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隧道烘箱

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  • 干货锦囊 | 灭菌隧道降低细菌污染风险
    监管机构更倾向于对注射药物进行灌装后灭菌。但是对于某些产品,例如生物药品,无法进行灌装后灭菌,因为这会对产品产生不利影响。在这些情况下,必须在100级或ISO-5环境中对产品进行无菌灌装。样品瓶必须清洗以去除颗粒,然后在填充之前进行灭菌处理。从历史上看,如果对产品进行灌装后灭菌,通常的做法是将西林瓶从清洗机中直接转移到灌装室。但是,2018年4月发布的《ISPE基线指南第3卷无菌产品制造设施1》中建议对所有西林瓶进行灭菌处理,即使产品会进行灌装后灭菌也是如此。灭菌是从西林瓶表面去除热原的过程,包括消除细菌内毒素。有几种不同的方法可以对西林瓶进行灭菌处理。非常常见和有效的方法之一是使用烘烤干燥。将样品瓶暴露于250°C以上的温度会破坏热原。大多数灭菌过程被设计为至少使内毒素减少至千分之一,甚至百万分之一。灭菌的两种最常见方法是灭菌烘箱和灭菌隧道(见图1),但是这两种方法的风险水平不同。使用灭菌隧道所涉及的风险主要来自隧道内气流的控制。用烘箱灭菌有关的风险包括手动操作西林瓶以及灭菌与灌装之间的停留时间。本文讨论了这些风险和解决方案。 图1 灭菌隧道灭菌隧道与灭菌烘箱灭菌烘箱或灭菌隧道(见图1)都可以完成样品瓶的灭菌工序。在使用灭菌烘箱过程时,在准备区域(通常为C级或ISO-7洁净室)中清洗西林瓶,放在托盘上,然后手动装入烘箱。烘箱位于准备区域和灌装线之间。设计良好的灭菌烘箱有两道门,一道通往准备区,另一道通往灌装线隔离器或无尘室。灭菌过程完成后,西林瓶需要手动转移到灌装线上。灌装工序可能需要几个小时后才能开始。Haag2(2011)的论文中强调了在灌装过程中由于容器内表面暴露在空气中而造成污染的风险,并论证了开口西林瓶与污染风险增加的相关性,即使在A级无菌环境中也是如此。但是在高效的灭菌通道中处理的西林瓶,经过约15分钟的冷却过程,就会自动送入灌装机,污染的风险大大降低。举例说明:我们现在考虑每批生产10,000瓶样品,生产线速度为每分钟50个(假定生产效率为80%)。在常见的商业灌装线上,从开口的西林瓶离开灭菌通道开始,到开始加塞的时间大约为8分钟。但是对于灭菌烘箱,相同批次的最末尾一个西林瓶从烘箱中出来的时间算,暴露时间可能长达250分钟甚至更久。更长的暴露时间使污染风险增加了30倍,这还不包括操作人员手动操作带来的相关污染风险。Rick Friedman(FDA / CDER科学与法规政策副主任)在2019年ISPE无菌会议上的开幕词中,谈到了做出积极选择以最、大的程度降低污染风险,并评论说“所有新的无菌灌装线设计均应采用灭菌隧道而不是灭菌烘箱。”预灭菌西林瓶可能产生的风险购买预先消毒的西林瓶是厂内灭菌工艺的替代方法。在这种情况下,西林瓶的清洗和消毒在另外的地方进行,然后将西林瓶装进双层袋中,然后运到生产现场。供应链复杂性的增加带来了不可避免的风险。比如说,必须对西林瓶供应商进行监控,以确保其在整个灭菌和包装过程中均遵循一定的质量标准。用于包装的薄膜尽量是无颗粒的,并且洗涤,灭菌和包装过程是自动化的,以减少人工操作。下一个要考虑的风险来自运输过程,在运输过程中,玻璃瓶之间的摩擦和碰撞会产生难以清除的玻璃颗粒和碎屑。操作员在手动开包的过程中需要遵循特殊的消毒程序,以确保外部包装上的污染物不会转移到西林瓶中。灭菌隧道相关的质量评估对于大批量生产,灭菌隧道是个显而易见的*选择。但是,从降低风险的角度出发,对于较小的生产规模,也应考虑使用灭菌隧道。专门为小批量应用设计的西林瓶清洗机和灭菌隧道组合占用的空间极小,仅占8英尺(2.5m)。灭菌隧道的主要目的是实现内毒素的对级降低。在选择隧道制造商时,至关重要的是评估制造商的气流设计,以确保洁净室和盥洗室内的压力波动不会影响灭菌过程。对空气质量要求最严格部分是灌装部分。相对于空气质量要求较低的的区域,该区域应始终处于较高的气压下,以防止空气倒流。但是,例如在开关门时,空气处理系统的调节有滞后性,这个时候气压水平会发生波动。这种压力波动可能会影响设计不当的灭菌隧道的性能。一些隧道设计使气流从灌装区到清洗区进行分级流动(见图2)。灌装区域气压的波动会使得冷空气更多从寒冷区域进入热区域,消耗了高温灭菌所需要的热量。图2:从洁净室到热区的级联空气。蓝色区域=灌装区域(冷区),红色区域=热灭菌区域,橙色区域=预热区域更复杂的隧道设计会对隧道的加热灭菌区加压,从而西林瓶能够始终暴露于适当的温度下(见图3)。西林瓶传送带下方设计了一个气体返回装置,能够形成从冷却区直接到进料区的空气通道。此外,有些设计还配有风扇,可将新鲜空气从制备室通过预过滤器带入热区。对此气流进行严密监视,并精确调节风扇速度以抵消灌装室压力的任何变化。设计*的隧道,在热区加压的情况下,可以控制70Pa的灌装级联过程,而复杂程度较低的装置通常只能控制10-15Pa。热区加压的第二个好处是自然温度梯度,当热区空气与相邻区域的较冷空气混合时会出现自然温度梯度。这样可以提供逐渐变化的温度,从而将因温度剧变引起碎瓶的风险降低。图3:经过加压的热区。蓝色区域=灌装区域(冷区),红色区域=热灭菌区域,橙色区域=预热区域隧道设计中要考虑的另一个问题是穿过西林瓶传送带的空气速度。空气速度与温度成正比,因此从质量的角度来看,重要的是要尽量小化加热过程中的温度变化。对传送带上的风速进行统一控制的隧道,能够实现更好的过程控制和批次均一性。在隧道两侧都带有回风的隧道(与单侧回风相反)通常在整个传送带上的空气速度变化较小(见图4)。 图4 (左)两侧回风;(右)单侧回风一些单面回风隧道设计结合了气流控制,可以补偿压力梯度,并在传送带的整个宽度上产生非常一致的气流(见图5)。这样的设计能够产生极优结果,消除温度过低的位置,并提供一致的灭菌效果。 图5 速度补偿后的单侧回风 其次,应考虑对灭菌隧道中无法清除的颗粒数量进行原位监测。大多数灭菌通道的设计可在进料区和冷却区进行颗粒计数。但是,迄今为止,只有一家制造商提供了监视加热灭菌区中西林瓶颗粒数量的功能。从热区收集的空气通过热交换器流向颗粒计数器(以避免损坏传感器)。该过程通常记录冷区(灌装区)5秒钟的颗粒计数,再记录5秒钟的热区(加热灭菌区)颗粒计数,再记录5秒钟的进料区颗粒计数,然后在整个生产过程中重复该循环。该解决方案可对所有三个区域进行全面的原位颗粒监控,以实现极其*的过程中质量控制。总结生产注射药物时,必须始终将患者安全放在首位。药品的生产和包装过程很复杂,但是制药行业在降低产品污染风险方面已经取得了重大进展。操作人员是无菌过程中最常见的颗粒和污染物来源。自动化生产极大降低了人员污染的风险。自动化设备很容易用于大规模生产过程。但是,传统上较小规模的生产更多地是通过是手动过程进行的,因此受到污染的风险更高。随着生物药品的发展以及更多定制化药品的出现,药品每批次生产的数量随之降低,设备供应商也相应作出改变,提供机器人灌装设备为这类产线服务。在为小规模生产选择清洗和灭菌设备的时候,必须考虑质量控制问题。现在可以使用自动洗瓶机和灭菌隧道来适应这些高价值的小批量应用。在选择设备时,尺寸、处理量,还有气流设计,都是提供无菌和无颗粒物保证的关键考虑因素。SP隶属于SP Industries.Inc., 是一家知名的科学设备供应商,品牌包括SP VirTis,SP FTS,SP Hotpack,SP Hull,SP Genevac,SP PennTech,SP i-Dositecno等。涉及的产品包括冻干,无菌灌装生产线,离心浓缩,低温循环水浴,玻璃器皿清洗机,恒温恒湿箱等。SP的产品服务于制药,科学研究,工业,航空,半导体和医疗保健等行业。总部位于宾夕法尼亚州的沃明斯特(Warminster),在美国,西班牙和欧洲的英国设有生产工厂,提供遍布全球的销售和服务网络,并提供包括培训和技术支持在内的全面产品支持。参考文献 1.Baseline Guide Vol 3: Sterile Product Manufacturing Facilities, April 2018, ISPE. 2.Mattias Haag, 2011, Calculating And Understanding Particulate Contamination Risk. Pharmaceutical Technology Europe,Volume 23, Issue 3
  • 先进检测仪器助力隧道“体检” 获隧道界“奥斯卡”奖
    昝月稳在颁奖礼上  西南交通大学教授昝月稳团队凭借“高效快速检测隧道衬砌结构状态车载探地雷达新技术”,获得国际隧道与地下空间协会(ITA)颁发的2015年度技术创新奖。  这一被誉为隧道界“奥斯卡”的奖项今年吸引了全球103个项目参评,最终8个项目获奖。昝月稳团队的参评项目是中国今年获得的唯一奖项,也是ITA颁发的首个年度技术创新奖。这项检测技术,被ITA赞为“解决了国家铁路网隧道安全检查的重大问题,具有显著的社会效益”。  历时14年,研制出隧道新型“体检设备”  随着交通日益发达,地铁、公路隧道、穿山铁路隧道等地下交通在我们的生活中占有越来越大的比重。  不过,这些隧道开始运营之后,就像人体一样,会产生生老病死等各种问题,随之出现的落石、漏水、开裂等等,会对交通和安全产生不可估量的危险。因此,需要经常对这些隧道进行“体检”。但是,目前的体检方式还依赖于人工,检测人员操纵笨重的机器一步步的检测,有时仅仅一公里的隧道,一天都检测不完。  11月19日,国际隧道与地下空间协会在瑞士举行了一场颁奖典礼,由西南交通大学教授昝月稳、李志林等申报的“高效快速检测隧道衬砌结构状态车载探地雷达新技术”项目获得了年度技术创新大奖。这也是我国获得的唯一奖项。  这种车载探地雷达系统大大颠覆了现在的隧道检测技术,不仅解放了人力,还将检测成本至少降低了一半。而今年10月,这种检车方法已经在成都铁路局所属的达成铁路上应用了。  对比  老方法  检测人员手举天线一公里隧道一天都检测不完  “目前,隧道的运行周期是一百年,它会不断地老化,会产生各种问题。”12月18日上午,在西南交大,昝月稳教授介绍起了他的这项研究。  他说,隧道老化很正常,但列车在隧道运行的时候,最害怕的就是隧道掉块、漏水,掉块砸到列车,被迫停车,封锁线路十几个小时的事情都是有的。为了减少这种状况的发生,就需要经常对隧道进行体检。  而现在平常检查隧道的方法比较“原始”,主要依靠人工,拿着手电筒在隧道走上一遍,照一下重点方位,靠人判断是否有状况发生。  每隔一段时间,还会进行全面“体检”,通常用的是“探地雷达”,趁着列车行进的间歇,把机器开进隧道,由人工压着天线紧贴隧道墙壁,探头通过天线发射电磁波,检测人员再通过回波探测出墙下结构,分析墙面状况。这种人工检测的方法约莫需要七八个工作人员同时工作,检测时速在5公里左右,需要来回五次才能把整个隧道检测完毕。“因为检测必须在列车行进间歇进行,有时候一公里的隧道,一天都检测不完,”昝月稳说道。  新成果  6个探头安在列车尾部成都到西安一晚就能完成检测  同传统人工检测使用一个探头不同,昝月稳研究的“车载探地雷达设备”是安装在一节列车车厢的尾部,上方和左右两侧共有6个探头同时探测,与此同时,它的最高时速可以高达175km,只需要两名工作人员监控系统,就可以在正常的列车运行条件下完成整条线的检测。  “以前人工检测必须紧贴着墙壁,你看这个,安装在列车上的探头,距离墙壁的最远距离多达2.25米。”昝月稳指着图示解释说,以前的人工探测就像是照相机,而他的“车载探地雷达设备”就像是摄像机,列车一路行走,探头就能完成记录整个过程中的地质状况。“而为了保证质量,目前我们检测时列车运行时速为80公里。从成都到西安,坐在车上不用动,一晚上就可以完成整条线的检测。”  从间歇式的5公里/时到目前的80公里/时,从原来的紧贴墙壁到现在可透过空气检测,从原来的单线检测到现在的6个探头同时检测,不仅减少了人力,还把检测费用降低到了原有的一半,昝月稳的“车载探地雷达设备”彻底地改变了国家铁路网隧道病害不能普查和定期体检的现状。这项技术不仅节省了人力成本,还降低了检测费用。2015年,这项技术在西安铁路局全面推广并在成都铁路局达成铁路上应用。  应用  2002年开始测试今年已应用在成都线路上  这项技术是以昝月稳为主的科研团队从2002年开始研制,2012年,西南交通大学以此项技术申报国家发明专利,2014年4月获得国家发明专利权。  2013年1月,这项科研项目通过铁道部科技司课题验收,2015年,这项检测技术开始在西安铁路局所管辖的线路上进行全面推广,并进行了所有线路的检测。今年10月,在成都铁路局所管辖的达成线上完成检测。  “其实,这项技术不仅仅可以用在铁路隧道上的检测,在地铁隧道和公路隧道上,也具有广阔的应用前景。”这不,今年10月,这个项目还在广州地铁上进行了检测,测试效果也非常好。  背后故事  14年潜心研究  曾背着主机显示屏徒步10公里去测试  一个科研项目的成功,背后当然凝聚着研究人员的心血,而这项“车载探地雷达设备与技术”的成功,昝月稳整整用了14年的时间。  2002年,作为某单位里的唯一一名博士,他辞掉安稳的科长职务,开始专心研究车载探地雷达技术。当时,研究人员少、资金短缺,他就和几个科研人员背着显示器、计算机主机、探头、天线等一整套的探测雷达系统,走上10多公里的小路,到大山中的隧道中去探测。科研经费短缺,他就自己边赚钱边研究。  昝月稳说,因为需要跟着列车走,几天几夜吃住在车上的事情都是常有的。冬天内蒙古冷到零下28℃,那时候他就知道了手摸到铁皮要粘起来的感受。新隧道检测,里面全部是粉尘,他们就用被单把列车的车门、窗户全部蒙起来。  不过,这些苦还不是最大的挑战。最让他们焦心的是,研究过程中机器设备的耗损,一不小心就会坏掉,三更半夜到了车站,来不及休息,就到处敲门找人去修,“没办法呀,不修好所有数据都没了,这一趟真的是白跑了,那时候半夜去敲门的状况还是很多的。”最让昝月稳印象深刻的是一次事故,列车到了陕南的一小站,山间容易起雾,设备都是放在露天的车站,早上五六点发车,一启动,接收器全部都烧了,没有办法,只能白跑一趟,回去再全部重新定做机器。  昝月稳说,隧道的一般病态有漏水、断裂、腐蚀老化、掉块等,为保证运输隧道安全,需要对其进行病害普查,特别要对老龄隧道进行定期检查。该项目就是为铁路隧道提供“体检”的新设备与技术。
  • 案例分享‖“深中牵手”成功!深中通道海底隧道顺利合龙
    6月11日凌晨,国家重大工程深中通道海底沉管隧道最终接头从E23管节顺利推出,与E24管节成功实现精准对接,标志着世界最长最宽钢壳沉管隧道正式合龙。最终接头长5.1米,宽46米,高9.75米,重约1600吨,套置于E23管节扩大段内,这种整体预制水下管内推出的结构装置为世界首创,进一步丰富了世界跨海沉管隧道的“中国方案”。该项目中要实现管道精准对接,首先要保证施工船舶稳定,船舶由于受到海面风浪的影响会不断地产生姿态变化,需要实时调节。同时施工船舶通过吊钩与沉管隧道连接,整个吊装、运输、下沉、对接过程,需要实时监测吊钩的应变应力以评估受力情况。某单位采用江苏东华测试DH59系列采集系统、表面式应变计、速度传感器,对吊钩进行应变应力实时监测以及施工船舶航向、转体、振动实时监测,为稳定船舶姿态、管道精准对接提供了技术保障。部分图文来源于网络
  • 高鸿钧院士团队成果:多探针扫描隧道显微镜分时复用切换技术
    科学仪器的发展,不断促进对新材料的探索,从而直接或间接影响各科技领域的方方面面。工欲善其事必先利其器,深化与落实科学仪器的自主研发,更是科技攻关的桥头堡。扫描隧道显微镜(STM),及一系列扫描探针显微镜(SPM) :原子力显微镜(AFM)、扫描近场光学显微镜(SNOM) 等,掀起一场纳米技术革命,广泛应用于材料表面纳米尺度局域电子态、形貌以及分子振动等丰富物性的研究。电输运性质作为材料的关键参数,被广泛关注。集成多个独立STM的多探针STM系统,通过施加电/力等调控手段,实现纳米尺度、原位表征材料局域电子态与局域电输运性质,有望加速后摩尔时代新器件的基础研究。四探针 STM 可实现微观体系的四端法测量,有效消除接触电阻带来的测量误差,获得材料的本征电导率。多个独立探针的协同操纵和成像,往往需要相同数量的多套STM控制系统。随着STM探针/压电驱动部件的增加,多探针控制系统的成本和复杂度急剧增加。因此,发展低成本、高效率、可扩展的通用控制解决方案,实现STM控制系统分时操纵多个探针、乃至探针阵列的技术十分必要。中国科学院物理研究所/北京凝聚态物理国家研究中心高鸿钧研究团队多年来一直致力于扫描探针显微学及其在低维量子结构方面的应用,在前沿科学研究取得一系列重要成果。同时,他们也在相关高精尖仪器自主研制方面不断积累,奠定了扎实的基础。物理所技术部郇庆/刘利团队一直致力于科研仪器设备的自主研发,与所内外多个课题组紧密合作,在核心关键部件、成套系统等方面取得了一系列成果(包括一台商业化四探针系统的彻底升级改造【Review of Scientific Instruments, 88(6):063704, 2017】、光学-低温扫描探针显微镜超高真空联合系统【Review of Scientific Instruments 89, 113705 (2018)】和新一代高通量薄膜制备及原位表征系统【Review of Scientific Instruments 91, 013904 (2020)】的自主研制)。两个团队再次密切合作、联合攻关,共同指导N04组博士生严佳浩(已毕业,爱尔兰科克大学博士后)、马佳俊、王爱伟(已毕业,国家纳米中心博士后)、马瑞松(已毕业,物理所关键技术人才)等同学成功研制并搭建了一台多探针STM分时复用切换系统,完成单个STM控制系统依次操纵多个探针在纳米尺度下的成像与定位,以及维持探针位置后的局域电输运测量。该系统采用的核心思路为研发团队首次提出,软硬件均完全自主研发,采用了ARM + DSP + FPGA多核数字平台来兼备复杂切换逻辑、多路高精度高速并行采样与数据处理,涉及C/C++与Verilog HDL编程语言,并提供图形操作界面以提高易操作性,具备多项独特优点:1)单个探针内大、小扫描管及多个探针间的无缝切换,无瞬态抖动;2)皮安级电流切换;3)任意单个探针具备毫米级移动范围与原子级空间分辨;4)多个探针可无限靠近,最小距离仅取决于针尖曲率半径;5)原位、纳米尺度、相同区域内,STM成像与电输运测量。该联合研发团队用6年多时间对系统进行了反复地设计优化和改进,并进行了全面性能测试。该研发成果所涉及的多项关键技术,如微弱信号的放大与切换、高稳定电压保持、复杂控制逻辑等,是未来大规模探针阵列应用的重要技术基础。分时切换的核心思路具有可扩展性强、成本低廉的特点,有望在材料基因组研究高通量表征领域有广泛的应用。该系统的详细介绍发表在近期的《科学仪器评论》杂志上【Review of Scientific Instruments 92, 103702 (2021) doi: 10.1063/5.0056634】。该工作得到了中国科学院关键技术研发团队项目(GJJSTD20200005)、国家自然科学基金国家重大科研仪器研制项目(11927808)和国家自然科学基金委青年基金项目(12004417)等的支持。图1:分时复用切换方案图2:分时复用系统硬件设计图3:分时复用切换系统软件架构图4:分时复用切换系统部分图形用户界面图5:单STM探针空间定位图6: 多探针切换与空间定位附:Rev. Sci. Instrum. 92, 103702 (2021).pdf
  • 隧道检测仪器保障地铁安全运营
    “从1969年10月1日北京地铁一号线试运行至今已经历50多年,我国地铁里程不断攀升。据中国城市轨道交通协会最新统计,2020年我国地铁运营总里程6200多公里,在建5000多公里,总历程达到超过一万公里。当前,我国北、上、广、深等特大城市,轨道交通里程处于世界前五的水平。”近日,北京交通大学副教授王耀东接受采访时说。  而地铁隧道病害与表面状态检测则是保障安全运营的重要内容之一。“否则,地铁隧道一旦发生事故,将会给生命财产带来巨大损失。”在4月22日举行的聚焦2021年北京地区广受关注学术成果报告会上,王耀东说。随着隧道病害检测技术的快速发展,他和团队正在尝试将机器视觉、先进传感等技术引入相关检测,让这一过程变得更加高效、智能。  隧道“体检”,从人工巡检到机器检视  地铁交通极大方便了城市居民的出行,但是地铁隧道中出现的各种“病害”,如隧道裂缝、渗漏水、沉降、衬砌剥落、掉块等,给电客车安全运营带来挑战。  以隧道裂缝为例,王耀东表示,其形成原因比较复杂,岩层性质、岩土压力、混凝土收缩、结构移位变形、侵蚀破坏、施工遗留等都是潜在诱因。别是南方的过江过河隧道或地下水较丰富区域的隧道,如果产生裂缝产生就会产生渗漏水,影响地铁运行的安全。因此需要定期巡检,及时养护、维修。  王耀东还记得2012年回国之初跟随地铁巡检人员做现场数据采集的情形。“凌晨1点到4点,夜深人静,地铁停运,才会开始人工巡检,要用肉眼观察、手写记录。”  他表示,尽管传统的超声波检测法、声发检测法、电磁波检测技术等不断提高检测精度,但速度低、效率慢,难以满足现代轨道交通快速发展的需求。而信息技术的发展,多维传感、机器视觉检测技术的使用则为这项检测工作的提速、高效提供了新的契机。  “机器视觉的特点是效率高、可移动、非接触,特别是信息处理自动化、智能化、数字化,也是隧道巡检的发展方向。”王耀东说。他和同事在不断尝试把机器视觉技术、图像处理技术、多维感知、人工智能等技术,应用在隧道病害检测当中,这些智能巡检技术可以逐步代替人工,完成隧道基础设施的自动检测。  裂缝识别,让机器拥有“人眼”和“大脑”  “裂缝检测智能巡检技术主要分两个步骤,第一步是图像裂缝采集,利用高速相机和特制的辅助光源,保证采集到高质量的隧道图像 第二步是裂缝病害图像处理,对所有原始图像进行预处理,包括:匀光处理、连通区域分块化、噪声滤波等,提取纹理目标进行特征判断,最后识别裂缝区域,为后续速调维护提供技术支持。”王耀东介绍。  这些听起来似乎很简单,但如何让机器像人眼一样,全面、精细采集图像,并像人脑一样准确地识别裂缝种类呢?每一步做起来都不简单,都需要精细化的算法研究和关键技术的攻克。  例如,他们研发了图像采集系统样机引入了线阵相机(进行连续拍摄形成二维图像,避免图像重叠和数据冗余)、面阵相机(针对隧道中照明不佳,进行大面积强光源补光)、定向运动设备(对隧道进行扫描式图像采集降低漏检率),来获得高质量的图像。他们还开发出一套表面裂缝图像的批量识别软件,设计出核心算法进行图像处理。  经过近十年的“磨剑”,王耀东及团队成员克服各种挑战,2018年在发表于《铁道学报》的论文研究中,首次报告了基于局部图像纹理计算的隧道裂缝视觉检测技术。