激光三维扫描仪红光和蓝光的区别，激光三维扫描仪原理

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包含声光偏转器和检流计扫描仪的混合扫描系统的表征

抽象的

我们报告了使用声光偏转器结合振镜扫描仪进行超短脉冲激光材料加工的混合激光扫描系统的特性。混合扫描系统的特点是在不同的检流计扫描仪偏转角和激光焦点位置下，声光扫描场内透明基板上金属薄膜的静态脉冲烧蚀的圆度。在 900 的散焦范围内达到超过 90% 的烧蚀圆度 ，相当于大约 74% f的可用扫描区域微米_毫米2个-theta 镜头。通过在 843 。因此，混合扫描系统结合了光学扫描仪和基于反射镜的扫描仪的优点，能够在大型加工区域实现高度动态和极其精确的激光束定位。毫米2个微米_

介绍

超短脉冲 (USP) 激光器发射皮秒和飞秒范围内的脉冲，由于热负荷可忽略不计（通常归因于所谓的冷烧蚀），因此在高精度微材料加工中具有特殊意义[ 1、2 ] . 因此，USP激光器通常用于电子制造 、医疗技术[ 6、7、8、9、10 ] 、航空航天应用[ 11、12、13 ]、薄膜技术和材料修改。尽管出色的加工质量是可能的，但在工业应用中的广泛采用受到低加工速度和因此有限的生产率的限制。

假设烧蚀效率恒定，USP 烧蚀工艺的生产率由应用的平均激光功率决定

它又定义为激光脉冲重复率f和激光脉冲能量E的乘积。这意味着提高生产力的两种不同方式：

使用更高的激光脉冲重复率

用更高的激光脉冲能量进行加工。

由于几个的注量通常足以用于高精度微加工、静态光束整形光学器件，即使用衍射光学元件 (DOE)或使用空间光调制器 (SLM) 的动态光束整形，通常用于将激光束分成几个部分子光束，从而实现并行处理。

或者，为了提高 USP 激光烧蚀工艺的生产率，可以采用更高的激光脉冲重复率。然而，必须考虑脉冲间相互作用对过程效率、热负荷以及精度以及烧蚀行为的影响。脉冲到脉冲的相互作用通常可分为与激光诱导等离子体或烧蚀粒子的光学相互作用以及热积累。为了抵消这些影响，需要通过适当的快速激光束扫描系统来减少空间激光脉冲重叠。超过 10 MHz的典型可用 USP 激光重复率与激光脉冲局部分离的要求相结合，对商用二维振镜扫描仪提出了挑战，因为它们的动态范围受到惯性的限制移动部件。因此，正在探索和测试替代激光束偏转技术。

激光扫描技术分为基于矢量和基于像素的扫描。在基于像素的扫描中，例如使用多边形扫描仪，通过使用连续旋转的多边形轮沿一个轴偏转激光束，可以达到超过100 m/s 的非常高的偏转速度. 结果，像素化以恒定的扫描速度和应用脉冲激光源的激光脉冲重复率出现。因此，基于光栅的扫描技术适用于大面积激光加工，但不适用于高精度激光束定位，例如激光钻孔应用。

与此相反，使用基于矢量的扫描系统，通过沿着定义的矢量轨迹移动激光束可以获得高精度。基于反射镜的扫描系统（例如压电、MEMS 和检流计扫描仪）的一个缺点是由于运动部件的惯性而导致动态受限。因此，光学偏转器，例如声光偏转器 (AOD) 或电光偏转器 (EOD)，对于激光束扫描非常重要，因为它们的偏转基于衍射原理，由周期性折射率调制引起一种光学透明介质，它又分别是感应声波或电场的结果。

EOD 的整体性能与 AOD 相当，除了相对较高的功率吸收和光学晶体的电功率耗散，这会导致热透镜效应，从而导致激光束定位不准确。除此之外，通常为 2 毫米 的最大 EOD 孔径限制了激光束的聚焦能力，因此，AOD 更适合使用小激光焦径进行加工。

需要两个正交排列的声光偏转器来形成二维扫描单元，因为单个 AOD 仅在一个平面内偏转激光束。的小偏转角范围内是可行的。为了将 AOD 子系统的偏转角扩大 100倍，声光偏转器与两个检流计扫描仪相结合，因此扫描场中的激光束偏转通常为 10,000可达。

