扫描探针显微镜在工业产品检测中的应用前景

讨论了扫描探针显微镜（ＳＰＭ）的应用领域和ＳＰＭ的发展现状，重点探讨了国产ＳＰＭ应用于信息产业、能源产业以及航空航天等工业领域中高新技术产品质量检测的存在、的问题、以及应用的前景。     

光电倍增管在检测水泥浆液密度中的应用

为了高精度、非接触动态地检测灌浆工程中水泥浆液的密度，采用CR105型光电倍增管作为感光器件，设计了一种检测装置。该装置选用Cs-137作为光源，光电倍增管作为感光器件，196KB单片机作为微处理器，通过自行设计的模块化软件以及信号处理电路、显示打印输出电路实现对γ射线的检测、数据分析与处理。实验结果表明：该装置能够在恶劣环境下准确、快速地检测水泥浆液的密度；测量值不受浆液的流速、压力、温度、粘度和腐蚀等因素的影响；探测部分安装在高温、潮湿、高灰尘的灌浆工程施工现场仍能正常工作。     

二维钙钛矿太阳能电池光电流成像研究

深入了解钙钛矿太阳能电池中微纳空间形貌特征、光电特性与光伏参数之间的关系,对于 指导高效钙钛矿太阳能电池器件的构建至关重要。本文通过将时间分辨共聚焦荧光显微镜与光电 流检测模块相结合,实现了二维（2D）层状钙钛矿太阳能电池在实际工作条件下微纳空间的光电 流、荧光强度和荧光寿命成像检测。发现在钙钛矿多晶膜中同一个晶粒的不同区域,光电流与荧 光强度和荧光寿命成像之间存在明显的负相关性,在微纳空间尺度上建立了光伏参数与材料光电 性质和形貌之间的相互关联,为钙钛矿太阳能电池的性能优化提供了理论指导。     

基于目标运动的复眼式双目视觉测距法

昆虫（螳螂）复眼利用目标的动态差异实现立体视觉，具有视场大、计算简单、实时性高等特点，是立体视觉研究的新方向。为实现复眼立体视觉在机器人视觉导航中的应用，根据复眼结构以及信息处理机制，提出并研究了环形光电传感器的目标快速检测与定位方法。首先，搭建了基于60个光电二极管的等6°夹角分布式环形传感器，形成具有360°视场的环形仿生复眼；其次，建立了基于光流原理的运动目标方位角检测模型，采用傅里叶拟合法实现了方位角检测模型的优化，实现了运动目标方位角与目标距离大视野范围内的简单、快速检测。实验结果表明:1）可实现距离375 mm范围内运动速度为30 mm/s的目标方位角实时检测，测量误差在2°范围内；2）基于目标方位角检测模型，可实现双目阵列传感器在300 mm×375 mm视野重叠区域范围内、平均测量误差在10 mm范围内的立体视觉测距。基于光流的运动目标方位角检测模型可用于实现对运动目标空间位置的动态实时检测，在运动检测、视觉导航等领域具有广泛的应用前景。     

基于成像光电容积描记技术的非接触式生理参数检测及其应用

成像式光电容积描记技术是在传统光电容积描记技术基础上发展而来的一种非接触式生理信号检测技术。成像式光电容积描记技术由于非接触、可远程监测、适用场景广泛、易操作以及低成本等优点可实现人体多项生理参数的测量，成为仪器及生物医学工程领域的新兴研究热点之一。本综述首先介绍了成像式光电容积描记技术的基本原理，对光学起源机理进行了分析，并对成像视频处理方法进行了总结，最后介绍了成像式光电容积描记技术在生理参数方面的应用，并对其在生理参数检测领域中的发展进行展望。     

入射光强和背景光对二维光电位置敏感器件干扰的影响

光电位置敏感器件（ＰＳＤ）是一种可直接对其光敏面上的光斑位置进行检测的光电器件，可构成非接触高精度动态测量系统。光电位置敏感器件在使用中的关键问题是如何定量确定入射光强的大小和克服各种背景光干扰，以提高检测的精度和可靠性。根据光电位置敏感器件的原理和光点位置方程，找到有背景光作用于光电位置敏感器件上位置输出的关系及背景光导致的位置误差的实验数据，同时研究入射光强对光电位置敏感器件位置输出误差最小的定量关系。     

钙钛矿太阳能电池研究进展:空间电势与光电转换机制

钙钛矿太阳能电池具有高光电转换效率和低成本制备的特点,是极具希望实现大规模应用的下一代光伏技术.然而,对该类器件的光电转换过程的认知仍然不够清晰,相关研究难以直接观测器件内部的空间电势及其对光生电荷载流子的影响.开尔文探针力显微镜技术能够直接探测出器件空间电势的分布,进而直接反映器件工作的状态,成为理解钙钛矿太阳能电池的光电转换机理的有效途径.本文主要介绍了钙钛矿太阳能电池内部空间电势分布与光电转换机制的研究进展,集中讨论了通过开尔文探针力显微镜技术直接探测空间电势的光致变化和电致变化来揭示电荷载流子产生、分离、输运、复合等光电转换关键机制,并对其在未来研究中存在的问题和挑战做了进一步的展望.     

