用标准物质测试发现激光粒度仪不准确了怎么办
http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2011/10/201110211155_325497_2348170_3.jpg这张显微镜图像展示了从一个单一生物细胞中释放的绿色激光。作为光通信、数据存储,以及其他许多现代技术的核心,激光通常是由无生命的固体、液体或气体所产生的。如今,两位美国科学家研制出了世界上第一束生物激光。以一个单细胞为基础,有朝一日,生物激光或许能够用于光基疗法,进而杀死位于身体内部的癌细胞。50多年前发明的激光在本质上是一个光放大器。它通过用电、化学方法或另一束激光将气体、液体或固体中的原子或分子“激发”到一个更高的能级来进行操作。一旦激发,“受激”原子中的一个将最终衰变并释放出一个光子,而这个光子将开始撞击其他激发态的原子,并在这一过程中释放出新光子的“洪流”。这些光子通过在两个镜面之间来回反弹而进一步放大它们的数量。其中一个镜面只有部分镀银,以便让一些光线能够以典型的聚焦束的形式释放出去。美国波士顿市哈佛医学院的物理学家Malte Gather和Seok-Hyun Yun如今解决了如何在一个活体细胞中复制这一过程的问题。“我们在工作的开始着眼于生物激光的动机在很大程度上是一种科学好奇心。”Gather说,“去年恰逢激光诞生50周年。我们意识到,尽管人们用许多不同类型的材料制造激光,但生物学物质却从未扮演过一个重要角色。”Gather和Yun的生物激光的关键是绿色荧光蛋白(GFP)——自从这种分子于上世纪60年代早期在水母(Aequorea victoria)体内被发现以来,它不断被证明对生物学家是非常有用的,这部分缘于活体细胞通过生物程序能够很容易地合成这种分子。Gather和Yun用源自人体肾脏的细胞完成了这一过程,并加入了用于编码GFP的脱氧核糖核酸(DNA)。研究人员随后将一些产生了GFP的细胞置于两面镜子之间——它们的距离仅仅相当于一个细胞的宽度,即只有约20微米。为了发出激光,细胞中的GFP需要被另一束激光——约1毫微焦耳的低能蓝光脉冲——所激发。通常情况下,蓝光只能够使GFP在细胞中发出荧光,也就是说,随机向所有方向发光。但是在紧密的光学共振腔内,光线被来回反弹,将GFP的发射放大为一束连贯的绿光。虽然这种激光很微弱,但能被清晰地探测到,而用于生成激光的这个细胞仍然存活。研究人员在6月12日的《自然—光子学》杂志网络版上报告了这一研究成果。美国马里兰州巴尔的摩市约翰·霍普金斯大学的材料科学家Qingdong Zheng推测,这种生物激光能够在新型传感器或光基治疗中找到应用,例如,这种激光的使用通过使已有药物产生反应从而杀死癌细胞。他说:“这是一项很棒的工作。”Gather和Yun也对自己的这种装置在治疗上的发展潜力很感兴趣。尽管生物激光尚处于研发的最早期阶段,但他们预测,从长远来看,它可能有助于光通信的主干从无生命的电子设备向生物技术转移。Gather表示,这将使开发直接的人机界面变得更为容易——即大脑的神经细胞用闪烁的激光作为其运作信号,从而能够被一个外部设备捕捉到。例如,这样的装置将使得残疾人能够在没有鼠标或键盘的情况下使用计算机。
请教各位大虾: 生物用激光共聚焦和材料用共聚焦有哪些区别啊?
[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2007/04/200704081955_48300_1603372_3.jpg[/img]科学家发现如何仅仅凭借光的力量,创造出一道水流。他们将一束激光打入肥皂水中,制造出一个长长的水流,最终水流破碎成小水滴。芝加哥大学物理学助理教授,该研究团队成员Wendy Zhang觉得这个现象非常奇怪。 在最下面这张图片中,白色横条代表了头发丝那么宽。 这个和法国波尔多大学合作研究的课题,将发表在3月30日出版的《Physical Review Letters》杂志上。 在之前的研究中,人们发现使用激光能够移动单个的粒子,不过最新的研究显示,激光同样能够用来引发液体的总体流动。就目前所知该研究团队的成果,是首次向世人展示了这一特殊的作用。 物理学家知道激光的热度能够移动液体,不过这个实验证明激光本身——而不是其热度——的确能够推动液体。实际上光线都会在我们山上产生微小的压力,这种现象称为辐射压力。这种压力是由光子产生的,通常都不会被重视。 这次新发现的技术也许能够提供一种新的方式,用来控制流经比头发丝还细的管道里的液体,提升生物医学和生物技术应用的高度。
众所周知,激光的应用领域在人们生活中可谓是无处不在,你知或不知,激光应用就在那里,用它那精湛的激光加工技术丰富着您的生活。 今天我们就来探讨一下这样一个具有历史代表性的产业链,是怎样逆袭曾经的风貌。 目前随着激光技术的发展,已广泛用于单晶硅、多 晶硅、非晶硅太阳能电池的划片以及硅、锗、砷化镓和其他半导体衬底材料的划片与切割。那么说到这里肯定很多人会问,激光加工技术是利用什么原理来完成划片和切割的这样一个步骤的呢? 从科学的角度上来讲,激光加工技术是利用激光束与物质相互作用的特性对材料(包括金属与非金属)进行切割、焊接、表面处理、打孔、微加工以及做为光源,识别物体等的一门技术,传统应用最大的领域为激光加工技术。激光技术是涉及到光、机、电、材料及检测等多门学科的一门综合技术,传统上看,它的研究范围一般可分为两大类: 一、激光加工系统; 二、激光加工工艺。 激光加工系统主要包括激光器、导光系统、加工机床、控制系统及检测系统这些配件。而激光加工工艺的范围就略广泛一些,主要应用在切割、焊接、表面处理、打孔、打标、划线、微雕等各种加工工艺。 从功能上来讲,激光加工工艺在激光焊接、激光切割、激光笔、激光治疗、激光打孔、激光快速成型、激光涂敷、激光成像上都有很成熟的一个应用。 另外激光在医学上的应用主要分为三类:激光生命科学研究、激光诊断、激光治疗,其中激光治疗又分为:激光手术治疗、弱激光生物刺激作用的非手术治疗和激光的光动力治疗。激光美容、激光去除面部黑痣、激光治疗近视、激光除皱、都是激光领域是医学行业内伟大的成就。 在军事方面,激光成就了战术激光武器、战略激光武器、激光动力推动器等,此外激光武器的关键技术已取得突破,2013年低能激光武器已经投入使用。 在通信方面,激光通过大气空间传输达到通信目的,激光大气通信的发送设备主要由激光器(光源)、光调制器、光学发射天线(透镜)等组成;接收设备主要由光学接收天线、光检测器等组成。 目前激光已广泛应用到激光焊接、激光切割、激光打孔(包括斜孔、异孔、膏药打孔、水松纸打孔、钢板打孔、包装印刷打孔等)、激光淬火、激光热处理、激光打标、玻璃内雕、激光微调、激光光刻、激光制膜、激光薄膜加工、激光封装、激光修复电路、激光布线技术、激光清洗等 发展前景 由此可见激光的空间控制性和时间控制性很好,对加工对象的材质、形状、尺寸和加工环境的自由度都很大,特别适用于自动化加工,激光加工系统与计算机数控技术相结合可构成高效自动化加工设备,已成为企业实行适时生产的关键技术,为优质、高效和低成本的加工生产开辟了广阔的前景。 激光划片机现状 激光划片机又称为陶瓷激光切割机或激光划线机,采用连续泵浦声光调Q的 Nd: YAG 激光器或绿激光作为工作光源,由计算机控制二维工作台,能按输入的图形做各种运动。输出功率大,划片精度高,速度快,可进行曲线及直线图形切割;无污染,噪音低,性能稳定可靠等优点。 目前,常见的硅晶体划片工艺分接触划片和非接角划片(激光划片工艺)两种: 接触划片工艺: 接触划片工艺主要有锯片切割等多种方法,是过去硅晶体、太阳能电池的切割方法,缺点是精度差,废品率高,速度慢。 非接触划片工艺: 非接触划片工艺主要是激光划片,由于是非接触方式,划线细,精度高,速度快,目前是太阳能电池等划片的主要方法。 江苏启澜激光科技有限公司开发研制的晶圆激光划片机具有国际先进水平,主要适用于表面玻璃钝化硅晶圆的划片机切割加工。激光加工技术已广泛应用于制造、表面处理和材料加工领域。晶圆紫外激光划片机,其无接触式加工对晶圆片不产生应力、具有较高的加工效率、极高的加工成品率,可有效的解决困扰晶圆切割划片的难题。同时,图像识别、高精度控制、自动化技术的发展,使得能实现图像自动识别、高精度自动对位、自动切割融为一体的晶圆切割划片机成为可能。国内激光晶圆切割划片系统的需求正以每年70%的速度增长,2010年的保有量将会达到500台左右,约合3亿元人民币。 国内激光晶圆切割划片系统的需求正以每年70%的速度增长,2010年的保有量将会达到500台左右,约合3亿元人民币。 调查显示,瑞士、美国和日本主要的激光晶圆切割机生产商每年在中国市场约销售近100台,国外设备售价在40~42万美元左右,为了提高我国激光精密加工装备的国产化水平,降低设备的采购及使用成本,提高行业的生产效率。晶圆紫外激光划片技术代表了当今世界晶圆切割加工技术前沿的发展方向,对国家未来新兴的晶圆制造产业的形成和发展具有引领作用,有利于晶圆制造技术的更新换代,实现跨越发展。
据国外媒体报道,美国国家加速器实验室近日利用世界上最强大的X射线激光器--直线加速器相干光源激光器再现恒星内部强大的压力与高温情形。这种激光器的激光能量迸发可超过一个小国家全年的发电总量。 在实验中,科学家将X射线聚焦于一个直径比人类头发丝还要细30倍的小点上,在1万亿分之一秒内将金属箔加热到200万摄氏度。金属在如此短的时间内被熔化,其所产生的极度高温和高压状态,通常只有在恒星内部才会出现。 英国牛津大学物理系科学家萨姆-文科博士等人参与了直线加速器相干光源激光器实验。文科博士表示,“如果我们要想了解现存恒星内部的情形以及我们太阳系内外巨型行星中心的情形,那么制造高温、高密度的物质非常重要。直线加速器相干光源激光器是一台神奇的机器,我们已经在多个科学领域取得了重大发现,如材料科学、生物学等。” 直线加速器相干光源激光器的实验成果近日发表于《自然》杂志之上。直线加速器相干光源长约2公里,可以产生密集的X射线爆发,亮度超过地球上任何光源10亿倍。在高峰时,光脉冲的能量甚至比一些小国家一年的发电总量都要多
激光共聚焦显微镜检测生物样品时,如果不发光就染色,然后检测荧光,可是对于金属样品和陶瓷材料怎么办?他有反射光模式吗?换句话说是可以探测样品的反射光么?
从古至今,考虑到自行车的驱动方式和使用环境,自行车的主体车架都是用金属管材做成的,金属管材做自行车骨架一是重量相对较轻,二是在相对较轻的条件下能满足强度要求。自行车选用的管材材质多数是铝合金、钛合金、铬钼钢、碳纤维等,而随着时代的变化,提升管材与结构设计能力并创新加工技术,便成为自行车行业创新发展永恒不变的旋律。 [url=http://www.helaser.com.cn/product/list-9-cn.html]管材激光切割机[/url]是最近几年开始流行起来的切割工艺,与传统的切割工艺相比,激光切割机加工出来的管材切割断面更加光滑,切割下来的管材可以直接用于焊接,减少了自行车行业的加工工序。比起传统管材加工需要裁剪、冲裁、折弯这几道工艺流程,传统管材加工工艺消耗大量的模具。激光切割管材不仅工序少、效率高、切割出来的工件质量也会更好。目前,我国的自行车行业随着全民健身大潮快速增长,还拥有很大的市场开发空间。 华俄激光在这里为大家介绍一下管材激光切割机的优势: 1、精度高 管材激光切割机采用同一套夹具系统,由编程软件完成加工设计,并且一次完成多步加工,精度高、切割断面光滑无毛刺。 2、效率高 管材激光切割机可在一分钟内切割数米管材,百倍于传统的手动方式,这就意味着激光加工具有高效性。 3、灵活性 管材激光切割机可以灵活加工各种形状,这给设计工作者可以进行复杂的设计,而这在传统加工手段下是不可想象的。 4、批量加工 标准的管材长度是6米,采用传统的加工方式需要非常笨重的装夹,而管材激光切割机可以非常简单的完成数米长的管材装夹定位激光切管机可以批量完成管材的自动分料、自动校正、自动检测、自动上料、自动下料,有效减少了人力成本。 正是因为激光切割机的独有灵活加工方式,自行车的车架也可以打造成其他的样式,独特的制造工艺让整辆自行车焕发出别样的光彩,是小批量自行车生产加工的最佳方式。(027-81732282)
在医学领域,高价离子治疗癌症比传统的放射性在生理学上有很大的优越性。在材料学领域,高价离子注入制备纳米材料是一个非常前沿的科技,用其处理过的材料拥有良好的特性。此外,高价离子在印刷电路、半导体等方面也有应用。在分析化学领域,可以用质谱通过对高价离子的比值分析来确定纳米粒子的元素组成: 宋体高价离子在做二次离子源方面也有非常大的潜力,因此寻找稳定高价离子来源,对质谱应用领域的拓宽具有重要的意义。人们很早就发现,强激光场与团簇相互作用时能够产生高价离子的现象。随着超短激光脉冲放大技术的发展,强激光与团簇的相互作用已成为一个重要的研究领域。在强激光场作用下团簇能够产生高价离子及高能电子,已出现了很多理论和模型解释这种现象。虽然关于理论研究的比较多,但有关激光电离团簇产生高价离子的应用报道很少。本研究将简单介绍一下激光高价离子的产生机制和在质谱领域中的应用及潜在应用。在激光电离气溶胶方面,利用质谱分析高价离子的比值可以确定元素的组成。在离子源方面,高价离子具有很高的电势,用其电离生物及有机大分子样品将供更多的物质结构信息,因为高价离子电离是利用其高电势,而EI电离是利用电子的能量,存在本质的区别。此外,高价离子还可以应用在二次离子质谱和表面分析上面。
全民的运动,全国人民,不分男女老少,全体人民增强力量,增加耐力,提高协调身体各部分的能力,从而使人民身体强健。为全面提高国民体质和健康水平,政府相关部门一直倡导群众,积极参加体育健身活动。但是,以目前我们的情况,要想投入到大自然中每天锻炼是比较难实现的,难道这些就阻碍了我们运动热情?no!no!no!因为华俄激光制造的[url=http://www.helaser.com.cn]管材激光切割机[/url]制造的健身器械就能帮助您在室内运动起来了呀,大到专业的健身馆,小到自己的家,通通可以满足我们健身的需求。管材激光切割机让你足不出户参加全民健身随着体育健身行业的发展和全民的运动的号召力,为健身器材的生产带来了浓厚的商机,这使得健身器材的市场需求空前旺盛,出现了健美车、健步机、 跑步机、美腰机等多种健身器材。那么这些呈现在公园、健身房甚至家庭中的各种高大上的健身器材是怎样加工而成的呢?健身器材需要选用精挑细选的优质钢管、钢板等原材料用以制作,其加工的精度要求也相对较高,而且经常需要用到管材的切断以及打孔工艺,所以选择一款既能切割又能打孔的加工设备也是非常有必要的。同时,与传统的切割工艺相比,管材激光切割机能够切割出质量更好的工件,并且减少了加工工序。比起传统的切割手法需要经过裁剪、冲裁、折弯这几道工艺流程,消耗大量的模具,更多的成本投入。但有了管材激光切割机之后就不需要经过这些工序,且切割出来的效果,质量上更好。当然,华俄激光生产的管材激光切割机不仅仅只用于健身器材的生产中,更是广泛应用于钣金加工、厨具卫浴、广告标牌、灯饰五金、电器电柜、汽车配件、机械设备、电器设备、精密零件等各种金属管材制品的切割加工行业。
钢轨在生产、铺设及行车过程中会产生各种损伤,这些损伤不但影响行车的平稳和舒适,而且会危及行车安全。钢轨的损伤包括疲劳、磨耗、锈蚀、弯曲变形和裂纹等。通常,我们可以利用机器视觉方法检测钢轨表面的损伤。但对于钢轨内部损伤,常规的图像法无法检测。钢轨内部早期损伤难以发现,随着工作时间推移会突然出现裂纹,容易造成严重的行车事故。钢轨内部缺陷已成为铁路运输安全的主要损伤类型。目前,铁路系统检测钢轨内部缺陷采用的是超声波法,该方法中利用高频的超声波作为信号源,基于此方法的钢轨探伤车无法实时在线监测钢轨内部缺陷。但在钢轨中激励低频、高能的超声波时,超声波会在钢轨边界不断发生反射、折射以及纵横波的转换,从而会产生一种新的超声波信号---超声导波。超声导波适合检测横截面一致、长距离的波导介质材料,如管道、钢轨等。钢轨具有声导管性质,超声导波在其内部传播距离很远。一般利用超声导波换能器接受导波,但换能器的黏贴位置、粘贴胶质和轨道温度等因素会影响这种非接触式测量方法的效果,降低测量准确率。然而利用激光测振仪这种非接触测量工具,既可以实现实时在线监测钢轨,发现钢轨早期的内部缺陷,同时也能提高检测精度。这种方法利用激光测振仪测量钢轨振动速度曲线,经信号处理后利用脉冲回波法,检测超声导波在钢轨内部缺陷处产生的回波信号来实现在线监测钢轨。[img=,599,333]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2019/04/201904101153380291_7519_3859729_3.jpg!w599x333.jpg[/img]OptoMET数字型激光多普勒测振仪是一套高精度的振动测量仪器。该仪器可非接触且精确地测量振动和声学信号,包括振动位移、速度和加速度。它具有超高的光学灵敏度,并利用自行研发的超速数字信号处理技术(UltraDSP),不仅能快速测量简单系统的振动,还能测量极具挑战的系统,包括高频振动,远距离测试,微小振幅,高线性和高振动加速度或速度。超速数字信号处理技术(UltraDSP)确保了测量的高分辨率和高精度。OptoMET激光测振仪具有超高的光学灵敏度和信号强度,这对于在生锈和灰暗又无法进行表面处理的结构上获得无噪声和无信号丢失的测试数据至关重要。应用参考:邢博,余祖俊,许西宁,朱力强.基于激光多普勒频移的钢轨缺陷监测.中国光学,2018,11(06):991-1000.文章来源:嘉兆科技http://www.tnm-corad.com.cn/news/Show-5639.html
