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成像染检测

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成像染检测相关的资讯

  • 如何利用高光谱成像仪展开河流湖泊水质污染问题的检测
    一、水质监测需求 “地表水水质监测现状的分析与对策, 绿色科技,2019(10)”中提出我国拥有28124亿m3水资源,其中地表水占96.4%,另“中国生态环境状况公报2019”中指出1931个地表水水质断面中,劣V类水质比例为3.4%。对于中国水污染的困境,国家先后制定了《水十条》、《重点流域 水污染防治规划(2016-2020年)》。 以上表明,我国河流、湖泊众多,然而伴随经济的高速发展,人类活动的增强,河流、湖泊水质污染问题日益严重,已经成为制约城市可持续发展的关键因素,因此有必要利用高新技术手段展开河流、湖泊水质污染问题研究,及时、快速的提供河流、湖泊的水质状况,保障人们正常的生产生活。 常规水质监测的痛点问题: 非原位监测,需要进行取样; 实时性差,自动监测站约4小时一次数据,人工分析时间更长 ;监测区域有限, 无法实现大范围区域性监测。 高光谱遥感由于其高精度、全谱段、信息量大等特点被广泛应用于遥感水质监测,大大提高了水质参数的估测精度。同时,该技术具备非接触式原位监测,无需取样;准实时测量,数据更新快;实现大范围区域性监测等优势。伴随着遥感技术的不断进步,水质监测已由定性描述转向定量分析,可监测的水质参数逐渐增加,反演精度也不断提高,在水资源的保护、规划和可持续发展方面发挥了重大作用。 二、数据采集设备 数据采集的设备为杭州高谱成像技术有限公司自主研发的无人机载高光谱成像系统(HY-9010),设备实景图,如下图。系统参数,见下表。系统核心部件采用自研大靶面高光谱相机及高稳云台,集成高清相机、高精度POS模块、地面站模块及数据采集与控制系统,实现高光谱数据、高清可见光数据及GPS数据同步采集,小型地面站模块搭配远程智控系统,实现系统状态监测及远程控制,极大程度上提高作业效率和使用便利性。 系统主要指标序号指标参数1光谱相机光谱范围400-1000nm2光谱相机光谱分辨率优于2.8nm3光谱相机IFOV0.71mrad@f=35mm 4光谱相机空间通道数4805光谱相机光谱通道数3006光谱相机视场宽度15.6°@f=35mm7光谱相机镜头焦距35mm8可见光相机分辨率1500万像素9RTK定位精度10cm10POS采集模式硬件同步触发11地面站控制模式远程智控 三、飞行概况 四、数据分析未经处理的原始高光谱数据如下图所示,可以看出图像清晰,光谱信噪比符合数据处理要求。 根据水质参数模型反演得到的水质分布结果,下图截取部分河道反演快示 五、数据对比 现场组织专业水质取样检测公司对监测河道进行选点取样,经过一周的数据处理,得出“表一”所列数据; 通过对单点检测数据的分析,对监测河道进行建模反演得出“表二”所列数据,可以看出,数据反演与实测数据匹配精度多达80%,精度较高,能够满足检测需求。 测试利用无人机高光谱技术,根据采样点测定值,建立指数模型,在水面上空获取水体的高光谱影像,通过在线反演可实时观察水环境的水质参数总氮、总磷、叶绿素a、悬浮物、浊度的变化,为城市河流的水质监测提供了全新的数据来源和技术手段,同时也为湖泊、河流的水环境保护及治理提供了依据。表一、现场水样单点检测数据采样日期2021/6/5采样位置叶绿素a悬浮物总磷(以P计)总氮(N计)氨氮高锰酸盐指数点位155200.663.671.456点位231140.483.872.423.9点位326120.483.882.453.9 表二、无人机载高光谱建模反演数据点位编号叶绿素aChla(ug/L)总悬浮物Tss(mg/L)总磷TP(mg/L)总氮TN(mg/L)氨氮NH3-N(mg/L)高锰酸盐指数CODmn(mg/L) 1架次1100%99.75%100.00%100.00%100.00%98.33% 架次297.48%62.95%96.97%98.37%92.41%90.00%2架次1100%94.43%97.92%100.00%99.17%96.92% 架次257.58%98%87.50%89.41%90.91%95.90%3架次1100%60.8%97.92%99.74%99.18%98.72% 架次291.38%93.33%79.17%93.81%86.12%98.97%
  • Resonon | 利用机载高光谱成像进行树木水平红脂大小蠹侵染的早期监测
    据人类目前所知,昆虫的种类有100多万种,是地球上数量最多的动物群体。在《昆虫记》中,法布尔将昆虫世界化作供人类获得知识、趣味、美感和思想的美文,以文艺趣味的笔触记录了100多种昆虫的本能与习性,展现了一部“昆虫的史诗”。但种类繁多、形态各异的昆虫,除了法布尔笔下的灵性和趣味,还有不可忽视的侵害和威胁。1998年,我国在山西省首次发现红脂大小蠹,当地林木大面积受到侵害,生态环境和经济发展也严重受损。随着红脂大小蠹的扩散蔓延,我国科研人员对森林受到的侵害愈加重视,并通过相关研究,提供了对其进行监测的方向。利用机载高光谱成像进行树木水平红脂大小蠹侵染的早期监测森林在陆地生态系统中发挥着必不可少的作用,提供着水资源保存、侵蚀控制、缓和气候变化和碳固存等各种生态服务。同时也面临着生物和非生物因素的胁迫。入侵害虫红脂大小蠹(RTB)在中国东北部蔓延,造成严重的经济和生态损失。早期识别和侵染树木的处理对于避免其蔓延和侵染爆发至关重要。高空间分辨率的高光谱数据具有监测单木尺度树皮甲虫早期侵染的潜力,但尚未进行相关研究。基于此,为填补研究空白, 来自北京林业大学的研究者们利用DJI Matrice 600 UAV+Resonon Pika L高光谱相机在中国辽宁省进行了相关研究。首先调查了RTB侵染油松后光谱特征的变化。其次,利用RF分类器比较不同光谱特征区分RTB阶段的性能。最后,探索了深度学习算法(CNN)在小HIS数据集中分类树皮甲虫干扰是否优于机器学习算法(RF)。研究区。(a)RTB分布及辽宁省位置;(b)研究样地位置;(c)机载高光谱图像。【结果】冠层平均光谱反射率及一阶和二阶导数。三种健康分类的光谱植被指数。RF和CNN分类模型的总体性能和混淆矩阵。(a)反射率值作为输入变量的RF_R:RF模型;(b)导数作为输入变量的RF_D:RF模型;(c)SVI作为输入变量的RF_S:RF模型;(d)CNN模型。【结论】本文研究了机载高空间分辨率的高光谱图像检测RTB侵染松树的潜力。作者比较了不同光谱特征和模型将松树分为三个健康状态:健康、侵染(绿或黄色阶段)和死亡(红或灰色阶段)树木的性能。主要结论如下:(1) RTB侵染后,松树冠层光谱显著变化。与健康树木相比,死亡树木的光谱曲线在可见和近红外区域显著变化,而侵染树木仅在可见光区域显著变化。死亡树木的16个SVI显著不同,而侵染树木的11个显著不同。(2) 将反射率、一阶和二阶导数、以及SVI输入到随机森林分类器中,以SVI作为变量的模型性能优于其他两个模型。(3) CNN模型在树皮甲虫干扰分类中表现最好。对于早期侵染树木,总体精度为83.33%,召回率为72.5%。本研究证明了机载高光谱成像可用于单木尺度RTB侵染监测。本研究使用的SVI和分类模型可为树皮甲虫侵害的早期监测提供参考。CNN适于树皮甲虫侵染树木的监测。未来研究可能结合分割和分类目标开发一个基于CNN模型自动识别单木早期侵染阶段
  • 对抗病毒,微孔板检测和成像能够开展哪些工作?
    2020年注定是不平凡的一年,而在每个平凡工作岗位上的我们,总希望能在这个特殊的时期做点什么,哪怕微小的贡献,汇集在一起,一定会成为改变的推动力。所以,小编梳理了一下在抗病毒药物、疫苗研发生产等相关领域的工作中,我们的微孔板检测及成像设备能够开展的实验和项目,希望能够对在攻坚岗位上奋斗的老师们有所帮助。病毒,可以是恶魔,也可以是工具我们都知道,病毒(virus)由一种核酸分子(dna或rna)与蛋白质(protein)构成或仅由蛋白质构成(如朊病毒)的有机形态,它介于生命与非生命之间,超然在五界之外(传统的五界分类法)。这样一种看起来无比“简单而低级”的东西,却在人类历史上留下持续至今挥之不去的阴影,比如ebola,比如hiv,比如,现在全国上下一心对抗的新冠病毒。但是,拥有高级智慧的人类,怎会轻易被这些简单而低级的玩意儿打败?所以,我们有了疫苗,有了抗病毒药物,聪明的人类还利用病毒感染宿主细胞进行自我复制的机制,把恶魔变成工具,应用到人类的生产生活中,比如通过病毒进行花卉育种,利用病毒作为载体进行生物研究、基因治疗等等。所以今天,我们首先分享一些围绕抗病毒药物研发、疫苗生产等相关领域,微孔板检测和成像设备的应用方向,后续我们会为大家继续分享微孔板相关设备在如何“利用”病毒开展生物研究工作。病毒的数量与感染性测定病毒感染哺乳动物细胞后,除了通过rt-pcr的方法,可以通过细胞病变效应、红细胞吸附和免疫标记检查法等评价病毒在细胞中的增殖情况。细胞病变效应(cytopathic effect, cpe),是指病毒在敏感细胞内增殖引起的光镜下可见的细胞病理改变。大多数动物病毒感染敏感细胞培养都能引起其显微表现改变,例如细胞聚集成团肿大圆缩脱落及细胞融合成为多核细胞,细胞内出现包涵体(inclusion body),乃至细胞裂解等,正是因为cpe的表现,我们可以在体外细胞水平评价病毒感染宿主细胞的情况。病毒毒价测定是病毒学相关研究中最基本的技术手段,无论疫苗研发、抗病毒药物评估或者是病毒重组载体构建,均需要在不同环节评定病毒毒价,而目前主要方法包括蚀斑实验、tcid50测定和免疫染色法等。病毒蚀斑实验病毒蚀斑是一种检查和准确滴定病毒感染性的方法。方法:将稀释的病毒悬液加入单层细胞培养瓶中。病毒吸附后,再覆盖一层融化的半固体营养琼脂,使病毒在单层细胞培养中有限扩散。结果是每一个有感染性的病毒在单层细胞中可产生一个局限性的感染灶。用活性染料 (如中性红) 染色,则活细胞着色,受病毒感染而破坏的细胞不着色,形成肉眼可见的蚀斑(plaque)。每个蚀斑是由一个感染性病毒颗粒形成的,称作蚀斑形成单位 (plaque forming unit,pfu)。通常以每毫升病毒液的空斑形成单位既 pfu/ml表示。上图来自武汉大学基础医学院,病毒感染6孔板细胞后形成空斑病灶,使用中性红染色后,通过cytation的4x物镜明场模式对全孔进行拼接成像,软件分析识别孔中的空斑病灶个数。tcid50法tcid50法是测定病毒能使50%的组织培养细胞发生感染的最小量。方法:一般是将病毒悬液作10倍的系列稀释,分别接种细胞,经一定时间后观察cpe、血细胞吸附等指标,以最高稀释度能感染50%细胞的量为终点。最后用统计方法(reed muench法)计算出50%组织细胞感染量( 50%tissue culture infectious dose,tcid50)。免疫染色法空斑实验法或常规tcid50测定滴度依赖于病毒在感染细胞中的复制以及感染周边细胞形成局灶型病变;而免疫染色法只需要病毒感染靶细胞并表达病毒所编码的蛋白。因此,免疫染色法(infectious units per ml, or ifu/ml)测定病毒滴度需要的时间比空斑法(pfu/ml)更短。其中,免疫染色法包括hrp组化或免疫荧光染色等。同样类型方法也适用于表达荧光报告基因的重组病毒的毒价测定。例如,以针对杆状病毒囊膜蛋白gp64的单克隆抗体标记被病毒感染的细胞,然后以hrp-标记的二抗与感染细胞进行染色。通过底物显色,在光学显微镜下计数感染斑点的数量,经过稀释倍数的换算,即可得出病毒的滴度(ifu/ml)。输问题:无论是plaque assays还是tcid50,均涉及较多微孔的细胞计数或阴/阳性孔判断,常规的显微镜观测法,操作不便且对研究者伤害较大。因此biotek为大家提供了更加自动化的解决方法:通过cytation/lionheartfx自动化成像设备进行cpe或者plaque的成像及计数。上图:cytation5自动化成像系统支持明场、彩色明场、荧光场等模式自动化成像检测,并且可选择大视野成像模式,4倍镜一个视野可覆盖384孔板整孔,提高全孔、整板成像的检测速度。上图:两种病毒感染细胞后,通过红色/绿色荧光探针标记的抗体进行免疫荧光染色,采用cytation双荧光通道自动成像,并对病毒感染的细胞病灶进行识别成像。抗病毒药物筛选相关应用
