Author Affiliations
Abstract
1 Institute of Materials and Clean Energy, School of Physics and Electronics, Shandong Normal University, Jinan 250014, China
2 State Key Laboratory of Fluid Power and Mechatronic Systems, School of Mechanical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou 310030, China
Surface-enhanced Raman scattering (SERS) substrates based on chemical mechanism (CM) have received widespread attentions for the stable and repeatable signal output due to their excellent chemical stability, uniform molecular adsorption and controllable molecular orientation. However, it remains huge challenges to achieve the optimal SERS signal for diverse molecules with different band structures on the same substrate. Herein, we demonstrate a graphene oxide (GO) energy band regulation strategy through ferroelectric polarization to facilitate the charge transfer process for improving SERS activity. The Fermi level (Ef) of GO can be flexibly manipulated by adjusting the ferroelectric polarization direction or the temperature of the ferroelectric substrate. Experimentally, kelvin probe force microscopy (KPFM) is employed to quantitatively analyze the Ef of GO. Theoretically, the density functional theory calculations are also performed to verify the proposed modulation mechanism. Consequently, the SERS response of probe molecules with different band structures (R6G, CV, MB, PNTP) can be improved through polarization direction or temperature changes without the necessity to redesign the SERS substrate. This work provides a novel insight into the SERS substrate design based on CM and is expected to be applied to other two-dimensional materials.
surface-enhanced Raman scattering (SERS) ferroelectric PMN-PT graphene oxide (GO) photo-induced charge transfer (PICT) Opto-Electronic Advances
2023, 6(11): 230094
红外与激光工程
2022, 51(9): 20210954
中北大学信息与通信工程学院, 山西 太原 030051
气固两相流广泛存在于工业生产的材料输送中,静电法由于具有成本低、易检测、适应性强等优点而被广泛应用在两相流的测量中。基于静电感应原理, 采用有限元分析法对传感器的结构参数(管壁厚度、电极宽度、电荷、位置等)进行了设定;在不同电极宽度下,对传感器的空间灵敏度进行了研究;根据静电传感器的静动态特性,研究分析了传感器的幅频特性。经仿真实验得出:静电传感器在空间频域上具有低通滤波特性;粒子通过管道时,越靠近管道中心,空间频带越窄;粒子在管道中的速度越快,传感器的频带越宽;电极的轴向长度越长,信号的振幅越大。在确定电极宽度的情况下,可以得到电极在管道内的最佳感测范围。
测量 静电传感器 感应电荷量 空间灵敏度 频率响应特性 激光与光电子学进展
2020, 57(17): 171202
中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
本项目对我国空间探测的极紫外(EUV)波段大视场相机所需求的球面光子计数成像探测器的关键技术进行了研究。首先, 建立了光阴极材料次级电子产出模型, 利用该模型计算了软X射线-EUV波段常用的光电阴极材料—碱卤化物的次级电子产出, 分析了微通道板(MCP)的次级电子产出。建立了测量MCP量子探测效率的装置, 并推导出MCP量子探测效率的计算公式, 测量了MCP在软X射线-EUV波段的量子效率以及MCP量子效率随掠入射角的变化。其次, 建立了球面实芯微通道板的制备装置, 利用高温热成型方法制备出曲率半径为150 mm球面MCP, 利用光刻技术制备出有效直径为48 mm的楔条形感应电荷位置灵敏阳极, 在此基础上集成了一套使用球面MCP和感应电荷位置灵敏阳极的两维光子计数成像探测器。再次, 研制出包括快速前端模拟电路与后续数字电路的成像读出电路, 编制了能矫正图像畸变的图像实时采集和处理软件。最后, 建立了MCP探测器空间分辨率、图像线性的检测装置, 对研制出的探测器性能进行了检测, 检测结果表明: 探测器的各项技术指标完全满足要求。
