晶体声光效应实验装置

2011年04月29日 来源： 科技日报 作者： 刘霞　　本报讯（记者刘霞）据美国物理学家组织网4月28日（北京时间）报道，美国科学家使用自主设计的、精确的原子逐层排列技术，构造出了一个超薄的超导场效应晶体管，以洞悉绝缘材料变成高温超导体的环境细节。发表于当日出版的《自然》杂志上的该突破将使科学家能更好地理解高温超导性，加速无电阻电子设备的研发进程。　　普通绝缘材料铜酸盐在何种情况下从绝缘态跃迁到超导态？这种跃迁发生时，会发生什么？这些问题一直困扰着物理学家。探究这种跃迁的一种方法是，施加外电场来增加或减少该材料中的自由电子浓度，并观察其对材料负载电流能力的影响。但要想在铜酸盐超导体中做到这一点，还需要构建成分始终如一的超薄薄膜以及高达100亿伏/米的电场。　　美国能源部物理学家伊万·博若维奇领导的布鲁克海文薄膜研究小组之前曾使用分子束外延技术制造出这种超导薄膜，该技术在一次制造一个原子层时还能精确控制每层的厚度。他们最近证明，用分子束外延方法制造出的薄膜内，单层酮酸盐能展示出未衰减的高温超导性，他们用该方法制造出了超薄的超导场效应晶体管。　　作为所有现代电子设备基础的标准场效应晶体管内部，一个半导体材料将电流从设备一端的“源”电极运送至另一端的“耗”电极；一个薄的绝缘体则作为第三电极“门”电极负责控制场效应晶体管。当在绝缘体上施加特定的门电压时，该门电极会打开或关闭。但没有已知的绝缘体能对抗诱导该酮酸盐内部高温超导性所需的高电场，因此，标准场效应晶体管的设计并不适用于高温超导场效应晶体管。　　博若维奇团队用一种能导电的液体电解质来分离电荷。当朝电解液施加外电压时，电解质中的正电荷离子朝负电极移动，负电荷离子朝正电极移动，但当到达电极时，离子会突然停止移动，就像撞到“南墙”一样。电极“墙”负载的等量相反电荷之间的电场能超过100亿伏/米。　　新研制的超导场效应晶体管中，高温超导体化合物模型（镧-锶-铜-氧）的临界温度可达30开氏度左右，为其最大值的80%，是以前纪录的10倍。科学家可使用该晶体管来研究与高温超导性有关的物理学基本原理。　　超导场效应晶体管的应用范围很广泛。基于半导体的场效应晶体管能耗大，而超导体没有电阻也无能耗。另外，原子逐层排列制造出的超薄结构也使科学家能更好地使用外电场来控制超导性。　　博若维奇表示，这仅仅只是一个开始，高温超导体还有很多秘密有待探寻，随着其神秘“面纱”逐一揭开，将来能制造出超快节能的高温超导体。　　 总编辑圈点：　　辛亥革命爆发、乔治五世加冕、普利策逝世……这是历史书上的1911年。但同年，一个平常的4月天里，荷兰一所实验室内人类首次发现了超导体，于今恰好百年。这种进入超导态就会电阻趋0的材料，尚未露真容，却承载了一个世纪的无热损和强磁场之梦，直接涉及超导电性的诺奖就有4起，1987年临界温度的速提甚至成为了科技史之奇迹。于是，人们谈起那年4月的荷兰小城，会说：超导百年，对人类社会的影响，不亚于和它同年发生之事。

[font=&]【题名】： 氯离子敏感场效应晶体管电极的研制（请帮忙尽可能给清晰图的文章，谢谢）[/font][font=&]【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-HNLG199301011.htm[/font]

有望解决目前芯片上晶体管生热过多的问题科技日报 2012年03月28日 星期三 本报讯（记者刘霞）据美国物理学家组织网3月27日（北京时间）报道，美国圣母大学和宾夕法尼亚州立大学的科学家们表示，他们借用量子隧穿效应，研制出了性能可与目前的晶体管相媲美的隧穿场效应晶体管（TFET）。最新技术有望解决目前芯片上晶体管生热过多的问题，在一块芯片上集成更多晶体管，从而提高电子设备的计算能力。 晶体管是电子设备的基本组成元件，在过去40年间，科学家们主要通过将更多晶体管集成到一块芯片上来提高电子设备的计算能力，但目前这条道路似乎已快走到尽头。业界认为，半导体工业正在快速接近晶体管小型化的物理极限。现代晶体管的主要问题是产生过多的热量。 最新研究表明，他们研制出的TFET性能可与目前的晶体管相媲美，而且能效也较以往有所提高，有望解决上述过热问题。 科学家们利用电子能“隧穿”过固体研制出了这种TFET。“隧穿”在人类层面犹如魔术，但在量子层面，它却是一种非常常见的行为。 圣母大学的电子工程学教授阿兰·肖宝夫解释道：“现今的晶体管就像一个拥有移动门的大坝，水流动的速度也就是电流的强度取决于门的高度。隧穿晶体管让我们拥有了一类新的门，电流能够流过而非翻过这道门，另外，我们也对门的厚度进行了调整以便能打开和关闭电流。” 宾州州立大学的电子工程系教授苏曼·达塔表示：“最新技术进展的关键在于，我们将用来建造半导体的材料正确地组合在一起。” 肖宝夫补充道，电子隧穿设备商业化的历史很长，量子力学隧穿的原理也已被用于数据存储设备中，借用最新技术，未来，一个USB闪存设备或许能拥有数十亿个TFET设备。 科学家们强调说，隧穿晶体管的另一个好处是，使用它们取代目前的晶体管技术并不需要对半导体工业进行很大的变革，现有的很多电路设计和电路制造基础设施都可以继续使用。 尽管TFET的能效与现有晶体管相比稍逊色，但是，去年12月宾州州立大学和今年3月圣母大学的科研团队发表的论文已经表明，隧穿晶体管在驱动电流方面已经取得了创纪录的进步，未来有望获得更大的进展。 达塔说：“如果我们在能效上取得更大成功，将是低能耗集成电路上的重大突破，这反过来会加大我们研制出能自我供能设备的可能性，自我供能设备同能量捕获设备结合在一起，有望使我们研制出更高效的健康检测设备、环境智能设备以及可移植医疗设备。” 总编辑圈点： 滚动的台球，碰到桌壁后总会反弹。而量子理论不排除“穿壁而过”的可能性——在基本粒子级的尺度下，“隧穿”的几率不能忽视。隧穿曾是晶体管电路设计者需要防范的现象，然而科学家最终利用它造出了新式晶体管。几年前就有计算机试用了这种新式硅片，它要求的电压更小，且在待机状态下不耗电。隧穿晶体管技术一旦投入商用，CPU的设计者就不必忧虑发热的老问题了。

美国得克萨斯A&M大学物理学家杰罗·斯纳夫领导的一个国际科研小组在23日出版的《科学》杂志上宣布，他们研制出了首个能在高温下工作的自旋场效应晶体管（FET），该设备由电力控制，其功能基于电子的自旋，其中包含一个与门逻辑设备。新突破将给半导体纳米电子学和信息技术领域带来新气象。　　英国日立剑桥实验室、剑桥大学、诺丁汉大学、捷克科学院和查尔斯大学的研究人员首次将自旋—螺旋状态和异常霍尔效应结合在一起，制造出了这种自旋FET，其中包括一个与门逻辑设备，自旋FET的概念于1989年首次提出，这是科学家首次在其中实现与门逻辑设备。 　　晶体管发现60年来，其操作仍然基于与半导体内的电子操作和电子电荷探测同样的物理原理。随着晶体管的尺寸越来越小，小到已接近极限点，科学家们开始专注于建立新的物理操作规则，即使用电子基本的磁运动（自旋）代替电荷作为逻辑变量。20年来，科学家一直认为，在半导体内操作电子并探测到电子自旋（突破这一点将有助于研发出自旋晶体管）很难在实验室实现。现在，新研究使用最近在自旋操作和探测上发现的量子相对论现象证实，自旋晶体管这一概念可以成为现实。为了观察电子的操作并探测自旋，该研究团队特别设计了一个平板光子二极管（同一般使用的圆极化光源相反）并将其放置在晶体管隧道附近。通过在二极管上照射光线，研究人员朝晶体管内注射了光激发电子，而不是通常的自旋极化电子。接着朝其输入门电极施加电压，通过量子相对论效应来控制电子的自旋运动。这些效应同时负责在该设备内生成横向电压（代表输出信号），其取决于晶体管管道内运动电子的自旋方向。　　日立剑桥实验室的高级研究员约尔格·文德利希强调，观察到的输出电子信号在高温下也很强，并且线性依赖于入射光圆极化的程度。这个设备因此也表明，科学家实现了电力控制的固态偏振光计，该偏振光计可直接将光偏振转变成电压信号。他表示，未来医生可能会利用该设备探测手性分子的浓度，以测量病人的血糖浓度或酒中的糖分浓度。新设备在自旋电子学研究领域有广泛的应用，它可以作为一个有效工具来操作和探测半导体内的电子自旋而不会破坏自旋极化电流。　　文德利希承认，现在还不知道其基于自旋的设备能否替代目前信息处理设备中普遍使用的基于电子电荷的晶体管，然而新研究将科学家的关注点从理论猜测转移到研发出微电子设备模型上来。

