Cryogenic on-chip multiplexer for the study of quantum transport in 256 split-gate devices

We present a multiplexing scheme for the measurement of large numbers of mesoscopic devices in cryogenic systems. The multiplexer is used to contact an array of 256 split gates on a GaAs/AlGaAs heterostructure, in which each split gate can be measured individually. The low-temperature conductance of split-gate devices is governed by quantum mechanics, leading to the appearance of conductance plateaux at intervals of 2e^2/h. A fabrication-limited yield of 94% is achieved for the array, and a "quantum yield" is also defined, to account for disorder affecting the quantum behaviour of the devices. The quantum yield rose from 55% to 86% after illuminating the sample, explained by the corresponding increase in carrier density and mobility of the two-dimensional electron gas. The multiplexer is a scalable architecture, and can be extended to other forms of mesoscopic devices. It overcomes previous limits on the number of devices that can be fabricated on a single chip due to the number of electrical contacts available, without the need to alter existing experimental set ups.

2×56-Gb/s mode-division multiplexed transmission over 2km of OM2 multimode fibre without MIMO equalization

A Spatial Light Modulator is used to optically demultiplex modal channels on the basis of degenerate propagation constants using a shared phase mask for all channels. This allows groups of modes to be routed to common output fibres eliminating the need for MIMO equalization to transmit 2×56Gb/s QPSK over 2km of OM2 grade 50μm core MMF. © 2012 Optical Society of America.

简评美国公布的15个AES候选算法

文章对美国国家标准和技术研究所（ＮＩＳＴ）最近公布的１５个ＡＥＳ候选算法的基本设计思想作了简要介绍，同时也介绍了对这些算法的最新分析结果

简评AES工作模式

工作模式是一个算法，它刻画了如何利用分组密码提供信息安全服务.在给AES征集工作模式标准的过程中，NIST收到了15个候选工作模式.简要介绍15个候选工作模式及它们的设计思想。

一种新型的用于ICP－AES的氢化物元素和非氢化物元素同时分析的氢化物发生雾化装置的研究

氢化物发生－高频感耦等离子体原子发射光谱分析（HY－ICP－AES），由于它的灵敏度高和多元素同时分析等特点，近年来受到越来越多的科学工作者的重视。本文对HY－ICP－AES的原理、发展及应用作了比较详细的综述，并根据氢化物元素和非氢化物元素同时测定的实际要求，提出了一种新型的氢化物发生－雾化系统。文献上已报导了两种氢化物元素和非氢化物元素同时测定的方案，并取得了令人满意的结果。但在这些方案中，存在一些问题需要解决，而且装置比较复杂，操作也比较麻烦。在我们的氢化物发生－雾化系统中，用一个同心玻璃雾化器将待测的样品溶液雾化，细雾滴形成气溶胶，较大液滴被收集在一个玻璃槽中，硼氢化钾溶液用蠕动泵从玻璃槽底部送入，与收集的样品溶液混合并发生化学反应，产生挥发性的共价氢化物。生成的气态氢化物和样品气溶胶以及载气一起进入等离子体，因而可以进行氢化元素和非氢化物元素的同时测定。砷、锑、硒和碲的检出限分别为0.0075，0.0006，0.008，0.003，0.002 μg/ml，比传统的气动雾化方法得到的检出限好20－30倍。而对非氢化物元素，检出限可与双简雾室雾化相当。本系统进样量小（约2 ml)，且样品的利用率大为提高，有利于小量样品的分析。但由于进样量较小，限制了灵敏度的进一步提高。本系统的另一个特点是不仅可以用于氢化物元素和非氢化物元素的同时测定，而且在需要的情况下，不需拆换雾化装置，不需灭火，即可在1－2分钟内转变成为普通的测定非氢化物元素的雾化系统。只要将蒸馏水取代硼氢化钾溶液把收集样品溶液的玻璃槽冲洗干净，即可作为普通的雾化系统之用。我们用这种氢化物发生－雾化系统研究了等离子体功率、载气流量、观测高度、样品介质酸度、硼氢化钾溶液和流量对待测元素信号强度、信－背比和检出限的影响以及硼氢化钾溶液的稳定性和硼氢化钾的引入量对等离子体稳定性的影响等。我们还研究了几种共存干扰元素对氢化物形成的干扰情况。为了消除或减小共存元素对氢化物生成过程的干扰，我们试验了EDTA，8－羟基喹啉，氨三乙酸，硫脲等对干扰元素的掩蔽作用，最后选EDTA作为掩蔽剂，对消除或减小共存元素的干扰起了明显的作用。我们用本雾化系统分析了一种甜菜颗粒粕样品和桃叶82301标准参考物质。分析结果与其它方法或标准值比较吻合。在甜菜颗粒粕样品的分析中，我们发现基体中大量镁、钙对砷等低含量元素的光谱干扰比较严重，利用元素间干扰比不能予以准确扣除。我们用标准和样品的基体相匹配的方法解决了镁、钙的光谱干扰问题。

