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你是我的眼!中科院上海技物所两大载荷助力“看清”火星黑山羊

你是我的眼!中科院上海技物所两大载荷助力“看清”火星

图说:火星矿物光谱分析仪实验室测试照片 中科院上海技术物理研究所供图新民晚报讯(记者 马亚宁)到火星去!今天中午12时41分启程的中国首次火星探测之旅,是2020年最令人期待的空间任务之一。火星上有什么,是否有过生命的出现,是不是也像地球一样蕴含矿物“宝藏”?由中科院上海技术物理研究所研制的两大载荷:搭载在火星车上的火星表面成分探测仪,以及轨道器上的火星矿物光谱分析仪,将替我们到火星去寻找与发现。2020年是火星探测活动的窗口期。今天,我国成功发射火星探测器“天问一号”,将要实现对火星的“环绕、着陆、巡视”三个目标。起点高、难度大,为此,中国火星探测器“备齐”了造访火星的“双驾马车”——环绕器和着陆巡视器。其搭载的13种有效载荷中,火星表面成分探测仪是“火星车”上的主要有效载荷之一,勘查火星地表情况是它的专长。火星表面覆盖尘埃,想要准确获取火星尘埃之下的物质成分,必须剥去尘埃或者进行破坏从而深入岩层取样。搭载在火星车头部位置的火星表面成分探测仪,足足重15.7千克。“它就像火星车‘车头’,占火星车总载荷重量的一半,是用激光探测火星表面的物质成分。”中科院上海技物所研究员徐卫明告诉记者,中国火星车采用的表面成分探测技术,与此前美国技术的不同,主要包括主动激光诱导击穿光谱探测和被动短波红外光谱探测技术。它们都能对着陆区的火星表面元素、矿物和岩石开展高精度的科学探测,对研究火星的形成、地质的长期演变过程等具有重要的科学意义。图说:火星表面成分探测仪鉴定件调试(从左到右舒嵘、金焱飞、徐卫明) 中科院上海技术物理研究所供图特别是主动激光诱导击穿光谱探测,上海技物所副所长舒嵘研究员将它的工作状态比作给火星表面“针灸”。“激光在极短时间内汇聚在直径为0.2毫米的小圆点上,瞬时迸发出巨大能量。高达上千摄氏度的瞬间温度,能将火星表面物质激发出等离子体。等离子体呈现出的状态,犹如一个个微小的白色火花。通过探测火花的光谱成分、气体成分等,可以高精度地分析出火星表面元素成分。”这一切要在夜晚极寒的火星上顺利完成,是整个项目最大的挑战。据介绍,中国“火星车”采用太阳能驱动,而火星表面的太阳光较地球弱2.5倍,能源“先天不足”。同时,火星昼夜温差巨大,尤其晚上到达零下130℃的极低温度。所以,科研人员给火星表面成分探测仪穿了许多层“厚衣服”防寒,以保证仪器设备不被冻坏。而且,进一步提高太阳能的能源利用效率,让探测仪能在“低温模式”下自如运转。“探测仪可以实现每300毫秒主动诱导激发一次,所得的数据存储在火星车里。等到火星运行到距离地球较近的位置时,再将数据传回地面。”而另一台“沪产”载荷,火星矿物光谱分析仪,则是在轨道器中完成任务。“光谱仪通过获取火星表面可见至中波红外宽谱段(400nm~3400nm)的光谱成像数据,为火星表面物质成分的调查和分析的科学探测任务提供科学数据。”为了适应轨道器中的“腾空”工作状态,上海技物所研究员何志平带领团队,采用推帚式成像、多元实时动态融合的总体技术方案,突破了红外背景抑制、高效自由曲面-光栅分光组件、器上太阳及灯组合定标等关键技术,同步实现了设备轻小型、低功耗与高性能的三合一。今年春节前后,新冠疫情告急,而此时也正是火星探测载荷最后冲刺的实验期。两大载荷团队的每位成员心里牢记“火星计划”,积极主动调整原定的个人计划,尽全力保证重大项目进度不受影响。火星矿物光谱分析仪团队里,有位湖北籍技术骨干,本计划回乡过年,可自驾车已开到了家乡,担心不断发展的疫情可能给项目带来风险,车子根本没做任何停留,马上掉头千里奔袭返回上海。最终,经过两大团队打出了一系列精准管控和灵活调整的配合“组合拳”,从去年底到今年初,两台关键载荷按照原计划顺利完成了一系列定标测试后交付北京总装,并顺利完成了与火星探测器的其他设备进行联机测试。待到明年“天问一号”进入火星轨道,火星车顺利着陆后,来自中科院上海技术物理研究所的两大火星载荷将开始启用,睁大眼睛“看清”火星,为我们带回来自火星的“深度讯息”。

