeSi/Ge多量子阱探测器在短波红外波段的光电响应优于Ge半导体材料，它是非常重要的短波红外光电传感材料。相关结果分别以“A SiGe/Si Nanostructure with Graphene Absorbent for Long Wavelength Infrared Detection”和“High-performance GeSi/Ge multi-quantum wells photodetector on a Ge-buffered Si substrate”为题目发表于国际知名期刊ACS Applied Nano Materials和Optics Letters，两篇论文的第一作者均为Henry教授指导的联合培养博士生王贺，两篇论文的共同通讯作者均为研究院赵雪薇博士、中国科学技术大学胡芹研究员和研究院Henry教授。其中，硅基异质材料外延、探测器设计与制造、实验和表征分析方面均是在Henry教授及其团队成员的通力合作下完成。图1 不同温度下GeSi/Ge MQW探测器（直径为10 μm）：（a）电流-电压特性曲线（b）TCR曲线此外，Henry教授团队创新性的在大尺寸的绝缘体上锗（GOI）晶圆上制备了谐振腔增强型GOI短波红外光电探测器，证明了谐振腔结构有效的提升了GOI短波红外光电探测器在1550nm波段的光电响应，可与商用的InGaAs短波红外光电探测器相媲美，被认为是颠覆InGaAs短波红外成像技术的重要技术方案（如图2所示）。相关结果以“High-Performance Ge PIN Photodiodes on a 200 mm Insulator with a Resonant Cavity Structure and Monolayer Graphene Absorber for SWIR Detection”为题目发表于国际知名期刊ACS Applied Nano Materials，论文的第一作者为Henry教授指导的博士生余嘉晗，共同通讯作者为研究院赵雪薇博士、研究院苗渊浩副研究员和研究院Henry教授。图2 谐振腔增强型GOI短波红外光电探测器的光响应谱（器件直径为100 μm）综上，Henry教授团队近期开发了多类型兼容CMOS工艺的红外探测器，系统地研究了SiGe/Si多量子阱材料、GeSi/Ge多量子阱材料和GOI谐振腔结构对红外探测器的作用机理，红外探测器的响应度、暗电流、电阻温度系数及量子效率等关键性能指标均处于国际领先水平。此前，Henry教授团队在人民日报展示了应变GOI短波红外成像芯片的高清晰成像效果，实现了廉价且高性能的短波红外成像技术的范式创新，突破了现有技术在民用消费领域的新市场，具有非常重要战略意义与现实价值。迄今为止，Henry教授团队围绕红外成像晶圆、红外探测器结构与制造工艺、红外成像芯片以及芯片集成方法等方面进行了全方位的专利布局，旨在形成完善的专利池。03 Henry H. Radamson院士简介Henry教授，“中国政府友谊奖”获得者，“广东省友谊奖”获得者，欧洲科学院院士，国际知名的纳米光子学、电子学和半导体光电材料研究领域专家，欧洲材料研究协会（E-MRS）执行主席，Springer-Nature期刊编辑，Fundamental Research期刊编委，在国际会议和重要学术期刊上发表了250余篇高水平论文。2023年，Henry教授撰写了名为《Analytical methods and instruments for micro-and nanomaterials》的英文书籍（研究院为第一单位），这本书详细介绍了用于表征纳米结构材料的分析仪器，提供了评估材料质量、缺陷、表面和界面状态、元素分布、应变、晶格畸变以及电光特性的方法。广东省人民政府给Henry教授颁发了2022年度“广东省友谊奖”，感谢Henry教授对促进广东省经济社会发展和对外交流合作做出的重要贡献。Henry教授经广东省人民政府推荐，荣获2023年度中国政府友谊奖，国务院总理李强于2024年2月4日下午在人民大会堂亲切会见了在华工作的外国专家代表，Henry教授作为获奖者受邀参加了座谈。

项目编号：1371-2241GDGH1149项目名称：透射电子显微镜与扫描电镜大面积SDD能谱仪等设备采购采购方式：公开招标预算金额：4,410,000.00元采购需求：合同包1(透射电子显微镜与扫描电镜大面积SDD能谱仪等设备采购):合同包预算金额：4,410,000.00元品目号品目名称采购标的数量（单位）技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1其他专用仪器仪表扫描电镜大面积SDD能谱仪1(套)详见采购文件890,000.00-1-2其他专用仪器仪表120KV透射电子显微镜1(套)详见采购文件3,520,000.00-本合同包不接受联合体投标合同履行期限：进口免税产品：扫描电镜大面积SDD能谱仪的合同签订后120天内交付使用；120kv透射电子显微镜的合同签订后300天内交付使用。

◆ ◆ ◆ ◆单机单日8平方公里超高作业效率超大面积数据拼接像元无任何畸变160GB高光谱影像超大数据量级覆盖完整湿地多种地物高光谱影像◆ ◆ ◆ ◆S185机载高光谱+固定翼无人机 飞行实物图2020年7月16日，中科院东北地理与农业生态研究所携手北京安洲科技有限公司赴松嫩平原西部湿地进行了S185机载高光谱+固定翼无人机的航空高光谱影像采集试验，本次试验共计5个架次，完成了约8平方公里的高光谱影像数据采集工作，总数据量共计160GB。西部松嫩平原为松花江、第二松花江、嫩江的三江交汇处，湿地面积辽阔，分布连片集中；东部长白山区水源丰富,降水充沛，沟谷交错,湿地面积小、分布零散，差异性大；生物多样性丰富。对此区域进行大面积高光谱航空影像采集能够为后期地物分类、湿地植被长势分析与监测提供重要的技术保障。S185是一款高速画幅式成像高光谱仪，其Snapshot测量模式融合了高光谱数据的精确性和快照成像的高速性，能够瞬间获得在整个视场范围内精确的高光谱图像。此款机载光谱仪能以毫秒级的速度获得整个高光谱立方体数据，使用多旋翼无人机或固定翼无人机均可实现快速搭载航测；S185机载高光谱成像仪可随UAV按预设航线自动测量，快速获得大面积高光谱图像，可通过软件自动快速拼接。图1 本次飞行试验的研究区域图2 S185单张高光谱影像光谱数据图3 ENVI打开本次试验拼接完成的S185高光谱影像数据图4 ENVI打开本次试验拼接完成的S185 DEM数字高程模型松嫩平原西部湿地保护区S185 RGB拼接大图松嫩平原西部湿地保护区S185 NDVI拼接大图

