中国科大：发展关联量子传感技术实现点缺陷的三维纳米成像

传感新品

【中国科大：发展关联量子传感技术实现点缺陷的三维纳米成像】

中国科学技术大学中国科学院微观磁共振重点实验室杜江峰、王亚等人在量子精密测量领域取得重要进展，提出基于信号关联的新量子传感范式，实现对金刚石内点缺陷的高精度成像，并实时观测了点缺陷的电荷动力学。

最近二十多年时间里，量子传感的发展已经使得很多物理量的测量技术取得了革命性的进展。比如基于纳米尺度的金刚石氮-空位色心量子传感器有望实现单分子的结构解析（杜江峰院士团队前期工作：Nature Physics10, 21 (2014);Science 347, 1135 (2015);Nature Methods 15, 697 (2018)）。以磁测量为例，当前实现结构解析的量子传感范式需要对标记的自旋探测目标进行量子操控。然而自然界中的很多物理现象既不包含自旋也无法直接操控，如半导体中的电荷动力学导致的随机电报信号等。更重要的是，当多个探测对象信号重叠相互干扰，单个量子传感器将无法对信号进行有效提取与分析。

为此本工作提出了一种新的量子传感范式，即利用多个量子传感器之间的信号关联，提升对复杂对象的解析能力和重构精度。研究团队基于自主发展的氮-空位色心制备技术，可控制备出相距约200纳米的三个氮-空位色心作为量子传感系统，通过对随机电场探测展示了这种新的量子传感范式。

图：（a）实验体系的示意图，小图为本工作中使用的三色心体系的超分辨成像；（b）共振荧光激发谱的谱峰位置涨落，对应了每个色心处的电场涨落；（c）利用三个色心的电场涨落信号之间的关联可以分辨出不同的缺陷；（d）量子定位系统的示意图；（e）在三个色心周围定位出的16个点缺陷。

金刚石是一种性能优异的宽禁带半导体材料，材料中点缺陷的电荷动力学会带来随机的电场噪声。本工作中，利用金刚石氮-空位色心激发态的直流斯塔克效应来实现对电场的传感。当某个点缺陷的电荷状态发生改变时，三个氮-空位色心可以同时探测到因电荷变化而引起的电场变化。利用三个色心间电场同时变化的关联特征，可以从杂乱无章的涨落电场中解析出每个点缺陷对应的电场。并且由于每个点缺陷和三个氮-空位色心的相对空间位置不同，就可以根据每个氮-空位色心所感受到的电场方向和大小的不同，来精确定位出点缺陷的空间位置。使用这种类似于卫星定位的量子定位技术，研究团队成功对微米范围内16个点缺陷进行了定位，定位精度最高达到1.7纳米。基于这种关联分辨和精确定位的能力，研究团队还实现了对每个点缺陷电荷动力学的原位实时探测，为研究体材料内部点缺陷的性质提供了新的方法。

这一成果展示了基于量子技术的超高灵敏度缺陷探测，可对0.01ppb级别的缺陷浓度（一千亿个正常原子中出现一个缺陷）进行探测。这要比目前最灵敏方法的探测极限提升两个量级以上，有望为当前十纳米以下芯片中的缺陷检测提供一种强有力的技术手段。

传感动态

【禾赛科技发布全新AT512激光雷达：最远测距达400米】

1月9日消息，禾赛科技今日正式发布了面向搭载智能驾驶系统量产车市场的512线超高清超远距激光雷达AT512，该产品主要面向对性能、可靠性、安全性有极高要求的高端智能驾驶量产车型。

AT512 搭载禾赛最新的第四代自研芯片，通过引入3D堆叠、光噪抑制等技术，以极致的光学收发效率、顶尖的垂直整合能力，在体积不变的情况下实现了性能全面升级。

性能方面，AT512 可实现 300 米标准测远（@10% 反射率），相比 AT128 提升了50%。最远测距达到400米，是市场同类远距激光雷达的2倍，极大提升了车辆对周围环境的感知能力。

得益于于禾赛第四代芯片大幅提升的集成度，AT512 以每秒约 1230 万的超高点频为汽车提供图像级超清晰三维感知，拥有全局均匀的0.05° x 0.05°角分辨率，点云密度是AT128的8倍，同时也达到市场上其他同类远距产品的10倍以上。

此外，AT512沿用了禾赛AT系列所采用的高度集成化的芯片收发模块、稳定可靠的一维扫描，兼具性能、成本和可靠性，且点云模式均匀规整，有利于感知算法的适配。

据了解，目前AT 系列已经获得了包括上汽、一汽在内的 15 家领先主机厂和 Tier-1 客户超 50 多个车型的前装量产项目定点。自成立以来，禾赛激光雷达累计交付量突破30万台，是全球首个创下此里程碑的车载激光雷达公司，并在去年12月实现单月交付量突破5万台，再次刷新行业单月交付记录。

