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基于匀光管的极紫外消相干和光强均匀化仿真研究

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物理学报 2024年第11期73卷 133-144页

作者：李慧谭芳蕊尹皓玉马钺洋吴晓斌中国科学院微电子研究所光电技术研发中心北京100029 中国科学院大学北京100049

自由电子激光光源(free electron laser,FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet,EUV)辐射,在EUV光刻领域能够发挥重要作用.但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征,会对成像带来不利影响,无法满足EUV光刻领... 详细信息

自由电子激光光源(free electron laser,FEL)可发出波长为13.5 nm的极紫外(extreme ultra-violet,EUV)辐射,在EUV光刻领域能够发挥重要作用.但FEL自身的高相干特性以及类高斯光强轮廓分布特征,会对成像带来不利影响,无法满足EUV光刻领域成像应用需求.本文通过计算模拟的方法,设计了一种匹配FEL应用的、用于EUV波段去相干和光强均匀化的新型匀光管结构.模拟结果显示,针对波长为13.5 nm、直径200μm、发散度20 mrad的FEL-EUV高斯光束,采用新型匀光管结构,与常规匀光管结构相比,在同等长度和内径时,具有更显著的去相干能力和光场均匀化作用.当新型匀光管内径为1 mm、总长度不低于0.6 m、倾斜角度为10 mrad时,高相干光场完全被扰乱,实现低相干光输出.并可获得均匀照明光场,光强分布不均匀性数值从常规圆柱型匀光管的28.38降低至0.97.同时,相应能量传输效率为37.6%,最大传输效率达到44.58%.结果表明,新型匀光管结构能够满足EUV辐射去相干应用需求,同时可提高照明视场光强分布均匀性,在EUV光刻领域及其他成像应用具有很大应用前景.

关键词：极紫外光源自由电子激光匀光管相位光强均匀性

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核酸等温扩增技术在病毒检测中的应用

高等学校化学学报 2024年第7期45卷 1-17页

作者：肖航王小燕邓兆佳廖文静谢文菁彭汉勇中国科学院生态环境研究中心环境化学与生态毒理学国家重点实验室北京100085 中国科学院大学北京100049 中国科学院大学杭州高等研究院环境学院杭州310024

病毒是引发人类疾病的主要病原体之一.传统的聚合酶链式反应(PCR)技术虽然被广泛应用于病毒分子诊断,但其对温度的要求较为严格,限制了其在现场诊断中的应用.为了满足现场快速诊断的需求,核酸等温扩增技术得到快速发展,其无需热循环,可... 详细信息

病毒是引发人类疾病的主要病原体之一.传统的聚合酶链式反应(PCR)技术虽然被广泛应用于病毒分子诊断,但其对温度的要求较为严格,限制了其在现场诊断中的应用.为了满足现场快速诊断的需求,核酸等温扩增技术得到快速发展,其无需热循环,可以在恒定温度下实现核酸扩增,可适应不同的应用场景.本文综合评述了等温扩增技术在病毒检测领域的最新进展,从病毒样本采集、核酸提取、等温扩增检测等几个方面分别进行阐述,探讨了酶辅助等温扩增技术、无酶等温扩增技术以及与多体系串联的级联扩增技术的原理、关键参数及其病毒检测应用,并对比了市场上相关试剂盒的特点.此外,讨论了当前核酸等温扩增技术在病原体检测应用中面临的一些难题,如提取效率、稳定性和成本等,提出了未来的发展方向,为进一步改善现场诊断效率提供了新的思路.

关键词：等温扩增技术 CRISPR检测核酸扩增环境病毒病毒提取

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二氧化碳捕集-转化一体化技术研究进展

科学通报 2024年第8期69卷 1012-1024页

作者：胡登王星博陈新庆孙楠楠魏伟中国科学院上海高等研究院二氧化碳光子科学建制化研究中心上海201210 中国科学院上海高等研究院中国科学院低碳转化科学与工程重点实验室上海201210

CO_(2)捕集利用与封存(CO_(2)capture,utilization,and storage,CCUS)是一项新兴的、可实现传统化石能源大规模低碳利用的重要技术.然而,传统的CCUS技术成本过高,极大阻碍了其推广和应用.CO_(2)捕集-转化一体化技术是一种在CCUS自身框... 详细信息

CO_(2)捕集利用与封存(CO_(2)capture,utilization,and storage,CCUS)是一项新兴的、可实现传统化石能源大规模低碳利用的重要技术.然而,传统的CCUS技术成本过高,极大阻碍了其推广和应用.CO_(2)捕集-转化一体化技术是一种在CCUS自身框架内发展出的集成型CCUS技术.在该过程中,排放源的CO_(2)被吸收剂或吸附剂捕集后,无须经过高能耗的解吸过程而直接与共反应物进行反应,转化为下游产品,从而有望大幅降低减排成本,是一种全新的高效、低能耗CO_(2)减排技术.本文以CO_(2)捕集-转化一体化技术制备不同产品为出发点,从技术方案、材料构建、反应机理等方面进行综述,分析了一体化技术制备不同产品的研究现状和现存问题,探讨了该类技术的发展趋势.

