一 : 正电子:正电子-简介,正电子-应用
正电子,又称阳电子、反电子、正子,基本粒子的一种,带正电荷,质量和电子相等,是电子的反粒子。最早是由狄拉克从理论上预言的。1932年8月2日,美国加州理工学院的安德森等人向全世界庄严宣告,他们发现了正电子。正电子的发现是利用云雾室来观测的。在云雾室中充入过饱和的乙醚气,当物质放射出正电子时,正电子穿过云雾室,在正电子运行轨道中出现液滴线,通过外加磁场测量正电子的偏转方向及半径就可以知道它的带电符号,及荷质比(带电量与质量的比值)从而确定正电子的性质。正电子的发现开辟了反物质领域的研究。
正电子_正电子 -简单介绍
正电子-内部结构模型图其实在安德森之前,曾有一对夫妇科学家——约里奥·居里夫妇(皮埃尔·居里夫妇的女婿与女儿)首先观察到正电子的存在,但这并未引起他们的重视,从而错过了这一伟大发现。这对居里夫妇也为人类作出过杰出贡献,他们除错过了正电子的发现外,还同样错过了中子的发现及核裂变的发现,以致于三次走到诺贝尔物理学奖的门槛前而终未能破门而入。但因他们在放射性方面的杰出贡献,他们仍获得了1935年的诺贝尔化学奖。
正电子,其质量为m=9.1×10-31千克,电量为g=+1.6×10-19库仑,自旋与电子相同。正电子是如何被检测出来的呢?这就要借助于电磁场中的云雾室了。
正电子_正电子 -应用
我们知道,每1种物质都存在饱和蒸汽压,当外界压强大于该物质的饱和蒸汽压时,这种物质的蒸汽就开始凝结成液滴。但是如果蒸汽很纯净,这时即使外界压强超过了它的饱和蒸汽压,蒸汽却不会自动凝结,这就成了过饱和气体。如果这时在过饱和气体中加上1个很小的扰动,如带电粒子的存在或其它杂质的存在,气体就会以这个杂质为核心迅速凝结成小液滴。因此当带电粒子在过饱和蒸汽中飞行时,蒸汽就会沿着粒子飞行的径迹凝结,从而我们通过观测这些液滴的轨迹,即可知道粒子的运动情况,这就是云雾室,是由著名物理学家威尔逊发明的,因此又名威尔逊云室。
正电子_正电子 -定义
正电子(Positron,e+),又称阳电子
正电子湮没正电子是电子的反粒子,除带正电荷外,其它性质与电子相同。正电子是不稳定粒子,遇到电子会与之发生湮灭(Annihilation),放出2个伽玛光子(gamma ray photon),每个能量为0.511MeV 。当正电子与原子核接触时,就会与核外电子发生湮灭,这就是正电子炮的原理。正电子不是地球上物质的基本成分。正电子虽然比较稳定,但一碰到电子就会很快湮灭而转变为光子,所以不容易观测到。
正电子的发现使人联想到是否存在反质子,反中子......,已经证实每种粒子都存在1种和它对应的反粒子。
有人设想,用反粒子制造反物质(例如反氢原子),上述粒子的获得,是向制造反氢原子迈进的很大的1步.物质和反物质的结合中(湮灭中),可释放大量的能量(比核能高几个数量级),未来宇宙飞船有可能携带某种物质和这种物质的反物质作为能源。
若要实现人类载人火星探索的伟大梦想,我们需要数吨化学燃料,相反,若使用反物质,则仅需数十毫克,理论速度极限可达光速的十分之一。然而,事实上,这种动力的诞生也伴随着代价。有些反物质的反应会生成大量高能伽马射线。伽马射线能分解细胞内分子,因此,它们会对人体有害。另外,高能伽马射线由于会使制造发动机材料的原子破裂,会让发动机本身也具有放射性。
正电子_正电子 -发现过程
理论发现
正电子虽然有了理论预言,但在实验上还未发现。19世纪30年代的科学界不轻易承认新粒子的存在。而是认为带正电的粒子只有质子,所以有人认为狄拉克方程中所出现的带正电的粒子很可能就是质子,不然为什么在实验上没有发现呢?这个想法包括狄拉克本人也曾有过。
实验发现
时隔不久,1932年狄拉克的预言很快被实验证实了,那是美国物理学家安德森(1905—1991)在研究宇宙射线在磁场中的偏转情况时发现的。当时,他正同密立根(基本电荷的测定者)一起研究宇宙线是电磁辐射还是粒子的问题。那时大多数人同意康普顿的论证,认为宇宙射线是带电粒子,密立根对此很不满意。安德森于是想弄清楚进入云室的宇宙射线在强磁场作用下会不会转弯。他在云室中拍摄了一张照片,这张照片使他一夜没合眼。他发现,宇宙射线进入云室穿过铅板后,轨迹确实发生了弯曲,而且,在高能宇宙射线穿过铅板时,有1个粒子的轨迹和电子的轨迹完全一样,但是弯曲的方向却“错”了。这就是说,这种前所未知的粒子与电子的质量相同,但电荷却相反,而这恰好是狄拉克所预言的正电子。当时安德森并不知道狄拉克的预言,他把所发现的粒子叫做“正电子”。第二年,安德森又用γ射线轰击方法产生了正电子,从而从实验上完全证实了正电子的存在。从此以后,正电子便正式列入了基本粒子的行列。
赵忠尧是第1个观测到正反物质湮灭的人,也是物理学史上第1个发现了反物质的物理学家。这个发现足以使赵忠尧获得诺贝尔奖,当时瑞典皇家学会也曾郑重考虑过授予他诺贝尔奖。不幸的是,有一位在德国工作的物理学家对赵忠尧的成果提出了疑问,虽然后来事实证明赵忠尧的结果是完全准确的,错误的是提出疑问的科学家,但这却影响了赵忠尧的成果被进1步确认。1936年,为了表彰正电子的发现这一重要成就,瑞典皇家科学院把诺贝尔物理学奖授予了1932年在云雾室中观测到正电子径迹的安德逊,而不是1930年首先发现了正负电子湮灭的赵忠尧。(安德逊也承认,当他的同学赵忠尧的实验结果出来的时候,他正在赵忠尧的隔壁办公室,当时他就意识到赵忠尧的实验结果已经表明存在着1种人们尚未知道的新物质,他的研究是受赵忠尧的启发才做的。)当然,后来,作为正电子的发现者被证明(在赵老逝世前一年,终于可以告慰世人和赵老英魂)。
