关于紫外成像仪的文章:

半导体所等在柔性紫外成像研究方面取得进展

近日,中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室研究员沈国震团队,与香港科技大学教授范智勇课题组合作,在柔性紫外成像的研究中取得新进展。

作为对紫外光的重要应用之一,紫外成像技术在犯罪侦查、漏油探测、火灾监控以及高压线路检测等领域有着广泛的应用。然而传统的紫外图像传感器一般都是基于硅基等刚性衬底,这就决定了其本身无法弯曲、体积较大不易携带,无法满足现代多元社会对其在多个领域,如柔性电子领域的应用需求。与硅基器件相比,柔性紫外图像传感器具有体积小、可弯曲甚至折叠等特点,因而可以和传统的硅基器件形成互补,满足现代社会多元化的需求。

在此背景下,该团队中的博士生李禄东和助理研究员娄正采用在单晶Zn2SnO4纳米线表面修饰ZnO量子点的方法,成功研制出一种同时具备高光电导增益、低暗电流和快响应速度等特点的柔性紫外图像传感器。该器件制作在柔性PET薄膜衬底上,具有优异的可弯曲性和机械稳定性。由于Zn2SnO4纳米线和ZnO量子点之间形成了II型异质结,使得其光电导增益高达1.1 × 107,比探测率为9.0 × 1017 Jones,响应时间仅为47 ms。此外他们还进行了理论模拟,结果与实验数据相吻合。在弯曲条件下,所研制的柔性紫外图像传感器能够有效地对紫外图像进行感应并重现,证明了其在高性能柔性紫外成像方面的潜在应用。该项工作为获得高性能柔性紫外图像传感器提供了一个新的设计思路和可行性工艺。经过进一步的研究和改进,有望实现更高的像素集成度并为高性能柔性紫外成像在实际生产和生活中的应用带来可能。

该项工作得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究项目、北京市自然科学基金等项目的支持。相关成果近期发表在美国化学会期刊ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.7b00749)上。

20170908半导体所等在柔性紫外成像研究方面取得进展

(文章来源:半导体研究所)

日全盲紫外成像仪助力电网安全监测

电晕是电力安全隐患的早期重要征兆之一,它是当局部电场强度达到一定程度时,空气发生局部电离而产生的现象。特别是高压电气设备,常因其设计不合理,设备质量、安装或环境不良,造成局部电场强度增加,产生电晕、电弧等不同形式的放电。放电过程辐射出光波、还有臭氧、紫外线(UV)、电磁辐射和微硝酸等。紫外线是电晕检测定位的关键特征。电晕危害值得关注,产生的腐蚀性物质致使设备破损、老化,损害高压绝缘子,尤其是非陶瓷(NCI)绝缘子。电晕威胁电网输变电安全,尤其是在用电负荷极高的夏天。

电晕产生的热量十分微弱,无法用热红像仪进行探测,而日全盲紫外成像技术可以灵敏捕捉电晕发出的紫外信号,是电晕定位和诊断的高端光电技术。南大五维的技术研发团队长期以来一直致力于日全盲紫外波段探测和成像技术的技术攻关和应用开发,突破国外禁运,实现自主知识产权,核心器件全国产化。该技术采用独到的滤光、探测和图像处理技术,不仅保证了单光子级紫外探测高灵敏度,同时彻底屏蔽太阳光的影响,使得全天时、全天候、高灵敏度的电晕探测成像成为现实,有效的监测、定位和记录电晕、电弧等电力安全威胁目标。日全盲紫外成像仪能够及时对放电位置进行评估,实现电网早期安全预警,降低电能损耗。设备分为手持式、机载、在线等形式,已全面应用于电网安全监测。

(文章来源:生意宝)