逗阵儿

上海技物所举办2020年科学节活动

10月31日至11月6日,中国科学院举办第三届科学节活动,主题为“嗨,科学!”,以科学的多样色彩为基调,注重科学与艺术的充分融合,让公众近距离接触前沿科技成果,激发公众用好奇拓宽知识边界,用科学连接未来生活。10月31日至11月2日,中科院上海技术物理研究所举办2020年科学节系列活动。活动期间,上海技物所研制的风云三号、四号气象卫星、海洋一号D星、高分七号卫星等相关光学载荷获取的图像入选北京主会场“科学之美”主题图片展。10月31日,上海技物所研究生志愿者队在中科院上海分院通过线下开展线上直播的形式,为公众带来了“AI视觉大体验”的科普展示项目。该项目形象生动地演示了机器视觉的基本原理,并通过“秃头生成器”、“微表情检测器”、“动态表情生成器”等趣味体验勾画了机器视觉技术的广阔应用前景。同日,部分职工代表携家属开展“体验科技发展 参与创新实践”科普行,大家前往崇明区和虹口区的科普教育基地感受民俗文化、体验绿色环境、领略科技发展。11月2日,空间主动光电技术重点实验室成员来到上海市曲阳二中,为同学们带来了劳技课。同学们通过亲手装配红外感应小夜灯,学习红外探测的基本原理,了解红外技术的应用。“科学之美”主题图片展“AI视觉大体验”在上海分院分会场展示“创工坊”进校园——红外感应灯DIY【来源:上海技术物理研究所】声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。 邮箱地址:newmedia@xxcb.cn