电子对的产生及湮灭使人们对基本粒子的认识发生了重大的变化,人们不得不重新考虑究竟什么是基本粒子问题。本来基本粒子意味着这些粒子是构成物质最基本的、不可再分的单元,象电子这样的基本粒子既不能产生,也不会消灭。然而,发现在适当的条件下,正、负电子对可以成对地产生或湮灭,也就是说可以相互转化。物质的各种形态可以相互转变,这在认识上无疑是个巨大的飞跃。在这以后又发现了更多的反粒子,因而更多的事实反复证实了这一规律。
1936年,安德森因发现正电子而获得了该年度的诺贝尔物理奖,时年仅为31岁。
正电子_正电子 -产生
光子转变
在T=5*10^9K的温度下光子可以较高程度的反应生成正负电子对,体系热平衡时正电子数量和光子数量大致相等。
核聚变
恒星们主要的核反应就会释放出正电子,比如我们的太阳,其中每时每刻都在发生如下反应:4个质子聚合成一个氦核,同时释放出2个电子中微子和2个正电子。
衰变
比如放射性同位素磷30就会通过正β衰变释放正电子。
其他方法
利用能量高于1兆电子伏的γ射线辐射铅板、薄金属箔、气态媒质等都有可能观察到正电子的出现。
正电子_正电子 -正电子发射断层成像
正电子发射断层成像(PositronEmissionTomography)系统是利用正电子同位素衰变产生出的正电子与人体内负电子发生湮灭效应这一现象,通过向人体内注射带有正电子同位素标记的化合物,采用符合探测的方法,探测湮灭效应所产生的γ光子,得到人体内同位素的分布信息,由计算机进行重建组合运算,从而得到人体内标记化合物分布的三维断层图像
。
PET是直接对脑功能造影的技术,其基本原理是:给被试注射含放射性同位素的示踪物,同位素放出的正电子,与脑内的负电子发生湮灭而释放出γ-射线。通过记录γ-射线在大脑中的位置分布,可以测量区域脑代谢率(rCMR)和区域脑血流(rCBF)的改变,以此反映大脑的功能活动变化
。
PET可用于精神分裂症、抑郁症、毒品成瘾症等的鉴别诊断、了解患者脑代谢情况及功能状态,如精神分裂症患者额叶、颞叶、海马基底神经节功能异常等。应用PET显像,可以测定脑内多巴胺等多种受体,从分子的水平上揭示了疾病的本质。这是其他方法所不能比拟的
。
PET的局限性:成像时间较长(至少要几十秒),只能采用区组设计(Blockdesign)的实验模式;成像时受放射性同位素的限制,不适用于单个被试的重复研究。同一被试不适合频繁参加实验,不利于那些需要被试多次参加实验的研究;系统造价很高,除PET扫描机外,一般还需配备一台加速器,用以制备半衰期只有123s的15O等同位素
。
正电子_正电子 -相关贡献
1928年狄拉克把相对论引进了量子力学,建立了相对论形式的薛定谔方程,也就是著名的狄拉克方程。这一方程具有2个特点:一是满足相对论的所有要求,适用于运动速度无论多快电子;二是它能自动地导出电子有自旋的结论。这一方程的解很特别,既包括正能态,也包括负能态。狄拉克由此做出了存在正电子的预言,认为正电子是电子的1个镜像,它们具有严格相同的质量,但是电荷符号相反。狄拉克根据这个图象,还预料存在着1个电子和1个正电子互相湮灭放出光子的过程;相反,这个过程的逆过程,就是2个光子湮灭产生出1个电子和1个正电子的过程也是可能存在的。1932年,美国物理学家安德森(1923-)在研究宇宙射线簇射中高能电子径迹的时候,奇怪地发现强磁场中有一半电子向1个方向偏转,另一半向相反方向偏转,经过仔细辨认,这就是狄拉克预言的正电子。后来很快又发现了γ射线产生电子对,正、负电子碰撞“湮灭”成光子等现象,全面印证了狄拉克预言的正确性。狄拉克的工作,开创了反粒子和反物质的理论和实验研究。正电子就这样从理论上被推导了出来。
二 : 供用电技术专业介绍
供用电技术专业介绍
一、专业培养目标及职业岗位定位
1、专业培养目标
培养德、智、体、美全面发展的,与我国社会主义现代化建设要求相适应的,掌握本专业必备的基础理论和专门知识,具有从事本专业实际工作的综合职业能力和全面素质,在生产、建设、管理和服务等第一线工作的, 从事电气自动化设备的安装调试、运行维护、检修测试、技术管理和技术改造等工作的,具有良好的职业道德及敬业精神,能够在生产、建设、管理和服务等一线工作的高素质技能型专业人才。
核心能力:电气设备的安装、运行、检修能力及PLC控制电机操作能力。
专业能力:电气设备的安装、运行、检修能力;电气安装与维修能力;
职业资格证书:维修电工(必考),钳工、电焊工、电机检修工。
2、职业岗位定位
主要面向电气自动化设备生产加工、使用维护、编程操作、技术改造和质量管理等岗位,具体岗位如下:
(1)工矿企业电气设备运行维护、安装调试、检修岗位;
(2) 生产线以及常用电气设备的安装、维护与管理、电气产品研发工作。
(3)可编程控制器的编程与应用;
(4)电气产品检验与质量管理;
(5)建筑工程领域电气设备的安装。
二、专业特点