【题名】：集成场效应晶体管微型离子电极【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-ZYLZ198202014.htm

晶体管特性图示仪是一种可以检测晶体管的特性参数的电子测量仪器。晶体管特性图示仪操作简便，主要有六个旋钮，每个旋钮代表不同的功能作用。它们分别是用来测试调控电流开关、电压开关、峰值电压开关、功耗限制电阻、零电压、零电流开关。晶体管特性图示仪的工作原理大致是这样的：通过示波管的内刻度可直接读测半导体管的低频直流参数，通过摄影装置可记录所需的特性曲线；根据需要还可以测试隧道二极管、场效应管、VMOS管、达林顿管及可控硅等半导体材料制做的器件。晶体管特性图示仪可同时在示波器管荧光屏上显示两只同类型半导器件的特性曲线。晶体管特性图示仪的具体参数如下：集电极扫描电压0-500V 二端测试电压0-5KV、 集电极电流1μA-500mA/div 、具有脉冲阶梯信号。

据美国物理学家组织网4月19日(北京时间)报道，由美国匹兹堡大学领导的一个研究小组日前宣布，他们制造出了一种核心组件直径只有1.5纳米的超小型单电子晶体管。该装置是制造下一代低功耗、高密度超大规模集成电路理想的基本器件，具有极为广泛的应用价值。相关论文发表在最新一期《自然·纳米技术》杂志上。　　单电子晶体管是用一个或几个电子就能记录信号的晶体管，其尺度都处于纳米级别。随着集成电路技术的发展，电子元件的尺寸越来越小，由单电子晶体管组成的电路日益受到研究人员的青睐，其高灵敏度的特性和独特的电气性能使其成为未来随机存储器和高速处理器制造材料的有力竞争者。　　据研究人员介绍，这种新型单电子晶体管的核心组件是一个直径只有1.5纳米的库伦岛，另外还有一两个电子负责对信号进行记录。负责该项研究的匹兹堡大学文理学院物理学和天文学教授杰里米·利维称，该晶体管未来可用于研制具有超密存储功能的量子处理器。这种处理器将能轻松应对那些让目前全世界所有的计算机同时工作数年也计算不完的复杂问题。同时因其中央的库伦岛可以被当作人工原子，该晶体管还可用来制造自然界原本并不存在的新型超导材料。　　利维和其同事将这种超小型单电子晶体管命名为“SketchSET”。原因在于这项技术受到了一种名为蚀刻素描画板(Etch A Sketch)的启发，这种晶体管的制造原理也与其类似。在实验中，通过原子力显微镜，研究人员用一种极为尖锐的电导探针就能在钛酸锶晶体界面上用1.2纳米厚的一层铝酸镧“蚀刻”出所需的晶体管。　　据介绍，SketchSET是第一个完全由氧化物制成的单电子晶体管，并且其库伦岛内能容纳两个电子。经过库伦岛的电子数量可以是0、1或2，而不同数量的电子将决定其具有怎样的导电性能。　　利维表示，这种单电子晶体管对电荷极为敏感，且所使用的氧化物材料具有铁电效应，该晶体管还可制成固态存储器，即便没有外部电源，该晶体管存储器也不会丢失此前存储的信息。此外，这种晶体管对压力变化也极为敏感，根据这一特性可用其来制成纳米尺度的高灵敏度压力传感设备。　　1959年一个芯片上只能放一个晶体管，今天家用计算机微处理器上的晶体管数量已达11.7亿，是半导体材料支撑起了电子计算机时代。下一代计算机如何发展？无论是基于单电子晶体管的量子计算机，还是基于蛋白质技术的生物计算机，我们还是要从新材料上找答案。当前已经有多种单电子晶体管研制出来，也许这些方案将来都派不上用场，然而每次实验都会向成功迈进一步，最后开启计算机新时代的新材料一定会在这些实验中脱颖而出。

[font=&]【题名】： 离子敏感场效应晶体管传感器研究进展[/font][font=&]【全文链接】: https://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTOTAL-MINI202006017.htm[/font]

光声光谱技术（photoacoustic spectroscopy, PAS）是一种新型光谱分析检测技术，是探测样品吸收标度的一种测谱技术，其基本原理是光声效应。它是光谱技术与量热技术结合的产物，是20世纪70年代初发展起来的检测物质和研究物质性能的新方法。1880年A.G.贝尔发现固体的光声效应，1881年他又和J.廷德尔和W.K.伦琴相继发现气体和液体的光声效应。20世纪60年代以后，由于微信号检测技术的发展，高灵敏微音器和压电陶瓷传声器的出现，强光源（激光器、氙灯等）的问世，光声效应及其应用的研究又重新活跃起来。对大量固体和半导体的光声研究发现，光声光谱是一种很有前途的新技术。　　当一束红外光照射到样品时，样品会选择性地吸收入射光波，这时样品分子被激发到较高的振--转能级上。当激发态分子通过碰撞，无辐射地弛豫到基态时，样品分子吸收的能量便转变为分子的热运动。在密闭的样品光声池中，也充有非吸收的气体介质（如氮气、氨气等），且入射光是见过调制的，这时在样品池内的介质会产生周期性压力波动，气体介质将这种压力波动传至装备在同一密闭体系内的微音器，产生电信号，该信号经前置放大器放大后输入傅立叶变换红外光谱仪的主放大器和信号处理系统，经傅里叶变换，即可得红外吸收光谱图。　　 光声光谱的设备及其原理如图所示。入射光为强度经过调制的单色光，光强度调制可用切光器。光声池是一封闭容器,内放样品和传声器。图中所示的是固体样品，样品周围充以不吸收光辐射的气体介质，如空气。若是液体或气体样品，则用样品充满光声池。对于液体和固体样品，最好采用与样品紧密接触的压电陶瓷检测器。 　　由于光声光谱测量的是样品吸收光能的大小，因而反射光、散射光等对测量干扰很小，故光声光谱适于测量高散射样品、不透光样品、吸收光强与入射光强比值很小的弱吸收样品和低浓度样品等，而且样品无论是晶体、粉末、胶体等均可测量，这是普通光谱做不到的。光声效应与调制频率有关，改变调制频率可获得样品表面不同深度的信息，所以它是提供表面不同深度结构信息的无损探测方法。光声技术是无机和有机化合物、半导体、金属、高分子材料等方面物理化学研究的有力手段，在物理、化学、生物学、医学、地质学方面得到广泛应用。 　　光声技术在不断发展，二氧化碳激光光源红外光声光谱仪适用于气体分析 氙灯紫外-可见光声光谱仪适用于固体和液体的分析；傅里叶变换光声光谱仪能对样品提供丰富的结构信息。光热偏转光谱法、光声喇曼光谱法、光声显微镜、激光热透镜法及热波成像技术都在迅速发展。 无论透明的、不透明的、表面光滑的、毛糙的试样，也无论是粉末状、颗粒状、薄片状，平整与否，只要能放进光声池的样品杯中，都无需制样，无需破坏试样，无需消耗试样就能测得光谱，并能避免糊片法和压片法中可能出现的光谱畸变和多余的介质吸收。[align=center][img=left]http://a3.att.hudong.com/98/13/01000000000000119081333619498_s.jpg[/img][/align]