在柔性紫外成像研究方面取得进展

近日,中国科学院半导体研究所半导体超晶格国家重点实验室研究员沈国震团队,与香港科技大学教授范智勇课题组合作,在柔性紫外成像的研究中取得新进展。

作为对紫外光的重要应用之一,紫外成像技术在犯罪侦查、漏油探测、火灾监控以及高压线路检测等领域有着广泛的应用。然而传统的紫外图像传感器一般都是基于硅基等刚性衬底,这就决定了其本身无法弯曲、体积较大不易携带,无法满足现代多元社会对其在多个领域,如柔性电子领域的应用需求。与硅基器件相比,柔性紫外图像传感器具有体积小、可弯曲甚至折叠等特点,因而可以和传统的硅基器件形成互补,满足现代社会多元化的需求。

在此背景下,该团队中的博士生李禄东和助理研究员娄正采用在单晶Zn2SnO4纳米线表面修饰ZnO量子点的方法,成功研制出一种同时具备高光电导增益、低暗电流和快响应速度等特点的柔性紫外图像传感器。该器件制作在柔性PET薄膜衬底上,具有优异的可弯曲性和机械稳定性。由于Zn2SnO4纳米线和ZnO量子点之间形成了II型异质结,使得其光电导增益高达1.1 × 107,比探测率为9.0 × 1017 Jones,响应时间仅为47 ms。此外他们还进行了理论模拟,结果与实验数据相吻合。在弯曲条件下,所研制的柔性紫外图像传感器能够有效地对紫外图像进行感应并重现,证明了其在高性能柔性紫外成像方面的潜在应用。该项工作为获得高性能柔性紫外图像传感器提供了一个新的设计思路和可行性工艺。经过进一步的研究和改进,有望实现更高的像素集成度并为高性能柔性紫外成像在实际生产和生活中的应用带来可能。

该项工作得到了国家自然科学基金、中科院前沿科学重点研究项目、北京市自然科学基金等项目的支持。相关成果近期发表在美国化学会期刊ACS Nano(DOI: 10.1021/acsnano.7b00749)上。

(文章来源:科学网)

紫外成像的应用

一、天文

在天文学上,根据维恩定律,很热物体会优先发出UV辐射。由于臭氧层块许多到达地球的表面上的望远镜的UV,大多数UV从空间观测。(见紫外天文学,空间观测站。)

二、 火灾探测

紫外探测器一般使用的固态装置,如一个基于碳化硅或氮化铝,或充有气体的管作为感测元件。于UV光的频谱中的任何部分是敏感的UV检测器,响应由阳光和人造光照射。甲氢火焰燃烧,例如,辐射强烈在185 – 260纳米范围内,只有非常弱的IR区域,而煤火非常弱发射在紫外波段的评价非常强烈IR波长,因此,火灾检测器,同时使用UV和IR检测器的操作是更可靠的比单独用UV检测器之一。几乎所有的火灾发出的UVC波段的辐射,而在这一带是地球的大气层吸收太阳的辐射。其结果是,紫外检测器是“太阳盲”,这意味着它不会引起报警响应来自太阳的辐射,所以它可以很容易地用于室内和室外。

UV检测器敏感的大多数火灾,包括烃类,金属,硫,氢,肼,和氨。弧焊,电弧,防雷击,使用的X射线无损检测金属检测设备和放射性物质的(虽然这是极不可能的),可以生产水平,将激活一个UV检测系统。 UV-吸收气体和蒸气的存在下,将衰减的UV辐射从火灾检测器来检测火焰的能力产生不利影响。同样地,一个存在油雾的情况下,在空气中或检测器窗口上的油膜将具有相同的效果。

三、通过电晕放电检查高压电气绝缘体

UV的其中一项应用是,电气检测电晕放电(通常被称为“电晕”)。绝缘电气装置或污染的降解导致电晕,其中所述的强电场的空气电离,激发氮分子,引起的紫外线辐射的发射。的电晕会降低该装置的绝缘水平。电晕放电产生臭氧,并在较小程度上的氮氧化物,随后可以在周围的空气中,与空气中的水发生反应,以形成亚硝酸和硝酸蒸气。

(文章来源:uvdeng.com)

紫外临边成像光谱仪:探测大气层的“天眼”