关键词：碳中和碳捕集碳转化一体化

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阿秒脉冲串产生和相位信息重构的对比研究

物理学报 2024年第12期73卷 126-135页

作者：朱孝先高亦谈王羡之王一鸣王佶王兆华赵昆魏志义中国科学院物理研究所北京凝聚态物理国家研究中心北京100190 中国科学院大学北京100049 松山湖材料实验室东莞523808

阿秒脉冲为研究原子、分子和电子的超快动力学提供了前所未有的测量精度.目前最成熟的方法是使用飞秒激光与气体相互作用产生阿秒脉冲串和孤立阿秒脉冲.阿秒脉冲的时域信息以及电子的动力学信息可以通过阿秒条纹相机或基于双光子跃迁干... 详细信息

阿秒脉冲为研究原子、分子和电子的超快动力学提供了前所未有的测量精度.目前最成熟的方法是使用飞秒激光与气体相互作用产生阿秒脉冲串和孤立阿秒脉冲.阿秒脉冲的时域信息以及电子的动力学信息可以通过阿秒条纹相机或基于双光子跃迁干涉的重构阿秒拍频(RABBITT)方法从能谱图中提取.本文研究了阿秒脉冲串的产生、测量和表征,通过自主设计建造的钛宝石放大器和阿秒束线进行实验获得光电子能谱图,并采用不同方法重构阿秒脉冲串的相位信息.这对于深入理解电子动力学并进行相关测量具有重要意义.

关键词：阿秒脉冲串相位重构 RABBITT方法阿秒条纹相机

溶胶-凝胶SiO_(2)减反膜的制备与光学性能研究

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无机材料学报 2024年第5期39卷 525-530页

作者：沈斌张旭熊怀李海元谢兴龙中国科学院上海光学精密机械研究所高功率激光物理重点实验室上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基... 详细信息

碱催化溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜具有优异的光学性能及抗激光损伤性能,是高功率激光装置中的重要组成部分,但其与光学元件之间的结合强度低,使得膜层易发生接触破坏。本研究以“神光II”高功率激光装置溶胶-凝胶多孔SiO_(2)减反膜为基础,通过提拉法在其表层涂覆致密的SiO_(2)薄层后得到机械强度提升的双层SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-MTES),并与常用的单层氨固化SiO_(2)减反膜(SiO_(2)-HMDS)进行相关应用性能的综合比较。结果表明,涂覆SiO_(2)-MTES的熔石英在约800 nm处的峰值透过率大于99.6%,运用1-on-1激光损伤阈值测试方法测得该双层SiO_(2)减反膜的零几率激光损伤阈值为51.9 J/cm^(2)(1064 nm,9.1 ns),与涂覆SiO_(2)-HMDS的性能相当。同时,SiO_(2)-MTES膜层与水的接触角达到117.3°,且在相对湿度大于90%的高湿环境中膜层的透过率较稳定。多次擦拭实验结果表明SiO_(2)-MTES的耐摩擦机械强度明显优于SiO_(2)-HMDS,有效提升了膜层与光学元件之间的结合强度。

关键词：溶胶-凝胶减反膜 SiO_(2) 机械强度

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百纳秒脉宽单频大能量1064 nm激光器

中国激光 2024年第6期51卷 39-47页

作者：于真真钟朝阳王明建宋越刘继桥侯霞陈卫标中国科学院上海光学精密机械研究所航天激光工程部上海201800 中国科学院大学材料与光电研究中心北京100049

报道了基于光纤-固体混合放大的百纳秒脉冲宽度单频大能量1064 nm激光光源的研究工作。采用1064 nm分布反馈(DFB)半导体激光器作为单频连续种子光光源,采用声光调制器将种子光整形为脉冲宽度约为149.0 ns的洛伦兹波形脉冲光,重复频率为6... 详细信息

报道了基于光纤-固体混合放大的百纳秒脉冲宽度单频大能量1064 nm激光光源的研究工作。采用1064 nm分布反馈(DFB)半导体激光器作为单频连续种子光光源,采用声光调制器将种子光整形为脉冲宽度约为149.0 ns的洛伦兹波形脉冲光,重复频率为60 Hz,经过级联的全保偏光纤放大器放大后,获得单脉冲能量约为2.1μJ、脉冲宽度约为216.7 ns的脉冲光输出。固体放大部分采用激光二极管(LD)端面抽运的Nd∶YVO4晶体作为高增益的前放大器进行双程放大,采用LD单侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为预放大器进行双程放大,采用两级LD双侧面抽运的Nd∶YAG板条晶体作为功率放大器,最终获得了单脉冲能量为151.4 mJ、脉冲宽度约为267.8 ns的激光输出。采用光学外差法对输出脉冲激光的线宽进行了测试,线宽约为14.2 MHz。研究结果为星载相干测风激光雷达采用1.06μm的激光光源提供了新的技术路线。