多层石墨烯及其堆垛顺序具有特的物理特性及全新的工程应用，可以将材料从金属调控为半导体甚至具有超导特性。石墨烯薄膜的性质相对于层数及其晶体堆垛顺序有很大变化。例如，单层石墨烯表现出高的载流子迁移率，对于超高速晶体管尤为重要。相比之下，AB堆垛的双层或菱面体堆垛的多层石墨烯在横向电场中显示出可调的带隙，从而产生了高效的电子和光子学器件。此外，有趣的量子霍尔效应现象也主要取决于其层数和堆垛顺序。因此，对于大面积制备而言，能够控制石墨烯的层数以及晶体堆垛顺序是非常重要的。 近日，韩国基础科学研究所（IBS）Young Hee Lee教授和釜山国立大学Se-Young Jeong教授在期刊《Nature Nanotechnology》以“Layer-controlled single-crystalline graphene film with stacking order via Cu-Si alloy formation” 为题报道了采用化学气相沉积的方法来实现大面积层数及堆垛方式可控的石墨烯薄膜的突破性工作。为石墨烯和其他2D材料层数的可控生长迈出了非常重要的一步。 文章提出了一种基于扩散至升华（DTS）的生长理论，实现层数可控生长的关键是在铜箔基底上先可控生长SiC合金，具体来讲（如图1所示），先在CVD石英腔室内原位形成Cu-Si合金，之后将CH4气体引入反应室并催化成C自由基，形成SiC，随后温度升高至1075℃以分解Si-C键，由于蒸气压使Si原子升华。因此，C原子被留下来形成多层石墨烯晶种，在升华过程中，这些晶种横向扩展到岛中（步骤III），并扩展致边缘。在给定的Si含量下注入不同浓度稀释的CH4气体，可以控制Si-Cu合金中石墨烯的层数。图1e显示了在步骤II中引入不同稀释浓度CH4气体时C含量的SIMS曲线，在较高CH4气体浓度下，C原子更深地扩散到Cu-Si薄膜中，形成较厚的SiC层，然后生长较厚的石墨烯薄膜。由此实现可控的调节超低限CH4浓度引入C原子以形成SiC层，在Si升华后以晶圆尺寸生长1-4层石墨烯晶体。 　　图1. 不同生长过程中的光学显微镜结果，生长示意图及XPS能谱和不同生长步骤中Si和C含量的二次离子质谱SIMS曲线 随后，为了可视化堆垛顺序并揭示晶体取向的特电子结构，进行了nano-ARPES光谱表征，系统研究了单层，双层，三层和四层石墨烯的能带结构（图2a-d），随着石墨烯层数增加，上移的费米能逐渐下移。另外，分别根据G和2D峰之间的IG/I2D强度比和拉曼光谱二维模式的线形来确定石墨烯薄膜的层数和堆垛顺序。IG/I2D随着层数增加而增加（从0.25到1.5），并且2D峰发生红移（从2676 cm-1到2699 cm-1）。后，双层、三层和四层石墨烯的堆垛顺序通过双栅器件的电学测量得到了确认（图2i-k）。在双层石墨烯（图2i）中，沟道电阻（在电荷中性点处）在高位移场下达到大值，从而允许使用垂直偶电场实现带隙可调性。在三层器件上进行了类似的测量（图2j），与AB堆垛的双层相反，由于导带和价带之间的重叠，沟道电阻随着位移增加而减小，这可以通过改变电场来控制，从而确认了无带隙的ABA-三层石墨烯。在四层器件中也观察到了类似的带隙调制（图2k），确认了ABCA堆垛顺序。 图2. 不同层数的石墨烯样品的nano-ARPES,拉曼及电学输运表征 本文通过在Cu衬底表面上使用SiC合金实现了可控的多层石墨烯，其厚度达到了四层，并具有确定的晶体堆垛顺序。略显遗憾的是本文并没有对制备的不同层数的石墨烯样品进行电导率，载流子浓度及载流子迁移率的标准测试。值得指出的是，近期，西班牙Das-Nano公司基于THz-TDS技术研发推出了一款可以实现大面积（8英寸wafer）石墨烯和其他二维材料100%全区域无损非接触快速电学测量系统-ONYX。ONYX采用一体化的反射式太赫兹时域光谱技术（THz-TDS）弥补了传统接触测量方法（如四探针法- Four-probe Method，范德堡法-Van Der Pauw和电阻层析成像法-Electrical Resistance Tomography）及显微方法（原子力显微镜-AFM, 共聚焦拉曼-Raman，扫描电子显微镜-SEM以及透射电子显微镜-TEM）之间的不足和空白。ONYX可以快速测量从0.5 mm2到~m2的石墨烯及其他二维材料的电学特性，为科研和工业化提供了一种颠覆性的检测手段。ONYX主要功能：→ 直流电导率（σDC）→ 载流子迁移率, μdrift→ 直流电阻率, RDC→ 载流子浓度, Ns→ 载流子散射时间，τsc→ 表面均匀性ONYX应用方向：石墨烯光伏薄膜材料半导体薄膜电子器件PEDOT钨纳米线GaN颗粒Ag 纳米线

日盲紫外光电探测器在民生(如电网安全监测、环境与生化检测、森林火灾告警、医学成像等)领域有重要应用，是世界各国竞相研发的焦点。氧化镓具有宽带隙(可至4.9 eV)、地壳丰度较高(中国镓储量全球第一)、物理化学性能稳定等优势，是理想的日盲(截止波长～280 nm，对应光子能量～4.42 eV)探测有源层材料。目前，氧化镓日盲紫外探测器已取得一些重要进展，但工艺温度普遍较高。相比外延或多晶薄膜材料，非晶半导体薄膜可低温、大面积均匀制备。为实现大面积柔性应用，氧化镓低温制备技术的研发势在必行。然而，非晶薄膜难以致密化，其微结构和化学计量比难以有效调控，导致氧化镓有源层内载流子浓度和氧空位等缺陷难以调控，同时器件的光响应度和响应时间也难以协同提高。 　　中国科学院宁波材料技术与工程研究所研究团队近年来一直致力于氧化镓薄膜及其日盲紫外探测器的制备及其物性的调控研究。前期，团队通过溶液法制备了具有较高紫外-可见抑制比的氧化镓基探测器，其功耗可至pW量级【Applied Physics Letters 116, 19 (2020)】。 　　近期，团队通过施加磁控溅射衬底偏压辅助制备工艺，有效调控了非晶氧化镓(a-GaOx)薄膜的表面粗糙度、相对质量密度、折射率、带隙和成分配比(镓氧比)。在近室温下制备的a-GaOx薄膜具有较少的各类缺陷态，大幅提高了薄膜的致密度和载流子迁移率，相应日盲紫外探测器的光响应度提高了460倍，并具有良好的光谱选择性【Ceramics International 47, 22 (2021)】。 　　团队开发了金属诱导低温退火工艺，使得氧化镓的结晶温度降低200℃；提出了籽晶层和非平衡态联合作用下的低温诱导结晶机制，诱导后薄膜的致密度得到大幅提高，带尾态、氧空位等缺陷态显著降低，相应光电薄膜晶体管探测器具有优异的光谱选择性【The Journal of Physical Chemistry Letters 13, 31 (2022)】。 　　相关研究工作得到中科院国际伙伴计划、浙江省自然科学基金重大项目和宁波市重大攻关项目等的支持。低温结晶机理及探测器光电性能的测试

仪器信息网讯 2021年9月27日，第十九届北京分析测试学术报告会暨展览会（BCEIA2021）在北京中国国际展览中心（天竺新馆）正式拉开了帷幕，各大仪器厂商纷纷携重磅产品盛装亮相，此次展览会展出面积达53000 m2，集中展示了国内外先进的分析测试新方法、新技术、新仪器设备、新的解决方案等。AMPTEK展位（E2馆，2401）此次BCEIA展会，有众多知名国外仪器公司相关人员携新品和主推产品也来到了现场，美国AMPTEK公司就是其中之一。AMPTEK是一家成立于1977年的高科技公司，致力于设计并制造各种尖端探测器等，在该领域也一直处于世界领先水平，在OEM厂商中占有非常高的使用率和良好的信用度。值此BCEIA展览会召开之际，仪器信息网特别来到了AMPTEK展位（E2馆，2401），采访到了AMPTEK亚太区经理蒋小虎（英文名：Jerry），并由他向我们介绍了此次AMPTEK带来的产品：包括 X-123Si-pin，X-123FASTSDD（160mm2, 1mm晶体），CdTe，Mini-X2光管和数字多道处理器 PX5,DP5 or DP5-X。AMPTEK亚太区经理蒋小虎（英文名：Jerry）碳化硼（B4C）新窗口碳化硼（B4C）新窗口产品特点和优势• 无Be（对环境无害）, 新材料硼化碳，Al涂膜隔绝有色光 • 相对8um的Be窗厚度，轻元素透过效能好• 新材料采用半导体工艺，厚度均匀，不易漏气目前AMPTEK新窗口已经经受过客户现场真空测试，且主流产品之间都可无缝切换。1000um 晶体探测器AMPTEK从2010年就开始研发超薄晶体探测器了，其间迭代了数代，直到去年（2020年）才真正突破技术发展瓶颈！推出了这款1000um 晶体探测器（以下简称1000um），而在此之前研发的500um晶体探测器（以下简称500um）的性能一直未能满足需求。虽然1000um较500um晶体厚度增加了一倍，但是信噪比却仍能保持一致，并且在15keV以上的透过性能提高了一倍；结合光路设计，让EDXRF能谱仪分析下限从1ppm级别降低到1ppb级别。AMPTEK希望，1000um未来能广泛地应用在稀土元素，土壤，水质重金属元素，半导体晶圆镀层厚度，晶圆面扫描等众多领域。蒋小虎提到了“All technical in House”，这是AMPTEK公司内部的说法，指的是探测器所有的关键材料和工艺都能自主生产。AMPTEK拥有强大的研发团队和独家技术，以“市场和解决客户需求”为核心，致力于提高探测器分辨率达到122eV，而目前研发的产品中分辨率最高已接近理论值119eV。因此，AMPTEK又将研发重心转变为“更大面积”和“更厚晶体”，更大面积探测器产品有70mm2和160mm2，分别可以提高2倍和6倍的计数率；更厚晶体指的就是从500um增加到1000um，5keV能量转换效率提高了一倍。然而，更大更厚的硅偏移探测器，意味会产生更大的暗电流、更强的拖尾、更加复杂的噪音，那么，用什么工艺和新材料去保证新产品的成品率就变成了探测器研发的难点。蒋小虎还分享了目前探测器的研发形势：国外大部分集中在更大面积和阵列硅漂移探测器，国内还处于追赶的初级阶段，仅有2-3家研究机构和企业在做合作开发的工作。目前看，工业探测器领域的竞争对手主要来自德国和美国，但其产品相对单一。而AMPTEK是每年发布新品最多的公司，产品丰富包括SI-PIN、SDD、FASTSDD、CdTe等，还有多样的OEM解决方案，AMPTEK自主开发的数字处理器。AMPTEK公司还拥有经验丰富的本土技术团队，可实现所有的服务如售前，售后和商务活动等。AMPTEK展位产品