人眼看到的大气是透明的,我们看不到大气的变化,更看不到有多少有害气体如妖魔鬼怪般潜伏在大气层中伺机而动。

天宫二号有一对“天眼”,不仅能看到人眼所能看到的可见光,更将视野扩展到人眼所不能及的紫外光。在“天眼”的注视下,大气中的一切都无所遁形。

“臭氧层在地球上空形成一把保护伞,它将太阳光中99%的紫外线直接过滤掉,有效避免地球生物被紫外线伤害,但也正是这层臭氧阻碍了紫外仪器在地面上对臭氧层以上的大气层进行探测,因此我们需要在地球上边安置洞悉大气的‘天眼’——紫外临边成像光谱仪,在太空对地球大气进行‘层析’式探测研究。”紫外临边成像光谱仪主任设计师、中科院长春光机所研究员王淑荣向《中国科学报》记者介绍说。

王淑荣说,通过“天眼”,我们可以看到整个大气层的密度、臭氧、气溶胶、有害气体等的垂直分布及其变化,同时还能监测中层大气的状态与扰动,我们可以了解太阳活动、大气与地球天气及气候的关系,同时还能观测全球环境变化,这一切对于科学和人类生活都非常重要。

天宫二号上的“天眼”有两个,一个叫“前向”,一个叫“环形”,同时对地球大气层进行天底和临边探测。

王淑荣打了个比方:假如将大气层比作一处美景,天底观测便如在它头顶盘旋的小鸟,能看到的是轮廓和总量,而临边观测则相当于仪器与地球边缘大气并肩而立,可以细致欣赏品味它的层次美。

“前向天眼”具备紫外-可见-近红外大气临边成像光谱探测功能,可以对地球临边大气进行切片式探测,反应大气痕量气体的垂直分布信息,并可以获得很高的垂直分辨率。“环形天眼”具备同时对天底大气和临边大气多方位探测的功能,通过反演计算可以获取大气痕量气体多方位的时空分布,进而为大气环境监测和大气科学研究等提供服务。

当前国际上已有的紫外临边探测仪器大多是单个方向(前向),个别有前向和侧向。然而这些探测的明显局限是只能得到一个很窄径迹上的数据,相邻轨道之间有巨大空隙,全球覆盖的时空代表性差,不能获得较密的时空覆盖,不能揭示中小尺度变动特征。就如管中窥豹,可见一斑而难知整体。

天宫二号紫外临边成像光谱仪将“前向”和“环形”组合探测,实现了垂直对地的天底探测和对地球切线方向的临边多方位探测组合及反演比对,实现了对地球大气的多方位、高光谱、多时空分辨率观测,达到比一般临边探测更高水平的层析反演,在国际上是首创。

“该项技术验证及科学实验为下一步空间大气临边成像光谱探测的业务化运行奠定了基础,将在大气痕量气体监测、天气预报、空间天气和物理等领域具有广泛的应用。”王淑荣说。

(文章来源:仪表展览网)

高性能深紫外光电探测器问世

科技日报讯 (记者吴长锋 通讯员周慧)合肥工业大学科研人员成功研发的新型深紫外光电探测器,具备量子效率高、稳定性强且结构简单、成本低廉的优点,其相关成果日前发表在国际材料物理领域重要期刊《先进材料》上。

深紫外光是指波长在280nm以下的光线,深紫外光电探测技术在刑侦检测、电网安全监测、森林火灾告警等领域应用前景广阔。

目前我国深紫外光电探测技术由于受传统器件结构等限制,仍存在着易受环境影响、光电性能较差、器件响应速度和信号利用率难以兼顾等问题。对此,合肥工业大学微纳功能材料与器件实验室开创性地将透光性好、电子迁移率高且电阻率低的电子材料石墨烯和高质量的β-氧化镓单晶片引入深紫外光电探测器中,并提出一种全新的器件MSM结构,实现了对半导体与金属电极接触性能的大幅提升。“在254nm光谱的位置,这种新型器件对深紫外光响应的光电流达到了毫安级,较传统探测器提高了7到8个数量级。由于构成器件的半导体采用高质量体材料,该器件在实际使用中重复性更好,稳定性更为优越。”该实验室负责人罗林保教授介绍说。

