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用户专访|香港理工大学:与飞纳电镜的十年之缘

 更新时间:2023-03-16 点击量:3799

光子学(Photonics)是研究作为信息和能量载体的光子的行为及其应用的学科,是科学研究的一个主要分支,在 21 世纪的技术进步中发挥着重要作用。光子学是宽带有线和无线网络的基础技术,也已广泛应用于传感、能源、纳米技术、成像、先进制造和生物医学等。


香港理工大学(PolyU)的光电子研究中心(Photonics Research Institute,简称 PRI),在探索光子技术在光通信、传感、能源、成像和其他生物医学应用方面有着悠久的研究历史,与工业界广泛合作,带来了众多研究突破。


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在该领域的研究中,对材料进行微观结构观测是一项必要的表征手段。早在 2010 年,香港理工大学的光电子研究中心,便选择了飞纳扫描电镜来满足他们的微观检测需求,并且将扫描电镜成像结果与其他分析技术相结合,以进一步研究材料的行为和性能,从而推动光子学领域的发展。13 年过去了,这台第一代 Phenom Pro G1 仍在正常服役,继续帮助课题组的老师和学生们进行高效率的微观测试。


今天我们有幸采访到光电子研究中心的崔静娴老师,谈一谈飞纳电镜对于她们课题组的帮助以及对于飞纳电镜的评价。


Phenom:崔老师,目前您课题组的主要研究方向是什么?可以应用在哪些领域呢?

崔老师:我们课题组主要研究不同材料的光纤的制备以及应用,包括石英和塑料光纤。主要应用包括光纤光学传感器、生物医疗以及机械系统的健康监测等。


Phenom:使用飞纳电镜帮助课题组解决了什么问题?

崔老师:我们使用飞纳电镜的主要是检查光纤端面。由于光纤的结构,尺寸会极大地影响光纤性能,在制备过程中实时观测端面结构,对光纤的制备有正反馈的作用。


Phenom:Phenom Pro G1 是飞纳电镜的第一代产品,从 2010 年开始,目前已经服役了 13 年。从您这么多年的使用体验上来说,您如何评价飞纳电镜?

崔老师:飞纳电镜系统体积小,且响应速度快,通常样品准备好后,十几秒就能进行观测。系统稳定,抗干扰,对实验环境要求不苛刻。因为我们的样品通常在微米级别,G1 的分辨率就可以满足需求,为我们日常的研究提供很大的帮助。


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已经服役 13 年的 Phenom Pro G1,目前还在正常使用


目前,在课题组的众多研究成果中,可以经常看到飞纳电镜的身影。


1. 一种高双折射悬式芯光纤的制备、表征和传感应用

发表期刊:JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY

DOI: 10.1109/JLT.2014.2319818


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本文作者使用“堆叠拉伸法",即采用两种不同大小的毛细管进行堆叠,利用小的尺寸偏差以及中心的大间隙形成椭圆形芯,从而制得高双折射悬式芯光纤(HB-SCF)。并对该光纤的光学性能进行了表征,进一步探究了其在压力、应变和温度等环境变化下的响应特性,发现该光纤具有较好压力灵敏度、较高的应变灵敏度以及极低的温度灵敏度。该光纤在气体检测和压力测量等领域具有一定的潜在应用。


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由于压力差,气孔被扩大并拉长。同时,当毛细管壁融合以平衡压力时,形成了椭圆形的芯。文中使用飞纳电镜对 HB-SCF 的横截面进行了表征(图b)。


2. 多芯光纤内嵌布拉格光栅的二维矢量加速度计

发表期刊:OPTICS EXPRESS

DOI: 10.1364/OE.27.020848


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本文作者所设计的二维加速计可以同时获取频率、加速度和振动方向的性能参数,并在 0-180° 范围内实现了 0.127° 的最佳方向精度。此外,通过调整自由光纤的长度和重量,可以优化共振频率和灵敏度。所提出的传感器制作简便、多功能,有望在工业应用的动态监测中发挥潜在的作用。


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文中使用飞纳电镜对七芯光纤结构的端面进行了微观表征(图a),并测量芯和包层的直径分别约 8 微米和 150 微米。


3. 用于弱耦合 OAM 模态分复用传输的弯曲不敏感葡萄柚型多孔环芯光纤

发表期刊:JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY

DOI: 10.1109/JLT.2020.2987328


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本文介绍了一种葡萄柚型中空环芯结构光纤,具有良好的弯曲无损特性。实验结果表明,该光纤可同时传输两个轨道角动量(OAM)模态,且模态之间相互独立,可以在单一光纤上实现 OAM 模态分复用传输。该光纤对弯曲和扭曲的容忍度较高,可用于光通信、传感和激光加工等领域。


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不同温度和不同真空条件下制备得到的葡萄柚型中空环芯光纤,文中使用飞纳电镜对光纤的横截面进行了微观表征(图 b 和 c)。


13 年过去了,Phenom Pro 系列产品从第一代 G1 已经升级至第六代 G6,性能不断提升,分辨率从 30nm 已经提升至 6nm。并且飞纳电镜不断创新,开创了台式场发射扫描电镜 Phenom Pharos, 进一步将台式扫描电镜的分辨率提升至优于 1.5 nm。


此外,为了提升用户体验,飞纳电镜的用户界面也进行了全面升级,用于成分分析的能谱(EDS)硬件和软件的集成式设计,现在只需要一个显示屏即可完成扫描电镜图片和能谱结果的获取,并可以实现离线处理能谱数据,更加方便快捷。


飞纳电镜之所以赢得众多用户的长期信赖,是因为飞纳电镜始终在用心倾听客户的实际需求,不仅致力于产品的升级创新,也在致力于持续提升用户体验。目前在上海(总部)、北京、广州、成都等地均有 Demo 体验中心,快来预约体验吧。


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