[align=center][b]双光子激光扫描显微镜的检测模式及其在生物医学领域的应用[/b][/align][align=center][font=宋体]刘皎[/font][sup]1[/sup],吴晶[sup]1[/sup][/align][align=center]1. [font=宋体]北京大学医药卫生分析中心,北京,[/font]100191[/align][b][font=黑体][[/font]摘要] [/b]双光子激光扫描显微镜(two-photon laser scan microscope, TPLSM[font=宋体])具有低光毒性、高时空分辨率、高信噪比等优点,结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术,广泛应用于脑科学、免疫学、肿瘤、胚胎发育等生物医学相关研究领域。本文结合作者所在的北京大学医药卫生分析中心共聚焦平台的工作经验,概述了[/font]TPLSM适用的样本、检测模式以及在生物医学领域的应用,以期为相关科研技术人员提供参考。[b][font=&][Abstract][/font] [/b]Two-photon laser scan microscopy (TPLSM) has the advantages of low phototoxicity, high spatial and temporal resolution, and high signal-to-noise ratio.TPLSM combines laser scanning confocal microscopy with two-photon excitationtechnology and it is widely used in brain science, immunology, tumor, embryodevelopment and other biomedical related research fields. Based on the author'swork experience in the confocal center of Peking University Medical and HealthAnalysis Center, this paper summarizes the applicable samples, detection modesand applications of TPLSM in the biomedical field, in order to provide referencefor related scientific researchers and technicians.[b][font=黑体][[/font]关键词] [/b]显微镜双光子,检测模式,应用[b]1 引言[/b]双光子激发技术的基本原理是在高光子密度情况下,荧光分子可同时吸收2个长波长光子,产生一个一半波长光子去激发荧光分子的相同效果。双光子激光扫描显微镜(two-photon laser scan microscope, TPLSM[font=宋体])在激光扫描共聚焦显微镜的基础上,以红外飞秒激光作为光源,长波长的近红外激光受散射影响小,易穿透标本,可深入组织内部非线性激发荧光,对细胞毒性小且具有高空间分辨率,适合生物样品的深层成像及活体样品的长时间观察成像[/font][1]。使用高能量锁模脉冲激光器,物镜焦点处的光子密度最高,在焦点平面上才有光漂白及光毒性,焦点外不损伤细胞。双光子效应只发生在焦点处,所以双光子显微镜无需共聚焦针孔,也能做到点激发点探测,提高了荧光检测效率[2]。[b][/b]双光子激光扫描显微镜显微镜可以通过XYZ,XYT,XYλ,XYZT,XYλT等多种模式实现多维成像,亦可进行更复杂实验的拍摄,比如二次谐波成像(Second Harmonic Generation Imaging,SHG[font=宋体])、双光子荧光寿命成像([/font]Two-photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, TP-FLIM[font=宋体])、荧光寿命[/font]-[font=宋体]荧光共振能量转移成像([/font]FluorescenceLifetime - Fluorescence Resonance Energy Transfer Imaging, FLIM-FRET[font=宋体])等实验以满足对样品的定性、定量、定位、共定位等多维度多功能的研究。[/font]TPLSM已成为生命科学各领域重要的研究工具,可在细胞及亚细胞水平对活体动物的神经细胞形态结构、离子浓度、细胞运动、分子相互作用等生理现象进行直接的长时间成像监测,还能进行光激活染及光损伤等光学操纵,广泛应用于脑科学、免疫学、肿瘤、胚胎发育等生物医学相关研究[3-5]。本文拟通过按TPLSM常见的检测模式分别阐述其在生物医学领域的应用,以其为相关科研技术人员提供参考。[b]2. TPLSM适用的样本[/b]TPLSM适用的样本非常广泛,从液体、固体等形式的材料或制剂、细菌、细胞、细胞团、类器官、组织切片、到各种模式动物(如线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠、兔、猴等)及其[font=宋体]脑、脊髓、肝脏、肺、皮肤等器官[/font],都可以通过搭载不同载物台进行测试。相对于传统激光扫描共聚焦显微镜200μm的成像深度极限,双光子显微镜成像深度可达800μm,如果是透明化样品可更厚。TPLSM尤其适合活体动物成像,且比小动物荧光成像有更高的分辨率和信噪比,一般TPLSM的XY轴分辨率为200 nm左右,Z轴分辨率为300 nm左右。[b]3. TPLSM的检测模式[/b]3.1 二维成像模式TPLSM可以实现点扫描、点探测,得到生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像,从而获得细胞/组织等光学切片的物理、生物化学特性及变化。也可以对所感兴趣的区域进行准确的定性、定量及定位分析。激光扫描显微镜的zoom功能,可以用来调节扫描区域的放大倍数。但受物镜分辨率的限制,一味的增大zoom值,不能得到相应的高清图像,需根据实际情况参考piexl size进行设定。TPLSM可以实现XY、XZ或XT的二维成像模式,XT线扫会在后文与XYT时间序列成像一起进行举例说明(图2b)。3.2 三维成像模式3.2.1 Z轴序列三维成像(XYZ)[align=left]TPLSM可沿Z轴方向通过电动载物台的连续扫描对样品进行无损伤的光学切片(XYZ),获得三维立体图像。同理,通过沿Y轴方向连续扫描,可获得连续的XZY图像。如图1所示TPLSM[font=宋体]可以顺利观察到可以观察到血管清晰形态结构:单个胚胎的胎盘微血管(图[/font]1a)、肝脏血窦微血管(图1b)和后肢微血管(图1c)[6]。[/align][align=center][img=,690,230]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212151626576232_4807_3237657_3.png!w690x230.jpg[/img][/align][align=center]图1(a)胚胎胎盘微(b)肝脏血窦和(c)后肢的微血管三维成像[/align]3.2.2 时间序列扫描模式(XYT)[align=left]按照一定的时间间隔重复采集,则可实现对该样品的实时监测(XYT)。此类实验可观察组织区域内特异荧光探针标记的单个细胞或细胞内不同部位接受刺激后的整个变化过程。[font=宋体]如图[/font]2[font=宋体]([/font]a[font=宋体]),可以根据微血管[/font]XYT[font=宋体]序列扫描的成像结果中某一血细胞在前后两张图的位置移动和这两帧图的扫描时间间隔计算血流速度。若血流速度很快,[/font]XYT扫描不足以捕捉实际流速,可以使用XT线扫计算。如图2(b),微血管XT扫描图像中绿色荧光背景里的黑色线条代表单个血细胞的流动轨迹,每条线条的横坐标代表血细胞移动的距离(distance / μm[font=宋体]),纵坐标代表此段时间([/font]time/ ms[font=宋体]),根据这两个数据可以计算出单位时间内血细胞的流动速度([/font]μm / ms)[6]。[/align][align=center][img=,690,262]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212151627102569_8367_3237657_3.png!w690x262.jpg[/img] [/align][align=center]图2 微血管(a)XYT扫描结果和(b)XT一维扫描结果图像计算血流说明示意图[/align]3.2.3 光谱扫描模式(XYλ/XYΛ)通常配置有可调节接受范围的检测器的TPLSM,可以实现从400nm-800nm的发射波谱扫描。通过配置具有连续可调波长的双光子激光器,还可以实现750nm-1300nm激发波谱扫描。这对于开发研制特殊染料探针的课题来说是很方便、全面的检测功能。3.3四维成像模式(XYZT/XYλT/XYΛT)基于上述三维成像模式,结合时间序列扫描,可以实现TPLSM的四维成像。3.4二次谐波成像(SHG)SHG是一个二阶非线性过程,且一般为非共振过程,适合富含胶原纤维的样本成像,如角膜、鼠尾肌腱、皮肤等。生物组织产生的二次谐波最主要的转换源自胶原,不同生物组织中的二次谐波信号强弱与组织中的胶原含量密切相关,含胶原丰富的组织包括结缔组织和肌肉组织等二次谐波信号也比较强,另外还有一些能产生强二次谐波的生物结构是微管,如细胞分裂中纺锤体。对于具有中心对称性的生物结构,如果局部中心对称性的破坏也会产生二次谐波:在两中心对称介质的界面,不同物态分子的相互作用使局部微观场特性在交界面(如细胞膜)发生突变,从而产生界面二次谐波[7]。除了动物组织外,一些含有特殊分子结构的植物组织也能产生二次谐波。二次谐波显微成像具有高空间分辨率、深成像深度、低损伤、以及对结构对称性的高度敏感性的特点,如果能与其他成像技术结合,将成为生物样品研究的有力工具[8]。3.5双光子荧光寿命成像(TP-FLIM)[9]FLIM技术是研究细胞内生命活动状态的一种非常可靠的方法。荧光寿命是荧光团在返回基态之前处于激发态的平均时间,是荧光团的固有性质,因此其不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,且能区分荧光光谱非常接近的不同荧光团,故具有非常好的特异性和很高的灵敏度。此外,由于荧光分子的荧光寿命能十分灵敏地反映激发态分子与周围微环境的相互作用及能量转移,因此FLIM技术常被用来实现对微环境中许多生化参数的定量测量,如细胞中折射率、黏度、温度、pH值的分布和动力学变化等,这在生物医学研究中具有非常重要的意义。目前FLIM技术在细胞生物学中一些重要科学问题的研究、临床医学上一些重大疾病的诊断与治疗研究以及纳米材料的生物医学应用研究等方面均有广泛应用,并取得了许多利用传统的研究手段无法获取的数据。FLIM检测需要脉冲激光,TPLSM带有的高能量锁模脉冲激光器可以满足激发要求。3.6荧光寿命-荧光共振能量转移成像(FLIM-FRET)[10]传统的FRET过程分析通常是基于荧光强度成像来实现,分析的结果容易受光谱串扰的影响。而将FLIM技术应用于FRET过程分析,利用FLIM技术可定量测量这一优势,可非常灵敏地反映供体荧光分子与受体荧光分子之间的能量转移过程。当受体分子与供体之间的距离10nm时,供体的能量转移到受体,受体从基态发生能量跃迁,从而影响供体的荧光寿命。与没有受体分子的时候相比,发生FRET的供体分子的荧光寿命降低。因此,FRET-FLIM联合能够实时监测生物细胞中蛋白质的动态变化,如蛋白质折叠、分子间(蛋白-蛋白,蛋白-核酸)相互作用和细胞间信号分子传递、分子运输以及病理学研究等。[b]4 结论和展望[/b]综上,TPLSM应用灵活,具备多种检测模式,适用于多种样本,亦可实现多种实验目的,如荧光的定量、定性、定位、共定位,动态荧光的测定等。一些特殊的实验模式,将TPLSM在生物医学领域的应用进一步扩大。通过结合其他技术(多手段联合拓展,如膜片钳、原子力显微镜、光电联用等),TPLSM必将成为助力生物医学领域研究的有力工具。双光子荧光成像由于具有天生的三维层析能力以及深穿透能力,在活体生物组织成像上广受欢迎。双光子显微镜镜下空间增大后,可广泛应用于猴、大小鼠、兔等较大的模式动物的活体成像。且可结合电生理技术、光遗传技术,广泛应用于麻醉、清醒或运行行为等生理状态下的动物脑科学神经相关研究,在单细胞、单树突精度上对神经元群体活动进行监控。如结合膜片钳技术,对活体脑组组急性切片神经元进行双光子深层成像[11];结合光遗传技术,实现视觉皮层同一神经元和神经元群体的稳定操控和长期多次重复记录[12];对在健身球上移动的头部固定小鼠小脑进行成像,探讨觉醒状态和运动行为对胶质网络中钙离子的激发的影响[13];结合多种疾病模型,探讨大脑皮层神经元及胶质细胞活性的改变及作用等[14]。随着多种双光子显微镜系统的出现,双光子显微镜成像技术将以其实时、无损地探测、诊断及检测能力,在生物医药及临床医学应用中发挥更大作用。[b]参考文献[/b][1] [font=宋体]李娟[/font],[font=宋体]张岚岚[/font],[font=宋体]吴珏珩[/font].[font=宋体]双光子显微镜的应用优势与维护要素[/font][J].[font=宋体]中国医学装备[/font],2021,18(12):158-163.[2] HendelT,Mank M, Schnell B,et al.Fluorescence changes of genetic calcium indicatorsand OGB1correlated with neural ac tivity and calcium in vivo and in vitro[J].JNeurosci, 2008,28(29):7399-7411.[3] DolginE.What leva lamps and vinaigrette can teach us about cellbiology[J].Nature,2018,555(7696):300-302.[4] Noguchi J,Nagaoka A, Watanabe S,et al.in vivo two-photon uncaging of glutamate revealingthe structure-function relatio nships of dendritic spines in the neocortex ofadult mice[J]. J Physiol,2011,589(Pt 10):2447-2457.[5] BishopD,Nikiél, Brinkoetter M,et al.Nearinfrared branding efficiently correlateslight and electron microscopy[J]. Nat Methods,2011,8(7):568-570.[6] [font=宋体]刘皎[/font],[font=宋体]丛馨[/font],[font=宋体]何其华[/font].[font=宋体]活体小鼠微血管血流倒置双光子激光扫描显微镜检测方法的建立[/font][J].解剖学报,2022,53(02):261-265.[7] [font=宋体]屈军乐[/font],[font=宋体]陈丹妮[/font],[font=宋体]杨建军[/font],[font=宋体]许改霞[/font],[font=宋体]林子扬[/font],[font=宋体]刘立新[/font],[font=宋体]牛憨笨[/font].[font=宋体]二次谐波成像及其在生物医学中的应用[/font][J].[font=宋体]深圳大学学报[/font],2006,(01):1-9.[8] [font=宋体]孙娅楠[/font],[font=宋体]赵静[/font],[font=宋体]李超华[/font],[font=宋体]等[/font].[font=宋体]二次谐波结合双光子荧光成像方法观察人源胶原蛋白透皮吸收情况[/font][J].激光生物学报,2017,26(1):24-29.[9] [font=宋体]刘雄波,林丹樱,吴茜茜,严伟,罗腾,杨志刚,屈军乐,荧光寿命显微成像技术及应用的最新研究进展。物理学报,[/font]2018,67(17):178701-1-178701-14[10] [font=宋体]罗淋淋,牛敬敬,莫蓓莘,林丹樱,刘琳,荧光共振能量转移[/font]-荧光寿命显微成像(FRET-FLIM[font=宋体])技术在生命科学研究中的应用进展。光谱学与光谱分析,[/font]2021,41(4):1023-1031[11] Isom-BatzG,Zimmem PE.Collagen injection for female urinary incontinence after urethralor periurethral surgery[J].J Unol,2009,181(2):701-704.[12] JuN,Jiang R,Mrcknik SL,et al.Long-term all-optical interrogation of corticalneurons in awake-behaving nonhuman prim ates[J].LOSBiology,2018,16(8):e2005839.[13]Nimmerjahn A,Mukamel EA, Schnitzer MJ.Motor behavior activates Bergmann glialnetworks[J].Neuron,2009,62(3):400-412.[23] Huang L, Lafaille JJ, YangG.LearningDependent dendritic spine plasticity is impaired in spontaneousautoimmune encep halomyelitis[J].Dev Neurobiol,2021,81(5):736-745.[14] Huang L,Lafaille JJ,Yang G.LearningDependent dendritic spine plasticity is impaired inspontaneous autoimmune encep halomyelitis[J].Dev Neurobiol, 2021,81(5):736-745.