据了解,除民用领域外,深紫外光电探测技术在紫外通信、紫外成像、导弹预警与追踪、船舶破雾引航等军事领域有着不可替代的优势,此项研究成果有助于提升我国在深紫外光电探测领域的技术水平,并对提高我国军事高精准打击能力——如导弹制导与控制、电子对抗等电子战系统具有重要的指导意义。

(文章来源:科技日报社-中国科技网)

无人机戴“眼镜”,诊断高压线!

紫外成像检测技术是通过捕捉高压设备电气放电时产生的紫外信号,经过处理后成像并与可见光图像叠加,确定电晕位置和强度,从而为进一步评价电力设备的运行状况提供依据,将缺陷发现在萌芽阶段,是带电检测的尖端诊断手段。

目前,国内该项技术仍停留在操作手持式紫外仪站在地面检测的阶段,容易受到视角和距离的影响,留下检测死角和盲区,从而降低检测的精准度。

怎么办呢?

湖北的电网小伙伴提出了将紫外成像检测技术融入无人机系统的全新设计理念。经过两年多的科技研发、技术攻关、模拟实验、生产应用……他们终于成功把紫外装置及模块融合到无人机硬件设备和飞控系统中。

无人机会把拍摄的紫外电晕检测数据及图像同步、实时、清晰、准确传输到地面站及在线监测终端,真正做到了无人机与紫外成像检测技术的集成一体化。从此,超高压输电线路多了一个戴“眼镜”的空中守护者。

20161104

2016年9月13日,湖北电网小伙伴利用此技术成功巡检了500千伏渔兴二回350号杆塔设备。这是国内首次将小型无人机融合紫外成像检测技术的科技成果应用于电力生产中,成功填补了国内该领域技术空白。目前,相关专利已申报国家专利局受理。

(文章来源:中国网)

紫外成像原理与检测方法

在高压设备电离放电(Discharge)时,根据电场强度(或高压差)的不同,会产生电晕(Corona)、闪络(Flash-Over)或电弧( Electric Arc)。电离过程中,空气中的电子不断获得和释放能量。当电子释放能量即放电时,会辐射出光波和声波,还有臭氧、紫外线、微量的硝酸等。紫外成像技术,就是利用特殊的仪器接收放电产生的紫外线信号,经处理后成像并与可见光图像叠加,达到确定电晕的位置和强度的目的,从而为进一步评价设备的运行情况提供依据。紫外线的波长范围是40~400nm,太阳光中也含紫外线,但由于地球的臭氧层吸收了部分波长的紫外线,实际上辐射到地面上的太阳紫外线波长大都在300nm以上,湿度传感器探头,不锈钢电热管,PT100 传感器,流体电磁阀,铸铝加热器,加热圈

低于300nm的波长区间被称为太阳盲区(Solar Blind)。

空气的主要成分是氮气,而氮气电离时产生紫外线的光谱大部分处于波长280~400nm的区域内,只有一小部分波长小于280nm。小于280nm的紫外线处于太阳盲区内,若能探测到,只可能是来自地球上的辐射。我们这次应用试验所用的最新一代紫外成像仪CoroCAM IV+,其原理就是利用这一段太阳盲区,通过安装特殊的滤镜,使仪器工作在紫外波长240~280nm之间,从而在白天也能观测电晕。CoroCAM III及前几代产品,由于受太阳光中紫外线干扰太明显,只能在白天限制使用或者干脆只能在晚上使用。

由于电晕一般在正弦波的波峰或波谷产生,且高压设备的电晕在放电初期总是不连续、瞬间即逝的,紫外成像仪根据电晕的这个特性,在观测电晕时,有两种模式供选择。一种是活动模式,实时观察设备的放电情况,并实时显示一个与一定区域内紫外线光子总量成比例关系的数值,便于定量分析和比较分析。另一种是集成模式,将一定时间区域内(该区域长短可调)的紫外线光子显示并保留在屏幕上,按照先进先出(FIFO)和动态平均的算法实时更新。该模式下若正确调节仪器,可清楚地看到设备放电区域的形状和大小。