软X射线极紫外 曲面微通道板 位置灵敏阳极 感应电荷 soft X-ray and EUV curved surface microchannel plate(MCP) position-sensitive anode induced charge
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
2 中国科学院大学, 北京 100049
针对基于感应位敏阳极的光子计数成像探测器中非晶态Ge(α-Ge)膜的方块电阻对探测器成像性能的影响, 研究了方块电阻的选配范围和方法。由于方块电阻的大小会影响Ge膜上的电子云的扩散特性从而影响探测器的计数率和分辨率, 故本文根据菲克(Fick)扩散定律分析了吸收边界条件下非晶态薄膜上电子云的扩散特性。确定了电子云扩散时间与Ge膜方块电阻之间的数学关系, 推导获得了探测器高质量成像时非晶态Ge膜方块电阻的阻值为30~2 700 MΩ/□。采用具有不同方块电阻的感应位敏阳极进行了实际成像实验, 结果表明: 当Ge膜方块电阻在上述范围时, 光子计数探测器在计数率为53 kc/s时分辨率可以达到0.5 mm。实验结果证明了推导得出的方块电阻选配范围的正确性。
极紫外成像 光子计数探测器 感应位敏阳极 Ge膜电阻 电子云扩散 ultraviolet imaging photon counting detector induced-charge position-sensitive anode Ge film resistance electron cloud diffusion
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
基于远紫外(FUV)成像光谱仪对所用光子计数成像探测器高计数率、高空间分辨率的要求,研制出使用感应电荷位置灵敏阳极的FUV波段二维光子计数成像探测器原理样机,该探测器主要由工作在脉冲计数模式下的微通道板(MCP)堆、楔条形(WSA)感应位敏阳极及相关的模拟和数据处理电路组成。感应电荷WSA阳极探测器的分辨率主要由前端模拟电路的信噪比决定,而信噪比与整形放大器的整形时间有关,整形时间越长,信噪比越高,模拟电路的输出计数率越低。测量了整形时间分别为0.25、0.5、1、2、4 μs条件下探测器的分辨率及计数率,测量结果表明探测器的分辨率为3~9 lp/mm,最高计数率为11~105 kcounts/s,只有0.5 μs整形时间放大器能满足FUV成像光谱仪对分辨率和最高计数率的要求。
探测器 远紫外 微通道板 光子计数成像探测器 感应电荷楔条形位置灵敏阳极
中国科学院长春光学精密机械与物理研究所, 吉林 长春 130033
基于CE-3极紫外(EUV)相机最高工作温度为70 ℃的要求,对EUV相机的微通道板(MCP)位置灵敏阳极光子计数成像探测器实验件在70 ℃时的性能进行了研究,该探测器主要由工作在脉冲计数模式下的MCP堆、楔条形感应电荷阳极及相关的模拟和数据处理电路组成。为了获得稳定的MCP堆电子增益及较小的暗计数率,对MCP堆进行了预处理,包括380 ℃条件下真空高温烘烤18 h,以及电子清刷100 μA·h,并测量了预处理前后暗计数率;测量了探测器工作在室温和70 ℃时的暗计数率、空间分辨率、增益,测量结果表明探测器的空间分辨率为5.66 lp/mm,与室温下空间分辨率相同,暗计数率虽然小于1 counts/(s·cm2),但70 ℃暗计数率是室温的2~5倍;对探测器的使用寿命进行了初步分析。实验结果和分析表明探测器在空间分辨率、暗计数率、使用寿命等方面均满足EUV相机的要求。
探测器 光学器件 光子计数成像探测器 极紫外 微通道板 感应电荷楔条形阳极 光学学报
2013, 33(11): 1104001
成都京东方光电科技有限公司 产品技术部, 四川 成都611731
通过对TFT-LCD开机状态的测试, 分析了TFT-LCD开机边缘白化现象的发生机制, 提出了改善TFT-LCD开机边缘白化现象的方法。分析表明TFT-LCD开机边缘白化现象的根源在于开机时边缘感应电场的干扰使靠近面板边缘两侧的液晶分子发生旋转而漏光。液晶盒内表面的形貌影响感应电荷的淤积状态和液晶分子的取向, 黑矩阵材料的阻抗影响感应电荷向显示区的扩散程度。进行了TFT-LCD开机边缘白化现象的改善实验, 试验结果表明, 通过减少栅极引线、增加感应电荷的屏蔽层、使用高阻抗的BM材料、增大栅极引线与显示区的距离等方法可以有效解决边缘白化现象。
开机边缘白化 感应电场 栅极引线 栅极关断电压 edge Albino with starting up induced charge gate line gate-off voltage
1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所 应用光学国家重点实验室,吉林 长春 130033
2 中国科学院 苏州生物医学工程技术研究所,江苏 苏州215163
研制了用于月基极紫外成像相机的二维极紫外位敏阳极光子计数成像探测器原型样机,该探测器系统主要由工作在脉冲计数模式下的微通道板堆、楔条形感应位敏阳极及相关的模拟和数据处理电路组成。设计和制备了周期为1.5 mm,有效直径为47 mm的三电极楔条形位敏阳极,研制了最高计数率为200 kHz的前端模拟和数字电路。测量了探测器的暗计数率、脉冲高度分布、增益、线性及空间分辨率等工作特性。测量结果表明,探测器的空间分辨率为7.13 lp/mm(即0.14 mm),满足月基极紫外相机对空间分辨率的要求。
极紫外探测器 光子计数成像探测器 微通道板 感应电荷 楔条形位敏阳极 Extreme Ultraviolet (EUV) detector photon-counting imaging detector Microchannel Plate (MCP) induced-charge wedge-strip position-sensitive anode 光学 精密工程
2010, 18(12): 2543