2024年中国仪器仪表学会学术年会“精密光谱分析与应用”分场活动圆满落幕

由中国仪器仪表学会、国务院学位委员会仪器科学与技术学科评议组和教育部高等学校仪器类专业教学指导委员会领导，电子科技大学的主办的“2024年中国仪器仪表学会学术年会——精密光谱分析与应用”分论坛于2024年7月31日在成都圆满落幕。精密光谱分析技术在国家经济发展和科技进步中占据着举足轻重的地位。本次年会汇聚了国内外顶尖专家学者，共同探讨了精密光谱分析技术的最新进展和应用前景，旨在通过深入的学术交流，激发创新思维，推动行业技术进步和产业升级。

在庄松林院士和谭久彬院士的悉心指导下，以及分会副主席王健教授、朱健强教授和彭滟教授的精心组织下，本次会议得以高效进行并顺利举办。彭滟教授在会议主持中介绍了年会的筹备情况和日程安排，并向所有支持和参与年会的个人和机构表达了诚挚的感谢。会议期间，众多专家学者就精密测量、光谱成像、相干探测等前沿领域进行了精彩报告。与会者得以一窥行业内的最新研究成果和深刻见解。

会议的上半场荣幸地邀请了北京无线电测量研究所的李贵兰研究员、山西大学的张临杰教授、华南师范大学的黄巍教授、成都艾立本科技有限公司/四川大学的赵忠俊研究员、上海大学的张杰教授等知名学者。他们分别就“电磁场量子测量”，“里德堡原子射频电场传感”，“基于里德堡原子的太赫兹成像”，“高端精密检测仪器的研发与应用”以及“基于量子点-分子复合材料的光子能量转换”等议题，展开了一系列精彩的学术报告，分享了各自领域的最新研究成果。这些报告不仅极大地丰富了本次会议的学术深度和内涵，而且为与会者提供了一个国际化的视野和思考的广度。通过这些深入的交流和讨论，上半场的会议成功地展示了精密光谱分析技术在多个领域的创新应用和科学探索。

北京无线电测量研究所研究员李贵兰为我们带来了一场深入浅出的讲座，主题聚焦于“电磁场量子测量”。他详细讲解了里德堡原子态的物理原理，通过将光泵微波电场计与传统的微波电场计进行对比，清晰地显示了前者在灵敏度、测量范围以及环境适应性等方面的显著技术优势。在深入剖析理论的基础上，李研究员对光泵微波电场计的应用前景进行了深入的展望，强调其在量子计算、精密导航和基础物理常数测量等领域的潜在重要影响；同时对国内外在该领域的研究和发展现状进行了全面的梳理，并针对当前面临的技术挑战和瓶颈问题，提出了富有洞察力的分析和建设性的发展建议。

山西大学张临杰教授的报告深入探讨了基于Rydberg原子的射频电场传感技术。这一技术因其超高灵敏度、超宽带响应和良好的可追溯性等潜在性能，已成为近年来的研究热点。报告中，张教授首先介绍了Rydberg原子射频电场传感的基本原理和实验技术，随后详细阐述了国内外研究团队在提升射频电场探测灵敏度方面的最新进展。此外，张教授还分享了山西大学研究团队的创新成果：利用缀饰Rydberg原子超外差技术，实现了接近原子标准量子噪声极限的电场测量；通过将Rydberg原子超外差技术与MZ干涉仪相结合，实现了原子复电极化率的精确测量；并展示了利用电极小原子天线技术，进一步提升射频电场测量灵敏度的研究成果。

华南师范大学黄巍教授在其报告中，从太赫兹相干探测和太赫兹荧光成像两个方面，深入介绍了基于里德堡原子的太赫兹测量系统。黄教授指出，基于室温里德堡原子的超外差技术，能够实现太赫兹场强、相位和频率的高精度测量，其等效噪声功率低至1fW。此外，黄教授还介绍了利用里德堡原子实现太赫兹向可见光的非相干转化技术，通过对此可见光成像，可以还原太赫兹图像，实现高速高灵敏的太赫兹成像。由于原子在近场将太赫兹转化为可见光，该技术具有很高的空间分辨率，并能够实现近场成像。黄教授认为，基于里德堡原子的太赫兹技术有望突破传统电子学的太赫兹技术瓶颈，在太赫兹探测、太赫兹成像、太赫兹通信等领域具有重大的应用前景。