北京众星联恒科技有限公司作为捷克Advacam公司在中国区的总代理，一直在积极探索和推广光子计数X射线探测技术在中国市场的应用，凭借过硬的技术理解，高效和快速的反馈赢得厂家和中国客户的一致赞誉。目前已有众多客户将Minipix、Advapix和Widepix成功应用于空间辐射探测、X射线小角散射、X射线光谱学、X射线应力分析和X射线能谱成像等领域。我们根据Advacam在传感器研发、加工，晶圆焊撞和倒装焊接等加工的能力，在中国市场推出相应技术支持，为国内HPC探测器的研发团队（包括企业）就传感器加工、各种类型晶圆的焊撞和不同形状的混合像素探测器的倒装焊接等方面需求提供工艺服务。目前已为多家客户提供了满意的工艺解决方案，获得好评及持续服务合同。无尘室Advacam在Micronova拥有世界一流的无尘室。2600平方米的无尘室是北欧国家最大的硅基微结构制造、研发设施。有多种用于硅晶圆前端加工工具和完整的倒装芯片生产线。半导体材料的所有工艺服务均在芬兰埃斯波的Micronova工厂内完成。1. 传感器加工服务ADVACAM的标准产品包括在厚度为200 µm至1 mm的6英寸（150 mm）高电阻率硅晶圆上制造像素化，微带和二极管传感器。甚至可以使用成熟的载体晶圆技术来制造更薄的传感器（甚至只有几微米）。此外，ADVACAM还为大面积传感器组件提供了在8英寸（200毫米）高电阻率晶圆上的Si平面传感器处理工艺。ADVACAM专门制造无边缘的像素和微带传感器。无边缘传感器是整个传感器都对辐射敏感。该技术可提供小于1微米的非敏区域。无边缘传感器是在6英寸（150毫米）高电阻率硅晶圆上制造的，厚度为50 µm至675 µm。1.1 平面硅传感器可以制作任意极性的平面硅传感器，如p-on-n,n-on-n, n-on-p和p-on-p。p-stop和p-spray技术都可以用于阳极电极的电隔离。基于在6英寸和8英寸晶圆上加工的传感器均有低泄漏电流和高击穿电压的特点，通常比耗尽电压高许多倍。整个加工过程的交货时间很短。Advacam为晶圆连续加工提供了可能，包括可通过凸点下金属层沉积、凸点焊接，将晶圆切成小块，完成传感器和读出芯片的倒装焊接。我们还提供探测器模块与PCB的引线键合。进入熔炉的8英寸硅芯片1.2 无边 Si传感器各种尺寸的无边缘传感器经过了严密的制造和进一步加工。Advacam不仅可以提供无边缘传感器加工服务，还可以提供整个加工过程，通过凸点下金属层沉积和倒装焊接步骤以提供一整个无边缘传感器模块。将无边缘传感器用于大面积拼接可以优化生产良率。这是目前只有ADVACAM能提供的独特服务。平面传感器（左），像素矩阵周围的无效区域较宽。无边缘传感器（右侧）在传感器的物理边缘也敏感。过往案例- 左右滑动查看更多 -2. 晶圆焊撞ADVACAM使用电化学电镀工艺在6- 8英寸晶圆上沉积UBM和焊料凸点。焊撞工艺只适用于完整的晶圆(而非单个芯片)。沉积的焊料凸点的直径和间距分别从20 µm和40 µm开始。晶圆凸块工艺需要一层掩模。该工艺与标准的8英寸 CMOS芯片（带有缺口）以及6英寸和8英寸硅传感器晶圆兼容。2.1 高温焊撞ADVACAM提供的典型焊料合金是共SnPb(63:37)和InSn(52:48)合金。如果客户要求，还可沉积AgSn焊料。高温焊撞适用于Si或GaAs传感器的倒装焊接。小间距焊球凸点2.2 低温焊撞InSn焊料用于化合物半导体传感器的低温焊接。这些传感器，如CdTe和CdZnTe，通常对温度敏感，它们的热膨胀系数明显大于硅。低温焊料凸点沉积在读出ASIC的每第二个像素点上2.3 焊撞技术由于沉积率高，清晰的化学机理、沉积均匀性好，电镀已被广泛应用于倒装芯片凸点的沉积。UBM和焊料凸点都将使用相同的光刻胶掩模依次沉积。电镀通常需要一个掩模层和一个光刻流程。UBM/焊料在光刻胶开口处电沉积，在去除光刻胶后，沉积的金属层充当蚀刻晶圆导电种子层的掩模。尽管电镀过程很简单，但该过程对不同材料的化学相容性非常敏感。图片描绘了一个像素在电镀工艺的不同步骤中：1）芯片清洁，2）场金属沉积（粘附/种子层），3）厚胶光刻，4）UBM电镀，5）焊料电镀，6）光刻胶剥离，7）湿法蚀刻种子层，8）湿法蚀刻粘合层，9）回流焊。3. 倒装焊接ADVACAM一直参与各种间距和尺寸的混合像素探测器的倒装焊接，多年来累积了特殊的能力。今天，ADVACAM为客户的高价值组件提供商用倒装芯片服务。除了以生产为导向的工作外，ADVACAM还帮助客户进行研发项目。3.1 标准倒装焊接大多数倒装芯片的委托工作是在硅传感器模块上粘合CMOS芯片，但是复合半导体传感器(GaAs, CdTe和CdZnTe)越来越受欢迎。ADVACAM已经为这些传感器开发了自己的晶圆焊撞和倒装焊接工艺，如今它们通常能以高成功率进行倒装焊接。典型的焊料结构是将焊料凸点与UBM一起沉积在ASIC读出晶圆上，并且传感器晶圆具有可焊接的UBM焊盘。Si传感器倒装焊接到CMOS读出芯片模块的横截面SEM图像3.2 特殊的倒装焊接在特殊的元件(如带有Cu Through Silicon Vias（TSV）的CMOS芯片)中，最好是将焊料凸点沉积在传感器晶圆上而非是在非常昂贵的带TSV的CMOS芯片上。无边缘传感器倒装焊接到薄的MPX3 TSV 芯片4. 其他服务ADVACAM还提供其他一些与半导体传感器制造和微封装相关的服务，以便为其苛刻的客户提供一站式交钥匙解决方案。ADVACAM正在不断扩大我们的服务组合，提供新的技术解决方案。4. 1 晶圆切割服务ADVACAM使用传统的金刚石刀片切割提供定制切割服务。传感器晶圆的切割非常敏感，因为微裂纹可能会引入大量的泄漏电流。ADVACAM专门从事非标准切割工艺，慢进料速度可优化切割质量。采用分步切割（两次切割）可以获得最佳切割质量。CMOS芯片保护环的精细切割4.2 Timepix读出芯片探测ADVACAM具有自动探测Timepix读出芯片的能力，从而对优质和劣质芯片进行分类和区分。这种技术与焊撞一起节省了客户的时间和金钱，避免了对晶圆的不必要污染。CMOS读出晶圆探测图和根据其特性分类的芯片4.3 传感器和掩模设计服务ADVACAM还提供半导体传感器设计服务，并通过光刻掩模设计帮助其客户获得所需的元件性能。最佳的传感器设计需要了解完整的半导体工艺，从材料到选择合适的触点和保护环，以及传感器的倒装焊接。布局通常以gds格式交付给客户。Si传感器芯片的一角的近视图