他们研发的一套图像采集系统实验样机,将线状激光光源、高速线阵相机、激光发生器、图像采集卡,安装在可调节移动式视觉检测平台上,可在隧道中进行巡检。然后将高分辨率裂缝图像分成子区域,针对性地进行算法研究,完成最后的检测。  “这种智能巡检技术有助于解放人力,服务地铁运维。”王耀东说。他坦言,从综合指标看,目前这种技术对于背景简单的普通隧道裂缝识别率比较高,可以达到84%以上。但对于比较复杂环境下的裂缝,识别率还有待提高。”。  2018年至今,随着深度学习卷积神经网络深入发展,对海量隧道图像的计算性能有了数十倍的提升,识别率也有较大提高。然而,王耀东表示,对于复杂恶劣环境下,肉眼难以观察的微小缺陷仍然很难检测到。  增强自主创新,助力交通强国建设  王耀东希望,在未来检测算法上,加强对不同类型纹理噪声的识别,提高图像处理的计算效率,进一步提高隧道病害检测效率。  为此,他们建立了隧道病害样本库,基于深度学习,对隧道表面病害图像多分类智能识别。为了更好地采集图像,他们还对采集系统进行了模块化研发,并研制了隧道巡检机器人,对隧道裂缝、三维形变、沉降进行检测。  目前,他们还在研制多种类、移动式隧道检测平台,如低速便携手推式(0-10公里/小时)检测平台,到中速紧凑自主行走式检测平台(0-30公里/小时),再到高速车载式综合检测平台(0-100公里/小时)的,以及路轨两栖式综合平台(0-60公里/小时)。对隧道、轨道多维数据进行采集,并进行智能分析和大数据处理,最后生成区间报表提供给专业人员使用,用于隧道和轨道维护。  “目前,我国轨道交通运营里程已经位居世界第一位,智能运维也处于世界前列。”王耀东说,但仍然亟需加强自主创新。他举例说,我国轨道交通智能数据采集设备、高精尖传感器还需要从国外进口,这些设备有的一套系统单一功能,但因为技术被国外垄断,报价却达到数百万元,甚至上千万元。  “我们科技工作者还要继续努力,推动基础研究创新,将主动权掌握在自己手中。”他说,2035年我们国家要基本建成交通强国,这将推动我国城市轨道交通进一步向大数据、智能化、精准化方向去发展,让老百姓出行更安全、更便利,乘坐舒适性更高。
  • 扬州大学研制地铁隧道“体检仪”
    来自中国城市轨道交通协会的消息显示,2020年,我国内地累计有41个城市开通城轨交通线路7141.55公里。地铁已经成为城市日常出行必不可少的交通工具,但在地铁隧道中也会出现各种“病害”,威胁着人们的出行安全。  “当前,我国地铁隧道检测主要依赖人工检测和少量进口自动化设备,效率低、成本高,无法满足庞大的里程检测需求。”扬州大学信息工程学院(人工智能学院)副教授徐永安在接受采访时表示。  如何高效、准确、经济地检测出地铁隧道“病害”?在“科创导师”制的“牵线搭桥”下,扬州大学信息工程学院(人工智能学院)学生张雅欣等组建了大学生科技创新团队。由导师徐永安指导,团队研发了地铁隧道三维激光检测系统。“该系统检测速度可达国外同类设备的5倍以上。”张雅欣说。  将宝贝搬出实验室  在初中时期,受家人的影响,张雅欣萌生了创业的想法。2019年,正在上大二的她加入徐永安课题组,并组建了自己的大学生科技创新团队,选择了地铁隧道检测研究。  对张雅欣而言,导师不仅是科研路上的护航人,更是自己创业的榜样。记者获悉,在科技创新和科研成果转化路上,徐永安已经坚持了20多年。  1997年,在北京举办的中国国际机床展览会上,一个摆放着国外光学测量仪的展台被观众围得水泄不通,正在攻读博士学位的徐永安也是围观者之一。  从展会回来后,研制光学测量仪的想法一直萦绕在徐永安的脑海里。他随之改变了自己的研究方向,历经两年攻关,终于研制出国产光学测量仪。但在当时,他对科研成果转化还没有深刻的意识,便将这一宝贝成果“藏”在自己的实验室里。  “国外的设备那么贵,你有这么好的仪器,为什么不推向市场呢?”这样的声音越来越多,终于说服徐永安将宝贝搬出实验室。2011年,徐永安参与创办了一家公司,并将自主研发的光学测量仪设备推向市场。  当然,教书育人才是徐永安的本职工作。如何让学生在学习课本知识之外,学会创新思考,尝试自主研发技术并推动成果落地转化?20世纪90年代,扬州大学开启了“科创导师”制的探索之路,让学生在导师的指导下参与科技创新工作。  徐永安说:“过去,学生与导师的关系,主要是学生在导师的实验室开展科研,导师对学生的毕业设计进行指导。现在,导师不但要在科研上指导学生,还要带领学生开展科创工作。”  深入隧道后改变方法  谈及为什么选择地铁隧道检测研究,张雅欣告诉记者,目前,国内外地铁隧道自动化检测系统大多采用1个激光点绕隧道旋转的测量技术,检测速度慢。“好比一个电动机带着一个手电筒旋转,手电筒每次照射在物体表面时只能出现一个亮斑。这意味着每次只能采集一个点,效率太低。”  如何实现快速检测呢?经过一年多的攻关,以张雅欣为首的大学生科技创新团队研发出6条激光线扫描技术,360°环形激光线投射在隧道表面,8部每秒500帧高速数码相机实时采集隧道表面的激光线图像,并换算为隧道表面形状坐标。张雅欣解释道:“6条激光线同时工作,地铁隧道检测效率得到显著提高。”  然而,研发过程并非一帆风顺。在徐永安的指导下,张雅欣带领团队先后前往青岛、兰州、佛山等城市的地铁公司,深入地铁隧道,开展实践调研。团队在调研中发现,地铁公司对隧道快速检测系统有着迫切的需求。  在精准了解地铁隧道检测痛点后,张雅欣团队开始了与时间“赛跑”的测量工作。“我们只能在夜间12点到凌晨4点进入现场开展检测工作,因为这段时间地铁处于停运状态。另外,每天进入现场前的安检过程就要耗费半个多小时,实际的测量时间非常有限。”  经过近3个月的测量,张雅欣团队发现进展缓慢,于是做出了改变测量方法的决定,希望提高检测效率。经过徐永安的点拨,团队在实验室里自建了模拟隧道。“在模拟隧道里开展实验,不但提高了实验效率,缩短了研发周期,还解决了后期新冠疫情期间实地检测的困难。”张雅欣介绍说。  在解决了测量环境问题后,团队又遇到了由振动引起的测量误差问题。“测量车在轨道上运行会产生轻微振动,这种振动会带来一些误差。”张雅欣团队成员吴传昊告诉记者。为此,团队采用了基于特征面的方法对隧道测量数据进行纠偏,“这种方法可以大幅降低测量车振动对测量精度的影响,降低动态测量误差。”  “该系统检测速度最高可达每小时17.1公里,是国外同类设备的5倍以上,动态精度为±1.6毫米,检测密度小于2毫米,而价格只有国外设备的70%左右。”张雅欣表示,系统还可以根据用户需求制定检测速度、密度、精度。  徐永安透露,目前,该系统申请发明专利4项、登记软件著作权4项,通过了江苏省产品质量监督检验研究院质检,符合CMA中国计量认证标准。  大学生创业还需多磨砺  来自用户的消息显示,张雅欣团队研发的这套系统已在投入运营的地铁隧道进行了实地检测,在检测速度、精度以及密度方面均满足实际应用要求。目前,已有多家轨道交通公司与团队达成初步合作意向。  张雅欣表示,下一步团队将继续对产品进行优化设计,并计划注册成立公司。“地铁里程数较大的城市,可直接购买检测系统 地铁里程数小的城市,可购买检测服务。”  在张雅欣看来,虽然研发过程非常艰辛,但非常有意义。“一方面培养了我们解决问题的能力,另一方面还培养了我们团队建设、组织和管理的能力,对未来的创业起了铺垫作用。”  她感叹道:“大学生参与科创,要有顽强的毅力和勤奋刻苦的精神,对团队中不同的意见要善于倾听,脚踏实地攻克每一个难关。”  徐永安也指出,对于刚毕业的学生而言,如果没有成熟的技术积累和市场认知,可以先进入企业积累几年经验,对市场形成一定认知后再进行创业。  在他看来,高校“孵化器”应该实现良性循环,当政府和高校投入资金等支持后,若能实现良好的产出,投入的积极性也将越来越大,反之则可能陷入不良循环。“政府和高校还应进一步研究如何解决这一矛盾。”
  • Memmert烘箱在金箔烘干保存中的应用
    Memmert烘箱在金箔烘干保存中的应用Noris Blattgold,一个延续了五代的家族企业,与三代的Memmert同为Schwabach镇上的两个颇具历史传承的企业。两家有着共同“工匠精神”背景的企业,又因金箔而结缘——Memmert协助Noris Blattgold进行金箔加工。Schwabach是名副其实的“金箔匠之乡”Schwabach之所以号称“金箔匠之乡”是有着充足理由的,在鼎盛的中世纪中期,附近的纽伦堡还是帝国自由城市,那里是著名的金加工业中心。借助武器匠、军械师、金匠、钟表匠、拉丝工及精密技工等人的交流,工艺技术得以传播到欧洲各地。金箔匠们聚居于Schwabach的原因,有几种传说,有一点是肯定的,到了19世纪末,已经有70%的金匠在Schwabach的金铺里做工。一种传说认为Schwabach干燥的气候非常适宜金叶的制造与加工,以至于金箔匠在此聚集;另一个版本的传说指出纽伦堡日益严苛的手工业限制条例让他们离开纽伦堡,迁到了Furth跟Schwabach。二者均具有一定的可能性。现如今,最值得注意的是,世界上历史最悠久的五家金叶制造商都坐落在Schwabath。拥有100多名员工的Noris Blattgold就是其中规模最大的一家。金箔业的圣地那些富丽堂皇的历史教堂、城堡以及画作,如果缺少了金叶的装饰,就会暗淡无光。即使对现代建筑、园林花圃及艺术品而言,永恒珍贵的金属依然因为其无可替代性而不可或缺。基于此,世界各地的文物保护部门、画框制作商、教堂画师、艺术家及建筑师都是Noris Blattgold的客户,产品系列包括32种不同颜色的金箔、卷金、粉金、壳金、工具、漆器,乃至食用金银等。Armin Haferung目前负责管理这家创始于1876年并已传承五代的企业。未来,Noris Blattgold必将是金箔业传承的乐土与圣地。当代金箔业:世纪传承与现代技术的融合自从中世纪以来,金箔的制造工艺几乎没有变化,在1200度以上将高纯度金依据秘制配方与其他金属精确熔融后,铸造成4cm宽窄的金条。进而依据不同的配方比例与敲击工具制造出Versaille Gold、Green Gold dark 以及Moon Gold或者纯24K金等。在Armin Haferung的介绍下,我们参观了Noris Blattgold,现代工艺已经应用到了生产中,尤其是轧压机械,可以将金箔压至0.007mm的箔片;自动敲击设备可以全自动地操作。金箔条切成16cm2见方,然后捶打成196cm2的箔片,成品的箔片厚度不超过0.007mm。而头发丝的粗细介于0.004与0.01mm之间。Noris Blattgold的生产线上会见到Memmert的产品,金箔的捶打与卷曲需要有多道工序完成,材料需要烘干并在52-85度之间暂存几天时间。期间用到的白垩粉也要在Memmert烘箱中烘干存放。即便有现代化机械,大部分捶打工作还是要手工完成,毕竟机器的精度要求有时候达不到要求。关于Memmert 全球领先的温控箱体领导品牌德国Memmert(美墨尔特),成立于1933年,是全球知名的温控箱体制造商。八十多年来,美墨尔特致力于精确温控技术的研究、开发和生产。其产品包括二氧化碳培养箱、恒温恒湿箱、光照培养箱、低温培养箱、环境测试箱、真空烘箱、通用烘箱、灭菌箱、生化培养箱、水浴油浴等。德国 Memmert公司有着数十年的半导体控温技术(Peltier)经验,为全系列半导体技术温控箱体的领先制造商。 2010年9月11日,德国Memmert(美墨尔特)大中华区全资子公司——美墨尔特(上海)贸易有限公司在上海成立,现在北京及南京设有代表处。“至尊品质,追求卓越,永不妥协”!
