原子级分散负载催化剂的扫描透射电子显微学研究

球差校正扫描透射电子显微镜（STEM）因其原子级的空间分辨率和元素解析能力,在纳米功能材料的结构和成分分析中得到广泛使用。扫描透射电子显微镜高角环形暗场像技术（STEM-HAADF）凭借独特的原子序数衬度（Z衬度）和电子通道效应,在负载型纳米催化剂的结构研究中有着显著优势。通过STEM-HAADF成像,研究人员不仅可以直接观测到单个贵金属原子在较轻的载体上的实空间分布,还可以实现对载体表面上不同的负载贵金属物种的统计分析,这为近十年兴起的单原子催化剂研究提供了最重要的结构分析支持。相对于STEM-HAADF成像,基于STEM的X射线能谱（EDS）和电子能量损失谱（EELS）的谱学分析技术则能够在纳米尺度乃至原子尺度提供直接的化学成分或化学价态信息。成像和谱学的结合能够更准确地确定负载的金属原子在基底上的空间构型。进一步将原位电镜技术引入扫描透射电子显微镜内,则可以在时间尺度上探究催化剂在接近工作环境下的结构演化,从而更全面地揭示催化剂化学活性的结构起源与失效机制。本文结合近几年的部分代表性研究成果,简要介绍球差校正STEM技术在原子级分散负载催化剂研究中的应用,并对其在该研究领域的进一步发展进行了展望。     

像差校正高分辨透射电子显微术及其在表征功能氧化物材料结构及界面中的应用

简要介绍基于像差校正高分辨透射电子显微镜的负球差成像技术及其在研究功能氧化物材料原子构型中的应用。在亚埃尺度的空间分辨率下,负球差成像技术不但可以获得高衬度的原子尺度结构像,而且可以在皮米精度测量材料中的原子的相对位移,从而精确表征材料结构、晶格缺陷的细微变化及其对材料性能的影响。负球差成像技术为定量解析材料中包含轻原子(例如,氧)在内的精细结构问题提供了有力的手段。重点介绍了负球差成像技术在表征铁电材料电偶极矩、畴结构及畴壁,氧化物异质界面和三维Mg O晶体表面精细结构中的应用。     

太阳自适应光学技术进展

对太阳大气进行大视场高分辨力光学成像观测是开展太阳物理、空间天气等基础与应用研究的重要前提。对于地基太阳望远镜而言,为了消除地球大气湍流对光学系统的影响,自适应光学是高分辨力成像观测必备的技术手段,与此同时,为了突破大气非等晕性对传统自适应光学校正视场的限制,近年来多层共轭自适应光学技术等大视场自适应光学得到极大发展。本文首先梳理国外太阳自适应光学系统研制情况,重点介绍国内太阳自适应光学技术发展及应用情况,并进一步介绍了后续大视场太阳自适应光学技术发展情况以及目前所取得的成果。

     

太赫兹脉冲焦平面成像技术的发展与应用

作为太赫兹技术中的重要组成部分,太赫兹脉冲焦平面成像一经问世就引起了行业内的广泛关注,人们引入了各种方法去提升此成像技术的测量性能,同时也尝试将此成像技术应用于不同的工业和基础研究领域。本文综述了近年来人们对太赫兹脉冲焦平面成像的技术改良和应用研究,包括提升成像系统的空间分辨率、信噪比、信息获取能力,以及将此成像技术应用于光谱识别检测、超表面器件功能验证、太赫兹特殊光束测量、太赫兹表面波观测等,希望该综述能够推动太赫兹脉冲焦平面成像的进一步技术革新和应用拓展。     