始于玄冥

十年磨剑“芯”突破

编者按全省科技创新大会提出,抓创新就是抓发展,谋创新就是谋未来。近年来,我省不少企业纷纷建立企业技术中心、研发中心、工程实验室等,使之成为企业创新的“强磁场”、市场竞争的“撒手锏”和企业效益的“聚宝盆”。近日,湖北日报全媒记者走进高德红外、格林美、良品铺子等多家企业,探寻企业实验室以市场为导向全力研发、助推企业高质量发展的生动故事。敬请关注。“十年磨一剑,我们不仅将红外芯片造出来了,而且达到了世界先进水平!”3月12日,全国政协委员、武汉高德红外股份有限公司董事长黄立,掩饰不住内心的兴奋。最近,全球领先的红外热像仪专业研制厂商——高德红外可谓“双喜临门”:2月18日的全省科技创新大会上,其高性能制冷红外焦平面探测器关键技术及应用项目荣获省科技进步一等奖;一周后,该公司百万像素中中波双色制冷红外探测器项目成果,被省技术交易所组织的评价专家组一致认为,“具有自主知识产权,填补国内空白,整体水平达到国际先进水平”。十年回眸,高德红外探测器中心研发团队一步一个脚印,矢志不移往前冲,终于实现了我国在制冷红外探测器芯片领域的重大技术突破,使得中国跻身全球少数几个能独立研制大面阵制冷双色红外探测器及其应用产品的国家行列。向“卡脖子”技术持续冲击去年抗疫中,红外热像仪成为筛查新冠肺炎患者的利器。而其核心器件探测器芯片,过去长期被美国等国垄断。早从2008年起,高德红外就持续投入巨资、技术精英研制红外探测器芯片。曾就职于中科院上海技术物理研究所的高德红外探测器中心副总经理周文洪博士告诉湖北日报全媒记者,历经近十年攻关,该公司于2017年自主研发出了高性能制冷单色百万像素红外探测器芯片,力推企业当年营收跃升至10亿级。彼时,少数西方发达国家已掌握百万像素双色红外探测器芯片技术,并对我国实施技术封锁。我国在大面阵、双色探测器领域与之差距明显。“双色芯片最大的好处,是有更强的目标识别能力。”周文洪解释,红外芯片能探测很弱小的目标,但目标识别能力较弱,若加入另外一个波段,可根据目标在两个波段的光谱特征信息,区分识别目标是什么、属何种类型。在周文洪看来,红外芯片从单色到双色“非常难”,首先是芯片所用的材料体系不一样,双色芯片需用到碲镉汞、超晶格等特殊材料,仅材料改进攻关就花了3年。其次,红外芯片要通过“读出电路”,将光转化成电子,采集起来后放大,最后以视频格式输出。这就需要将读出电路与红外芯片“互联”。双色芯片像素高达130多万,是单色芯片的16倍,每个像素都有一个焊点,一个指甲盖大小的空间内如此巨量的焊点、精密的结构,如何保证与读出电路无缝互联呢?可用倒装焊接机,但问题是,国内的倒装焊接机精度只有3微米左右,而双色红外芯片的设备精度要求在1微米以下,即一根头发丝直径的1/50,而要进口高精度的该设备,没门!没办法,技术人员只好不停地试验、总结、修改方案,做了数百次试验,董事长黄立经常到项目组,和大家一起开会、讨论方案……跨学科融合创新成攻坚“法宝”“建议从工艺设计上做文章,降低对现有设备精度的要求。”关键时刻,黄立支招。董事长的话,让众人眼前一亮。高德红外有一条MEMS(微机电系统)生产线,一直应用于非制冷单色探测器生产,能否借用过来呢?MEMS研发经理马占锋与制冷芯片研发室主任刘斌各带着近30人的研发团队开起了“诸葛亮会”。“要提高设备精度,可尝试在MEMS上加一些微结构。”在微结构微组装上颇有建树、拥有十多项专利的制冷芯片研发室工程师金迎春建议。联合攻关团队当即展开试验,结果证明这种结构具有较好的限位、自校准作用。焊点互联对接中,还要防止红外芯片侧滑损伤。为此,MEMS研发经理马占锋带领研发人员想出了一个法子:在芯片外围筑一道方体“围墙”,通过交叉融合MEMS技术,把需焊接的小凸点围起来,然后应用光刻机、蚀刻机实施无损伤刻蚀,在芯片上挖一个长方体洞,再通过限位、自校难,成功将设备精度从3微米提升至1微米以下,使芯片与读出电路精准互联。“跨学科交叉融合创新发挥了重要作用”,刘斌说,研发团队将先进的非制冷芯片MEMS技术和设备应用到制冷芯片研发,一举攻克了让130多万个像素点连通率达99.99%以上的微组装技术难题。如今,高德红外拥有国家级企业技术中心,研发团队超过1200人,博士、硕士占比超六成,年研发投入占到企业支出的10%以上,累获国家专利300多项。应用“蓝海”有望大拓展“正是有了中国红外芯,红外热成像技术才大范围普及。”黄立认为,目前高德红外部分型号的红外芯片成本已降到几百元,随着红外核心芯片小型化、低成本、高可靠性、大批量生产的实现,红外技术在电力、工业、安保、智能驾驶、智慧家居、医疗检测等民用领域的应用不断扩大。他表示,高德红外刚刚通过鉴定的百万像素中中波双色制冷红外探测器,是我国第一次研制成功的百万级像素大面阵、双色探测器,打破了发达国家的技术垄断。2021年2月25日,省技术交易所组织的评价专家组认为,该成果关键指标噪声控制在两个波段都小于20mK,双色探测器像素1280×1024,两项关键指标均达国际领先水平。多年来,强大的自主创新能力助推了高德红外各型号产品订单尤其是民品订单的快速增长。业绩快报显示,2020年,高德红外营收超过32.7亿元,同比近乎翻番,利润增长4倍多。业内人士表示,高德红外双色芯片最新成果的问世,将提升整个红外行业应用水平,促进红外上游材料及下游应用产业的协同健康发展,推动红外热成像技术在智能制造、航空航天、资源勘探等诸多领域大显身手。【记者手记】“领路者”的矢志不移以全部积蓄30万元起家,仅用了十余年,高德红外创始人黄立就将一株民营科技企业的幼苗,培育成了全球红外热像仪行业的参天大树。高德何以能?创企之初,黄立就为公司取了英文名字“GUIDE”,意即向导、领路者,从一开始就树立了勇当行业“领路者”“发展民族红外事业”的雄心壮志。从单色芯片到百万像素双色芯片,十年磨一剑,高德瞄准国际领先技术的脚步从未停歇。从中科院等一流机构招揽精英、持续投入巨资研发、老板亲自上阵出谋划策……高德始终将研发和技术放在首位,一切资源都为之敞开大门,加之诱人的薪酬激励机制,激发了研发团队奋力拼搏,多出领先成果。谋创新就是谋未来。矢志不移勇当“领路者”的企业家,势必引领行业未来。(湖北日报全媒记者 李剑军 实习生 吕梦媛 通讯员 余小小)