  • 博迅烘箱荣获“仪器行业用户青睐仪器”
    仪器信息网讯 “科学仪器行业年度用户青睐仪器”奖自举办以来,已成功评选过十二届,作为仪器信息网重要产品奖项之一,该奖项旨在推荐上一年度用户关注度zui高的仪器,并为用户选购该类别仪器提供重要的参考。经过严格评选,最终评选出科学仪器行业国内、国外用户青睐仪器共40台。本次评选共筛选20个类别(色谱类、光谱类、质谱类、X射线、电化学、清洗消毒、制样消解、分离萃取、纯化设备、恒温/加热/干燥设备、粉碎设备、电子显微镜、光学测量仪器、水质分析类、气体检测类、粒度分析、热分析类、试验机类、分子生物学、生物工程设备 ),每个类别国内、国外各1台仪器获奖。我上海博迅医疗生物仪器股份有限公司的BXH-130S精密可程式烘箱最终荣获恒温、加热、干燥类2019科学仪器行业年度用户青睐仪器。BXH-130S精密可程式烘箱5寸高清触摸屏,可实时查看温度记录数据和曲线等;多级密码管理功能;带有程序升温功能;400万条数据储存功能;风机5段调速,可10段控制排风口开度。
  • 扫描隧道显微镜发明者罗雷尔逝世 享年80岁
    据瑞士媒体报道,瑞士物理学家、1986年诺贝尔物理学奖获得者之一海因里希• 罗雷尔(Heinrich Rohrer)因病于5月16日在家中逝世,享年80岁。海因里希• 罗雷尔(Heinrich Rohrer)  罗雷尔1933年生于圣加伦州布克斯市,拥有瑞士联邦工学院博士学位。据媒体报道,1981年他与同事成功研制出了扫描隧道显微镜(STM)。1983年,他们利用STM在硅单晶表面第一次直接观察到周期性排列的硅原子阵列。由于STM这一发明,他与Ernst Ruska、Gerd Binnig分享了1986年诺贝尔物理学奖。
  • 第十一届扫描隧道显微学学术会议举办
    仪器信息网讯 2010年11月3日-5日,由中国科学院武汉物理与数学研究所承办的第十一届扫描隧道显微学学术会议在武汉举行。130余名来自全国高等院校、科研机构、企业的从事扫描探针显微学的专家学者参加了此次会议。仪器信息网作为独家支持媒体也应邀参会。会议现场  扫描隧道显微学学术会议是由白春礼院士发起的全国性会议,每两年一届。会议开幕式由中国科学院武汉物理与数学研究所曹更玉研究员主持,中国科学院武汉物理与数学研究所党委书记詹明生研究员致开幕词。  中国科学院武汉物理与数学研究所 曹更玉研究员  中国科学院武汉物理与数学研究所党委书记 詹明生研究员  本次会议内容主要包括:扫描隧道显微学(STM)与物理、扫描隧道显微学与化学和材料科学、扫描探针显微学(SPM)在生命科学中的应用、扫描探针显微学技术进展。会议展示了最近两年来我国高校与科学研究机构在扫描探针显微术及其应用领域所取得的研究成果。  扫描隧道显微学与物理学  报告人:中国科技大学 杨金龙教授  报告题目:Theoretical studies of inelastic electron tunneling phenomena in STM  杨金龙教授介绍了课题组近几年在STM非弹性扫描隧道谱方面的理论研究工作:1. 非弹性电子在扫描隧道显微镜的应用中产生的许多现象;2.在常规的程序包中增加程序,并用于理论非弹性隧道谱和模拟实验的比较;3.研究非弹性电子在扫描隧道显微镜实验中所产生的表面分子化学运动,如旋转、激发、断键等;4.非弹性电子引起的 “分子开关”效应。  报告人:合肥微尺度物质科学国家实验室 董振超教授  报告题目:STM诱导的分子光电新现象  董振超教授指出扫描隧道显微镜不仅可以用来观察和操纵纳米世界的单个原子和分子,而且其高度局域化的隧穿电流可以激发隧道结发光,他介绍了自己如何通过分子光子态调控来实现分子隧道结的新光电效应。  报告人:中国科学院物理研究所 肖文德研究员  报告题目:Ru(0001)上外延生长单层石墨烯的电子结构和振动模式的STM研究  肖文德研究员介绍说虽然光电子能谱、拉曼光谱、红外光谱等技术可对石墨烯的电子和声子特性进行研究,但是这些技术通常获得的是样品表面较大范围的平均信息。而石墨烯通常都呈现一定的起伏和皱,应用高分辨扫描隧道显微镜的扫描隧道谱和非弹性隧道谱法,实现了对Ru(0001)上外延生长单层石墨烯不同区域的电子结构和振动模式的研究。  此外,来自合肥微尺度物质科学国家实验室的张汇博士介绍了利用扫描隧道显微镜研究Si(111)表面In原子链上的一种孤子,并利用第一性原理的计算得到了这种孤子的精确结构。大连理工大学吴永宽博士利用原子力显微镜对室温沉积的Ge2Sb2Te5薄膜进行实位温控成像研究。上海交通大学分析测试中心的邹志强研究员利用超高真空STM对Mn及其硅化物薄膜在Si(111)衬底上的固相外延和反应外延生长进行了详细研究。  扫描隧道显微学与化学和材料科学  报告人:华南理工大学材料科学与工程学院 邓文礼教授  报告题目:设计合成有机分子的纳米构筑和仿生纳米制造探索  邓文礼教授设计合成了1,3,5-苯三氧十三酸乙酯等化合物分子,并了在大气环境条件下,利用扫描隧道显微镜分别研究了合成化合物分子在固态表面的吸附和自组装行为。  此外,邓文礼教授重点介绍了对于爬山虎吸盘粘附作用的研究,通过探究其表面结构、所含的天然成分、生长过程等实现纳米仿生粘附材料的研制,并期望可以在航空航天、医学、建筑等领域发挥作用。邓文礼教授研究小组是目前国内唯一的从事相关研究的课题组。 报告人:中国科学院武汉物理与数学研究所 于迎辉副研究员  报告题目:Cu-Al(111)合金及其表面氧化铝薄膜的物性研究  于迎辉研究员通过在Cu(111)中引入杂志Al形成α相的Cu-Al合金,进而在合金表面生长有序的氧化铝薄膜做为脱偶层。利用俄歇电子能谱表征Cu-Al合金表面的Al含量、低能电子衍射和低温扫描隧道显微镜检测Cu-Al(111)合金表面原子结构及电子分布。  扫描探针显微学在生命科学中的应用  报告人:吉林大学超分子结构与材料国家重点实验室 张文科教授  报告题目:AFM在核酸-蛋白质相互作用研究中的应用  张文科教授利用原子力显微镜(AFM)成像原位观测核酸与蛋白质之间的相互作用,研究了双螺旋DNA的AFM单分子力学指纹谱,并利用该力学指纹谱研究DNA结合蛋白与DNA的相互作用、外力诱导下DNA构象转变的本质。最后,张文科教授以烟草花叶病毒为例,探索了单分子力谱在研究复杂体系中核酸-蛋白质相互作用中的应用。  报告人:暨南大学 蔡继业教授  报告题目:扫描探针显微学结合量子点标记研究细胞表面分子  蔡继业教授介绍说单分子探测是目前的一个研究热点,但大部分集中在材料和化学研究中,对于细胞中单分子的研究比较少。扫描探针显微镜克服了共聚焦显微镜、扫描电镜在细胞研究中的缺点,量子点标记解决了荧光漂白的缺点。将扫描探针与量子点标记相结合实现了特异性识别细胞表面的抗原和抗体,并探测它们之间的相互作用力。  对于扫描探针显微学在生命科学中的应用,东南大学曹黎黎博士介绍了利用AFM研究小分子药物作用于环状双链DNA分子所引起的DNA结构和构象的变化。武汉大学林毅副教授提出一种基于轻敲模式原子力显微术成像原理的在成像同时测量压缩弹性模量通用方法,并应用于单根双链DNA径向压缩弹性模量的测量。东南大学巴龙教授设计了原子力探针的磁力驱动线圈,用于研究聚电解质多层微囊的动态力学性质及其与结构的关系。  扫描探针显微学技术进展  报告人:北京航空航天大学 钱建强教授  报告题目:原子力显微镜自激振调频检测成像模式的研究  钱建强教授介绍了自行研制的基于自激励振荡音叉探针的调频成像模式原子力显微镜。采用石英音叉探针作为力检测敏感原件,通过对其驱动电极施加正反馈,在自激振荡控制下使其在谐振频率下工作。由于不使用外部的探针振荡检测器和外部的探针激振器,系统结构简单并且易于操作。通过实验表明仪器能够满足频率调制模式成像要求。  此外,将具有高空间分辨率的STM与化学分析能力较强的拉曼光谱结合是一种新型的表征手段。中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所钟海舰博士采用自主研发的基于扫描探针显微镜和拉曼光谱仪的扫描近场光电探针测试系统,研究了化学气相沉积方法生长的石墨烯,可在获得样品表面形貌的同时,进行样品原位的局域电学性质研究和光谱测试。中国科学技术大学张瑞博士介绍了实验室组建的结合STM的具有超高真空、低温环境的TERS(针尖增强拉曼光谱)实验设备,利用该设备实现了Au(111)上分子薄膜、单个分子的TERS检测,并在Au(111)台阶处几个分子上得到了约4nm的TERS空间分辨率。  会议同期还设置了论文墙报展及小型仪器展览会。布鲁克、安捷伦、天美科技、岛津、SPECS、NT-MDT、汇德信科技等仪器厂商和仪器代理商参加了展会。论文墙报展   本届大会还评选了“青年科技奖”,用于表彰在扫描探针显微镜研究领域取得突出成就的青年学子,中国科学技术大学张汇博士、暨南大学李盛璞同学获此殊荣。中国科学院物理研究所徐文炎博士、厦门大学李纪军博士获得了本届大会的“优秀墙报奖”。据了解,第十二届扫描隧道显微学学术会议初步确定将由陕西师范大学承办。颁奖现场参会人员合影
  • 一文看懂扫描隧道显微镜STM/AFM
    p  strong扫描隧道显微镜/strong(scanning tunneling microscope,缩写为STM),亦称为扫描穿隧式显微镜,是一种利用量子理论中的隧道效应探测物质表面结构的仪器。它于1981年由格尔德· 宾宁及海因里希· 罗雷尔在IBM位于瑞士苏黎世的苏黎世实验室发明,两位发明者因此与恩斯特· 鲁斯卡分享了1986年诺贝尔物理学奖。/pp  它作为一种扫描探针显微术工具,扫描隧道显微镜可以让科学家观察和定位单个原子,它具有比它的同类原子力显微镜更加高的分辨率。此外扫描隧道显微镜在低温下(4K)可以利用探针尖端精确操纵原子,因此它在纳米科技既是重要的测量工具又是加工工具。/pp  它主要是利用一根非常细的钨金属探针,针尖电子会跳到待测物体表面上形成穿隧电流,同时,物体表面的高低会影响穿隧电流的大小,针尖随着物体表面的高低上下移动以维持稳定的电流,依此来观测物体表面的形貌。/pp  换句话说,扫描隧道显微镜的工作原理简单得出乎意料。就如同一根唱针扫过一张唱片,一根探针慢慢地通过要被分析的材料(针尖极为尖锐,仅仅由一个原子组成)。一个小小的电荷被放置在探针上,一股电流从探针流出,通过整个材料,到底层表面。当探针通过单个的原子,流过探针的电流量便有所不同,这些变化被记录下来。电流在流过一个原子的时候有涨有落,如此便极其细致地探出它的轮廓。在许多的流通后,通过绘出电流量的波动,人们可以得到组成一个网格结构的单个原子的美丽图片。/pp  strong原子力显微镜/strong(atomic force microscope,简称AFM),也称扫描力显微镜(scanning force microscopy,SFM))是一种纳米级高分辨的扫描探针显微镜,是由IBM苏黎士研究实验室的比宁(Gerd Binning)、魁特(Calvin Quate)和格勃(Christoph Gerber)于1986年发明的。AFM测量的是探针顶端原子与样品原子间的相互作用力——即当两个原子离得很近使电子云发生重叠时产生的泡利(Pauli)排斥力。工作时计算机控制探针在样品表面进行扫描,根据探针与样品表面物质的原子间的作用力强弱成像。/pcenterimg alt="" src="http://www.kepu.net.cn/gb/special/hydrogenbond/basicknowledge/201312/W020140613331100352076.jpg" height="210" width="459"//centerp style="text-align: center "strong世界上第一台原子力显微镜和发明人之一比宁/strong/pp  以一种简单的方式进行类比,如同一个人利用一艘小船和一根竹竿绘制河床的地形图。人可以站在小船上将竹竿伸到河底,以此判断该点的位置河床的深度,当在一条线上测量多个点后就可以知道河床在这条线上的深度。同样道理绘制多条深度线进行组合,一张河床的地形图就诞生了。与此类似,在AFM工作时的,原子力传感器相当于人和他手中的竹竿,探针顶端原子与样品原子间作用力的大小就相当于竹竿触及河底时水面下的长度。这样,在一艘小船(控制系统)的控制下进行逐点逐行的扫描,AFM就可以绘制出一张显微图像啦。/pp  /pcenterimg alt="" src="http://www.kepu.net.cn/gb/special/hydrogenbond/basicknowledge/201312/W020140613331100358209.jpg" height="283" width="388"//centerp style="text-align: center "strong普通原子力显微镜的原理示意图/strong/pp  原理解释起来并不算十分复杂,但是AFM的发明、使用与改进汇聚了大批科学家们的辛劳努力和创造性思维。特别是拍摄到氢键实空间图像所使用的非接触式原子力显微镜,经过分子沉积、温度控制、防振、探针、真空、控制系统等多方面的摸索与改造才最终具有如此强大的分辨能力。/pp strong1 基本原理/strongbr//pp  原子力显微镜的基本原理是:将一个对微弱力极敏感的微悬臂一端固定,另一端有一微小的针尖,针尖与样品表面轻轻接触,由于针尖尖端原子与样品表面原子间存在极微弱的排斥力,通过在扫描时控制这种力的恒定,带有针尖的微悬臂将对应于针尖与样品表面原子间作用力的等位面而在垂直于样品的表面方向起伏运动。利用光学检测法或隧道电流检测法,可测得微悬臂对应于扫描各点的位置变化,从而可以获得样品表面形貌的信息。/pp  strong2 /strongstrong成像模式/strong/pp  原子力显微镜的主要工作模式有静态模式和动态模式两种。在静态模式中,悬臂从样品表面划过,从悬臂的偏转可以直接得知表面的高度图。在动态模式中,悬臂在其基频或谐波或附近振动,而其振幅、相位和共振与探针和样品间的作用力相关,这些参数相对外部参考的振动的改变可得出样品的性质。/pp  1)strong接触模式/strong/pp  在静态模式中,静态探针偏转用做反馈信号。因为静态信号的测试与噪音和偏移成正比,低硬度探针用来增强外偏转信号。然而,因为探针非常接近于样品的表面,吸引力非常强导致探针切入样品表面。因此静态原子力显微镜几乎都用在总使用力为排斥力的情况。结果,这种技术经常被叫做“接触模式”。在接触模式中,扫描过程时保持探针偏转不变来使其探针和样品表面的作用力保持恒定。