澳大利亚科学家使用硫化锡（SnS）纳米片制造了迄今最薄的X射线探测器。新探测器厚度不到10纳米，具有灵敏度高、响应速度快的特点，有助于实现细胞生物学的实时成像。　　SnS已经在光伏、场效应晶体管和催化等领域显示出巨大的应用前景。澳大利亚莫纳什大学、澳大利亚研究理事会（ARC）激子科学卓越中心的研究人员此次证明，SnS纳米片也是用作超薄软X射线探测器的极佳候选材料。这项发表在《先进功能材料》杂志上的研究表明，SnS纳米片具有很高的光子吸收系数，它比另一种新兴候选材料金属卤化物钙钛矿更灵敏，响应时间更短，只需几毫秒，并且可以调节整个软X射线区域的灵敏度。　　X射线大致可分为两种：“硬”X射线可用以扫描身体观察是否存在骨折和其他疾病；“软”X射线具有较低的光子能量，可用于研究湿态蛋白质和活细胞，这是细胞生物学的关键组成部分。水窗是指软X射线的波长范围在2.34—4.4纳米之间的区域，在此范围内，水对软X射线是透明的，X射线会被氮原子和其他构成生物机体的元素吸收，因此，该波长可用于对活体生物样本进行X射线显微。　　SnS X射线探测器厚度不到10纳米。相比之下，一张纸的厚度大约为10万纳米，人的指甲每秒大约长出1纳米。此前制造出的最薄X射线探测器厚度在20—50纳米之间。　　研究人员称，未来这种X射线探测器或可用来观察细胞相互作用的过程，不仅能产生静态图像，还能看到蛋白质和细胞的变化和移动。　　研究人员称，SnS纳米片的灵敏度和效率在很大程度上取决于它们的厚度和横向尺寸，而这些都不可能通过传统的制造方法来控制。使用基于液态金属的剥离方法，研究人员生产出高质量、大面积的厚度可控的薄片，这种薄片可以有效地探测水域中的软X射线光子，通过堆叠超薄层的过程，可进一步提高它们的灵敏度。与现有的直接软X射线探测器相比，它们在灵敏度和响应时间方面有了重大改进。　　研究人员希望，该发现将为研制基于超薄材料的下一代高灵敏度X射线探测器开辟新途径。

近日，华东师范大学谭琨教授团队获得高分辨率航空高光谱在内陆水体环境监测中实现大面积作业应用成果，相关成果发表于International Journal of Applied Earth Observation and Geoinformation。针对水色反演模型在不同传感器可迁移性和推广性难的问题，在准分析算法（Quasi-Analytical Algorithm，QAA）的基础上考虑水体辐射传输机理与区域水体光学特征，构建了区域参数优化的半解析固有光学量与叶绿素a反演模型。反演模型成功应用在机载和卫星高光谱影像中，实现了长三角一体化示范区多传感器、多时相固有光学量和叶绿素a的反演应用。研究区域位于长三角生态绿色一体化发展示范区，地处上海市、江苏省、浙江省交界处，获取的航空高光谱影像数据覆盖面积约800km2，包括太浦河、淀山湖、元荡、汾湖等“一河三湖”示范区重点水体。机载成像光谱仪选型为全谱段多模态成像光谱仪（Airborne Multi-Modality Imaging Spectrometer, AMMIS），该设备由中国科学院上海技术物理研究所研制，AMMIS是高分专项航空观测系统七型载荷之一，具备全谱段、高光谱分辨率、高空间分辨率的特点，可一次性获取覆盖紫外、可见近红外、短波红外、热红外近1400个谱段数据，作业能力达600km2/架次@2km航高，综合能力达到国际领先水平。同时使用了资源一号02D、资源一号02E卫星搭载的先进高光谱成像仪（Advanced Hyperspectral Imager, AHSI）获取的卫星高光谱影像数据进行长时序的应用实验。

制冷长波红外器件的研制工艺一直是业内公认的顶尖红外技术。高芯科技早在成立初期，就实现了长波制冷红外探测器的攻关和批产。目前，公司全系列长波制冷红外探测器产品的整体量产能力已经稳步跻身业内头部阵营。WHY IS 长波制冷红外？长波制冷红外器件因其较高的帧频、低温响应度以及适应性在高端热像应用领域潜力巨大。长波制冷红外探测器的优势集中在：1. 穿透能力强，适应复杂使用环境（沙尘、海面、云层、反光等）；2. 积分时间短，帧频更高；3. 低温响应度高，适合探测室温目标。WHY IS 超晶格？高芯科技完全掌握锑化物超晶格研制工艺，并基于此开发出长波制冷红外探测器全系列产品。作为发达国家一致选择的第三代高性能焦平面探测器的优选材料，锑化物超晶格制备长波探测器具备如下优点：1. 量子效率高；2. 低成本；3. 宽波段精确可调；4. 工作温度高；5. 长波、双色性能优良；6. 大面积材料均匀性好。锑化物超晶格材料的强项是极高的质量，均匀性和稳定性。因此基于其制备的红外探测器在有效像元率、空间均匀性、时间稳定性、可制造性上要比其他材料更有优势，这种优势尤其体现在长波探测器的降低成本和大面阵制备两个方面。WHY IS 高芯科技？高芯科技拥有涵盖材料、芯片、电路、封装、制冷机的完备生产线，超过两万平洁净厂房，上千台（套）精密制程设备。全系长波制冷红外探测器在这里实现了从原材料到整机系统的完全国产化制造。坚实的硬件基底支撑公司实现了覆盖多种面阵规格、多种像元尺寸以及多种波段组合的制冷红外探测器全产品线量产。前沿超晶格技术始终是高芯科技的前进方向。从立项研发到量产交付，从新品导入机制到工艺过程控制，高芯科技娴熟掌握锑化物超晶格长波红外探测器的关键芯片工艺，逐年实现320×256、640×512以及1280×1024百万像素长波红外探测器的规范化批量制造。兼顾性能的同时，产品的应用稳定性也是我们关注的重点。高芯科技的红外探测器在历经严苛贮存环境测试、上千次开关机验证、耐久性工作寿命论证等多项可靠性试验后，产品性能、图像均匀性等各项指标依然满足应用所需。2024年1月，高芯科技以1280×1024/10μm长波制冷红外探测器产品为代表的科技成果一举通过湖北省技术交易所专家评定：“整体达到国际先进水平，部分指标国际领先”。未来，各类制冷红外探测器的市场需求会进一步扩大。高芯科技将深入挖掘红外核心器件底层技术，继续精研热像传感芯片制造工艺，稳步提升制冷红外探测器的量产交付能力，牢牢把握长波、高温、双色制冷红外探测器快速发展的重大市场机遇，持续保持公司在锑化物超晶格探测器产业化领域的领先优势。关于高芯科技武汉高芯科技有限公司掌握了红外热成像技术的核心——红外焦平面探测器，致力于为全球红外热成像用户提供专业的非制冷和制冷红外探测器、机芯模组以及应用解决方案。公司在红外探测器及相关领域获得多项技术专利，可同时提供非制冷和制冷红外探测器。建立了8英寸0.11μm氧化钒非制冷红外探测器、8英寸0.5μm碲镉汞制冷红外探测器、8英寸0.5μm二类超晶格制冷红外探测器三条批产线，自主完成原材料提纯、生长，到芯片的流片、制造、封装与测试的全套工艺。公司产品品类丰富，覆盖多种面阵规格、多种像元尺寸以及多种波段组合 。产品灵敏度高、可靠性好，各项性能指标达到国际先进水平，已广泛应用于人体测温、工业测温、安防监控 、无人机载荷、气体泄漏检测、户外夜视、智能驾驶、物联网、智能家居、智能硬件等领域。