旋流雾室-气动雾化-氢化物发生-ICP-AES同时测定氢化物元素及非氢化物元素

电感耦合等离子体发射光谱法具有灵敏度高，测定精度好，线性范围宽以及多元素同时测定等优点，目前在分析领域已经得到较为普遍的应用。本文对ICP-AES研究中较为活跃的领域—进样系统方面的最新工作（氢化物发生技术，电热蒸发进样技术和样品直接插入等离子体进样技术）进行了比较详细的综述。为了较好地满足氢化物元素和非氢化物元素同时测定的要求，本文提出了一种新型的旋流雾室—气动雾化—氢化物发生系统。该系统以同心雾化器将样品溶液雾化，沿切线方向引入旋流雾室，筛分出的大雾滴同泵入系统中的KBH_4溶浓反应生成气态氢化物，与经筛分后的较细的雾滴—同进入等离子体中，因而可进行氢化物元素和非氢化物元素的同时测定。砷，铋，锑，硒，锡，碲和锗的检出限分别为：4.6，0.4，7.8，2.1，1.8，1.5和15ng/mL。比用双筒雾室气动雾化非氢化物发生方法得到的检出限好20～30倍，非氢化物元素的检出限也有一定程度的改善。同文献中已见报导的三种同时测定方法相比，该系统具有如下特点：结构简单，操作方便；信号平稳，因溶液溅射造成雾化器堵塞的可能性很小，而且不会向等离子体中引入大量盐份而造成信号漂移和背景强度增加；冲洗及信号平衡较为迅速，样品需要量较小；该系统在实际情况需要时，不经任何拆卸，只需以蒸馏水代替KBH_4溶液泵入系统冲洗干净，便可轻易地转化为普通的旋流雾室，因而使用的灵活性较大。但是由于样品的进样量受同心雾化器的提升率限制，所以对氢化物元素的检测灵敏度的继续提高有一定影响。我们用这种旋流雾室—气动雾化—氢化物发生装置研究了等离子体射频正向功率，载气流量，观测高度，样品溶浓介质酸度，硼氢化钾溶液浓度对待测元素信号强度，线背比和检出限的影响，研究了样品溶液中氢化物元素的浓度对其光谱通道信号强度及谱线净强度的相对标准偏差（测量精度）的影响。我们还对一些较为严重的共存干扰元素对氢化物生成过程中的化学干扰进行了研究，并从近十种络合剂中选出以草酸（0.5%）—硫脲（0.5%）的混合络合体系，较好地消除了Al，Co，Cr，Cu，Fe和Ni的化学干扰。我们利用该旋流雾室—气动雾化—氢化物发生系统对河流沉积物81-101标准参考物质进行分析。结果与标准值比较接近。