从方法上分析,激光清洗方法有4种:①激光干洗法,即采用脉冲激光直接辐射去污;②激光+液膜方法,即首先沉积一层液膜于基体表面,然后用激光辐射去污;③激光+惰性气体的方法,即在激光辐射的同时,用惰性气体吹向基体表面,当污物从表面剥离后会立即被气体吹离表面,以避免表面再次污染和氧化;④运用激光使污垢松散后,再用非腐蚀性化学方法清洗。目前,常用的是前3种方法。第4种方法仅见于石质文物的清洗中。 石雕和石刻等年代久远的高档石质艺术品,由于其极精细和易损的表面结构,成为激光清洗最早应用的领域。人们发现,用激光清除石质文物表面的污垢有独到的优势,它能够十分精确地控制光束在复杂的表面上运移,清除污垢而不伤及文物石材。例如,1992年9月,联合国教科文组织的世界文化遗产保护组织为纪念该组织创建20周年,实施了对十分著名的英国亚眠大教堂的维修工程。亚眠大教堂西侧圣母门十分精美的大理石雕刻是工程的关键。在为期一年的圣母门维修工程中,维修人员借助于激光,用激光光束除去了覆盖在大理石雕刻花纹上几毫米厚的黑色垢层,大理石表面原来的色泽体现出来,使精美的雕刻重现光彩。又如,英国最重要的石雕收藏处之一的英斯布伦蒂尔的石雕收藏品经激光清洗后,也得到了同样的效果。人们用电子显微镜观察激光清洗后的石雕表面,发现激光清洗后石头的结构没有变化,被清洗的表面既光滑又平坦,没有损伤。这跟用微粒子喷射法(喷沙法)清洗后的表面完全不同。微粒子喷射法清洗后大理石表面结构的损伤是难以避免的,特别是对已有硫酸盐垢层的大理石表面。电子显微镜的观察还发现,激光照射后,表层下岩石材料的各项性质既无退化,也无改变。目前,用激光清洗石灰石、大理石等高档石质材料表面污垢的工作已成为一项新的很有前途的业务项目。 除了对石质材料的清洗外,激光清洗在玻璃、石英、金属、模具、牙齿、芯片、电极、磁头与磁盘以及各种微电子产品等的清洗中都有很好的效果,已经有了一定的应用。 激光清洗的前景 国际上,激光清洗技术对石质材料的应用已有10来年的历史。在我国,石质材料的激光清洗才刚刚起步。由于目前激光设备的投资还较为昂贵,普遍化应用还有一定难度。但是激光清洗技术具有传统清洗方法无法比拟的优点,随着技术的不断完善和设备的批量化生产,激光清洗技术必将在石质材料的清洗业中发挥重要的作用,具有很好的发展前景。
最近有朋友对导热系数测试方法如何选择想进行一些讨论,这里就我们在导热系数测试中的经验,以及导热系数测试设备研制和测试方法研究中的体会谈一些感受,欢迎大家批评指正。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 对于稳态护热板法和激光脉冲法来说,这两种测试方法基本上属于互补性关系,即分别覆盖不同导热系数范围的测量。通常,稳态法的导热系数测试范围为0.005~1 W/mK;非稳态激光脉冲法的导热系数测试范围为1~400 W/mK。在满足测试条件的前提下,稳态法的测量精度可以达到±3%以内,激光脉冲法的测量精度可以达到±5%以内。 材料的导热系数一般采用两类测试方法,一类是稳态法,主要包括护热板法、护热板热流计法和护热式圆筒法等;另一是非稳态法,主要包括激光脉冲法、热线法、热探针法和平面热源法等。这些方法国内外都有相应的测试标准,是比较成熟和经典测试方法。 低导热材料一般泛指导热系数在0.1~1W/mK 范围的隔热材料。这类材料由于导热系数低常被用作工程隔热材料,如各种玻璃钢类材料、树脂基类复合材料和陶瓷材料等。在这类低导热材料的导热系数测量中,测试方法的选择常常容易出现偏差,很多测量机构由于只有激光脉冲法测试设备,而就用激光脉冲法测量这类低导热材料,测量结果往往出现比稳态法准确测量值低15%~20%的现象。采用氟塑料(导热系数0.2 W/mK 左右)和纯聚酰亚氨树脂材料Vespel SP1(导热系数0.4W/mK 左右),用稳态法和瞬态激光脉冲法进行的比对试验也证明激光脉冲法的测试结果确实偏低。有些材料研制机构也利用这种现象来证明研制的材料达到了验收标准,这样很容易误导材料设计和使用部门的正常使用。 对于低导热材料的测试,造成激光脉冲法测量结果总是要低于稳态法测量结果的主要原因是由测量装置的固有因素造成,主要体现在以下两个方面:一、激光脉冲法测量装置的影响 激光脉冲法测试设备的试样支架,一般都是采用导热系数较低的陶瓷材料做成,其目的是在固定试样的同时尽可能减少传导热损失,以保证激光脉冲加热试样后,试样内的热流沿着试样厚度方向以一维形式传递。如果被测试样的导热系数小于1W/mK,基本上与陶瓷支架相近,这样必然会引起较大的侧面热失,破坏一维传热模型。如图 1 所示,侧面热损会使得试样背面的最大温升Tm 降低,从而造成较大的测量误差。而这些热损情况在稳态测量方法中不会出现。 如图 1 所示,采用激光脉冲法测量材料热扩散时,导热系数越大,背面温升达到一半最高点的时间t0.5 越短,背面温升采集时间10t0.5 也越短。一般金属材料背面温升达到一般最大值的时间t0.5 大约在50 毫秒以内,而对低热导率材料,背面温升达到一半最大值时间t0.5 就需要上百毫秒以上,同时总的采集时间10t0.5 也将相应的增大很多,如此长的传热时间,必然会引起强烈的侧面热损。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2015/03/201503202143_539038_3384_3.png图1 激光脉冲法典型背面温升曲线 激光脉冲法一般都是采用间接测量方式获得被测材料的导热系数,即激光脉冲法测量材料的热扩散率,然后与其它方法测得的密度和比热容数据相乘后得到被测材料的导热系数。这样得到的导热系数数据势必会叠加上其它方法测量误差,特别是比热容的测试误差一般较大。这样获得的导热系数测量精度就势必要比稳态法直接测量的热导率误差偏大。二、激光脉冲法试验参数的影响 如图 1 所示,激光脉冲法在测试过程中,试样在激光脉冲加热后,试样背面温升快速升高,最大温升也仅1 ~ 5℃之间。但对于低导热材料,由于材料导热系数比较低,要使背面温度达到可探测的幅度很困难。为了解决背面温升的可探测性,必须通过两种途径:一是采用很薄的试样,约为1mm 厚,否则很难探测到有效信号;二是在采用薄试样的同时增大激光脉冲的能量,也就是提高脉冲加热试样的功率,使得试样前表面达到更高的温度。这两种途径都会对低导热材料的测量结果带来影响: (1)低导热材料多为复合材料,密度一般都很小。激光脉冲法的试样直径(10mm ~ 12mm)本来就很小,如果试样厚度再很薄,对于复合材料来说很难具有代表性。并且密度分布的不均匀,会使得测量结果的离散性比较大。而稳态法测量所用的试样一般较大,代表性强。 (2)激光脉冲法认为激光脉冲加热试样前表面时,前表面热量的吸收层相比试样总体厚度越小越好。而一般低导热材料的热分解温度和熔点较低,高功率脉冲激光很容易使得试样表面产生高温加热而带来化学反应,反应层厚度相比试样总体厚度较大,破坏了激光脉冲法测试模型的要求,带来测量结果的不真实性。而在稳态法测量过程中,测试过程中的温度变化都严格控制在被测材料热分解温度点以下,就是为了避免热分解现象的产生带来测量结果的不真实性。 (3)一般导热系数测量过程都带有温度变化和一定的温度梯度。激光脉冲法测量如果在静止气氛中进行,背面温升的变化会受到辐射和对流的影响。所以,激光脉冲法在测量过程中,一般需要抽真空测试,以消除对流影响。而对一般复合材料来说,密度越低,在真空下发生真空质量损失的现象也越强烈。如果被测材料密度较低,真空质量损失会使得试样厚度和质量发生变化,如果再加上激光脉冲加热更会加剧质量损失过程,对测量结果带来影响。 (4)由于低密度材料内部容易存在着空隙和气孔,如果在真空中测量这类材料,真空环境将严重的改变试样内部的传热方式,基本上不再有对流传热。因此真空下测量的热导率会比在常压大气环境的测量值明显偏低。而稳态法测试设备绝大多数是在常压大气下进行,通过特别的护热装置使得在试样外部不存在温度梯度以消除对流,传热现象只发生在试样内部,因此稳态法测量结果代表的是常压大气环境下材料的热导率。个别变真空稳态法测量装置,也是专门用来测量评价材料在不同真空度下的热导率,以用于准确表征材料在不同真空度下的隔热性能。 因此,对于低导热材料热导率的测量,如果条件允许,尽量采用稳态测量方法,并明确试验条件,建议不采用激光脉冲法测量低导热材料热导率。 目前在国内的军工系统中都普遍采用稳态的保护热流计法导热系数测定仪来进行树脂基复合材料的导热系数测试,并已经做为工艺考核标准。多数采用的是美国TA公司的MODEL 2022导热仪,圆片状试样直径有1英寸(25.4mm)和2英寸(50.8mm)两种规格,最高测试温度为300℃。同时,美国TA公司的MODEL 2022导热仪也是该公司的主流产品,由此也可以看出这种稳态测试方法的应用十分广泛。
现有客户委托对一种材料进行热膨胀系数进行测量,说是微晶玻璃,据说热膨胀系数非常小,想用这种材料做长度计量中的量块材料。用顶杆法测量后,测试数据在零附近无规则波动,甚至出现负值,顶杆法测不出随温度变化的热膨胀系数 查过资料后,发现微晶玻璃是一种低膨胀系数材料,对这种低膨胀材料需要采用激光干涉法才能进行测量,国内哪家机构有这激光干涉法热膨胀仪呢?迫切需要进行测试,温度范围25~100℃。急需。。。谢谢!!!