/pp  2)strong非接触模式/strong/pp  /pcenterimg alt="" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/5/5d/AFM_noncontactmode.jpg" height="291" width="350"//centerp style="text-align: center "strong原子力显微镜非接触模式/strong/pp  在这种模式下,悬臂上的探针并不接触样品表面,而是以比其共振频率略高的频率振动,振幅通常小于几纳米。范德华力在探针距离表面样品1~3纳米时最强,它与其他在表面上的长程力会降低悬臂的振动频率。/pp  通过调整探针与样品间的平均距离,频率的降低与反馈回路一起保持不变的振动频率或振幅。测量(x,y)每个数据点上的探针与样品间的距离即可让扫描软件构建出样品表面的形貌。/pp  在接触模式下扫描数次通常会伤害样品和探针,但非接触模式则不会,这个特点使得非接触模式通常用来测试柔软的样品,如生物组织和有机薄膜 而对于坚硬样品,两个模式得到的图像几乎一样。然而,如果在坚硬样品上裹有一层薄膜或吸附有流体,两者的成像则差别很大。接触模式下探针会穿过液体层从而成像其下的表面,非接触模式下则探针只在吸附的液体层上振动,成像信息是液体和下表面之和。/pp  动态模式下的成像包括频率调制和更广泛使用的振幅调制。频率调制中,振动频率的变化提供探针和样品间距的信息。频率可以被非常灵敏地测量,因此频率调制使用非常坚硬的悬臂,因其在非常靠近表面时仍然保持很稳定 因此这种技术是第一种在超高真空条件下获得原子级分辨率的原子力显微镜技术。振幅调制中,悬臂振幅和相位的变化提供了图像的反馈信号,而且相位的变化可用来检测表面的不同材料。 振幅调制可用在非接触模式和间歇接触领情况。在动态接触模式中,悬臂是振动的,以至悬臂振动悬臂探针和样品表面的间距是调制的。[来源请求]振幅调制也用于非接触模式中,用来在超高真空条件下使用非常坚硬的悬臂和很小的振幅来得到原子级分辨率。/pp  strong3)轻敲模式/strong/pp  /pcenterimg alt="" src="http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/thumb/7/72/Single-Molecule-Under-Water-AFM-Tapping-Mode.jpg/285px-Single-Molecule-Under-Water-AFM-Tapping-Mode.jpg" height="215" width="190"//centerp style="text-align: center "strong在不同的pH的溶液环境中使用轻敲模式得到的高分子单链的原子力显微镜图(0.4 nm 厚)/strong/pp  通常情况下,绝大部分样品表面都有一层弯曲液面,为此非接触模式下使探针足够靠近样品表面从而可以测试短程力,但是此时探针又容易粘贴到样品表面,这是经常发生的大问题 动态模式就是为了避免此问题而发明的,又叫做间歇接触模式(intermittent contact)、轻敲模式(tapping mode)或AC模式(AC Mode)。在轻敲模式中,悬臂通过类似于非接触下的装载在探针上的微小的压电元件做来上下振动,频率在其共振频率附近,然而振幅则远大于10纳米,大概在100~200纳米间。当探针越靠近样品表面时,探针和样品表面间的范德华力、偶极偶极作用和静电力等作用力会导致振幅越来越小。电子自动伺服机通过压电制动器来控制悬臂和探针间的距离,当悬臂扫描样品表面时,伺服机会调整探针和样品间距来保持悬臂的预设的振幅,而成像相互作用力则得到原子力显微镜轻敲模式图像。轻敲模式减少了接触模式中对样品和探针和损伤,它是如此的温和以致于可以成像固定的磷脂双分子层和吸附的单个高分子链。比如液相的0.4纳米厚的合成聚合物电解质,在合适的扫描条件下,单分子实验可以在几小时内保持稳定。/pp  strong3 优点与缺点/strong/pp  相对于扫描电子显微镜,原子力显微镜具有许多优点。不同于电子显微镜只能提供二维图像,AFM提供真正的三维表面图。同时,AFM不需要对样品的任何特殊处理,如镀铜或碳,这种处理对样品会造成不可逆转的伤害。第三,电子显微镜需要运行在高真空条件下,原子力显微镜在常压下甚至在液体环境下都可以良好工作。这样可以用来研究生物宏观分子,甚至活的生物组织。他就像盲人摸象一样,在物体的表面慢慢抚摸,原子的形状很直观的表现。/pp  和扫描电子显微镜相比,AFM的缺点在于成像范围太小,速度慢,受探头的影响太大。/p
  • 上海人和科仪年末回馈,MEMMERT烘箱现货促销
    上海人和科学仪器有限公司作为德国MEMMERT品牌全系列产品在中国地区的指定授权代理商,为广大中国用户提供最优良的产品售前售后服务。2008岁末将至,为了迎接新的一年,新的开始,特开展岁末现货促销活动以答谢广大新老用户。 [MEMMERT公司介绍] 德国&ldquo 美而特&rdquo ,英文名-Memmert。精准的恒温控制、独特的加热技术、优质的材料:内腔(深冲成形电解抛光不锈钢);外壁(起纹不锈钢, 背后镀锌钢)成为&ldquo 美而特&rdquo 电热恒温干燥箱五十年来的主要特征和卖点,如今更结合卓越烘箱工艺和荣获ISO9001认证的优秀管理系统,为全世界实验室造出8种尺码,4款温控器又可加选多类配件的烘箱,以低廉的售价供顾客选用。烘箱在数十年来一直位于Memmert销售额榜首的一个主要原因正是如同它的名字&mdash Universal use 不论是用于简单的干燥过程,还是用于加热、测试、使用年限测试(老化测试)、强化等,精确控温在30℃-220℃,或是30℃-300℃,Memmert都将是您的最佳选择。 机会有限,不容错过,欲购从速 促销产品详情,欢迎来电垂询:021-6485 0099,400 820 0117 上海人和科学仪器有限公司同时诚征全国经销商! 上海市漕河泾新兴技术开发区虹漕路39号怡虹科技园区B座四楼(200233) 电话:021-6485 0099 传真:021-6485 7990 公司网址: www.renhe.net E-mail:info@renhesci.com
  • Thermo Heratherm 新品烘箱 隆重上市
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    IKA 通用烘箱 Oven 125 基本型和 IKA 通用烘箱 Oven 125 基本型(玻璃门), 适用于实验室温控、干燥、老化、加热等应用。两款烘箱都可进行快速加热和精确控温。该系列烘箱的软件新增 T-mode 功能,在达到设定温度时才会开启计时器功能。T-mode 开启时:正计时和倒计时功能都会受预设温度影响。这两项功能只有在达到预设温度时才会启动。T-mode 关闭时:正计时和倒计时受时间控制。正计时和倒计时会在时间功能开启时立即执行,不管此时是否达到预设温度。IKA 通用烘箱 Oven 125 基本型和 IKA 通用烘箱 Oven 125 基本型(玻璃门)的仪器固件需升级到 version 1.56 版本 ,才可以使用该新功能。固件升级可通过www.ika.com 网站的固件升级工具进行。更多信息,详见说明书和官网。 关于IKA IKA是工业和科研领域全球领先的实验室仪器设备, 分析仪器设备和加工技术制造商之一。总部位于德国施陶芬, IKA的产品和技术服务于全球超过160个国家的客户。公司拥有超过900多名员工, 致力于为客户提供最好的技术, 帮助客户获得成功。同时,IKA还与全球知名大学和科学家进行着密切的合作, 支持其在科研道路上不断探索。除了位于德国的总公司, IKA现在在美国, 中国, 马来西亚, 日本, 印度, 巴西, 韩国, 越南, 英国和波兰均设有独立运营的全资子公司。
  • 德祥诚征德国Binder 烘箱代理
    产品描述:德国Binder公司是全球首屈一指的温控箱专业制造商,一直专注于高质量、高安全的实验温控产品的研究和生产,不断追求技术革新,其在温度、湿度、气体测量与控制、生物安全等领域拥有多达70多项*技术,保证了其在温控箱制造领域的*地位。Binder温控箱广泛应用于制药、食品、材料科学、化妆品、烟草、微生物、化工、电子等领域,是全球*、最专业的温控箱生产厂家之一。 德国 Binder 的三大系列产品: Binder烘箱系列: 自然对流 ED 系列、强制对流 FD 系列、多功能干燥箱 FED 系列、多功能可编程烘箱 FP 系列、安全干燥箱 FDL/MDL 系列、真空干燥箱 VD/VDL 系列; Binder培养箱系列: 恒温培养箱 BD 系列、低温培养箱 KB 系列、精密培养箱 BF 系列、植物生长箱 KBW/KBWF 系列、二氧化碳培养箱 C/CB 系列; Binder测试箱系列: 恒温恒湿箱 KBF 系列、老化试验箱 M/MK 系列、材料试验箱 MKF/MKT 系列; ED系列:自然对流烘箱 Binder ED系列是采用自然对流方式的通用烘箱,不采用风机,通过最优化的空气传导功能获得出色的干燥效果,加热速度快,温度精度高。适用于各种不需要空气流动、没有特殊时间要求的干燥和灭菌消毒,同时也适用于高精度保温储存。 性能特点: 1) 自然对流的电子控制式APT.line@内腔预热技术;2) 温度范围:环境温度+5℃至300℃; 3) DS微处理器控制器,带LED显示和电子定时器,定时范围0至99小时59分,可连续运行;4) 数字式温度设定,精度为1℃;5) 通过背后带有通风瓣的排气管 (直径50毫米)和前面的通风滑板,调节通风量;6) 独立的可调温度安全装置,2级 (DIN 12880),带有可视温度报警器;7) 2支镀铬搁架;8) RS 422接口,用于通讯软件APT-COM@数据控制系统 (可选)。9) 内腔体积:23L、53L、115L、240L、400L、720L; FD系列:强制对流烘箱Binder FD系列是采用强制对流方式的热风循环烘箱,采用强制对流方式可取得较高的干燥效率,升温速度更快。同时采用大功率的空气涡轮机不仅提高了干燥效率,也有助于消除内腔的烟雾。即使在满载的情况下,仍可以*限度的确保温度稳定性。 性能特点: 1) 强制对流的电子控制式APT.line@内腔预热技术;2) 温度范围:环境温度+5℃至300℃; 3) DS微处理器控制器,带LED显示和电子定时器,定时范围0至99小时59分,可连续运行;4) 数字式温度设定,精度为1℃;5) 通过背后带有通风瓣的排气管 (直径50毫米)和前面的通风滑板,调节通风量;6) 独立的可调温度安全装置,2级 (DIN 12880),带有可视温度报警器;7) 2支镀铬搁架;8) RS 422接口,用于通讯软件APT-COM@数据控制系统 (可选)。9) 内腔体积:23L、53L、115L、240L; FED系列:多功能强制对流烘箱 Binder FED系列是采用强制对流方式的多功能烘箱,适用于温度变化频繁的加热要求。采用数字式可控空气涡轮机,使内腔的温度参数和环境条件得到完美的控制。对于特殊的加热应用,加热特性可通过斜坡控制功能和可调加热负载功能进行个别的调整,尤其适用于作为测试用途的实验室。 性能特点: 1) 强制对流的电子控制式APT.line@内腔预热技术;2) 温度范围:环境温度+5℃至300℃; 3) MS微处理器控制器,带LED显示和电子定时器;4) 控制器的定时器功能:延时开启、延时关闭和依赖于温度的延时关闭;5) 数字式温度设定,精度为1℃;6) 升温速率可调;7) 风扇速度可调 (0-*);8) 通过背后带有通风瓣的排气管 (直径50毫米)和前面的通风滑板,调节通风量;9) 独立的可调温度安全装置,2级 (DIN 12880),带有可视温度报警器;10) RS 422接口,用于通讯软件APT-COM@数据控制系统。11) 2支镀铬搁架;12) 内腔体积:23L、53L、115L、240L、400L、720L; 询价请电:德祥科技 南区(华南,西南与中南)地区请联系: 周先生 广州市中山五路219号中旅商业城1505室Tel:020-22273381 , 13512710084 Fax:020-22273368-399 东区(华东, 江,浙,沪)地区请联系:黄小姐 上海市静安区北京西路1068号银发大厦18楼 Tel:021-52610159 52610099 转851Fax:021-52610122北区(华北,东北,西北)地区请联系:王先生 北京市海淀区知春路9号坤讯大厦1506室 Tel:010-82326924Fax:010-82329551更多产品请登陆德祥官网:www.tegent.com.cn德祥热线:4008 822 822邮箱:info@tegent.com.cn
  • 中科院研发太赫兹扫描隧道显微镜
