1 北京警察学院, 北京 102202
2 公安部禁毒情报技术中心, 毒品监测管控与禁毒关键技术公安部重点实验室, 北京 100193
3 烟台市公安局长岛海洋生态文明经济分局, 山东 烟台 265800
随着新精神活性物质在全世界范围内的蔓延, 在查缉现场对疑似新精神活性物质样品进行快速定性分析是一线缉毒工作人员的迫切需求。 卡西酮类物质属于卡西酮的衍生物, 是新精神活性物质中的第二大类别。 采用便携式拉曼光谱仪分析了70种卡西酮类化合物的拉曼光谱图, 系统总结了卡西酮类物质的拉曼光谱特征, 这些特征将有助于对未知卡西酮类物质的识别。 所有卡西酮类化合物在(1 597±19)和(1 676±16) cm-1处均存在由于苯环CC键和CO键伸缩振动产生的高强度拉曼峰, 该特征可用于卡西酮类物质的识别。 苯环上单取代和1,3-二取代卡西酮类化合物在992~1 000 cm-1处存在由苯环上C—H面内变形振动引起的最强拉曼峰。 3,4-亚甲二氧基取代卡西酮类化合物在(712±9)、 (809±5)、 (1 250±16)、 (1 355±9)、 (1 444±12)、 (1 597±19)和(1 676±16) cm-1有高强度拉曼峰, 且(1 597±19) cm-1位置的峰为肩峰。 通过对70种卡西酮类化合物的拉曼光谱逐一相互比对, 考察了拉曼光谱对于各种位置异构体和结构类似物的区分度。 结果表明, 拉曼光谱对绝大多数卡西酮类物质具有较高的区分度, 特别是对苯环上甲基、 卤素、 甲氧基不同位置取代的位置异构体区分显著, 这也是拉曼光谱对比于气质联用法和液质联用法的显著优势。 拉曼光谱对于部分烷基取代基不同的结构类似物区分度较弱, 但通过特征峰也能实现区分。 采用拉曼光谱法对实际案件缴获样品进行了分析, 除部分样品存在荧光干扰无法识别外, 其他样品的拉曼分析结果与气质联用法分析结果高度一致, 证明了方法的可靠性和适用性。 便携式拉曼光谱仪具有操作简单、 测样速度快、 可进行非接触式测样等优点, 可用于新精神活性物质现场快速筛查分析。
便携式拉曼光谱仪 新精神活性物质 卡西酮类物质 位置异构体 结构类似物 定性 筛查分析 Portable Raman spectrometer New psychoactive substances Synthetic cathinones Regioisomer Structural analogue Qualitative analysis Screening 光谱学与光谱分析
2023, 43(6): 1821
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术国家重点实验室，上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所红外成像材料与器件重点实验室，上海 200083
3 中国科学院大学，北京 100039
集成冷光学的红外探测器杜瓦封装在中波、长波红外组件研制中具有重要意义，有利于抑制红外辐射背景、提升仪器灵敏度和集成度。提出了集成冷光学的中波、长波双波段探测器杜瓦组件，设计了一体化冷平台支撑、低漏热透镜支撑等新结构，解决了冷光学透镜组与探测器组合、双波段探测器透镜组之间高精度配准及高强度单点支撑钎焊等新工艺，建立了该冷光学集成组件杜瓦的冷面温度均匀性、双温区控制以及低热负载等关键参数。实现了杜瓦液氮热负载小于0.85 W，中波工作于73 K，冷面温度均匀性0.36 K，长波工作于65 K，冷面温度均匀性0.08 K，探测器与透镜组配准精度偏差优于±10 μm，探测器光学模组间配准偏差优于±15 μm。该新型杜瓦已通过一系列空间环境适应性试验验证，成功应用于风云四号系列气象卫星大气垂直探测仪中。
光学设计 双波段红外探测器 杜瓦集成封装 冷光学 低温透镜组 高精度配准 中国激光
2023, 50(23): 2310003
1 同济大学，上海 200092
2 中国科学院上海技术物理研究所，上海 200083
红外透镜组的中心偏差是影响光学系统成像质量的重要因素之一。当红外探测器组件在低温环境中工作时，预先常温装配和测试的红外透镜组将产生装配精度失准现象。提出了一种在低温环境中测试红外透镜组中心偏差的方法。通过设计的低温测试系统解决了透镜组低温位置精度测量困难的问题。测试结果表明，该方法可以有效实现红外透镜组中心偏差的低温测试且测试误差优于2 m。此研究对于高性能红外探测器组件研制具有一定的实际意义。