  • 拉曼光谱成像技术获突破 肝癌早期检测成可能
    据媒体报道,日前由中国科学技术大学侯建国院士领衔的单分子科学团队董振超研究小组,在高分辨率化学识别与成像领域取得重大突破。这项研究结果突破了光学成像手段中衍射极限的瓶颈,将具有化学识别能力的空间成像的分辨率提高到一个纳米以下,这对了解微观世界,特别是微观催化反应机制、分子纳米器件的微观构造,以及包括DNA测序在内的高分辨生物分子成像,具有极其重要的科学意义和实用价值,也为研究单分子非线性光学和光化学过程开辟了新的途径。据悉,该研究工作是在科技部、科学院和国家自然科学基金委的资助下完成的,是该研究团队继2005年实现单分子磁性调控(文章发表在《科学》杂志上)后在单分子科学领域取得的又一项重大进展。   据文章通信作者之一董振超教授介绍,印度科学家拉曼于1928年发现了光子被物质分子散射后能量发生变化的光散射现象,并在两年后因此贡献获得了诺贝尔物理学奖,是亚洲第一位获此殊荣的科学家。拉曼散射中光子的能量变化通常起源于分子振动能量与入射光子能量的叠加,因此拉曼散射光中包含了丰富的分子振动结构的信息。而由于不同分子的拉曼光谱的谱形特征各不相同,因此可作为分子识别的&ldquo 指纹&rdquo 光谱,就像人的指纹可以用来识别人的身份一样。如今,拉曼光谱已经成为物理、化学、材料、生物等领域研究分子结构的重要手段。   据介绍,激光光镊拉曼光谱技术是将激光光学囚禁技术和拉曼光谱技术相结合应用于悬浮细胞、生物大分子等进行研究的一种光子技术,更是一种无损、快速、灵敏的光谱学的检测方法。   专业人士表示,鉴于水的拉曼散射非常微弱,该技术适合于对水溶液中生物大分子、细胞等进行研究。该技术应用光镊把细胞俘获或囚禁在玻片上方10微米左右的位置,可以消除其他拉曼光谱技术将细胞囚禁在溶液中和玻片上所引起的不良影响。并且光镊将细胞长时间囚禁在激光的焦点附近,在优化了散射光的收集光路的同时,还可以得到更高信噪比的光谱。虽然激光光镊拉曼光谱技术已经具有如此多的优势,但这种技术只是对直径较小的细胞有很好的针对性,对像肝癌细胞这样直径较大的细胞并不能全部获取其中的光谱信息。   目前肝癌已经成为死亡率仅次于胃癌、食道癌的第三大常见恶性肿瘤,但初期症状并不明显。因此,对肝癌的检测就成为了目前医学研究的重要课题。而拉曼光谱成像可以在降低分子成像成本的同时,提供更高的图像敏感度、还有更强的空间分辨率以及更完善的浏览多重信号的能力。   分析人士指出,拉曼光谱成像已经成为当前所有成像技术中较为优越的一种技术。这种重构的激光拉曼光谱成像系统对肝癌细胞进行了成像研究,获得了单个肝癌细胞微区的拉曼光谱图谱,同时计算出786cm-1、1450cm-1和1658cm-1等特征峰的峰面积,这些特征峰分别归属于DNA、脂类和蛋白质,并根据归一化后的数值在相应的细胞扫描位置给出不同颜色值成像,进而重构出这些物质的拉曼特征峰在肝癌细胞中的分布图。结果表明,应用这种方法可以很明确的看到DNA、脂类及蛋白质特征峰在细胞中的分布情况,并且通过荧光染色验证了成像系统的可靠性。因此通过特征峰的成像图确定物质在细胞中的微区分布情况,为拉曼方法检测和诊断肝癌提供了可靠的依据和重要的参考价值。
  • PerkinElmer最新推出先进试剂、成像系统和检测系统
    圣迭戈,2009 年 12 月 4 日(美国商业新闻)- 专注于提高人类健康及其生存环境安全的全球领先公司 PerkinElmer. Inc.,今天在美国细胞生物学会 2009 年会上宣布推出多种旨在提高生命科学研究的速度与效率的新工具。这些新产品具有更高的灵敏度、精确度和易用性,可以在癌症、炎症和神经退变性疾病等几种病症的研究过程中,获得更加精确的病理结果。   “PerkinElmer 素有参加美国细胞生物学会年会的传统,今年我们将在会上推出各种细胞信号传导解决方案”,PerkinElmer 生物研发业务总裁 Richard M. Eglen 博士说。“今年我们推出了几种用于研究细胞通路的新工具,包括多种新颖的细胞和生物化学检测工具、3D 活细胞成像工具、创新性数据管理软件以及全新的超灵敏度发光微孔板检测仪。这些工具能够帮助科学工作者提高研究的速度和效率。”   PerkinElmer 在美国细胞生物学会年会(1121 号展台)展示的新技术包括: - 22 种全新的 AlphaScreen® SureFire® 检测 - 可通过“无需洗涤”细胞激酶和信号传导通路试剂盒来检测内源细胞激酶。 - 24 种全新的 AlphaLISA® “无需洗涤”免疫测定试剂盒 - 可检测生物标志物,包括用于检测“非人类”靶点的四种全新小鼠专用试剂盒。 - 18 种全新的 已制备 GPCR 冷冻细胞系 - 将该公司针对多种主要病症的经过验证的细胞系产品线扩展到 64 种以上。 - 7 种全新的 LANCE® Ultra TR-FRET 检测产品 - 使能够检测的激酶数增加到 300 多种。 - 12 种全新的 3H 和 125I 放射性配体 - 将我们的系列产品增加到 1,000 多种 NEN® 放射性化学试剂。 - 全新的 neoliteTM 报告基因检测 - 能够提高灵敏度并延长发光检测时间。 - 全新的 TSATM 增强型生物素试剂盒 - 将组织化学检测和细胞化学检测的灵敏度增加 10 到 20 倍。 - 全新的 Volocity® 5.3 - 支持实时 3D 成像,可在采集过程中显示经过充分渲染的 3D 结果。Volocity Acquisition 改进了硬件控制并新增了一些用于实验设计的选项,其功能和灵活性都得到了增强。 - 全新的 EnSpireTM 多标记微孔板检测仪具有超灵敏度的发光和温度控制功能 – 此装置经济实用,能够提供高性能的检测和方便易用的软件,适用于任何规模的实验室。 - JANUS® 自动化工作站 - 一个自动化液体处理平台,它所提供的通量、微孔板容量和动态体积范围都能够满足您当前和未来的应用需求。它易于使用,灵活性强,可满足各种应用需求。 - MicroBeta2 TM 微孔板检测仪 - 将液体闪烁计数的可靠性和发光检测与微孔板检测仪的简易性相结合,从而节省时间和消耗品并减少浪费。 - UltraVIEW® VoX 3D 活细胞成像系统 - 唯一的能够提供从图像采集到分析的整合型的3D 转碟系统,可针对多种应用分析。 - OperettaTM 紧凑型高内涵筛选系统 – 首个具有全部工作流设计用户界面的高内涵筛选 (HCS) 系统。 - ColumbusTM 图像数据管理系统 - 作为此高容量图像数据管理和分析解决方案的最新版本,可使用户更快地在图像与数据管理之间实现互连,并且由于完全受 Web 支持,无需安装软件即可使用。 PerkinElmer 在年会上的活动包括: PerkinElmer 的参展商展示:“在具体环境中的细胞” 12 月 7 日周一,上午 7 时到 9 时,会议中心 11 A/B 室 让我们一起探讨 PerkinElmer 产品与应用的相关知识、专业技术以及持续的创新,它们将促进细胞信号传导和转导研究不断取得新进展。期间将有一系列的短片演示,向您简要介绍针对“一应俱全”细胞生物学研究未来发展的领先解决方案。 3D 活细胞成像研讨会 12 月 7 日周一,下午 4 时,Omni San Diego Hotel 酒店,B 沙龙 在嘉宾科学家和 PerkinElmer 成像专家进行一系列简短的说明性介绍的过程中,探讨活细胞成像,并分析 3D 图像采集和分析的优点。此次研讨会将讨论和展示一些解决当今细胞成像和分析领域难题的新技术。 超越 ELISA 研讨会 12 月 7 日周一,下午 4:00 到 7:45,Omni San Diego Hotel 酒店,A 沙龙 快来参加!了解领先的研究人员是如何发现新技术对生物标记物和细胞激酶分析产生影响的。在这具有开拓意义的研讨会中,嘉宾将直接从同行那里了解改变他们研究方式的先进方法。 有关 PerkinElmer 在此次年会上所有活动的详细信息,请访问http://www.perkinelmer.com/ASCB2009。 关于 PerkinElmer, Inc. PerkinElmer, Inc. 是一家专注于提高人类及环境的健康和安全的全球领先公司。据报道,该公司 2008 年收入约为 20 亿美元,拥有 8,400 名员工,为超过 150 个国家/地区的客户提供服务,同时该公司也是标准普尔 500 指数的成员。有关其它信息,请访问 www.perkinelmer.com.cn 或致电 1-877-PKI-NYSE。
  • 发布气体监测成像预警系统新品