[align=center][b][size=16px]皮米级光谱仪在激光检测中的应用[/size][/b][/align][align=center][size=16px]会议时间:2021年6月10日14:00[/size][/align][size=16px][b]内容介绍:[/b]本次演讲的核心内容为皮米级激光器在激光检测中的应用,重点阐述了皮米级光谱仪的工作原理、皮米级光谱仪系列产品、皮米级光谱仪在激光制造和研究中的应用以及皮米级光谱仪与其他相关产品在使用中的异同点等等。[b] 讲师介绍: 胡增权:[/b]用化学硕士,物理学博士。在太阳能电池材料研发、电化学薄膜、真空镀膜等方面颇有建树。具备十五年以上研发经验,尤其对半导体激光的研究更为深入,已发表相关文章数篇。[b]报名地址:[/b][url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_19728.html[/url][/size]
近日,美国麻省理工学院利用造价低廉的激光开发出一种从样品中分离某些细胞的新系统。该系统能在普通的玻璃载玻片上分离出1万多种细胞,这将有助于研究人员轻松完成许多在以前看来不可能的生物实验。而且,与其他细胞分离方法相比,该系统分离速度快、操作简单且价格便宜。这一研究结果刊登在12月15日的《分析化学》(Analytical Chemistry)上。 此前,细胞分离系统都是将样品与可跟特定蛋白质或其他成分反应的标记物混合,然后根据样品是否发出荧光来分离细胞。新系统将根据细胞中某些特定部分的反应来进行更加细致的细胞分离。另外,系统还能根据反应速度的快慢以及持续时间的长短来分离细胞,而用传统分离办法完成这些工作是不可能的。 新系统仅利用一个固定在普通玻璃载玻片上的透明有机硅薄层。硅层中分布了很多小空穴,使样品溶液中的细胞能沉淀在其中。经过如此改装的载玻片就能帮助研究人员分离出上万个细胞。 通过显微镜,研究人员或计算机系统能仔细察看细胞是否在特定区域或时间发出荧光。一旦发现发出荧光的细胞,计算机将自动记录其位置。然后,所有被记录下来的细胞将在激光束的作用下从空穴中浮出,最后这些细胞经液体冲刷后就可收集到容器中。 该系统的研发人员称,用激光束使细胞从空穴中浮出来,就像用消防管的水推动一个充气球。但激光的作用非常轻柔,不会使细胞受到损伤。 与光镊等昂贵的分离技术不同,这个系统的成本仅为几千美元,因此可广泛应用于生物实验室和临床研究机构。研究人员预计,该系统将在临床试验与诊断、基因筛选以及克隆研究等方面发挥重要作用。(来源:科技日报 徐玢) (《分析化学》(Analytical Chemistry),79 (24), 9321 -9330, 2007. 10.1021/ac071366y S0003-2700(07)01366-2,J. R. Kovac and J. Voldman)
[align=center][b][size=16px]皮米级光谱仪在激光检测中的应用[/size][/b][/align][align=center][size=16px]会议时间:2021年6月10日14:00[/size][/align][size=16px][b]内容介绍:[/b]本次演讲的核心内容为皮米级激光器在激光检测中的应用,重点阐述了皮米级光谱仪的工作原理、皮米级光谱仪系列产品、皮米级光谱仪在激光制造和研究中的应用以及皮米级光谱仪与其他相关产品在使用中的异同点等等。[b] 讲师介绍: 胡增权:[/b]用化学硕士,物理学博士。在太阳能电池材料研发、电化学薄膜、真空镀膜等方面颇有建树。具备十五年以上研发经验,尤其对半导体激光的研究更为深入,已发表相关文章数篇。[b]报名地址:[/b][url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_19728.html[/url][/size]
[align=center][b][size=16px]皮米级光谱仪在激光检测中的应用[/size][/b][/align][align=center][size=16px]会议时间:2021年6月10日14:00[/size][/align][size=16px][b]内容介绍:[/b]本次演讲的核心内容为皮米级激光器在激光检测中的应用,重点阐述了皮米级光谱仪的工作原理、皮米级光谱仪系列产品、皮米级光谱仪在激光制造和研究中的应用以及皮米级光谱仪与其他相关产品在使用中的异同点等等。[b] 讲师介绍: 胡增权:[/b]用化学硕士,物理学博士。在太阳能电池材料研发、电化学薄膜、真空镀膜等方面颇有建树。具备十五年以上研发经验,尤其对半导体激光的研究更为深入,已发表相关文章数篇。[b]报名地址:[/b][url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_19728.html[/url][/size]
大佬们,刚接触拉曼光谱,在激光器实验中,发现了晶体的自拉曼,在光谱仪看到了疑是拉曼光谱,晶体的拉曼光谱有标准的表可以查?还是采用哪种理论计算材料的拉曼频移,谢谢
作者:swordmean 导师:金庸 专业:光电子 摘要:六脉神剑具有广阔的应用前景,本文从激光原理出发,论证了生物激光的可行性及实现的办法,在人类进化事业中,具有十分重大的意义。 背景:与传统的武功,如降龙十八掌,九阳真经等相比,六脉神剑是一种威力极强的武功,具有操作简单,响应时间快,杀伤力大(功率密度大),效率高, 使用范围远等优点,因此为广大的武学名家所觊觎,但是由于大理段氏将这门武 功列为绝密档案,而且存在修炼困难等问题,六脉神剑的产生原理,始终是武林 中的一个谜,作者从事激光器理论研究多年,终于凭借两条基本假设,解决了生 物激光产生中的若干困难问题。并提出了一种快速修炼六脉神剑的方法,本文的 发表,具有划时代的意义。 从激光原理看六脉神剑的产生机制 公理1:真气是一种类似于等离子体的物质形态 公理2:真气和激光都可以在经脉中传输 六脉神剑其实是一种小功率的生物激光武器,这从六脉神剑的效果上可以看出来,但是,这种生物激光,还存在很多亟待解决的问题,如传输损耗过大,非基模激射等缺点,这大大影响六脉神剑的威力。从激光原理看,激光的激射需要两个条件:粒子数反转和谐振腔的形成。我们先研究六脉神剑产生粒子数反转的原理,因为在丹田中,存在大量的真气,一般来说,这些真气以等离子体的形式存在,但是对于武学名家,可以通过修炼,将这些等离子体,积累并释放出来,一般来说,释放的速度越快,能量越高,则武功的威力也越大,降龙十八掌就是通过长时间的积累,将这些真气积累至顶峰时释放出来,因此产生出巨大的功率密度。而九阳神功,则是指导如何提高这种等离子态的真气的容量和衰减时间的方法。 如果在丹田内产生某种势场,导致大量的等离子的原子结构发生变化,就可能使这些基态的等离子体转化为激发态,再通过跃迁释放出光能,因此,从原理上说,六脉神剑与其他的武功是截然不同的。导致基态原子激发的势场,是由等离子体分布不同而产生的磁场,导致等离子体激发的这种势场,在激光原理中,这被称为泵浦。一般的武功,恰好忽略了这种非均匀势场的作用。通过泵浦,我们就实现了粒子数反转,在大量的粒子数反转的条件下,就可能产生激光。 下面我们再看谐振腔的形成,这与真气的运行路线有密切的关系,鉴于以上讨论的粒子数反转条件只能在丹田内完成,这种生物激光器的谐振腔也在丹田内, 同样可以通过控制周围势场的形状来限制跃迁产生的光在丹田中的分布,而光场 的分布,影响了激光的质量,决定了激光器是单模激射和多模激射,有经验的精 通六脉神剑的天龙寺长老,能够同时控制多个激射波长,但是由于多模激射的势 场太过于复杂,难于控制,大部分人,如枯容大师,段正明等,只能单波长激射,由于传输问题,这种单模激光很容易发散,若以这种发散的激光输出,就只能练成一指。段誉能够练成六脉神剑的主要原因,完全是因为北冥神功这种奇异的武功的出现,首先,通过北冥神功积累了大量的真气,因此,为粒子数反转提供了强大的泵浦,大大提高了粒子反转数密度。其次,北冥神功本来就是吸取别人的内力,因此,它的势场分布,与一般的武功完全不同,恰好符合谐振腔的谐振条件,不需要像其他人那样通过外力来强行控制真气场的形状,因此,段誉可以轻而易举的练成六脉神剑,但是,这种北冥神功的真气场 ,和真正的谐振腔条件,还是具有一定的差别,因此,段誉的这种激光激射,并不是时时都能够产生,需要一定的矫正,可惜的是,能够同时知道北冥神功和六脉神剑的,世间上唯有段誉一人,而段誉是看图学成的,又对二者的关系完全不明白,因此,段誉的六脉神剑具有很大的限制性,这一点,就算是帮助段誉研究过的萧峰,也不明白,因为他不知道六脉神剑真正的输出是激光而不是真气。 从以上分析可以看出,谐振腔的形成和粒子数反转,也是六脉神剑这种生物激光的基本原理,从这个原理来看,除了北冥神功外,吸星大法和明玉神功,也有类似的作用。 下面再讨论激光在人体中的传输和激射过程。从一般的武功来看,真气传输的通道是经脉,六脉神剑的光传输也是这样的,提供真气运行通道的经脉,同时也是激光传输的光波导,否则,以北冥神功这种强大的泵浦产生的激光,早就对人体产生了伤害。在这里,我们假设经络实际上是一个类似于光纤的波导。从后面的论证中可以看出,这个假设是正确的。由于光波导的截至频率为0,因此,也适合于一般真气的传输,而在传输中一般真气没有发生泄漏,是因为外层波导的禁带宽度大,对传输中的真气构成了势垒,因此,除了少量的真气通过隧穿逸出外,大量的真气都可以达到终点。 由于经络既是真气传输的通道,又是光波导,从这个意义上,这一段波导不仅仅是光传输的通道,而且是一段光纤放大器,光在经络中传输的同时。还能获得增益,这就大大提高了输出光功率,我们可以把这一段光波导近似成EDFA,由 理论计算可知,若增益越大,EDFA的长度越长,所获得的增益就越大。 也许会有人怀疑六脉神剑是生物激光的真实性,因为真正的单模激光器的光传输距离是很长的,而六脉神剑就要差一点,这一点前面实际上已经提到过。六脉神剑其实是一种小功率的生物激光武器,这从六脉神剑的效果上可以看出来,但是,这种生物激光,还存在很多亟待解决的问题,如传输损耗过大,非基模激射等缺点,这大大影响六脉神剑的威力。由于一般的泵浦是依靠改变磁场分布来形成的,因此难于获得较大的泵浦,就算是北冥神功,因为势场分布和谐振腔条件的微小差异,也会导致输出功率的大大下降,但是我们有理由相信,通过理论计算,我们可以使北冥神功的真气场完全符合谐振腔条件,这时的六脉神剑, 威力将以数倍的提高。 其次,从大理段氏的六脉神剑来看,都是从手指上发出,他们对激光原理的了解还不是很深入,因此输出的激光,都不是基模激射,从激光原理可知,高阶模的激光光斑面积大,但是功率密度,强度等,都要比基模激光要差,因此,六脉神剑还有改进的余地。 再次:空气对激光的损耗是十分大的,由于散射,吸收等作用,空气对激光的损耗非常大,而且从实验结果来看,六脉神剑的输出激光波长,极有可能在紫外光波段,并不是在空气的损耗系数最小的范围内,再加上非基模激射,因此段誉的六脉神剑,威力远远比理论值要低。 针对以上的分析,我提出的快速修炼六脉神剑的方法有两种: 1.先修北冥神功,吸星大法或明玉功,推荐北冥神功。 2.首先通过理论计算和实验分析,通过ansys模拟出丹田中的真气场分布,在再加以修炼另外,六脉神剑还有许多需要改进的地方,如选择合适的波长,实现纯基模输出,降低输出损耗和阈值真气密度等,有兴趣的读者可以自行分析。 总结:六脉神剑其实是一种人体内的一种生物激光器,随着对真气性能的深入研究,我们相信,我们最终会在广大的中国人民身上普及,将来的战争,将不 再是以科技取胜,决定战争胜负的最重要的因素,将会是参战的人数,我们有理 由相信,中国将会是世界上最强大的国家。最后,希望这种生物激光器,能够最 快的应用到 PLA中去,这将对台湾当局产生强大的威慑力,为和平解决台湾问题 带来新的希望。 参考文献: 天龙八部--三联出版社(盗版) 激光原理--清华大学电子工程系 集成光电子和生物电子学导论--清华大学电子工程系
新浪科技讯 据国外媒体13日报道,英国兰卡斯特大学的科学家研发出一种非侵入式激光检测手段,可预测一个人的死亡时间。这种检测设备将采用腕表形设计,利用激光束分析毛细血管衬里细胞,旨在鼓励用户选择和保持健康的生活方式。http://i1.sinaimg.cn/IT/2013/0814/U2550P2DT20130814102920.jpg英国兰卡斯特大学的科学家研发出一种非侵入式激光检测手段,可预测一个人的死亡时间 发明人表示血管衬里细胞是一种内皮细胞,同时也是一个人健康状况的关键指示器。通过对这些细胞进行监测,便可以确定哪些人的衰老速度超过正常水平。检测之后,用户便可了解自己还有多长寿命。例如,这种检测设备会告诉用户,如果不改变当前的生活方式,他们将在20年内死亡。此外,这种内皮检测还能判断用户是否存在癌症或者痴呆症风险。内皮是毛细血管内的内皮细胞层。 兰卡斯特大学的物理学家希望这项技术能够帮助人们增进健康。对于这项技术的效用,一些人也提出质疑。一些用户可能因此改变他们的生活方式,进而让自己的身体处于最佳状况,其他一些用户则可能相信宿命,不会做出改变。此外,保险公司与退休基金也可能利用这些信息调整保险金和退休金。 目前,兰卡斯特大学的物理学家已经研制出一个笨重的实验用原型。他们正利用这个原型进行小型化设计,最终让激光检测设备可以像手表一样戴在手腕上。他们表示如果能够获得充足的资金,他们能够在一年内将迷你版推向市场。http://i1.sinaimg.cn/IT/2013/0814/U2550P2DT20130814102951.jpg英国科学家研制的激光检测手段能够对血管内皮细胞的血量进行测量,进而判断一个人健康状况 这种激光检测装置的造价为几百英镑,用户可以在家中使用,监测他们的健康,此外也可以应用于全科医生诊所和医院。医生可以借助这种装置比较患者的生物学年龄和实际年龄,以了解他们的衰老速度。在对220名身体健康的参与者进行的测试中,一些参与者的衰老速度明显超过或者低于预计。 项目负责人安奈塔-斯特凡维斯卡教授表示:“在不久的将来,一款售价200英镑到300英镑(约合300美元到460美元)的检测设备便可走进千家万户。我希望我们研发的技术能够鼓励人们更加关注自身的健康。”激光检测装置由斯特凡维斯卡与同事彼得-麦克克林托克教授共同研制,目前已经申请专利。 斯特凡维斯卡指出:“我们希望这种装置能够应用于所有全科医生诊所。它们能够成为全科医生的一件价值不可估量的医疗设备。借助于这款装置,医生可以了解患者的心血管系统,判断他们是否存在中风或者心脏病风险,同时了解内皮是否出问题。内皮会分泌各种能够影响组织的化学物质。它也是一个重要器官,但并没有得到人们的重视。” 麦克克林托克教授承认并非所有人都会因为这种检测装置提供的信息改变自己的生活方式。他说:“你可能认为自己的衰老速度太快,应该采取措施加以遏制。你可能因此改变自己的生活方式,少吃油炸火星棒和经常跑步。当然,你也可能对这些信息置之不理。”(孝文)
[color=#cc0000] 摘要:针对目前国内在激光闪光法测量聚合物热物理性能参数中存在误差大的问题,本文将从标准测试方法、多种测试方法对比测试、参考材料和实际测试结果文献报道等几方面,介绍了激光闪光法在聚合物材料测试中的应用评价过程,介绍了测试聚合物材料过程中的注意事项。同时针对聚合物材料的导热系数测量,给出了最好采用稳态法防护热流计法的建议。[/color][color=#cc0000] 关键词:聚合物,导热系数,热扩散系数,激光闪光法,热流计法[/color][color=#cc0000][/color][align=center][color=#cc0000][img=激光闪光法 上海依阳实业有限公司,690,237]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812231046563980_9788_3384_3.png!w690x237.jpg[/img][/color][/align][align=center]~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~[/align][b][color=#cc0000]1. 问题的提出[/color][/b] 导热系数和热扩散系数是聚合物类材料的重要热物理性能参数,相应的也存在多种测试方法。由于激光闪光法具有测试时间快、样品尺寸小、方向性强等特点,使得激光闪光法也常用于聚合物类材料的热扩散系数和导热系数测量。 但在采用激光闪光法测试聚合物材料过程中,由于对闪光法测量原理和测试能力的理解不足,以及对聚合物材料的特性了解不透彻,从而造成使用闪光法测试中经常会出现与其他方法测试结果不一致的现象。 本文将从标准测试方法、多种测试方法对比测试、参考材料和实际测试结果文献报道等几方面,介绍闪光法测试聚合物材料过程中的注意事项。[b][color=#cc0000]2. 聚合物热物性标准测试方法[/color][/b][color=#cc0000]2.1. 聚合物热物性标准测试方法[/color] 聚合物材料的导热系数一般在0.2~1 W/mK范围内。对于这种低导热系数材料的测试,成熟准确的测试方法是稳态法,如稳态防护热板法和稳态防护热流计法,相应的标准测试方法有A-S-T-M C177、C518、E1530、D5470等。随着技术的进步,这些稳态测试方法对样品的最小尺寸要求是直径25 mm,厚度范围1~25 mm,测试温度范围可以达到300℃以上,测试一个温度点下导热系数大约需要30分钟左右。 由于近十几年来瞬态测试技术的飞速发展,许多瞬态技术在聚合物材料的导热系数测试中得到了应用,如A-S-T-M E1461、D5930。为了规范聚合物材料瞬态测试方法,ISO专门针对塑料材料提出了多个瞬态测试标准方法ISO 22007。按照测试参数将ISO标准分为以下几类。[color=#cc0000]2.2. 聚合物热物性ISO瞬态测试方法分类[/color] (1)导热系数和热扩散系数 瞬态平面热源法(HOT DISK法) - ISO 22007-2 (2)热扩散系数 温度波分析法 - ISO 22007-3 激光闪光法 - ISO 22007-4[color=#cc0000]2.3. 激光闪光标准方法中对聚合物样品制备的规定[/color] 在ISO 22007中对多个瞬态测试方法进行了规定,本文重点介绍对激光闪光法应用中的规定。 