(1)供用电技术专业是锡林郭勒职教中心的重点建设骨干专业,该专业就业市场前景广阔,人才需求量大,就业岗位面广。
(2)该学科是电气技术、自动控制系统、计算机技术等学科交叉融合的属于高新综合性技术,也是当前发展最快的技术之一。
三、教学改革特色
(1)教学内容与课程体系改革力度较大。按照职业教育理念为突出应用性、实践性原则,逐步建立以“教、学、做一体化”教学模式为主干教学内容的新型课程体系。“电工基础”、“电机与变压器”、“维修电工技能训练”等课程的教学改革和精品课程的建设更新了教学内容。“电工基础”、“电机与变压器” 课程是校级优秀课改课程。使学生提高职业岗位锻炼,提高就业竞争力,典范其它课程改革模式和思路。
(2)改革教学的课程考核方式,不断深化课程考核方式方法的改革,建立有较好的基于工作过程考核方法,将采用出勤,作业,学习态度、技能考核,实训报告等多种考核形式,着重了对学生综合运用所学知识,解决实际问题能力的考核。通过改革考核方法,促进了学生的个性化与综合能力全面评价。
四、课程设置
本专业的课程:《电工基础》、《机械基础》、《电工仪表与测量》、《电机与变压器》、《可编程控制器与变频器》、《传感器及应用》、《安全用电》、《电工材料》、《建筑电气安装》、《企业供电系统及运行》、《维修电工技能训练》等。(带“-”标识为专业核心课程)
核心技能:电工技能实训、电气控制与PLC实训、电机与变压器维修实训。
职业资格证书:维修电工(必考),钳工、电焊工、电机检修工。
五、集中技能训练课
集中实训课程占总学时数的40%。机械制图测绘;钳工实训 ;电工技能实训 ;机械CAD实训 ;电气控制与PLC实训 ;机床电气维修技术实训;电机与变压器维修实训;成套电气设备实训;顶岗实习 。
三 : 光电子学:光电子学-简介,光电子学-应用
由光学和电子学结合形成的技术学科。电磁波范围包括X射线、紫外光、可见光和红外线。光电子学涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成电信号或电能,并进行处理或传送;有时则将电信号再转换成光信号或光图像。光电子学还包括 光电子能谱学,它利用光电子发射带出的信息研究 固体内部和表面的成分和电子结构。光电子学及其系统的发展,依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展,其关键是光电子器件。光电子学已普遍应用于各种科学仪器中。
光电子学_光电子学 -简单介绍
光电子学
以 光波代替 无线电波作为信息载体,实现光发射、控制、测量和显示等。通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术,如放大、 振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等,原则上都可延伸到光 波段。在激光领域中,激光器提供光频的相干 电磁振荡源,光电子学是指光频电子学。光电子学有时也狭义地指光-电转换器件及其应用的领域。光电子学还包括 光电子能谱学,它利用光电子发射带出的信息研究 固体内部和表面的成分和电子结构。光电子学及其系统的发展,依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展,其关键是光电子器件。光电子器件主要有作为信息载体的光源( 半导体发光二极管、 半导体激光器等)、 辐射探测器(各种光-电和光-光转换器)、控制与处理用的元器件(各种反射镜、 透镜、棱镜、光束分离器,滤光片、光栅、 偏振片、斩光器、 电光晶体和液晶等)、 光学纤维(一维信息传输光纤波导、二维图像传输光纤束、光能传输光纤束、光纤传感器等)以及各种显示显像器件(低压 荧光管、电子束管、 白炽灯泡、发光二极管、场致发光屏、等离子体和液晶显示器件等)。将各类元器件按各种可能方式组合起来可构成各种具有重大应用价值的光电子学系统,如光通信系统、电视系统、微光夜视系统等。
由光学和电子学相结合而形成的新技术学科。 电磁波范围包括 X射线、紫外线、可见光和红外线。它涉及将这些辐射的光图像、信号或能量转换成 电信号或电能,并进行处理或传送;有时则将电信号再转换成光信号或光图像。它以光波代替无线电波作为信息载体,实现光发射、控制、测量和显示等。通常有关无线电频率的几乎所有的传统电子学概念、理论和技术,如放大、振荡、倍频、分频、调制、信息处理、通信、雷达、计算机等,原则上都可以延伸到光波段。在激光领域中,激光器提供光频的相干电磁振荡源,光电子学是指光频电子学。光电子学有时也狭义地专指光- 电转换器件及其应用的领域。光电子学还包括光电子能谱学。它是利用光电子发射带出的信息来研究固体内部和表面的成分和电子结构,如X射线光电子能谱学和 紫外光电子能谱学。
光电子学_光电子学 -应用
光电子学的应用非常广泛。已制成和正在研制的光电子器件品种繁多。从能源角度来看,可将 光能转换成 电能,或将电能转换成光能。前者有 晶态和 非晶态 太阳能电池,小者可用于电子表和电子计算器,大者可制成太阳能电站;后者有以电驱动的发光光源,如放电灯、霓虹灯、荧光灯、场致或 阴极射线发光屏、 发光二极管等。从信息角度来看,可利用光发射、放大、调制、加工处理、存储、测量、显示等技术和元件,构成具有特定功能的光电子学系统。例如,利用光纤通信可以实现迅速和大容量信息传送的目的。它使原来类似的技术水平得到大幅度的提高。