    一、产品介绍我国首产并有自主知识产权的气体远距离监测红外光谱仪系统,该红外监测系统可对气体远距定性、定量识别分析;可成像预警直观溯源;可在线监测、巡航、便携使用;广泛用于石油、化工、环保、安监、消防、科研等领域有毒有害气体遥测预警成像系统利用气体红外指纹光谱对气体云团进行遥感探测,通过识别软件实现对危险气体的快速定性识别和半定量反演,配合扫描云台和同轴可见-红外相机实现检测区域的扫描成像,依据气体的种类和浓度,分别以不同的颜色和深浅与可见图像或视频进行伪彩叠加,可以直观快速的核定危险气体源头、给出其在大气中的分布和扩散趋势。产品由集成了同轴相机的可见-红外相机的傅里叶红外光谱仪、扫描云台及配套的识别反演软件组成,如图 1所示。产品可以固定架设,也可采用车载方式。该检测方法与常规技术相比,具有以下特点:(1) 对现场气体远距离进行探测;(2) 不需采样,无需繁琐和危险的取样手续;(3) 检测种类多(涵盖了绝大多数易燃易爆和有毒气体种类);(4) 自动识别气体种类、反演浓度、自动报警;(5) 快速进行危险气体源头的定点定位、核定污染范围及其在空气中的分布和扩散趋势;(6) 快速分析多组分混合物;(7)监测范围广、速度快、灵敏度高。灵敏度高,可达到ppm.m级别,检测速度快,3秒钟内给出检测结果。二、测量成分:◆ 化学毒剂:沙林(GB)、芥子气(HD)、维埃克斯(VX)、索曼(GD)、环沙林(GF)、塔崩(GA)、路易斯气(Lewisite)等;◆有害气体:二氧化硫、硫化氢、氮氧化物、一氧化碳、氯化氢、苯、甲苯、二甲苯、 苯系物、多氯联苯、砷化氢 、磷化氢、光气、氯化氰、氰化氢等200多种气体;◆挥发有机物(VOCs);三、应 用:◆港口、海事局应用方式:高处架设或船载流动检测目的:针对进港船舶是否更换清油及排放超标的监测◆环保执法大队应用方式:高处架设或车载流动检测目的:提高环保部门针对排污企业超标排放的监测及执法技术手段◆化工园区管委会、安监局应用方式:高塔或高处架设,针对园区整体24小时监测目的:拓展政府部门对于化工园区的安全管理手段,监控偷排,防止爆燃类生产事故◆中海油、中石油、中石化应用方式:高塔或高处架设,无人车载巡检目的:防止爆燃类、中毒等生产事故◆消防大队、安监局应用方式:车载流动检测目的:火灾现场、危化品事故现场的应急处置支援,协助定性污染物种类、空气中分布及扩散趋势 创新点:用途:远距离360° 无死角扫描化工区气体泄露,覆盖从地到空的排放;可同时识别几十种气体,定性物种和定量数据可视化的输出。助力园区安全预警、泄露点快速溯源。 1、进入2017年国家重点研发计划,应急管理部“卡脖子”重大工程之一,公安部“十三五”反恐专项入选装备,军转民高科技产品,几十项专利支撑。 2、测量距离覆盖几十米到5km,无需采样,原位秒级快速测定几十种VOCs和无机有毒有害气体。 3、360度无死角大范围扫描:可实现水平360° 、仰俯 -30° ~ 45° ,1~ 5公里范围监测,空间覆盖度高。 4、可视化输出模式,助力溯源:将肉眼看不到的气体可视化,颜色表示浓度高低;自带可见光相机和红外相机,气体的图像叠加于相机图片上,使用人一眼就能看到污染排放的位置、具体物种和大致浓度,并了解扩散趋势和范围。。 5、应用场景多样:可便携、车载、船载,可连续自动和无人值守,提高工作效率。 气体监测成像预警系统
  • 伯腾发布BioTek Cytation 7 细胞成像多功能检测系统新品
    Cytation™ 7 细胞成像多功能检测系统具有独特的专利设计,它将数字化的正置和倒置显微成像技术与传统的多模式微孔板检测技术结合于一体,支持透射光成像模式和反射光成像模式,集高通量、自动化、多模式为一套系统中,进一步拓宽了Cytation系列产品在细胞成像领域的应用范围,为生命科学领域提供有力的研究工具。产品特点1. 机载多种模式的检测方式,其中包括正置和倒置显微成像光路,从而可以实现广泛的透射和反射光应用,支持明场、彩色明场、荧光场的成像模式,适用于常规细胞学、组织学等不同样品成像,也可以用于于植物和动物样品成像。2、 一体化避光设计,体积小巧,同时具有专利的4-Zone温度控制功能,良好的温控均一性,能有效避免边缘效应和凝结水蒸气的产生。可选Peltier冷却模块,支持气体控制和自动加样器的扩展,适合活细胞检测。3、正置成像模块可以快速实现ELISpot、HE染色、明胶图片拍摄、克隆计数等应用。4、全功能酶标检测模块采用第四代光栅技术,满足吸收光、荧光、发光检测需求,可调带宽功能可以兼顾不同荧光染料的灵敏度和特异性,实现无与伦比的微孔板检测性能。5、独特的Hit-pick功能专业用于高通量筛选实验,可以实现快速的高通量筛选检测并减少数据的存贮空间。6、Gen5™ 软件具有易用性和强大的处理分析功能7、 广泛的应用空间 创新点:Cytation 7 细胞成像微孔板检测系统创新的整合了全自动数字正置和倒置宽视场显微镜以及便捷的多功能微孔板测读系统,三种功能模块采用专利设计集成于一套小巧的系统之中。倒置显微成像模块可以完成1.25× 至60× 物镜的荧光场,明场和彩色明场成像,应用范围非常广泛。正置显微镜可以完成反射光和透射光明场成像,可以进一步拓展产品的应用范围,创新的将正倒置成像系统整合在一台仪器上可以极大的满足成像用户的实验需求。 BioTek Cytation 7 细胞成像多功能检测系统
  • 整鱼寄生虫感染无损检测研究获新进展
    近日,广东省农业科学院设施农业研究所无损检测与智能分选研究团队在整鱼寄生虫感染无损检测研究方面取得新进展,他们提出了基于可见/近红外高光谱成像的整鱼寄生虫感染无损检测新方法并进行实验验证。相关成果发表于《LWT-食品科学与技术》(LWT-Food Science and Technology)。鱼类寄生虫严重影响水产养殖,并可通过食物链传播给人类。已有检测手段需要将鱼剖开,不仅操作繁琐、劳动强度大而且检测速度慢,只适合抽检,无法进行全方位的把关。为此,该研究提出一种无损、快速、非破坏性的鱼类寄生虫检测方法,在整鱼状态下识别其寄生虫侵害情况,对确保进出口鱼类的质量安全、指导养殖管理与采后处理、保障消费者健康等具有重要产业意义。在未来应用中,鱼可以通过传送带运输经过高光谱成像检测箱,无损获取每条鱼的光谱图像,计算机基于本研究技术智能分析输出每条鱼的寄生虫感染情况,实现受感染鱼的自动剔除。相关论文信息:https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.116334
  • MALDI成像: 多重抗体协助高效检测淋巴结病变
    MALDI质谱成像(MSI)是一种多功能技术,能够表征脂质、多糖、代谢物,例如在各种样品中的蛋白质、药物和肽分布。最近,MSI已与市售的含有光解MS标签(PC-MT)的抗体探针相结合,这些标签在所谓的MALDI-免疫组织化学(MALDI-IHC)MSI中可靶向检测特定蛋白质。本研究中,展示了福尔马林固定石蜡包埋(FFPE)人体扁桃体组织切片在岛津台式MALDI-8020,同时使用6种抗体的多重抗体和由20种抗体的多重抗体组成的癌症标记物筛查小组。证明了该方法是一种可靠、低成本的方法,具有良好的质量结果。淋巴滤泡反应性增生是淋巴结常见良性病变之一,表现为次级淋巴滤泡数量增加,伴有大小和形状改变,其特征是生发中心数量增加,覆盖区大小不一。研究使用6重探针组对组织进行染色,成像分析以30μm的阶段步长进行,采集时间2小时2分钟。如图A图B所示,与滤泡增生的扁桃体组织相比,关键标志物(Ki67和CD3ε)在正常扁桃体组织中的分布明显不同,这表明该技术具有发展为临床应用的潜力。淋巴滤泡反应性增生组织样本分析显示可见与正常人扁桃体组织在结构上的差异特征和细胞分布:PC-MT标记抗体的MALDI-IHC图像,来自(左)正常人扁桃体和(右)淋巴滤泡反应性增生的人扁桃体上的6重探针组,其中可见不同大小的生发中心数量增加和不同的T细胞分布(成像软件岛津IonView)。6重探针组中提取的单个和叠加的离子成像图使用6重探针组对组织进行染色。成像分析以30μm的阶段步长进行,采集时间2小时2分钟。20重探针组中提取的单个和叠加的离子成像图使用20重探针组对组织进行染色。成像分析以30μm的阶段步长进行,采集时间1小时52分钟。在~2kDa的扩展质量范围内可以看到清晰的同位素分辨率,可以检测到所有20个肽质量标签。MALDI-IHC人体扁桃体成像工作流程使用标签的抗体(AmberGen,Billerica,MA),随后使用岛津基质升华装置iMLayer,用DHB涂层后,扁桃体切片在岛津MALDI-8020台式MALDI-TOF质谱仪上以线性模式(30μm间距)成像。使用IonView和IMAGEREVEAL MS软件包处理成像数据。▍研究结果★ 使用低成本的线性台式MALDI-TOF质谱仪结合Miralys探针试剂盒,成功检测了多达20个生物标志物,其阶段步长为30μm。★ 质谱图分辨率高,可以在正常和具有临床意义的样本中进行清晰和特异的成像。
  • 小菲课堂|声学成像技术在局部放电监测中的应用(二)
    声学成像仪在高压局部放电中的应用原理小菲在上周的文章中提到一部分没看到的小伙伴戳这里:小菲课堂|声学成像技术在局部放电监测中的应用(一)下面继续为大家详细解说声学成像仪:智能除噪,结果准确电气承包商选择检测局部放电的工具本身,也可能会导致人们对局部放电的识别效果产生误解。比如,局部放电以40 kHz的频率恒定地发出超声波,许多声学成像设备就只有这个频率的范围,尽管这些设备在某些情况下可能有用,但在大多数情况下,选择这些设备可能大大削弱检测的灵敏度。例如,在远距离工作时(如户外变电站),使用更宽的频率范围(10 kHz-30 kHz)可以产生更好的结果。目前,声学成像已迅速发展成对维护供电基础设施正常运行不可或缺的技术。越来越多的状态监测管理人员开始把FLIR Si124之类的声像仪加入工具箱。此类设备可以快速、轻松地发现问题,降低维修成本,减少意外停机,很快就能带来投资回报。 当高压设备内有悬浮导体时(比如用垫片隔开),就有可能产生悬浮放电,悬浮放电被认为是最常见的局部放电类型。导线(如输电线)周围作为绝缘材料的空气在高湿度或污染环境下会丧失部分绝缘能力,进而发生空气放电。这会导致电流进入空气中,进一步降低近处的空气质量和导线的性能。分析声学图像可能需要一定的培训和学习,尤其是在理解不同类型的局部放电时。了解问题及其严重性有助于制定更好的报告、维修建议和更明智的后续行动。FLIR Si124声学成像仪采用人工智能算法分析局部放电,可助电气承包商一臂之力。用户可以将声学图像上传到FLIR Acoustic Camera Viewer云服务,后者会自动将这些图像与数千张局部放电图像进行比较。先进的人工智能服务有助于减少误差,加快报告制作,成为客户检查业务的关键优势。简单易用的特性也有助于使更多工人加入声学成像检测队伍,共同开展状态监测或预防性维护工作。声学成像仪重点检测区域对于局部放电易发生的区域,主要包括:★ 导线和母线★ 发电机★ 输配电设备★ 变电站★ 定子、电机和线圈★ 开关设备★ 变压器声学成像可以检测到超声波的能力,已成为公用事业组织用于确定是否存在局部放电的有效方法。它使专业人士能够执行更多例行预防性维护,有助于提供对即将发生的会导致关键系统停机的电气故障的关键初步预警。所以,电气供应商们要与时俱进,选择更有效、更快捷的工具检测电气设备的局部放电哦~想要了解更多详情。
  • 动态光谱成像:化工安全监测的“火眼金睛”
