A coincidence transmission electron microscope with digital waveform measuring system for analytical microscopy

We have been developing a new analytical transmission electron microscope (TEM), called a coincidence TEM, which in principle enables elemental mapping images to be observed at a high signal‐to‐noise (S/N) ratio under very low dose radiation conditions. In this paper, we report the development of a coincidence TEM with a digital waveform measuring system for obtaining a coincidence elemental mapping image. In this system, analog signals detected by a Si(Li) detector and a multianode, position‐sensitive photomultiplier (PSPM) are continuously converted into 12‐bit digital waveform data at a rate of 100 MHz, and transferred to a PC. From the transferred digital waveform data, information on X‐ray photon energy, electron incident position, and detection times of both X rays and electrons are calculated by digital waveform measurement, which lead to the observation of a successful coincidence elemental mapping image. Copyright © 2005 John Wiley & Sons, Ltd.     

一个新的IEC61000-4-2标准ESD电流解析表达式

分析了两个ESD标准电流波形表达式,并提出一个新的基于脉冲函数来描述ESD标准电流的解析表达式,该表达式符合最新的标准IEC61000-4-2,在零时刻的电流及其微分部为0,且波形与实际测量波形基本吻合。     

一种微型FAIMS传感器芯片的研制

基于微机电系统(MEMS)技术,研制了一种微型高场非对称波形离子迁移谱(FAIMS)传感器芯片.芯片尺寸为18.8mm×12.4mm×1.2mm,由离子化区、迁移区、离子检测区组成.采用真空紫外灯离子源在大气压环境下对样品进行离子化,经过离子化区中聚焦电极的电场作用,实现离子在进入迁移区之前的聚焦,提高离子信号的强度.通过在上下玻璃上溅射Au/Cr(300nm/30nm)金属,并与厚度为200μm、采用感应耦合等离子体(ICP)工艺刻蚀的硅片键合,形成迁移区的矩形通道,尺寸为10mm×5mm×0.2mm.离子检测区为三排直径200μm、间距100μm交错排列的圆柱阵列式微法拉第筒,能同时检测正负离子.采用频率为2MHz,最大电压为364V,占空比为30%的高场非对称方波电压进行FAIMS芯片实验.以丙酮和甲苯为实验样品,载气流速80L·h-1,补偿电压从-10V到3V以0.1V的步长进行扫描,得到了丙酮和甲苯的FAIMS谱图,验证了FAIMS芯片的性能.丙酮和甲苯的FAIMS-MS实验进一步表明FAIMS系统实现了离子分离和过滤功能.     

Optical pulse shaper with integrated slab waveguide for arbitrary waveform generation using optical gradient force

Integrated optical pulse shaper opens up possibilities for realizing the ultra high-speed and ultra wide-band linear signal processing with compact size and low power consumption. We propose a silicon monolithic integrated optical pulse shaper using optical gradient force, which is based on the eight-path finite impulse response. A cantilever structure is fabricated in one arm of the Mach–Zehnder interferometer（MZI） to act as an amplitude modulator. The phase shift feature of waveguide is analyzed with the optical pump power, and five typical waveforms are demonstrated with the manipulation of optical force. Unlike other pulse shaper schemes based on thermo–optic effect or electro–optic effect, our scheme is based on a new degree of freedom manipulation, i.e., optical force, so no microelectrodes are required on the silicon chip,which can reduce the complexity of fabrication. Besides, the chip structure is suitable for commercial silicon on an insulator（SOI） wafer, which has a top silicon layer of about 220 nm in thickness.     

MR diffusion - "diffraction" phenomenon in multi-pulse-field-gradient experiments

Using pulsed-field-gradient (PFG) experiments, the sizes of the pores in ordered porous media can be estimated from the "diffraction" pattern that the signal attenuation curves exhibit. A different diffraction pattern is observed when the experiment is extended to a larger number (N) of diffusion gradient pulse pairs. Simulations to calculate signal values from arbitrary gradient waveforms are performed for diffusion in restricted geometries using a matrix operator formalism. The simulations suggest that the differences in the characteristics of the attenuation curves are expected to make it possible to measure smaller pore sizes, to improve the accuracy of pore size measurements and potentially to distinguish different pore shapes using the N-PFG technique. Moreover, when an even number of PFG pairs is used, it is possible to observe the diffraction pattern at shorter diffusion times and measure an approximation to the average pore size even when the sample contains pores with a broad distribution of sizes.     