    ▲图 | 太赫兹扫描隧道显微镜系统(来源:资料图)太赫兹,是介于远红外和微波之间的电磁波,具有光子能量低、穿透性好等特点,在高速无线通信、光谱学、无损伤成像检测和学科交叉等领域具备广泛应用前景,被誉为“改变未来世界的十大技术”之一。简单来看,太赫兹扫描隧道显微镜系统就是一个超快摄影机,只不过它要观察和拍摄的对象是分子和原子世界,并且拍摄的帧率在亚皮秒量级。对于非线性太赫兹科学来说,控制太赫兹脉冲的“载波包络相位”,即激光脉冲的载波与包络之间的关系至关重要,特别是用于超快太赫兹扫描隧道显微镜时。太赫兹载波包络相位移相器的设计和实现,在利用太赫兹脉冲控制分子定向、高次谐波生成、阈上电离、太赫兹波前整形等领域,均具备潜在应用价值。(来源:Advanced Optical Materials)1. 为调控太赫兹的载波包络相位提供新方案据介绍,王天武在中科院空天信息研究院(广州园区)-广东大湾区空天信息研究院担任主任和研究员等职务,研究方向为太赫兹技术。目前,其主要负责大湾区研究院的太赫兹科研队伍建设。该研究要解决的问题在于,常规探测手段只能得到静态的原子形貌图像,无法观察物质受到激发,例如经过激光辐照后的动态弛豫过程图像,即无法观察到激子的形成、俄歇复合、载流子谷间散射等过程,而这些机理的研究,对于凝聚态物理学包括产业化应用都非常重要。原因在于,这些动力学过程发生的时间尺度,往往都在皮秒量级,即万亿分之一秒的时间,任何普通调控手段均无法达到这一时间量级。利用飞秒脉冲激光技术,能显著提高扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)这一扫描探针显微术工具的时间分辨率。但是,目前仍受到多种因素的限制,比如样品和针尖制备困难、针尖的电容耦合效应、脉冲光引起的热膨胀效应等。太赫兹的脉冲宽度位于亚皮秒尺度,其电场分量可被看作一个在很宽范围内、连续可调的交流电流源。因此,将太赫兹电场脉冲与 STM 结合,利用其瞬态电场,即可作用于扫描针尖和样品之间的空隙,从而产生隧穿电流进行扫描成像,能同时实现原子级空间分辨率和亚皮秒时间分辨率。如前所述,太赫兹扫描隧道显微镜系统好比一个超快摄影机。但是,太赫兹电场脉冲和 STM 的实际结合过程,却并非那么简单,中间要攻克诸多难题。其中一个最基础的重要难题,在于太赫兹源的相位调控技术。太赫兹扫描隧道显微镜系统是利用太赫兹激发针尖尖端和样品之间的空隙,来产生隧穿电流并进行采样。不同相位太赫兹源的电场方向不一样,这样一来所激发的隧穿电流的方向亦不相同。根据不同样品施加不同相位的太赫兹源,可以更好地匹配样品,进而发挥系统性能优势,借此得到高质量光谱。因此,通过简单高效的途径,就能控制太赫兹脉冲的载波包络相位,借此实现对于隧道结中近场太赫兹时间波形的主动控制,同时这也是发展超快原子级分辨技术的必备阶段。通常,超短脉冲的载波包络相位,必须通过反馈技术来稳定。除少数例子外,比如用双色场激光等离子体产生的太赫兹辐射源,大多数商业化设备产生的太赫兹脉冲的载波包络相位都是锁定的,例如人们常用的光整流技术生成的太赫兹脉冲。多个太赫兹偏振元件组成的复杂装置,可用于控制太赫兹脉冲的载波包络相位。然而,鉴于菲涅耳反射带来的损耗,致使其插入损耗很大,故无法被广泛应用。另外,在太赫兹波段,大部分天然材料的色散响应较弱、双折射系数较小,很难被设计成相应的载波包络相位控制器件,因此无法用于具有宽频率成分的太赫兹脉冲。与天然材料相比,超材料是一种由亚波长结构衍生而来的、具有特殊光学特性的人工材料,其对电磁波的色散响应和双折射系数,均可进行人为定制。虽然超材料技术发展迅猛。但是,由于近单周期太赫兹脉冲的宽带特性,利用超材料对太赫兹脉冲的载波包络相位进行控制,仍是一件难事。为解决这一难题,王天武用超材料制备出一款芯片——即柔性太赫兹载波包络移相器,专门用于控制太赫兹脉冲的载波包络相位。该芯片由不同结构的超材料阵列组成,可在亚波长厚度和不改变太赫兹电场极化的情况下,实现对太赫兹载波包络相位的消色差可控相移,其对太赫兹脉冲的载波包络相位的相移调制深度高达 2π。相比传统的太赫兹载波包络相位移相器,该移相器具有超薄、柔性、低插损、易于安装和操作等优点,有望成为太赫兹扫描隧道显微镜系统的核心部件。近日,相关论文以《基于超材料的柔性太赫兹载波环移相器》(Flexible THz Carrier-Envelope Phase Shifter Based on Metamaterials)为题发表在 Advanced Optical Materials 上,李彤和全保刚分别担任第一和第二作者,王天武和空天信息创新研究院方广有研究员担任共同通讯作者。▲图 | 相关论文(来源:Advanced Optical Materials)审稿人认为:“此研究非常有趣、简明扼要,研究团队完成了一套完备的工作体系。该芯片的设计和实现,为调控太赫兹的载波包络相位提供了新的解决方案。”2. 建立国际领先的太赫兹科学实验平台据介绍,王天武所在的研究院,围绕制约人类利用太赫兹频谱资源的主要科学问题和技术瓶颈,致力于形成一批引领国际的原创性理论方法和太赫兹核心器件技术,以建立国际领先的太赫兹科学实验平台。他说:“太赫兹扫描隧道显微镜是我们院的一大特色,该设备摒弃了此前施加电压的方式,以太赫兹为激发源,去激发探针尖端和样品之间的间隙,从而产生隧穿电流并进行成像。相关技术在国内属于首创,在国际上也处于领先水平。”在诸多要克服的困难中,太赫兹载波包络相位的调制便是其中之一。入射太赫兹的相位大小对激发的隧穿电流的幅值、相位等信息影响甚大,是提高设备时间和空间分辨率必须要解决的重要问题之一。由于设备腔体比较长,并且腔体内部为高真空环境,与外界空气是隔绝的。传统的太赫兹相位改变方式比较难以实现,因此需要研发新型的相位调制器件。而该课题立项的初衷,正是希望找到一种结构简单、但是对太赫兹载波包络相位调制效率高的方法和装置,以便更好地服务于太赫兹扫描隧道显微镜系统。在文献调研的初始阶段,该团队商定使用超材料来制作太赫兹相位调制器。具体来说,其利用特定的金属分裂环谐振器的几何相位、以及共振相位,来控制太赫兹脉冲的载波包络相位值。之所以选择金属分裂环谐振器作为基本相控单元,是因为在一定条件下,它对太赫兹具有宽谱响应。当任意方向的线偏振波与谐振器耦合时,入射电场分量可映射到平行于谐振器对称轴和垂直于谐振器对称轴,借此可以激发谐振器的对称本征模和反对称本征模。此时,通过改变金属分裂环谐振器的几何相位和共振相位,散射场的某一偏振分量的电场相位会相应延迟,大小可以轻松覆盖 0-2π。但是,由于存在电偶极子的双向辐射,导致金属分裂环谐振器存在明显的反射和偏振损耗。为此,课题组引入了一对正交的定向光栅,利用多光束干涉的方式解决了谐振器插入损耗大的问题。随之而来的另一难题是,由于正交光栅的存在,导致入射波和透射波之间的电场偏振始终是垂直的,在太赫兹扫描隧道显微镜系统的工作中,这是不被允许的。好在样品均是由互易材料制成的,于是这一问题很快迎刃而解。随后,该团队采用常规紫外光刻、电子束沉积以及聚酰亚胺薄膜上的剥离技术,制备出相关样品,并利用太赫兹时域光谱系统,对所制备的样品性能进行表征。当入射的太赫兹脉冲,依次被样品中不同的微结构阵列调制时,研究人员通过太赫兹时域光谱测量,清晰观察到了太赫兹脉冲的时间波形的变化,且与仿真结果十分吻合。此外,课题组还在广角入射和大样品形变时,验证了该样品的鲁棒性。总而言之,该成果为宽带太赫兹载波包络相位的控制,提供了一种新型解决方案,并在不改变太赫兹电场极化的情况下,利用“超材料”在亚波长厚度的尺度上,实现了针对宽带太赫兹载波包络相位的消色差可控相移。关于这一部分成果的相关论文,也已发表在《先进光学材料》期刊。(来源:Advanced Optical Materials)据介绍,此次芯片能把太赫兹的相位最高移动至 2π 大小,并且具有大的光入射角度和良好的柔韧性等优点,在太赫兹扫描隧道显微镜系统,以及其他相关领域有较高的应用价值。但是,该芯片目前仍存在一个缺点,即无法做到太赫兹载波包络相位的连续调制。这是由于,采用的金属分裂环谐振器是单次加工制成的,所能调制的几何相位和共振相位已经确定,无法再被人为改变。因此,使用过程中只能通过加工特定结构的芯片,来实现所需相位的调制。未来,该团队打算将当下比较热门的二维材料、相变材料、液晶材料等材料集成到芯片中,这些材料的优势在于光学性能可被人为改变。同时,其还将综合电、光、热等手段,实现金属分裂环谐振器几何和共振相位的主动控制,从而实现对太赫兹脉冲的连续载波包络相位调制。此外,课题组也会继续优化微加工工艺和原料制备流程,进一步提升芯片的综合性能指标,比如器件的低插入损耗、高工作带宽等,同时也将降低制造成本,以便后续的产业化推广。
  • 纳米隧道电穿孔技术可对细胞精确用药
    据美国物理学家组织网10月16日报道,美国俄亥俄州立大学科学家开发出一种名为“纳米隧道电穿孔”的新技术,或称为NEP。利用其给细胞注射基因治疗药剂时,不用针头,而是用电脉冲通过微小的纳米隧道,几毫秒内就能把精确剂量的治疗用生物分子“注射”到单个活细胞内。该研究发表在最近的《自然纳米技术》杂志网站上。  长期以来,在进行基因治疗时,人们对插入细胞的药剂数量无法控制,因为人体绝大部分细胞都太小,最小的针头也无能为力。而“NEP让我们能研究药剂和其他生物分子是怎样影响了细胞的生物和基因路径的,现有其他技术都无法达到这么细微的水平。”该校化学与生物分子工程教授詹姆斯李说。他们用这种方法,将定量的抗癌基因成功插入到白血病细胞中并杀死了它们。  研究人员用聚合物压制成一种电子设备样机,用DNA(脱氧核糖核酸)单链作为模板来构建纳米隧道。詹姆斯李发明了一种使DNA链解旋的技术,并使其按照需要形成精确结构。他们给DNA链涂上一层金涂层并加以拉伸,使之连接两个容器,然后将DNA蚀去,在设备内部留下一条连通两个容器的尺寸精确的纳米隧道。  隧道中的电极将整个设备变成一个微电路,几百伏特的电脉冲从一个装药剂的容器经纳米隧道到达另一个装细胞的容器,在隧道出口处形成了强大的电场,与细胞自身的电荷相互作用,迫使细胞膜打开一个小孔,足够投放药物而不会杀死细胞。调整脉冲时间和隧道宽度,就能控制药物剂量。  为了测试NEP能否递送活性药剂,他们把一些治疗用RNA(核糖核酸)插入了白血病细胞,发现5毫秒的电脉冲能递送足够剂量的RNA杀死这些细胞 而更长的脉冲,如10毫秒,能杀死几乎所有的白血病细胞。作为对照,他们还插入了一些无害的RNA到白血病细胞中,这些细胞都没死。  詹姆斯李指出,由于这种方法一次只能给一个或几个细胞注射,更适合用在实验室。目前他们正在开发一种机械式细胞装载系统,一次能给10万个细胞注射,有望用于临床诊断和治疗。  “我们希望NEP能最终用于早期癌症检测与治疗,比如在干细胞或免疫细胞中插入精确剂量的基因或蛋白质,引导它们分化改变,不必担心过量注射带来的安全问题,然后把这些细胞放回体内作为一种细胞基础疗法。”詹姆斯李说,这种方法还可能用于白血病、肺癌及其他肿瘤。
  • Memmert烘箱在电线电缆产品老化测试中的应用
    &ldquo 至尊品质,追求卓越,永不妥协!&rdquo &ldquo 预防,而不是召回&rdquo ,这是汽车的供应商莱尼质量管理的座右铭,莱尼-Leoni是全球最大和最成功的电缆制造商之一。所有的部件的产品质量已为汽车行业最看重的一点,通过Memmert通用烘箱UFP400对样品及系列产品进行测试已成为通过全球认证莱尼的质量管理体系的一个重要组成部分Leoni 在Memmert UFP 400中进行电线电缆的测试莱尼面向全球供应配线、光纤、电缆和电缆系统,主要是汽车行业,以及其他部门,如航空航天,电器,自动化和医疗技术。众所周知,汽车行业对产品质量的要求是极其苛刻的,所以莱尼成功的关键因素是,几十年来不变地保证其高端的产品质量。质量检测和测试的仪器必须符合国家和国际标准,如ISO 6722、LV112、CSA,VDE、UL。此外,每一个汽车制造商都有自己的一套标准。所以在德国Roth的检测实验室中莱尼需要做大量的质量测试工作。LEONI 有数十年的制造特种电缆的经验,比如汽车工业在莱尼质量实验室,通过Memmert烘箱UFP模拟极端温度条件对加热炉中的电缆及汽车配线在燃料、润滑油和环境的影响下的工作效率。实验室团队的领导者,Uwe Oberender,进一步描述了实验要求:&ldquo 最重要的是根据各种标准,可以通过Celsius软件和MEMoryCard快速地设置各种空气交换量(每小时)。此外,在老化测试阶段无过冲,个别样品取出后可迅速恢复温度。&rdquo Memmert通用烤箱UFP 400,可以完全可靠地满足上述要求。并且Memmert烘箱提供精确的温度分布和用户友好的操作界面。&ldquo 车辆的安全,必须毫不妥协的&rdquo ,这也同样要求测试设备和过程的绝对的可靠性和精确度。多芯电缆生产中进行捻线德国MEMMERT推出全线产品全球3年质保。 德国美墨尔特(Memmert)有限公司成立于1933年,是全球最大的箱体制造商之一。七十多年来,美墨尔特致力于精确温控技术的研究、开发和生产。其产品包括CO2培养箱、恒温恒湿箱、光照培养箱、低温培养箱、环境测试箱、真空烘箱、通用烘箱、灭菌箱、培养箱、水浴油浴等。 美墨尔特(上海)贸易有限公司自去年在中国成立以来,为了扩大Memmert中国事业的规模,建立起了覆盖全国三十多个省市的代理商销售网络,构筑起了为广大用户提供良好服务的完整体系。欢迎到我们公司网站了解我们公司及产品:www.memmert.com
  • 万众一心抗疫情,博迅烘箱来助您
    国家卫生健康委员会发布的《新型冠状病毒感染的肺炎诊疗方案(试行第四版)》中提到,新型冠状病毒可以“通过接触传播”。海南南海热带海洋研究所所长、中华珊瑚保护地主任陈宏指出“虽然科学研究证明56℃ 30分钟是可以杀死新冠病毒,但考虑到由于有的人痰中有病菌,以及存在不同人混合使用口罩的风险,建议用烘箱120℃ 15分钟,然后让其自然冷却后使用。进烘箱前,每个口罩用报纸等纸张等包好,不要暴露。”由于目前口罩极其紧张,他建议用上述方法消毒口罩,这是其实验室经常用的方法,用该法,可以杀灭一切细菌和病毒,并不影响使用效果。另据报道:多地要求,对医院、农贸市场等回笼的现金,采取紫外线、高温(烘箱)等方式消毒后再清点、缴存。博迅BXH系列电热鼓风干燥箱和BXH-S系列精密可程式烘箱可有效灭活新冠病毒和进行干热灭菌处理。用于病毒灭活以上系列产品控温范围为室温+5~300℃,完全符合56℃ 30分钟的病毒灭活方法,可对货币、文件等疫情相关的病毒载体进行病毒灭活,有效降低病毒传播速率;也可对口罩、防护服等紧缺医疗物资进行病毒灭活,进行二次利用,是解决相关物资紧缺的应急手段。干热灭菌处理通常采用160℃,持续2小时,玻璃器皿可用170℃,持续1小时,以上系列产品可对医院的器械、器具及器皿等进行灭菌。预防气溶胶污染以上系列产品可选配高效进风和出风空气过滤器,可以保证腔内进风洁净度,防止腔内排风污染。在灭活病毒的同时,可有效防止腔内气溶胶污染扩散。BXH-S系列功能特点:5寸高清触摸屏,BRIGHT II控制系统,可根据环境改变,对控制参数值进行自动补偿;可实时查看仪器温度记录数据和曲线,报警记录信息等;多级密码管理功能,防止随意操作;带有预约功能,可按照公历时间进行预约;可编程程序设计,可设置30段99周期;带有程序升温功能,可控制升温和降温速率;带有数据储存功能,可储存400万条数据,并支持用U盘以不可更改文件格式导出进行查看和备份,并对数据进行追溯;双重超温报警功能(a.通过温度传感器系统控制,b.独立温控开关),确保设备无人值守时的安全运行;风机5段调速,可保证实验样品不同风速的要求,避免粉尘样品扬尘造成样品损耗;可10段控制排风口开度,可满足不同换风速率需求。结构特点:预热腔设计,空气加热混合后直接进入工作室,确保快速升温及良好的热分布效果;采用铝箔全封闭5cm超厚保温层,保温效果好,玻璃纤维零泄漏,适合洁净实验室使用;抽屉式搁板设计,方便放样、取样,支持任意定位;标配有2个485接口和1个USB接口;选配高效进风和出风空气过滤器,可以保证腔内进风洁净度,防止腔内排风污染。技术参数:
  • 磁光克尔效应系统再发Nature:全反铁磁隧道结新突破!