    历时近3年,完成“看见并定位”气体泄漏的创新之举,丰富安全预警监测手段… … 在前不久落幕的全国大学生课外学术科技作品“挑战杯”上,由南京大学电子科学与工程学院教授曹汛带领的科研团队,凭借项目“化工气体泄漏智能眼——光谱视频相机及预警系统”荣获主体赛道一等奖。指导老师曹汛年轻有为,他不仅是最年轻的国家科技三大奖一等奖完成人之一、“80后”国家重大仪器项目负责人,还是今年“中国青年五四奖章”获得者。“从实验室阶段的技术路径调研、原理验证与光学系统搭建,到样机阶段设计完善硬件、进行算法研发,最后对系统进行测试与优化,历时近3年。最终,在曹汛老师的悉心指导下,团队成员们攻坚克难,完成了‘看见并定位’气体泄漏的创新之举。”信息与通信工程专业博一学生周凯来是南大计算成像实验室成员之一,从研究生阶段便跟着曹汛从事光谱成像领域的科学研究。“永远保持兴趣和热爱,凡事只要热爱,就不会觉得太苦闷。”这是曹汛对学生最常说的话。也正是凭着自己对科研的热爱,为了攻克动态光谱成像“卡脖子”难题,他甘坐“冷板凳”,始终保持专注,钻研处于空白地带的动态高光谱成像技术,推动光谱成像由“静”至“动”跨越,引领动态高光谱成像国际科技前沿。这项研究成果不仅得到诺贝尔奖得主的积极关注和引用,还被多个国际权威机构评价为该领域数十年以来的“革命性进展”。对于普通大众来说,动态光谱成像是个完全陌生的新名词,然而在化工企业领域,这项技术却扮演着化工安全监测“智能眼”的重要角色。气体泄漏是化工企业火灾爆炸事故的基本原因之一,传统监测技术存在易受环境影响、监测范围小、报警滞后等问题,新兴的光谱视频监测技术也面临着被国外所垄断的困境。气体监测最大的困难在于要监测的泄漏气体看不见、摸不着,形状在不断变化,也没有清晰的边界和颜色特征,所以比传统目标的监测难度大大增加。“经过不断试验打磨,我们针对常见的化工泄漏气体,专门设计了光谱智能预警监控系统,实现气体泄漏的快速感知、实时监测与及时预警,优先防范和化解化工生产和环境污染的重大危险源。”在很长一段时间里,曹汛和团队成员马不停蹄,跑遍了全国上百个化工生产园区,“目前该系统已成功应用于全国10余个省市的大型化工园区和重点企业,大大降低了各类化工安全生产重大事故的发生。”在课题组成员眼里,曹汛是他们的“科研领路人”,而在曹汛的科研探索道路上,也有一位令他印象深刻的“人生导师”——南大校友、“两弹一星”元勋程开甲院士。“作为南京大学的一名教师,程院士第一次踏入罗布泊后,把一生中最好的20多年时光献给了茫茫戈壁,为科研倾注了全部的心血和才智。如何做一个纯粹的青年科技工作者,在所在领域作出成绩,程院士就是最好的榜样。”曹汛说,除了科研,他最喜欢做的事便是和学生们一起,未来还将带领他们将个人发展与国家需求相结合,在科研领域继续“追光之旅”。
  • 【飒特红外】推出红外热成像VOCs气体泄漏检测仪V88T
    VOCs治理迫在眉睫VOCs是什么东西?居然比PM2.5还厉害?最新的科学研究发现,VOCs是如今空气污染中最主要的物质——可吸入颗粒物PM2.5和臭氧O3的前体物,也是造成雾霾天气和臭氧污染的重要元凶。1. VOCs的定义在我国,国家标准GB/T 18883-2002 《室内空气质量标准》中对总挥发性有机化合物(Total Valatile Organic Compounds TVOC)的定义是:利用Tenax GC和Tenax TA采样,非极性色谱柱(极性指数小于10)进行分析,保留时间在正己烷和正十六烷之间的挥发性有机化合物。2. VOCs的分类VOCs种类繁多,常见的VOCs有100多种,按化学结构不同,VOCs可分为八类:烷类,芳香烃类,烯类,卤烃类,酯类,醛类,酮类,其他。其主要成分有烃类,卤代烃,氧烃和氮烃,它包括苯系物、有机氯化物、氟利昂系列、有机酮、胺、醇、醚、酯、酸和石油烃化合物等。3. VOCs的来源典型的VOCs排放源可分为人为排放源(包括固定源与移动源)和自然排放源(包括生物源与非生物源)两类,其中以人为排放源为主。VOCs排放行业众多,各行业涵盖范围广,共包括33个行业部门,86个细分行业,115个子排放源。4. VOCs的危害VOCs是无形中的环境杀手,对环境有较大危害,对水体、土壤和大气可造成污染。它亦是人体健康的阻击者,VOCs对人体健康的影响主要是刺激眼睛和呼吸道引发急性或慢性中毒,导致神经痉挛,甚至昏迷、死亡。若VOCs长期通过吸入或皮肤接触大量进入人体内,人体的神经系统会受到严重侵害。当居室中VOCs浓度超过一定浓度时,在短时间内人们会感到头疼、恶心、呕吐、四肢乏力,严重时会抽搐、昏迷、记忆力减退。5. VOCs治理政策环保部、发改委等6部门2017年印发《“十三五”挥发性有机物污染防治工作方案》。《工作方案》要求,到2020年,建立健全以改善环境空气质量为核心的VOCs污染防治管理体系,那么在《工作方案》中,环保部对VOCs做出了哪些治理措施呢?《工作方案》中,提出了5点要求。一是加大产业结构调整力度。加快推进“散乱污”企业综合整治,严格建设项目环境准入,实施工业企业错峰生产。二是实施工业源VOCs污染防治。全面实施石化行业达标排放,加快推进化工行业 VOCs综合治理,加大工业涂装VOCs治理力度,深入推进包装印刷行业VOCs综合治理,因地制宜推进其他工业行业 VOCs 综合治理。三是深入推进交通源VOCs污染防治。统筹推进机动车VOCs综合治理,全面加强油品储运销油气回收治理。四是有序开展生活源农业源VOCs污染防治。推进建筑装饰行业 VOCs 综合治理,推动汽修行业 VOCs治理,开展其他生活源 VOCs治理,积极推进农业农村源VOCs污染防治。五是建立健全VOCs管理体系。加快标准体系建设,建立健全监测体系,实施排污许可制度,加强统计与调查,加强监督执法,完善经济政策。VOCs治理难度和解决方案众所周知,气体检测热像仪可以帮助您快速、安全地“看到”数百种不可见气体,但并非所有类型的气体都可以通过光学气体成像(OGI)进行可视化。它的工作原理是测量通过一定体积气体的红外辐射。每种气体都有自己的光谱吸收特性,许多气体化合物会吸收一些红外能量,但只能在一定的窄波长范围内吸收。在这个非常狭窄的波长范围内,针对特定气体,OGI热像仪可以被此特定气体阻止的能量到达红外(IR)热像仪,从而可视化气体羽流(通常看起来像烟云)存在的位置,而这片云就是气体吸收该波长能量的地方。作为一家专注于红外热成像技术应用达33年之久的高科技企业,广州飒特红外股份有限公司,推出了集“气体检漏”和“红外测温”为一体的为“多种气体精准检漏”而生的红外气体探测仪V88T。该热像仪搭载二类超晶格制冷型探测器,工作温度在150K,具有超强的灵敏度,能精准探测细微的温度差异,避免遗漏可能的隐患点。在安卓系统的支持下,V88T可以OTA在线升级,让设备常用常新——用户可在机身设置内自主选择是否在线更新系统,让设备时刻保持最佳状态。同时,V88T还带有多种气体图像模式,微小的泄漏量也能被探测、捕捉。氨气探测试验红外气体探测仪V88T还通过了ATEX认证,配备了5.5寸OLED高清电容触摸屏,确保专业人员能更安全、更高效地完成工作。支持超远距离检测与激光定点测温,录制带有温度数据的红外视频。飒特红外V88T不仅能实现气体泄漏的可视化,还能快速检测工业生产与废气治理设备的“高温热点隐患”,赋能企业安全高效生产,一站式满足天然气、石油化工等工业企业的多种场景应用需求。管道连接法兰及接缝漏热情况评估值得一提的是,红外热成像技术除了应用在VOCs工业废气治理领域之外,在环保执法领域也发挥着重要的功能和作用。在面对不法企业夜间偷排污染气体的治理难题时,执法人员可使用红外气体探测仪V88T,开展常态化的空气质量检测与监督,现场拍摄废气偷排证据,为环境执法人员精准高效执法、判别气体类型及气体污染情况,提供有效的画面数据与技术支撑。飒特红外全新高端红外气体探测仪V88T产品优势• 气体可视化:将不可见的有毒气体可视化,快速定性和定位VOCs的泄漏源头;• 精细化泄漏检测:载有VOCs物料的设备、管线组件的密封点往往数量多,泄露气体量微小。光学气体热像仪使用高灵敏度的探测器,可以在安全距离内进行快速扫描,捕捉泄露气体的痕迹;• 远距离扫描:可实现远距离泄漏检测,解决不便到达的密封点泄漏检测工作,让泄漏检测工作变得高效便捷的同时,也保障工作人员的人身安全;• 防爆认证:设备具备防爆认证,轻松应对危险区域内的检测要求;• 非接触测温:非接触测温功能,快速查找泵和电机、管道和阀门等设备的异常热点;• 不停机检测:检测时无需关闭系统或接触设备,不影响企业生产;• 预测性维护:帮助企业建立设备预测性维护体系,保障生产安全,防患于未然;• 规避风险:帮助企业避免违反法规、减少罚款和收入损失;• 符合环境法规:满足环境监察取证要求,督促企业遵守环境法规;• 既响应国家的VOCs环保法规政策,又增强企业的生产安全。应用场景炼油厂、炼化厂、农药厂、化学处理厂、危化品停车场、危化品储罐区天然气企业、海上石油平台、天然气场站、天然气井场、天然气储存设施、天然气输送管道、天然气压缩机站、生物气发电厂、天然气发电厂、环保执法机构、LDAR检测服务公司。专家预计,气体泄漏检测可为工业领域节约7000万元能源损失。未来,红外热成像技术将在气体泄漏检测、电力测温以及其他民用工业领域得到更广泛的研发和应用,为中国的工业建设、经济发展和人民的安全、健康保驾护航。飒特红外33年专注红外测温作为中国首家工业红外热像仪研制生产企业,“飒特红外”创下中国第一台民用工业检测型红外热像仪、第一座现代化红外热像仪研发生产基地等八项行业第一,以“飒特红外”企业标准为蓝本起草的《工业检测型红外热像仪》国家标准自2006年起实施。作为国内最早“走出去”的红外检测厂商之一,2008年飒特红外就已登陆欧洲,目前实现欧盟本地化生产,向全球60多个国家和地区输出,位居欧洲市场前三强。飒特红外被评为中国专精特新“小巨人”目前,飒特红外旗下应用于工业测温、电力系统、安防监控、消防救援、科学研究等全行业产品矩阵,经过33年发展,旗下产品畅销海内外,覆盖日本、美国、法国等全球100多个国家与地区,客户包含中国电网、华为等很多世界500强公司,用户口碑及市场反馈良好。
  • “DNA损伤单分子偏振成像检测装置研制”项目通过验收
    12月9日,中国科学院计划财务局组织专家对生态环境研究中心汪海林研究员承担的“DNA损伤单分子偏振成像检测装置研制”项目进行现场验收。验收组专家听取了项目组的工作报告、使用报告、财务报告、测试组的测试报告,现场检查了实验装置的运行情况,审核了相关档案材料,经提问和讨论,验收专家组认为,该项目完成了任务书规定的各项任务,一致同意通过验收。   研制完成的“DNA损伤单分子偏振成像检测装置”,将高效快速分离和激光诱导荧光检测技术集成为一体,可高灵敏地检测DNA损伤产物 融入荧光偏振成像技术,可提供污染物引起DNA损伤的分子转动和构象等动态信息。   该装置为阐明环境暴露引起的DNA损伤的分子识别、修复及突变机制等环境健康风险评估研究提供了新颖的分析平台,在提高人们的健康卫生水平方面也具有潜在的应用价值。
  • 高光谱成像:检测火炬松梭形锈病发病率