Bechtold 等人。将混合扫描系统与f -theta 透镜相结合，用于 PMMA 的微结构化。演示了 26 m/s (806 rad/s) 的声光扫描速度，与所使用的检流计扫描仪的最大偏转速度相比快了大约 13 倍。使用类似的实验装置，Eifel 通过 AOD 子系统实现了高达 140 m/s 的激光束扫描速度，并展示了在激光脉冲处分离 20 直径的激光焦点重复率高达 7 MHz。

Bruening 等人证明了在压花金属辊的激光微图案化中使用 AOD 进行高速加工的重要性。。以 17 m/s 的 AOD 偏转速度定位皮秒激光脉冲，通过以 1.3 m/s 的恒定速度旋转压花金属，以 2 MHz 的激光脉冲重复率完成完整的脉冲到脉冲分离。的激光焦径将 激光脉冲分离到 8.5 的空间脉冲间距。 /min的最大烧蚀速率 比典型的 2D 检流计扫描仪大一个数量级。

纳米探针激光扫描原理研发的高清图片扫描分析技术

CT就是计算机辅助X射线扫描，一样的成像原理，不同的辐射计量和精确度。

安光所基于傅立叶红外光谱遥测技术实现气云三维成像

近期，中国科学院安徽光学精密机械研究所（简称“安光所”）徐亮研究员团队在傅立叶红外光谱气体探测技术上取得新进展，实现了污染气云三维图像的被动遥测，该研究为气体泄漏成分分析、泄漏源精准定位和扩散态势评估提供了全新的技术路线。相关研究成果以“Three-dimensional reconstruction of a leaking gas cloud based on two scanning FTIR remote-sensing imaging systems”为题发表在国际知名光学期刊Optics Express上，并被选为“Editor’s Pick”文章

图1 扫描FTIR遥感成像双机系统

安光所的研究团队负责人徐亮表示：“随着社会的快速发展，现在世界各地都有大型设施储存着有毒、有害、易燃易爆化学品。如果其中一个设施发生泄漏，快速了解其成分、浓度、位置和分布非常重要。”

在发表的论文中，研究团队描述了他们提出的新方法，将来自两个远程傅里叶变换红外光谱（FTIR）成像系统的信息与来自GPS和陀螺仪传感器的精确定位信息相结合，以在谷歌地球（Google Earth）数字地图上创建叠加气云的三维图像。

该论文第一作者胡运优说：“以前，当泄漏发生时，气体的具体位置和移动方向无法确定。我们提出的气云三维重建的方法可用于精确找到泄漏气体的经度和纬度。这一信息对于确定可能暴露的人员，以及快速阻止泄漏以减少释放到大气中的气体非常重要。”

增加第三维度

红外光谱成像检测技术，是以FTIR气体探测技术为基础的在线监测技术，它具备监测距离远、监控范围广、灵敏度高、监测成分多等特点，可实现泄漏气云的成分甄别、柱浓度定量和图像再现。然而，单个FTIR遥感成像系统只能提供气体泄漏的二维信息。

为了获得气云的三维图像，研究团队使用两个FTIR遥感成像系统从不同角度获得气云的二维测量数据。然后，这些信息与使用GPS和陀螺仪传感器获得的位置信息进行空间配准。将数据输入计算机层析成像算法，即同步代数重建技术（SART），最终生成气云的三维重建。

图2 双机扫描成像原理图

胡运优说：“三维重建气云中的每一个体素或三维像素都包含有关气体相对地面的经度、纬度、浓度和高度的三维信息。使用GPS和陀螺仪传感器对监测空间进行精确定位是实现气云三维定量重建的关键。”

捕获气体泄漏

研究团队在户外现场实验中测试了他们的方法，在该实验中，他们使用两个扫描FTIR遥感成像系统，对在约315立方米的空间中两分钟内释放的少量六氟化硫（SF6）和甲烷（CH4）进行了远程监测。他们成功地生成气云的三维重建，其中包含两种气体的经度、纬度、高度和浓度分布信息。

图片图3 基于双机扫描的SF6气云三维图像

图片图4 基于双机扫描的CH4气云三维图像

胡运优说：“为了将我们的技术应用于实际场景中，需要在监控区域周围安装两个或多个扫描FTIR成像系统，以形成交叉扫描网络。我们提出的方法可用于泄漏气云的三维重建，进而可用于查找泄漏源并提供早期预警信息。”

