1 安徽师范大学物理与电子信息学院,安徽芜湖 241002
2 中国科学院合肥物质科学研究院,安徽合肥 230031
二氧化碳(carbon dioxide, CO2)浓度监测是实现碳达峰、碳中和的重要基础,非分散红外(non-dispersive infrared, NDIR)检测技术作为温室气体测量领域应用最为广泛的技术之一,如何有效抑制温度漂移、确保长期监测数据的稳定性和可靠性是研究重点。实验表明,光源光功率、气体吸收线强、滤光片中心波长等容易受到环境温度影响。文中提出一种红外气体检测的温度补偿方法,研制了用于大气二氧化碳浓度红外检测的分析仪。选取以 4.26.m为中心波长的 CO2气体吸收线;利用高低温试验箱,对分析仪进行温度补偿实验研究;配置标准 CO2气体浓度,对分析仪进行浓度标定实验研究。测量结果表明,红外 CO2气体分析仪浓度测量稳定,温度补偿显著,具有快速响应、应用范围广等优点。该红外 CO2气体分析仪为陆地生态系统碳收支监测等领域提供可靠数据支撑。
二氧化碳 非分散红外 温度补偿 浓度标定 carbon dioxide, non-dispersive infrared, temperatu
1 四川轻化工大学计算机科学与工程学院, 四川 宜宾 644000
2 四川轻化工大学物理与电子工程学院, 四川 宜宾 644000
3 四川轻化工大学自动化与信息工程学院, 四川 宜宾 644000
快速、 准确检测酒醅酸度, 可显著提高白酒出酒率和成品酒品质。 近红外光谱(NIR)提供了分子的倍频和合频, 即有机物中含氢基团(C-H、 N-H、 O-H)的振动信息, 通常用于样品中含氢化合物的定性和定量分析。 采用NIR能简单、 迅速的测定酒醅酸度, 克服了传统化学分析方法检测周期长、 试剂消耗大、 人为误差等不足。 由于NIR是一种间接分析技术, 如何建立校正模型是准确检测酒醅酸度的关键。 作为深度学习中的典型模型, 卷积神经网络(CNN)具有局部区域连接, 分享权值等优点, 不仅能从复杂的光谱数据中提取关键特征, 还能减少网络模型的复杂度。 因此, 提出基于CNN和NIR的酒醅酸度定量分析方法, 以某酒企生产线中采集的545个酒醅样本光谱数据作为研究对象, 采用标准正态变换(SNV)、 Savitzky-Golay (SG)滤波和一阶求导(1stD)三种算法相结合对原始光谱进行预处理; 利用无信息变量消除法(UVE)选择光谱数据的特征波长; 使用CNN建立酒醅酸度模型。 结果表明: (1)对光谱数据进行预处理后, 消除了原始光谱中的基线偏移, 噪声等问题; 经过预处理后的光谱数据模型相较于原始光谱建模, 预测集决定系数提升了22.85%, 预测集均方根误差降低了0.049 5, 提高了酒醅酸度与光谱反射率的相关性。 (2)对光谱数据进行波长筛选后所建立的模型相较于全波段建模, 预测集决定系数提升了2.04%, 预测集均方根误差降低了0.004 8。 (3)基于CNN建立的酸度预测模型, 预测集决定系数为0.955 5, 预测集均方根误差为0.039 1。 相较于偏最小二乘回归模型, 预测集决定系数提升了1.03%, 预测集均方根误差降低了0.097 6; 相较于反向传播神经网络模型, 预测集决定系数提升了1.16%, 预测集均方根误差降低了0.099 4。 该方法可实现对酒醅酸度的快速、 准确测量, 为后续酒醅酸度在线检测提供方法支撑。
卷积神经网络 近红外光谱 酒醅酸度 白酒 Convolutional neural network Near infrared spectroscopy Acidity of fermented grains Liquor 光谱学与光谱分析
2023, 43(12): 3726
1 中国电子科技集团公司 第二十四研究所, 重庆 400060
2 重庆中科渝芯电子有限公司, 重庆 400000
瞬态电压抑制器(TVS)是一种二极管形式的接口保护器件, 其中低压TVS通常由低阻外延层和其表面的高浓度掺杂区构成。在芯片制造工艺过程中, 圆片的表面掺杂浓度对器件特性有很大的影响, 非正常的杂质扩散变化极易导致器件参数异常。文章就某低压TVS制造过程中出现的参数异常进行了排查, 确认异常原因为表面掺杂浓度过高, 并就表面掺杂浓度与器件参数的变化趋势进行了分析, 并通过实验得到验证。
瞬态电压抑制器 表面浓度 掺杂 TVS surface concentration doping
上海电力大学电子与信息工程学院, 上海 200090
为了实现高分辨率的三维温度测量技术, 提出了一种基于光学相干层析的三维温度测量技术。根据气相火焰的散射特点, 建立相干测量火焰温度场的数学模型, 通过数值模拟两种雷诺数(Re=10 000, 20 000)下的Sandia Flame D三维温度场, 以及光学相干层析在上述两种工况下测量的三维温度场。模拟结果表明:在设定的模拟条件下, 对于低湍流程度火焰, 光学相干层析相干长度小于火焰最小尺度, 三维温度场测量具有一定的可行性。这将为光学相干层析测量三维温度场分布提供理论依据。
气相火焰 三维温度测量 光学相干层析 Rayleigh散射 高空间分辨率 gas phase flame three-dimensional temperature measurement optical coherence tomography Rayleigh scattering high spatial resolution
强激光与粒子束
2023, 35(9): 092001
强激光与粒子束
2023, 35(6): 062002
强激光与粒子束
2023, 35(6): 062001
中国科学技术大学中国科学院量子信息重点实验室,安徽 合肥 230026
金刚石中的氮-空位(NV)色心在室温下具有稳定的荧光发射,超长的电子自旋相干时间以及许多优良的光学性质,可以对电磁场,温度进行高灵敏度表征。光纤传感技术近几年来发展迅速,在电力、化工、交通、医疗、环保及**等领域得到广泛应用。光纤体系由于其集成度、实用性高以及操作便捷性,且具有优良的传输光能力,损耗较低,可与NV色心结合,形成一种高集成化、高灵敏度的便捷性传感系统,未来将会作为传感器件投入到许多领域的应用中,例如对生物细胞、材料温度、磁场等物理量的高灵敏度测量。本综述主要介绍NV色心体系的光纤量子传感技术的工作原理、实现方式以及在相关领域的应用。
氮-空位色心 光纤 量子传感 激光与光电子学进展
2023, 60(11): 1106001
1 之江实验室智能芯片与器件研究中心,浙江 杭州 311121
2 浙江大学光电科学与工程学院极端光学技术与仪器全国重点实验室,浙江 杭州 310027
3 上海电力大学电子与信息工程学院,上海 200090
4 浙江大学杭州国际科创中心, 浙江 杭州 311200