    火炬松是美国南部最重要的森林树种,它生长迅速、适应性强,可用于建筑木材、胶合板和纸浆等。松梭形锈病是由真菌Cronartium quercuum f.sp. fusiforme(Cqf)引起的一种影响该物种的常见且具有破坏性的病害。这种真菌通常会感染幼树的茎,导致被称为“锈瘿”的肿瘤样生长物产生,可能会造成树木死亡或产生“锈丛”,从而妨碍树木生长,降低木材使用价值。种植抗病苗是限制该病害的最有效的措施。温室中抗病性测试在人工接种幼苗后的目视估计病害发病率和严重程度具有高度主观性,容易出现人为错误,且劳动密集。此外,目视评估只有在病害感染一段时间后,症状充分发展时才能进行。而高光谱成像可同时获取空间和光谱信息,提供了在不同空间尺度上分析光谱信息的机会,已成功应用于多种植物物种的病害和胁迫检测。基于此,在本文中,来自北卡罗来纳州立大学和密西西比州立大学的研究团队提出了一种利用高光谱成像技术筛选火炬松幼苗梭形锈病发病率的创新方法,具体目标为(1)开发高光谱图像处理管道,用于从火炬松幼苗图像中的特定感兴趣区域(ROI)中提取光谱数据;(2)基于来自(1)的特定ROI的光谱数据,评估用于区分患病和未患病幼苗的SVM分类模型。图1 火炬松幼苗高光谱图像采集的成像装置。【高光谱图像获取】线性扫描高光谱成像仪(Pika XC2,Resonon Inc.,Bozeman,MT,USA)用于收集400至1000 nm范围内的高光谱数据,光谱分辨率为1.3 nm。高光谱图像立方体的尺寸为1600×n×462,其中n为创建一个数据立方体使用的线扫描数,1600为每条线的像素数。获取高光谱图像后,通过阈值化归一化植被指数(NDVI)图像从背景中分割出幼苗,并通过使用Faster RCNN模型的目标检测来实现个体幼苗的描绘。随后使用DeepLabv3+模型对植物部分进行分割。并使用几何特征分割冠层像素。从植物片段中提取光谱数据后,训练支持向量机(SVM)分类模型用于患病和非患病植物的分类。【结果】图2 测试集随机组图像的茎像素(红色)和非茎像素(绿色)。对于每株植物,左图显示了地面实况标签,右图显示了DeepLabv3+模型预测结果。表1 利用DeepLabv3+对茎叶像素进行分割的像素精度和平均交并比(mIoU)值。表2 不同ROI的分类模型结果。图3 左:箱线图显示了从不同ROI提取的数据中使用SVM判别模型获得的平衡精度。ST:茎上半部分;S:全茎;SB:茎下半部分;WP:整株植物;C:冠层。右图:使用茎上半部分光谱数据的SVM分类模型的接收器操作特征(ROC)曲线与具有完美和不存在判别能力的模型进行比较。【小结】作者通过研究发现,本文所提出的方法可有效检测病害发病率。随着进一步研究图像采集和处理方法,以及通过使用自动化表型平台,火炬松幼苗的高通量表型分析将成为目前在抗性筛选中心所使用方法的一个组成部分。
  • 基于高光谱成像技术的青香蕉碰撞损伤检测
    香蕉是中国岭南特色水果之一,香蕉在采收和运送过程中往往处于绿硬期(青香蕉),在此过程中易受到各种碰撞损伤。不同类型碰伤均可加速香蕉果皮活性氧的积累进而导致香蕉果实的衰老腐败 青香蕉受到碰撞损伤后,微生物容易侵染损伤部位,经过催熟过程中的乙烯释放和果实软化后,造成於伤腐烂或黑斑花脸,严重影响其色泽品质和销售价格。因此,亟待寻找一种快速无损检测青香蕉碰撞损伤的方法。为探究有效检测青香蕉早期轻微碰撞损伤的方法,本文结合青香蕉的结构特点利用高光谱技术找出青香蕉关于碰撞损伤特性的特征波长段,实现碰伤程度的区分与可视化。研究为开发青香蕉表面碰伤快速无损检测系统,提高香蕉经济效益具有重要意义。1.材料与方法1.1青香蕉碰撞损伤程度分类青香蕉的品质分级标准14中,果身表面的机械类损伤面积是一个重要指标。标准规定,果身表面无碰压伤的青香蕉属于优等品;碰压伤面积小于1cm² 的属于一等品;碰压伤面积为1~2 cm² 的属于二等品;碰压伤面积大于2cm² ,属于劣等品将不进入市场。将碰伤的香蕉置于温度15℃、相对湿度88%的恒温恒湿环境中保存48 h取出切开,损伤面积如表所示。1.2 高光谱图像采集系统试验可采用彩谱科技有限公司的高光谱成像仪,主要包括高光谱相机、光源、载物台、滑轨、计算机控制硬件和软件系统。光源采用仪器自带的卤素灯,光谱仪的光谱范围为400~1000 nm,采样间隔为2.39 nm,将光谱范围分为256个频带范围。仪器扫描的具体参数设置:曝光时间20 ms,移动台前进速度1.4 cm/s,回退速度2cm/s,镜头与样本距离42 cm。本研究使用的光谱数据由256维图像组成。区别于三维的RGB图像,高光谱图像的数据信息高维且冗余,如果对每份样品的所有图像进行处理,不仅工作量庞大且后续的建模效果不佳。如图所示是同一份样品在不同波段下(500、600、700、800nm)的图像,对比可知:不同波段下的图像其呈现出的碰伤情况存在差异。因此探究青香蕉关于碰撞损伤的特征波段,利用特征波段下的图像提取碰伤部位的光谱数据,可为后续的检测模型提供可靠且精准的数据集。2结果与分析2.1 原始光谱数据预处理结果使用软件进行预处理,首先对原始光谱进行多项式平滑法处理,再采用多元散射校正法对光谱进行预处理,以降低极限漂移和散射效应。对原始样本数据集如图a先进行SG处理,将处理后的光谱曲线再进行多元散射校正法处理。处理后的效果如图b所示。可以看出,预处理后的光谱曲线修正了部分反射率为1的数据,总体曲线更加归一且平滑,噪音点减少,曲线的凹凸处变少。说明该预处理方法效果较好,后续研究所用的光谱数据皆为经过SG和MSC方法预处理后的数据。2.2基于BP神经网络的检测模型和可视化碰伤等级图像通过图像分割流程,将918张灰度图像进图像分割,提取香蕉碰伤部位的轮廓区域,同时利用图像全像素点下的反射率数据,用光谱反射率数据去表示碰伤轮廓区域的每个像素点所代表的信息。对健康样品、轻度碰撞伤样品、中度碰撞伤样品、重度碰撞伤样品的测试集的识别准确率分别为97.53%、92.59%、93.82%和96.29%,平均碰伤程度的判断准确率为95.06%。为了更好地展示分类结果,同时考虑检测的可视化,对每一个像素点用“00”代表健康,标记为黄色RGB(255,255,0) “01”代表轻度碰撞伤,标记为蓝色RGB(67,142,219) “10”代表中度碰撞伤,标记为紫色RGB(128,0,128) “11”代表重度碰撞伤,标记为红色RGB(255,0,0)的方式进行最后的输出显示。其中区域的总体识别结果若有85%以上的相同数值和颜色,那么本区域都用此数值和颜色进行归一显示,最后的可视化图像如图所示。3.结 论本文以青香蕉为研究对象,利用高光谱成像仪采集青香蕉健康表面和不同碰伤程度香蕉的光谱反射率数据和不同波段下的图像信息,结合特征变量筛选对青香蕉的碰撞损伤程度进行了研究,主要结论如下:1)采用3种类型的支持向量机算法,验证了青香蕉碰撞损伤的识别机理以及采用光谱数据和图像信息结合进行无损检测的合理性。2)对通过预处理和异常样本剔除后的数据进行特征波长提取和验证,得到9段特征波长。3)通过获取特征波长段下的图像,提取碰撞损伤区域的轮廓分布边界数据以及该区域的每个像素点对应的光谱反射率数据。将此数据作为BP神经网络的输入层进行训练,最后得到的模型对健康样品、轻度碰撞伤样品、中度碰撞伤样品、重度碰撞伤样品的测试集识别准确率为97.53%、92.59%、93.82%和96.29%。
  • 科技前沿 | 高光谱扫描成像技术在水环境监测领域的创新实践
    高光谱遥感技术具有“图谱合一”的特点,在获取地物图像的同时可以得到地物的连续光谱信息,进而迅速锁定超标污染来源,全面掌握区域水污染的整体状态,帮助解决水污染防治和水质达标中遇到困难的问题诊断,提供依据。传统的水质参数测量,采用点采样分析的方法,只能了解监测点附近水质状况。而高光谱成像仪则可采集一片水域的反射率光谱信号,以及代表性的测点采样化验数据,通过水体光谱特征与水质参数浓度之间的关系,建立水质参数反演算法,实现水质参数的定量化空间表达,其具有高效、监测范围广和便于长期动态监测等优点。打破传统监测局限 创新水环境监测模式传统水质监测方案:一是采集水样,经过实验室分析,二是固定式监测站,只能了解监测点的水质状况,难以捕捉时空变化规律。基于成像高光谱技术的遥感监测水质弥补传统方式的监测局限,优势互补,相互联合,共同提供水质监测解决方案。反演水质参数达15种以上,包括化学需氧量、总氮、总磷、氨氮、叶绿素a。多种监测手段融合分析,提供监测水质参数空间分布、趋势分析诊断报告。应用领域高光谱扫描成像遥测技术可应用于河流、湖泊、水库、近岸海域等污染空间分布、现状评估、溯源分析场景。无人机式成像高光谱遥测通过无人机搭载成像高光谱设备,对目标区域进行遥感测量,得到目标区域的图像和光谱信息,再利用反演模型计算光谱,可反演15种以上水质参数(包括化学需氧量、氨氮、总磷、总氮、悬浮物、浑浊度、透明度、溶解氧、锌、铜、铅、叶绿素、蓝藻等),定制参数,还可反演植被覆盖、土壤类型等。对监测数据进行整理分析,通过对飞行区域的参数空间分布、演化趋势进行分析并输出报告,进而进行污染追溯分析,实现对水污染防治的精细化管理。塔式成像高光谱遥测塔式相对于无人机式成像高光谱仪,可以实现更长时间的运行,在白天时均可探测。同时塔式高光谱仪成像范围较大,适合在湖库出入水口、河道支流汇入口、入海口等重点水域处临水部署。扫描成像技术:岸边高位采用倾斜角度探测和扫描,具有大范围监测和空间成像能力。可根据现场需求灵活配置“点-线-面”工作模式,监测范围可覆盖数百平米至数万平米的水域范围,单台设备即可获取不同尺度范围内的水质空间分布情况。自动标定:具备在线定标功能,大幅提高原始数据的准确性和可靠性,为水质多参数反演和深度应用提供必要的前提保障。应用实例2020/11 河北某区域某新区该水域面积较为宽阔,高光谱水质反演出总磷和化学需氧量,发现总磷达到Ⅲ类水质标准,化学需氧量有超过所属流域该新区水质标准的风险。实现了区域性水质多参数信息的及时高效获取,为水环境综合监管提供了新的技术手段。
  • VOCs及甲烷泄漏检测红外热成像仪(OGI)及探测器工程技术中心在焜腾红外揭牌成立