【北京怀柔科学城老厂房蝶变，孕育高端仪器和传感器产业】

新年伊始，怀柔古刹红螺寺附近，一座老厂房正加速蝶变。朝阳给一栋栋改造中的厂房镀上金色，也照亮了五百余位施工人员忙碌的身影。吊车吊起大块的玻璃、水泥板，施工人员通过直臂车被送至高处，将玻璃、水泥板呈百叶窗状交替安装至外墙。曾经的福田汽车老旧厂房在他们的手中悄然变了模样，外观看起来时尚现代，透着大气和科技感。

这里距离密集落子大科学装置、交叉研究平台等科技设施的怀柔科学城核心区仅10分钟车程，未来将成为怀柔科学城产业转化示范区。搬迁腾退的福田戴姆勒汽车老工厂，是产业转化示范区的首个项目，改造后产业空间达30万平方米，将依托科学城优势，重点引入高端仪器装备和传感器产业。目前，由福田工厂营销楼改造的创新中心已率先投用，三层空间主要吸引高端仪器装备和传感器产业链相关的初创企业。“园区改造和‘引凤’同时进行，已吸引164家企业注册，部分企业已入驻办公。”负责该园区运营的北京怀胜科技服务有限公司相关负责人介绍。

还有多栋厂房正加速蜕变。其中，A1栋工程项目近日刚刚获得北京市发改委批复项目资金申请。记者走进正在改造的A1厂房，这里曾是过去的涂装车间，在不改变原建筑结构的基础上，厂房已经完成加固、翻新，目前正进行外墙吊装施工，吊装进度达80%。“预计今年4月，这栋厂房就能基本完成改造，此后将由入驻企业开展内部装配、设备安装等工作。”相关负责人告诉记者，这栋厂房已被国内一家传感器龙头企业相中，将建造微机电系统（MEMS）传感器中试生产线。

除了提供用于办公、实验和中试生产的产业空间，园区的一大亮点是打造了高端仪器装备和传感器生产所必须配套的共享动力中心。“生产高端仪器装备或传感器，需要动力、纯水供应、化学品储存、大宗气体、特殊气体供应、废水处理等配套环节。园区斥资上亿元打造了供企业共享使用的纯水处理中心、化学品储存库、大宗气体站、特殊气体站、废水处理站等，并配建管道直通各厂房。”在纯水处理中心内，相关负责人指着正在安装的纯水设备介绍道：“这些设备就好像我们家里的净水器，只不过其过程更复杂，纯净度要求更高，要通过预处理、反渗透、再生与后处理等多重工序形成可用于传感器晶圆加工使用要求的超纯水。”

据悉，整个项目起步区大致分为A、B、C、D、E等工程项目，除了E栋厂房外，其他区域基本都将在今年上半年改造完成，未来将孕育高端仪器装备和传感器的“创新之花”。这一项目也成为怀柔科学城加速建设，产业化成果逐步涌现的缩影。

目前，怀柔科学城正跑步进入建设与运行并重阶段。科研设施方面，近期怀柔科学城又一大科学装置——多模态跨尺度生物医学成像设施试运行，设施将与周边科研设施协同发展，组织实施大科学计划。此外，29个“十三五”科技设施平台建设运行同步加速，6个“十四五”科技设施平台项目获批立项。去年，怀柔科学城新增9个科技设施平台项目进入科研状态，一批科技基础设施面向全社会开放共享，5个第一批交叉研究平台已累计对外开放机时45万小时。在科研成果方面，截至目前，怀柔科学城服务院所高校累计产出重大科技成果200余项。

【美国因美纳与三诺生物传感达成战略合作 拓展基因组学在精准健康管理的应用】

因美纳与三诺生物传感股份有限公司(“三诺”)正式达成战略合作，双方将以iScan高端芯片扫描仪国产化为起点，利用双方的技术优势与渠道资源，共同拓展基因组学在精准健康管理的应用。

据悉，本次合作旨在更快、更好满足中国本土市场在生殖遗传、慢病防治等领域的需求。

因美纳中国销售副总裁兼代理大中华区总经理马海燕表示，此次与三诺开启的全新合作，不仅是因美纳本土化战略进程与多元产品布局的新突破，也是赋能本土创新模式的新尝试，更是基于双方“改善人类健康”共同愿景的新作为、新跨越。“未来，我们期待与三诺携手探索更多符合中国本土需求的精准健康管理解决方案，共促国民健康高质量发展。”

“很高兴与因美纳达成合作伙伴关系，从iScan这一具有成熟市场应用经验的高端芯片扫描仪着手，加速该产品的本土化以适应快速发展的市场需求。同时，也期待在这一合作基础之上，双方共同拓展符合中国本土需求的健康管理解决方案，为疾病的早期预防和监测能力的提升提供技术支撑，以基因组学的发展驱动健康市场应用潜力的迸发，共同助力‘健康中国’建设迈上新的台阶。”三诺生物传感股份有限公司董事长李少波表示。

