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        用戶專訪|香港理工大學:與飛納電鏡的十年之緣

         更新時間:2023-03-16 點擊量:4492

        光子學(Photonics)是研究作為信息和能量載體的光子的行為及其應用的學科,是科學研究的一個主要分支,在 21 世紀的技術進步中發揮著重要作用。光子學是寬帶有線和無線網絡的基礎技術,也已廣泛應用于傳感、能源、納米技術、成像、先進制造和生物醫學等。


        香港理工大學(PolyU)的光電子研究中心(Photonics Research Institute,簡稱 PRI),在探索光子技術在光通信、傳感、能源、成像和其他生物醫學應用方面有著悠久的研究歷史,與工業界廣泛合作,帶來了眾多研究突破。


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        在該領域的研究中,對材料進行微觀結構觀測是一項必要的表征手段。早在 2010 年,香港理工大學的光電子研究中心,便選擇了飛納掃描電鏡來滿足他們的微觀檢測需求,并且將掃描電鏡成像結果與其他分析技術相結合,以進一步研究材料的行為和性能,從而推動光子學領域的發展。13 年過去了,這臺第一代 Phenom Pro G1 仍在正常服役,繼續幫助課題組的老師和學生們進行高效率的微觀測試。


        今天我們有幸采訪到光電子研究中心的崔靜嫻老師,談一談飛納電鏡對于她們課題組的幫助以及對于飛納電鏡的評價。


        Phenom:崔老師,目前您課題組的主要研究方向是什么?可以應用在哪些領域呢?

        崔老師:我們課題組主要研究不同材料的光纖的制備以及應用,包括石英和塑料光纖。主要應用包括光纖光學傳感器、生物醫療以及機械系統的健康監測等。


        Phenom:使用飛納電鏡幫助課題組解決了什么問題?

        崔老師:我們使用飛納電鏡的主要是檢查光纖端面。由于光纖的結構,尺寸會極大地影響光纖性能,在制備過程中實時觀測端面結構,對光纖的制備有正反饋的作用。


        Phenom:Phenom Pro G1 是飛納電鏡的第一代產品,從 2010 年開始,目前已經服役了 13 年。從您這么多年的使用體驗上來說,您如何評價飛納電鏡?

        崔老師:飛納電鏡系統體積小,且響應速度快,通常樣品準備好后,十幾秒就能進行觀測。系統穩定,抗干擾,對實驗環境要求不苛刻。因為我們的樣品通常在微米級別,G1 的分辨率就可以滿足需求,為我們日常的研究提供很大的幫助。


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        已經服役 13 年的 Phenom Pro G1,目前還在正常使用


        目前,在課題組的眾多研究成果中,可以經常看到飛納電鏡的身影。


        1. 一種高雙折射懸式芯光纖的制備、表征和傳感應用

        發表期刊:JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY

        DOI: 10.1109/JLT.2014.2319818


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        本文作者使用“堆疊拉伸法",即采用兩種不同大小的毛細管進行堆疊,利用小的尺寸偏差以及中心的大間隙形成橢圓形芯,從而制得高雙折射懸式芯光纖(HB-SCF)。并對該光纖的光學性能進行了表征,進一步探究了其在壓力、應變和溫度等環境變化下的響應特性,發現該光纖具有較好壓力靈敏度、較高的應變靈敏度以及極低的溫度靈敏度。該光纖在氣體檢測和壓力測量等領域具有一定的潛在應用。


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        由于壓力差,氣孔被擴大并拉長。同時,當毛細管壁融合以平衡壓力時,形成了橢圓形的芯。文中使用飛納電鏡對 HB-SCF 的橫截面進行了表征(圖b)。


        2. 多芯光纖內嵌布拉格光柵的二維矢量加速度計

        發表期刊:OPTICS EXPRESS

        DOI: 10.1364/OE.27.020848


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        本文作者所設計的二維加速計可以同時獲取頻率、加速度和振動方向的性能參數,并在 0-180° 范圍內實現了 0.127° 的最佳方向精度。此外,通過調整自由光纖的長度和重量,可以優化共振頻率和靈敏度。所提出的傳感器制作簡便、多功能,有望在工業應用的動態監測中發揮潛在的作用。


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        文中使用飛納電鏡對七芯光纖結構的端面進行了微觀表征(圖a),并測量芯和包層的直徑分別約 8 微米和 150 微米。


        3. 用于弱耦合 OAM 模態分復用傳輸的彎曲不敏感葡萄柚型多孔環芯光纖

        發表期刊:JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY

        DOI: 10.1109/JLT.2020.2987328


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        本文介紹了一種葡萄柚型中空環芯結構光纖,具有良好的彎曲無損特性。實驗結果表明,該光纖可同時傳輸兩個軌道角動量(OAM)模態,且模態之間相互獨立,可以在單一光纖上實現 OAM 模態分復用傳輸。該光纖對彎曲和扭曲的容忍度較高,可用于光通信、傳感和激光加工等領域。


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        不同溫度和不同真空條件下制備得到的葡萄柚型中空環芯光纖,文中使用飛納電鏡對光纖的橫截面進行了微觀表征(圖 b 和 c)。


        13 年過去了,Phenom Pro 系列產品從第一代 G1 已經升級至第六代 G6,性能不斷提升,分辨率從 30nm 已經提升至 6nm。并且飛納電鏡不斷創新,開創了臺式場發射掃描電鏡 Phenom Pharos, 進一步將臺式掃描電鏡的分辨率提升至優于 1.5 nm。


        此外,為了提升用戶體驗,飛納電鏡的用戶界面也進行了全面升級,用于成分分析的能譜(EDS)硬件和軟件的集成式設計,現在只需要一個顯示屏即可完成掃描電鏡圖片和能譜結果的獲取,并可以實現離線處理能譜數據,更加方便快捷。


        飛納電鏡之所以贏得眾多用戶的長期信賴,是因為飛納電鏡始終在用心傾聽客戶的實際需求,不僅致力于產品的升級創新,也在致力于持續提升用戶體驗。目前在上海(總部)、北京、廣州、成都等地均有 Demo 體驗中心,快來預約體驗吧。


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