对于绝大多数采用激光闪光法进行的聚合物热物性测试,基本都是采用商品化的激光闪光法测试仪器,测试过程中可调节的参数主要是激光加热功率和样品制备,而样品的制备往往是影响测量结果的重要环节。 在ISO 22007-4第6.1条中,对激光闪光法被测样品的形状和尺寸给出了原则性的大致规定,要求样品为薄片状,直径范围为5~20 mm。样品最小厚度需要根据激光脉冲宽度和样品材料热扩散系数进行确定,即激光脉冲宽度与t1/2时间之比小于0.01,给出的聚合物典型样品厚度范围为0.5~3 mm。同时为了保证一维热流,要求样品直径与厚度之比大于3:1,另外还要求薄片样品的厚度均匀性要优于1%。 在ISO 22007-4第6.3条中,要求被测样品对激光波长呈不透明。如果聚合物样品透明或半透明,则需在样品表面制作很薄的高导热涂层以避免激光光束进入样品,认为薄的高导热涂层对测量结果带来的影响忽略不计。 从上所述可以看出,ISO 22007-4激光闪光法对聚合物样品的制备只给出了指导性原则,允许的操作空间很大,由此带来了一系列的测试问题,特别是聚合物样品厚度的选择上,不同厚度样品的测试结果之间存在很大偏差。另外,对于聚合物复合材料激光闪光法是否还适用也是问题,这对聚合物复合材料热物性评价中测试方法的选择提出了要求。为此,在采用激光闪光法时还需要针对聚合物材料做进一步的研究和规定,以保证测量的准确性。[b][color=#cc0000]3. 聚合物热物性多种瞬态测试方法对比[/color][/b] 在采用瞬态方法对聚合物热物性进行测试过程中,由于受多种因素的影响,测试结果往往出现很大的不一致性。如2005年Wilson Nunes等人比较了使用激光闪光法和瞬态热线法获得的一系列聚合物的测量结果。对于PMMA,两种方法的热扩散系数测量值差异高达20%,导热系数值差异高达10%,也获得过导热系数高达两倍的显著差异。对于LDPE样品闪光法结果要低于热线法结果,而对于HIPS样品则闪光法结果较高,这说明了聚合物热性能准确测量的困难性。 为了规范各种瞬态法在聚合物热物性测试中的应用,提高各种瞬态法测量聚合物热物性的准确性和可靠性,在ISO 22007的起草阶段,就对各种瞬态法在聚合物中的应用进行了评价研究,2009年Martin Rides等人报道了两种聚甲基丙烯酸甲酯的导热系数和热扩散系数的测量比对,所使用的各种方法包括温度波分析法、激光闪光法、瞬态平面热源(热盘)法、瞬态热线法和稳态热流计法。在此对比测试基础上,ISO专门在ISO 22007中增加了一个标准方法,ISO/TR 22007-5“塑料 - 导热系数和热扩散系数的测定.第5部分:聚甲基丙烯酸甲酯样品的多个实验室测试结果”。将对比测试过程和结果制订为标准测试方法,这在标准测试方法中是非常罕见的,由此可见对瞬态法在聚合物热物性测试中的应用进行规范的重要性。 在ISO/TR 22007-5对比测试中,对两种聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)材料进行了多个实验室对比测试,一种是浇铸料板材形式,另一种是挤出型板材形式。各种测试方法和样品信息如表31所示。 [align=center][color=#cc0000]表3-1 各种瞬态测试方法和相应样品信息[/color][/align][align=center][img=各种瞬态测试方法和相应样品信息-上海依阳,690,375]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812230919358347_4102_3384_3.png!w690x375.jpg[/img][/align] 通过各个实验室之间的比对,尽管测试方法和样品制备之间存在明显差异,但各种方法得到的导热系数结果比较一致,其值约在±7%范围内,热扩散系数测量结果的一致性在±9%范围内,所达到的一致性水平证明了这些不同方法在聚合物热物性测试中的有效性。这些一致性保证需要注意以下几个方面的试验参数控制: (1)虽然所有参与者都提供了名义上相同的板材样品,但测试中使用的样品实际厚度必须调整到测试方法的规定,以便能够进行测量或确保分析中的假设是有效的。例如,对于激光闪光法,发现挤出型PMMA板的3mm厚度太大而不能进行可靠的测量,因此被测样品必须被加工的得更薄。温度波分析方法适用于厚度约为100um的薄膜或薄片,因此在测试之前必须将样品切割成该厚度。类似地,对于瞬态平面热源法,必须符合测试的厚度要求,这与热瞬态渗透到样品中的深度有关,对于较薄的2 mm厚样品,就需要通过将两个样品堆叠在一起以获得足够厚度以实现可靠测量。 (2)除了样品厚度问题之外,还存在方法上的进一步差异。对于PMMA的激光闪光法测量,由于样品是透明的,其表面必须在测试前用不透明材料处理,否则无法进行测量,而且不透明材料要尽可能薄且均匀,并不受测试过程中温度和激光照射的影响而产生脱落现象。目前一般的样品表面处理工艺是先在样品前后两个表面溅射金涂层以阻挡激光穿透透明样品和增加热接触效果,然后再在样品表面喷涂碳层以增大样品表面的发射率、提高吸收激光能量的能力和减少对激光的反射。 (3)采用激光闪光法测量的是热扩散系数,还需要采用其他方法测量比热容和密度。在ISO标准中,无一例外的都是采用差示扫描量热计(DSC)测量比热容,并未采用激光闪光法测量比热容。在DSC进行比热容测量时,要特别注意取样的代表性,这点在聚合物复合材料中尤为重要。 (4)在参与对比的测试方法中,只有瞬态平面热源法属于体积导热系数测试方法,体积导热系数是厚度方向和面内方向导热系数的函数,这使得瞬态平面热源法测量的导热系数和热扩散系数值通常略高于通过其他方法获得的值,尽管通过一些技术处理使得该差异在离散范围内,因此在对各向异性聚合物热物性测试中要十分小心测试方法的选择和取样的方向性。[b][color=#cc0000]4. 聚合物热物性参考材料[/color][/b] 为了考核和验证激光闪光法测试聚合物热物性的准确性以及试验参数选择的合理性,一般都会选择合适的参考材料进行测试检验。由于聚合物材料的导热系数范围为0.1~1 W/mK,可供选择的参考材料有杜邦公司出品的聚合物材料(纯聚酰亚胺Vespel-SP1)和康宁公司出品的高硼硅玻璃Pyrex 7740。其中,在25~300℃范围内,纯聚酰亚胺Vespel-SP1的导热系数范围为0.37~0.44 W/mK;在-50~300℃范围内,高硼硅玻璃Pyrex 7740的导热系数范围为0.95~1.5 W/mK。 2005年Jacobs和Stroe针对各向同性均质的纯聚酰亚胺Vespel-SP1(常温密度1434kg/m^3)分别采用顶杆法测量了热膨胀系数、采用激光闪光法测量测量了热扩散系数、采用DSC测量了比热容和采用稳态防护热流计法测量了导热系数。在激光闪光法测试中,样品尺寸为直径12.7mm,厚度2.032mm。在热流计法测试中,样品尺寸为直径50.8mm,厚度6.35mm。经过多次不同样品的测试,由激光闪光法、热膨胀系数测量和比热容测量计算获得导热系数值与热流计法直接测量得到的导热系数值,在整个25~300℃范围内相对偏差小于±3%。从这项工作中也可以看出,采用激光闪光法得到导热系数数值,需要进行大量的其他测试,远比热流计法直接测量复杂的多。 另外还可以从另一方面了解激光闪光法在聚合物测试中样品厚度的选择。在美国ANTER公司(现为美国TA公司)激光闪光法测试设备中,随机配备有参考材料纯聚酰亚胺Vespel-SP1,分别有三种规格,一种是直径12.7mm、厚度0.8mm;第二种是直径20mm、厚度1mm;第三种是直径30mm、厚度也是1mm,总之样品厚度都没有超过1mm。 高硼硅玻璃Pyrex 7740是一种透明玻璃,在使用激光闪光法验证测试过程中需要在透明玻璃表面溅射牢固的涂层,操作比较复杂,因此很少作为激光闪光法测试用参考材料,但多用于稳态法导热系数测试参考材料。1992年Yang等人采用稳态AC量热计法对Pyrex 7740在20~310K的低温环境下的热扩散系数和比热容进行了测量,样品直径为12.7mm,厚度1.06mm。采用稳态AC量热计法测量Pyrex 7740并不需要对样品表面溅射涂层,同时这种厚度的选择对激光闪光法有着参考价值。[color=#cc0000][b]5. 闪光法测试聚合物热物性文献报道[/b]5.1. 聚合物薄膜热物性[/color] 聚合物材料的最终产品形式很多时候往往是薄膜形式,这时闪光法样品小的优势得以发挥,可以直接对薄膜聚合物产品进行取样而无需加工,但薄膜样品会带来影响闪光法测量准确性的其他问题,如样品厚度太薄使得激光脉冲宽度引起的误差显得突出,样品透光需要进行表面溅射涂层,而涂层在薄膜上的沉积使得被测样品形成三层结构而需要考虑涂层的影响。 1995年Agari等人报道了采用激光闪光法对四种聚合物薄膜(厚度范围200~500um)的热扩散系数和比热容进行了测试,并研究了样品遮光石墨涂层以及样品厚度等其他因素对测量精度的影响。 2013年Chiguma1等人报道了采用激光闪光法和DSC法对环氧基纳米复合材料薄膜的热扩散系数和比热容进行的测量,样品尺寸为12.7mm×12.7mm×0.134mm,样品表面喷涂石墨层。测试结果显示,对于不同的纳米复合材料,其导热系数变化范围为881~1489W/mK的超高导热系数。对于如此高的导热系数,激光脉冲宽度和样品表面的石墨涂层已经会严重影响测量结果,但文中并未提到测试数据如何处理以及测量结果准确性的评判方法。[color=#cc0000]5.2. 聚合物复合材料热物性[/color] 在聚合物中添加高导热材料可以改进聚合物的导热性能,这类聚合物基复合材料的导热性能是材料性能表征的重要参数,但采用激光闪光法进行测试的文献报道并不多,多数的报道则是采用稳态法。 2006年Xu等人对单壁碳纳米管聚合物基复合材料的热行为进行了研究,采用激光闪光法测量热扩散系数,采用DSC测量比热容,采用TMA测量热膨胀系数,采用TG测量热重,最终计算得到导热系数。闪光法热扩散系数测量的样品尺寸为直径12.5mm,厚度为0.4~0.7mm。样品前后两表面先溅射金涂层,然后再在加热面喷涂碳层,测试温度范围为25~125℃。为了保证闪光法测量的准确性,出于对透光性的考虑,同时还对经过相同表面处理的厚度为0.5mm的Pyrex 7740参考材料进行了测量。最终测试结果表面,随着单壁碳纳米管体积含量0~49%的变化范围,室温下相应的导热系数变化范围为0.233~0.537W/mK。尽管单壁碳纳米管的导热系数标称可以达到2000W/mK,但添加了单壁碳纳米管的聚合物基复合材料的导热系数实际测量值远低于理论计算预测的导热系数范围0.2~335W/mK。 2012年Yamamoto等人在研究纤维增强聚合物复合材料层压板中,分别采用激光闪光法和稳态热流计法对层压板厚度方向上的导热系数进行了测量。采用激光闪光法分别测量了热扩散系数和比热容,计算得到厚度方向上的导热系数,其中样品尺寸为直径12.7mm厚度1mm,密度在1300~1500kg/m^3范围内,样品表面喷涂石墨层,并采用近似密度的参考材料纯聚酰亚胺Vespel-SP1进行测试验证。另外还采用热流计法对层压板两个方向(厚度方向和面内方向)上的导热系数进行了测量。测量结果显示层压板导热系数随着纤维含量的增加而增大,在纤维含量5%时,厚度方向导热系数为0.6~0.8W/mK,面内方向导热系数为0.9W/mK。两种测试方法的对比结果显示,稳态热流计法导热系数测量值始终要比激光闪光法导热系数测量值大0.1~0.2W/mK,这也是我们在聚合物热物性测试中经常遇到的现象,造成这种现象的原因是在激光闪光法测试和分析中假设了样品是各向同性和均质。 2016年Catherine等人采用激光闪光法对高导热聚合物复合材料的各向异性热物性进行了测试,样品尺寸为直径25.4mm厚度1mm左右,样品表面喷涂石墨层,测试温度范围为25~100℃,并分别采用参考材料纯聚酰亚胺Vespel-SP1(0.5W/mK导热系数)和不锈钢(16W/mK导热系数)进行测试验证。尽管文中提到了激光闪光法面内方向热扩散系数测试附件,但只给出了厚度方向上导热系数测量结果(0.5~9W/mK),并未给出面内方向导热系数测试结果,文中只提到聚合物复合材料具有明显的各向异性特征,同时也未提到比热容如何测量。[b][color=#cc0000]6. 稳态热流计法测量聚合物热物性[/color][/b] 采用稳态热流计法(A-S-T-ME1225、E1530、D5470等)可以直接对聚合物导热系数进行测量,如Jacobs和Stroe对纯聚酰亚胺Vespel-SP1在25~300℃范围的导热系数测试,样品尺寸为直径50.8mm,厚度6.35mm。从样品测试可以看出,这种尺寸的样品基本可以满足所有聚合物复合材料的代表性,而激光闪光法则因为样品小而缺少代表性。 在聚合物热物性测量方面,稳态法始终是一种常规测试方法且应用更加广泛。2004年Rudtsch和Hammerschmidt介绍了针对聚合物PMMA热物性进行的五个国家共十八个实验室之间的比对测试。PMMA常温密度为1185kg/m^3,测试温度范围为-70~+80℃,对应的导热系数范围为0.18~0.20W/mK,热扩散系数范围为0.14~0.11mm^2/s。导热系数对比测试方法分为稳态法和瞬态法两类,其中稳态法包括防护热板法和防护热流计法,瞬态法包括瞬态平面热源法、瞬态热带法和探针法,而恰恰没有激光闪光法。比热容测试采用的是差示扫描量热计(DSC),根据导热系数、比热容和密度测试结果计算得到热扩散系数。 上述对聚合物PMMA的对比测试中,PMMA的导热系数较低,在0.2W/mK以下。2011年David和Ronald报道了欧盟九家机构对导热系数为0.5W/mK左右的建筑石材类材料陶土砖(密度为1950kg/m^3)进行的比对测试。其中稳态法采用了防护热板法和热流计法,瞬态法采用了热带、热盘和热桥三种瞬态平面热源法。防护热板法样品尺寸为200mm×200mm×40mm和直径100mm厚度15mm两种,热流计法样品尺寸为直径50mm厚度10mm,此尺寸样品也可用于热带和热盘法测试,而热桥法样品尺寸为100×30×5。在此次对比测试中,测试温度只有10℃和23℃两个点,只对密度和导热系数进行测试对比。在此次比对测试中还是没有选择激光闪光法。 稳态法在聚合物热物性测试中应用的一个典型领域就是树脂基纤维编织类复合材料,这主要是因为稳态法样品尺寸要远比激光闪光法具有代表性,而且稳态法可以直接测量得到导热系数,简化了测量操作过程。2008年Sharp和Bogdanovich针对树脂基三向编织结构复合材料层压板厚度方向导热系数的测试评价,比较了激光闪光法和稳态热流计法,因激光闪光法样品太小无代表性,无法对编织结构的设计和优化提供准确表征,最终确定采用稳态热流计法进行厚度方向导热系数测量。[b][color=#cc0000]7. 参考文献[/color][/b] (1) Wilson Nunes, Paul Mummery, and Andrew Wallwork. "Thermal diffusivity of polymers by the laser flash technique." Polymer testing 24.5 (2005): 628-634. (2) MartinRides, et al. "Intercomparison of thermal conductivity and thermal diffusivity methods for plastics." Polymer Testing 28.5 (2009): 480-489.. (3) Jacobs-Fedore, R. A. Stroe, D. E. "Thermophysical properties of Vespel SP1". In Wang, Hsin Porter, Wallace D. Porter, Wally. Thermal Conductivity 27/Thermal Expansion 15. Knoxville, TN: DEStech Publications, Inc. 2005. pp. 231-238. ISBN 1-932078-34-7. (4) Tye RP, Salmon DR. “Thermal conductivity certified reference materials: Pyrex 7740 and polymethymethacrylate.”In: DinwiddieRB, Mannello R, editors. Thermal conductivity 26—thermalexpansion 14. Lancaster: DEStech Publications 2005. p. 437-51. (5) Yang, G., A. D. Migone, and K. W. Johnson. "Heat capacity and thermal diffusivity of a glass sample." Physical Review B 45.1 (1992): 157. (6) Agari, Y., A. Ueda, and S. Nagai. "Measurement of thermal diffusivity and specific heat capacity of polymers by laser flash method." Journal of Polymer Science Part B: Polymer Physics 33.1 (1995): 33-42. (7) Chiguma, Jasper, et al. "Thermal diffusivity and thermal conductivity of epoxy-based nanocomposites by the laser flash and differential scanning calorimetry techniques." Open Journal of Composite Materials 3.03 (2013): 51. (8) Xu, Yunsheng, Gunawidjaja Ray, and Beckry Abdel-Magid. "Thermal behavior of single-walled carbon nanotube polymer-matrix composites." Composites Part