基于光电检测技术棉花成熟度快速评估方法的研究

棉纤维成熟度及细度参量是影响纺织加工质量的一个重要指标,目前采用的间接测量方法不能准确评价棉纤维的品质质量.本文利用夫琅和费衍射光学方法,线阵CCD探测棉纤维衍射光信号,经小波分析去噪,根据明暗条纹分布计算获得待测棉纤维细度.在实验室恒温（23℃）、恒湿（45%）环境下,对8个品种不同成熟度等级的棉花进行了测量,同显微镜测量结果相比较,结果表明两种方法有很好的相关性,相关系数为0.956,均方差为0.332.因此基于光电检测技术方法能够实现实验室中棉纤维成熟度快速检测,为实际生产中棉花成熟度直接、快速的光电检测提供了理论研究基础.     

书讯

《潜艇光电技术》将于2007年3月由哈尔滨工程大学出版社出版。本书以潜艇潜望镜为主线，从研究设计的角度，介绍了潜艇光电装备的类别、用途、工作原理，并较为详细地介绍了与此相关联的一些基础技术；安装和动态环境条件的影响、结构总体技术、光学设计技术、电气控制技术、测距技术、红外热像技术、动态基座上光电设备的图像稳定原理；本书还从总体的角度专门介绍了国内外正在大力发展的光电桅杆与光电浮标技术、水下光电成像探测技术、潜用与舰用天文导航定位定向的原理与相关技术。     

细管道内表面光电检测方法研究

管道是气体和液体传输的重要手段,管道内表面的检测对于工业和国防中管道泄漏事故的预防,减少环境污染和经济损失非常重要。随着电子和半导体技术的发展,光电器件逐步趋于小型化。介绍了基于激光阵列、PSD光电检测、光环截面以及结构光检测等光电检测方法的测量原理和系统构成,并在此基础上对不同光电检测方法的优缺点进行了分析和比较。分析结果表明：光电检测技术适用于管道内表面检测;并朝着快速识别缺陷、管道内表面瑕疵的精确三维测量以及三维图像直观显示管壁缺陷的方向发展。     

Remote monitoring of human hand motion using induced electrostatic signals

In this paper, the electrostatic detection equation of moving hand is proposed based on Gauss’ Law and electric field superposition theorem, and experimental results match the theoretical calculation well, which confirms that we can monitor hand motion under non-contact condition effectively. Then we develop an effective non-contact, passive and low cost technique using induced electrostatic signals measurement for determination of the velocity and direction of human hand motion based on the variation tendency in the electric field strength between moving hand and electrodes, which doesn’t require complex data processing even in an open unshielded environment close to sources of power line interference and resistance noise generated by computer and electric iron respectively. Experimental results confirm that hand gesture can be recognized by non-contact electrostatic detection by adopting multiple electrodes array.     

Effect of incidence angle on the electrical parameters of vertical parallel junction silicon solar cell under frequency domain

The effect of incidence angle on the electrical parameters of vertical parallel silicon solar cell under frequency domain was theoretically analyzed. Based on the diffusion-recombination equation, the expression of excess minority carrier density in the base was established according to the modulation frequency and the illumination incidence angle. The excess minority carrier density, the photocurrent density, the photo voltage, series resistance, shunt resistance, electric power and the space charge region capacitance were calculated and plotted. The objective of this work was to show the effects of solar cell modulation frequency and the illumination incidence angle on these electrical parameters, electric power and space charge region capacitance. Plots of solar cell’s electric power with the junction recombination velocity gave the maximum solar cell’s electric power; Pm. Influence of various parameters of incidence angles on the solar cell’s electric power was also studied.     

优化光纤光栅传感器匹配光栅解调方法的研究

利用悬臂梁调谐和两个并联二次反射匹配解调光栅的方法实现了光纤布喇格光栅(FBG)传感器的高精度大范围应变传感测量.通过并联方式,选择合适的匹配光栅波长,增大了可检测的应变范围,同时解决了双值问题.应变传感信号经两路解调光栅解调,并由数据采集卡采集后,由计算机进行两路并联信号的综合处理后获取更准确的结果,使得系统性能得到提升和优化.试验结果与理论分析一致.     