得益于第一届射线成像会议的完美呈现，第二届射线成像会议于期望中在合肥顺利开展。仅仅两天（2018年11月3日-4日）的会议报告时间，来自全国各地的老师百花齐放，各显神通，围绕射线成像领域呈现精彩的报告内容。 本次大会围绕X射线光源和探测器；X射线成像方法及技术；中子、质子及伽马射线成像方法及技术；应用研究等多个议题展开，邀请到来自三大同步辐射光源、中国原子能科学研究院、中国工程物理研究院、中国科学院上海光学精密机械研究所、上海科技大学等多家国家重点研究单位该领域的知名专家和学者到会共同交流，深入探讨以及分享射线成像技术领域取得的最新研究成果。为该领域的发展又增加了一把新的力量。 本次会议北京众星联恒科技有限公司作为赞助商，强势推出代理产品-来自捷克advacam厂家基于Timepix芯片的混合光子计数探测器，并于会议中做了精彩报告。 Advacam公司生产的Timepix光子计数x射线探测器拥有高动态范围，无噪声,高灵敏度，能量甄别-阈值扫描（技术/阈值扫描模式）以及过阈时间分析（TOT模式）以及大面积无缝拼接等特点，在多个领域如小动物显微CT，微米/纳米CT，K边成像，全光谱成像进行材料厚度测量、能量/空间分辨X射线荧光成像拥有显著特点和性能优势。本次报告吸引多位成像用户对本产品的关注，纷纷于会后到我司展台进行咨询，由我司技术支持进行了逐一解答。大会现场图片 我司技术经理于大会中介绍ADVCAM产品 专家学者莅临我司展会深度咨询产品信息 北京众星联恒科技有限公司代理的德国GREATEYES的科学级相机；捷克ADVACA的光子技术x射线探测器（成像）；德国X-SPECTRUM的光子计数探测器（衍射）、德国INCOATEC公司光源、德国Microworks的光栅等光学组件、覆盖了X射线领域从光源到探测器的整个产品线，在物质超快过程研究、精细分辨成像等多个领域研究提供重要科学支持，广泛用于光谱和成像等应用。 更多产品信息欢迎来电咨询！

近日，中国科学院深圳先进技术研究院材料所光子信息与能源材料研究中心杨春雷研究员团队以“A novel energy-resolved radiation detector based on the optimized CIGS photoelectric absorption layer”为题，在Journal of Power Sources（影响因子：9.127）上发表了基于铜铟镓硒（CIGS）薄膜光电器件与GOS闪烁体相结合的间接型X射线探测器研究进展，该探测器具有高灵敏度和能量分辨能力，该器件中使用的CIGS薄膜光电材料具有低成本、高效率及可大面积制作等优势。瞄准如何提高辐射探测器的探测率以及如何获得能量分辨这两个核心难题，本研究工作从材料和器件结构两个方面进行了创新设计。降低CIGS光电器件的暗电流从而提高信噪比，是CIGS应用于探测器领域的核心挑战，本文系统研究了Ga含量对CIGS薄膜探测器的暗电流调控并获得了最优的组分设计，进一步结合表面态硫化处理和引入超薄Al2O3层作为pn结界面电荷阻挡层，成功将器件的探测率从6×1013 Jones升高至2.3×1014 Jones，这是目前CIGS光电器件的最好水平。基于优化的CIGS光电功能层与GOS闪烁体层制备的X射线探测器，探测灵敏度达到8 μCGyair-1cm-2，响应时间为0.23-0.28 ms。为了获得对于X射线的能量分辨能力，本研究中提出了新的3D结构X射线探测器的几何构型，该新结构一方面可以利用X射线在穿透深度上的空间分辨获得能量分布信息，另一方面可以使闪烁体的可见光荧光信号传播方向与X射线传播方向垂直，成功解决了间接型X射线探测器在高灵敏度和高空间分辨率不可兼得的难题。论文第一作者为博士后宁德博士，研究生胡明珠和马明副研究员为共同作者，通讯作者为李伟民副研究员、陈明副研究员和杨春雷研究员。该工作得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、深圳市和广东省等科技项目资助。论文链接：https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2022.231520 图1：a)3D结构间接型X射线探测器的示意图 b) CIGS光电功能层的器件结构；c) 光电器件的照片。图2：a) 本研究中使用的CIGS薄膜的Ga/(Ga+In)元素比；b) Ga含量0.33的样品中各元素的空间分布；c) CIGS吸收层的截面电子显微镜照片；d) CIGS的晶体结构示意图；e) CIGS薄膜的晶体X射线衍射图谱；f) CIGS薄膜的拉曼光谱；g) CIGS光电器件的暗电流与Ga组分关系；h) 表面钝化处理后的CIGS器件的电流电压曲线。图3：在不同深度上的X射线探测器像素对X射线能量的敏感度对比测量，像素的标号越大，其深度越深。

近红外光响应的有机光电探测器（OPDs）具有光电性质易调控、可大面积柔性印刷制备、可室温工作等优点，在可穿戴智能设备、柔性电子皮肤、生物医学成像等新兴领域颇具应用前景。然而，高性能的超窄带隙有机半导体材料的设计合成较为困难。目前关于强近红外Ⅱ区（1000-1700 nm）尤其是硅带隙以下波段（1100 nm）响应的有机光电探测器鲜有报道，且比探测率（D*）普遍低于商用无机探测器。 　　中国科学院化学研究所有机固体院重点实验室林禹泽课题组在高性能近红外有机光伏材料与光电器件方面开展了相关研究，并取得了系列进展。近日，该课题组设计合成了一种具有高Mulliken电负性的含氰醌式端基，4-二氰基亚甲基-1-萘醌（QC）。基于该端基构筑的超窄带隙受体材料实现了硅带隙以下的高灵敏光电探测。端基QC结合了醌类分子的还原诱导芳香稳定性和氰基的强吸电子特性，表现出明显高于目前常用端基（4.61~5.46 eV）的Mulliken电负性（5.62 eV）。与常用端基3-(二氰基亚甲基)靛酮相比，QC端基构筑的小分子受体材料的光学带隙普遍减小了0.40-0.45 eV，最小的光学带隙可窄至0.77 eV。在光伏模式下，二极管型近红外OPD器件在0.41~1.2 μm的宽响应范围内获得了超过1012 Jones的比探测率，在1.02 μm处获得了最大值2.9 × 1012 Jones。虽然可探测的波长极限短于InGaAs探测器，但该OPD器件在0.9~1.2 μm范围内的D*值已与商用InGaAs探测器相当，高于商用的Ge探测器。基于高灵敏近红外OPD器件，林禹泽课题组与合作者实现了宽范围（0.4~1.25 μm）的光谱准确测量以及硅带隙以下1.2 μm近红外Ⅱ区成像。 　　该研究由化学所、吉林大学和浙江大学合作完成。相关研究成果近日发表在《科学进展》（Science Advances）上，并入选当期Featured Image。研究工作得到国家自然科学基金和中科院的支持。 基于高电负性端基的超窄带隙材料的OPD实现1.2 μm近红外Ⅱ区成像 The Featured Image