光声光谱是直接探测无辐射跃迁过程的唯一手段，70年代以来已发展成一个专门的研究领域，研究对象涉及物理、化学、生物、材料等学科，并且能给半导体工业和微电子工业的研究提供一种新的研究和检测手段。光声光谱直接测量光束与材料相互作用后所吸收的热量，显然，它是光谱技术与量热技术的组合。同传统的光谱技术相比较。光声光谱技术具有下列特点：（1）直接测量光束与材料相互作用后所吸收的热量；（2）对散射光不敏感；（3）样品本身就是电磁辐射的检测器。光声光谱技术本身的特点使得它能胜任传统光谱技术难于完成或不能完成的某些工作，如：（1）直接探测无辐射过程，更准确地得到量子效率的数据；（2）因为对散射光不敏感，可以获得强散射物质(如粉末、非晶固体、冻胶和胶体等)的吸收光谱；激发态寿命；甚至完全不透明材料的吸收光谱；（3）因为不依赖于光子检测技术，可以得到弱吸收材料的光谱信息；（4）可以进行各种非波谱学的研究，如测定材料的热学和弹性性质；研究化学反应；测定多层结构和薄膜的厚度等；（5）因为对样品无特殊要求，可以方便地应用于各个领域，如凝聚态物理、化学、生物学、医学研究等；（6）不需光电器件，因而不必改变检测系统就可以在很宽的波长范围工作。仅仅要求：光源足够强，窗口透过率高。从上所述可见，光声光谱在其研究领域内有着独特的优点。一、原理 光声光谱仪是根据光声效应原理研制成功的。当物质吸收周期性调制的光能后，转变为热能。周期性热流使周围介质热胀冷缩而产生声信号，即为光声信号。不同组分和结构的物质吸收不同波长的光能，因此当照射于物质的光波波长改变时，声信号的变化反映了物质的不同组分或结构。由于光声光谱技术所检测的是样品吸收的光能与物质相互作用后产生的声能，在照射的光强比较弱的情况下，光声效应满足线性关系，即声信号强度与光强成正比，因此光声光谱技术对物质的结构和组分是非常敏感的。且对样品的形状无特殊要求，可以用于气体、固体和液体的微量分析。由于光声光谱对散射光和反射光不敏感，特别适用于颗粒、粉末、污迹和混浊液体等物质的检测与分析。另一方面，由于物质吸收周期性调制的光能后转变为周期性变化的热能，亦称热波，所产生的效应称为光热效应。热波传播速度很慢，且是高衰减波，所以只能传播约一个热波波长的距离。在热波传播的过程中，不同位置的热源产生的声信号具有不同的相位，因此光声信号除振幅的变化之外，还有相位的变化。因此，通常光声光谱仪有两个通道输出：振幅输出和相位输出。前者对所测物质的组分（即热源强度）非常敏感，后者则对所测物质的结构（即热源的位置）特别敏感。二、仪器结构和配置光声光谱仪由单光路系统组成，系统大为简化，并对辐射光源强度要求降低50％以上。从功能上可分为三部分：1.辐射源：包括氙灯系统，单色仪系统，斩光器系统和聚光镜系统。2.光声盒：包括样品池，传声器和前置放大器。 3.信号处理和记录：包括锁相放大器和微型计算机三、性能指标 光声光谱仪采用单光束结构，降低对光源高强度的要求，且光路简化。信号输出端与计算机连接，由计算机控制对光谱进行扫描、并同时采样。测试样品时可同时对光源光谱实行归一化等处理并保存。因此，结构简单、操作方便。主要性能指标：1.光谱范围：可见光范围 300-750 nm 近红外范围 700-1200nm2.光谱分辨率：2 nm。3.测量最大偏差：± 1.5％。4.波长读数精度：＜ l nm。5.调制频率：5－200 Hz连续可调（通常选用15 Hz－30 Hz）。四、用途 由于光声光谱技术可对任意的样品进行检测分析，包括气体、液体和固体(晶体、粉末或凝胶)样品，并且只需要极少量样品就可以进行微量分析。因此广泛用于物理、化学、材料科学、生物医学、农业和环境科学等各领域的研究和分析。由于气体、液体和固体试样的光吸收波长范围、以及放置样品的光声盒结构等的要求各不相同，因此适用于气体、液体和固体的光声光谱仪的结构也不尽相同。本仪器对各种物理样品（如磁性材料、半导体及纳米材料），化学样品（如过渡金属、稀土元素配合物）、和生物样品（如血液、动植物组织）等等进行了光声光谱分析和研究，取得了有重要价值的结果。五、典型光声光谱图示1．利用碳黑记录的氙灯光源光谱2．Ho2O3 的光声光谱

声光可调滤光器（Acousto-optic Tunable Filter，缩写为AOTF），被誉为“90年代[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]器最突出的进展”，它采用声光调制产生单色光，即通过超声射频的改变实现光谱的扫描，消除了仪器的可移动部件，采用全固态设计，使仪器的可靠性大大提高，满足了工业在线分析和现场分析的需要。　　声光可调滤光器的原理基于光线在各向异性介质的声折射。装置由固定在双折射晶体上的压电导层构成，当导层被所用的射频（RF）信号激发时，在晶体内产生声波，传导中的声波引起晶体折射率的周期性调制，这提供了一个虚拟的相栅，在特定的条件下折射入射光束的部分。对于一个固定的声频，光频中只有一个窄带满足相匹配条件，被累加折射。当RF频率改变时，光的带通中心相应改变以维持相匹配条件。因此采用声光可调滤光器[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]具有如下技术特点：　1、不受温度、湿度及灰尘等外界环境的影响，在零下几十度的低温、100℃左右的温度及90%以上的湿度等极端环境下都能够正常稳定的工作。　2、波长的重复性和稳定性好。　3、可以实现连续或非连续波长选择；　4、扫描速度快，光谱采集速度最快可达16,000波长点/秒。　5、光通量大，信/噪比高，通常比傅立叶变换高10-100倍。　6、既可以采用光纤测样器件，也可以采用无光纤的自由空间式。　7、一台[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]通过光纤最多可连接多个检测点。　8、可以实现生产过程中不同检测点的在线高速实时检测分析。

查到一些文献说把晶体压成片，然后用金电极夹住进行测试，有大神知道这个金电极片和模具是什么样子的吗？又是怎么和电化学工作站连起来的呢？谢谢谢谢！

首先要理解晶体概念，以及晶粒概念。我想学固体物理的或者金属材料的都会对这些概念很清楚！自然界中物质的存在状态有三种：气态、液态、固态 固体又可分为两种存在形式：晶体和非晶体 晶体是经过结晶过程而形成的具有规则的几何外形的固体；晶体中原子或分子在空间按一定规律周期性重复的排列。晶体共同特点：均 匀 性： 晶体内部各个部分的宏观性质是相同的。 各向异性： 晶体种不同的方向上具有不同的物理性质。 固定熔点： 晶体具有周期性结构，熔化时，各部分需要同样的温度。 规则外形： 理想环境中生长的晶体应为凸多边形。 对 称 性： 晶体的理想外形和晶体内部结构都具有特定的对称性。 对晶体的研究，固体物理学家从成健角度分为离子晶体 原子晶体 分子晶体 金属晶体 显微学则从空间几何上来分，有七大晶系，十四种布拉菲点阵，230种空间群，用拓扑学，群论知识去研究理解。可参考《晶体学中的对称群》一书 （郭可信，王仁卉著）。与晶体对应的，原子或分子无规则排列，无周期性无对称性的固体叫非晶，如玻璃，非晶碳。一般，无定型就是非晶 英语叫amorphous，也有人叫glass(玻璃态）.晶粒是另外一个概念，搞材料的人对这个最熟了。首先提出这个概念的是凝固理论。从液态转变为固态的过程首先要成核，然后生长，这个过程叫晶粒的成核长大。晶粒内分子、原子都是有规则地排列的，所以一个晶粒就是单晶。多个晶粒，每个晶粒的大小和形状不同,而且取向也是凌乱的,没有明显的外形,也不表现各向异性,是多晶。英文晶粒用Grain表示，注意与Particle是有区别的。有了晶粒，那么晶粒大小（晶粒度），均匀程度，各个晶粒的取向关系都是很重要的组织（组织简单说就是指固体微观形貌特征）参数。对于大多数的金属材料，晶粒越细，材料性能（力学性能）越好，好比面团，颗粒粗的面团肯定不好成型，容易断裂。所以很多冶金学家材料科学家一直在开发晶粒细化技术。科学总是喜欢极端，看得越远的镜子叫望远镜；看得越细的镜子叫显微镜。晶粒度也是这样的，很小的晶粒度我们喜欢，很大的我们也喜欢。最初，显微镜倍数还不是很高的时候，能看到微米级的时候，觉得晶粒小的微米数量是非常小的了，而且这个时候材料的力学性能特别好。人们习惯把这种小尺度晶粒较微晶。然而科学总是发展的，有一天人们发现如果晶粒度在小呢，材料性能变得不可思议了，什么量子效应，隧道效应，超延展性等等很多小尺寸效应都出来了，这就是现在很热的，热得不得了的纳米，晶粒度在1nm-100nm之间的晶粒我们叫纳米晶。再说说非晶，非晶是无规则排列，无周期无对称特征，原子排列无序，没有一定的晶格常数，描叙结构特点的只有径向分布函数，这是个统计的量。我们不知道具体确定的晶格常数，我们总可以知道面间距的统计分布情况吧。非晶有很多诱人的特性，所以也有一帮子人在成天做非晶，尤其是作大块的金属非晶。因为它的应力应变曲线很特别。前面说了，从液态到到固态有个成核长大的过程，我不让他成核呢，直接到固态，得到非晶，这需要很快的冷却速度。所以各路人马一方面在拼命提高冷却速度，一方面在不断寻找新的合金配方，因为不同的合金配方有不同的非晶形成能力，通常有Tg参数表征，叫玻璃化温度。非晶没有晶粒，也就没有晶界一说。也有人曾跟我说过非晶可以看成有晶界组成。 那么另一方面，我让他成核，不让他长大呢，不就成了纳米晶。人们都说，强扭的瓜不甜，既然都是抑制成核长大，那么从热力学上看，很多非晶，纳米晶应该不是稳态相。所以你作出非晶、纳米晶了，人们自然会问你热稳定性如何。后来，又有一个牛人叫卢柯，本来他是搞非晶的，读研究生的时候他还一直想把非晶的结构搞清楚呢（牛人就是牛人，选题这么牛，非晶的结构现在人们还不是很清楚）。他想既然我把非晶做出来了，为什么我不可以把非晶直接晶化成纳米晶呢，纳米晶热啊，耶，这也是一种方法，叫非晶晶化法。既然晶界是一种缺陷，缺陷当然会影响材料性能，好坏先不管他，但是总不好控制。如果我把整个一个材料做成一个晶粒，也就是单晶，会是什么样子呢，人们发现单晶确实会有多晶非晶不同的性能，各向异性，谁都知道啊。当然还有其他的特性。所以很多人也在天天捣鼓着，弄些单晶来。现在不得不说准晶。准晶体的发现，是20世纪80年代晶体学研究中的一次突破。这是我们做电镜的人的功劳。1984年底，D.Shechtman等人宣布，他们在急冷凝固的Al Mn合金中发现了具有五重旋转对称但并无无平移周期性的合金相，在晶体学及相关的学术界引起了很大的震动。不久，这种无平移同期性但有位置序的晶体就被称为准晶体。后来，郭先生一看，哇，我们这里有很多这种东西啊，抓紧分析，马上写文章，那段金属固体原子像的APL,PRL多的不得了，基本上是这方面的内容。准晶因此也被D.Shechtman称为“中国像”。 斑竹也提到过孪晶，英文叫twinning，孪晶其实是金属塑性变形里的一个重要概念。孪生与滑移是两种基本的形变机制。从微观上看，晶体原子排列沿某一特定面镜像对称。那个面叫栾晶面。很多教科书有介绍。一般面心立方结构的金属材料，滑移系多，已发生滑移，但是特定条件下也有孪生。加上面心立方结构层错能高，不容易出现孪晶，曾经一段能够在面心立方里发现孪晶也可以发很好的文章。前两年，马恩就因为在铝里面发现了孪晶，发了篇Science呢。卢柯去年也因为在纳米铜里做出了很多孪晶，既提高了铜的强度，又保持了铜良好导电性（通常这是一对矛盾），也发了个Science.这年头Science很值钱啊。像一个穷山沟，除了个清华大学生一样。现在，从显微学上来看单晶，多晶，微晶，非晶，准晶，纳米晶，加上孪晶。单晶与多晶，一个晶粒就是单晶，多个晶粒就是多晶，没有晶粒就是非晶。单晶只有一套衍射斑点；多晶的话，取向不同会表现几套斑点，标定的时候，一套一套来，当然有可能有的斑点重合，通过多晶衍射的标定可以知道晶粒或者两相之间取向关系。如果晶粒太小，可能会出现多晶衍射环。非晶衍射是非晶衍射环，这个环均匀连续，与多晶衍射环有区别。纳米晶，微晶是从晶粒度大小角度来说的，在大一点的晶粒，叫粗晶的。在从衍射上看，一般很难作纳米晶的单晶衍射，因为最小物镜光栏选区还是太大。有做NBED的么，不知道这个可不可以。孪晶在衍射上的表现是很值得我们学习研究的，也最见标定衍射谱的功力，大家可以参照郭可信，叶恒强编的那本《电子衍射在材料科学中应用》第六章。准晶，一般晶体不会有五次对称，只有1，2，3，4，6次旋转对称（这个证明经常作为博士生入学考试题，呵呵）。所以看到衍射斑点是五次对称的，10对称的啊，其他什么的，可能就是准晶。

