多通道锁相测量赋能低温纳米量热:SynkTek MCL1-540实现比热与X射线衍射同步表征随着新型超导、磁热、拓扑和强关联材料研究不断深入,实验样品正在变得越来越小。对于只有数十至数百微米尺寸的单晶,传统量热设备的平台附加热容可能远大于样品本身,使微弱的相变热学信号难以分辨。膜基纳米量热技术采用低热容悬空薄膜承载样品,可对微克级材料进行交流稳态量热。实验中,交流加热器向样品施加周期性热功率,样品温度随之产生微小振荡。研究人员需要同时测量加热信号、温度振荡幅值以及二者之间的相位差,才能计算量热单元的热容和热导。一、多通道同步测量需求这类实验是一套典型的多通道同步测试系统,需要完成以下任务:为交 ...
石墨烯SERS检测的精度之战:你的光谱仪,真的“看”得够清吗?拉曼光谱是材料科学家的“眼睛”,通过光子与分子振动的非弹性散射,它能告诉我们碳原子的排列是否整齐、缺陷有多少、掺杂水平如何。但对于石墨烯这类二维材料,这双“眼睛”面临着严峻考验:石墨烯的本征拉曼散射截面较小,微弱的信号如同暗夜中的萤火虫,稍有不慎就会淹没在噪声里。当研究者试图在石墨烯上构建高灵敏度的表面增强拉曼光谱(Surface-enhanced Raman spectroscopy,SERS)检测基底时,这种考验对检测系统提出了更高要求——他们需要分辨I2D/IG比值从1.8骤降至0.3的细微变化,需要在强G峰旁边捕捉到几乎不可 ...
上海技物所宋玉欣/陈晓双/魏璐Small:单光探测器中神经控制增益压缩的自适应红外视觉【研究背景】在漫长的生物进化过程中,人类视觉系统演化出了一套精妙的自适应机制。通过瞳孔大小的动态调节与视网膜感光细胞的反馈回路,人眼能够在从昏暗星光到刺眼阳光的巨大光强跨度中,始终保持对环境的清晰感知。然而,生物视觉存在天然的物理局限:我们无法感知红外波段,且对光的偏振状态不敏感。在自主感知、边缘智能以及复杂环境探测等前沿领域,突破这些生物视觉的生理限制已成为迫切需求。现有的红外图像传感器在应对复杂光照环境时,往往依赖于系统级的补偿手段,如机械光圈调节、模拟增益控制(AGC)以及复杂的数字后处理算法。这些传统 ...
上海技物所卢伟/李冠海/陈晓双Nat Commun:基于光谱极性反转的室温高灵敏度红外光电探测新策略【研究背景】红外光电探测技术在夜视侦察、空间遥感、环境监测以及生物医疗等诸多领域发挥着重要作用。然而,在室温条件下实现高灵敏度的红外探测,长期以来一直面临着宽带热辐射(即黑体辐射)带来的严峻挑战。在典型的环境温度下,环境中的物体无时无刻不在向外发射红外光子,这些背景光子不仅会引入随机的光子涨落(即光子散粒噪声),此外,它们会在探测器中产生确定性的平均光电流偏移。传统的红外探测器在设计时遵循一个核心假设:所有能量高于材料带隙的光子,均以相同的极性参与电信号的读取。这种单极性、宽带光谱积分的特性,导 ...
案例分享|"鬼光谱"突破高光谱取舍:PPKTP量子成像方案高光谱成像一直有个让人头疼的矛盾:想要光谱分辨率,就得牺牲空间分辨率,或者反之。而在量子成像领域,基于纠缠光子对“鬼成像”已展现出突破传统光学探测边界的潜力。而当量子关联从空间维度延伸至光谱 — 时间维度,高光谱成像也迎来了新的技术路线。近期,来自加拿大guo家研究委员会的研究团队提出一种量子关联高光谱成像技术(QCHSI)。该方案利用PPKTP晶体通过自发参量下转换(SPDC)产生高质量纠缠光子对,将量子鬼成像的关联测量思想与快照式高光谱成像结合,在不显著牺牲空间分辨率的前提下,实现了单光子级、高效率的快照高光谱成 ...