Semën Gorfman 博士的实验室被用于进行独立研究和作为教学平台。在采访他时，我们看到了这些晶体结构模型。‍‍‍‍乍一看，为实验室建造一个定制的衍射仪似乎是一次奇特的冒险——专为技术爱好者、特定应用、大量预算和繁琐的程序而设计。那么，为什么会有人承担这样的项目呢？ ‍在本文中，Semën Gorfman 博士回顾了他构建定制X射线衍射仪的经历，并表示，也许最困难的部分就是开始的决心。良好的合作和清晰的愿景是他成功的关键，这也得益于他在实验室和同步加速器源中使用 X 射线衍射仪的经验。‍‍‍ 掌握现在，展望未来与很多其他的科学家的经历类似，Semën Gorfman博士在多个研究所进行了他的研究工作，并在晶体学和固态物理学方面达成了很多合作。因此，当他在特拉维夫大学(Tel Aviv University)担任高级讲师时，他很清楚，建立一个研究实验室是伴随着挑战的。"很难预测十年或更长时间后的需求，所以方案需要有灵活性"，Semën开始讲述。“对我来说，灵活性意味着设计一个可用于独立研究和教学平台的定制衍射仪。” 当然，这样一个大项目并不是完全出乎意料的。根据他以前使用各种衍射仪器的经验，他已经意识到，许多商业衍射仪是针对特定的任务而优化的。"他评论说："另外，我长期以来一直梦想着制作一个类似于多用途光束线的衍射仪：一个可升级的衍射仪，这将适合当前的研究兴趣和未来的总体需求。 事实上，Semën 的研究兴趣很广泛，涵盖先进材料和 X 射线技术。 “为了确保研究计划的灵活性，我们的目标是制造一种能够在不同单晶 X 射线衍射配置和设置之间快速轻松切换的衍射仪。 不同的配置包括，例如，寻找晶体取向、漫散射测量、高分辨率倒易空间映射、研究薄膜和执行原位测量。 除了配置之间的快速切换外，升级和修改的可能性对于将来增加更多的配置也很重要"，他解释说。 灵活的衍射仪建造这样一台衍射仪有赖于两项基本任务：单独挑选每个部件，然后确保所有部件都集成到一个可以完全支持材料研究的单元组合中。因此，Semën与Youli Li博士合作，后者是加州大学圣巴巴拉分校X射线设施的技术总监，同时还经营着Forvis Technologies公司，该公司为定制X射线仪器提供咨询和设计服务。“Youli 在构建 X 射线衍射仪方面有丰富的经验，同时在工程、机械和软件方面也有着广泛的知识储备，他是这个项目的完美合作伙伴。相隔半个地球和近十几个时区，我们共同努力挑选系统的每一个组件”，Semën 评论道。该项目从一个四圆 Huber 测角仪开始，它可以保证 Semën 和 Youli 在本实验中操作的灵活性。其可以涵盖各种实验设置，同时也让他们可以不受限制地自由选择其他组件。这些组件包括微焦点、铜基X射线源（来自 Xenocs）； 准直X射线光学器件； 四反射单色仪（来自 INTEGRATDS）；分析器晶体；一个DECTRIS PILATUS3 R 1M探测器；和一个闪烁计数器。通过SPEC可以促进对衍射仪的控制，同时使用内部脚本执行数据分析。最终的衍射仪设计发布于2021年，摘要中肯定包含一个关键词：灵活性！Semën 和 Youli 为衍射仪选择的单色仪允许他们通过两种模式使用：在非常高的通量模式下，或者在抑制 Kß 辐射的同时保持最佳通量的高分辨率模式下。DECTRIS PILATUS3 R 1M 探测器的大覆盖面积和像素尺寸进一步支持了实验灵活性的理念：其可以针对每个样品优化角度覆盖范围和分辨率。闪烁计数器与分光晶体结合使用可实现极高的分辨率，并且晶体也可以移入和移出。最后，Youli设计了一个联锁系统，以使衍射仪完整且可供用户使用。 "有时我开玩笑说，我们有一百万零一个探测器。但是，玩笑归玩笑，大面积的探测器是衍射仪设计的主要要求之一。凭借一百万个混合像素、DECTRIS PILATUS3的触发功能以及我们实施的 SPEC 通信，我们可以做很多事情，例如小型多用途光束线”，Semën 评论道。 不幸的是，我们与Semën的会面是在网上进行的，因此没有机会亲眼看到机器。不过，他让我们在网上参观了实验室，他还上传了一张衍射仪的图片作为背景画面。 接下来是什么？最终，衍射仪会成为一个真正的国际化产品：使用德国机械装置、斯洛伐克单色仪、法国光源和瑞士探测器。与此同时，数据处理依靠的是使用Matlab的内部脚本。“这对学生来说有点困难，但这也是非常好的训练，因为它需要对晶体学有更深入的了解”，Semën 评论道。 现在衍射仪已经启动并运行，Semën 和他的团队正计划将重点放在材料上，特别是铁电体和压电体，以及应用晶体学。 这项研究已经催生了一些出版物的产出，例如使用互易空间映射的孪生研究。 “然而，我们也对仪器和方法保持开放的态度； Semën 总结道，衍射仪是灵活的，因此有发挥的空间。这些图像显示了BaTiO3晶体的互换空间图。来源：Gorfman, S. et. al. (2022), Acta Cryst. A78, 158-171. CC licensce https://journals.iucr.org/a/issues/2022/03/00/lu5017/lu5017.pdf 我们再次祝贺Semën、Youli和所有参与项目的人获得成功，并祝愿Semën和他的小组在今后的项目中一切顺利。今年，Semën将参加在巴黎举行的欧洲晶体学会议，因此我们期待着尽快与他进行更多交流。 参考文献S. Gorfman, D. Spirito, N. Cohen, P. Siffalovic, P. Nadazdy, and Y. Li, “Multi-purpose Diffractometer for In-Situ X-Ray Crystallography of Functional Materials”, J. Appl. Crystallogr. 54, 914 (2021). SNBL: A Multi-purpose Beamline at the ESRF A Service Crystallography Lab in BaselX-ray Crystallography at the University of ZürichSolid-State Research at the Max Planck InstituteLaboratory for Green ChemistryIn-Situ Powder Diffraction in a Lab with MYTHEN2