如此

上海技物所等利用“香蕉球”效应实现太赫兹高频信号传递

近日,中国科学院上海技术物理研究所副研究员王林与研究员陈效双、陆卫研究团队,联合东华大学、意大利拉奎拉大学,通过精确操控第二类狄拉克费米子态诱导布洛赫自旋电子单向散射,实现高频信号传递,相关研究成果以 High-frequency rectifiers based on type-II Dirac fermions(DOI: 10.1038/s41467-021-21906-w)为题,发表在《自然-通讯》( Nature Communications)上。 微电子芯片类似于一个“足球场”,如果把电子比喻成足球,信息交换主要依赖于电子点对点的快速传输、存储与处理,但电子受到阻碍会产生功耗、热耗散等。随着信息技术发展,预计6G智能应用场景所需的高数据速率将进入太比特每秒(Tbps)的水平。喜欢看足球的人知道,“香蕉球”能够一边飞行一边自转,巧妙绕过人墙,以刁钻角度入网。如果能够改变电子的直线传输方式,借助于类似“香蕉球”的电子自旋地传递,那么,电子传输有可能绕过障碍物实现电子能量转化,将在低功耗和高能效水平下展现出更多的信息存储、更快的信息交互和处理。 研究人员通过自旋极化角分辨光电子能谱(spin-ARPES)实验给出电子在自旋(s)、能量(E)、动量(k)三个维度详细信息,在NiTe2材料表面观察到自旋态电子的分布。当交变的电磁波作用在这些自旋的电子后,受电磁力的作用自旋电子会产生的周期性振荡,形成手性Bloch电子态。这些电子好比于运动场上“高速旋转的球”,当两个运动方向相反且自旋方向也相反的电子遇到晶格散射场力作用时,每个自旋电子均会出现类似“香蕉球”一样地反射并朝着同一个方向发生偏转,即在宏观上产生横向方向上的直流电。即使在高于太赫兹(1THz=1012Hz)的频率下,依然显示出高达251 mA W-1的室温太赫兹灵敏特性,实现宽波段工作、较高的动态范围和高分辨太赫兹成像通讯功能。这种自旋电子的“香蕉球”运动改变了传统的点对点信息传递方式,通过光场同时操纵电子自旋和电荷来进行超高速率和极低功耗的信息处理,为探索新型太赫兹光电物理和高灵敏度应用提供新思路。上海技物所和东华大学联合培养的博士研究生张力波为论文的第一作者,王林、陈效双与意大利拉奎拉大学教授Antonio Politano、东华大学教授邢怀中为论文的共同通讯作者。研究工作得到国家重点研发计划、国家自然基金委员会、上海市科学技术委员会及“启明星”人才计划等的支持。天线集成高频太赫兹整流器示意图【来源:上海技术物理研究所】声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。 邮箱地址:newmedia@xxcb.cn

孰为圭璋

青年科学家王小坤:执着科研路 为红外探测器“造房子”