FAR-INFRARED PHOTOCONDUCTIVITY MECHANISM ON SHALLOW IMPURITY IN GaAs

We report the far-infrared photoconductivity spectroscopy (FIRPCS) of the high purity n-GaAs grown by molecular beam epitaxial (MBE) technique. The current-voltage (I-V) measurement and FIRPCS under different electric field strength have been performed on high purity n-GaAs at 4.2K. Except for photothermal ionization process, a new far-infrared photoconductivity (FIRPC) mechanism is observed. This photo ionization process is assisted by impact ionization and depends on external electric field. This new mechanism originates from photo-field ionization.     

基于原子的微波场测量

本文分别综述了基于热原子、冷原子体系的微波场测量的研究进展,以及基于纠缠原子的高灵敏微波电场测量的最新结果。文中详细介绍了基于原子的微波场测量与实验进展,内容主要包括:热原子样品中,利用里德堡原子的电磁感应透明效应和Autler-Townes效应,实现微波电场的场强测量和微波电场空间分布特征的亚波长空间高分辨率成像。冷原子样品中,介绍了相邻里德堡态与微波的相干耦合强度受微波功率的影响,以及通过铷原子基态超精细能级与微波相干耦合振荡,实现基于原子的新型微波功率标准的研究。此外,利用冷原子探针实现微米级空间分辨率的二维微波场场强分布测量。最后我们对采用原子的量子纠缠态提高微波场强探测灵敏度的技术方案进行了讨论,量子纠缠的引入将有望使微波探测的灵敏度突破标准量子极限,获得优于传统雷达探测灵敏度的测量结果。     

紫外像增强器分辨力和视场质量测试技术研究

为了对紫外像增强器的光学成像特性和视场质量进行分析,提出一种紫外像增强器分辨力和视场质量的测试方法。该方法是在具有典型波长254 nm的紫外光辐射光阴极的条件下,给像增强器施加工作电压,将测试分划靶聚焦在同轴反射式光学系统的焦面上,图像被缩小3倍并成于像增强器荧光屏上,通过调节物镜和目镜将图像调节清晰可见,借助放大30倍的视频显微镜观察图像能分辨的最低线对就是分辨力;用数码相机对荧光屏所成像进行拍照,经图像处理软件对所成像进行疵点大小和分区划分,给出视场质量测试结果。通过建立该测试装置,进行试验和结果分析,测量精度约5%。     

Theoretical study of detection of a dipole emitter through an objective with high numerical aperture

The problem of detecting electric dipole emitters (such as a fluorescing molecule) through a microscope objective with a high numerical aperture is considered. Exact vector-wave-optics results of the field distribution of the electromagnetic field in image space are derived. On the basis of these results, the collection-efficiency function (CEF) is calculated. This calculation is compared with a semigeometric approximation of the CEF, for which a new analytical formula is presented. The derived results are important for applications such as fluorescence correlation spectroscopy and single-molecule fluorescence detection with a confocal microscope.     

Abnormal blueshift of UV emission in single-crystalline ZnO nanowires

Single-crystalline ZnO nanowires (NWs) were synthesized by a facile vapor transport method. The good orientation and high crystal quality were characterized by X-ray diffraction (XRD), scanning electron microscope (SEM) and high-resolution transmission electron microscope (HRTEM) measurements. Excitation-power-dependence photoluminescence spectra of ZnO NWs show that the UV emission displayed an evident blueshift with increasing excitation power and the corresponding energy shift might be as large as 10 meV. This anomalous phenomenon correlates to the band bending level caused by the surface built-in electric field due to the existence of substantial oxygen vacancies. By increasing the excitation power, the enhanced neutralization effect near the surface will reduce the built-in electric field and lead to a reduction of band bending which triggers the blueshift of the UV emission.     

GaP材料热导率的测量

针对目前用于半导体材料掺杂浓度纵向深度分布测量用的方法，如Ｃ－Ｖ法、电化学法等方法对样品造成的损伤或污染，本文提出一种非接触式的光热法测量技术。并结合室温下光热法测得的实验数据计算了ＧａＰ∶Ｎ多层材料中不同杂质浓度下的热导率，获得热导率随半导体内掺入的杂质浓度增加而减小的关系。这一结果与现有用光热法测量单层结构的半导体材料得到的规律相符合，从而表明了用光热法对层状半导体材料进行掺杂浓度纵向分布测量的可行性；同时还讨论半导体内临近层间结晶程度的差异对光热信号幅度造成的影响。