    巨磁阻效应自发现以来就被广泛应用于MRAM、磁传感器等自旋电子器件中。目前,基于巨磁阻效应的自旋电子器件主要是铁磁体磁隧道结,其研究和发展受限于铁磁体的使用。因此,为进一步提升自旋电子器件的磁阻比等性能,探究其他磁体开发的高效自旋电子器件的研究非常有必要。近期,东京大学的Satoru Nakatsuji团队对手性反铁磁体Mn3Sn组成的磁隧道结进行了深入探究。作者首先对Mn3Sn手性反铁磁态中自旋正极化、负极化和磁八极的投影态密度进行了表征,发现八极矩的大多数和少数能带之间存在明显的能量漂移,与铁磁性铁中自旋矩的大多数和少数能带的漂移非常相似,并根据第一性原理进行了模拟验证,结果表明Mn3Sn在基于隧穿磁阻(TMR)的器件(如MRAM)中具有巨大的应用潜力。此外,为了更好的观测其TMR效应,作者制备了基于Mn3Sn的磁性隧道结( MTJ ),测得室温下的隧穿磁阻(TMR)比率约为2%,出现在手性反铁磁状态下簇磁八极的平行和反平行构型之间。该成果以《Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction》为题发表在Nature上。图1 带簇磁八极的反铁磁隧道结(a)铁磁(FM)隧道结示意图(b)反铁磁(AFM)隧道结示意图(c)(d)铁磁隧道结和反铁磁隧道结的投影态密度图(pDOS) 本文中,作者使用了英国Durham公司的磁光克尔效应系统-NanoMOKE3,通过系统自带的磁滞回线测量功能,对反铁磁隧道结顶部和底部Mn3Sn电极的矫顽力进行了测量。图2 室温基于手性Mn3Sn反铁磁体的磁隧道结表征图 (a)高分辨率TEM表征图(b)磁光克尔测量示意图(c)顶部和底部Mn3Sn反铁磁体的磁滞回线图 英国Durham公司是依托于英国Durham大学的高科技企业。与Durham大学强大的磁光学研究相对应,Durham公司的Russell Cowburn教授(英国剑桥大学卡文迪许实验室主任,英国科学院院士)设计并研发了灵敏度能到10-12 emu兼具Kerr显微镜与回线测量功能的高精度磁光克尔效应系统——NanoMOKE3。相比于历代MOKE系统,NanoMOKE3系统将磁光克尔的光路部分集成在光学盒中,避免了实验人员测试前搭建光路的工作,大大减少了实验人员操作量。另外,光学盒中的光路经过特殊设计,可以同时实现极向克尔和纵向克尔的测量,无需调整光路,只需更换镜片即可完成极向克尔和纵向克尔的切换。左)NanoMOKE3磁光克尔效应系统;右)NanoMOKE3光学集成盒因其高集成度的系统设计和开放式的样品环境,NanoMOKE3具备丰富的拓展性。实验人员可以以NanoMOKE3系统为基础,与其他实验设备组合搭建,进行其他领域方面的测量。一、低温磁光克尔系统NanoMOKE3系统允许用户在样品台部分搭建低温恒温器,实现低温磁光克尔的测量。例如,下图所示为NanoMOKE3与美国Montana Instrument无液氦低温恒温器进行了组合使用,从而实现了10K以下的磁光克尔测量。NanoMOKE3的低温磁光克尔测量性能在国内外领域内具有极高的水平。此低温MOKE方案已在南方科技大学安装使用。NanoMOKE3 磁光克尔系统与 Montana Instrument无液氦低温恒温器组合使用示意图二、晶圆扫描探测系统如今,越来越多的晶圆检测设备采用非接触式的光学测量,取代了传统的接触式晶圆测试方法。其中,以磁光克尔效应原理进行晶圆检测的方法就因其操作简单、检测速度快而被广泛使用。Durham公司在现有磁光克尔系统基础上改造升级,推出了超高灵敏度的晶圆扫描探测系统(wafer mapper),专门用于测量整个晶圆表面的磁滞回线和磁畴图像。系统中集成的磁光克尔能对整个晶圆样品区域(可按X和Y轴自由移动)进行磁滞回线扫描和区域Mapping的测量,最终绘制得到晶圆样品整体区域的磁性分布图,从而完成晶圆样品的检测。该款晶圆级磁光克尔测绘仪选用NanoMOKE3特创的光学盒,继承了其测量速度快,操作简单的优点。整个测量过程可以通过系统自带的LX PRO3软件完成,无需进行繁琐的实验预设值,大大增加了实验效率。晶圆扫描探测系统装配图 Durham公司特创的NanoMOKE3磁光克尔光学集成盒是Cowburn教授从事MOKE系统研发和深耕多年的结晶。不但减轻了实验人员的操作繁琐度,更重要的是以磁光克尔效应为基础,为更丰富领域的测量提供了可能,有望助力各个领域科研人员实现更高水平的突破!参考文献:[1]. Chen, X., Higo, T., Tanaka, K.et al. Octupole-driven magnetoresistance in an antiferromagnetic tunnel junction. Nature 613, 490–495 (2023).
  • 杨泽超:6年时间,研发高时空分辨变温扫描隧道显微镜
    在近日举行的首届“大走廊杯”中国杭州博士后科创精英赛总决赛中,杭州师范大学物理学院杨泽超教授团队带来的项目“高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造”从来自美国、英国、德国等13个海外国家和北上广深等30余个城市的300多个青年博士后团队中脱颖而出,得到不少科研人员和投资者的关注。首届“大走廊杯”中国杭州博士后科创精英赛总决赛现场要实现弯道超车、跨越发展,科学研究就要更具前瞻性一位创投公司高级投资总监表示:“我很看好这个项目,觉得这个产品应用范围很广,而且有较高的技术壁垒,他们把分辨率做到了原子级。同时,此仪器还能对原子的运动过程进行毫秒级的实时捕捉。”物理学院杨泽超教授据悉,扫描隧道显微镜(Scanning Tunneling Microscope,STM)是一种空间分辨率可以达到原子量级的微观探测工具,它能使人类直接地观察到物质表面的单个原子及其排列状态,并且能够研究其相关的物理、化学性质,因此在表面科学、材料科学、生命科学等领域得到了广泛应用。杨泽超介绍,表面纳米结构在不同温度条件下表现出不同的物理化学性质,而扫描隧道显微镜因具有原子分辨率实空间成像能力,尤其适合用来研究这类材料的表面物性。但同时表面结构动力学过程通常发生在毫秒或微秒的时间尺度。因此,在变温条件下工作的同时具有高时间分辨率的扫描隧道显微镜已经成为世界上很多研究小组的研究项目。“目前基于超高真空环境的扫描隧道显微镜已经高度商品化,尤其是德国和日本公司的产品占据市场的统治地位。但是兼具高时空分辨的变温快速扫描隧道显微镜国内外尚未出现成熟商品化产品。”杨泽超瞄准了这个空白, 2016年在德国马普学会弗里茨-哈伯研究所开展博士后研究工作时,将精力和重心放在高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造上。他说,要实现弯道超车、跨越发展,科学研究就要更具前瞻性。“光搭建这个显微镜设备就花了2年时间,如果算上前期研发设计,总共花了6年。我们每周工作70个小时以上,无论酷暑还是严寒,我们都坚守在实验室内,紧盯测试过程,饿了就几顿并作一顿,累了就趴在桌子上休息。”回忆起研发历程,作为团队核心成员的杨泽超非常感慨,“六年磨一剑,不仅要坐得住冷板凳,还要有不惧困难的勇气。下一步我们将继续优化仪器的软硬件设计,提高仪器操作的便捷性。”个人价值和国家需要相结合,是很有成就感的事2021年,在德国求学生活已过十年的杨泽超,做出了一个决定,结束自己的海外生涯,正式归国。他带着“高时空分辨变温扫描隧道显微镜的研发与制造”项目加入物理学院。“我们不仅针对性解决了传统扫描隧道显微镜在快速扫描时图像畸变和快速慢速扫描不易切换等硬件方面的问题,而且自主研发的扫描头和快速扫描控制系统,在保有原子分辨率的前提下可以达到120帧/秒的成像速率。可以系统地研究不同覆盖度下氧原子在 Ru(0001) 表面的扩散运动机制。仪器的工作温度范围也扩展到了(200-1000 K)。这套设备将成为研究纳米材料‘时间-结构-性质’构效关系的理想科研仪器,为表面物理和化学的研究提供更多的实验手段,在原位实时实空间研究表界面原子扩散、薄膜材料生长和化学反应等领域均具有重要意义。” 杨泽超自豪地介绍道,“作为杭师大的老师,我不仅想让这个项目在祖国落地,更想在我工作生活的杭州有所作为,能将个人价值和国家需要相结合,是很有成就感的事。”目前杨泽超已将他研发的高时空分辨变温扫描隧道显微镜放置在学校实验室内。“作为一名教师,除了基础的教学,我也想通过自己研发扫描隧道显微镜的经历引导学生了解前沿的技术动态和趋势,带给学生更多的启发。” 他动情地说,“物理学作为基础学科,对于国家的现代化建设和产业升级具有重要的推动作用,我愿为培养这样的基础学科人才而继续努力。”
  • 武大干细胞时空隧道技术进展——突破瓶颈,点亮治愈糖尿病希望
    干细胞中胰岛素分泌细胞只占0.1%一0.5%,这远远不能满足糖尿病移植的需。获得的脱靶细胞越多,治疗上相关的细胞就越少,潜在风险性越大。干细胞治疗不存在短期危害,但容易导致胰腺癌,肝细胞癌的潜在风险性增高☆1,难以达到临床标准或满足临床需求。干细胞异群miRNA可通过时空隧道技术,通过分子之间耦合作用,快速传递给采集到的缺陷胰岛分泌细胞上,帮助其修复,并通过时间机器里微环境作用快速使胰岛α细胞向β细胞转化,促进胰岛β细胞的修复。干细胞时空隧道技术突破糖尿病瓶颈,为彻底治愈糖尿病提供了新方法。1. 干细胞治疗的未来前景近年来,糖尿病发病率“爆炸式”增长,并呈年轻化趋势。糖尿病并发症造成心、脑、肾、血管、神经等多脏器损害,已成为危害人民群众生命健康的第三号杀手。但随着基因技术、细胞技术和材料技术的进步,干细胞在治疗糖尿病显示了灿烂的前景,为糖尿病患者治疗提供了新的可期待的治疗途径。美国《时代》杂志把干细胞治疗糖尿病列为改变未来十年医疗的12大创新发明之一。在治疗糖尿病的领域里,干细胞的潜力得到充分认可。人类有望在不久的将来突破干细胞治疗糖尿病瓶颈,彻底治愈糖尿病。2.干细胞治疗糖尿病存的问题与挑战干细胞治疗糖尿病,目前主要有三种方法:自体骨髓干细胞移植、自体血液干细胞移植和脐血干细胞移植。干细胞技术的发展,组织工程的进步,再加上生物材料的发展,使得其离临床转化越来越近,成为最有潜力的糖尿病替代治疗策略。然而,干细胞治疗糖尿病关键技术和核心问题仍有待深入研究。第一,干细胞分化为胰岛细胞所使用的方法相当复杂,存在其分泌胰岛素的能力较低的现象。如需达到良好的降糖效果,需要的细胞数量非常庞大。实验证明, 人胚胎干细胞(ESC)在体外培养自发分化形成的细胞中胰岛素分泌细胞只占0 . 1%一0 . 5%。这远远不能满足糖尿病移植的需求,需要大约十亿个β细胞才能治愈一个糖尿病人。但是,如果制造的细胞中有四分之一实际上是肝细胞或其他胰腺细胞,而不是需要十亿个细胞,那么将需要12.5亿个细胞,这使治愈该疾病的难度提高了25%。获得的脱靶细胞越多,治疗上相关的细胞就越少☆2。第二,诱导后的胰岛细胞在体内能否长期存活,仍是未知数。第三,干细胞诱导后的胰岛细胞如何与体内原有的胰岛细胞协同工作,都是目前尚未解决的难题。相关文献也报道过干细胞治疗可能会导致肿瘤的发生发展。因此干细胞治疗糖尿病面临着许多困难和障碍。间充质干细胞外泌体,体外胰岛β细胞培育法或直接输入注射疗法治疗糖尿病技术,获得的脱靶细胞太多,如果不改变传统过旧的操作模式,以及干细胞过度治疗,则容易导致胰腺癌、肝细胞癌的潜在风险性,是难以达到临床标准或满足临床需求的。3.干细胞时空隧道技术我们研究发现虽然间充质干细胞是不同的细胞群,分泌不同的细胞外泌体miRNA等,但它们个个都具有强大的细胞生长因子。虽然胰岛素分泌细胞只能占0.1%一0.5%,但我们可以用一种独特形式方法,使所有不同细胞群体的miRNA快速转化成为同一胰岛细胞的方法。利用超滤膜可以从中筛选出专一人体内采集的β细胞及其分泌体miRNA;其它不同群细胞miRNA可在时间机器里,通过分子之间耦合作用,快速传递给采集到的缺陷胰岛素分泌细胞上,帮助其修复,并通过胰岛局部微环境作用诱导胰岛α细胞向β细胞转化,促进胰岛β细胞的修复。诸多研究表明,干细胞时空隧道技术能将2型糖尿病胰岛受损的功能性治疗提高到80%左右。生命时空隧道技术为干细胞治疗糖尿病临床应用打开了一扇新的窗口。生物时间机器一细胞时间隧道透析机,大体可以分为时间透析膜隧道系统、时间透析柱内外系统、细胞时间监测系统(DNA蛋白质能量监测仪系统)、自动温度控制系统、时间透析机机械系统等五个部分组成。将间充质干细胞、外泌体加进在生物时间机器透析外柱內,对透析柱內的人体内采集的缺陷胰岛素分泌细胞,通过溶液及半透膜在时间机器中进行生长因子、激发态物质交换,然后再回输到人体内修复改造胰岛β细胞的方法。将部分干细胞诱导分化,形成初级胰岛β细胞,然后在C臂监控下用导管经腹腔动脉送抵达患者胰腺,或微创手术与胰腺中部位建立起时空隧道技术,或将时空隧道技术改造的β细胞,自体干细胞移植于患者胰腺。人体内采集的细胞与时间机器交换后可监测安全有效性,生成胰岛增强β细胞后可再进一步纯化分离,然后再安全回输到患者胰岛细胞上,帮助其修复。利用细胞时间隧道透析机与胰岛组织缺陷β细胞进行胞质效应交换,能生产出强大的胰岛素分泌细胞,是干细胞再生医学崭新的方法。本文作者:严银芳 武大医学部病毒学研究所武汉市武昌东湖路115号联系电话 15927431505参考资料☆1人脐带间充质干细胞治疗乙型肝炎肝硬化患者发生肝细胞癌的危险因素分析 http://www.cnki.com.cn/Article/CJFDTotal-XDKF201809009.htm☆ 2多能干细胞转化为胰岛素的β细胞“治愈”1型糖尿病的小鼠https://k.sina.com.cn/article_5895622040_15f680d9802000v9bn.html
  • 新到memmert烘箱现货
    上海昨非实验室设备有限公司3月份新到德国memmert公司烘箱,水浴油浴,培养箱,恒温恒湿箱,真空干燥箱现货.型号分别为:UFE500 UFB500 TNP500 IPP500 VO500 IPP200 HCP153 UFE600 INE400 HCP246.WB22SC UNE500AO WNB10FC WNB14L4 WNE10SC WNE14L4 VO200 K5+V7+V8 K6+V7+V8 UNE400 UNE500 UFE400 UFE600AO INE400 INB400 WNB10SC VO500 PMP500 INCO2/153 HCP108 HCP246 K6 V7 V8 M11 M12 M13 M00+M10 UFE400AO UFE500 UFE550 UFE600 INB500 INE550 INE600 UNE550 UNE600 WNB14SC WNB22SC WNB29SC HPP108 VO400 UFE500AO .欢迎广大客户咨询采购.