王小坤在实验室。 郑莹莹 摄中新网上海11月30日电 题:青年科学家王小坤:执着科研路 为红外探测器“造房子”作者 郑莹莹40岁的中国科学院上海技术物理研究所正高级工程师王小坤回老家时,每当有人问他在上海做什么,他都这么回答:“你看新闻联播天气预报上的风云气象卫星云图,那就是我们单位做的。”王小坤于1978年出生,江苏东台人。一转眼,他走上科研路已经18年了,现在主要承担多个中国国家重大项目的红外探测器组件技术及应用研究。2000年他刚到中国科学院上海技术物理研究所的时候,当时中国的科研投入相对不多,整体“科研节奏”并不快。刚进所的时候,王小坤所在的课题组一年才有一两个项目在运行;而现在课题组每年大概要做15个项目,技术要求也比以前高多了。王小坤回忆,他刚到上海技术物理研究所的时候,课题组在一幢三层小楼上,有几个简陋的房间,设备也很简单。他感叹,但就在这么简陋的环境下,上一代科学家们还研制出了中国第一个180元的光导探测器,很不容易。王小坤的主要工作是进行红外探测器组件航天应用的工程化技术攻关。所谓“组件”,王小坤解释,即是给红外探测器“造房子”,因为红外探测器的工作环境很苛刻,需要在零下197摄氏度的低温区,因此要给它提供真空环境、电、光,还要保证其在“房子”里的活动等等。这些年王小坤给红外探测器造了不少“房子”,先后参加了多个项目的发射任务,包括:“实践七号”科学试验卫星上,他参与做了中短波红外线列探测器组件,这也是中国第一个实现空间应用的国产焦平面探测器组件;“天宫一号”上,他参与做了中国第一个长波长线列探测器工程组件;“天宫二号”上,他给红外载荷——宽波段多角度光谱仪“搭房子”;早年他还参与了“风云二号”上扫描辐射计的研制……这10来年,伴随中国科技的发展,红外探测器越做越大,需要建造的“房子”也越来越大,“房子”里的设施也越来越复杂。王小坤说,相较2007年以前,探测器组件规模扩大了100多倍,需要集成的波段也越来越多,难度也提高很多。王小坤在实验室。 郑莹莹 摄打个形象的比喻,如果说以前做的是个“单人间”,现在要做的就是“多层楼的群租房”。现在“房子”里面住着不同波段的探测器及其配套的光学元件,不同类型“住客”需要入住不同楼层,彼此之间有很高的位置精度要求,不能互相干扰,需要的“饮食”(分配到的光和电)也不一样,只有将这些日常的“物业管理”都安排妥当了,才能把整体性能发挥到最佳。伴随着红外探测器的发展,这些年来,上海技术物理研究所里的高楼建起了,一批批先进设备进来了,王小坤也从一个“科研小兵”成长为课题组组长。一晃18年过去,他也到了不惑之年。他的同学有时候调侃他:“你十几年居然都没挪动过(工作)。”王小坤确实是个执着的人,但他说,客观上讲,这过程中他也彷徨过,比如曾犹豫要不要到“科研院墙”之外去谋生存,然而总觉得那只是“打工赚钱”,而科研工作能带来一些在他处难以获得的满足感,那种自豪就宛如跟老乡遥指“风云气象卫星云图”的时候。这些年的科研经历,磨砺出了王小坤的耐心,遇到技术上的“槛”时,他主张“急事要缓办”,“太急,人会乱方寸,容易出错。每一步科研成果都不容易,不能因为‘急眼下一步’而前功尽弃。”回望这些年,他彷徨纠结过,挺过来了,也有了收获。谈未来,王小坤说,一方面,他想继续将手上的任务完成好,服务好国家需求;另一方面,也希望做好“传、帮、带”工作,为团队的成员搭建更好的平台,让大家安心工作,因为只有团队稳定,才有持续发展。(完)