研究团队目前正在优化重建方法，并在多个化工园区开展气体泄漏早期预警测试。如近日某厂区发生泄漏事故后，团队应邀使用开发的系统获取了厂内风险区域的泄漏成分、泄漏位置，并与现场工作人员的核验结果吻合，为装置复产试车提供了准确的监测数据，为安全复工提供了有力的技术保障。

图5 气体泄漏现场测试情况

论文信息：

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"辛柏林"雷达，全名叫做辛柏林迫击炮位侦察校射雷达（英国货），可用于对迫击炮的侦察和抓获炮阵地坐标。

它的工作原理，关键在于其独特的福斯特扫描器以及定位的外推算法。

福斯特扫描器是一种不常见的天线系统，可以实现波束的快速扫描。外推算法可以测出每个截获点的斜距、方位角、仰角以及两点间的飞行时间，然后计算机根据这些信息算出迫击炮的位置。

国内曾进行用“辛伯林”的外推算法进行计算机模拟，对于82迫炮位的定位精度在25-40米范围，对122榴的定位精度则只有65-100米。

当年中越反击战，我国从英国手里购买这种雷达，可以在短短8秒内锁定敌方炮兵的位置，并且在几分钟之内把敌人炮兵阵地打的不敢冒头。

但总不能一直从国外进口武器吧，于是我们就开始组织军工单位进行研究构造原理，并进行国产化仿制。

最终经过6年的艰苦努力，终于将辛柏林仿制成功，并取名为371雷达，实验效果也都不错，和进口的性能没有两样。

#我要上微头条##科普##军事趣科普#

  昨天有个朋友问“肺部检查结果是双肺实阴影，考虑感染性病变，这是什么意思？”

       这是关于肺部影像学的问题，我查了资料，尽力回答。

       我们知道影像学的发展主要是归功于科技的进步。以前都用X线拍片，现在基本都用CT拍片，就是由于CT是对X线成像进行了计算机分析，分层扫描的断面图像，因此，X线拍的影像是叠加的，而CT拍的影像分辨率高。随着技术的进步，很多图像都可以采用三维动画显示，这样可以更直观。

       CT和X光成像原理是一样的，就像黑白照片一样，只有三种颜色：黑、白、灰。不同的颜色代表的不是器官的真实颜色，而是指器官不同部位对X线的吸收能力。肺泡组织中含气量多，肺充分膨胀，X线就能很容易地穿过肺组织，在胶片上体现出来的就是黑色。而像骨组织、血管、气管壁、支气管等，X线穿过受阻，会在胸片和CT肺窗中表现出偏白的颜色。

        人体的双肺是用来进行气体交换，双肺就像两棵“树”，“树叶”就是肺泡，是肺真正做功的部分。肺间质是指肺泡间终末气道上皮以外的支持组织，广泛存在于肺内，包括血管、淋巴管、气道小叶间隔，以及充填于肺泡上皮细胞与肺泡毛细血管内皮细胞之间的腔隙，其中包含细胞成分，比如间叶细胞、炎症细胞、免疫细胞等；结缔组织成分，如胶原纤维、弹性纤维及网状纤维等；细胞外基质，如蛋白多糖、糖蛋白；及非胶原性蛋白质，如纤维连接蛋白、层粘连蛋白等。肺间质可以理解为“树枝”，是用来给“树叶”传递营养和信息的。 肺泡内充满气体，但是当肺部出现炎症反应时，会有大量炎症介质、蛋白质、组织液、白细胞等等渗出，肺间质也会出现充血及水肿，这时的肺组织对X线的吸收能力就明显增强了，有点像实质器官的表现，我们常常称为“实变”，从片子上看双肺呈现出白色。我们常说的“大白肺”就是由此而来。这次新冠肺炎导致重症肺炎的典型影像学征象就是“大白肺”。

不仅仅新型冠状病毒肺炎会表现出肺部变白，其他的病毒感染、细菌感染、真菌感染等也会表现出肺部变白，但常见的细菌感染一般为局限性的病变，极少会像病毒感染那样出现全肺多处弥漫性变白，甚至完全白肺。变成白色的肺组织，基本上失去了气体交换的能力，患者会感到明显的缺氧，呼吸费力，末梢血氧饱和度下降。2003年SARS病毒流行的时候，很多感染病人在极短的时间出现大白肺，从而不得不紧急用糖皮质激素来减轻炎症反应和肺水肿。

