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浙江大学信电学院教师团队在Science Advances上发表“突破光谱仪分辨率和灵敏度限制”的最新研究

浙大信电  · 公众号  · 科技创业 科技自媒体  · 2024-12-10 14:19
    

主要观点总结

文章介绍了光谱仪的重要性及其灵敏度在物质分析中的应用。文章还提到了传统光谱仪在高分辨率和灵敏度之间的权衡,以及近期一项突破性的光谱仪设计研究,该研究利用连续域束缚态(BIC)设计了一种带阻光谱编码器,实现了高分辨率与高光通量的兼得,并在实际器件测试中表现出卓越的性能。该研究成果已在《Science Advances》上发表。

关键观点总结

关键观点1: 光谱仪的重要性

光谱仪是科研、生产及日常生活中不可或缺的重要工具,能够帮助探索遥远星系的活动、分析分子结构以及检测空气污染、食品卫生和农作物生长等。

关键观点2: 光谱仪灵敏度的关键性

光谱仪的灵敏度对于物质分析至关重要,尤其在低辐射场景下,如痕量化学成分分析、环境监测和生物检测中。

关键观点3: 传统光谱仪的局限性

在传统光谱仪设计中,存在高分辨率与灵敏度之间的权衡,这一权衡被视为光谱仪设计中的“硬性极限”。

关键观点4: 新型光谱仪的优势

研究团队设计的新型光谱仪具有更高的光谱分辨率和灵敏度,在实际器件测试中表现出卓越的性能。该新型光谱仪在超低强度荧光光谱学和天文观测中展现出卓越表现,并且具有与CMOS系统兼容的优势,成本低廉。

关键观点5: 研究成果的发表与贡献

该研究由多个国内外研究小组合作完成,成果于2024年发表在《Science Advances》上。该研究得到了国家自然科学基金项目、国家重点研发计划和优秀青年科学家(海外)等基金项目的支持。


文章预览

光谱仪是一种将复杂光信号分解为光谱线并定量分析谱线强度的仪器。通过光谱线的测量,光谱仪不仅能够帮助我们探索遥远星系的活动,还可以分析纳米尺度的分子结构、检测空气污染、食品卫生、农作物生长以及人体健康状况,是科研、生产及日常生活中不可或缺的重要工具。 光谱仪的灵敏度指的是其检测微弱光谱信号的能力,对于物质分析至关重要。 尤其在低辐射场景下,如痕量化学成分分析、环境监测和生物检测中,所测物质的浓度通常非常低,导致信号微弱。 如果光谱仪的灵敏度不足,微弱的信号可能会被噪声淹没或无法准确检测,从而影响分析结果的可靠性。 而光谱仪的灵敏度受多种因素的影响,包括探测器性能、光学系统光通量以及光谱分辨率等。 根据分辨率-光通量规则(Resolution-Luminosity product rule),光通量和光谱分辨率之间 ………………………………

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