在舆

上海科研人员“定制”微器件 为新材料应用探路

中科院上海技术物理研究所 供图(图片说明:覆盖有铁电薄膜的半导体器件) 郑莹莹 摄中新网上海1月25日电 (郑莹莹)微电子器件(简称:微器件)“潜伏”在人们日常生活中,比如一部普通手机的CPU(中央处理器)里有多达百亿个晶体管(微器件的一种)。据来自中国科学院上海技术物理研究所的消息,该所的王建禄研究员等人,通过新型制备方法,能按需定制微器件,有望加速未来的新型半导体材料的应用。相关成果于北京时间25日在线发表于国际期刊NatureElectronics(《自然·电子学》)。王建禄研究员在上海接受媒体采访时介绍,传统的半导体微器件工艺过程十分繁琐复杂,例如,要通过几百道甚至上千道的工艺,才能获得常用的计算机芯片,研究团队探索的是:如何以简单的工艺,按需定制微器件。中科院上海技术物理研究所 供图(图片说明:王建禄研究员在展示铁电薄膜层的透光性) 郑莹莹 摄可以这么描述他们的制备方法:用“纳米画笔”在“画布”上画出微器件。这里的“纳米画笔”指的是纳米尺度的针尖。“画布”则是一种特殊的纳米薄膜——铁电薄膜。“这层具有极性的铁电薄膜就像一张纳米厚度的神奇画布,运用纳米画笔可以在画布上任意作画,画作就是各类微器件,还可以反复擦写画布,这种方法给制备微器件提供了丰富的想象力。”王建禄如是说。中科院上海技术物理研究所 供图(图片说明:王建禄研究员(中)和博士研究生吴广健(左)、伍帅琴(右)) 郑莹莹 摄王建禄同时也指出,这种制备方法适用于几乎所有的半导体薄膜材料,但由于传统材料的制备工艺已相对成熟,新方法更适合用于未来新型低维半导体材料的应用上。据悉,这项研究由中国科学院上海技术物理研究所与复旦大学、华东师范大学、南京大学、中国科学院微电子所等多个课题组合作完成。(完)

惊狂记

国家核电(上海核工院)与中科院上海应用物理研究所签订战略合作协议

1月12日,公司党委书记、董事长卢洪早带队赴中科院上海应用物理研究所(以下简称“上海应物所”)交流,就先进燃料研发、核技术应用等合作进行会谈,并签订战略合作协议。上海应物所所长戴志敏、副所长李晴暖,国家电投核能产业创新中心副主任王勇出席会谈和签约仪式。公司办公室、科研创新部、规划发展部、燃料材料所等相关人员参加合同签约仪式。公司介绍了国家核电(上海核工院)的基本情况以及燃料研发和设计相关业务。上海应物所介绍了发展历史、放射化学及核燃料研发平台、核燃料、医用同位素等方面的研究成果,以及双方已有的合作基础和正在合作的项目进展情况。双方共同回顾了前辈们为728工程共同并肩奋战的光荣历史,展望了未来继续深化合作、共促核能发展的前景。卢洪早表示,战略合作协议的签订标志着双方的合作在过去几十年合作历史的基础上又进入了新的阶段,开启了合作的新时代和新征程。双方团队一定要精诚合作、认真执行好战略合作协议。双方团队都要有强化国家战略科技力量的责任感,锚定目标、保持定力,技术研发能快则快,要早出成果多出成果。同时,双方领导也会承担起为科研创新提供保障的责任,为团队配备优秀的资源和人才,以最大的力度来支持科技创新。戴志敏表示双方具有很强的互补性,除了可以在核燃料材料研发方面合作外,还可以在安全评价、核技术应用以及人才培养等方面进一步拓展合作范围,充分发挥双方各自的优势,共同为核电强国贡献力量。中科院上海应用物理研究所成立于1959年,原名中国科学院上海原子核研究所,是国立综合性核科学技术研究机构,以钍基熔盐堆核能系统、高效能源存储与转换等先进能源科学技术为主要研究方向,同时兼顾核技术在环境、健康、材料领域的若干前沿应用研究,致力于熔盐堆、钍铀燃料循环、核能综合利用等领域的关键技术研发。【来源:上海核工院】声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。 邮箱地址:newmedia@xxcb.cn