Overview: Two-photon lithography (TPL) has been a research hotspot in 3D micro/nano writing technology due to its characteristics of high resolution, low thermal influence, a wide range of processed materials, low environmental requirements, and 3D processing capability. It has shown unique advantages in the fields of life science, material engineering, micro/nano optics, microfluidic, micro machinery, and so on. This paper summarizes the research works done by researchers on different writing methods to improve TPL processing efficiency. Single-beam writing is the main method for TPL, which mainly depends on the speed of the scanning device. Single-beam writing has the advantages of simple system and high-quality beam, and it is easy to combine various effects to improve writing results. It mainly includes scanning modes based on the translation stage, galvo, polygon laser scanner, and acousto-optic deflector (AOD) (Fig. 2). All these modes have advantages and disadvantages. As for the scanning speed comparison, polygon laser scanner and AOD have relatively faster writing rates (faster than m/s). Multi-foci parallel lithography can obviously promote efficiency, elevating the speed by dozens or even hundreds of thousands of times, mainly based on spatial light modulator (SLM), digital micromirror device (DMD), microlens array (MLA), diffractive optical elements (DOE), multi-beam interference, and so on (Figs. 3-15). Multi-foci parallel lithography based on SLM is most widely used owing to its high efficiency and ability to flexible and independent control of each single beam, but the refresh rate is still insufficient. DMD has a higher refreshing rate (32 kHz), but the state-of-the-art beam parallelism realized by DMD is severely limited. More parallel beams are further required for improving the processing efficiency. The 2D pattern exposure method based on SLM or DMD can further improve the TPL efficiency with the superiority of generating flexibly designed pattern (Figs. 16-18). However, the 2D projection exposure technology is still difficult to achieve high writing precision, especially the axial resolution. An available method to improve the axial precision is spatially and temporally focusing an ultrafast laser to implement a strong intensity gradient at the spatial focal plane that restricts polymerization within a thin layer. The 3D projection method will be the most efficient writing method in the future, especially in 3D device processing (Figs. 19-20). Researchers used this technique to make hollow tubular and conical helices structures, increasing the processing speed by 600 times. However, the research results show that the current 3D projection can only process simple 3D structures. Further researches on 3D exposure processing of complex structures are expected, which will effectively expand its application in various fields. Authors believe that with the effort of researchers on efficiency improvement gradually, TPL can further highlight its advantages to promote the development of life science, materials engineering, micro-nano optics, and many other fields.
飞秒激光直写 双光子光刻 单光束扫描 多焦点并行 面曝光 体曝光 femtosecond laser direct writing two-photon lithography single-beam scanning multi-focus parallelism pattern projection 3D projection exposure