A: Applied Science and Manufacturing 37.1 (2006): 114-121. (9) Yamamoto, Namiko, Roberto Guzman de Villoria, and Brian L. Wardle. "Electrical and thermal property enhancement of fiber-reinforced polymer laminate composites through controlled implementation of multi-walled carbon nanotubes." Composites Science and Technology 72.16 (2012): 2009-2015. (10) Thibaud-Erkey, Catherine, and Abbas Alahyari. Final Report for Project titled High Thermal Conductivity Polymer Composites for Low-Cost Heat Exchangers. United Technologies reserach Center, East Hartford, CT (United States), 2016. (11) Rudtsch, S., and U. Hammerschmidt. "Intercomparison of measurements of the thermophysical properties of polymethyl methacrylate." International journal of thermophysics 25.5 (2004): 1475-1482. (12) Salmon, David R., and Ronald P. Tye. "An inter-comparison of a steady-state and transient methods for measuring the thermal conductivity of thin specimens of masonry materials." Journal of Building Physics 34.3 (2011): 247-261. (13) Sharp, Keith, et al. "High through-thickness thermal conductivity composites based on three-dimensional woven fiber architectures." AIAA journal 46.11 (2008): 2944-2954.[align=center][img=激光闪光法 聚合物 上海依阳实业有限公司,690,236]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2018/12/201812231049305161_9631_3384_3.jpg!w690x236.jpg[/img][/align][align=center][/align]
现阶段食品安全问题是重点民生问题,食品加工机械是生产过程中与食品接触的首要步骤。目前,多地质检部门检查发现,食品加工机械的合格率仅为百分之七十左右,严重影响了食品安全生产。很多不合格的食品加工机械生产的食品流入市场,对广大消费者的身体健康造成很大威胁。所以,食品生产机械的品质关乎人们的身体健康,是我们需要重点关注的。 一段时间以来,国内食品加工行业规模大小参差不齐,品质好的比例不大,产品的核心竞争力更是与国际水平相差较大。想要在全球取得领先地位,食品加工一定要实现专业化、规模化,那么我们就要从传统生产加工的方式中走出来,加强自动机械化生产,确保生产的卫生与安全,提高加工效率。 与民间的加工工艺相比,[url=http://www.helaser.com.cn/product/]光纤金属激光切割机[/url]制造的食品生产机械优势明显。一般的制造方式要进行很多加工环节,制造效率很低,材料消耗较大,使用成本较高,很大程度上影响了食品生产机械制造的技术发展。 光纤激光技术在食品生产机械制造过程中的运用有以下优势: 1、切割缝细,光纤激光切割的缝隙一般在0.2毫米以下。 2、加工面平整,光纤激光切割的加工面没有毛刺,可以加工各种厚度的板材,而且断面十分平整,不用二次打磨。 3、加工速度快,提高了食品生产机械的制造效率。 4、安全卫生,光纤激光切割免接触的加工方式,非常安全卫生,刚好适用与食品机械的制造。 5、利于新型机械的开发,只需要机械图纸,就能快速进行加工,可以快速制造出新型机械的实物,大大提高了食品加工机械的更新速度。 6、节约成本,光纤激光制造运用电脑技术,能够对各种形状的材料进行裁剪,大大提高了材料的利用率,节约制造成本。 7、适合大型机械的生产,大型机械的模板生产费用很高,光纤激光切割不需要模板,可以防止加工时造成的塌边,也起到了降低成本的作用,提升了食品加工设备的品质。 今后,中国食品生产设备、食品设备生产技术都将同时发展,进一步向国际高水平技术发起冲击,实现数字化、信息化、自动化精细化发展。在此进程中,华俄激光也将不断前进,帮助食品生产机械制造行业早日实现优质安全的目标。(027-81732282)
激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图像分析仪器,与传统的光学显微镜相比,大大地提高了分辨率,能得到真正具有三维清晰度的原色图像。并可探测某些低对比度或弱荧光样品,通过目镜直接观察各种生物样品的弱自发荧光。能动态测量Ca2+ 、pH值,Na+、Mg2+等影响细胞代谢的各种生理指标,对细胞动力学研究有着重要的意义。同时激光扫描共聚显微镜可以处理活的标本,不会对标本造成物理化学特性的破坏,更接近细胞生活状态参数测定。可见激光扫描共聚焦显微镜是普遍显微镜上的质的飞跃,是电子显微镜的一个补充,现已广泛用于荧光定量测量,共焦图像分析,三维图像重建、活细胞动力学参数分析和胞间通讯研究等方面,在整个细胞生物学研究领域有着广阔的应用前景。1. 定量荧光测量ACAS可进行重复性极佳的低光探测及活细胞荧光定量分析。利用这一功能既可对单个细胞或细胞群的溶酶体,线粒体、DNA、RNA和受体分子含量、成份及分布进行定性及定量测定,还可测定诸如膜电位和配体结合等生化反应程度。此外,还适用于高灵敏度快速的免疫荧光测定,这种定量可以准确监测抗原表达,细胞结合和杀伤及定量的形态学特性,以揭示诸如肿瘤相关抗原表达的准确定位及定量信息。2. 定量共聚焦图像分析借助于ACAS激光共焦系统,可以获得生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像。可得到完整活的或固定的细胞及组织的系列及光切片,从而得到各层面的信息,三维重建后可以揭示亚细胞结构的空间关系。能测定细胞光学切片的物理、生物化学特性的变化,如DNA含量、RNA含量、分子扩散、胞内离子等,亦可以对这些动态变化进行准确的定性、定量、定时及定位分析。3. 三维重组分析生物结构ACAS使用SFP进行三维图像重组,SFP将各光学切片的数据组合成一个真实的三维图像,并可从任意角度观察,也可以借助改变照明角度来突出其特征,产生更生动逼真的三维效果。4. 动态荧光测定Ca2+、pH 及其它细胞内离子测定,利用ACAS能迅速对样品的点,线或二维图像扫描,测量单次、多次单色、双发射和三发射光比率,使用诸如Indo-1、BCECF 、Fluo-3等多种荧光探针对各种离子作定量分析。可以直接得到大分子的扩散速率,能定量测定细胞溶液中Ca2+对肿瘤启动因子、生长因子及各种激素等刺激的反应,以及使用双荧光探针Fluo-3和CNARF进行Ca2+和pH的同时测定。5. 荧光光漂白恢复(FRAP)——活细胞的动力学参数荧光光漂白恢复技术借助高强度脉冲式激光照射细胞某一区域,从而造成该区域荧光分子的光淬灭,该区域周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散,可通过低强度激光扫描探测此扩散速率。通过ACAS可直接测量分子扩散率、恢复速度,并由此而揭示细胞结构及相关的机制。6. 胞间通讯研究动物细胞中由缝隙连接介导的胞间通讯被认为在细胞增殖和分化中起非常重要的作用。ACAS可用于测定相邻植物和动物细胞之间细胞间通讯,测量由细胞缝隙连接介导的分子转移,研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通讯的抑制作用,以及胞内Ca2+、PH和cAMP水平对缝隙连接的调节作用。7. 细胞膜流动性测定ACAS设计了专用的软件用于对细胞膜流动性进行定量和定性分析。荧光膜探针受到极化光线激发后,其发射光极性依赖于荧光分子的旋转,而这种有序的运动自由度依赖于荧光分子周围的膜流动性,因此极性测量间接反映细胞膜流动性。这种膜流动性测定在膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点,温度反应测定和物种比较等方面有重要作用。8. 笼锁-解笼锁测定许多重要的生活物质都有其笼锁化合物,在处于笼锁状态时,其功能被封闭,而一旦被特异波长的瞬间光照射后,光活化解笼锁,使其恢复原有活性和功能,在细胞的增值、分化等生物代谢过程中发挥功能。利用ACAS可以人为控制这种瞬间光的照射波长和时间,从而达到人为控制多种生物活性产物和其它化合物在生物代谢中发挥功能的时间和空间作用。9. 粘附细胞分选ACAS是目前唯一能对粘附细胞进行分离筛选的分析细胞学仪器,它对培养皿底的粘附细胞有两种分选方法: ① Coolie-CutterTM法,它是Meidian公司专利技术,首先将细胞贴壁培养在特制培养皿上,然后用高能量激光的欲选细胞四周切割成八角形几何形状,而非选择细胞则因在八角形之外而被去除,该分选方式特别适用于选择数量较少诸如突变细胞、转移细胞和杂交瘤细胞,即使百万分之一机率的也非常理想。 ② 激光消除法,该方法亦基于细胞形态及荧光特性,用高能量激光自动杀灭不需要的细胞,留下完整活细胞亚群继续培养,此方法特别适于对数量较多细胞的选择。10. 细胞激光显微外科及光陷阱技术借助ACAS可将激光当作“光子刀”使用,借此来完成诸如细胞膜瞬间穿孔、切除线粒体、溶酶体等细胞器、染色体切割、神经元突起切除等一系列细胞外科手术。通过ACAS光陷阱操作来移动细胞的微小颗粒和结构,该新技术广泛用于染色体、细胞器及细胞骨架的移动。
在医学领域,高价离子治疗癌症比传统的放射性在生理学上有很大的优越性。在材料学领域,高价离子注入制备纳米材料是一个非常前沿的科技,用其处理过的材料拥有良好的特性。此外,高价离子在印刷电路、半导体等方面也有应用。在分析化学领域,可以用质谱通过对高价离子的比值分析来确定纳米粒子的元素组成高价离子在做二次离子源方面也有非常大的潜力,因此寻找稳定高价离子来源,对质谱应用领域的拓宽具有重要的意义。人们很早就发现,强激光场与团簇相互作用时能够产生高价离子的现象。随着超短激光脉冲放大技术的发展,强激光与团簇的相互作用已成为一个重要的研究领域。在强激光场作用下团簇能够产生高价离子及高能电子,已出现了很多理论和模型解释这种现象。虽然关于理论研究的比较多,但有关激光电离团簇产生高价离子的应用报道很少。本研究将简单介绍一下激光高价离子的产生机制和在质谱领域中的应用及潜在应用。
[color=#333333]随着激光技术越来越普及,不锈钢等管材行业不少厂家都纷纷选择用光纤激光切管机来工作。不过,激光切管机的日常操作隐藏着风险,你是否知道呢?[/color][align=center][img]https://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190222/60702a5aa2d442d08c2d3cbc45aae92f.png[/img][/align][color=#333333]只有注重细节、按照操作规程才能更好的避免。以下是一些细节问题,大家一定要注意: [/color][color=#333333]1、激光切割头是激光切管机上的易损物品,如长时间使用,导致激光切割头损坏。(天气恶劣,过冷或过热都会造成激光头损毁,如结冰、结露,用[/color][b][url=http://www.teyu.com.cn/jiguanglengshuiji.shtml]特域激光冷水机[/url][/b][color=#333333]便可以解决。) [/color][color=#333333]2、每六个月检查光纤激光切割机轨道的直线度及机器的垂直度,发现不正常及时维护调试。没有做这个的,有可能切割出来的效果就不怎么好,误差会增加,影响切割质量。这个是重中之重,一定要做的。 [/color][color=#333333]3、每周一次用真空吸尘器吸掉机器内的粉尘和污物,所有电器柜应关严防尘。 [/color][color=#333333]4、经常检查光纤激光切割机钢带,一定保证拉紧。不然在运行中出了问题,有可能就会伤到人,严重还能导致人员死亡。钢带看似小东西,出了问题还是有点严重的。 [/color][color=#333333]5、光纤激光切管机各导轨应经常清理,排除粉尘等杂物,保证设备正常齿条要经常擦拭,加润滑油,保证润滑而无杂物。导轨要经常进行清理和上润滑油,还有就是电机也要经常的进行清理和上润滑油 ,机器在行进中就能更好的走位,更准确的切割,切割出来的产品质量就会提高。 [/color][color=#333333]6、设备开动时操作人员不得擅自离开岗位或托人待管,如的确需要离开时应停机或切断电源开关。 [/color][color=#333333]7、要将灭火器放在随手可及的地方;不加工时要关掉激光器或光闸;不要在未加防护的激光束附近放置纸张、布或其他易燃物。 [/color][color=#333333]8、保持激光器、床身及周围场地整洁、有序、无油污,工件、板材、废料按规定堆放。 [/color][color=#333333]9、使用气瓶时,应避免压坏焊接电线,以免漏电事故发生。气瓶的使用、运输应遵守气瓶监察规程。禁止气瓶在阳光下爆晒或靠近热源。开启瓶阀时,操作者一定站在瓶嘴侧面。 [/color][color=#333333]10、最后一点:要选择正规品牌的[/color][url=http://www.teyu.com.cn/jiguanglengshuiji.shtml]激光冷水机[/url][color=#333333],这样才能有效冷却激光器,使其正常工作以及有效保护激光头等元件。[/color][align=center][img]http://5b0988e595225.cdn.sohucs.com/images/20190222/6a76e67bb2a44b4886bf7c31b9f3d491.jpeg[/img][/align][color=#333333]以上是激光切管机使用的一些技巧,你get到了吗?[/color]
[color=#cc0000]摘要:本文针对液体和粉体形式的蓄热型相变材料,介绍了激光闪光法在蓄热相变材料热扩散系数测试中应用研究以及各种典型液体材料和相变材料的验证试验结果。根据研究文献和验证试验结果证明激光闪光法并不是一种测量液体和相变材料热物理性能比较合适的方法,影响因素众多,测试过程繁杂,并存在很多问题及不足,对于未知液体和相变材料的热性能测试很难保证相应的测量精度。[/color][color=#cc0000]关键词:闪光法、相变材料,液体、粉体、热扩散系数,导热系数,储能,蓄热[/color][color=#cc0000][/color][hr/][color=#ff0000][b]1. 引言[/b][/color] 相变材料在相变过程中吸收或者释放热量,利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存,可以解决能量供需在时间和空间上不匹配的矛盾,有效提高能源利用效率,达到节能减排目的。利用相变材料的这一特点将其应用到建筑材料中,吸收和储存白天进入室内的太阳辐射热避免室内温度过高,夜间释放这些热量,把室内温度控制在人体舒适温度范围内,可降低建筑采暖和致冷的能源消耗,实现建筑节能的同时提高居住环境舒适度。 建筑用相变材料多为潜热型蓄热方式,这种方式的主要优势是在较小温度区间内具有较高的蓄热密度,它可以用于建筑的加热和冷却,并可以与其它被动系统或主动系统配合使用。 如图1-1所示,在建筑中所使用的各种相变材料通常被描述为多种相变复合材料的基材,其主要目的是保持相变材料的形状稳定或对其进行包封,特别是相变材料是液态形式时。目前国内外常用的相变复合材料基材的样品尺寸一般从几个毫米到几个厘米直到所谓的大尺寸块状尺度,如已经被用于建筑结构中的微胶囊封装相变材料,各种非工艺陶瓷材料,水泥或石膏板等,所用的相变材料不仅微胶囊封装了石蜡,而且还包含了浸注石蜡等形式,从而形成各种形式的建筑用相变材料。[align=center] [img=1-01.液体和粉末颗粒状相变材料,690,338]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251521_01_3384_3.png!w690x338.jpg[/img][/align][align=center][color=#990000][b]图1-1 液体状和粉末颗粒状相变材料[/b][/color][/align] 这些相变材料的热物理性能给出了这些材料和复合材料的蓄热能力,但测试评价热物理性能则并不容易,特别是对于这些液体形状和粉末颗粒形状的相变材料而言,在采用目前传统实验室仪器进行测量时要十分小心,否则很难获得准确的测量结果。 本文针对液体和粉体形式的蓄热型相变材料,主要介绍了激光闪光法在蓄热相变材料热扩散系数测量中的应用,以及各种典型液体材料和相变材料的测量结果,并介绍了闪光法测试相变材料中的注意事项和存在的问题及不足。[b][color=#ff0000]2. 问题的提出[/color][/b] 在激光闪光法中被测样品位于闪光灯和红外探测器之间,激光脉冲照射到样品的前表面,红外探测器测量样品背面的温升变化。通过数学模型来处理这个温升曲线从而测得被测样品的热扩散系数,将热扩散系数与样品材料的密度和比热容相乘得到相应的导热系数。 