这是荷兰Twente大学的P.Bergveld 教授近期的一篇综述报告。该文综述了离子敏感场效应晶体管从上个世纪开始研究到现在的总体情况，从原理到技术，从对过去的总结到未来30年的展望。总体上来说这是篇非常好的文章，希望大家喜欢！[img]http://www.instrument.com.cn/bbs/images/affix.gif[/img][url=http://www.instrument.com.cn/bbs/download.asp?ID=25201]Thirty years of ISFETOLOGY：What happened in the past 30 years and what may happen in the next 30 years[/url]

物质的各种宏观性质源出于本身的微观结构。探索物质结构与性质之间的关系，是凝聚态物理、结构化学、材料科学、分子生物等许多学科的一个重要研究内容。晶体结构分析，是在原子的层次上测定固态物质微观结构的主要手段，它与上述众多学科有着密切的联系。就其本身而言，晶体结构分析是物理学中的一个小分支。这主要研究如何利用晶态物质对X-射线、电子、以及中子的衍射效应来测定物质的微观结构。晶体结构分析服务于许多不同的学科，因而许多学科的发展都对晶体结构分析产生深刻的影响。另一方面，晶体结构分析有自己独立的体系，它本身的发展又对所服务的学科起着促进作用。 晶体结构分析是伦琴发现X-射线以后创站的最重要学科之一。它奠基于物理学的几项重要进展。其中包括1895年W. C. Roentgen发现X-射线，1912年M. von Laue发现晶体对X-射线的衍射，1927年C. J. Davisson和G. P. Thomson发现晶体对电子的衍射，以及1931年E. Ruska建造第一台电子显微镜。上述几项重大的物理学进展使人类掌握了在原子层次上研究物质内部结构的手段，它们分别获得1901、1914、1937和1986年的诺贝尔物理学奖。其中，1901年伦琴获得的诺贝尔奖还是历史上第一个诺贝尔物理奖。通过研究物质内部结构与性质的关系，晶体结构分析有力地促进了各相关学科的发展。晶体结构分析的发展，是一个不断完善自身和不断扩大应用的过程。诺贝尔将的年谱记录了晶体结构分析历史上的重大事件并展示了它与其他学科相互作用所产生的丰硕成果。 晶体结构分析的方法主要有两大类。这就是以X-射线衍射为代表的衍射分析方法和以电子显微术为代表的显微成像方法。电了显微成像也可以认为是两上相继的电子衍射过程。因此，可以说衍射分析是晶体结构分析的核心。用衍射分析方法测定晶体结构的理论依据，在于晶体结构同它的衍射效应之间存在着互为Fourier变换的关系。这里说的衍射效应，是指从晶体向各个方向发出的衍射的振幅和相位。从衍射实验可以记录下各个方向上衍射波的振幅。但是在目前以及可见的将来，还不容易找到有普遍意义的实用方法来记录由晶体发出的衍射波的相位。因此要想从衍射效应的Fourier变换解出晶体结构，必须先设法找回"丢失了的"相位。这就是晶体学中的"相位问题"，它一直是研究晶体结构分析方法的关键问题。 紧接着Laue发现X-射线衍射，Bragg父子 (W. H. Bragg和W. L. Bragg) 就迅速建立了用X-射线衍射方法测定晶体结构的实验手段和理论基础。这使人类得以定量地观测原子在晶体中的位置。为此他们两人同获1915年的诺贝尔物理学奖。晶体结构分析最初用于一些简单的无机化合物。对碱金属卤化物结构的研究导至W. L. Bragg提出原子半径的概念。不久Bragg又将晶体结构分析应用于研究硅酸盐以及金属和合金。硅酸盐晶体结构分析的工作为硅酸盐结构化学提供了最早的实验基础，而有关金属和合金的工作则作物理冶金、金属物理、以及相平衡图的研究推上了一个新的台阶，使有关工作深入到原子的层次。 晶体结构分析在研究无机化合物上取得成功，引起人们对有机物尤其是生命物质内部结构的兴趣。英国从二十年代中期就开始研究有机物晶体结构。但是过了十年多仍未见有重大的突破。原因是当时的分析技术和方法还很原始。于是迎来了三、四十年代晶体结构分析方法和技术大发展的时期。如前所述，晶体结构分析中所谓"相位问题"。早期的晶体结构分析用以解决相位问题的方法是所谓尝试法。其要点是：先根据已尼掌握的线索猜想出一个结构模型，再从这个模型计算出相应的一组理论衍射强度，然后同实验所犁衍射强度作比较并据此对模型进行修改。。上述步骤须经多次反复，直至理论和实验的衍射强度得以吻合。用这样的"方法"来测定晶体结构，说明科学试验却更像艺术创作。它显然适应不了测定复杂的晶体结构的需要。早在二十年代后期，英国的W. L. Bragg和J. M. Cork为解决相位问题分别提出了所谓重原子法和同晶型置换法。重原子法的大意是：假定晶体中含有少数原子序较大的原子，即所谓重原子，而且它们的位置是已知的，这时就可以计算出重原子对相位的贡献并以此代替由全体原子贡献的相位。用这样的相位配以由实验测得的衍射振幅就可以近似地计算出一幅代表晶体结构的电子密度图。同晶型置找法的要点则是如果能够制备出待测晶体的重原子衍生物，而且衍生物的晶体与母体晶体是"同晶型"这时如果已知重原子的位置，就可以根据母体和衍生物两者在衍射强度上的差异来推算相应的衍射相位。这两种方法后来在一系列有机物以及蛋白质的晶体结构分析中作出了关键性的贡献。但是它们的诞生后相当长的一段时间里并未发挥很大的作用。原因是它们都依赖于已知的重原子位置而当时还没有便确定重原子位置的方法。1934年，美国的A. L. Patterson提出用衍射振幅的平方为系数以计算Fourier级数，从而绕开相位问题。Patterson指出，这样一个级数是晶体中电子密度分布函数的自卷积，在一定的条件下可以从中提取出有关晶体中原子位置，首先是重原子位置的信息。这个用衍射振幅平方计算的Fourier级数后来被称作Patterson函数，相应的分析方法称作Patterson法。经过几年发展之后，Patterson法和以它为基础的重原子法、同晶型置换法等就成了X-射线单晶体结构分析中用以处理相位问题最有效的手段。再加上实验技术和结构精修技术的改进，晶体结构分析达到了一个机关报的不平并终于打开了有机物和生命物质的大宝藏。 美国L. Pauling领导的小组花了十几年的时间，测定了一系列的氨基酸和肽的晶体结构，从中总结出形成多肽链构型的基本原则并在1951年推断多肽链将形成a-螺旋构型或折叠层构型。这是通过总结小分子结构规律预言生物大分子结构特征的非常成功的范例。为此Pauling获得1954年的诺贝尔化学奖。英国D. Hodgkin领导小组测定了一系列重要的生物化学物质的晶体结构，其中包括青酶素和维生素 。她因此获得1964年的诺贝尔化学奖。美国W. N. Lipscomb研究硼烷结构化学的工作获得1975年的诺贝尔化学奖。所有这些获奖工作都是以晶体结构分析为研究手段。可以说，没有晶体结构分析本身在理论和技术上的长期积累，就不会有上面几个诺贝尔奖。英国的J. D. Bernal早在三十年代中期就开始用X-射线衍射研究蛋白质的结构。但是真正取得进展是在W. L. Bragg主持Cavendish实验室之后。这里还有一段插曲。原来在E. Rutherford主持下，英国剑桥大学的Cavendish实验室是国际上原子物理学的研究中心。随着学科的发展、国力的变化、加之剑桥大学本身的局限，及至1938年W. L. Bragg接任时Cavendish的地位已开始下降。Bragg上任后果断地顺应了形势，主动放弃了"原子物理国际中心"的地位，改而抓住当时物理学上的两项新应用：X-射线衍射分析用于生物以及雷达技术用于天文学。这一举措使英国得以在创建分子生物和射电天文学上"领导世界新潮流"。 分子生物学发展史上具有划时代意义的发现中，有两项出自Cavendish实验室。第一项是1953年J. D. Watson和F. H. C. Crick根据X-射线衍射实验建立了脱氧核糖核酸 (DNA) 的双螺旋结构。它把遗传学的研究推进到分子的水平。这项工作获得了1962年的诺贝尔生理学和医学奖。另一项是用X-射线衍射分析方法测定肌红蛋白和血红蛋白晶体结构的工作。它始于三十年代，前后延续了二十多年并牵涉到为数众多的科学家。这两个蛋白质的晶体结构终于在1960年被测定出来。这项工作不仅首次揭示了生物大分子内部的立体结构，还为测定生物大分子晶体结构提供了一种沿用至今的有效方法--多对同晶型置换法。它以原有的同晶型置换法为基础，但是在实验技术和分析理论上都加入了崭新的内容。作为这项工作的代表人物，J. C. Kendrew和M. F. Perutz获得1962年的诺贝尔化学奖。看到成就的辉煌，不由得也想起探索的艰辛：1947年，战后的英国，科研经费拮据。为了给正在从事蛋白质晶体结构分析的J. C. Kendrew和M. F. Perutz寻求资助，W. L. Bragg找到英国医学研究委员分 (MRC)。他告诉MRC的主管："…如果能获得资助，我们的研究结果会有助于在分子层次上了解生命的运作。不过，即便如此，要想在医学上产生任何一点效益，大概还得有一段很长的时间"。MRC当时的主管承担了这一风险，建立了一个只包含Kendrew和Perutz两个人的MRC研究小组。这一慷慨的支持，过了十五年之后才开始得到回报。顺便说一句：那个MRC小组现在已经变成拥有上百名学者的、世界著名MRC分子生物学实验室。在Kendrew和Perutz两人之后由于测定蛋白质晶体结构而获诺贝尔奖的还有美国的J. Deisenhofer和德国的R. Huber和H. Michel。他们因测定了光合作用中心的三维结构而获得1988年诺贝尔化学奖。