突破2GHz:新一代Moku:Delta 超高频锁相放大器一、引言在量子计算、精密光谱学、纳米显微成像等前沿科研领域,锁相放大器(Lock-in Amplifier)是从强噪声背景中提取微弱周期性信号的重要工具。传统的锁相放大器往往面临着带宽受限、通道数不足、与其他仪器协同困难等问题。传统锁相放大器的解调带宽通常仅局限于几MHz甚至几百kHz——即便是市场上主流的高端型号,如 Zurich Instruments UHFLI(600 MHz)和 SRS SR844(200 MHz),距离微波频段的直接解调仍有明显差距。然而Liquid Instruments推出的第四代智能测控平台Moku:D ...
Moku 一体化测试方案:从 Allan 标准差到系统稳定性分析引言在上一篇文章《Allan 方差理论和测量方法》中,我们系统介绍了 Allan 方差(Allan deviation)的理论基础,以及它在分析系统稳定性中的重要作用。在实际测量中,如何更高效测量 Allan 标准差?是选择实时观测,还是导出数据再分析?是用于快速调试,还是进一步完成深度分析与建模?在本文中,我们将介绍一种更为高效且灵活的方法:通过 Moku 相位表,即可实现两种 Allan 标准差分析方式,帮助用户在不同测试场景下快速完成稳定性评估。Moku:Delta 配备8通道输入/输出,2 GHz /6 GHz输入带宽,内 ...
让光子不再“迷失”于大气扰动:高速自适应光学系统开启自由空间量子通信新篇章自由空间量子通信是构建全qiu量子网络的关键一环。无论是地面站与卫星之间的链路,还是跨城市、跨水域的量子密钥分发(QKD),都离不开光信号在大气中的传输。然而,大气湍流引起的波前畸变会严重降低信号耦合效率、引入模式串扰,从而限制通信距离和安全性。大气湍流带来的波前畸变,就像夏日路面上的热浪一样,光子在这种“湍流”中穿行,就像星光在夜空中闪烁一样,波前被扭曲、模式被打乱,光束“摇摆不定”,导致单光子空间模式发生串扰、误码率飙升,高维编码的优势被大幅削弱。[图1:什么是波前畸变?—— 湍流导致规则波前变为扭曲表面示意图]图注 ...
宽带涡流测量氮化镓半导体的片电阻摘要对于片电阻的测量来说,尽管经典的四点探针法通常能提供足够的结果,但在许多情况下,它并不适用于薄片电阻的测量,特别是在埋入导电层或表面接触点氧化/退化的情况下。针对氮化镓样品中有位错缺陷的表面浓度的情况下,此类测量方法难度极高。本文将展示一种氮化镓样品,使用此方法将直接无法测量。然而本文将采用一种新型宽带多频非接触涡流法来精确测量复杂外延生长的氮化镓掺杂样品片电阻,并与传统四点法进行了比较。此方法对多层掺杂的氮化镓样品进行了完美评估,这将为该领域的进一步开发应用奠定基础。采用CST-StudioSuite仿真软件2020及实验测量数据,通过三维有限元模型对本非 ...
一种多能量软X射线(SXR) 针孔相机在对称环面(MST)中的设计与测试1.简介本文重点介绍的是一款多能量(ME)软X射线(SXR)针孔相机系统。本系统由普林斯顿等离子体物理实验室(PPPL)、威斯康星大学麦迪逊分校物理系与东京大学合作,为麦迪逊对称环面(MST)反向场缩颈(RFP)装置联合开发。该新型诊断技术的核心优势在于:可同步测量多个能量范围的X射线发射率,直接推断核心电子温度(Te)和杂质密度(nZ)的空间分布特征,且无需依赖等离子体轮廓先验假设、磁场重建约束、高密度限制或逐次测量可重复性要求。2、方法学本系统设计目标是监测所有MST放电场景中中等Z杂质辐射在多能量范围的径向时间演化。 ...
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