在“高端精密检测仪器的研发与应用”报告中，成都艾立本科技有限公司/四川大学赵忠俊研究员介绍了一款针对质子转移反应-飞行时间质谱仪集中控制需求研发的先进控制器。该控制器基于ARM内核微控制器STM32F407和实时嵌入式操作系统μC/OS-Ⅲ，通过TCP/IP协议与上层应用软件实现通信。它支持对高压电源、分子泵、质量流量计、射频电源和进样温度等关键参数的精确控制，以及真空度测量和仪器状态监控，显著提升了质谱仪的运行效率和检测精度。赵忠俊研究员强调，该控制器的研发标志着高端精密检测仪器领域的一个重要进展，不仅提升了质谱仪的性能，也为精密检测技术的未来发展趋势提供了坚实的基础。预计随着技术的不断进步和应用的深入，该控制器将在更多高端精密检测领域发挥关键作用，促进相关行业的技术革新和产业升级。

在“基于量子点-分子复合材料的光子能量转换”报告中，上海大学张杰教授详细介绍了其团队在有机半导体领域取得的突破性进展。他们专注于三线态-三线态湮灭和单线态裂分这两种关键的动态可逆过程，并探讨了这些过程在光子上/下转换技术及太阳能电池效率提升方面的应用潜力。通过将有机半导体分子与无机量子点结合，张杰教授的团队构建了一种新型的单线态裂分体系，实现了高达198±5.7%的单线态裂分效率，创下了量子点敏化单线态裂分体系的效率记录。此外，张杰教授的团队构建了一种无机量子点-有机分子复合材料的光子上转换体系，利用瞬态吸收光谱技术深入研究了量子点尺寸、比表面积和受体分子数量对能量转移效率的影响，为提高光子上转换效率提供了新的策略。张杰教授强调，这些研究成果不仅为光子能量转换机制的理解提供了新的视角，而且为实现高性能光子上转换技术开辟了新途径，有望在未来的光电转换和太阳能利用等领域发挥重要作用，推动相关技术的创新和发展。

分论坛的下半场邀请了中国计量大学的方波教授、上海理工大学的袁英豪教授、上海理工大学的金钻明教授、北京航空航天大学的张晓强教授、中国科学院空天信息创新研究院的焦斌研究员分别带来了“石墨烯热电型太赫兹功率计”，“国产化异步光学采样高速太赫兹光谱测量系统”，“基于超快光谱的拓扑材料光电特性研究”，“自旋太赫兹偏振编码解调系统”和“临近空间便携式质谱仪原位检测”等精彩的学术报告。最后，来自四川大学的关晓丽同学向我们展示了“基于光泵浦太赫兹探测技术的MXene薄膜载流子动力学特性研究”的最新研究进展。这些报告为精密光谱分析技术的创新和发展提供了独具特色的解决方案。

在“石墨烯热电型太赫兹功率计”报告中，中国计量大学方波教授详细介绍了一种创新的太赫兹功率测量技术。该技术采用一种新型的石墨烯/石英砂复合涂料，基于太赫兹波照射产生的温差电动势来测量太赫兹辐射功率。通过实验，方波教授的团队发现，当石墨烯与特定粒径的石英砂混合时，该复合涂层在100GHz太赫兹波的吸收率可达到98.48%。此外，方波教授还展示了将这种复合涂层与热电堆结合，利用反射腔结构设计的两款不同尺寸的热电型太赫兹功率计。这些功率计的响应度分别达到了70.02mV/W和105.76mV/W。这项研究不仅提供了一种新的太赫兹波功率测量方法，而且具有高吸收率、低成本和工艺简洁等优点，对太赫兹技术的应用和发展具有重要的科学意义和实用价值。

上海理工大学的袁英豪教授在其题为“国产化异步光学采样高速太赫兹光谱测量系统”的报告中，深入介绍了一套创新的太赫兹光谱测量技术及其工程化样机。该系统整合了自主研制的重频可调谐飞秒激光光源、高阶相位频率锁定模块、时间同步模块，以及国产光纤耦合式太赫兹光电导天线收发天线，成功实现了高速异步光学采样功能。样机的性能表现卓越：飞秒激光光源具有50 MHz的中心重复频率和达到10-11的重频锁定秒稳精度，太赫兹时域波形采集速率高达kHz量级，光学延时采样窗口达到ns量级。尤其引人注目的是，样机核心功能模块的关键器件实现了98%以上的国产化率，这不仅彰显了国内在高端技术领域的自主创新实力，也为太赫兹技术的国内发展和应用奠定了坚实的基础。