范海福 中国科学院，物理研究所，北京，100080物质的各种宏观性质源出于本身的微观结构。探索物质结构与性质之间的关系，是凝聚态物理、结构化学、材料科学、分子生物等许多学科的一个重要研究内容。晶体结构分析，是在原子的层次上测定固态物质微观结构的主要手段，它与上述众多学科有着密切的联系。就其本身而言，晶体结构分析是物理学中的一个小分支。这主要研究如何利用晶态物质对X-射线、电子、以及中子的衍射效应来测定物质的微观结构。晶体结构分析服务于许多不同的学科，因而许多学科的发展都对晶体结构分析产生深刻的影响。另一方面，晶体结构分析有自己独立的体系，它本身的发展又对所服务的学科起着促进作用。 晶体结构分析是伦琴发现X-射线以后创站的最重要学科之一。它奠基于物理学的几项重要进展。其中包括1895年W. C. Roentgen发现X-射线，1912年M. von Laue发现晶体对X-射线的衍射，1927年C. J. Davisson和G. P. Thomson发现晶体对电子的衍射，以及1931年E. Ruska建造第一台电子显微镜。上述几项重大的物理学进展使人类掌握了在原子层次上研究物质内部结构的手段，它们分别获得1901、1914、1937和1986年的诺贝尔物理学奖。其中，1901年伦琴获得的诺贝尔奖还是历史上第一个诺贝尔物理奖。通过研究物质内部结构与性质的关系，晶体结构分析有力地促进了各相关学科的发展。晶体结构分析的发展，是一个不断完善自身和不断扩大应用的过程。诺贝尔将的年谱记录了晶体结构分析历史上的重大事件并展示了它与其他学科相互作用所产生的丰硕成果。 晶体结构分析的方法主要有两大类。这就是以X-射线衍射为代表的衍射分析方法和以电子显微术为代表的显微成像方法。电了显微成像也可以认为是两上相继的电子衍射过程。因此，可以说衍射分析是晶体结构分析的核心。用衍射分析方法测定晶体结构的理论依据，在于晶体结构同它的衍射效应之间存在着互为Fourier变换的关系。这里说的衍射效应，是指从晶体向各个方向发出的衍射的振幅和相位。从衍射实验可以记录下各个方向上衍射波的振幅。但是在目前以及可见的将来，还不容易找到有普遍意义的实用方法来记录由晶体发出的衍射波的相位。因此要想从衍射效应的Fourier变换解出晶体结构，必须先设法找回"丢失了的"相位。这就是晶体学中的"相位问题"，它一直是研究晶体结构分析方法的关键问题。 紧接着Laue发现X-射线衍射，Bragg父子 (W. H. Bragg和W. L. Bragg) 就迅速建立了用X-射线衍射方法测定晶体结构的实验手段和理论基础。这使人类得以定量地观测原子在晶体中的位置。为此他们两人同获1915年的诺贝尔物理学奖。晶体结构分析最初用于一些简单的无机化合物。对碱金属卤化物结构的研究导至W. L. Bragg提出原子半径的概念。不久Bragg又将晶体结构分析应用于研究硅酸盐以及金属和合金。硅酸盐晶体结构分析的工作为硅酸盐结构化学提供了最早的实验基础，而有关金属和合金的工作则作物理冶金、金属物理、以及相平衡图的研究推上了一个新的台阶，使有关工作深入到原子的层次。 晶体结构分析在研究无机化合物上取得成功，引起人们对有机物尤其是生命物质内部结构的兴趣。英国从二十年代中期就开始研究有机物晶体结构。但是过了十年多仍未见有重大的突破。原因是当时的分析技术和方法还很原始。于是迎来了三、四十年代晶体结构分析方法和技术大发展的时期。如前所述，晶体结构分析中所谓"相位问题"。早期的晶体结构分析用以解决相位问题的方法是所谓尝试法。其要点是：先根据已尼掌握的线索猜想出一个结构模型，再从这个模型计算出相应的一组理论衍射强度，然后同实验所犁衍射强度作比较并据此对模型进行修改。。上述步骤须经多次反复，直至理论和实验的衍射强度得以吻合。用这样的"方法"来测定晶体结构，说明科学试验却更像艺术创作。它显然适应不了测定复杂的晶体结构的需要。早在二十年代后期，英国的W. L. Bragg和J. M. Cork为解决相位问题分别提出了所谓重原子法和同晶型置换法。重原子法的大意是：假定晶体中含有少数原子序较大的原子，即所谓重原子，而且它们的位置是已知的，这时就可以计算出重原子对相位的贡献并以此代替由全体原子贡献的相位。用这样的相位配以由实验测得的衍射振幅就可以近似地计算出一幅代表晶体结构的电子密度图。同晶型置找法的要点则是如果能够制备出待测晶体的重原子衍生物，而且衍生物的晶体与母体晶体是"同晶型"这时如果已知重原子的位置，就可以根据母体和衍生物两者在衍射强度上的差异来推算相应的衍射相位。这两种方法后来在一系列有机物以及蛋白质的晶体结构分析中作出了关键性的贡献。但是它们的诞生后相当长的一段时间里并未发挥很大的作用。原因是它们都依赖于已知的重原子位置而当时还没有便确定重原子位置的方法。1934年，美国的A. L. Patterson提出用衍射振幅的平方为系数以计算Fourier级数，从而绕开相位问题。Patterson指出，这样一个级数是晶体中电子密度分布函数的自卷积，在一定的条件下可以从中提取出有关晶体中原子位置，首先是重原子位置的信息。这个用衍射振幅平方计算的Fourier级数后来被称作Patterson函数，相应的分析方法称作Patterson法。经过几年发展之后，Patterson法和以它为基础的重原子法、同晶型置换法等就成了X-射线单晶体结构分析中用以处理相位问题最有效的手段。再加上实验技术和结构精修技术的改进，晶体结构分析达到了一个机关报的不平并终于打开了有机物和生命物质的大宝藏。 美国L. Pauling领导的小组花了十几年的时间，测定了一系列的氨基酸和肽的晶体结构，从中总结出形成多肽链构型的基本原则并在1951年推断多肽链将形成a-螺旋构型或折叠层构型。这是通过总结小分子结构规律预言生物大分子结构特征的非常成功的范例。为此Pauling获得1954年的诺贝尔化学奖。英国D. Hodgkin领导小组测定了一系列重要的生物化学物质的晶体结构，其中包括青酶素和维生素 。她因此获得1964年的诺贝尔化学奖。美国W. N. Lipscomb研究硼烷结构化学的工作获得1975年的诺贝尔化学奖。所有这些获奖工作都是以晶体结构分析为研究手段。可以说，没有晶体结构分析本身在理论和技术上的长期积累，就不会有上面几个诺贝尔奖。 英国的J. D. Bernal早在三十年代中期就开始用X-射线衍射研究蛋白质的结构。但是真正取得进展是在W. L. Bragg主持Cavendish实验室之后。这里还有一段插曲。原来在E. Rutherford主持下，英国剑桥大学的Cavendish实验室是国际上原子物理学的研究中心。随着学科的发展、国力的变化、加之剑桥大学本身的局限，及至1938年W. L. Bragg接任时Cavendish的地位已开始下降。Bragg上任后果断地顺应了形势，主动放弃了"原子物理国际中心"的地位，改而抓住当时物理学上的两项新应用：X-射线衍射分析用于生物以及雷达技术用于天文学。这一举措使英国得以在创建分子生物和射电天文学上"领导世界新潮流"。 分子生物学发展史上具有划时代意义的发现中，有两项出自Cavendish实验室。第一项是1953年J. D. Watson和F. H. C. Crick根据X-射线衍射实验建立了脱氧核糖核酸 (DNA) 的双螺旋结构。它把遗传学的研究推进到分子的水平。这项工作获得了1962年的诺贝尔生理学和医学奖。另一项是用X-射线衍射分析方法测定肌红蛋白和血红蛋白晶体结构的工作。它始于三十年代，前后延续了二十多年并牵涉到为数众多的科学家。这两个蛋白质的晶体结构终于在1960年被测定出来。这项工作不仅首次揭示了生物大分子内部的立体结构，还为测定生物大分子晶体结构提供了一种沿用至今的有效方法--多对同晶型置换法。它以原有的同晶型置换法为基础，但是在实验技术和分析理论上都加入了崭新的内容。作为这项工作的代表人物，J. C. Kendrew和M. F. Perutz获得1962年的诺贝尔化学奖。看到成就的辉煌，不由得也想起探索的艰辛：1947年，战后的英国，科研经费拮据。为了给正在从事蛋白质晶体结构分析的J. C. Kendrew和M. F. Perutz寻求资助，W. L. Bragg找到英国医学研究委员分 (MRC)。他告诉MRC的主管："…如果能获得资助，我们的研究结果会有助于在分子层次上了解生命的运作。不过，即便如此，要想在医学上产生任何一点效益，大概还得有一段很长的时间"。MRC当时的主管承担了这一风险，建立了一个只包含Kendrew和Perutz两个人的MRC研究小组。这一慷慨的支持，过了十五年之后才开始得到回报。顺便说一句：那个MRC小组现在已经变成拥有上百名学者的、世界著名MRC分子生物学实验室。在Kendrew和Perutz两人之后由于测定蛋白质晶体结构而获诺贝尔奖的还有美国的J. Deisenhofer和德国的R. Huber和H. Michel。他们因测定了光合作用中心的三维结构而获得1988年诺贝尔化学奖。