  • 新型扫描隧道显微镜助力材料超快动力学研究
    扫描隧道显微镜 (STM) 基于量子隧穿效应能够以亚埃的纵向精度和真实原子分辨率对样品表面成像。无论是金属还是半导体,甚至到衬底上沉积的有机分子材料,均可直接可视化测量。然而,STM 的时间分辨率仅限于亚毫秒范围,不利于材料超快动力学的研究。 为了克服上述障碍,日本筑波大学的研究人员开发了一种新型 STM 系统,它采用基于激光的泵浦探针方法将时间分辨率从皮秒提高到数十飞秒(ACS Photonics,doi:10.1021/acsphotonics.2c00995)。该系统可以将极短时间尺度内发生的物理现象可视化,例如相变期间原子的重排或电子的快速激发。中红外电场驱动的扫描隧道显微镜系统示意图光泵浦探针法一般经常被用于一些超快现象测试。泵浦激光脉冲首先激发样品,然后经过一段时间延迟后,探测激光脉冲撞击样品并测量其透射率或反射率。测量的时间分辨率仅受激光脉冲持续时间的限制。研究人员将这种方法与电场驱动的 STM 相结合,后者使用载波包络相位控制的光源产生近场,从而在 STM 尖端和样品之间施加瞬时电场,从而捕捉到非平衡状态下的超快动力学现象。团队强调,他们的新型STM显微镜可广泛应用于包括太阳能电池或纳米级电子设备在内的各种各样的材料研究。该研究的主要负责人Hidemi Shigekawa 表示,在凝聚态物质中,动力学通常不是空间均匀的,而是受到原子缺陷等局部结构的强烈影响,这些结构可以在很短的时间内发生变化。在实验中,他们将经过一个近红外 (NIR) 波长范围和 8.1 fs 脉冲宽度的啁啾脉冲放大器后的光束分离,其中一束光束被转换为中红外 (MIR)。 NIR 光束通过一个光学延迟级,并与 MIR 光束以同轴排列,用于泵浦探针测量。它们被聚焦在容纳样品的超高真空室中的 STM 尖端顶点上。为了验证系统性能,研究人员使用 NIR 脉冲光作为激发,MIR 光作为探针进行了时间分辨 STM 测量。碲化钼作为被观察的样品,这是一种过渡金属二硫化物,它具有重要的非平衡动力学。实验结果显示,MIR 电场驱动显微镜(具有高于 30 fs 的增强时间分辨率)在 0 到 1 ps 的时间范围内成功可视化了样品中的光诱导超快非平衡动力学。观察结果与载波动力学相关的能带结构的变化一致。STM 系统还解析了具有原子分辨率的快照图像,可以跟随激发的影响。正如团队主要成员Yusuke Arashida 在新闻稿提到的那样,“虽然我们新型STM的放大倍数不以为奇,但却是在时间分辨率上的一重大进步”。
  • mini扫描隧道显微镜系统研制
    table border="1" cellspacing="0" cellpadding="0" width="600"tbodytrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "Mini 扫描隧道显微镜系统研制/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "单位名称/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "中科院物理研究所/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "联系人/p/tdtd width="177"p style="line-height: 1.75em "郇庆/p/tdtd width="161"p style="line-height: 1.75em "联系邮箱/p/tdtd width="187"p style="line-height: 1.75em "qhuan_uci@yahoo.com/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "成果成熟度/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "□正在研发 √已有样机 □通过小试 □通过中试 □可以量产/p/td/trtrtd width="123"p style="line-height: 1.75em "合作方式/p/tdtd width="525" colspan="3"p style="line-height: 1.75em "√技术转让 √技术入股 □合作开发 √其他/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong成果简介: /strongbr/ /pp style="text-align:center"img src="http://img1.17img.cn/17img/images/201603/insimg/f0bed8ec-b171-4a82-9bae-a0e07ed68bd1.jpg" title="mini STM.jpg" width="400" height="294" border="0" hspace="0" vspace="0" style="width: 400px height: 294px "//pp style="line-height: 1.75em " br//pp style="line-height: 1.75em " 这是一款工作在超高真空环境下的扫描隧道显微镜(STM)系统,具备样品的退火和溅射清理功能,并可以在原位情况下沉积各种有机/无机材料。可在从液氦温区( 10K)到室温范围内工作,降温/升温速度快,特别适合材料及相关研究人员快速表征样品。同时,该系统具有很好的稳定性,具备稳定的原子分辨能力并可获得一阶和二阶电流微分谱,经扩展后可具备与光路连结的可能和AFM功能。其主要技术指标为: br/ 背景气压:≤ 1x10-10Torr br/ 工作温度范围:8K~350K br/ 原位沉积: 是 br/ 扫描范围: br/ 4.0μmx4.0μmx0.6μm @ RT br/ 1.0μmx1.0μmx0.15μm @ 8K br/ 分辨率:原子分辨 br/ 灵敏度: br/ XY: ≤200Å /V Z:≤30Å /V @ RT br/ XY: ≤ 50Å /V Z:≤ 7.5Å /V @ 8K br/ 恒温器类型:连续流 br/ 降温时间(室温至≤10K): ~2小时/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong应用前景: /strongbr/ 纳米表征和研究的重要工具,国内每年需求量在数十台。/p/td/trtrtd width="648" colspan="4"p style="line-height: 1.75em "strong知识产权及项目获奖情况: /strongbr/ 201510468456.5 br/ 发明专利:200810114537.5和201410165949.7/p/td/tr/tbody/tablepbr//p
  • 680万!北京大学极低温强磁场扫描隧道显微镜采购项目
    项目编号:BMCC-ZC22-0255项目名称:北京大学极低温强磁场扫描隧道显微镜采购预算金额:680.0000000 万元(人民币)采购需求:包号名称数量预算金额是否接受进口产品01极低温强磁场扫描隧道显微镜1套680万元是注:1.交货时间:合同签订后390日内交货并安装完毕。2.交货地点:北京大学用户指定地点。3.简要技术需求及用途:通过将射频、微波等高频信号与极端条件下的原子扫描探针相耦合,发展融合扫描隧道显微学和量子相干操控技术的新型仪器,从而有能力对单原子、单分子级自旋态进行相干操控,同时探索对电子核量子态、分子振动态等单量子态的极限探测和操控。 合同履行期限:按招标文件要求。本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 1000万!重庆大学极低温强磁场扫描隧道显微镜系统采购
    项目编号:CQU-SS-HW-2022-156项目名称:重庆大学极低温强磁场扫描隧道显微镜系统采购预算金额:1000.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):980.0000000 万元(人民币)采购需求:序号产品名称(设备名称)※数量单位备注1极低温强磁场扫描隧道显微镜系统1套(核心产品)合同履行期限:中标人应在采购合同签订后18个月内交货,交货后30日内完成安装调试。本项目( 不接受 )联合体投标。重庆大学“极低温强磁场扫描隧道显微镜系统”采购项目-招标文件(挂网稿)-1205改.doc
  • 第十届全国扫描隧道显微学学术会议将在广州召开
    第十届全国扫描隧道显微学学术会议(STM&rsquo 10)将于2008年11月23-25日在美丽的花城广州召开。会议由暨南大学纳米化学研究所承办,在广东温泉宾馆举行,由中国科学院副院长白春礼院士担任本次学术会议主席。 扫描隧道显微学学术会议为全国性会议,迄今已成功举办了九届。1990年第一届全国扫描隧道显微学学术会议在北京举行,随后全国扫描隧道显微学学术会议每两年举办一次,最近几次分别在大连(2006)、天津(2004)、上海(2002)、厦门(2000)和合肥(1998)召开,在国内外同行中已形成良好影响。 本次会议是我国扫描探针显微学(SPM)研究领域同行的又一次聚会,探讨扫描探针显微学领域的国际发展新动向,交流扫描探针显微学理论、技术、仪器的最新进展和SPM技术应用的最新研究成果等。会议时间: 2008年11月23-25日 会议地点: 广东温泉宾馆 承办单位: 暨南大学纳米化学研究所 协办单位:暨南大学化学系 会议主题:交流近年来我国在扫描探针显微学以及相关领域的研究成果 会议语言及发表方式:会议语言为中文。交流方式包括邀请报告,口头报告和墙报。口头报告和墙报论文均享有同等学术地位。组织委员会根据本人愿望和议程的可能,确定安排口头报告或墙报论文。会议将出版摘要论文集(附全文光盘),高质量论文(全文)将推荐到《电子显微学报》发表。 征稿范围 1、SPM技术及相关应用 2、纳米级结构和功能材料 3、新型分子电子器件 4、单分子生物学 5、分子传感器 6、其他相关研究 摘要要求和截止时间:论文摘要不超过600字,加上参考文献为A4纸一个版面,排版格式见附件1。截止时间为2008年7月31日。 投稿信箱:stm10@126.com;stm10@yahoo.cn 会议网站:http://sky.jnu.edu.cn/stm10/index.htm 咨询信箱:stm10@126.com;stm10@yahoo.cn 会议注册费:注册费一般代表每人950元,研究生代表每人650元(凭学生证)。 联系电话:+86-20-85223569;传真:+86-20-85223569 联系地址: 广东省广州市暨南大学化学系(510632) 联系人:蔡继业(教授):Tel:+86-20-85223569;Fax:+86-20-85223569 胡明铅(秘书):Tel:13242864096 陈家楠(秘书):Tel:13631332225 具体的第一轮会议通知及征稿通知可在我公司资料中心下载,或直接访问本次大会官方网站 http://sky.jnu.edu.cn/stm10/index.htm 。 Veeco公司诚挚地邀请您参加本届STM&rsquo 10学术会议!
  • 451万!厦门大学化学化工学院低温超高真空扫描隧道显微镜
    项目编号:XDZB2022-A-005项目名称:厦门大学化学化工学院低温超高真空扫描隧道显微镜预算金额:451.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):451.0000000 万元(人民币)采购需求:低温超高真空扫描隧道显微镜 1台 技术需求详见招标文件合同履行期限:详见招标文件本项目( 不接受 )联合体投标。
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