据介绍，iScan芯片扫描仪具有高通量、高灵敏度以及高质量数据稳定输出等优势，并可适用于多种生物芯片(microarray)应用，包括基因表达分析、基因型分析、甲基化分析等。iScan支持多种芯片格式和芯片类型，该系统及其解决方案具有可扩展性和自动化配置，能满足不同领域、不同规模、不同目的的实验需求，并可进行定制化的实验设计和配置，为研究人员提供灵活广泛的实验选择。

目前，在全球范围该产品在探索复杂疾病的遗传基础、协助农业育种决策和全表观基因组关联研究等领域发挥着重要的作用，并在精准健康管理等领域展现出应用潜力。

【英伟达在华面临新难题：客户对“降级版”芯片兴趣不大】

据美国《华尔街日报》网站1月9日报道，在2023年10月份美国监管部门禁止英伟达向中国销售高性能人工智能（AI）芯片后，英伟达的工程师们很快就设计出一系列新产品以适应更严格的限制政策。

报道称，通过这些调整，这家美国科技公司或许找到了回旋余地，但更大的问题在于：中国云计算公司并不热衷于购买这些性能较低的芯片，而这些公司恰恰是英伟达在全球最重要的客户群体之一。

中国一线云计算公司从2023年11月份就开始测试英伟达的芯片样品，其中包括阿里巴巴和腾讯。据知情人士透露，这两家公司已暗示英伟达，今年订购的英伟达芯片数量将远少于原计划购买目前已被限制的前代芯片。

报道指出，短期来看，英伟达降级版芯片与中国本土替代芯片在性能上的差距不断缩小，增强了中国自产芯片的吸引力。

据知情人士称，阿里巴巴和腾讯正将一部分高性能AI芯片的订单转给本土企业，并更多地依赖内部自研芯片。中国另外两大芯片买家字节跳动和百度也是如此。

知情人士表示，从长远来看，鉴于美国监管部门已经表示要定期评估芯片出口管制政策，并可能进一步收紧对出口芯片性能方面的限制，中国买家不确定英伟达能否持续供货，科技公司正调整业务策略，以应对未来越来越难获得英伟达产品的局面，并避免为了适应新芯片而承担持续调整技术的高昂代价。

据报道，对于英伟达来说，既要满足美国监管机构的要求，又要供应中国客户所需要的芯片，这个任务变得越来越难以完成。中国是英伟达最大市场之一，过去占到英伟达营收的约五分之一。

中国科技企业的工程师们表示，未来12个月英伟达的芯片仍将是采购重点，因为英伟达的产品生态系统更加完善，而且本土替代品仍供应不足。

一家对冲基金的创始人说，从长远来看，美国的限制措施很可能推动中国研发自己的技术。他表示，待目前囤货阶段结束后，英伟达的中国业务将成为牺牲品。

【液位传感器类型和工作原理】

液位传感器（亦称液位开关或浮动传感器）对系统安全和高效运行起着关键的作用，设计人员正在各种工业应用中越来越多地使用这种传感器，具体应用包括暖通空调(HVAC)、水和废水处理、化学和石化处理系统以及食品和饮料生产。那么什么是液位传感器？液位传感器的工作原理是什么？液位传感器的类型有哪些？

液位传感器简介

液位传感器是一种用于监测、维护和测量液体（有时是固体）水平的装置。一旦检测到液位，传感器就会将感知到的数据转换为电信号。

液位传感器工作原理

当液位传感器投入到被测液体中某一深度时，传感器迎液面受到的压强公式为：Ρ=ρ.g.H+Po

P：变送器迎液面所受压强

ρ：被测液体密度

g：当地重力加速度

Po：液面上大气压

H：变送器投入液体的深度

同时，通过导气不锈钢将液体的压力引入到传感器的正压腔，再将液面上的大气压Po与传感器的负压腔相连，以抵消传感器背面的Po，使传感器测得压力为：ρ.g.H，显然，通过测取压强P，可以得到液位深度。功能特点：稳定性好，满度、零位长期稳定性可达0.1%FS/年。在补偿温度0～70℃范围内，温度飘移低于0.1%FS，在整个允许工作温度范围内低于0.3%FS。

液位传感器的类型

1、浮球式液位传感器

由行业产品磁性浮球、测量导管、信号单元、电子单元、接线盒及安装件组成。一般磁性浮球的比重小于0.5，可漂于液面之上并沿测量导管上下移动。导管内装有测量元件，它可以在外磁作用下将被测液位信号转换成正比于液位变化的电阻信号，并将电子单元转换成4～20ma或其它电子商务标准信号输出。

2、浮筒式液位传感器

是将磁性浮球改为浮筒，浮筒式液位传感器是利用微小的金属膜应变传感技术来测量液体的液位、界位或密度的。

3、静压式液位传感器

是利用防爆流量计液体静压力的测量原理工作。一般选用硅压力测压传感器将测量到的压力转换成电信号，之后再经放大电路放大和补偿电路补偿，最后以4～20ma或0～10ma电流方式输出。

审核编辑 黄宇