    近日,VOCs及甲烷泄漏检测红外热成像仪(OGI)及探测器工程技术中心(以下简称“技术中心”)在嘉兴经济技术开发区科创标杆企业——浙江焜腾红外技术股份有限公司(以下简称“焜腾红外”)正式挂牌成立,技术中心揭牌仪式在嘉兴长三角高层次人才创新园隆重举行。该技术中心专门设在浙江焜腾红外技术股份有限公司企业内,利用焜腾红外的技术平台进行技术研发和创新,基于焜腾红外的核心芯片技术,探索新的有毒有害及温室气体排放监测的技术监测手段。同时,焜腾红外董事长詹健龙先生担任该技术中心主任。揭牌仪式上,中国石油化工技术装备专业委员会理事、专委会秘书长丁武先生与浙江焜腾红外技术股份有限公司董事长总经理詹健龙共同为技术中心揭牌。技术中心揭牌该技术中心设在焜腾红外具有深远的意义,焜腾红外将通过积极创新和实践,与各行业共同推进并提高我国的VOCs及甲烷泄漏探测技术在环保和工业领域HSE(健康、安全和环境)中的应用创新发展,并拓展VOCs及甲烷泄漏探测技术在电力、煤矿、天然气储运、农业等各个行业的应用,为全面提升新质生产力、为国家双碳战略作出贡献。下一步,焜腾红外将进一步勇于创新,大胆试点,联合产学研各个领域的专家学者一起合作、一起探讨并实践这一新技术在各行各业中的应用,用科学创新提升运营管理水平。焜腾红外董事长詹健龙发表主旨演讲揭牌仪式上,浙江焜腾红外技术股份有限公司董事长詹健龙先生为广大来宾献上了主题为【制冷红外热成像芯片技术在石油石化行业VOCs及甲烷泄漏监测中的应用】的精彩主旨演讲。特邀嘉宾中国工业环保促进会副秘书长兼化工委员会主任李小平先生、华东理工大学资源与环境工程学院党委书记修光利教授、中石化(大连)石油化工研究院有限公司环保所副所长陈中涛先生等专家学者也分别围绕“双碳”背景下VOCs污染防治新要求、挥发性有机物监管政策进展和监测检测技术发展、VOCs及异味无组织排放监控、预警与溯源等主题进行了精彩的发言。目前,焜腾红外自主研发和生产的制冷型中波、长波气体泄漏探测器可有效监测到一氧化碳、二氧化碳、甲烷、乙烯、氨气、六氟化硫等400多种VOCs气体。焜腾红外自主研发生产的中波标准款(550 g)、小型款(350 g)、微型款(260 g)等不同规格的制冷红外气体泄漏探测器,波段在3.2-3.5 μm、4.2-4.4 μm、4.5-4.7 μm,像元间距为320*256(30 μm)640*512(15 μm),NETD≤15 mk@25℃;制冷型长波标准款及小型款红外热成像气体泄漏检测仪,波段在10.3-10.7 μm和7-10.7 μm,像元间距为320*256(30 μm)640*512(15 μm),NETD达25 mk@25℃;中波、长波气体泄漏探测器均采用高端制冷型高工作温度(HOT)二类超晶格(T2SL)红外探测器,以图像形式快速发现甲烷、一氧化氮、二氧化硫、乙烯、六氟化硫、氨气等气体的泄漏,适用于开放空间的泄漏检测,能远距离、大范围快速筛查电力、石化、化工生产储运装置的泄漏,并能精准定位泄漏或排放源头,极大提升泄漏检测的效率,具有视频录制、拍照和语音录制功能,便于监督执法现场取证。焜腾红外的气体泄漏检测热像仪、气云成像遥测仪、在线式VOCs红外气体泄漏可视化监测系统等系列产品均已上线,探测终端内采用高灵敏度高工作温度T2SL中波制冷红外焦平面探测器,通过有线网络可实时观测VOCs气体泄漏状态的双光图像,系统适用于工业领域VOCs气体泄漏的实时在线检测,例如炼油厂、海上油气开采平台、天然气存储运输场所、化工化工业、生物气体厂、发电站、农业等。焜腾红外的机载式VOCs气体泄漏可视化巡检系统,搭载了先进的自主量产制造的小型化高工作温度T2SL探测器,可对甲烷等400多种挥发性有机物VOCs的泄漏进行检测,快速实时捕捉到VOCs类气体的泄漏。红外热成像仪(OGI)及探测器在各行各业的广泛应用另据悉,7月31日国新办举行的新闻发布会上,财政部副部长王东伟表示:随着我国经济转向高质量发展阶段,亟需改革环境保护税,将挥发性有机物(VOCs)纳入征收范围。这一改革将进一步促进全社会、各行业对于VOCs污染防治的共同关注。焜腾红外紧跟国家政策导向和社会发展趋势,本次技术中心成立后,焜腾红外将充分用好这个技术平台,广泛联合产学研和应用领域各路专家学者,共同推进国产化有毒有害及温室气体排放监测手段和解决方案,进一步促进VOCs及甲烷泄漏检测红外热成像技术的研发、探讨与应用,提升红外热成像技术与探测器工程技术的研发生产能力与综合应用实力,为国家双碳战略助力,为各个行业的安全生产和生态环境保护事业做出不懈的贡献!焜腾红外是国内仅有的几家集生产与研发制冷型红外热成像芯片、探测器组件及激光芯片于一体的国家高新技术企业、国家级专精特新"小巨人"企业,始终坚持立足自主研发制冷型红外芯片技术,聚焦我国在红外芯片核心器件领域的"卡脖子"问题,突破核心关键技术,专注于红外热成像技术在VOCs工业废气治理领域的应用。为实现高端进口装备国产替代,振兴民族工业和能源行业绿色低碳发展作出了新的贡献。焜腾红外现已完全掌握高工作温度(HOT)制冷型二类超晶格(T2SL)光学气体成像红外探测器这一核心技术并真正实现量产。该技术通过了浙江科技评估和成果转化中心的科技成果鉴定:攻克了T2SL材料外延生长、器件结构设计、芯片制备工艺及探测器规模化工艺等方面“卡脖子”关键技术,在Ⅱ类超晶格材料结构的优化设计、器件制备、高真空封装处于国内领先水平,其中120K高温工作制冷探测器技术属国内首创,填补了国内空白。
  • 圆满落幕!环境新污染物分析检测创新技术论坛!
    3月2日,天津分析测试协会与仪器信息网联合主办的环境新污染物分析检测创新技术论坛,圆满结束,现场讨论氛围热烈。来自中海油天津化工研究设计院有限公司的王琪主任作为特邀嘉宾,主持出席了本次大会,与此同时,6所天津知名高校的权威专家进行了报告分享。报告嘉宾:汪磊 (南开大学环境科学与工程学院 教授/博士生导师)9:00-9:30,汪磊教授就微纳塑料的检测方法进行了分享,系统介绍了环境微塑料的检测方法开发与应用,并分享了课题组最新的科研进展。 报告亮点:微、纳塑料的定量检测方法缺乏是长期制约其环境行为与风险研究的瓶颈问题。被广泛采纳的“消解-分离-显微计数”检测方法仅能提供微塑料的数量丰度,并且难于对微塑料污染水平和传输通量进行量化。相比之下,质谱检测方法可提供更为准确的质量浓度信息。“原位化学解聚-单体小分子质谱检测-聚合物总量回溯”就是这样一种可准确定量环境中痕量微塑料聚合物的质谱检测新方法。报告结束后,汪磊教授与各位线上听众进行了热烈的现场互动,部分问答如下:Q:汪老师好,食品中微塑料和环境中微塑料检测的差异点有哪些呢,谢谢。A:食品中微塑料如果来源于包装材料,可考虑直接检测包装材料的释放,要简单很多。Q:汪教授好,微塑料的溯源您有研究吗? A:溯源目前没有太成熟的方法,我们做了一个微塑料成分指纹谱用于灰尘中微塑料溯源的工作,正在投稿,但也仅能针对行业溯源,也就是说来自纺织业的和非纺织业的。Q:汪教授您好,可以检测植物的根系和叶片中的微塑料吗?A:可以,但限定聚合物种类。实际环境样品很难测到,通常浓度不高,这部分我们是用的实验室培养的拟南芥,是不同剂量的胁迫,现在用的是荧光微塑料,但是还是想再进一步的进行定量检测。Q:汪老师好,做PLA微纳米塑料的定量时,怎么去考虑纳米塑料与环境微生物或者微生物的作用?以及这种作用对检出值的影响。A:最主要困难是乳酸背景值高,其他的影响不太大;因为加热碱消解加SPE。报告嘉宾:张晓丹 (安捷伦 分子光谱应用工程师)9:30-10:00 , 安捷伦张晓丹老师分享了安捷伦8700 LDIR 激光红外成像——生物体中微塑料全自动快速定性及定量分析,主要介绍了安捷伦公司利用8700LDIR激光红外成像技术。据介绍,该技术开发了专门的微塑料测试全自动解决方案,用户仅需将处理好的样品滴至标准的反射窗片后,软件即可自动完成颗粒的识别、定性测试统计以及粒径统计等。报告嘉宾:刘青 (天津科技大学 博士后/助理研究员)10:00-10:30,刘青老师为我们介绍了植物对有机磷酸酯的转化途径及机理研究,利用高分辨UHPLC-orbitrap-HRMS-MS进行非靶标分析识别了OPEs在植物体内的转化产物。3种OPEs共检测出25种产物,包括羟基化产物、水解产物、还原产物,以及多种结合态产物。Q:刘青博士,有机磷酸酯测定的质量控制如何把控,背景干扰的去除?A:有机磷酸酯的前处理过程尽量避免接触塑料制品,如果是环境样品 我们是有个专门的实验室只做环境样品的分析 前处理的质控我们会用氘代物质做一个回收率的监控。Q:刘青博士,对于低于检出限的有机磷酸酯测定结果,如何定值?A:如果是环境样品监测低于LOD 一般我们就认为是未检出;如果出于统计的目的当 检测值低于MDL时 用 MDL的值 除以 2代替。报告嘉宾:刘宪华 (天津大学 教授)10:30-11:00,刘宪华教授为我们分享了微塑料的分析测试及其环境影响研究。报告亮点:在实际环境中,微塑料和其他污染物的复合污染是普遍存在的环境污染现象,因而研究环境中微塑料介导的复合污染物质与生物体之间的相互作用具有重要现实意义,本报告以微塑料、抗生素和重金属在土壤、水体和沉积物等典型介质中的复合污染为研究背景,介绍了其中涉及的分析测试方法和环境影响表征手段。报告嘉宾:穆莉 (农业农村部环境保护科研监测所 副研究员)11:00-11:30 ,穆莉老师分享了典型纳米材料的环境识别技术及植物风险效应研究报告亮点:针对纳米材料分类、用途及存在的环境问题,介绍典型纳米材料的环境识别技术,包括分离提取技术以及相关的多种检测表征手段,进一步,介绍典型纳米材料属性对植物毒性影响的组学分析技术,为纳米材料科学合理应用提供科学技术支持。报告嘉宾:王捷 (天津工业大学 副院长/教授)11:30-12:00,天津工业大学的王捷副院长,为我们带来了关于膜基微流控耦合系统应用于痕量污染物检测研究的报告内容。报告亮点: 用于监测水中痕量污染物的传统技术存在例如检测成本高、周期长,技术门槛高等问题。因此迫切需要开发简单、廉价和灵敏度高的方法实现环境中有毒环境污染物的高效检测。基于微流控芯片的传感检测平台是近年新兴的检测技术。本报告围绕膜基微流控耦合系统展开研究,通过将不同的功能膜与微流控芯片合理的设计耦合实现不同的检测功能,具有所需样品少、测试时间短、灵敏度高的特点。本会议回放视频将在会议结束后1-3天内上线,可添加助教微信进入交流群。微信:13260310733
  • 【综述】红外热成像技术在FRP复合材料无损检测应用中的研究现状与进展