内标法提高ICP-AES法测定精度和准确度-铜合金分析

电感耦合等离子体发射光谱（ICP-AES）已有20多年的历史，经过20年来的发展，ICP-AES已成为世界各地分析化学实验室制备的分析手段之一。目前ICP-AES已经应用于生物样品、地质样品，合金等各种样品的分析中。虽然ICP-AES已成为溶液分析最理想、最有效的方法之一，但由于样品组成的复杂性，也使分析化学工作者面临着许多困难。如在钢铁及合金分析中，样品主成份的分析需准确度要好于1%，精密度≤0.3%，采用ICP-AES法的非内标法通常是达不到要求的。对于一些较纯的水溶液样品，一般可以采用简单的水样标准化，而含有复杂的、可变的基体成份就不适合于基体匹配。为了使冶金样品主成份分析的精度小于0.3%，准确度好于1%，我们将ICP摄谱法广泛应用的内标法应用到光电直读光谱仪中。内标法的作用达到了这一目的。使用内标法，就是要使内标元素能起到在等离子体激发过程中变动的补偿作用同时，还能起到在样品引入过程中，对样品喷雾量和提升率变动的补偿作用以提高分析方法精度和准确度。在初步的试验中，我们考察了28种元素谱线强度随等离子体操作参数变化的情况。（a）谱线强度与正向功率的关系；（b）谱线强度与观察高度的关系；（c）谱线强度与载气流速的关系。这样各元素在等离子体中的行为就因所给定的条件不同而异。根据上述28种元素在等离子体中的行为进行分类，为选择合适的内标元素奠定了基础。我们还对等离子体的正向功率、载气流量、观察高度、酸度等实验条件做了研究。发现，当各操作参数等主要条件改变时，谱线强度往往改变较大，但选择的内标元素谱线亦有类似的变化。因此，在采用内标法后，可以使这种变动得到一定的补偿，从而提高了分析结果的精度。本工作选用的折衷工作条件为：正向功率：1.30KW；载气流量：0.75 l/min; 观察高度：17 mm; 酸度：10% HNO_3(v/v)。研究了单一酸对分析元素谱线强度的影响。结果表明，单一酸的酸度在20%（v/v）以内，对分析元素与内标元素的谱线净强度的比值无影响。在折衷工作条件下，我们用合成水溶液体系研究了共存元素引起的物理干扰对分析元素谱线强度的影响。实验结果表明，随着试液中共存元素（Cu）浓度的增加，粘度明显增加，并导致提升量的急剧降低，谱线强度相应下降。但是当气溶胶导入量发生变化的时候，同时也引起内标元素和分析元素的原子或离子在等离子体中浓度分布的发迹内标元素与分析元素严格一致，可以较正共存元素引起的物理干扰。当共存元素达到一定的浓度时，由于内标元素与分析元素不严格一致，内标法失去作用。我们又考察了内标元素的浓度对分析元素的影响，内标元素的加入量从5～500μg/ml变化。当内标元素的浓度为200μg/ml时，对Mo, Ni, Pb, Ti及Mg略有影响，对其它元素无影响。我们选定内标元素的浓度为10 PPm。在折衷工作条件下，我们绘制了含有Y作内标的一套工作曲线及相应的不含Y的工作曲线，并分析了BMn40-1.5锰白铜样品。结果表明，当含量大于0.3%时，测定精度均低于0.3%，并得出以下结论：（1）各种元素在等离子体中的行为依测定条件而异，因此内标元素的选择最好是从在等离子体中行为相似的一组内选择。（2）在光电直流光谱仪中动用内标法可以提高样品中主成份元素的精度和准确度。（3）内标法在SBR较高的情况下可以起到较好的效果，但当SBR较小时，内标法就会失去作用。样品分解是样品分析的关键步骤。在现有的分解方法中，常用的有干灰化法和湿灰化法等。然而这些方法各有其缺点。因此，我们试图寻找一种快速的湿法消解技术，微波炉快速样品溶解似乎很具有吸引力。我们利用国产微波炉和全聚器氟乙烯密封溶器结合，系统地考查了微波炉溶解茶叶及茶树叶，利用ICP-AES测定的可行性，并与湿式消解法，加压密封法等进行了比较，获得满意结果。首先，我们选择了微波炉消化处理的最佳条件，确定了最佳溶解方案，已证明HNO_3-HF(5:1)混合酸溶解样品是令人满意的。又研究了微波炉加热对分析无素挥发性的影响。结果表明，微波炉加热与不经微波炉加热样品的浓度没有明显差异。按上述确定的工作条件，我们分析茶叶及茶树叶样品，并与不同的处理方法进行了比较。采用干灰化法处理茶叶（茶树叶）至少需8小时，而且还极易损失和沾污，但干灰化法用的酸量较少，空白较低，对Cr等的测定有利。湿法消解由于使用HClO_4-HF混酸，B大部分损失或完全挥发挥失。然而采用微波炉完全溶解样品只需19分钟即可，而且由于未使用HClO_4，样品溶液最后只需蒸至近干，有效地防止了易挥发元素的损失及某些不溶性高氯酸盐的生成。微波炉混合酸消酸系统是一种合适的溶解各种各样样品的技术，它为分解各种各样样品以进行多元素测定提供了一种快速、准确、经济的方法。该方法对于通常在敞口溶器中分解易于损失的挥发性元素特别有用，而且还特别适用于样品个数多，量少的生物样品等的微量元素的分析测定。