晶体管毫伏表由输入保护电路、前置放大器、衰减放大器、放大器、表头指示放大电路、整流器、监视输出及电源组成。晶体管毫伏表输入保护电路用来保护该电路的场效应管。衰减控制器用来控制各档衰减的接通，使仪器在整个量程均能高精度地工作。整流器是将放大了的交流信号进行整流，整流后的直流电流再送到表头。 晶体管毫伏表的监视输出功能主要是来检测仪器本身的技术指标是否符合出厂时的要求，同时也可作放大器使用。

石英晶体微天平最基本的原理是利用了石英晶体的压电效应，主要构造由石英晶体传感器、信号检测和数据处理等部分组成。石英晶体为天平在探头电极上修饰具有生物活性的特异选择功能膜，即作了压电晶体生物传感器。石英晶体为天平因其对质量变化的高敏感性，传感器具有特异性好、灵敏度高、成本低廉和操作简便等优点。 石英晶体微天平利用了石英晶体谐振器的压电特性，将石英晶振电极表面质量变化转化为石英晶体振荡电路输出电信号的频率变化，进而通过计算机等其他辅助设备获得高精度的数据。石英晶体微天平是一种非常灵敏的质量检测仪器，其测量精度可达纳克级，比灵敏度在微克级的电子微天平高100 倍。 石英晶体微天平的其他组成结构在不同型号和规格的仪器中也不尽相同，可根据测量需要选用或联用，一般附属结构还包括振荡线路、频率计数器、计算机系统等。石英晶体微天平广泛应用于分子生物学、病理学、医学诊断学、细菌学等研究领域，在研究和检测蛋白质、微生物、核酸、酶、细胞等方面都发挥了重要的作用。

我国晶体缺陷研究的先驱者之一——冯端 物理学家1923年6月11日生于江苏苏州，原籍浙江绍兴。1946年中央大学物理系毕业后留校任物理系助教。1949年起历任南京大学物理系助教、讲师、副教授，1978年任教授。1984-1988年任南京大学研究生院院长，1986-1995年任固体微结构物理国家重点实验室主任，兼学术委员会主任迄今。1991-1995年任中国物理学会理事长，1992-1996年任国家科委攀登计划项目“纳米材料科学”首席科学家，1980年当选为中国科学院院士(学部委员)1993年当选为第三世界科学院院士。冯端在凝聚态物理领域特别是晶体缺陷研究方面做了大量开拓性的工作，澄清了金属和氧化物晶体中缺陷的组态和起源，开辟了非线性光学晶体微结构化新领域，首次观测到铁电相变中的微畴结构和铌酸锂晶体非公度相变中公席错的结构及其演变。他为推动中国凝聚态物理 的研究和发展起到了重要作用。冯端为国家培养了一批德才兼备的当术带头人，在创建并领导南京大不固体微结构物理国家 重点实验室方面取得了令人称道的成绩。冯端60年代初即选择体心立方结构的难熔金属为突破口，采用浮区区熔法显示位错的技术，澄清了体心立方金属中位错的类型及其组态等问题。1978年后，又以在激光技术中获得重要应用的复杂氧化物单晶体为对象，采用多种实验手段，如浸蚀法、应力双折射貌相术、X射线貌相术、电子显微镜衍衬像及高分辨率像等观测技术，对这些晶体中的位错、畴界、生长条纹、生长区界面、包裹体等缺陷的类型、分布进行研究，并追溯其生长和相变中的起源和 探索其可能的物理效应。基于对铌酸锂等晶体铁电畴深入研究，掌握了制备具有周期性畴结构的晶体生长技术，于1980年与合作才一起制备了周期为微米量级的聚片多畴铌酸锂晶体，在实验上首次全面验证了诺贝尔奖得主布鲁姆伯根(N.Bloembergen)关于非线性光学的准位相匹配理论，实现了铌酸锂晶体的倍频增强效应，从而在国际上领先开拓了非线性光学晶体微结构化这一新领域。随后，又在不能位相匹配的钽酸锂晶体中实现了准位相匹配，并研究了周期畴结构的形成机制。1996年4月中美“用于非线性光学及相关领域的微结构晶体”学术会议在南京召开，表明国际上已承认他的领先工作。冯端还研究了晶体缺陷在结构相变中的作用，首次观测到铁电相变中的微畴结构和铌酸锂晶体非公度相变中公度错的结构及其演变；并用X射线貌相术及同步辐射貌相术阐明畴界的成像规律及追踪其在铁电和铁弹相变中的行为。他倡导了金属超晶格的研究，特别是在周期金属超格中取得了具有独创性的成果。近年来，他领导了有关纳米材料科学的研究工作，在金 属的磁性和半导体的光学性质方面，取得不少具有独创性的成果。这些科研成果使冯端获得多次国家奖励，其中包括1982年国家自然科学奖二等奖(排名第一)，1995年国家自然科学奖三等奖(排名第五)及1996年何梁何利科技进步奖(物理)。