人所接受的信息,大约80%是由光通过眼睛输入的。然而,人眼的局限性大大地限制了人类获得光信息的能力,因而需要扩展人眼的功能。
第一、要扩展人眼在低照度下的视觉能力,提供各种夜视装备以便能在低照度下进行科研和生产活动,或在夜间进行侦察和战斗。
第二、要扩展人眼对电磁波波段的敏感范围。已制成将 红外线、 紫外线和 X射线的光图像转换成可见光图像的直视式或电视式光电子学装置。利用这些原理还可以扩展到观察中子和其他带电粒子所形成的图像。
第三、要扩展人眼对光学过程的时间分辨本领,例如已经做到在几十飞秒(10^(-15)秒)内就可观察到信息的变化。
光电子学的发展,依赖于光-电和电-光转换、光学传输、加工处理和存储等技术的发展。这些技术所依据的 物理现象和原理,主要是光与物质的相互作用。它涉及到折射和反射等光束的传播规律( 几何光学); 衍射、干涉、偏振和 色散等光波的传播规律(物理光学); 热辐射、 光致发光、场致发光、电子轰击发光和 受激辐射等发光规律;各类元激发、元激发之间的相互作用和动力学过程等的机理(量子光学); 光电导、光电发射和光生 电动势等 光电转换机理;光 全息技术;光学系统(应用光学)和光学系统的集成( 集成光学);视觉过程和肉眼对光的反应( 生理光学);以及对快速和微弱光电信息的探测和处理等。这些技术的使用还需要电子技术的配合,才能构成具有特殊功能的仪器、设备或系统。
光电子学系统的关键是光电子器件。当光电子器件的工作原理确定后,其性能就与制作这些器件的材料的性能和加工工艺密切相关。可以说,改善材料的性能和制作工艺,是提高光电子器件水平的关键。
光电子学_光电子学 -器件类别
光电子器件主要有作为信息载体的光源、辐射探测器、控制与处理用元件器件、光学纤维、显示显像器件。
作为信息载体的光源 热辐射的过程是很难进行快速控制的,但可以对它发出的光束加以调制、滤波或其他处理,使光束在传播途中带上信息。热辐射以外的发光光源自然也可以在传播过程中带上信息,但更主要的是在发射过程中就带上信息。通常,采用低压就可以驱动的半导体PN结发光二极管,尤其是高亮度半导体发光二极管和半导体激光器。它们具有反应快、易调制、体积小和光强大等优点。激光具有良好的单色性、相干性、方向性和高光强,这些性能有利于光通信和其他应用。
辐射探测器
即光-电和光-光转换器,分为利用光电效应的和热效应的2类。
①光电效应:分为外光电效应和内光电效应。 外光电效应就是光电子发射效应,利用这种效应的器件都是真空电子器件。例如,光电倍增管,其光电 阴极能将光信号转换成一维(时间)电子信号,经多次 次级发射,电子倍增电极把信号增强后从 阳极输出。这种器件的 灵敏度高,甚至可用它组成 光子计数器,用以探测单个光子。已研制成二维(空间)光子计数器,用以检测极微弱的光信息。又如像增强管,将 X射线或紫外线转换成光电 阴极敏感的光,或采用对 红外线灵敏的光电阴极,它使成像光电阴极上的光图像发射出相应的光电子,这些光电子经加速并成像后轰击荧光屏,输出 可见光,发出更亮的光图像。它是1种光-光转换器件。这就是 X射线或紫外线像增强管和红外变像管的工作原理。这种器件能起扩展人眼对电磁波波段敏感范围的作用。利用 内光电效应的器件,都是半导体器件。其主要原理是光电导和光生电动势2种效应。光电导型探测器由单一 半导体制成,或制成二极管,称为半导体光电二极管。受光照时,其电阻发生变化。其中光电二极管通常在反向偏压条件下工作。如果反向偏压足够高, 载流子通过PN结的 电流直接反映出单位时间内探测器所接收的光能。光电二极管也可在不加偏压的条件下工作。这时,辐射的照射将使PN结的两端产生电动势,其短路电流正比于所接受的辐射功率。 红外热成像系统的探测器通常是光电导型。常用的有碲镉汞、 碲锡铅、锗掺汞探测器等。它们都必须在低温下工作,以降低探测器的 热噪声。
②热效应:利用热效应的探测器通称为热敏型探测器,主要是利用物体因受辐射照射后温度升高所引起的电阻的改变、温差电动势的产生、自发极化的改变等效应来测量辐射功率。这类探测器都用在红外波段,优点是响应率与波长无关,在 室温下也能探测 长波辐射等,但响应时间比光电型探测器长得多。
控制与处理用元器件
光的主要特征有强度、光谱、偏振、发光时间和相干性等。 光束在传播中,则有方向性、发散或会聚等特征。控制元件的功能在于改变光的这些特征。为了使 光束偏转、聚焦和准直等,常使用反射镜、 透镜、棱镜和光束分离器等。反射镜常使用金属膜或介质膜,后者的反射系数高并具有选择性。利用 全反射可制成反射镜,用于倒像、转像、分束和全反射等。为改变光束的其他特征,常用的元件有滤光片、棱镜、光栅、偏振片、斩光器、受电场控制的 电光晶体和液晶等。
电光开关不仅可以改变光强和偏振,还可控制光通过的持续时间,是广泛应用的1种器件。其结构是在相互正交的两块 偏振片之间放进一块双折射 晶体,在晶体上加一 电场,则通过晶体的光偏振方向将发生旋转,转角的大小决定于电场的强度。因此,调节电场的强度即可改变 透射光的强度;改变电场的作用时间则可调制光的持续时间。
