典型的伽马能谱系统由锗 (Ge) 探测器、液氮或机械冷却系统、前置放大器、探测器偏置电源、线性放大器、模数转换器 (ADC)、光谱多通道存储和数据读出设备组成。1 探测器通常安装在屏蔽罩内,以减少样品以外的其他来源引起的背景。屏蔽罩由致密材料(如铅)制成,可吸收大部分背景伽马射线。屏蔽罩通常以最小化背向散射的方式制作。铅屏蔽材料通常由两部分薄金属屏蔽罩(如锡和铜)组成,以减少环境光子与铅相互作用产生的 x 射线的影响。样品放置在屏蔽罩内,距离探测器有一段距离。距离取决于多个参数,例如预期计数率和样品容器的几何形状。
坚固而坚韧的材料是轻量化、节能应用(如电动汽车和航空航天应用)所必需的。最近发现,异质结构具有前所未有的强度和延展性,这在我们的教科书中的材料科学中被认为是不可能实现的。如此优异的机械性能是由一项新的科学原理实现的:异质变形诱导 (HDI) 强化和加工硬化。异质结构 (HS) 材料由流动应力相差巨大(> 100%)的异质区域组成。区域间相互作用在软区域产生背向应力,在硬区域产生正向应力,从而共同产生 HDI 应力。HS 材料具有显著的协同效应,其综合性能超出了混合物规则的预测。重要的是,HS 材料可以通过现有的工业设施大规模低成本生产。新材料科学和有前景的应用正在推动 HS 材料作为一个新兴领域的快速发展。为了有效地设计出性能优越的 HS 材料,有许多基本问题需要探究。要解决这些问题,需要实验材料科学、计算材料科学和力学界的共同努力。
然而,反向散射通信的关键挑战是范围:由于物联网设备上没有活动发射器,重新辐射的信号很弱,并且只能传播一段距离,然后就会被噪声淹没(例如,在以前的研究中是 10 米)。在他们最近的研究中,Mercier 教授和 Bharadia 教授的团队开发了利用多根天线(如高端 WiFi 路由器或智能手机中存在的天线)的技术,以及一种称为波束控制的技术,将反射能量集中到所需位置,例如智能手机或路由器。通常,这种 MIMO 技术需要精确控制多 GHz 信号的相位,这会消耗大量功率。在这项最新研究中,他们的团队证明,这仅需微瓦的功率即可实现,从而保持约 1,000 倍的功率降低,同时将范围从 10 米增加到 50 米。他们还展示了实现蓝牙信号反向散射的技术,将功率降低约 100 倍。这些结果代表着向实现背向散射通信以及小型无线物联网设备迈出了重要一步。
散斑是一种干涉现象,由相干照明从物体平面的光学粗糙表面散射而产生。传播到光瞳平面后,背向散射的光线自干涉形成亮斑和暗斑,这些斑块被称为“散斑”。假设照明为准单色,且表面高度变化超过光波长的一半,则散斑图案将“完全显现”,对比度趋于一致。在非合作定向能应用中,散斑充当乘性噪声,对图像质量[2]和轨迹质量[3]产生有害影响。给定一个扩展信标,自适应光学系统必须分别感测和校正大气引起的相位像差(导致闪烁)和物体引起的相位像差(导致散斑)。然而,波前传感器(在自适应光学系统内)实际测量和重建的是来自两个相位像差源的路径积分贡献的总和。例如,夏克-哈特曼波前传感器 (SHWFS) 使用单独的小透镜将接收器孔径划分为子孔径,这些子孔径对入射波前进行采样,并将样本聚焦到探测器阵列上。