基于里德堡原子的电场传感技术

概述了基于里德堡原子的电场传感技术的基本原理,分析了里德堡原子电场测量具有的高灵敏度、宽频、可溯源至国际单位制（International System of Units, SI）、高空间分辨力等优势。讨论了激光参数、探测器噪声、环境电磁场干扰等因素对里德堡原子场强测量灵敏度与测量频率响应带宽的影响,介绍了频率调制、重泵浦、参数优化等提高场强测量灵敏度的方式,并阐述了单辅助场原子外差法、双辅助五能级外差法等提升测量频率响应带宽的方法。探讨了里德堡原子电场传感技术在计量、通信、雷达、成像等方面的应用情况,指出应通过优化原子气室结构、设计高性能光电探测器、提升光学腔性能等方式进一步提高里德堡原子电场测量灵敏度;应深入研究里德堡原子电场测量的不确定度来源,并对里德堡原子传感器进行全面的测试和表征;应开展里德堡原子电场测量相关装置的小型化、工程化设计研究,从而进一步提升里德堡原子电场测量技术的实际应用性能。     

高光谱成像与应用技术发展

介绍了高光谱成像的需求与应用、光谱成像技术的现状与发展。高光谱成像已在产品分选、精准农业、环境监测、文物保护、刑事侦查、伪装识别等行业得到应用。传统的棱镜光栅色散型、连续可调谐滤光型、傅里叶变换干涉型等光谱成像分光方式成本高、体积大、速度慢,目前其光谱成像仪仍作为主要的研究设备。为促进产业化应用,需要发展体积小、成本低、速度快的光谱成像技术。计算层析、压缩编码、胶体量子点CQDs光谱成像技术仍需理论突破,短时间难以实用。积分视场、离散采样光谱成像技术原理简单、技术成熟,可用于空间分辨率要求不高的场合。复眼滤光式、像素滤光式光谱成像技术通过单片集成像素级滤光片,既能在权衡光谱分辨率与空间分辨率的基础上实现实时性,又能极大地减小体积、降低成本。     

圆周合成孔径声呐技术综述

圆周合成孔径声呐(Circular Synthetic Aperture Sonar, CSAS)具有亚波长量级的二维分辨率、三维成像能力和全方位观测能力,在水下威胁目标查证、战场环境侦察等领域具有广阔的应用前景。文章分析了CSAS成像原理及分辨率,对国内外CSAS试验研究进展进行了综述,对CSAS成像算法、运动补偿、三维成像和后置处理等关键技术进行了分析,总结归纳了CSAS成像技术存在的问题,并对CSAS未来的发展进行了展望。     

红外成像技术在城市地下空间防灾监测与应急搜救中的应用发展对策

城市地下空间已经成为全球发展最快的工程建设和商业运营市场,我国城市地下工程建设水平和规模也达到了世界先进水平,但随之而来的城市地下空间的安全事故也明显增加,而相应的安全监控和应急救援却严重滞后,本文针对我国城市地下空间防恐、防爆、防核生化袭击等安全保障问题,分析红外成像技术在地下空间防灾监测与应急搜救中面临的挑战,提出了短波红外成像、多尺度红外成像预处理、图像自适应增强、环境自适应红外成像、灾情定位及报警等关键技术及其系统应用,探讨了红外成像技术在地下空间灾场的应用,可为我国城市地下空间安全立法和战略规划的制定提供参考。     

新型SiC光学材料的制备及应用

随着空间成像技术的发展,当今各科技大国均加大了对新型光学材料的制备及应用的研究工作.近年来新近兴起的新型SiC材料因其良好的热稳定性、高比刚度、低密度、易于轻量化等优点,而成为未来空间相机主光学成像元件的首选材料.本文结合当前国内外SiC材料研究进展,介绍了新型SiC光学材料常用的几种制备技术及相关应用,对其制备方法和...     