大多数病人经过治疗后逐渐好转，肺组织局部炎症反应消退，水肿、渗出逐渐吸收，肺功能会得到一定的恢复，症状减轻。炎症较严重、病程较长的患者，被破坏的部分肺组织会通过纤维组织来修复，局部肺纤维化会使将来的肺功能有所下降。不过，肺具有很强的代偿功能，后续经过一段时间的肺功能锻炼，一般来说，对日常生活并没有太大的影响。

再回答那位朋友的问题，就是肺部可能会出现感染、结核、肿瘤三大类影像学判断，你的这个片子显示的是肺部感染，有双肺实变的阴影。这个结论是很粗放的，可能也与影像没有特征性有关。

谈到“肺部感染”，这是一个很大的概念，属于一类疾病的总称，就像说“中国人”一样， 我们有湖南人，湖北人，四川人，云南人......很多不同地方的人。而肺部感染从致病原来说，有细菌感染、病毒感染、真菌感染、寄生虫感染、过敏性因素等等，从病理损害又分为大叶性肺炎、小叶性肺炎、间质性肺炎，CT可进行分型，典型的CT表现可以基本判断出大致的类型。大叶性肺炎表现为大片状实变、支气管充气征；小叶性肺炎表现为外周小斑片状密度影；间质性肺炎表现为磨玻璃样密度影、间隔增厚。 这次新冠疫情早期核酸检测假阴性太多的情况下，确诊率太低影响医疗报销费用，有一位影像学医生提出用肺部CT影像代替核酸诊断的建议，后来在新冠的诊治指南中获得采纳。但是这也只是特殊阶段采用的办法。影像学诊断不能代替病原学诊断，这是不容置疑的。我曾经在去年这个时候在康复驿站，发现了一个病人就是支原体肺炎，他的CT影像就表现为磨玻璃影，多次核酸检测都是阴性，后来的支原体抗体检测阳性才能诊断为支原体肺炎。病毒性肺炎和支原体肺炎都表现为间质性肺炎，成像没有显著区别。

说的有点深，不知道能不能理解，求反馈。

老实说，病人没必要知道这么多。

1、“1080P”中的“P”你说是什么意思？搞没搞错呀！；2、对数字液晶显示器，你还再拿“逐行扫描”和“隔行扫描”来说事儿？了解液晶显示的原理吗？3、在片源、格式（压缩标准）相同的情况下，清晰度与显示器的物理像素和每帧画面的像素之间的匹配关系有关。

孙悟空火眼金睛的成功率只有58%？这是怎么回事？估计很多人对孙悟空的火眼金睛都很感兴趣，想知道他辨认妖怪的原理？这双被太上老君八卦炉练就的特殊眼睛，成为孙悟空的一项新本领，但它的工作原理和工作效果到底如何呢？

据书中说，孙悟空在太上老君的八卦炉中锻烧七七四十九天，意外中得到了眼病怕烟不怕火可以辨认妖怪、神仙，以及他人难以看到的景象，这一点唐僧、八戒和沙僧是办不到的。

但它的效率其实并不像想象的那么灵敏，在人或事物身上扫一下就能看透，有人研究了他辨认的所有妖怪、神仙、人物、事物，并专门对其火眼金睛辨认妖怪做了统计，全书中孙悟空共使用火眼金睛辨认人物、妖怪、事物等31次，其中成功18次，失败11次，还有2次没说清楚结果，这样算下来，他的成功率大概是58%左右。最典型的失败案例就是牛魔王变成猪八戒的样子骗走芭蕉扇那一回，后来悟空自己也承认了失败的原因是由于得手后不曾防备，没有留意看云气，才着了牛魔王的道。

由这个案例可知，孙悟空火眼金睛辨妖怪的原理，是需要认真观察对方身上散发的常人“不易察觉的气息”进行判断，散发妖气的自然就是妖怪，散发祥瑞气息的就是神仙。拿到芭蕉扇，看到猪八戒，他一高兴并未认真端详这个“猪八戒”散发的气息，所以，就上了牛魔王的当，这也是符合上面所说的概率，如果是像扫描仪一样灵敏，估计他看出的妖怪就更多了。