(文章来源:仪表展览网)

荷飛行5年之久的朱諾探測器到底是什麼?—— 朱諾飛船的科學載

朱諾飛船攜帶的載荷中包括29台感受器,它們將數據傳輸給9台載荷。其中的8台科學載荷――包括MAG,MWRz,重力科學,WAVES,JEDI,JADE,UVS以及JIRAM設備被歸為科學載荷;最後一個JunoCam相機則主要是一台用於教育和公眾宣傳目的的載荷。

由於朱諾採用的是大橢圓軌道,在其運行時有時候會距離木星很遠,有時候則會很近,因此絕大部分的科學探測任務將在軌道上最接近木星的大約3個小時內進行,當然在軌道上其他位置時也會進行校準、一些遠距離觀測以及磁場探測等科學探測工作。

1) Gravity Science――重力科學載荷

重力科學載荷將賦予朱諾探測器對木星引力場的探測能力,據此我們將探查木星的內部結構。

朱諾探測器上安裝的兩台發射機應答器分別在X波段和Ka波段工作,它們能夠接收來自地球上美國宇航局深空網(DSN) 系統向飛船發送的信號並立即向地球返回一個對應信號。這些回傳信號在抵達地球時,地面科學家們將對信號頻率進行分析,由於木星引力場的局部性差異,這些信號將顯示輕微的頻率變化,這種變化反應了木星內部結構的差異。Ka波段應答器設備由意大利航天局提供。

2) Magnetometer: 磁強計

磁強計將讓朱諾飛船能夠繪製木星磁場的詳細三維立體結構圖。

朱諾飛船搭載的磁強計是一類磁通門探測器,其可以對木星磁場的強度和磁感線方向進行探測。該系統中自帶的“先進恒星導航儀”將為系統提供磁強計自身方位朝向的信息。和其他探測器一樣,朱諾飛船的磁強計設備被安裝在三根伸出的太陽能帆板中的一根的頂部,以便儘可能地遠離飛船本體。這樣做主要是為了避免飛船自身其他設備工作時產生的磁場干擾磁強計對木星磁場信號的測量。

另外,為了進一步修正飛船自身設備對木星磁場信號測量可能產生的干擾,朱諾安裝了兩台磁強計,一台距離飛船本體大約10米,另一台則距離大約12米,通過對這兩台設備獲得數據的對比,科學家們能夠準確剔除掉來自飛船設備的干擾信號。朱諾的磁強計設備由美國宇航局戈達德空間飛行中心設計和製造,而“先進恒星導航儀”設備則由丹麥技術大學設計和製造。

3) MWR――微波輻射計

朱諾的微波輻射計設備將穿透木星的雲層,揭示其深部大氣的結構,成分和運動情況。其最大穿透深度可以達到相當於地球上1000倍大氣壓強深處,大約相當於木星雲層頂向下深入550公里。

微波輻射計系統包括6台獨立的輻射計,用於測量來自6層不同雲層的微波信號。每個輻射計都擁有一根從飛船本體的六邊形艙體向外伸出的天線。每根這樣的天線都與一根數據線相連接,最後接入電子艙內部的接收器。該設備由美國宇航局噴氣推進實驗室(JPL) 設計並製造。

4) JEDI――木星高能粒子探測器

木星高能粒子探測器對空間中的高能粒子進行探測並觀察它們與木星磁場之間的相互租用。

JEDI設備包括3台相同的感受器,每台都擁有6個離子和6個電子觀測通道。這台設備將與微波輻射計以及JADE(木星極光分佈實驗) 設備聯合工作,對木星極區上空的情況進行探測,尤其關注木星強烈而明顯的南北極光。