红外透镜组 中心偏差 低温测试 infrared multi-lens centering error cryogenic testing
1 中国人民公安大学侦查学院, 北京 100038
2 公安部禁毒情报技术中心, 毒品监测管控与禁毒关键技术公安部重点实验室, 北京 100193
通过分析28种芬太尼类物质的红外和拉曼光谱, 研究了芬太尼类物质的振动光谱特征, 考察了红外和拉曼光谱对芬太尼类物质的区分能力。 整体上看, 芬太尼类物质的红外和拉曼光谱表现出不同的光谱特征, 具有互补性。 在红外光谱中, 不同盐型芬太尼类物质在3200~2 000 cm-1区间差异显著, 碱型化合物在2 972~2 952 cm-1存在强的吸收峰, 盐酸盐化合物在2 600~2 320 cm-1存在中等强度的多重吸收峰, 枸橼酸盐化合物在3 100~2 800 cm-1存在中等偏弱的宽吸收峰。 在红外光谱中, 芬太尼类物质在1 750~1 630 cm-1存在由C=O键伸缩振动引起的强吸收峰, 在710~680 cm-1存在由苯环面外弯曲振动引起的强的单峰或双峰。 在拉曼光谱中, 28种芬太尼类物质均在1 001~1 002 cm-1处有强的拉曼峰, 该峰是由苯环上C—H键的面内弯曲振动引起的。 含烷基、 苯基、 四氢呋喃基取代化合物的拉曼光谱中, 1 000 cm-1左右位置的峰为基峰, 其他峰的强度均低于基峰强度的30%; 含氟、 呋喃、 硫代等取代基化合物的拉曼光谱中, 除1 000 cm-1左右位置的峰外还有其他高强度的峰。 红外光谱可用于区分所有芬太尼类物质, 对绝大多数化合物区分度高, 对个别结构相差一个甲基的芬太尼结构类似物的区分度较弱, 但通过指纹区的特征吸收峰, 也可实现区分。 当不存在荧光干扰时, 拉曼光谱可用于区分所有的芬太尼类物质, 对绝大多数化合物区分度高, 对部分结构相差一个甲基或不同位置甲基取代的芬太尼结构类似物的区分度较弱, 但通过指纹区的特征峰, 也可实现区分。 红外光谱和拉曼光谱均具有无需样品前处理、 测试速度快、 检测成本低、 绿色环保等优点, 便携式设备可用于现场快速检验。 拉曼光谱仪测定某些样品时会受到荧光干扰, 具有一定的局限性。 与拉曼光谱相比, 红外光谱无荧光干扰、 谱图一致性高、 商业谱库更加完备, 是现场快速定性分析的首选方法。
红外光谱 拉曼光谱 新精神活性物质 芬太尼类物质 光谱特征 定性分析 Infrared spectroscopy Raman spectroscopy New psychoactive substances Fentanyl-class substances Spectroscopy characteristic Qualitative analysis 光谱学与光谱分析
2021, 41(9): 2829
1 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所，苏州 215123
2 苏州纳维科技股份有限公司，苏州 215123
氮化镓(GaN)晶体是制备蓝绿光激光器、射频微波器件以及电力电子等器件的理想衬底材料，在激光显示、5G通讯及智能电网等领域具有广阔的应用前景。目前市场上的氮化镓单晶衬底大部分都是通过氢化物气相外延(Hydride Vapor Phase Epitaxy, HVPE)方法生长制备的，在市场需求的推动下，近年来HVPE生长技术获得了快速的发展。本论文综述了近年来HVPE方法生长GaN单晶衬底的主要进展，主要内容包含HVPE生长GaN材料的基本原理、GaN单晶中的掺杂与光电性能调控、GaN单晶中的缺陷及其演变规律和GaN单晶衬底在器件中的应用。最后对HVPE生长方法的发展趋势进行了展望。
氢化物气相外延生长 氮化镓 晶体生长 掺杂 光电性能 缺陷 hydride vapor phase epitaxy GaN crystal growth doping optical and electrical property defect