PAN－聚氨酯泡沫分离富集ICP－AES测定水及化学试剂中痕量元素的研究

高频感耦等离子体发射光谱法（ICP－AES）具有测量精度好、线性范围宽、多元素同时测定等优点。经过20年来的发展已广泛应用于环境、地质、高纯材料等样品的分析中，成为分析实验室常备的分析手段之一。尽管ICP－AES在过去的20年中有很大的发展，但是依然存在着某些不足，例如：基体元素产生光谱干扰以及某些元素的含量低于检测限，使得ICP－AES对天然水等样品的直接分析上存在着一定的困难。为此，人们往往采取化学分离和富集的手段，从而使化学分离富集ICP－AES分析技术得以不断发展。在化学分离富集方法中，离子变换和吸附分离是一种较受欢迎的方法，其中所使用过的吸附剂有阴、阳离子交换树脂、螯合树脂以及螯合剂负载型吸附剂。螯合剂负载型吸附剂是一种将螯合剂以离子交换及物理吸附的方式固定在某些载体之上而成的新型吸附剂，近年来已引起人们的关注。PAN－聚氨酯泡沫是负载型吸附剂之一，它具有原料易得、制备简单、分离速度快、操作简便等特点。虽然，已有人做过研究，然而，目前的方法只限于单一或少数几个元素的富集分离，此外，与ICP－AES相结合的工作尚无人研究。本文在系统地研究了PAN－聚氨酯泡沫性质的基础上，建立了PAN－聚氨酯泡沫分离富集ICP－AES分析方法，并用此方法测定了天然水及化学试剂中的痕量元素，获得满意结果。本文首先研究比较了PAN－硅胶、PAN－GDX－401、PAN－聚四氟乙烯、PAN－聚氨酯泡沫的吸附性能。发现PAN－聚氨酯泡沫较适合ICP－AES多元素同时测定的特点，并且，操作简单，分离迅速。因此，我们对PAN－聚氨酯泡沫体系进行了深入的考察。我们研究了pH＝2－9.5范围内PAN－聚氨酯泡沫对Cu、En、Cd等17种离子的吸附特征，确定了同时富集Cu、En、Cd、Mn、Fe、Co、Pb长种离子的pH值为7.4-8.5。在吸附离子的解脱方式上，我们研究了1－4M HCl, 1-4M HCl-丙酮混合液以及消解泡沫三种解脱方式，结果发现，采用5ml 4 M HCl 可同时解脱Cu、En、Cd、Mn、Pb五种离子。采用5ml 4 HCl－丙酮混合液可同时解脱Cu、En、Cd、Mn、Fe、Co、Pb七种离子，解脱液经消解，转入无机介质后便可进样测定。实验发现，聚氨酯泡沫较易消解，因此，消解泡沫的方法也是一种实用的解脱方式。本文研究了样品体积在250－1000ml内变化时，各金属离子的回收率变化。发现此体积变化范围内，Cu、En、Cd、Mn、Pb、Fe、Co七种离子的回收率在90％以上。我们研究了试液流速对上述离子吸附性能的影响，确立了定量富集上述元素的流速为2－10ml/min。在基体元素干扰的研究中，我们对k、Na、Ca、Mg四种基体元素分别进行了考察，结果表明，k的含量为3％时，Mn的回收率低于90％，Na为3％时，Fe、Co、En回收率低于90％，Ca为0.1％时，Co、Fe、Mn回收率低于90％，Mg为0.5%时，Co、Mn、En回收率低于90％。本文还研究了PAN在聚氨酯泡沫上的动态吸附和洗脱特征，结果表明，PAN在聚氨酯泡沫上的动态饱和吸附量为60mg/g。同时，确立了PAN的动态负载方式为，以20ml 0.5% PAN-丙酮液通过泡沫柱床，经水洗后用于富集分离。实验发现，5ml 4 M HCl通过PAN－聚氨酯泡沫柱床后，流出液中PAN浓度为200Mg/ml左右。为此，我们研究了微量PAN进样时，对ICP－AES测定的影响，结果表明，进样介质中50－400Mg/ml的PAN对仪器的测定不产生影响。在化学条件研究之后，我们对仪器的工作参数进行了选择，确定了5％HG进样的工作条件为：正向功率1.3kw，载光流量为0.8 L/min，观察高度为16.5mn。最后，我们确立了PAN－聚氨酯泡沫的最佳分离条件，建立了PAN－聚氨酯泡沫分离富集ICP－AES分析方法，并用此方法分析了长春净月潭水样及优级纯NaCl中痕量元素。变异系数和标加回收实验表明，结果令人满意。