面向未来信息器件的原子制造技术

未来信息器件朝着更小尺寸、更低功耗、更高性能的方向发展,其制造技术必将进入到原子尺度,原子制造技术的发展将会孕育出颠覆性的新材料和新器件。本文综述了有望发展为规模化原子制造技术的一些制备方法,如分子束外延技术、扫描探针操纵技术、化学气相制备技术、原子级刻蚀技术等,同时分析了发展面向未来信息器件的原子制造技术所面临的难题,展望了原子制造技术的应用前景和发展趋势。

     

空间光谱成像及集成光学薄膜技术发展现状

随着空间光谱成像技术向更高精度和更宽光谱方向发展,长线阵及大面阵探测器以其优异的成像性能已经成为全谱段多光谱(高光谱甚至超光谱)成像光谱仪主要的光电转换器件。论文在分析空间光谱成像技术发展现状的基础上,介绍了空间集成光学薄膜技术发展历程及现状,并对空间集成光学薄膜技术的未来发展进行了展望。     

单原子光催化剂的合成、表征及在环境与能源领域的应用

绿色清洁的光催化技术可降解污染物、生产能源,是解决环境与能源问题的重要手段,但限于光催化材料成本及效率方面,难以实现大规模应用。近年来单原子光催化剂的诞生和发展为这一领域注入了新的活力,其合成、表征及应用的相关研究成为材料、化学、环境、能源等诸多领域的热点。与传统负载型光催化剂相比,单原子光催化剂表面的金属粒子的分散度达到原子尺寸,可呈现更高的催化活性和选择性,但对合成策略、表征技术和应用途径提出了更高的挑战:合成方面的主要障碍在于金属单原子的高表面能导致合成过程中的失稳团聚而丧失其单原子形态;传统的表征技术也缺乏对单原子形貌、结构及化学环境的解析能力;目前对单原子光催化剂的应用研究多为传统研究领域的延伸,未能充分利用单原子的功能特性。这些问题成为制约其发展的关键,也是该领域的研究热点。国内外学者在单原子光催化材料合成、表征和应用领域做出了巨大努力,并取得了丰硕成果:(1)合成方面,针对单原子表面能高、易团聚的问题,改进了液相合成法、原子层沉积法等传统合成策略,引进了新的高温裂解、火焰喷雾、静电自组装等技术;(2)表征方面,先进的原子尺度分析技术如球差校正高分辨透射电镜(HAADF-STEM)、X射线吸收精细结构谱(XAFs)等以及密度泛函理论(DFT)的发展则有助于深入理解孤立金属单原子形态及化学结构;(3)单原子光催化剂目前已被成功应用于光解水制氢、光催化CO_2还原、环境污染物降解以及合成氨等领域,获得了长足的发展。上述成果推进了光催化材料及催化理论的研究向原子级别深入,使其进一步贴近实用化。本文综述了近年来单原子光催化剂的合成方法、表征技术以及在环境和能源领域的应用情况。同时,总结了目前单原子光催化材料研究中存在的问题。最后,展望了单原子光催化剂未来的发展趋势,以期为单原子光催化剂的理论研究及应用提供参考。     

一种基于漂移扫描观测模式的星像散焦模型

漂移扫描技术虽然工作高效,但其观测模式会对成像效果造成不可避免的散焦.本文旨在通过构造模型来定量分析其散焦量,为星像质量的评估和改善提供理论参考.本文首先通过分析漂移扫描的工作机理及空间投影成像原理,建立了相应的目标星像散焦模型,并在此基础上,分别对因电荷移动速度和星像移动速度失配引起的非同步性散焦,以及空间目标曲线运动形成的轨迹投影散焦进行了定量分析.最后通过仿真实验,验证了模型的有效性,并讨论了其适用性.     

X-ray成像技术表征金属凝固组织及其演化过程研究进展

X-ray具有较强的穿透性,可以穿透一定厚度的金属块状材料(毫米级的重金属,如钢、镍基合金等和厘米级的轻质金属,如铝、镁合金等),因而可以用来对其进行成像,获得其内部二维和三维微观结构。X-ray成像技术对被表征物体的成像是非破坏性的(non-destructive),因而在一定的时间和空间分辨率条件下,还可以对金属材料成形过程的组织演化实时观测,实现对金属材料成形过程宏/微观结构演化的原位表征。第三代同步辐射光源可以产生高通量、高能量、高分辨率以及高相干性的X-ray光束,利用它可以实现对金属材料从宏观(厘米级)到微观(微米、亚微米、纳米级)结构及其演化过程快速、准确的测量表征。X-ray成像技术已经成为研究金属凝固科学问题的有力手段。简介了X-ray成像技术的基本原理,综述了X-ray成像技术在金属凝固组织三维(3D)表征和组织演化过程二维和四维(3D+时间)原位表征中的应用。最后对未来X-ray成像技术在金属材料凝固领域的应用前景进行了展望。     