辩护人

聚焦|区科委调研中科院上海应用物理研究所科技成果转化及产业化工作

为深化院地合作,促进科技成果转化,积极探索“一所一园”、“一园一策”,推动院地合作千亿级科技园建设,2月2日,区科委赴中科院上海应用物理研究所(以下简称“上海应物所”),专题调研科技成果转化及产业化工作。区科委主任谢东升、副主任金世珍,相关科室及徐行镇相关部门参加了调研。上海应物所所长戴志敏、所务委员王建强,以及相关处室等接待了区科委一行并座谈交流。会上,谢东升首先感谢上海应物所长期以来为国家和地方科技事业发展作出的重大贡献。他表示,上海应物所作为嘉定国家级科研院所的重要力量,在核能研发和应用技术领域具有很强的优势,创新溢出效应明显。他期待,上海应物所能够进一步发挥研发优势,在质子刀、核医学、制氢技术等方面,实现更多技术和成果就地转移转化和产业化。同时,他表示,区科委将一如既往为驻区科研院所做好各项服务工作,进一步深化院地合作,充分发挥“店小二”精神,在科技成果转化和产业化落地、空间载体承接、成果示范应用等方面,协同街镇共同推进落实。会上,上海应物所就近年来科技创新、所地合作、成果转化及下一步发展设想,与区科委作了交流。会前,区科委参观了上海应物所相关实验室展厅、制氢技术示范装置等。会后,区科委还向上海应物所赠送春联,送上新春的祝福。· END ·【来源:嘉定科技】声明:转载此文是出于传递更多信息之目的。若有来源标注错误或侵犯了您的合法权益,请作者持权属证明与本网联系,我们将及时更正、删除,谢谢。 邮箱地址:newmedia@xxcb.cn

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高德红外:十年磨剑“芯”突破,累获国家专利300多项

“十年磨一剑,我们不仅将红外芯片造出来了,而且达到了世界先进水平!”3月12日,全国政协委员、武汉高德红外股份有限公司董事长黄立,掩饰不住内心的兴奋。最近,全球领先的红外热像仪专业研制厂商——高德红外可谓“双喜临门”:2月18日的全省科技创新大会上,其高性能制冷红外焦平面探测器关键技术及应用项目荣获省科技进步一等奖;一周后,该公司百万像素中中波双色制冷红外探测器项目成果,被省技术交易所组织的评价专家组一致认为,“具有自主知识产权,填补国内空白,整体水平达到国际先进水平”。十年回眸,高德红外探测器中心研发团队一步一个脚印,矢志不移往前冲,终于实现了我国在制冷红外探测器芯片领域的重大技术突破,使得中国跻身全球少数几个能独立研制大面阵制冷双色红外探测器及其应用产品的国家行列。向“卡脖子”技术持续冲击去年抗疫中,红外热像仪成为筛查新冠肺炎患者的利器。而其核心器件探测器芯片,过去长期被美国等国垄断。早从2008年起,高德红外就持续投入巨资、技术精英研制红外探测器芯片。曾就职于中科院上海技术物理研究所的高德红外探测器中心副总经理周文洪博士介绍,历经近十年攻关,该公司于2017年自主研发出了高性能制冷单色百万像素红外探测器芯片,力推企业当年营收跃升至10亿级。彼时,少数西方发达国家已掌握百万像素双色红外探测器芯片技术,并对我国实施技术封锁。我国在大面阵、双色探测器领域与之差距明显。“双色芯片最大的好处,是有更强的目标识别能力。”周文洪解释,红外芯片能探测很弱小的目标,但目标识别能力较弱,若加入另外一个波段,可根据目标在两个波段的光谱特征信息,区分识别目标是什么、属何种类型。在周文洪看来,红外芯片从单色到双色“非常难”,首先是芯片所用的材料体系不一样,双色芯片需用到碲镉汞、超晶格等特殊材料,仅材料改进攻关就花了3年。其次,红外芯片要通过“读出电路”,将光转化成电子,采集起来后放大,最后以视频格式输出。这就需要将读出电路与红外芯片“互联”。双色芯片像素高达130多万,是单色芯片的16倍,每个像素都有一个焊点,一个指甲盖大小的空间内如此巨量的焊点、精密的结构,如何保证与读出电路无缝互联呢?可用倒装焊接机,但问题是,国内的倒装焊接机精度只有3微米左右,而双色红外芯片的设备精度要求在1微米以下,即一根头发丝直径的1/50,而要进口高精度的该设备,没门!没办法,技术人员只好不停地试验、总结、修改方案,做了数百次试验,董事长黄立经常到项目组,和大家一起开会、讨论方案……跨学科融合创新成攻坚“法宝”“建议从工艺设计上做文章,降低对现有设备精度的要求。”关键时刻,黄立支招。董事长的话,让众人眼前一亮。高德红外有一条MEMS(微机电系统)生产线,一直应用于非制冷单色探测器生产,能否借用过来呢?MEMS研发经理马占锋与制冷芯片研发室主任刘斌各带着近30人的研发团队开起了“诸葛亮会”。“要提高设备精度,可尝试在MEMS上加一些微结构。”在微结构微组装上颇有建树、拥有十多项专利的制冷芯片研发室工程师金迎春建议。联合攻关团队当即展开试验,结果证明这种结构具有较好的限位、自校准作用。焊点互联对接中,还要防止红外芯片侧滑损伤。为此,MEMS研发经理马占锋带领研发人员想出了一个法子:在芯片外围筑一道方体“围墙”,通过交叉融合MEMS技术,把需焊接的小凸点围起来,然后应用光刻机、蚀刻机实施无损伤刻蚀,在芯片上挖一个长方体洞,再通过限位、自校难,成功将设备精度从3微米提升至1微米以下,使芯片与读出电路精准互联。“跨学科交叉融合创新发挥了重要作用”,刘斌说,研发团队将先进的非制冷芯片MEMS技术和设备应用到制冷芯片研发,一举攻克了让130多万个像素点连通率达99.99%以上的微组装技术难题。如今,高德红外拥有国家级企业技术中心,研发团队超过1200人,博士、硕士占比超六成,年研发投入占到企业支出的10%以上,累获国家专利300多项。应用“蓝海”有望大拓展“正是有了中国红外芯,红外热成像技术才大范围普及。”黄立认为,目前高德红外部分型号的红外芯片成本已降到几百元,随着红外核心芯片小型化、低成本、高可靠性、大批量生产的实现,红外技术在电力、工业、安保、智能驾驶、智慧家居、医疗检测等民用领域的应用不断扩大。他表示,高德红外刚刚通过鉴定的百万像素中中波双色制冷红外探测器,是我国第一次研制成功的百万级像素大面阵、双色探测器,打破了发达国家的技术垄断。2021年2月25日,省技术交易所组织的评价专家组认为,该成果关键指标噪声控制在两个波段都小于20mK,双色探测器像素1280×1024,两项关键指标均达国际领先水平。多年来,强大的自主创新能力助推了高德红外各型号产品订单尤其是民品订单的快速增长。业绩快报显示,2020年,高德红外营收超过32.7亿元,同比近乎翻番,利润增长4倍多。业内人士表示,高德红外双色芯片最新成果的问世,将提升整个红外行业应用水平,促进红外上游材料及下游应用产业的协同健康发展,推动红外热成像技术在智能制造、航空航天、资源勘探等诸多领域大显身手。中国光谷 投稿邮箱:1070452594@qq.com出品 | 光谷融媒体中心来源| 湖北日报记者李剑军 实习生吕梦媛 通讯员余小小编辑| 张希祉审校| 张隽玮