在“基于超快光谱的拓扑材料光电特性研究”报告中，上海理工大学金钻明教授深入探讨了拓扑材料Sb2Te3-GeTe的光电特性及其在未来科技应用中的潜力。金教授的团队采用太赫兹发射光谱技术，研究了该材料的超快光电流动力学，分析了光电流成分，并探讨了层间耦合对其光电特性的影响。同时，通过光抽运-太赫兹探测光谱和反射式瞬态吸收光谱技术，深入揭示了材料的超快载流子动力学，为理解不同结构薄膜的能带结构提供了重要信息。该报告为拓扑半金属Sb2Te3-GeTe的光电特性研究提供了新的视角，并为基于拓扑材料的高速光电器件的创新发展指明了方向。不仅展现了拓扑材料在科技应用中的潜力，也为相关领域的研究者和工程师提供了宝贵的参考和启发。

北京航空航天大学的张晓强教授在报告中，介绍了其团队在太赫兹波技术领域取得的创新成果。他们开发了一种新型太赫兹源，包括一个三层异质结构的自旋太赫兹发射源、两对正交排列的电磁线圈，以及一个微控制器单元，后者能够提供最高100 kHz的频率和幅度可控交流脉冲信号。通过微控制器单元编码切换电磁线圈的通电状态，新型太赫兹源能够产生宽频带（0.5-4 THz）的太赫兹波，并灵活切换正交线偏振态。张教授还设计了一种线栅型太赫兹偏振分束器，具备最佳匹配的栅宽和栅间距（10 μm），实现了43 dB的高消光比，作为解码器精确分离太赫兹TE和TM模式。他们将太赫兹源、偏振分束器和探测器集成，构建了一个自旋太赫兹偏振编码解码原型系统，并验证了系统的高速、准确信息传输能力。报告中强调，这些成果不仅标志着太赫兹偏振技术的最新进展，而且预示着其在多路复用通信和全息成像等领域的应用潜力，为太赫兹技术的发展和未来无线通信及成像技术的创新提供了新方向。

焦斌研究员在报告中，深入探讨了便携质谱仪在近空间环境生物化学分析中的应用及其面临的挑战。这种仪器能够提供实时且高精度的现场数据，具有显著的移动性和在恶劣条件下操作的能力。报告中指出，便携质谱仪的应用不仅可以快速识别挥发性有机化合物、气溶胶和微量气体，而且随着生物分析重要性的提升，它们在检测微生物和花粉等生物颗粒方面也显示出巨大的潜力。这些能力对于理解大气动力学和组成至关重要，同时也有助于我们深入了解生命在高空大气中的传播及其与大气的相互作用。焦斌研究员还强调了微型化技术和轻量级设计的进步，这些技术的发展使便携质谱仪变得更加易于获取和实用，从而在近空间探索中的应用前景变得更加广阔。

最后，四川大学的关晓丽同学在为报告中探讨了二维MXene材料在太赫兹频段的应用潜力。研究显示，MXene薄膜因其在太赫兹频段的优异电导率和可调光学特性，在太赫兹探测器领域展现出巨大潜力。这项研究不仅为MXene二维材料的多功能应用提供了坚实的理论基础，而且为设计光控的高灵敏度THz探测器提供了新的思路和方法，有望推动太赫兹技术在传感、成像和通信等领域的进一步发展。

在本次会议期间，来自高校、科研院所的教师、科研人员以及青年学子积极参与，热烈讨论了精密光谱学领域的前沿技术，并分享了宝贵的科研经验。与会者踊跃发言、积极交流，普遍反映收获颇丰。

本次会议的报告不仅紧跟科学前沿，而且紧密结合国家的重大需求，致力于推动高水平的科技创新和高端技术的发展，为精密光谱分析系统和方法的应用提供了创新的解决方案。同时本次会议也为相关领域的人才培养提供了良好的平台，提供前沿学术交流、推动行业创新、促进国际合作的重要契机。我们坚信，通过本次会议深入的学术探讨和思想交流，将为精密光谱行业注入新的活力和动力，助力开启行业发展的新篇章。