如图1-1所示液体状和粉末颗粒状蓄热相变材料,在微观尺度上由大量几十至几百微米尺度颗粒或胶囊构成,对于十几毫米的激光闪光法测样品品宏观热性能而言则是均匀的。由此,液体状和粉末颗粒状蓄热相变材料的导热系数测试就可以归结为液体和粉体材料的热性能测试。但由于液体和粉体蓄热相变材料的特殊性,在采用激光闪光法测试导热系数过程中会面临以下几个重要难题: (1)在激光闪光法测量液体和粉末颗粒状样品时,如液液和固液相变材料,被测样品在液液和固液相变过程中会发生明显的膨胀或收缩,如果不采取特殊措施,被测样品厚度将在测试过程中发生变化,会给测试结果带来巨大误差。 (2)液体和颗粒状蓄热相变材料一般的导热系数较低,大多小于1W/mK,这就要求激光闪光法测试时一是尽可能减小样品厚度,二是加大激光脉冲功率,但对于低熔点相变材料而言则是一个相互矛盾的难题。 (3)蓄热相变材料的相变温度一般较低,当激光脉冲照射在相变材料样品前表面时,很容易使得样品前表面温度升高1~5℃,从而使得样品的激光照射区域产生软化或相变,进而改变样品整体性能的均匀性给测试带来严重误差。 (4)许多蓄热相变材料都为透明或半透明材料,激光闪光法的测试过程很容易产生热传导之外的对流和辐射传热形式,就需要采用特殊手段进行规避和修正。 (5)激光闪光法测试热扩散系数的前提条件是认为被测样品在测试过程中保持材料形态不变,即在测试过程中不能产生相变,因此对于蓄热相变材料相变过程中的热扩散系数测试则是激光闪光法无法解决的难题。 以上难题就是为什么对于液体材料大多使用特殊方法来测量热扩散系数,这些特殊方法包括同轴圆柱法和平行板法等稳态方法,瞬态法则主要有热线法。然而,为了避免液体测量中由于辐射和对流带来的影响,必须在这些方法中实施一些特殊技术手段条件,文献给出了测量液体导热系数主要方法的综述。[b][color=#ff0000]3. 激光闪光法测试蓄热相变材料的改进[/color][/b][color=#ff0000]3.1. 激光闪光法测量液体热物理性能技术研究综述[/color] 尽管采用闪光法测试液体热物性存在上述困难,一些研究人员还是尝试了将闪光法应用于液体测量。理论上闪光法可以作为一种有效的测量液体热扩散系数方法,这是因为通过使用热脉冲加热水平安装样品的上表面可以大大降低对流换热的影响。 Schriempf是第一个开发特殊闪光法仪器致力于测量液体热扩散系数并成功应用到了液体水银,他用绝缘材料制成样品容器,液体表面覆盖透明石英板,就像闪光法基本方法一样测量液体样品背面的温度上升。然而他的方法不适应测量低导热液体,因为热量流经容器不可忽略,从而造成热流不再是一维热流。 Farooq等人提出了一个类似方法,基于一个外层钎焊到一环形中心间隔器的样品容器所构成的三层结构测试单元,采用这种样品容器测试水的热扩散系数。 Maeda等人还提出了一个特殊的测样品品单元,其中的液体夹持在顶部和底部铂坩埚内形成一个三层的三明治结构,并使用三层分析计算模型来进行曲线拟合,同时基于透明体假设来进行修正。 Nishi等人研究了高温下激光闪光法测量熔融金属热扩散系数的可能性,为了做到这一点他们开发了一个简单的样品单元,并在理论上估计了在熔融金属界面上的辐射和传导热损失影响,这使得可以分析测量不确定度。他们的结论是所开发的激光闪光法测量装置可以测量熔融镍的热扩散系数以及测量不确定度为±3%。 Coquard等人开发了一种有机玻璃空心圆筒构成的样品容器,在圆筒的顶部和底部由圆形铝板进行封闭,由此组成一种三明治结构样品进行闪光法测试,通过对背温测试曲线进行参数估计得到液体样品的热扩散系数。采用此方法对两种液体(水和乙醇)和一个糊状物质(聚丙烯酰胺凝胶)进行了测试,总的不确定度分析结果为小于5%。但从文献中看这种方法液体样品很厚将近有7mm,对于低导热液体样品测试会造成背温温升时间过长而带来一系列的误差因素。 总之,上述这些研究都是基于经典的闪光法,并假设通过特制样品单元或样品容器的热量传递仍然是一维热流,虽然这可能与实际情况不符。事实上,以上开发的测试设备是由几个具有可变热性能的部件组成,都会产生相应的边缘效应。这就是为什么使用他们的仪器测量液体样品时得不到准确液体热扩散系数的主要原因,就是因为热流不再是一维热流。 为了避免非一维热流情况,Tada等人提出了一种基于适当样品几何形状的方法,他们将液体夹在金属板和样品容器之间并测量前表面温度变化,从中获得液体的导热系数。他们的方法既不要求使用参考材料,也不需要测量样品厚度,因为液体样品层被视为半无限大厚,他们的方法成功测量了水和甲苯。Ohta等人使用一种几乎相同的方法来测量高温下高粘性液体的蓄热系数。然而,这些前表面闪光法都需要测量样品前表面温升并涉及到开发特殊测量设备,而这些恰恰很难实现。 根据上述文献报道和闪光法测试原理,要解决样品厚度变化和前表面物态变化对测量的影响无外乎以下几种途径: (1)在被测样品的测量区域内(脉冲激光照射区域和样品背面温度探测区域),设法保持被测样品厚度在温度变化过程中始终不变,而在被测样品的非测量区域(边缘位置处)留出样品膨胀空间。 (2)采用夹层结构形式讲被测样品夹持在中心位置,使得激光脉冲不直接作用在样品上,一方面避免激光直接穿过透明和半透明样品直达背温探测器形成干扰,二是固定样品厚度始终不变。 (3)根据相变材料导热系数和厚度来优化激光脉冲功率,尽可能在得到满意背面温升曲线的同时,使得样品前表面不产生融化现象。 (4)采用前表面测试技术,即激光照射被测样品前表面进行样品加热,同时在样品的前表面测量样品温度变化,而不是测量样品背面温度变化。 激光闪光法前表面测试技术是一种新出现的高速测试技术,特别适合高导热材料相变前后(熔融前后)的热扩散系数测量,因此这种方法目前主要用于金属熔融前后的高温热扩散系数测量,在较低导热系数的蓄热相变材料中还应用较少,所以本文将不对激光闪光法前表面测试技术进行介绍。[color=#ff0000]3.2. 特制样品容器用于激光闪光法液体测试[/color] 目前绝大多数激光闪光法测试都是采用前表面激光闪光加热和后表面测温方式,可以采用上述前两种途径制作特殊样品容器来进行液体和相变材料测试,文献报道了为激光闪光法液体测试配备的一种特制样品容器。 这种为液体、浆料和微细颗粒材料的热扩散系数测量开发的特制容器,如图3-1所示。该特制样品容器由一个坩埚、不锈钢环和封装盖组成,将被测样品(约50ul)装入坩埚并装上封装盖,被测样品就会充满封装盖与坩埚之间约0.5mm厚的间隙,这个间隙就是被测样品厚度。装填完毕样品后,需要在坩埚底部和封装盖顶部中心区域涂覆石墨以确保表面具有较高发射率,从而形成对脉冲加热光具有良好的热量吸收以及对非接触红外探测器具有较强的热辐射。 针对不同的测试温度范围,特制容器的材质分别为铝合金(适用于500℃以下)和铂铑合金(适用于1600℃以下)。这种结构的样品容器只适合样品水平放置的直立式激光闪光法测试设备,即样品容器和样品为水平放置,激光器和背温探测器位于样品的上部或下部,这种结构的样品容器并不适合样品直立形式的激光闪光法测试设备。[align=center] [img=3-01.激光闪光法液体和颗粒物试样容器,690,450]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251523_02_3384_3.png!w690x450.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图3-1 激光闪光法液体和粉体样品测试专用容器[/color][/b][/align] 需要注意的是,在采用图3-1所示特制容器进行样品热扩散系数测试时必须采用三层分析程序对背温检测信号进行处理,即坩埚底层、被测样品和封装盖中心层形成一个三层夹心结构的被测样品,需要已知坩埚和封装盖材料的热性能后再通过三层分析程序对背温测量信号进行计算处理才能得到被测样品的热扩散系数。如果要获得被测样品的导热系数,还需要采用其它方法测量被测样品的比热容和密度随温度的变化。[b][color=#ff0000]4. 特制样品容器的考核[/color][/b] 文献报道了采用图3-1所示特制容器对一系列液体、膏状物和相变材料进行了测试,以验证和考核特制样品容器和相关测试方法的有效性。以下内容仅为文献报道的测试内容和结果,其中有些内容并不完全代表相关材料测试过程中的真实情况,这里的介绍仅是作为激光闪光法液体热扩散系数测试考核内容的借鉴和参考,文献中很多关键技术细节和遇到的问题没有报道,本文后续篇幅将会展开进行说明。[color=#ff0000]4.1. 纯水的激光闪光法测量[/color] 在材料热分析和热性能测试技术中纯水常作为一种参考物质来检验测试方法的准确性,为了验证针对液体和粉体样品所做的特制样品容器和相应的测试程序,采用了三种不同尺寸的特制样品容器对纯水在25~50℃温度范围内进行了激光闪光法测试,在每个温度点下分别进行了5次重复性测量,测试结果如图4-1所示,测试中纯水的密度和比热容数据采用了文献值,测试结果与纯水热扩散系数和导热系数文献值进行了比较以观察测试结果的准确性和重复性。[align=center] [img=,690,461]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251532_01_3384_3.png!w690x461.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-1 采用三种不同尺寸液体样品容器测量纯水热扩散系数和导热系数的结果[/color][/b][/align] 图4-1中灰色区域为纯水导热系数文献值范围,采用特制样品容器所进行的测试结果显示纯水的导热系数测试结果落在灰色区域内,热扩散系数和导热系数随温度升高略有增加,导热系数测试结果与文献值相差一般小于±2%。[color=#ff0000]4.2. 乙二醇的激光闪光法测量[/color] 乙二醇也是常用考核热分析测试方法的参考材料之一,采用特制样品容器对乙二醇进行了测试,测试结果如图4-2所示。测试结果与文献值进行了比较,假设文献值的测量不确定度为3%,并以此测量不确定度在图中绘制误差线。为了计算方便,导热系数计算中采用了文献所提供的密度和比热容数据,从所测量的热扩散系数和计算得到的导热系数可以看出测量值与文献值之间的偏差既远小于激光闪光法测量不确定度(约5%),也小于文献值的测量不确定度。从乙二醇导热系数测试结果还可以看出随着温度的增加,乙二醇导热系数几乎呈线性缓慢增大,而热扩散系数则呈线性缓慢减小,这都表示了乙二醇热扩散系数和导热系数对温度的依赖性较弱。[align=center][img=,690,481]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251533_01_3384_3.png!w690x481.jpg[/img] [/align][align=center][b][color=#990000]图4-2 乙二醇热扩散系数和导热系数测试结果[/color][/b][/align][color=#ff0000]4.3. 硅脂的激光闪光法测量[/color] 硅脂是一种常用的膏状物,其导热性能是硅脂的一个重要指标。采用特制样品容器对硅脂进行了测量,测试温度范围为-40~100℃,硅脂的热扩散系数、比热容和导热系数测试结果如图4-3所示。[align=center] [img=,690,470]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251534_01_3384_3.png!w690x470.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-3 硅脂的热扩散系数、比热容和导热系数测试结果[/color][/b][/align] 硅脂通常用于真空应用和导热脂的制备,在后续的应用中一般将大量的无机粉添加到硅脂中。而在实际情况下,只有少量的无机材料添加到油脂中,这种添加剂的原因是其密度略高于硅脂的典型密度范围(0.8~1g/cm3),在24℃室温下的硅脂糊状物密度测量值为 1.136 g/cm3。测量结果显示随着温度的增加热扩散系数缓慢下降,而比热容则缓慢增大,由此使得硅脂的导热系数在整个温度范围内几乎呈线性增长。[color=#ff0000]4.4. 聚碳酸酯相变材料的激光闪光法测量[/color] 为了进一步验证特制样品容器的实用性,还对聚碳酸酯固液相变材料进行了激光闪光法测试,测试温度范围为室温~300℃。在室温下聚碳酸酯为非晶固体,在第一次加热超过玻璃化转变温度(200℃以上)后聚碳酸酯会变软并最终成为液体。根据这种特性,在采用特制样品容器制作测试样品时,要先将固体聚碳酸酯样品放入坩埚内并进行加热,当加热到200℃时将封装盖压在坩埚上,然后冷却特制样品容器至室温再开始激光闪光法测试,这样制作被测样品的目的是为了确保坩埚和封装盖与聚碳酸酯样品之间有良好的热接触和样品端面平行度。最终所制的聚碳酸酯样品厚度为0.55mm,直径为11mm。 采用特制样品容器制成聚碳酸酯样品后,激光闪光法的测试结果如图4-4所示。[align=center][img=,690,448]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251534_02_3384_3.png!w690x448.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-4 采用液体样品容器测量聚碳酸酯热扩散系数和导热系数的结果[/color][/b][/align] 从图中可以看出,热扩散系数在室温~130℃范围内呈近似线性的下降,在130~150℃范围内热扩散系数发生明显的大幅度降低,这是由于聚碳酸酯玻璃化转变过程所引起的反应,在玻璃化转变过程中激光闪光法只检测到热扩散系数随温度变化只发生了轻微的改变,对温度变化并未有多少依赖性。 采用差示扫描量热仪对聚碳酸酯样品进行了比热容测试,从图4-4所示的测试结果可以看出比热容随温度几乎呈线性增大,在玻璃化转变时比热值产生较高的典型跃迁,然后继续随温度变化呈线性增大。 在文献中并没有提到聚碳酸酯密度随温度变化的测量,只是将聚碳酸酯导热系数测试结果呈现在图4-4中,测试结果显示随着温度升高导热系数持续增大,并没有受到玻璃化转变过程的太大影响。[color=#ff0000]4.5. 聚丙烯的激光闪光法测试[/color] 图4-5显示了40~300℃范围内采用差示扫描量热仪测量聚丙烯样品的表观比热容(比热容与相变焓重叠)随温度变化曲线,在温度变化初期比热容随温度升高而持续增大,在120~210℃范围内熔化热与比热容重叠,在此温度范围内结晶材料发生融化,融化过程中所引起的焓值变化在77.5J/g处进行了评估。为了进行热扩散系数和导热系数分析,需要对测试曲线进行线性内插以去掉额外的焓值变化,图中用直线表示。[align=center] [img=,690,351]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251534_03_3384_3.png!w690x351.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-5 部分结晶聚丙烯表观比热容测试结果[/color][/b][/align] 图4-6显示了在室温~300℃范围内聚丙烯样品的热扩散系数、比热容(插值后)和导热系数测量结果,从图中可以看到,热扩散系数逐渐下降到120℃后随着温度的进一步升高而略微的增大。比热容则在整个温度区间内都呈现出增加趋势,但在固态过程中比热容随温度增加速度较高。随温度变化的导热系数近乎为直线,这是这类半晶质热塑性材料的典型特征,在融化过程中导热系数会呈现轻微的下降。[align=center] [img=,690,458]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251535_01_3384_3.png!w690x458.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-6 聚丙烯的热扩散系数、比热容和导热系数,样品厚度0.55mm,宽度11.00mm[/color][/b][/align][color=#ff0000]4.6. 石蜡混合物的激光闪光法测试[/color] 图4-7显示了-30~50℃温度范围内石蜡混合物的热扩散系数和比热容测试结果,这些测试是在铂铑合金坩埚制成的样品容器上进行。测试结果显示出在0~40℃为宽泛的融化区间,在表观比热容测试结果中可以看到熔融过程为重叠的吸热效应(实心直线),在该温度范围内进行插值所得到的熔融热不会对比热容产生影响。[align=center] [img=,690,462]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251535_02_3384_3.png!w690x462.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-7 石蜡混合物表观热扩散系数和表观比热容测试结果,样品厚度0.506mm,在35℃时的密度为0.757gcm-3[/color][/b][/align] 从图中可以看出,表观热扩散系数测试结果显示在-30~20℃范围内呈现出一个衰减过程,然后随温度逐渐增加,在温度达到35℃后表观热扩散系数趋于恒定。 然而,在实际测试中要考虑相变区域的测量,即考虑熔融过程中的测量,这点至关重要,这主要是用于分析激光闪光法测试结果的瞬态传热方程在相变区域不再有效。在熔化/凝固过程中,考虑到焓变化的影响, 它必须通过一个附加技术来进行扩展,这种熔化/凝固通常发生在闪光源的加热时刻和样品达到最高温度后的降温时刻。利用所开发的瞬态传热方程数值解法可以考虑这种效应,考虑到测试中的三层样品结构,这样的解决方案可能非常复杂。在这项工作中使用的另一种解决方案是在不同的闪光脉冲能量下进行测试,从而在样品内形成不同的温升,然后将结果外推到零脉冲能量,从而使热扩散系数的计算不受熔化/凝固的影响。 分别在0℃和25℃下采用不同闪光脉冲加热能量对石蜡混合物进行了测试,测试结果如图4-8所示。