[size=16px][color=#ff0000][b][url=https://www.instrument.com.cn/job/position-82943.html]立即投递该职位[/url][/b][/color][/size][b]职位名称：[/b]实验室工程师—南京大学物理学院-南京市[b]职位描述/要求：[/b]介电体超晶格实验室介绍：本实验室着重研究介电材料的线性、非线性光学效应、压电效应、声光效应等不同的物理效应，通过对介电体超晶格微结构的设计与控制，实现对光、声的频率、强度、相位、偏振、传播方向等进行转换、调制操纵，在过去的二十多年中取得一系列原创性成果，并于2006年获得国家自然科学一等奖。近年来实验室分别从基础研究、应用基础研究和技术创新等不同层面进行拓展和延伸。在材料体系方面，从介电微结构材料发展出基于金属微纳结构的超构材料、等离激元结构、多功能集成的光子芯片；在基础物理方面，将微结构材料中经典效应的研究扩展到量子特性层次，通过发掘微纳结构中光子、声子、以及其他元激发的产生、调控的基本规律，发展了基于微结构的量子调控理论和实验方法，为微结构在量子信息技术方面的应用奠定了基础；在应用基础研究和技术创新方面，将介电体超晶格材料和全周态激光、光纤激光技术结合研制出宽调谐、高功率中红外全固态激光器、单片集成多波长激光器阵列等。岗位职责:1. 负责实验室对外业务联系, 包括测试化验加工等 2. 负责实验室设备于材料的购置申请, 谈判, 招标与采购 3. 负责实验室仪器设备的维护,保养和维修 4. 协助实验室师生对仪器设备, 材料和加工业务的调研 5. 协助实验室师生对实验仪器设备的改造与升级 6. 学习使用实验室新购置设备, 并负责对学生进行培训 7. 协助科研项目负责人进行项目设备与材料的预算 8. 负责实验室超净间的水, 电, 气, 和空调的维护与管理 9. 负责实验室各种安全隐患的检查与管理 10. 负责实验室固定资产的统计, 记录与报废处理 11. 负责实验室设备与器材的日常登记与数据统计 12. 负责实验室管理章程的制定, 监督与执行。岗位要求:1. 身心健康, 品行端正, 遵纪守法, 勤奋踏实, 积极上进 2. 具有较强的责任心, 良好服务意识和团队合作精神 3. 具有较好的动手能力, 具备较强学习使用新仪器设备的能力 4. 具有较强的沟通能力, 指导和培训学生使用实验仪器设备 5. 具有一定的文字表达能力, 能够熟练使用电脑和网络 6. 具备本科及以上学历, 理工类专业背景, 有相关工作经历的优先考虑 7. 经过试用期后, 转为正式编制岗。 简历投递请登录南京大学人才招聘网站：https://zp.nju.edu.cn/rsfwdt/sys/zpglxt/index.do?customAppConfig=1#/zpzw 岗位编号：技术管理（XZ2022-160）[b]公司介绍：[/b] 清华大学生物微流控与药物分析实验室，致力于发展微纳流体操控的新原理新技术，并将其应用于微纳尺度的输运、组装和生物制造，模拟组织器官的微结构和微环境，结合原位光谱成像分析和质谱联用分析等检测技术，构建生命分析和生物医学研究的新模型，发展微流控生命分析的原理、方法及装置，参与生命科学前沿基础研究，服务于药品质量与安全、新药研发、临床检测等国家重大需求。课题组负责人梁琼麟教授，于2000年、2005...[url=https://www.instrument.com.cn/job/position-82943.html]查看全部[/url][align=center][img=,178,176]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108160948175602_3528_5026484_3.png!w178x176.jpg[/img][/align][align=center]扫描二维码，关注[b][color=#ff0000]“仪职派”[/color][/b]公众号[/align][align=center][b]即可获取高薪职位[/b][/align]

近期，中国科学院合肥物质院安光所孙敦陆研究员课题组在2.7~3微米波段中红外晶体制备及激光性能研究方面取得一系列新进展，相关研究成果分别以《Ho,Pr:YAP晶体的热学、光谱及~3微米连续激光性能》、《Er:YGGAG晶体的结构、光谱与激光性能》和《LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG晶体实现28.02瓦的2.8微米连续激光》为题发表在光学领域国际知名期刊Optics Express上，第一作者分别为乔阳博士研究生、陈玙威博士研究生和张会丽副研究员。[align=center][img=,600,259]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/80f41813-1ef4-49a7-9a8a-43345007fd08.jpg[/img][/align][align=center][img=,600,257]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/b4d989c0-7726-4f29-9a76-67fa44ebd245.jpg[/img][/align][align=center][img=,600,257]https://img1.17img.cn/17img/images/202404/uepic/dcd0a1e9-5af5-4265-993a-750d02e274e0.jpg[/img][/align]2.7~3微米中红外激光处于水分子的强吸收带，在生物医疗、光学遥感及非线性光学等领域有着广泛的应用前景。稀土离子Ho[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]（钬离子）通过[font=等线][sup][size=13px]5[/size][/sup][/font]I[font=等线][sub][size=13px]6[/size][/sub][/font]至[font=等线][sup][size=13px]5[/size][/sup][/font]I[font=等线][sub][size=13px]7[/size][/sub][/font]的辐射跃迁，可产生3微米附近波段中红外激光。然而，Ho[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]的激光下能级[font=等线][sup][size=13px]5[/size][/sup][/font]I[font=等线][sub][size=13px]7[/size][/sub][/font]的荧光寿命较长，容易产生自终止效应，不利于实现激光上、下能级之间的粒子数反转。针对这一问题，我们提出提高激活离子Ho[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]的掺杂浓度，同时共掺适量能级耦合离子Pr[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]（镨离子），以降低Ho[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]激光下能级寿命，抑制自终止效应。采用熔体提拉法，成功生长出了4 at.% Ho[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]、0.1 at.% Pr[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]共掺YAP晶体，系统开展了晶体结构、晶体质量、热学、光谱及其激光性能的研究。由于退激活离子Pr[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]的掺入，其激光下能级寿命由5.391毫秒降至1.121毫秒，同时激光上能级寿命变化较小，表明共掺Pr[font=等线][sup][size=13px]3+[/size][/sup][/font]能够有效抑制自终止效应，有利于降低激光阈值、提高激光性能。采用1150纳米拉曼光纤激光器端面泵浦，在Ho,Pr:YAP晶体上实现了最大平均功率502毫瓦的~3微米连续激光输出，相应的斜效率为6.3%。与Ho:YAP晶体相比，其激光阈值降低，最大输出功率及效率均得到了提高。目前，LD泵浦Er:YSGG晶体的中红外脉冲激光已高达数十瓦，而连续激光输出功率仅有瓦级，采用连续LD侧面泵浦有望进一步提高连续激光输出功率。由于在激光运转过程中，激光增益介质内部会产生温度梯度，导致产生各种热效应，限制了激光输出功率和效率的提高。我们通过在Er:YSGG晶体棒的两端键合高热导率的未掺杂YSGG晶体作为端帽，以改善热效应。采用978纳米LD侧面泵浦YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体，实现了最大平均功率28.02瓦的~2.8微米连续激光输出，这是目前报道的在氧化物晶体中获得最高功率的~2.8微米连续激光输出，相应的斜效率和光-光转换效率分别为17.55%和12.29%。其最大功率和斜效率均高于相同泵浦条件下的未键合Er:YSGG晶体，表明键合可有效改善热效应，提高激光性能。实验测试并理论计算了LD侧面泵浦未键合Er:YSGG晶体和YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体在不同泵浦功率下的热焦距，结果表明，YSGG/Er:YSGG/YSGG键合晶体更适于在高泵浦功率下工作。以上研究工作得到了国家自然科学基金、替代专项、安徽省自然科学基金和合肥物质院院长基金的支持。[来源：仪器信息网] 未经授权不得转载[align=right][/align]