利用声波对光的衍射效应,可控制光束的频率、光强和传播方向。在接近布喇格 衍射的条件下,声光的相互作用使光束偏转。声频改变时,偏转角也相应地按比例变化。在 衍射效应较小时,衍射光的强度与 声波的强度成正比。利用信息调制 声波的强度,即可通过这种比例关系调制衍射光的强度。这种控制方法已在 光的传播、显示和信息处理方面得到广泛应用。
在光数字处理系统中,关键是研制光学晶体管或光学双稳态器件。已研制出的光学双稳态器件,大体上可分为2类:本征型或称全光学型和光电混合型。一般地说,这种器件由 非线性介质、反馈系统和光源三部分组成。可以把出射光强的高态和低态,相应地视为“开”和“关”状态。 光晶体管可进行光放大、调制、限幅和整形,并可构成光逻辑门。
光存储器包括光盘和全息超微存储底片等,可用于光录像电视和大容量信息存储,也可用于图书资料存储。
光学纤维
光纤波导可将进入光纤的光限制在光纤内部,按光纤延伸的任意方向传播。光纤技术的主要内容有:①利用光纤进行 一维(时间)信息传输,可传送模拟或数字化脉冲信号。光纤可分为阶跃折射率光纤、梯度折射率光纤和单模光纤。②利用光纤进行二维(空间)图像传输。如果把几十万根甚至几百万根柔性光纤的输入与输出端按相同的规律排列成二维列阵,就制成了传像束。每一根光纤就是1个像素。它可以弯曲并直接传送图像。如将所有光纤丝热压在一起,切下一段就成为光纤面板,它可将1个端面上的图像直接传送到另1个端面上,可用作像增强管的输入和输出窗口。有光纤面板的像增强器,可以串联使用。经过特殊加工,光纤面板还可做成 180°光纤倒像器、破像器、或光学纤维锥,可使图像倒置、保密、放大或缩小。③利用光纤传输光能。使用柔性光纤无规则排列成束而构成传光束。它不能传送图像,但可用于光能传输、光分配、信号指示、光控、传感和信息采集等方面。④光纤传感器是利用光纤在外场作用下,光传播特性(如强度、 相位、偏振等)发生变化并获取被测量信息的1种光纤系统。⑤梯度光学元件的折射率,随离开光轴距离的增加而呈抛物曲线下降。它具有自聚焦微透镜作用,可用于集光或成像。
显示显像器件
用于产生光模拟信号、数字符号和光图像,分为真空器件和非真空器件2大类。前者包括电子束管、低压荧光管和白炽灯泡等;后者包括发光二极管、场致发光屏、等离子体和液晶显示器件等。除液晶显示需要环境照明属于被动显示外,其他都可以发光,属于主动显示。显示方式有2种:①用线段组合成需要显示的数字、符号或图案。例如,用七画拼成各个数字和符号。计算器、数字表等所用的发光二极管或液晶显示器大都采用这种方式。②在多元列阵中选择一部分位置合适的单元组成所需的字符或图案,单元可采用白炽灯、发光二极管、场致发光屏和液晶等。这是1种没有灰度级的矩阵交叉屏。
在显像技术中,广泛应用黑白和彩色电视显像管。显像管利用扫描电子束轰击荧光屏产生黑白或彩色画面。前面提到的光-光转换器件如像增强器和变像管,也是显像器件。此外,也可采用有亮度等级的多元列阵,如在固体平板显示或显像屏中,利用两组相互 正交的 电极。当其中正交的2个 电极的交叉点上加有足够高的电位差时,就形成发光点。它是1个 像元,很多明暗不同的像元组成一张图片。利用这种结构已制成场致发光屏、液晶屏和等离子体显示屏等。
光电子学_光电子学 -系统
将各类元件器件按各种可能方式组合起来,可构成光电子学系统,如光通信、电视系统、微光夜视系统等。
光通信
光波的频率介于 3×1012 赫至1.5×1016赫之间,带宽比无线电波大几万倍。利用激光的单色性及其 正弦振荡的完整性,采用类似电子学的信息处理技术就能实现光通信。光通信容量很大,理论上可以同时传送近100亿路电话和 1000万路电视。利用光纤通信可使光通信技术更加完善。由于快速光电接收元件和控制元件都已进入 皮秒范围,已可实现皮秒脉冲激光源。光学信息处理的速度也在大幅度提高。光学系统的结构已开始向集成化发展,形成以光通信和高速开关为重点的 集成光学。
电视系统
这是最常用的光电子学系统。它的摄像部分由 物镜、摄像管和电子线路组成。当物镜把光学景物成像于摄像管中光敏靶面上时,相当于光照较强部位的电阻变小。当扫描电子束在靶面的另一面扫过时,在 电阻变小的部位就产生了输出信号。除用光敏电阻作靶面外,还可用硅光电二极管列阵,用扫描电子束读出。当信息传到显像设备时,可在显像管屏幕上看到相应的光图像。如信息通过无线电波传送,就是广播电视;如信息通过光纤缆传送,便是光纤电视。如用固体 电荷耦合器件代替摄像管,则可制成固体摄像系统。利用 三基色原理,还可实现彩色电视传送。
微光夜视系统
利用3个以光纤面板为输入输出窗口的像增强管可组成三级级联管,加上物镜、目镜和电源即组成第一代微光夜视仪(夜间望远镜),可在星光或有云的黑夜里观察目标。利用通道电子倍增原理可制成二维通道列阵,即所谓微通道板。将此板装在像增强管中的荧光屏前,即成为第二代微光管。它可以代替三级级联管组成第二代夜视系统,具有防强光的优点。如将微光管与摄像管级联,则可组成微光电视。如将 X射线变像管与摄像管级联,则可制成X射线电视机。用同样原理也可制成紫外线电视。当然,也可不采用级联,而将变像管或像增强管与摄像管结合起来制成微光摄像管、X射线摄像管或紫外线摄像管。