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中国“激光测高”突破关键技术 助卫星测绘更“火眼金睛”

中科院上海技术物理研究所 供图中新网上海11月3日电(黄庚华 郑莹莹)高分七号卫星3日在太原卫星发射中心发射升空。该卫星装载的激光测高分系统是中国首个自主研发的对地激光业务化测绘载荷。除了能够精确获得星下点距离外,还可对发射的激光光束进行精确定位。其定位效果,相当于如果工作人员在高632米的中国第一高楼上海中心大厦的顶端向下打一束激光,激光测高分系统可以知道光斑打在楼底牛奶盒条形码的哪根线上。据承担研制的中国科学院上海技术物理研究所方面介绍,激光测高分系统突破了激光落点区域角秒级精确定位和亚米级绝对高程获取等关键技术,其长寿命激光光源等核心组部件均为中国自主研制,有望填补中国现有测绘卫星依赖人工布设控制点进行检校的短板,推动中国卫星测绘技术的提升。高分七号卫星是实现中国卫星大比例尺高精度测绘技术突破的关键卫星工程,其发射标志着中国已初步构建自主高分辨率对地观测系统并形成体系业务化运行能力,具有里程碑意义。研制人员介绍,激光测高分系统在轨设计寿命为8年。仪器可在激光发射的瞬时,获取地面可见光影像及激光落点区域对应的激光光斑影像,通过精确测量激光脉冲在卫星与地球表面的飞行时间,获得地面高程信息,星地往返千公里的测距精度可达分米量级。(完)