关键词：激光器百纳秒脉宽单频大能量相干测风

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用于扫描隧道显微镜的低噪声前置电流放大器

物理学报 2024年第13期73卷 20-27页

作者：唐海涛米壮王文宇唐向前叶霞单欣岩陆兴华中国科学院物理研究所应用物理中心北京10019 中国科学院大学物理学院北京100190

前置电流放大器是扫描隧道显微镜的重要部件之一,其性能对于扫描隧道显微镜系统的基本操作及新功能开发至关重要.本文详细分析了影响前置电流放大器性能的因素,通过筛选噪声极低的运放芯片和电路结构优化,设计了一款针对扫描隧道显微镜... 详细信息

前置电流放大器是扫描隧道显微镜的重要部件之一,其性能对于扫描隧道显微镜系统的基本操作及新功能开发至关重要.本文详细分析了影响前置电流放大器性能的因素,通过筛选噪声极低的运放芯片和电路结构优化,设计了一款针对扫描隧道显微镜系统的前置电流放大器.该放大器最灵敏档位(1 GΩ)的噪声低至4 fA/(Hz)1/2,带宽为2.3 kHz,具有10 MΩ,100 MΩ和1 GΩ三个测量量程并且可以通过控制信号实现自动切换,测量范围覆盖pA—μA量级的隧穿电流.利用该前置电流放大器展示了扫描隧道显微镜系统的主要功能,包括表面形貌表征、扫描隧道谱测量以及原子搬运,并探索了隧穿电流中散粒噪声的测量.通过散粒噪声随隧穿电流的变化关系,得到隧穿结中散粒噪声的法诺因子约等于1,验证了简单金属隧穿结中电子隧穿满足泊松过程,为表面电子关联体系的高精度表征提供了基础.

关键词：扫描隧道显微镜前置电流放大器散粒噪声

基于模型阶数选择准则的稳健杂波边缘检测方法

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电子与信息学报 2024年第7期46卷 2703-2711页

作者：金禹希吴敏郝程鹏殷超然吴永清闫林杰中国科学院声学研究所北京100190 中国科学院大学北京100049

在雷达目标自适应检测问题当中,辅助数据存在杂波边缘的情况将导致杂波协方差矩阵(CCM)的估计性能出现严重下降,极大地影响目标检测性能。为了解决这一问题,该文提出一种杂波边缘检测方法,能够对辅助数据中杂波边缘数量与位置进行自适... 详细信息

在雷达目标自适应检测问题当中,辅助数据存在杂波边缘的情况将导致杂波协方差矩阵(CCM)的估计性能出现严重下降,极大地影响目标检测性能。为了解决这一问题,该文提出一种杂波边缘检测方法,能够对辅助数据中杂波边缘数量与位置进行自适应判别。首先,假定辅助数据中存在杂波边缘,采用模型阶数选择算法和最大似然估计方法完成杂波参数估计,其中杂波边缘位置由循环搜索方法得到。之后将杂波参数估计结果应用到检测算法中,通过广义似然比检验方法来判断杂波边缘是否存在。此外为了进一步提升算法在小样本条件下的稳健性,引入CCM的特殊结构作为先验知识,将算法推广至CCM为斜对称、谱对称以及中心对称3种结构的情况。仿真及实测数据均表明该文所提算法能够高效地识别雷达辅助数据中的杂波边缘数量和位置,先验知识的引入更能进一步改善算法在辅助数据量较小时的性能。

关键词：自适应雷达检测杂波分类杂波边缘知识辅助

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数据驱动的公共卫生安全

科学通报 2024年第9期69卷 1156-1163页

作者：李翠萍吴林寰舒畅鲍一明马俊才宋述慧中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 国家基因组科学数据中心北京100101 中国科学院微生物研究所国家微生物科学数据中心北京100101 中国科学院大学北京100049 中国科学院北京基因组研究所(国家生物信息中心) 基因组科学与信息重点实验室北京100101 中国科学院微生物研究所微生物资源与大数据中心北京100101 中国科学院微生物研究所微生物资源前期开发国家重点实验室北京100101

在现代社会中,数据已成为重要的生产要素和国家基础性战略资源,是维护国家生物安全与社会稳定的利器[1].正确处理和利用数据,有助于我们及时、快速、有效地发现和解决问题,进一步维护社会的和谐稳定发展.在公共卫生安全领域,公共卫生安... 详细信息

在现代社会中,数据已成为重要的生产要素和国家基础性战略资源,是维护国家生物安全与社会稳定的利器[1].正确处理和利用数据,有助于我们及时、快速、有效地发现和解决问题,进一步维护社会的和谐稳定发展.在公共卫生安全领域,公共卫生安全事件成为21世纪人类生存面临的非传统安全威胁之一,特别是新发再发传染病对全球公共卫生和社会经济安全构成严重威胁[2,3].

关键词：公共卫生安全数据驱动非传统安全威胁全球公共卫生和谐稳定发展传染病 21世纪基础性