中国的光纤电话已进入实用阶段,模拟和数字式光纤电视也已试制成功。 彩色显像管和彩色电视机已批量生产。各种品种的摄像管、光电倍增管、变像管、像增强管和光电二极管、 光电三极管、半导体激光管都已成批生产。
光电子学已普遍应用于各种科学仪器中。
四 : 电子显微镜:电子显微镜-基本简介,电子显微镜-技术介绍
电子显微镜简称电镜,是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。用电子束为光源,显示标本超微结构的显微镜。分为透射电子显微镜和扫描电子显微镜等。
显微镜图片_电子显微镜 -基本简单介绍
(www.61k.com)电子显微镜是使用电子来展示物件的内部或表面的显微镜。
高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制。20世纪70年代,透射式电镜的分辨率约为0.3纳米(人眼的分辨本领约为0.1毫米)。高速的电子的波长比可见光的波长短(波粒二象性),而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此电子显微镜的分辨率(约0.1纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米),所以通过电镜就能用肉眼直接观察到某些重金属的原子和晶体中排列整齐的原子点阵。
显微镜图片_电子显微镜 -技术介绍
分辨本领
组成
显微镜图片_电子显微镜 -种类介绍
电镜按结构和用途可分为透射式电镜、扫描式电镜、反射式电镜和发射式电镜等。透射式电镜常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构。扫描式电镜主要用于观察固体表面的形貌,也能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合构成电子微探针,用于物质成分分析。发射式电镜用于自发射电子表面的研究。
透射式电镜
透射电子显微镜(TransmissionElectronMicroscopyTEM,台译穿透式电子显微镜),因电子束穿透样品后再用电子透镜成像放大而得名。它的光路与光学显微镜相仿。在这种电镜中,图像细节的对比度是由样品中的原子对电子束的散射形成的。样品较薄或密度较低的部分电子束散射较少,这样就有较多的电子通过物镜光栏参与成像,在图像中显得较亮。反之,样品中较厚或较密的部分在图像中则显得较暗。如果样品太厚或过密则像的对比度就会恶化,甚至会因吸收电子束的能量而被损伤或破坏。
透射式电镜的镜筒结构:顶部是电子枪,电子由钨丝热阴极发射出、通过第一,第二2个聚光镜使电子束聚焦。电子束通过样品后由物镜成像于中间镜上,再通过中间镜和投影镜逐级放大,成像于荧光屏或照相干版上。中间镜有2个功能:①通过励磁电流的调节,放大倍数可从几十倍连续地变化到几十万倍;②改变中间镜的焦距,就可以在同一样品的微小部位上得到电子显微像和电子衍射图像。为了能研究较厚的金属切片样品,法国杜洛斯电子光学实验室研制出加速电压为3500千伏的超高压电镜。
通过改变物镜的透镜系统人们可以直接放大物镜的焦点的像。由此人们可以获得电子衍射像。使用这个像可以分析样本的晶体结构。在能量过滤透过式电子显微镜(Energy Filtered Transmission Electron Microscopy,EFTEM)中人们测量电子通过样本时的速度改变。由此可以推测出样本的化学组成,比如化学元素在样本内的分布。
扫描电子显微镜
扫描式电镜(Scanningelectronmicroscope,SEM),电子束不穿过样品,仅在样品表面扫描激发出次级电子。放在样品旁的闪烁晶体接收这些次级电子,通过放大后调制显像管的电子束强度,从而改变显像管荧光屏上的亮度。显像管的偏转线圈与样品表面上的电子束保持同步扫描,这样显像管的荧光屏就显示出样品表面的形貌图像,这与工业电视机的工作原理相类似。扫描式电镜的分辨率主要决定于样品表面上电子束的直径。放大倍数是显像管上的扫描幅度与样品上扫描幅度之比,可从几十倍连续地变化到几十万倍。扫描式电镜的主要特点是:①不需要很薄的样品;②图像有很强的立体感;③能利用电子束与物质相互作用而产生的次级电子,吸收电子和X射线等信息分析物质成分。
显微镜图片_电子显微镜 -数码电子显微镜
数码电子显微镜又称视频显微镜,它是将显微镜看到的实物图像通过数模转换,使其成像在显微镜自带的屏幕上或计算机上。显微镜图片_电子显微镜 -主要用途
透射式电子显微镜常用于观察那些用普通显微镜所不能分辨的细微物质结构;扫描式电子显微镜主要用于观察固体表面的形貌,也能与X射线衍射仪或电子能谱仪相结合,构成电子微探针,用于物质成分分析;发射式电子显微镜用于自发射电子表面的研究。数码电子显镜用于观察物体表面,它将实物的图像放大后显示在计算机的屏幕上,可以将图片保存,放大,打印。配测量软件可以测量各种数据。显微镜图片_电子显微镜 -样本处理