在背景与目标红外辐射量差距不大或背景较为复杂等情况下，传统红外成像技术对目标进行探测与识别的难度较大。而红外偏振探测在采集目标与背景辐射强度的基础上，还获取了多一维度的偏振信息，因此在探测隐藏、伪装和暗弱目标和复杂自然环境中人造目标的探测和识别等领域，有着传统红外探测不可比拟的优势。但同时，偏振装置的加入也增加了成像系统的复杂度与制作成本，且对于远距离成像，在红外成像系统前加入偏振装置对成像系统的探测距离有多大的影响，也有待进一步的研究论证。据麦姆斯咨询报道，近期，中国科学院上海技术物理研究所、中国科学院红外探测与成像技术重点实验室和中国科学院大学的科研团队在《红外与毫米波学报》期刊上发表了以“考虑探测器非理想性的红外偏振成像系统作用距离分析”为主题的文章。该文章第一作者为谭畅，主要从事红外偏振成像仿真方面的研究工作；通讯作者为王世勇研究员，主要从事红外光电系统技术、红外图像信号处理方面的研究工作。本文将从分析成像系统最远探测距离的角度出发，对成像系统的探测能力进行评估。综合考虑影响成像系统探测能力的各个因素，参考传统红外成像系统作用距离模型，基于系统的偏振探测能力，建立了红外偏振成像系统的作用距离模型，讨论了偏振装置非理想性对系统探测能力的影响，并设计实验验证了建立模型的可靠性。红外成像系统作用距离建模目前较为公认的对扩展源目标探测距离进行估算的方法是MRTD法。该方法规定，对于空间频率为f的目标，人眼通过红外成像系统能够观察到该目标需要满足两个条件：①目标经过大气衰减到达红外成像系统时，其与背景的实际表观温差应大于或等于该频率下的成像系统最小可分辨温差MRTD（f）。②目标对系统的张角θT应大于或等于相应观察要求所需要的最小视角。只需明确红外成像系统的各项基本参数与观测需求，我们就可以计算出系统的噪声等效温差与最小可分辨温差，进而求解出它的最远探测距离。红外偏振成像系统作用距离建模偏振成像根据成像设备的结构特性可分为分振幅探测、分时探测、分焦平面探测和分孔径探测。其中分时探测具有设计简单容易计算等优点，但只适用于静态场景；分振幅探测可同时探测不同偏振方向的辐射，但存在体积庞大、结构复杂，计算偏振信息对配准要求高等问题；分孔径探测也是同时探测的一种方式，且光学系统相对稳定，但会带来空间分辨率降低的问题；分焦平面偏振探测器具有体积小、结构紧凑、系统集成度高等优势，可同时获取到不同偏振方向的偏振图像，是目前偏振成像领域的研究热点，也是本文的主要研究对象。图1为分焦平面探测系统示意图。图1 分焦平面探测器系统示意图本文仿真的分焦平面偏振探测器，是在红外焦平面上集成了一组按一定规律排列的微偏振片，一个像元对应着一个微偏振片，其角度分别为 0°、45°、90°和135°，相邻的2×2个微像元组成一个超像元，可同时获取到四种不同的偏振态。图1为分焦平面探测系统结构示意图。传统方法认为在红外成像系统前加入偏振装置后，会对系统的噪声等效温差与调制传递函数MTF（f）产生影响，改变系统的最小可分辨温差，进而改变系统的最远探测距离。本文将从偏振装置的偏振探测能力出发，分析成像系统的最小可分辨偏振度差，建立红外偏振成像系统的探测距离模型。我们首先建立一个探测器偏振响应模型，该模型将探测器视为一个光子计数器，光子被转换为电子并在电容电路中累积，综合考虑探测器井的大小、偏振片消光比、信号电子与背景电子的比率以及入射辐射的偏振特性，通过应用误差传播方法对结果进行处理。从噪声等效偏振度（NeDoLP）的定义出发，NeDoLP是衡量偏振探测器探测能力的指标，即探测器对均匀极化场景成像时产生的标准差。对其进行数学建模，进而分析得到红外偏振成像系统的最远探测距离。图2 DoLP随光学厚度变化曲线对于探测器来说，积分时间越长，累积的电荷越多，探测器的信噪比（SNR）就越高，但这种增加是有限度的。随着积分时间的增加，光生载流子有更多的时间被收集，增加信号。然而，同时，暗电流及其相关噪声也会增加。对于给定的探测器，最佳积分时间是在最大化信噪比和最小化暗电流及噪声的不利影响之间取得平衡，为方便分析，我们假设探测器工作在“半井”状态下。通过以下步骤计算红外偏振成像系统最远作用距离：a. 根据已知的目标和背景偏振特性以及环境条件，计算在给定距离下，目标与背景之间的偏振度差在传输路径上的衰减。b. 结合系统的探测器性能参数，确定目标在给定距离下是否可被观察到。如果不能则减小设定的距离。目标被观察到需同时满足衰减后的偏振度差大于或等于系统对应于该频率的最小可分辨偏振度差MRPD，目标对系统的张角θT大于或等于相应观察要求所需要的最小视场角。c. 逐步增加距离，直到目标与背景之间的偏振度差不再满足观察要求。这个距离即为成像系统最远作用距离。τp (R)为大气对目标偏振度随探测距离的衰减函数，可根据不同的天气条件，根据已有的测量数据进行插值，计算出不同探测距离下大气对目标偏振度的衰减，图4. 5给出了根据文献中测量数据得到的偏振度随光学厚度增加衰减关系图。这里给出的横坐标是光学厚度，不同天气条件下，光学厚度对应的实际传播距离与介质的散射和吸收系数有关。综上，我们建立了传统红外成像系统和考虑了偏振片非理想性的红外偏振成像系统的作用距离模型，下面我们将对模型的可靠性进行验证，分析讨论探测器各参数对成像系统探测能力的影响。验证与讨论由噪声等效偏振度的定义可知，其数值越小，代表偏振探测器的性能越优秀。下面我们对影响红外偏振成像系统探测性能的各因素进行讨论，并设计实验验证本文建立模型的正确性。偏振片消光比消光比是衡量偏振片性能的重要参数，市售的大面积偏振片的消光比可以超过200甚至更多。对其他参数按经验进行赋值，从图3可以看到，对于给定设计参数的探测器，偏振片消光比超过20后，随着偏振片消光比的增加，探测器性能上的提升微乎其微。对于分焦平面探测器，为实现更高的消光比，不可避免地要牺牲探测器整体辐射通量。由于辐射通量降低而导致的信噪比损失可能远远超过消光比增加所获得的收益。这一结果同样可以对科研人员研制偏振片提供启发，对需要追求高消光比的偏振片来说，增大透光轴方向的最大透射率要比降低最小透射率更有益于成像系统的性能。图3 偏振片消光比与探测器噪声等效偏振度关系图探测器井容量红外探测器的井容量是指探测器像素在饱和之前能够累积的电荷数量的最大值。井容量是衡量红外探测器性能的一个关键参数，井容量通常以电子数（e-）表示。较大的井容量意味着探测器可以在饱和之前存储更多的电荷，从而能够在更大的亮度范围内准确检测信号。这对于在具有广泛亮度变化的场景中捕获清晰图像至关重要。从图4可以看出，增大探测器井的容量，同样能很好的提高成像系统的偏振探测能力。图4 探测器井容量与探测器噪声等效偏振度关系图然而，井容量的增加可能会导致像素尺寸增大或探测器面积减小，这可能对系统的整体性能产生负面影响。因此，在设计红外探测器时，需要权衡井容量、像素尺寸和其他性能参数，以实现最佳性能。目标偏振度虽然推导出的噪声等效偏振度公式包含目标偏振度这一参量，但目标的偏振度本身对探测器的噪声等效偏振度没有直接影响。NeDolp 是一个衡量探测器性能的参数，它主要受探测器内部噪声、电子学和其他系统组件的影响。然而，目标的偏振度会影响探测器接收到的信号强度，从而影响信噪比（SNR）。从图5也可以看出，探测器的NeDolp受目标的偏振度影响不大。图5 目标偏振度与探测器噪声等效偏振度关系图读取噪声与产生复合噪声比值读取噪声主要来自于探测器的读出电路、放大器和其他电子元件。它通常在整个光强范围内保持相对恒定。产生复合噪声是由光子的随机到达和电荷生成引起的，与光子数成正比。在低光强下，产生复合噪声通常较小；而在高光强下，它会逐渐变大。通过计算读取噪声和产生复合噪声的比值，可以确定系统的性能瓶颈。如果读取噪声远大于产生复合噪声，这意味着系统在低光强下受到读取噪声的限制。在这种情况下，优化读出电路和放大器等元件可能会带来性能提升。如果产生复合噪声远大于读取噪声，这意味着系统在高光强下受到产生复合噪声的限制。在这种情况下，提高信号处理和光子探测效率可能有助于改善性能。从图6可以看出，降低读取噪声与产生复合噪声比值可以有效提升系统偏振探测能力。图6 δ与探测器噪声等效偏振度关系图信号电子比例综合图4~6可以看出，提升β的数值可有效提高探测器的偏振探测能力，由β的定义可知，对于确定井容量的探测器，β的取值主要取决于探测器的各种噪声与积分时间，降低探测器的工作温度、优化探测器结构、减少表面和界面缺陷等途径都可以降低探测器的噪声，调节合适的积分时间也有助于探测系统的性能提升。实验验证根据噪声等效偏振度的定义，利用面源黑体与红外可控部分偏振透射式辐射源创建一组均匀极化场景。如下图7所示，黑体发出的红外辐射，经过两块硅片，发生四次折射，产生了偏振效应，通过调节硅片的角度，即可产生不同线偏振度的红外辐射。以5°为间隔，将面源黑体平面与硅片间的夹角调为10°~40°共七组。每组将面源黑体设置为40℃和70℃两个温度，用国产自主研制的红外分焦平面偏振探测器采取不少于128帧图像并取平均，然后将每组两个温度下相同角度获得的图像作差，以减少实验装置自发辐射和反射辐射对测量结果的干扰，差值图像就是透射部分的红外偏振辐射。对差值图像进行校正和去噪后，即可按公式计算出探测器对均匀极化场景产生的偏振度图像。计算出红外辐射的线偏振度，为减小测量误差，仅取图像中心区域的像元进行分析。该区域像元的标准差就是该成像系统的噪声等效偏振度（NeDoLP）。探测器具体参数如表1所示。图7 实验示意图表1 偏振探测器参数利用本文建立的探测器仿真模型计算出硅片的线偏振度仿真值，公式19计算出硅片线偏振度的理论值，与实验的测量值进行对比，图8展示了三组数据的变化曲线，从图中可以看出，三组数据存在一定偏差，这可能与硅片调节角度误差、面源黑体稳定性、干涉效应、硅片摆放是否平行等因素有关，但在误差允许的范围内，实验验证了偏振探测系统的性能，也证明了本文建立仿真模型的可靠性。NeDoLP测量结果如表2所示。图8 线偏振度理论值、测量值与本文模型仿真值曲线图表2 实验结果从上表可以看到NeDoLP的测量值与仿真值的差值基本能控制在5%以内，实验结果再次印证了本文设计的模型的可靠性。实例计算应用建立的模型对高2.3m，宽2.7m，温度47℃，发射率为1的目标的最远探测距离进行预测，目标差分温度6℃；背景温度27℃；发射率1；目标偏振度30%，背景偏振度1%，使用3.2节中样机的探测器参数，最后，采用文献中介绍的“等效衰减系数-距离”关系的快速逼近法对红外探测系统最远作用距离R进行求解，得到表3的结果。表3 红外成像系统的最远作用距离根据红外探测系统最远探测距离，利用本文第二节提出的方法，得到不同探测概率下红外偏振成像系统最远作用距离结果如表4所示。表4 红外偏振成像系统的最远作用距离所选例子为目标与背景偏振度差异大于其温差，所以在这种探测场景下红外偏振成像系统的探测能力要优于红外成像系统。探测器的参数不同，探测场景与目标的变化都会对模型的结果产生影响，但本文提供的成像系统作用距离模型可为实际探测中不同应用场景下的成像系统选择提供参考。结论针对不同的探测场景，红外成像系统与红外偏振成像系统在最远探测距离方面哪个更有优势并没有定论，探测目标的大小，背景与目标的温差与偏振度差，大气透过率，具体探测器的参数等因素都会对成像系统的最远探测距离产生影响。经实验验证，本文所建立的非理想红外偏振成像系统的响应模型是可靠的，可以用于估算成像系统的最远作用距离，针对不同的探测场景，读者可通过实验确定探测器的具体性能参数，利用仿真软件或实验测量的方式获取探测目标的温度与偏振信息，明确探测环境的具体大气参数，利用模型对红外成像系统与偏振成像系统的最远作用距离进行预估，选择更具优势的成像系统。这项研究获得上海市现场物证重点实验室基金（No. 2017xcwzk08）和上海技术物理研究所创新基金（No. CX-267）的资助和支持。论文链接：http://journal.sitp.ac.cn/hwyhmb/hwyhmbcn/article/abstract/2023041