磁共振成像谱仪梯度波形分析

梯度是磁共振成像（MRI）的关键环节.通过采集谱仪梯度波形信号并进行分析,提取出各通道波形的特征点,从而有助于快速准确地判断谱仪梯度硬件电路或脉冲序列编写是否存在问题.采用虚拟仪器LabVIEW软件控制高速采集卡DAQ-2005设计实现多路采集系统,对谱仪的梯度输出进行采集.通过对波形数据进行直方图统计、滤波、差分计算等分析,提取出波形的特征点,这些特征点包含时间与幅度信息.使用实验室自主研发的谱仪进行了多次实验,对该方法进行验证,证明了该方法的有效性,也为谱仪研制和脉冲序列开发提供了一种辅助测试方法.     

激磁电感对直线变压器输出波形顶降的影响

 从理论上分析了激磁电感对直线变压器驱动源输出脉冲波形顶降的影响,使用Pspice软件对理论计算结果进行了模拟验证。理论计算和模拟分析的结果均表明：激磁电感越小,输出脉冲波形的顶降越明显。设计了50 A的偏磁电路并进行了实验,在重复频率为20 Hz时直线变压器驱动源工作稳定,输出脉冲波形前沿约35 ns,平顶约130 ns,幅值约125 kV。与未加偏磁电路的实验结果相比,顶降明显减小（小于5%）,实验结果与理论计算和模拟分析结果基本一致。     

一种计算多导体传输线电磁脉冲响应的时域方法

基于波形松弛技术, 提出一种计算外界电磁脉冲激励下理想大地上无损多导体传输线瞬态响应的时域迭代方法。首先利用波形松弛技术对复频域内多导体传输线的电报方程进行解耦, 其中相邻导线的耦合作用等效为线上的分布源, 从而使电报方程转换为一系列关于独立导线的解耦方程组; 然后将复频域内传输线的解耦方程转换到时域, 根据时域方程建立相应的等效电路; 最后利用电路仿真软件PSCAD计算电磁脉冲激励下多导体传输线的瞬态响应。本文时域方法的计算结果与时域有限差分(FDTD) 法计算的结果进行对比, 证实了该时域方法的有效性和准确性, 这为工程和科研人员快速评估、分析电磁脉冲激励下多导体传输线的瞬态响应问题提供了一种可靠方法。     

Robin型离散Schwarz波形松弛算法的收敛性分析

Schwarz波形松弛(Schwarz waveform relaxation,SWR)是一种新型区域分解算法,是当今并行计算研究领域的焦点之一,但针对该算法的收敛性分析基本上都停留在时空连续层面.从实际计算角度看,分析离散SWR算法的收敛性更重要.本文考虑SWR研究领域中非常流行的Robin型人工边界条件,分析时空离散参数t和x、模型参数等因素对算法收敛速度的影响.Robin型人工边界条件中含有一个自由参数p,可以用来优化算法的收敛速度,但最优参数的选取却需要求解一个非常复杂的极小-极大问题.本文对该极小-极大问题进行深入分析,给出最优参数的计算方法.本文给出的数值实验结果表明所获最优参数具有以下优点:(1)相比连续情形下所获最优参数,利用离散情形下获得的参数可以进一步提高Robin型SWR算法在实际计算中的收敛速度,当固定t或x而令另一个趋于零时,利用离散情形下所获参数可以使算法的收敛速度具有鲁棒性(即收敛速度不随离散参数的减小而持续变慢).(2)相比连续情形下所获收敛速度估计,离散情形下获得的收敛速度估计可以更加准确地预测算法的实际收敛速度.     

强场亚周期光脉冲研究

强场亚周期光脉冲的产生是未来激光光源发展所追求的先进内容之一,其不仅标志了超快激光技术的前进方向,并且将开启新型强场光与物质相互作用研究的大门。作为当前强场物理研究的一个重要课题——阿秒脉冲技术,强场亚周期光脉冲的出现将带给它新的发展机遇。强场亚周期光脉冲不仅可以直接产生极紫外波段孤立阿秒脉冲,而且其光电场的可裁剪性能够用来优化阿秒脉冲的产生。然而,亚周期光脉冲对应的超宽带光谱,使强场亚周期光脉冲的产生面临很大的挑战性。将多个中心波长不同的少周期超短脉冲进行合并的光场相干合成技术是实现强场亚周期光脉冲的有效技术。文章将介绍亚周期光脉冲的研究进展,着重描述基于光场相干合成技术的强场亚周期光脉冲产生方法。