一、研究晶体结构的重要意义　　自然界中的固体物质绝大部分都是晶体，只有极少数是非晶体。初中化学课本在溶液部分讲述结晶过程时指出：在结晶过程中形成的具有规则外形的固体叫做晶体。高中化学课本在分别讲述四类晶体的特点以前，先讲了所有晶体在结构上的共同特征。它指出：“晶体为什么具有规则的几何外形呢？实验证明：在晶体里构成晶体的微粒（分子、原子、离子等）是规则地排列的，晶体的有规则的几何外形是构成晶体的微粒的有规则排列的外部反映”。这里所说的“实验”主要指有Ｘ射线来测定分析晶体结构的实验。高中化学课本下册“金属键”一节中就指出，金属晶体的内部结果是用Ｘ射线进行研究发现或证实的。其它晶体也是如此。用Ｘ射线测定晶体结构的科学叫做Ｘ射线晶体学，它和几何晶体学、结晶化学一道，对现代化学的发展起了很大作用。它们的重要性可概括为以下四点：（1）结晶化学是现代结构化学的一个十分重要的基本的组成部分。物质的化学性质是由共结构决定的，所以结构化学包括结晶化学，是研究和解决许多化学问题的指南。结晶化学的知识在研制催化剂中的应用就是一例。（2）由于晶体内的粒子排列得很有规则，所以晶态是测定化学物质的结构最切实易行的状态，分子结构的实际知识（如键长、键角数据）的主要来源是晶体结构。很多化合物和材料只存在于晶态中，并在晶态中被应用。（3）它们是生物化学和分子生物学的支柱。分子生物学的建立主要依靠了下列两个系列的结构研究：一是从多肽的α螺旋到DNA的双螺旋结构；二是从肌红蛋白、血红蛋白到溶菌酶和羧肽酶等的三维结构。它们都是应用测定晶体结构的Ｘ射线衍射方法所得的结果。（4）晶体学和结晶化学是固体科学和材料科学的基石。固体科学要在晶体科学所阐明的理想晶体结构的基础上，着重研究偏离理想晶态的各种“缺陷”，这些“缺陷”是各种结构敏感性能（如导电、扩散、强度及反应性能等）的关键部位。材料之所以日新月异并蔚成材料科学，相当大的程度上得力于晶体在原子水平上的结构理论所提供的观点和知识。二、晶体的通性和分类　　在介绍晶体结构研究的发展简史以前，需要先说明一下晶体中微粒是怎样有规则地排列的，并用晶体的这个本质特征来解释晶体的一些通性。应用Ｘ射线研究晶体内部结构的大量实验证明，一切晶体在结构上不同于非晶体（以及液体、气体）的最本质的特征，是组成晶体的微粒（离子、原子、分子等）在三维空间中有规则的排列，具有结构的周期性。所谓结构的周期性，是指同一种微粒在空间排列上每隔一定距离重复出现。换句话说，在任一方向排在一直线上的相邻两种微粒之间的距离都相等，这个距离称为周期。如果每一个微粒用一个点代表，则所有这些点组成一个有规则的空间点阵。过一点在不同方向取三根联结各点的直线作为三个坐标轴，用三组平行于坐标轴的直线将所有的点联结起来，则将空间点阵划成所谓空间格子，空间格子的最小单位是一个平行六面体。晶体的空间格子将晶体截分为一个个内容（组成粒子、粒子的排布、粒子间的作用力的性质等）完全等同的基本单位──晶胞。晶胞的形状、大小与空间格子的平行六面体单位相同。晶体可以看作无数个晶胞有规则地堆积而成。在非晶体中，微粒的排列没有规则，不存在空间点阵结构。　　与非晶体不同，晶体具有以下几个通性：（1）晶体有整齐、规则的几何外形。例如，只有结晶条件良好，可以看出食盐、石英、明矾等分别具有立方体、六角柱体和八面体的几何外形。这是晶体内微粒的排布具有空间点阵结构在晶体外形上的表现。对晶体有规则的几何外形进行深入研究以后，人们发现不同晶体有不同程度的对称性。晶体中可能具有的对称元素有对称中心、镜面、旋转轴、反轴等许多种。玻璃、松香、橡胶等非晶体都没有一定的几何外形。（2）晶体具有各向异性。一种性质在晶体的不同方向上它的大小有差异，这叫做各向异性。晶体的力学性质、光学性质、热和电的传导性质都表现出各向异性。例如，石墨晶体在平行于石墨层方向上比垂直于石墨层方向上导电率大一万倍；云母片沿某一平面的方向容易撕成薄片等。这是由于在晶体内不同方向上微粒排列的周期长短不同，而微粒间距离的长短又直接影响它们相互作用力的大小和性质。非晶体由于微粒的排列是混乱的，表现为各向同性。（3）在一定压力下，晶体有固定的熔点，非晶体没有固定的熔点，只有一段软化温度范围。这是由于晶体的每一个晶胞都是等同的，都在同一温度下被微粒的热运动所瓦解。在非晶体中，微粒间的作用力有的大有的小，极不均一，所以没有固定的熔点。　　晶体的分类在几何晶体学上和在结晶化学上是不同的。在几何晶体学上，按照晶体的对称性将晶体分为七个晶系、32种宏观对称类型、230种微观对称类型（可参看大学《结构化学》教材有关部分）。在晶体化学中，如高中化学课本所说，是根据组成晶体的微粒的种类及微粒之间相互作用力的性质，将晶体首先分为金属晶体、离子晶体、原子晶体和分子晶体四大类。关于离子晶体和金属晶体结构研究的历史过程，以及与另两类晶体有关的共价键理论的历史发展，分别在本章其它几节中介绍。下面主要介绍几何晶体学（其主要内容是空间点阵理论）和Ｘ射线晶体学建立和发展的史实。

近日，美国科学家使用世界上最纤薄的材料——石墨烯研制出一种晶体管，新晶体管拥有创纪 录的开关性能，将开关频率提高了1000多倍，这使得其可以广泛应用于未来的电子设备和计算机中，使其功能更强，性能更优异。　　美国南安普敦大学纳米研究小组的扎卡里亚·摩卡塔德博士将石墨烯设置成二维的蜂巢结构，并由此研发出了该石墨烯场效应晶体管（GFETs），该晶体管拥有一个独特的管道结构，相关研究发表在《电子快报》杂志上。　　摩卡塔德表示，硅互补金属氧化物半导体（CMOS）的尺寸不断缩减，正在逼近其极限，因此需要找到合适的替代物，而在电子领域，石墨烯有望取代 硅，至少能同硅集成在一起使用，但石墨烯固有的物理特性使其很难切断电流。该纳米研究小组的主任希罗斯·米祖塔说：“全球有很多科学家在殚精竭虑地进行研 究，试图切断GFETs的管道，但目前的方法要么要求管道的宽度小于10纳米，要么需要在双层石墨烯层上垂直施加超高的电压，这使得通过这些方法得到的开 关频率都无法达到实际应用需要的标准。”　　摩卡塔德研究发现，通过在双层石墨烯纳米线中引入几何形状（比如弯管和边角等），可以有效地切断电流。米祖塔表示，摩卡塔德研制出的晶体管将开关频率提高了1000多倍。　　该校电子和计算机科学系主任哈维·鲁特表示：“这是一个重要的突破，其对下一代计算机、通讯和电子设备的研发具有重要意义，借此，我们可以超越 目前已有的CMOS技术，研发出更加高级的晶体管。将几何形状引入石墨烯管道内是一个新想法，该方法在让GFETs保持结构简单的同时获得卓越的性能，因 此，可以很容易实现商业化生产。”　　摩卡塔德现正在进行更进一步的研究，以了解致使电流在该石墨烯晶体管管道内停止流动的机制。

石英晶体振荡器分非温度补偿式晶体振荡器、温度补偿晶体振荡器（TCXO）、电压控制晶体振荡器（VCXO）、恒温控制式晶体振荡器（OCXO）和数字化/μp补偿式晶体振荡器（DCXO/MCXO）等几种类型。其中，无温度补偿式晶体振荡器是最简单的一种，在日本工业标准(JIS)中，称其为标准封装晶体振荡器（SPXO）。现以SPXO为例，简要介绍一下石英晶体振荡器的结构与工作原理。 　　石英晶体，有天然的也有人造的，是一种重要的压电晶体材料。石英晶体本身并非振荡器，它只有借助于有源激励和无源电抗网络方可产生振荡。SPXO主要是由品质因数（Q）很高的晶体谐振器（即晶体振子）与反馈式振荡电路组成的。石英晶体振子是振荡器中的重要元件，晶体的频率（基频或n次谐波频率）及其温度特性在很大程度上取决于其切割取向。石英晶体谐振器的基本结构、（金属壳）封装及其等效电路如图1所示。 　　只要在晶体振子板极上施加交变电压，就会使晶片产生机械变形振动，此现象即所谓逆压电效应。当外加电压频率等于晶体谐振器的固有频率时，就会发生压电谐振，从而导致机械变形的振幅突然增大。与金属板之间的静电电容；L、C为压电谐振的等效参量；R为振动磨擦损耗的等效电阻。石英晶体谐振器存在一个串联谐振频率fos（1/2π），同时也存在一个并联谐振频率fop（1/2π)。由于Co?C，fop与fos之间之差值很小，并且R?ωOL，R?1/ωOC，所以谐振电路的品质因数Q非常高（可达数百万），从而使石英晶体谐振器组成的振荡器频率稳定度十分高，可达10－12/日。石英晶体振荡器的振荡频率既可近似工作于fos处，也可工作在fop附近，因此石英晶体振荡器可分串联型和并联型两种。用石英晶体谐振器及其等效电路，取代LC振荡器中构成谐振回路的电感（L）和电容（C）元件，则很容易理解晶体振荡器的工作原理。 　　SPXO的总精度（包括起始精度和随温度、电压及负载产生的变化）可以达到±25ppm。SPXO既无温度补偿也无温度控制措施，其频率温度特性几乎完全由石英晶体振子的频率温度特性所决定。在0～70℃范围内，SPXO的频率稳定度通常为20～1000ppm，SPXO可以用作钟频振荡器。

你实验室的X荧光晶体类型是哪些？

[em09509]用5ml硝酸+高氯酸（5:1）去分解0.5g植株样品，之后消解液有呈黄色的，有呈无色的。定容至50ml，在容量瓶中发现有白色晶体（味精形状）。不知道这白色晶体是什么？直接上机的话怕它堵塞物化器。想过滤吧又 怕白色晶体中含有待测成分。若把稀释倍数放大的话，个别元素的含量又太低，所以不能再稀释。该试验是分析植株中K，P，Ca,Mg,Cu,Fe,Mn,Zn,S,B等。请各位老师帮助：1，白色的晶体是什么？2,16个样品同时放在消解炉上消解，加入的酸的量，植物样品及消解条件都一样，为什么会呈现出不同的颜色？

突然发现好多厂家红外显微镜配套的ATR晶体材质都选的是锗晶体，如果选硒化锌或者金刚石晶体可以吗？求专家们指点啊！！