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

红外辐射(760nm-30μm)作为电磁波的一种，蕴含着物体丰富的信息。红外光电探测器在吸收物体的红外辐射后，通过光电转换、电信号处理等手段将携带物体辐射特征的红外信号可视化。其具有全天候观测、抗干扰能力强、穿透烟尘雾霾能力强、高分辨能力的特点，在国防、天文、民用领域扮演着重要的角色，是当今信息化时代发展的核心驱动力之一，是信息领域战略性高技术必争的制高点。众所周知，波长、强度、相位和偏振是构成光的四大基本元素。其中，光的偏振维度可以丰富目标的散射信息，如表面形貌和粗糙度等，使成像更加生动、更接近人眼接收到的图像。因此偏振成像在目标-背景对比度增强、水下成像、恶劣天气下探测、材料分类、表面重建等领域有着重要应用。在短波红外领域，InGaAs/InP材料体系由于其带隙优势，低暗电流，和室温下的高可靠性已经得到了广泛的应用。目前，一些关于短波偏振探测技术的研究已经在平面型InGaAs/InP PIN探测器上开展。然而，平面结构中所必须的扩散工艺导致的电学串扰使得器件难以向更小尺寸发展。同时，平面结构中由对准偏差导致的偏振相关的像差效应也不可避免。与平面结构相比，深台面结构在物理隔离方面具有优势，具有克服上述不足的潜力。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心E03组长期从事化合物半导体材料外延生长与器件制备的研究。E03组很早就开始了对近红外及短波红外探测器材料与器件的研究，曾研制出超低暗电流的硅基肖特基结红外探测器【Photonics Research, 8, 1662(2020)】，研究过短波红外面阵探测器小像元之间的暗电流抑制及串扰问题【Results in Optics, 5, 100181 (2021)】等。最近，E03组研究团队的张珺玚博士生在陈弘研究员，王文新研究员，邓震副研究员地指导下，针对光的偏振成像，并结合亚波长光栅制备技术，片上集成了一种台面型InGaAs/InP基PIN短波红外偏振探测器原型器件。该原型器件具有的深台面结构可以有效地防止电串扰，使其潜在地实现更小尺寸短波红外偏振探测器的制备。图1是利用湿法腐蚀和电子束曝光等微纳加工技术制备红外探测器及亚波长光栅的工艺流程。图2和图3分别是制备完成后的红外探测器光学显微镜图片和不同取向的亚波长光栅结构SEM图片。图1. 集成有亚波长Al光栅的台面型InGaAs PIN基偏振探测器的工艺流程示意图。图2. 两种台面尺寸原型器件的光学显微镜图片 (a) 403 μm×683 μm (P1), (b) 500 μm×780 μm (P0)。图3. 四种角度 (a) 0°, (b) 45°, (c) 90°, (d) 135° Al光栅形貌。图4是不同台面尺寸的P1和P0器件(无光栅)在不同条件下的J-V特性曲线和响应光谱。在1550 nm光激发，-0.1 V偏压下，P1和P0器件的外量子效率分别为 63.2% and 64.8%，比探测率D* 分别达到 6.28×1011 cm？Hz1/2/W 和6.88×1011 cm？Hz1/2/W，表明了原型器件的高性能。图4. InGaAs PIN原型探测器(无光栅)的J-V特性曲线和响应光谱。(a) 无光照下，P1和P0的暗电流密度Jd-V特性曲线；不同入射光功率下，(b) P1和(c) P0的光电流密度Jph-V特性曲线，插图是-0.1V下光电流密度与入射光功率之间的关系曲线； (d) P1和P0的响应光谱曲线。图5表明器件的偏振特性。从图5可以看出，透射率随偏振角度周期性变化，相邻方向间的相位差在π/4附近，服从马吕斯定律。此外， 0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的消光比分别为18:1、18:1、18:1和20:1，TM波透过率均超过90%，表明该偏振红外探测器件具有良好的偏振性能。图5. (a) 1550 nm下，无光栅器件和0°, 45°, 90°和135°亚波长光栅器件的电学信号随入射光极化角度的变化关系；(b) 光栅器件透射谱。综上所述，研究团队制备的台面结构InGaAs PIN探测器，其响应范围为900 nm -1700 nm，在1550 nm和-0.1 V (300K) 下的探测率为6.28×1011 cmHz1/2/W。此外，0°，45°，90°和135°光栅的器件均表现出明显的偏振特性，消光比可达18:1，TM波的透射率超过90%。上述的原型器件作为一种具有良好偏振特性的台面结构短波红外偏振探测器，有望在偏振红外探测领域具有潜在的广泛应用前景。近日，相关研究成果以题“Opto-electrical and polarization performance of mesa-structured InGaAs PIN detector integrated with subwavelength aluminum gratings”发表在Optics Letters【47，6173(2022)】上，上述研究工作得到了基金委重大、基金委青年基金、中国科学院青年创新促进会、中国科学院战略性先导科技专项、怀柔研究部的资助。另外，感谢微加工实验室杨海方老师在电子束曝光等方面的细心指导和帮助。物理所E03组博士研究生张珺玚为第一作者。