氢化物发生-ICP-AES同时测定地质样品中氢化物元素和非氢化物元素

氢化物发生-感耦等离子体原子发射光谱分析法具有灵敏度高和多元素同时测定等特点。近年来日益受到人们的重视，并得到了愈来愈广泛地应用。本文对氢化物发生-ICP-AES的原理、发展现状及存在的问题作了较详细的回顾和总结，并参照有关文献，对目前人们普遍感兴趣的氢化物元素和非氢化物元素同时测定以及铅的氢化物发生等问题作了进一步地研究。本文在黄本立等设计的旋流雾室-雾化氢化物发生装置的基础上作了改进。除样品溶液同样经气动雾化，其废液与硼氢化钠溶液混合发生氢化物形成反应外，增加了预混通道，即另一部分样品溶液与硼氢化钠溶液在泵送过程中，于管道中预混，从而使氢化物形成反应效率提高，氢化物元素的检出限进一步得到改善。砷、锑、铋、硒、碲、锡和锗的检出限分别为：1.1、1.6、0.28、0.75、1.7、2.6和6.1（ns/ml）。若和非预混氢化物发生法相比较，氢化物元素的检出限改善2-6倍，非氢化物元素的检出限改善约1倍。如果和双简雾室气动雾化（非氢化物发生法）相比较，氢化物元素的检出限改善20倍以上，其中砷、锑、硒和铋的检出限改善近两个数量级。另外，由于样品和硼氢化钢溶液接触时间延长且较充分，硼氢化钠分解较完全，从而免去了用水冲洗废液的麻烦。等离子体正向功率、观察高度和载气流量对分析元素、IL/Ib和D、L 的影响在本工作中得到了较详细的考察。对于氢化物发生-ICP-AES应当同时考察分析元素线背比和检出限的变化规律，以综合考察分析元素灵敏度和信噪比的影响情况。本工作对共存元素的干扰及消除作了进一步的研究，比较了混合干扰掩蔽剂和单一掩蔽剂在消除共存元素干扰等方面的差异。结果表明，使用混合干扰掩蔽剂消除共存元素的干扰效果更为理想。本文法已用于地质样品中多元素的同时分析。我们并比较了地质样品中采用HF-HNO_3-HClO_4和王水两种消解方法对氢化物元素的影响情况。结果表明，样品用王水消解，氢化物元素砷、锑、铋、硒、碲和锡的浸出率在80-95%之内，锗在70%左右。另外，对样品最终溶液中含有的少量高氯酸、硝酸对氢化物元素谱线强度的影响作了考察。试验结果表明，5%（v/v）以内的高氯酸对几种氢化物元素的谱线强度无明显的影响，而1%（v/v）左右的硝酸则对硒、碲和锑的谱线线强度有抑制。本文还对铅氢化物的生成条件以及铅和其它氢化物元素（硒、碲除外）、非氢化物元素同时测定等问题作了初步探讨。氧化剂是铅氢化物形成的必要条件，但它对其余几种变价氢化物元素的影响也比较明显，其中尤以砷、硒、碲为最。其谱线强度分别下降70%、98%和99%。另外，铅氢化物形成过程中共存离子的干扰是相当严重的。我们采用混合干扰抑制剂硫氰酸钾-草酸对消除铜、铁等共存离子的干扰具有一定作用。通过对河流沉积物GSD-7标样中铅和其它氢化物元素、非氢化物元素的分析测定，结果表明，其分析值和标准值（或参考值）基本吻合。

INTERFACIAL FORMATION PROCESS AND REACTIONS BETWEEN AU AND HYDROGENATED AMORPHOUS SI STUDIED BY XPS AND AES

Interfacial formation processes and reactions between Au and hydrogenated amorphous Si have been studied by photoemission spectroscopy and Auger electron spectroscopy. A three-dimensional growth of Au metal cluster occurs at initial formation of the Au/a-Si:H interface. When Au deposition exceeds a critical time, Au and Si begin interdiffusing and react to create an Au-Si alloy region. Annealing enhances interdiffusion and a Si-rich region exists on the topmost surface of Au films on a-Si:H.