量子点在细胞以及体内生物中成像的研究进展

量子点是一种荧光半导体纳米材料,与生物分子结合成一种高亮度而稳定的荧光探针应用于生物成像。通过生物成像可观察量子点标记分子与其靶标的相互作用,实时观测其在活细胞及活体中的运行轨迹,实现对细胞水平及在活体层次的研究。利用这种生物成像技术还可以研究疾病的发生发展过程。介绍了量子点的光学特性,重点综述了量子点在细胞、体内生物成像中的应用,并展望了其发展前景。     

EMCCD用于空间生物光成像探测的可行性分析

生物光检测技术在地面的应用日益广泛,而空间生物光检测技术还处在对光强较强的生物光检测的阶段.空间生命科学研究的持续发展对微弱生物光检测技术提出需求.本文对比分析几种微弱光探测技术,总结了EMCCD在空间应用的技术优势,并提出了基于EMCCD的空间微弱生物光成像检测系统的方案.从目标亮度、探测器光敏面照度及探测器制冷等角度分析了弱信号的获取和系统信噪比,对基于EMCCD技术的空间生物光成像检测系统的可行陛和检测能力进行了分析论证.     

声成像技术及其在医学超声中的应用

由于声成像技术具有对材料内部力学特性进行成像检测的特点,它已成为医学超声中的重要研究领域。为了提高声成像的空间分辨力,近年来,又发展了光声成像,扫描电子声显微术和扫描探针声显微术等新的近场成像技术。结合同济大学声学研究所部分研究结果,对这些近场成像技术在医学超声中的应用作了简单介绍。     

弱磁测量传感器的发展与应用

弱磁测量技术在许多诸如生物医学、资源勘测、军事工程和空间探测等重要领域中占有不可或缺的地位,在很大程度上也代表了国家磁测技术的发展水平。当前国内外弱磁测量主要用到质子磁力仪、光泵磁力仪、原子磁力仪、磁通门、SQUID、光纤磁力仪和磁电阻传感器,按照测量磁场的类型将其分为标量和矢量型,通过其基本原理、特性、研究和应用现状的分析,对其发展方向和应用前景进行了综述,为后续的理论研究和工程实践提供参考。     

PET柱镜光栅立体成像技术研究进展

目的 介绍柱镜光栅立体成像技术的原理、特点及其研究和应用进展。方法 综述柱镜光栅立体成像技术中,柱镜光栅微结构设计、PET柱镜光栅挤出成型工艺、“Magic 3D”软件设计制作的研究现状及应用进展。重点阐述柱镜光栅立体成像技术的分类及其制作方法,并对柱镜光栅立体成像技术在包装中的应用进行阐述。结论 近年来,柱镜光栅立体成像技术方面取得了大量研究成果,推动了酒类包装、食品包装行业的迅速发展。良好的柱镜光栅加密处理使平面图像产生立体感,被包装产品的质量安全得到有效管控。柱镜光栅立体成像技术在酒类包装、食品包装等方面得到了广泛应用,也是未来电子包装、医药包装、广告领域的发展方向之一。     

红外热成像技术在零件无损检测中的发展和应用现状

红外热成像技术是一种通过外加激励获得零件表面温度场分布,并从热像图中提取零件损伤信息的无损检测技术,它具有快速、实时、非接触等优点,研究和应用前景广阔。综述了红外热成像无损检测技术的发展现状和应用实例,通过对比3种常用的红外热成像技术:脉冲红外热成像、超声红外热成像和锁相红外热成像,认为超声锁相红外热成像技术具有其他几种技术无法比拟的优势,并从检测工艺和信号处理等方面提出了改进此技术的具体措施。