    引言红外热成像是具有非接触、检测面积大、检测结果直观等突出优势的新兴无损检测技术,近年来被广泛应用于金属、非金属、纤维增强复合材料以及热障涂层等的无损检测与评价。碳纤维增强复合材料(CFRP)与玻璃纤维增强复合材料(GFRP)是目前发展最为成熟、已被广泛应用于航空航天、船舶、交通运载和风力发电等领域的结构复合材料。然而,它们的层状以及非均匀微观结构使得它们在生产和使用过程中极易萌生和发展为多种类型的缺陷,如涂层脱粘、界面分层等,极大地降低了复合材料/涂层结构件的使用性能与寿命,严重时甚至酿成灾难性事故。热障涂层作为一种陶瓷层可沉积在基体材料的表面,对基体材料起到隔热保护的作用,目前已被广泛用作航空发动机、聚变反应堆、火箭喷管等高端装备的高温热防护部件。图1 某航空发动机及其涡轮叶片热障涂层结构示意图为控制FRP复合材料/涂层结构的质量,确保高端装备的安全可靠运行和低维护成本,开发先进的无损检测与评价方法或技术对其进行高效、可靠地检测与评价是非常必要的。目前比较有代表性的无损检测与评价技术有射线检测、超声检测、磁粉检测、渗透检测和电磁检测等。但这些方法各有所长,也有其各自的局限性。例如,超声法中耦合剂的使用会致使检测表面受到污染;电磁法虽易于实现自动化检测,但仅适用于非铁磁性材料,且多用于检测近表面缺陷信息。红外热波成像技术由于具有非接触、快速、检测面积大、检测结果直观等优点,非常适合于复合材料/涂层结构的在线检测与缺陷表征,近年来得到人们的重视和广泛关注。01 红外热波成像技术任何高于绝对零度的物体都会向周围环境发出电磁热辐射,根据Stefan-Boltzmann定律,其大小除与材料种类、形貌和内部结构等本身特性有关外,还与波长和环境温度有关,而红外热波成像技术即是利用红外热像仪通过遥测材料表面温度场,从而实现对材料结构特性和物理力学性能的无损检测与评价。根据被测对象是否需要施加外部热激励,该技术可分为主动式与被动式,其中主动式红外热波无损检测技术由于具有更高的热对比度与检测分辨率,近年来受到极大的关注。主动式红外热波检测技术是利用外界热源对待测试件进行热激励,同时利用红外热像仪记录其表面温度场的演化历程,并通过对所获得的热波信号进行特征提取分析,以达到检测材料表面损伤和内部缺陷的目的。根据外激励热源的不同,该技术又可被分为光激励红外热成像、超声红外热成像与电涡流红外热成像等。图2总结了目前主动式红外热波成像检测技术中的主要分类依据及分类结果。图2 主动式红外热成像检测技术的主要分类依据及结果虽然红外热成像无损检测技术种类众多,但由于所检测对象琳琅满目,且结构与物理特性比较复杂,因此在实际应用中需结合检测对象本身特性,选择一种相对合适且高效的主动式红外热波成像无损检测方法,从而达到对待测对象进行高分辨率、高精度、快速可靠检测与评价的目的。光激励红外热成像是主动红外热成像中一种相对高效的无损检测方法,由于其非接触、非破坏、检测时间短、检测面积大、易于实施等突出优点,在热障涂层结构、纤维增强复合材料无损检测与评价中备受关注。在该方法中,当外激励光源入射到待测试件时,基于光热转换效应所产生的热波扩散并与内部界面或缺陷相互作用,同时,利用红外热像仪远程记录待测试件表面的瞬态热响应,即红外热图像序列。然后,借助先进的后处理算法对所获取的热图像序列进行综合分析,从而实现待测试件的无损检测与定量表征。图3为光激励热成像技术原理和目前常用光激励红外热成像检测系统。图3 光热无损检测原理及典型闪光灯激励热成像检测系统此外,根据热激励形式的不同,红外热成像技术又可被分为红外脉冲热成像、红外锁相热成像与红外热波雷达成像,这也是根据红外热成像发展历程、目前最为常用的分类方法之一。红外脉冲热成像技术检测效率高,但其探测深度通常较浅,无法满足对材料深层缺陷高分辨率检测的要求;且其检测结果易受表面加热不均匀、表面反射率及发射率不均等影响,瞬时高能量脉冲也易使材料表面产生热损伤。为克服红外脉冲热成像技术的局限性,红外锁相热成像技术应运而生,但由于该技术在单一调制频率热激励下仅能探测与其热扩散长度相对应深度的内部缺陷,因此对FRP复合材料或热障涂层类结构内不同深度或不同铺层界面的缺陷,需选择不同调制频率对待测试件进行激励,因此,该方法检测时间仍相对较长且易出现漏检。红外热波雷达是一种新兴的无损检测技术,具有红外脉冲热成像与红外锁相热成像技术所无法比拟的突出优势,如高分辨率、高检测效率、大探测深度等,近年来备受关注。表1总结了红外脉冲热成像、红外锁相热成像以及红外热波雷达成像这3种技术的优缺点及适用范围。02 FRP复合材料光激励红外热成像无损检测研究现状2.1 红外脉冲热成像检测技术红外脉冲热成像技术是发展最早且目前应用最为广泛的一种红外热波无损检测技术,该技术是使用高能光源(如激光、卤素灯、闪光灯)对待测试件进行非常短时间(通常几毫秒)的脉冲激励加热,由于内部界面或缺陷的热阻效应会对待测试件表面温度场产生差异,然后,利用红外热像仪同步记录这种温度差异,并借助于先进的后处理算法可实现对待测试件内部界面或缺陷的无损检测与评价。红外脉冲热波检测技术检测速度快,且对厚度较小的试件具有较好的检测结果,但其探测深度非常有限,不适用于检测大厚度构件。此外,该技术还易受表面加热不均、表面发射率不均等影响,瞬时高能量脉冲也易使试件表面产生热损伤。FRP复合材料的强各向异性和显著内部界面效应,极易使得其产生界面分层等类型缺陷,极大影响FRP复合材料结构或装备的使用性能。[英国巴斯大学Almond等]对CFRP复合材料裂纹状缺陷的边缘效应进行了研究,并提出了一种瞬态热成像法测量缺陷尺寸的方法。[加拿大拉瓦尔大学Maldague等]提出了一种将脉冲热成像与调制热成像技术相结合的红外脉冲相位热成像检测技术,该技术基于傅里叶变换可获得能无损表征CFRP复合材料的相位图像,因此克服了脉冲热成像技术对表面加热均匀性的限制。[意大利学者Ludwig等]研究了红外脉冲热成像检测技术中的热损失与三维热扩散对缺陷尺寸测量的影响。[加拿大拉瓦尔大学Maldague等]为了克服脉冲热成像技术的局限性,提出了双脉冲激励热成像检测技术,并表明该技术可进一步增强热对比度。[加拿大学者Meola等]利用脉冲热成像法对GFRP复合材料的低速冲击损伤进行了无损检测。[英国巴斯大学Almond等]又通过解析法研究了脉冲热成像技术的缺陷检测极限与缺陷径深比、激励能量以及缺陷深度都密切相关。[伊朗桂兰大学Azizinasab等]还提出了一种使用局部参考像素矢量来处理脉冲热成像检测结果的瞬态响应相位提取方法,实现了CFRP复合材料缺陷检测和深度预测。此外,为增强FRP复合材料缺陷检测效果,许多集成先进特征提取方法的脉冲热成像检测技术也被提出,例如主成分热成像、矩阵分解热成像、正交多项式分解热成像和低秩稀疏主成分热成像。国内的哈尔滨工业大学、电子科技大学、湖南大学、东南大学、火箭军工程大学、首都师范大学、南京诺威尔光电系统有限公司等科研单位也对FRP复合材料红外脉冲热成像无损检测技术开展了大量研究工作,并取得了丰硕的研究成果。[首都师范大学]研究了GFRP复合材料脉冲热成像检测的热图像序列的分割与三维可视化,并提出了一种基于局部极小值的图像分割算法。[北京航空航天大学]对FRP复合材料次表面缺陷红外脉冲热成像无损检测的检测概率进行了深入研究,并分析了阈值、特征信息提取算法等对检测概率的影响。此外,国内研究学者还提出集成了稀疏主成分分析、矩阵分解基算法、流形学习[30]和快速随机稀疏主成分分析等算法的红外脉冲热成像检测技术。2.2 红外锁相热成像检测技术红外锁相热成像技术是20世纪90年代初发展起来的一种新型数字化无损检测技术,该技术是利用单频正弦调制的热激励源对待测试件进行加热,然后,待测试件内部将也产生一个呈周期性变化的温度场,由于缺陷区与无缺陷区处的表面温度场存在差异,因此采用锁相算法可对表面温度场进行幅值与相位提取,最终实现对材料表面损伤或内部缺陷进行无损检测与评价。红外锁相热成像检测技术的探测范围要大于红外脉冲热成像检测技术,此外,通过降低激励频率大小可增大探测深度。英国华威大学和意大利那不勒斯大学等研究学者较早地将红外锁相热成像技术用于CFRP航空件缺陷检测,并证实了该技术与瞬态热成像与超声C扫描无损检测技术相比,更适于CFRP航空件表面冲击损伤的快速无损检测。[Pickering等]研究了同等激发能量下,红外脉冲热成像和红外锁相热成像对CFRP复合材料分层缺陷的检测能力。[Montanini等]证实了红外锁相热成像技术也可用于厚GFRP复合材料的无损检测,并深入研究了与缺陷几何形状和深度相关的检测极限问题。[Lahiri等]发现随着GFRP复合材料缺陷深度增加,利用红外锁相热成像技术所获得的相位对比度增大,而热对比度却减小。[Oliveira等]提出了一种融合光学锁相热成像和光学方脉冲剪切成像的CFRP复合材料冲击损伤高效表征方法。国内哈尔滨工业大学、浙江大学和东南大学等科研人员也对FRP复合材料红外锁相热成像检测开展了较多有价值的研究工作。[哈尔滨工业大学]对CFRP复合材料分层缺陷的大小和深度以及热物性的无损检测与定量评价,开展了系统的理论与实验研究,并提出了多种先进特征增强算法来提高其内部分层缺陷的可视性。[浙江大学]使用红外锁相热成像无损检测CFRP复合材料分层缺陷,并利用深度学习对测量过程中的传感器噪声、背景干扰等进行有效去除,显著提高了CFRP复合材料次表面缺陷无损检测与定征的精度。[东南大学]针对CFRP复合材料分层缺陷红外锁相热成像无损检测中所存在的热成像数据缺失以及低帧率导致的低分辨率问题,提出了基于低秩张量填充的热成像检测技术,不仅可有效解决红外锁相热成像数据高度缺失问题,还可显著提高常用红外热像仪的帧频率。2.3 红外热波雷达成像检测技术近年来,红外热波雷达成像技术因检测效率高和灵敏度高以及不易对材料产生热损伤而受到越来越多的关注,并开始应用于FRP复合材料的无损检测与评价。红外热波雷达成像技术具有红外脉冲热成像技术与红外锁相热成像技术所无法比拟的优势,但由于被用于FRP复合材料无损检测与评价的时间并不长,尚存在一定的局限性。例如,由于通常采用较低调制频率激励源去探测较深范围的内部缺陷信息,随之而来的是热扩散长度的增大,致使检测分辨率降低;另外,为提高检测信号的信噪比,通常采用增加热流激励强度的方法来解决,但在检测重要目标构件时,为防止对检测对象的热损伤,这种方法并不适合。[加拿大多伦多大学Mandelis教授]与[印度理工大学Mulaveesala教授]首先将线性调频雷达探测技术引入到红外热成像检测技术中,提出了脉冲压缩热成像或热波雷达无损检测技术。为显著提高探测热波信号的信噪比与灵敏度,随后提出了热相干层析成像和截断相关光热相干层析成像技术,截断相关光热相干层析成像技术的具体原理如图4所示。图4 截断相关光热相干层析成像检测技术原理:(a) 截断相关光热相干层析成像数学实施;(b) 激光诱导热成像系统框图印度理工学院与印度塔帕尔工程技术大学等科研人员还将脉冲压缩热成像与红外脉冲热成像等其他检测技术在检测FRP复合材料次表面缺陷时的检测性能进行了对比,并分析了各种技术的优势所在。为增强FRP复合材料分层缺陷检测,[比利时根特大学]也提出了离散频率相位调制波形的热波雷达技术,并证明了该技术具有更高的深度分辨率。国内的科研人员也对脉冲压缩热成像或热波雷达开展了较多的研究工作,并取得了重要的创新研究成果。[哈尔滨工业大学]较早地将红外热波雷达成像技术拓展到CFRP复合材料铺向和分层缺陷的无损检测与评价,并对热波雷达检测技术的特征提取方法也开展了深入研究。[湖南大学]和[电子科技大学]还分别用感应红外热成像/热波雷达检测技术和参考脉冲压缩热成像检测技术对CFRP复合材料分层缺陷检测,并取得了较为满意的检测效果。[东南大学]也提出了正交频率相位调制波形的热波雷达检测技术,可有效增强CFRP复合材料分层缺陷的检测效果。03 热障涂层红外热波成像无损检测研究现状关于热障涂层红外热波检测技术的研究始于20世纪80年代,伴随着信息电子与计算机技术的快速发展,近年来在航空和先进装备等领域受到极大关注。在目前的热障涂层红外热成像无损检测中,仍以光激励红外热成像检测技术为主,这仍然是由于光激励红外热成像技术具有非接触、快速、检测面积大、检测结果直观等突出优点,非常适合于热障涂层结构性能与健康状况的在线检测与表征。根据激励热源生热机理的不同,除光激励红外热成像检测技术外,其他无损检测方法还包括:超声热成像、振动热成像和涡流热成像。