這台設備由美國約翰・霍普金斯大學應用物理實驗室(APL) 設計並製造。

5) JADE――木星極光分佈實驗

“木星極光分佈實驗”設備將與朱諾搭載的部分其他設備合作,研究造成木星極光產生的粒子運動和機製過程。

“木星極光分佈實驗”設備包括一台電子艙並附帶4台感受器,其中的3台用於探測飛船周圍環境中的電子,第四台主要用於識別帶正電的氫、氦、氧和硫等元素的離子。當探測器從木星極光上空飛過時,這些設備將能夠識別衝入木星極區上空大氣的粒子類型有哪些。

這台設備由美國宇航局西南研究所設計並製造。

6) WAVES――等離子體電波設備

等離子體電波設備將測量木星磁層內部的無線電波與等離子體波信號,這將幫助我們理解木星磁場(magnetic field) 、大氣層(atmosphere) 和磁層(magnetosphere) 之間的相互關聯。

等離子體電波設備包含一個V型天線,高度約4米。這台設備由美國艾奧瓦大學研製並製造。

7) JIRAM――木星紅外極光繪圖儀

木星紅外極光繪圖儀將對木星極光周圍的大氣進行觀察,幫助科學家理解磁場與極光之間的關聯。這台設備將能夠探測木星雲層下方大約50~70公里深度的情況,那裡的大氣壓力大約是地球上海平面高度氣壓的5~7倍。

木星紅外極光繪圖儀包括一台相機以及一台光譜儀,後者能夠將光線分解為各單一組成波段,類似三棱鏡。而相機將獲取紅外波段影像,這是熱輻射波段,波長範圍大概是在2~5微米左右,這一波長要比肉眼可見的波段長3~7倍。

木星紅外極光繪圖儀由意大利國家天體物理學研究所研製並製造,並得到意大利空間局的資助。

8) UVS――紫外成像光譜儀

紫外成像光譜儀將拍攝木星極光的紫外波段圖像。與JADE以及JEDI設備共同協作,它們將能夠幫助科學家們理解木星極光,粒子流和磁場之間的相互作用。

紫外成像光譜儀包括兩個獨立的部分:一台安裝在防輻射電子艙上的專用望遠鏡/光譜儀。其中的望遠鏡主要用於為光譜儀採集光線。而另一部分則是該設備的電子設備部分,其位於飛船的電子設備艙內部。紫外成像光譜儀由美國宇航局西南研究所研製並製造。

9) JunoCam――朱諾相機

朱諾相機將拍攝可見光波段木星的彩色圖像。

朱諾相機將有能力獲取木星大氣和極區上空的廣角圖像。這一設備從設計之初就被定位為用於公眾科普用途的全彩色相機。公眾將有機會親身參與從原始數據生成圖像產品的過程並幫助挑選該相機拍攝的目標。

朱諾相機的硬件設備是基於美國好奇號火星車的下降相機而設計的。而其使用的部分軟件則源自最初為火星奧德賽以及火星勘測軌道器(MRO) 設計的程式代碼。該設備由美國馬林空間科學系統公司提供。

(文章来源:新浪香港)

照出防晒漏洞Sunscreenr紫外线相机

随着端午过后,渐渐迎来了不断增高的温度,每天的日晒成为不可避免的考验。虽然防晒霜可以保持皮肤的嫩白湿润,但谁也不能保证涂抹的防晒霜100%到位。

Sunscreenr微型紫外线相机,就是一款能够通过拍照,来检测涂在脸部和身体上防晒霜的分布和厚度,便于及时补妆增加防晒系数的装备。Sunscreenr采用专业防水设计,能够适应海滩和游泳池等环境下使用。

在Sunscreenr拍出来的照片中,防晒霜较厚的皮肤部分呈现出的颜色更深。如果在照片里有一块皮肤比周围的颜色浅,那么就说明这块皮肤的防晒霜不足,需要进一步的涂抹。Sunscreenr相机还能拍摄30秒的视频,更清晰的跟踪防晒霜分布校测结果。

(文章来源:DoNews)

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