使用透视电子显微镜观察金属前样本要被切成非常薄的薄片(约0.1毫米),然后使用电解擦亮继续使得金属变薄,最后在样本中心往往形成1个洞,电子可以在这个洞附近穿过那里非常薄的金属。无法使用电解擦亮的金属或不导电或导电性能不好的物质如硅等一般首先被用机械方式磨薄后使用离子打击的方法继续加工。为防止不导电的样品在扫描电子显微镜中积累静电它们的表面必须覆盖一层导电层。
显微镜图片_电子显微镜 -缺点点评
在电子显微镜中样本必须在真空中观察,因此无法观察活样本。在处理样本时可能会产生样本本来没有的结构,这加剧了此后分析图像的难度。由于投射电子显微镜只能观察非常薄的样本,而有可能物质表面的结构与物质内部的结构不同。此外电子束可能通过碰撞和加热破坏样本。
现在的最新技术可以在电子显微镜中观察湿的样本和不涂导电层的样本(环境扫描电子显微镜,Environmental Scanning Electron Microscopes,ESEM)。假如事先对样本的情况比较清晰的话则可以基本上进行不破坏的观察。
此外电子显微镜购买和维护的价格都比较高。
显微镜图片_电子显微镜 -历史沿革
1934年锇酸被提议用来加强图像的对比度。1937年第一台扫描透射电子显微镜推出。
一开始研制电子显微镜最主要的目的是显示在光学显微镜中无法分辨的病原体如病毒等。1949年可投射的金属薄片出现后材料学对电子显微镜的兴趣大增。
1960年代投射电子显微镜的加速电压越来越高来透视越来越厚的物质。这个时期电子显微镜达到了可以分辨原子的能力。
1980年代人们能够使用扫描电子显微镜观察湿样本。1990年代中电脑越来越多地用来分析电子显微镜的图像,同时使用电脑也可以控制越来越复杂的透镜系统,同时电子显微镜的操作越来越简单。
显微镜图片_电子显微镜 -成像原理
1.透射电镜技术
2。扫描电镜术
扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描,将產生的二次电子用特制的探测器收集,形成电信号运送到显像管,在荧光屏上显示物体。扫描电镜是用极细的电子束在样品表面扫描,将产生的二次电子用特制的探测器收集,形成电信号运送到显像管,在荧光屏上显示物体。(细胞、组织)表面的立体构像,可摄制成照片。(细胞、组织)表面的立体构像,可摄制成照片。
扫描电镜样品用戊二醛和饿酸等固定,经脱水和临界点干燥后,再於样品表面喷镀薄层金膜,以增加二波电子数。扫描电镜样品用戊二醛和饿酸等固定,经脱水和临界点干燥后,再于样品表面喷镀薄层金膜,以增加二波电子数。扫描电镜能观察较大的组织表面结构,由於它的景深长,1mm左右的凹凸不平面能清所成像,故放样品图像富有立体感。扫描电镜能观察较大的组织表面结构,由于它的景深长,1mm左右的凹凸不平面能清所成像,故放样品图像富有立体感。
显微镜图片_电子显微镜 -其它方面
2.根据deBroglie波动理论,电子的波长仅与加速电压有关:根据deBroglie波动理论,电子的波长仅与加速电压有关:λe=h/mv=h/(2qmV)1/2=12.2/(V)1/2(?)λe=h/mv=h/(2qmV)1/2=12.2/(V)1/2(?)在10KV的加速电压之下,电子的波长仅為0.12?,远低於可见光的4000-7000?,所以电子显微镜解析度自然比光学显微镜优越许多,但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100?之间,电子与原子核的弹性散射(ElasticScattering)与非弹性散射(InelasticScattering)的反应体积又会比原有的电子束直径增大,因此一般穿透式电子显微镜的解析度比扫描式电子显微镜高。在10KV的加速电压之下,电子的波长仅为0.12?,远低于可见光的4000-7000?,所以电子显微镜解析度自然比光学显微镜优越许多,但是扫描式电子显微镜的电子束直径大多在50-100?之间,电子与原子核的弹性散射(ElasticScattering)与非弹性散射(InelasticScattering)的反应体积又会比原有的电子束直径增大,因此一般穿透式电子显微镜的解析度比扫描式电子显微镜高。
3.扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depthoffield),约為光学显微镜的300倍,使得扫描式显微镜比光学显微镜更这合观察表面起伏程度较大的试片。扫描式显微镜有一重要特色是具有超大的景深(depthoffield),约为光学显微镜的300倍,使得扫描式显微镜比光学显微镜更适合观察表面起伏程度较大的试片。
4.扫描式电子显微镜,其系统设计由上而下,由电子枪(ElectronGun)发射电子束,经过一组磁透镜聚焦(Cond
enserLens)聚焦后,用遮蔽孔径(CondenserAperture)选择电子束的尺寸(BeamSize)后,通过一组控制电子束的扫描线圈,再透过物镜(ObjectiveLens)聚焦,打在试片上,在试片的上侧装有讯号接收器,用以择取二次电子(SecondaryElectron)或背向散射电子(BackscatteredElectron)成像。扫描式电子显微镜,其系统设计由上而下,由电子枪(ElectronGun)发射电子束,经过一组磁透镜聚焦(CondenserLens)聚焦后,用遮蔽孔径(CondenserAperture)选择电子束的尺寸(BeamSize)后,通过一组控制电子束的扫描线圈,再透过物镜(ObjectiveLens)聚焦,打在试片上,在试片的上侧装有讯号接收器,用以择取二次电子(SecondaryElectron)或背向散射电子(BackscatteredElectron)成像。