1 中国科学院上海技术物理研究所 传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
为了实现大视场、高空间分辨率、高光谱分辨率的指标要求, 通常采用多模块拼接的技术方案, 实现超长线列的组件。通过两个热电致冷器的拼接实现120 mm长度的大冷面, 通过多个模块拼接实现4 000元长线列InGaAs短波红外探测器组件的封装。同时针对超长线列温度均匀性实现、拼接焦平面的共面性、拼接的工程可靠性开展研究, 通过热电致冷器的拼接、热分析、冷板材料的选择、零件公差控制及微调节等技术手段, 在工程上实现了超大冷面的温度均匀性控制在±0.4 ℃以内; 焦平面的共面性控制在±0.020 mm以内。封装的超长线列InGaAs短波红外组件通过了冲击和随机振动实验, 实验前后焦平面的共面性无明显变化, 实现了清晰的地面成像。
超长线列 InGaAs探测器组件 热电致冷器 拼接 共面 Long Linear InGaAs detector assembly thermoelectric cooling mechanical assembly coplanar 红外与激光工程
2019, 48(11): 1104005
山东科技大学 电子通信与物理学院, 山东 青岛 266590
设计并实现了一种新型光纤光栅压力传感器。该传感器以光纤布拉格光栅(FBG)为敏感元件, 通过菱形钢结构, 将压力转换为膜片横向应变, 通过将光纤光栅粘于工形膜片中心轴线上, 可将压力转换为光纤光栅轴向应变, 通过解调光栅的中心波长漂移即可得到压力大小。传感器外壳采用圆柱体刚性封装, 外高为13mm, 直径为33mm。对设计的传感器进行了压力标定测试, 得出传感器的线性拟合度为0.9935, 量程为0~0.234MPa, 灵敏度为3.341nm/MPa。
光纤布拉格光栅 压力传感器 工形膜片 有限元模拟仿真 fiber Bragg grating pressure transducer quarter-flipped-H shape chip finite-element simulation
汪洋 1,2,3,*赵振力 1,2,3莫德锋 1,2,3张晶琳 1,2,3[ ... ]徐琳 1,2,3
1 传感技术国家重点实验室,上海 200083
2 中国科学院红外成像材料与器件重点实验室,上海 200083
3 中国科学院上海技术物理研究所,上海 200083
引线互联是红外探测器封装的关键工艺之一,而采用何种引线则会直接影响红外探测器组件的电学、力学和热学性能。引线互联需要考虑引线的材料、线径、长度和引线工艺,因而红外探测器封装中通过采用多种引线来满足不同需求。系统介绍了红外探测器封装所用引线的电学、力学和热学性能,重点测试和分析了金丝、硅铝丝、铂金丝等引线在大气和真空环境下的熔断电流。大气环境下引线的熔断电流明显大于真空环境下,并与经验公式的结果基本一致。该研究可为航天用红外探测器封装的引线选择提供参考。
引线互联 熔断电流 红外探测器组件 引线漏热 wire bonding burn-out current infrared detector module heat leak of wire
1 中国科学院上海技术物理研究所传感技术联合国家重点实验室, 上海 200083
2 中国科学院上海技术物理研究所中国科学院红外成像材料与器件重点实验室, 上海 200083
3 中国科学院大学, 北京 100049
电阻阵列探测器规模已经达到256×256,红外景象生成器要求像素规模能够进一步提高,达到512×512及以上。空间低温动态场景模拟用512×512电阻阵探测器的极端功耗高达500 W,并且其工作温度为100 K的低温。设计了低温大功率电阻阵列的封装结构,并对该结构进行了热力学仿真分析与实验验证。电阻阵列探测器封装在内部为真空的壳体内,以液氮为循环介质的大冷量换热装置,探测器安装在换热装置的冷端上。仿真分析表明通过液氮可以实现探测器低于100 K的制冷;采用试验件对制冷性能进行了验证,验证结果表明设计可行、合理。
电阻阵列 红外场景模拟 低温制冷 大功率 resistor array infrared scene simulation cryogenic cooling high-power