原来孙悟空火眼金睛还有这样的说道，看了以上的分析，是不是涨知识了？

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光热相分离微液滴的精准时空操控

导读

液液相分离的发生源于分子的自组装过程，其液滴的成核位置和生长状态随机且难以控制。为了实现精准、功能化的微液滴操控，来自华南理工大学的蒋凌翔教授和暨南大学的李宇超副教授提出了光-热-力多物理场耦合的高时空精度微液滴操控方法，使光学操控技术与相分离微液滴碰撞出新的火花。相关工作发表在Advanced Materials，题为“Optothermally programmable liquids with spatiotemporal precision and functional complexity”，并入选Editor’s Choice和内封面论文（Inside back cover）。

研究背景

液液相分离所构成的微液滴往往具有单个分子结构所不具备的特殊物理、化学性质和生物功能。如在细胞中由生物分子聚集形成的相分离微液滴，作为无膜细胞器参与重要的生理活动，如细胞微结构组装、转录调控和信号传导等，其状态也与许多疾病（如运动神经元病、阿尔茨海默症等）的发展有着密不可分的联系。同时，相分离微液滴的自组装特性和富集能力可辅助进行物质提纯和药物研发。由此，液液相分离微液滴在生物医学、合成化学等研究领域受到广泛的研究和应用。然而，受到成核过程随机和分子浓度波动等因素的影响，液液相分离微液滴的生成位置、时间、形状和尺寸均难以控制，这使得精准、功能化的相分离微液滴操控成为挑战。

研究亮点

为此，研究团队将分时复用的多势阱光镊技术与金属纳米薄膜的高效光热效应相结合，将光场转化为精准的热场，从而在升温相变的材料体系中，诱导生成了具有高时空响应能力的光热相分离微液滴（图1）。

图1：光热相分离微液滴产生的原理示意图。

进一步，利用微液滴受到的热毛细力和自身动态重塑特性，驱动微液滴随激光的扫描路径进行同步变化，实现了微液滴的定位/移动、融合/分裂和动态重构等可编程化的精准操控，获得了亚微米的空间精度和百毫秒的时间精度，并成功展示了具有高保真度的静态/动态液体图案（图2）。在此基础上，研究团队探索了可编程微液滴的多种应用功能。实现了微液滴在复杂信息编码中的应用，通过将音频信息转化为微液滴运动行为，呈现音乐可视化的效果。并实现了微液滴对蛋白分子、染料分子和纳米颗粒等多种样品的定点富集、转运和释放。以及利用微液滴构造了时空可控的仿生微反应器，增强了级联酶促反应的发生。

图2：光热相分离微液滴实现的液体图案。

总结与展望

该研究工作中提出的光-热-力多物理场耦合的微液滴操控技术，不仅实现了多功能相分离微液滴的构造，也为液态材料的操控提供了一种高时空精度的新方法，在液滴微流控、仿生液态材料、光驱动微纳机器人等领域具有重要的应用前景。

论文信息：

Xixi Chen#, Tianli Wu#, Danmin Huang#, Jiajia Zhou, Fengxiang Zhou, Mei Tu, Yao Zhang, Baojun Li, Yuchao Li*, and Lingxiang Jiang*. “Optothermally programmable liquids with spatiotemporal precision and functional complexity.” Advanced Materials 2205563 (2022).

网页链接

美国造出的0.7nm光刻机，其实属于电子束光刻，并不是新技术，目前主要用来做掩模版/光罩 ，取代不了光刻机，如果说现在的光刻机是照相的话，电子束光刻就是手绘，大批量生产制造不现实，这是关键。

大家都说光刻机，其实更准确地应该说是曝光机，原理就跟单反差不多，简单说就是把光刻胶图到基板上，然后放上掩膜，一曝光紫外线就把图像转移到光刻胶图层上，然后经过显影未曝光部分溶解，没有收到光刻胶图层保护的部分就被蚀刻了，这就是光刻的过程，其实关键是曝光，跟相机一样。

既然是曝光来的，那精细度就跟曝光光源的波长有很大关系，EUV就是极紫外光，波长13.5nm。而电子束的优势就是它的波长跟能量有关，可以做到非常小，所以可以更精细，所以0.7nm也没问题，但是，最大的问题来了，想想现在的芯片面积，用电子束它逐行扫描太慢了，长时间这样还容易出偏差。

也就是说，EUV就像个复印机，刷刷刷很快就印完了，电子束光刻差不多就是手绘，虽然更精细但是出一个很慢。比如苹果说一年能卖1亿部手机，需要一亿颗芯片，要是换成电子束光刻机，生产到2030年也生产不完，谁承受得了，所以这东西只适合科研不适合大批量的工业生产。

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