5.电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散佈(EnergySpread)要小,目前常用的种类计有3种,钨(W)灯丝、六硼化鑭(LaB6)灯丝、场发射(FieldEmission),不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。电子枪的必要特性是亮度要高、电子能量散布(EnergySpread)要小,目前常用的种类计有3种,钨(W)灯丝、六硼化镧(LaB6)灯丝、场发射(FieldEmission),不同的灯丝在电子源大小、电流量、电流稳定度及电子源寿命等均有差异。‘
显微镜图片_电子显微镜 -电子显微镜与光学显微镜性能比较
分辨能力是电子显微镜的重要指标,电子显微镜的分辨能力以它所能分辨的相邻两点的最小间距来表示,它与透过样品的电子束入射锥角和波长有关。可见光的波长约为300~700纳米,而电子束的波长与加速电压有关。依据波粒二象性原理,高速的电子的波长比可见光的波长短,而显微镜的分辨率受其使用的波长的限制,因此电子显微镜的分辨率(约0.2纳米)远高于光学显微镜的分辨率(约200纳米)。当加速电压为50~100千伏时,电子束波长约为0.0053~0.0037纳米。由于
,但电子显微镜因需在真空条件下工作,所以很难观察活的生物,而且电子束的照射也会使生物样品受到辐照损伤。其他的问题,如电子枪亮度和电子透镜质量的提高等问题也有待继续研究。
所获得的优势:
可扩展的,面向未来的平台
提高效率,降低报告的时间
连续供应已捕获细胞给专家分析
自动记录保存和数据存储
五 : 供用电技术专业介绍
供用电技术专业介绍
一、专业培养目标及职业岗位定位
1、专业培养目标
培养德、智、体、美全面发展的,与我国社会主义现代化建设要求相适应的,掌握本专业必备的基础理论和专门知识,具有从事本专业实际工作的综合职业能力和全面素质,在生产、建设、管理和服务等第一线工作的, 从事电气自动化设备的安装调试、运行维护、检修测试、技术管理和技术改造等工作的,具有良好的职业道德及敬业精神,能够在生产、建设、管理和服务等一线工作的高素质技能型专业人才。(www.61k.com)
核心能力:电气设备的安装、运行、检修能力及PLC控制电机操作能力。
专业能力:电气设备的安装、运行、检修能力;电气安装与维修能力;
职业资格证书:维修电工(必考),钳工、电焊工、电机检修工。
2、职业岗位定位
主要面向电气自动化设备生产加工、使用维护、编程操作、技术改造和质量管理等岗位,具体岗位如下:
(1)工矿企业电气设备运行维护、安装调试、检修岗位;
(2) 生产线以及常用电气设备的安装、维护与管理、电气产品研发工作。
(3)可编程控制器的编程与应用;
(4)电气产品检验与质量管理;
(5)建筑工程领域电气设备的安装。
二、专业特点
(1)供用电技术专业是锡林郭勒职教中心的重点建设骨干专业,该专业就业市场前景广阔,人才需求量大,就业岗位面广。
(2)该学科是电气技术、自动控制系统、计算机技术等学科交叉融合的属于高新综合性技术,也是当前发展最快的技术之一。
三、教学改革特色
供用电技术 供用电技术专业介绍
(1)教学内容与课程体系改革力度较大。[www.61k.com]按照职业教育理念为突出应用性、实践性原则,逐步建立以“教、学、做一体化”教学模式为主干教学内容的新型课程体系。“电工基础”、“电机与变压器”、“维修电工技能训练”等课程的教学改革和精品课程的建设更新了教学内容。“电工基础”、“电机与变压器” 课程是校级优秀课改课程。使学生提高职业岗位锻炼,提高就业竞争力,典范其它课程改革模式和思路。
(2)改革教学的课程考核方式,不断深化课程考核方式方法的改革,建立有较好的基于工作过程考核方法,将采用出勤,作业,学习态度、技能考核,实训报告等多种考核形式,着重了对学生综合运用所学知识,解决实际问题能力的考核。通过改革考核方法,促进了学生的个性化与综合能力全面评价。
四、课程设置
本专业的课程:《电工基础》、《机械基础》、《电工仪表与测量》、《电机与变压器》、《可编程控制器与变频器》、《传感器及应用》、《安全用电》、《电工材料》、《建筑电气安装》、《企业供电系统及运行》、《维修电工技能训练》等。(带“-”标识为专业核心课程)
核心技能:电工技能实训、电气控制与PLC实训、电机与变压器维修实训。
职业资格证书:维修电工(必考),钳工、电焊工、电机检修工。
五、集中技能训练课
集中实训课程占总学时数的40%。机械制图测绘;钳工实训 ;电工技能实训 ;机械CAD实训 ;电气控制与PLC实训 ;机床电气维修技术实训;电机与变压器维修实训;成套电气设备实训;顶岗实习 。
供用电技术 供用电技术专业介绍
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