从图中可以明显看出表观热扩散系数与脉冲加热能量几乎呈线性关系,在热焓变化较大的熔化温度范围内(25℃),表观热扩散系数与脉冲能量的依赖性较大,而在热焓变化较小的熔化温度范围内(0℃),这种依赖性较弱。[align=center] [img=,690,455]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251535_03_3384_3.png!w690x455.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-8 在0~25℃范围内石蜡混合物表观热扩散系数随闪光加热能量的变化,同时显示了测试结果的线性逼近趋势[/color][/b][/align] 图4-8中还显示了使用一阶多项式对测试结果进行非线性回归的外推结果,从外推结果可以看出, 实测数据与这个线性逼近吻合在实测数据散度中,在所有的相变区域内都可以相似的逼近计算。 通过外推到零脉冲能量所得到的热扩散系数结果在图4-7中显示为修正的热扩散系数,由此可以看出,在对脉冲能量影响进行修正后,热扩散系数在熔化范围内随温度变化几乎呈线性下降。 利用修正后的热扩散系数和比热容(在熔化过程中不发生重叠焓变化)计算石蜡混合物导热系数中,同时考虑了熔化过程中的密度变化,由此得到图4-9所示的导热系数结果。可以看出导热系数在-30~35℃温度范围内逐渐降低,而在在相变过程中导热系数下降速率变缓,在全熔融区中导热系数得到接近恒定值。[align=center] [img=,690,480]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251535_04_3384_3.png!w690x480.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图4-9 在温度-30~50℃范围内的石蜡混合物导热系数计算结果[/color][/b][/align][b][color=#ff0000]5. 试验分析和验证[/color][/b] 采用文献报道的特制样品容器进行激光闪光法液体测试过程中,还存在很多影响因素并未有报道,以下对图3-1所示的用于液体的特制样品容器在激光闪光法测试过程中的影响因素进行分析。[color=#ff0000]5.1. 样品中空气隙的影响[/color] 为了评估测量不确定度,Coquard等人对可能导致测量误差的参数进行了分析,分析结论是样品厚度的正确测定和特制样品容器的严格灌装是关键参数,如果空气在样品所占比例为1.25%就意味的测量结果误差为15.4%, 因为这个空气层将成为热传导通道上的一个热障。[color=#ff0000]5.2. 金属样品容器的影响[/color] 图3-1所示的用于液体样品的特制样品容器材质是纯铝或铂铑合金(Pt90Rh10),其导热系数为237 W/mK 和38W/mK,与被测液体样品导热系数范围(0.15~0.6W/mK)相比这是一个非常高的导热系数值。然而特制样品容器在坩埚与封装盖之间提供了一个侧面空气间隙,这个侧面空气间隙的热阻足够大于比被测液体样品的热阻,由此使得特制样品容器上的热传递最小化。同样情形也发生在封装盖接触面上,虽然接触面并未压力加载,但接触热阻还是会远大于液体样品热阻,也就是说特制样品容器对测试结果的影响已经最小化了。但是毕竟样品容器是由高导热金属制成,瞬态激光热脉冲加热液体样品前首先加热的是三层结构样品的顶部金属表面,热量一方面会继续前行加热液体样品,同时热量还会沿着样品容器壁产生散热线性,由此造成加热液体样品上表面的热流分布并不均匀,这是一个重要测量误差源。 Delgado等人分别对空载的特制样品容器和装有水的特制样品容器进行了测试,两个测试结果的比较如图5-1所示,当样品容器空载时的背温信号响应会更长。在选择测试软件中时间范围进行计算时,重要的是数据采集时间应该很短以避免样品容器的贡献。由此可以得到一个重要的信息就是采用高导热金属材质样品容器时,数据采集时间尽可能越小越好,但对于导热系数普遍较低的液体和相变材料而言,背温变化十分缓慢,数据采集实际势必较长,这显然会造成样品容器散热的严重影响。[align=center][img=,690,514]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251536_01_3384_3.png!w690x514.jpg[/img][/align][b][/b][align=center][b][color=#990000]图5-1 激光闪光法测量空载和有水样品容器时的探测器信号[/color][/b][/align] 由此可以看出,样品容器的设计需要接触液体样品的两个上下表面导热系数越大越好,以保证激光脉冲热量能快速加热液体样品并使得液体样品背面温度变化有效的传递出去。另一方面需要样品容器侧壁材质的导热系数越小越好,这样可以避免热量向容器四周散热。总之,这是一个相互矛盾的命题,至于样品容器侧壁热损到底对测量结果有多大影响,可以采用有限元模拟分析进行准确评价。从这方面可以看出,就像激光闪光法不太适合刚性固体低导热材料测试一样,采用图3-1所示特制样品容器进行激光闪光法热扩散系数测试,并不一定适用于低导热特性的液体和相变材料。[color=#ff0000]5.3. 样品的准备[/color] 为了采用激光闪光法设备测量固体样品,一般首先要先建立真空,然后充入惰性气体氮气。然而,当这一程序应用到液体测试时,一旦达到蒸汽压,测试设备腔体内的真空和减压会导致样品中的水分蒸发,这可以通过真空前后的样品称重进行检查。因此,在对液体样品进行最终测试时,需要省略掉真空过程,而通过较长时间气体置换来建立氮气气氛环境。 样品制备时要在特制样品容器的外表面上均匀涂覆石墨以增加激光能量的吸收,并保证样品的所有部分都具有相同吸收量。由于激光照射是的样品前表面温度可以达到很高值,所以知道这个温度的上限非常重要,以避免被测样品出于相变阶段,样品为水的情况下必须避免蒸发。 另外,被测液体样品厚度的准确测量非常关键,为了保证样品完整填充入样品容器,需要从几何尺寸中计算出容器体积,并通过微量[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/9p][color=#3333ff][url=https://insevent.instrument.com.cn/t/9p][color=#3333ff]移液器[/color][/url][/color][/url]来控制样品量。由此可见在激光闪光法液体热扩散系数测试中,对样品的制作和测试要十分的小心,试样过程十分精密。[color=#ff0000]5.4. 液体样品特制容器的进一步试验验证[/color] Delgado等人采用图3-1所示的液体样品特制样品容器,在激光闪光法设备上对三种液体(蒸馏水、正十六烷和甘油)进行了热扩散系数测试,测量结果如图5-2所示,图中所显示的测量值为五次激光脉冲测试热扩散系数和温度结果的平均值,图中还显示了与参考值相比的标准偏差。对于蒸馏水样品,最大测试误差为7.87%,测试正十六烷的最大误差为4.31%,测试甘油时的测试误差最大达到了15.38%,蒸馏水、正十六烷和甘油的参考值分别来自文献。由此可见,采用特制样品容器进行激光闪光法热扩散系数测试并没有达到文献所描述的准确度和重复性精度。[align=center] [img=,542,453]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251536_02_3384_3.png!w542x453.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图5-2 三种液体导热系数测试结果及与参考值的比较[/color][/b][/align] 根据测试设备软件所提供的三层测试模型计算得到样品的热扩散系数,图5-3显示了PCM微胶囊质量分数分别为14%、20%和30%时的相变材料浆料的导热系数数值。在20℃时所得到的测量结果被认为并不可靠,这是因为即使激光脉冲造成样品温度一个非常小的增加也会导致比热容的突然改变(相变区在20~24℃之间),这种方法规定比热容是恒定的,否则计算得到的测试结果可能是无效。因此,如果留意25~30℃范围的数据,就可以观察到,在温度升高时PCM浆料的导热系数应该稍有增加。[align=center] [img=,690,538]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/10/201710251536_03_3384_3.png!w690x538.jpg[/img][/align][align=center][b][color=#990000]图5-3 不同微胶囊质量分数14、20和30%时的导热系数测试结果[/color][/b][/align] 必须指出的是,PCM微胶囊质量分数的增加会导致导热系数降低,这种行为是预期的,这是因为石蜡的导热系数比水低。另外与温度为30℃的水相比,质量分数为14、20和30%的PCM微胶囊浆料分别都经历了24、32和39% 的还原。[color=#ff0000][b]6. 结论[/b][/color] 通过以上激光闪光法测试液体和相变材料热扩散系数和导热系数的研究文献报道,可以得出以下结论: (1)由于受到闪光法测量原理的限制,闪光法只能测量相变材料相变前后的热扩散系数,对相变过程中的热扩散系数根本无法测量,或测量结果完全不正确。 (2)尽管为闪光法液体热扩散系数测量开发了各种形式和材质的特制样品容器,但都有各自的局限性,有些适合低导热材料,有些适合于高导热材料,这对实际应用有很大限制并影响测量精度。 (3)对于液体和相变材料而言,闪光法测试过程中的样品制备要求十分精细、准确定量灌装和严格控制样品厚度,同时要避免样品中形成气泡等空气隙,否则会对测量结果带来严重影响。 (4)样品容器侧壁材质侧面热损的影响并未进行深入的研究,对于低导热液体和相变材料测试侧壁热损很可能是影响测量精度的重要因素之一。 (5)激光能量需要优化,或进行一系列不同激光能量下测试来进行外推,避免前表面温升引起样品前表面发生相变,使得闪光法测试相变材料十分的繁琐。 (6)在样品厚度固定不变的前提下,要结合激光脉冲能量来对脉冲时间进行优化,避免加热时间过长所带来的对流和辐射传热的影响。 (7)为了获得液体和相变材料的导热系数,除了用闪光法测试热扩散系数之外,还需要对比热容和密度随温度变化进行单独测量,整个测试过程复杂繁琐。 由此可见闪光法并不是一种测量液体和相变材料热物理性能比较合适的方法,影响因素众多,测试过程繁杂,并存在很多问题及不足,对于未知液体和相变材料的热性能测试很难保证相应的测量精度。[color=#ff0000][b]7. 参考文献[/b][/color](1)B. Le Neindre, Mesure de la conductivité thermique des liquides et desgaz, in : Techniques de l’Ingénieur, Mesures et contrô le (Tech. ing., Mes. contrô le), vol. RC3, noR2920, 1996, pp. R2920.1-R2920.21(2)J.T. Schriempf, A laser flash technique for determining thermal diffusivity of liquid metals at elevated temperatures, Rev. Sci. Inst. 43 (1972) 781-786.(3)M.M. Farooq, W.H. Giedt, N. Araki, Thermal diffusivity of liquids determined by flash heating of a three-layered cell, J. Thermophys. 1 (1981) 39-54.(4)Y. Maeda, H. Sagara, R.P. Tye, M. Masuda, H. Ohta, Y. Waseda, A hightemperature system based on the laser flash method to measure the thermal diffusivity of melts, Int. J. Thermophys. 17 (1996) 253.(5)T. Nishi, H. Ohta, H. Shibata, Y. Waseda, Evaluation of the heat leakage in the thermal diffusivity measurement of molten metals by a laser flash method, Int. J. Thermophys. 24 (2003) 1735-1751.(6)Coquard, R., and B. Panel. "Adaptation of the FLASH method to the measurement of the thermal conductivity of liquids or pasty materials." International Journal of Thermal Sciences 48.4 (2009): 747-760.(7)Y. Tada, M. Harada, M. Tanigaki, E.Y. Eguchi, Laser flash method for measuring thermal conductivity of liquids—application to low thermal conductivity liquids, Rev. Sci. Inst. 49 (1978) 1305-1314.(8)H. Ohta, H. Shibata, A. Suzuki, Y. Waseda, Novel laser flash technique to measure thermal effusivity of highly viscous liquids at high temperature, Rev. Sci. Inst. 72 (2001) 1899-1903.(9)Blumm, Jürgen, and André Lindemann. "Characterization of the thermophysical properties of molten polymers and liquids using the flash technique." High Temp. High Press 35.36 (2003): 627.(10)Blumm, J., A. Lindemann, and S. Min. "Thermal characterization of liquids and pastes using the flash technique." Thermochimica acta 455.1 (2007): 26-29.(11)Delgado, Mónica, et al. "Experimental analysis of the influence of microcapsule mass fraction on the thermal and rheological behavior of a PCM slurry." Applied Thermal Engineering 63.1 (2014): 11-22.
据新华社柏林10月23日电 德国科研人员利用激光技术,推出了一种饮用水快速检测法,仅需几分钟就可得出检验结果。 德国弗劳恩霍夫应用固体物理研究所日前发表研究公报称,一种特殊的红外线激光器可以对自来水厂的饮用水样本进行自动分析。这种激光器的体积仅为鞋盒大小,其工作原理是,每种化合物分子都有特定的吸收光谱,用红外线激光照射水样本并分析其吸收光谱就可以确认化合物的种类。 这套红外线激光器已在德国黑森林地区的金齐希河自来水厂进行试用。在六周的时间里,这套仪器每隔三分钟就会对饮用水样品进行自动检测,共进行了约2.1万次检测,结果非常精确。 除对饮用水进行日常检验分析外,这套仪器还能快速检验出水中的危险物质,这将有助于政府部门对水污染事件作出快速反应。
突破阈值限制 可在室温下工作2012年11月07日 来源: 中国科技网 中国科技网讯 据物理学家组织网11月6日(北京时间)报道,美国西北大学的一个研究小组开发出一种只有一个病毒大小的超小型激光器。这种激光器具有体积小、室温下即可工作的特点,能够很容易地集成到硅基光子器件、全光电路和纳米生物传感器上,具有极为广阔的应用前景。相关论文发表在近日出版的《纳米快报》杂志上。 光子和电子元件的尺寸对超快数据处理和超高密度信息存储至关重要,因此,小型化是此类设备未来发展所必须攻克的一个难关。负责这项研究的纳米技术专家,西北大学温伯格学院艺术与科学学院以及麦考密克工程和应用科学学院材料学教授泰瑞·奥多姆说,纳米尺度上的相干光源不仅能够用来对小尺度的物理化学现象进行探索和分析,同时也能够帮助科学家打破光的衍射极限。 奥多姆称,能够制造出这种纳米激光器,都要归功于一种3D蝴蝶结式的纳米金属空腔结构。这种激光腔的几何结构能够产生表面等离子激元,这是一种在金属介质界面上激发并耦合电荷密度起伏的电磁振荡,具有近场增强、表面受限、短波长等特性,在纳米光子学的研究中扮演着重要角色。当产生表面等离子激元后,由于金属表面电子的集体震荡,因而能够最大限度的突破阈值限制,让所有光子都以激光形式进行发射,不浪费任何光子。这种蝴蝶结状结构的使用与先前类似的设备相比有两个明显的好处:第一,由于其电磁特性和纳米尺寸的体积,这种结构清晰可辨认。第二,由于其离散结构,损失可以减到最少。 此外,研究人员还发现,当这些结构排列成为一个阵列时,3D蝴蝶结谐振器能够根据晶格的参数发射出带有特定角度的光。(记者 王小龙) 总编辑圈点 科学家以前开发出的极小尺寸机器,包括小轮子、小马达和小弹簧等等,大多是机械类的。纳米光电类机器也有不少,但光源很难缩小到这个尺寸,使得纳米级光电路链条难以完整。美国西北大学研发的迄今最小的激光源,让纳米级光电路的元件齐全了。这意味着,完全依靠病毒或细菌大小的机器,信息的采集、传递和计算也可以实现。“小尺度的智慧”可能很快超出人们的想象。 《科技日报》(2012-11-07 一版)