3.1 红外脉冲热成像检测技术针对热障涂层红外脉冲热成像无损检测,国外专家学者较早地开展了相关研究,并取得了较多的研究成果。[Cielo等]利用红外脉冲热成像技术无损检测热障涂层,研究表明当光学穿透深度远小于而加热区域远大于涂层实际厚度时,该技术可有效表征热障涂层热物性和表面涂层厚度。[Liu等]提出了可无损检测热障涂层内部裂纹和厚度不均匀性的稳态热流激励热成像技术,可实现直径远小于1mm的裂纹检测。[Shepard等]利用红外脉冲热成像技术对热障涂层厚度和脱粘缺陷进行无损检测,并结合先进后处理方法提高了时空域分辨率和信噪比。[Marinetti与Cernuschi等]利用红外脉冲热成像技术结合机器学习和相位特征提取方法,系统地研究了热障涂层结构中的表面涂层厚度变化、脱粘缺陷以及涂层过厚与粘附/脱粘缺陷的区分问题。[Bison与Cernuschi等]为无损评价热障涂层老化程度以及完整性,利用红外脉冲热成像技术检测了热障涂层面内与深度方向热扩散率以及孔隙率。此外,利用红外脉冲热成像检测技术还可监测热障涂层损伤演化历程以及寿命评估,且热障涂层粘结界面处粗糙度形貌、深度以及基底强度等对其损伤演化也有重要影响。[Ptaszek等]还研究了热障涂层表面非均匀及红外透光性等对其光热无损检测的影响。[Mezghani等]利用激光激励红外脉冲热成像技术无损检测了表面涂层厚度变化。[Unnikrishnakurup等]利用红外脉冲热成像技术和太赫兹时域谱技术同时对不均匀涂层厚度进行测量,并获得了对热障涂层厚度估计小于10.3%的平均相对误差。虽然我国关于热障涂层红外脉冲热成像无损检测的研究起步较晚,但仍取得了重要研究成果。[北京航空航天大学]利用红外脉冲热成像技术,通过使用有限元数值模拟与热成像检测实验方法,对存在脱粘缺陷和厚度不均匀时热障涂层表面温度场以及热障涂层的厚度与疲劳特性进行了较为深入的研究。[北京航空材料研究院]利用闪光灯激励红外脉冲热成像技术不仅检测出直径小于0.5mm的脱粘缺陷,还识别出了肉眼无法观察到的微裂纹。近来,关于热障涂层激光扫描热成像技术的无损检测与评价研究也开始出现,[北京理工大学]和[南京理工大学]利用线型激光扫描热成像技术实现了对热障涂层脱粘缺陷以及20~150μm厚薄涂层的高精度无损检测与评价。为了检测热障涂层表面微小裂纹,[北京理工大学]还开发了一种将线型激光快速扫描模式与点激光精细扫描模式相结合的激光多模式扫描热成像检测技术,实现了仅9.5μm宽表面微小裂纹的高效检测。3.2 红外锁相热成像检测技术不同于热障涂层红外脉冲热成像无损检测研究,国内专家学者较早地开展了热障涂层红外锁相热成像无损检测的研究,而国外对此的研究还很少。[火箭军工程大学]利用红外锁相热成像技术对涂层厚度进行检测,并表明该技术可实现对涂层厚度的快速检测,且检测精度可达到95%。[哈尔滨工业大学]利用红外锁相热成像检测技术和热波信号相关提取算法对热障涂层脱粘缺陷进行检测,并研究了光源功率、分析周期数和激励频率大小等对检测结果的影响。[哈尔滨工业大学]随后利用激光激励红外锁相热成像技术高精度地量化了SiC涂层碳/碳复合材料的薄涂层厚度分布的均匀性。[上海交通大学]针对热障涂层内部裂纹缺陷的快速无损检测与评价,也提出了一种基于多阈值分割和堆叠受限玻尔兹曼机算法的红外热成像无损检测技术。此外,[韩国国立公州大学Shrestha和Kim]利用红外脉冲热成像技术和红外锁相热成像技术对热障涂层表面不均匀涂层厚度进行了无损检测与评价,并开展了有限元数值模拟与热成像检测实验分析了各种技术的优势所在。3.3 红外热波雷达成像检测技术红外热波雷达成像作为一种新兴的无损检测技术,其高信噪比、大探测范围等突出优势更利于热障涂层次表面脱粘缺陷的高精度无损检测。而目前关于热障涂层红外热波雷达成像无损检测与评价的研究还鲜有报道,目前仅有国内的哈尔滨工业大学和东南大学针对热障涂层红外热波雷达成像无损检测开展了相关的理论与热成像检测实验研究工作。[哈尔滨工业大学]利用红外热波雷达成像技术对热障涂层脱粘缺陷进行检测,该技术利用线性调频信号调制光源强度,并引入了互相关和线性调频锁相提取算法,研究表明该技术可实现热障涂层脱粘缺陷的有效检测。[东南大学]基于Green函数法,对热障涂层光热传播理论进行了较为深入的研究,并提出了一种先进非线性调频波形的脉冲压缩热成像检测技术,可实现热障涂层次表面脱粘缺陷的高信噪比、大探测深度的高分辨率检测。结语本文介绍了红外热成像技术在FRP复合材料和热障涂层无损检测应用中的研究现状和进展,通过文献调研和相关研究结果分析,可发现,由于FRP复合材料和热障涂层的复杂结构特性,使得传统的无损检测技术无法较好地实现高效可靠的无损检测与评价。作为新兴的无损检测技术,红外热波雷达成像技术由于具有高分辨率、大探测深度、检测结果直观等突出优点,为FRP复合材料和热障涂层的高精度无损检测与评价提供了新契机。此外,在对FRP复合材料和热障涂层红外热成像无损检测进行研究的过程中,笔者也发现,红外热成像无损检测技术的发展还面临着一些主要瓶颈制约问题,也促使红外热成像检测技术须向多样化、智能化、集成化和多源信息融合方向发展,呈现出以下发展趋势:1) 多样化传统无损检测方法和红外热成像等新型无损检测技术都有其各自的优缺点及适用范围,随着检测对象的多样化和检测要求的多元化,所需要的检测手段也呈现多样化发展的趋势,具体体现在:①热激励源由卤素灯、超声和电磁等向半导体激光器、相控阵超声等其他热激励形式发展;②随着计算机和电子信息技术的快速发展,传统的红外脉冲热成像和红外锁相热成像向着新兴的先进激励波形脉冲压缩热成像或热波雷达成像检测技术方向发展。2) 智能化近年来人工智能技术的快速发展使得基于深度学习模型的红外目标识别与跟踪方法取得了巨大进步,这无疑为红外热成像无损检测技术的进一步发展提供了很好的发展契机。深度学习方法的高识别率特点使其在红外目标特征识别、红外图像分割与分类方面性能优异,在精度和实时性方面,甚至远远赶超传统检测方法。人工智能赋能红外热成像检测技术,有望取代人工判断,推动红外热成像无损检测技术向着智能化检测方向发展。3) 集成化红外热成像检测系统通常需要激励热源、红外热像仪、光路等调节装置、固定装置等模块,体积较大、结构较为复杂,且仍需人工或仪器自动采样。为满足实际无损检测应用中原位测量及低能耗的需求,红外热成像检测技术需逐步向小型集成化方向发展,最终实现无损检测现场的便携式携带和操作。4) 多源信息融合发展多源多模态热成像数据能比单一热成像数据提供更多的关键信息,此外,在信息呈现和表达上,多来源、多模态红外热成像数据还增加了无损检测结果的鲁棒性。因此当检测要求较高时,常常需要采用优势互补、多种检测方法相结合的方式,通过多源多模态热成像数据的融合与集成,最终提供优质、高效、安全、可靠的无损检测解决方案。因此,红外热成像技术也需向多源信息融合方向发展。
  • 近3000万!广东发布2023-2024年VOC监测及大气污染源监控监测招标公告
    某招标网站公开显示,2023-2024年广东省VOC监测及大气污染源监控监测能力建设项目招标公告发布,潜在投标人应在广东省政府采购网https://gdgpo.czt.gd.gov.cn/获取招标文件,并于2023年11月07日09时30分 (北京时间)前递交投标文件。具体招标内容如下:1、项目编号:GPCGD231115HG282F2、项目名称:2023-2024年广东省VOC监测及大气污染源监控监测能力建设项目3、采购方式:公开招标4、预算金额:29,970,000.00元5、采购需求:①合同包1(便携式傅立叶变换红外光谱分析仪(固定污染源废气)):合同包预算金额:9,000,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)1-1环境监测仪器及综合分析装置便携式傅立叶变换红外光谱分析仪(固定污染源废气)1(项)详见采购文件9,000,000.00-本合同包不接受联合体投标②合同包2(红外热成像气体检漏仪):合同包预算金额:6,600,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)2-1环境监测仪器及综合分析装置红外热成像气体检漏仪1(项)详见采购文件6,600,000.00-本合同包不接受联合体投标③合同包3(VOC在线监测设备):合同包预算金额:6,600,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)3-1环境监测仪器及综合分析装置VOC在线监测设备1(项)详见采购文件6,600,000.00-本合同包不接受联合体投标④合同包4(便携式VOC气体检测仪(PID和FID)、便携式非甲烷总烃及苯系物分析仪):合同包预算金额:2,850,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)4-1环境监测仪器及综合分析装置便携式VOC气体检测仪(PID和FID)1(项)详见采购文件2,850,000.00-4-2环境监测仪器及综合分析装置便携式非甲烷总烃及苯系物分析仪1(项)详见采购文件--本合同包不接受联合体投标⑤合同包5(无人机及大气环境监测系统):合同包预算金额:2,520,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)5-1环境监测仪器及综合分析装置无人机及大气环境监测系统1(项)详见采购文件2,520,000.00-本合同包不接受联合体投标⑥合同包6(便携式多种气体检测仪等设备):合同包预算金额:2,400,000.00元品目号品目名称采购标的数量(单位)技术规格、参数及要求品目预算(元)最高限价(元)6-1环境监测仪器及综合分析装置便携式多种气体检测仪 (电化学传感器法)1(项)详见采购文件2,400,000.00-6-2环境监测仪器及综合分析装置便携式紫外烟气分析仪1(项)详见采购文件--6-3环境监测仪器及综合分析装置便携式颗粒物分析仪1(项)详见采购文件--本合同包不接受联合体投标
  • 我国首台可移动式中子成像检测仪问世 弥补无损检测不足
    p   记者7月17日从中国工程物理研究院核物理与化学研究所获悉,我国首台可移动式中子成像检测仪日前由该所研制成功。这种能够在集装箱货车中运输的中子检测设备,可实现待检对象的现场或在线检测,未来在我国航空航天领域重大装备制造中将发挥重要作用。 /p p   可用于裂痕探测、材料性能分析等领域的中子成像检测,由于弥补了X射线等其他无损检测方式的不足,正广泛用于重大装备制造领域。但由于传统的中子成像检测设备自身体积较大,难以对大型、超大型装备进行现场检测。 /p p   在国家重大科学仪器设备开发专项支持下,中物院核物理与化学研究所龚建研究员率领团队研发的可移动式中子成像检测仪,由小型加速器中子源、准直屏蔽系统、样品承载系统、成像系统、控制系统、数据采集处理系统及氚净化处理系统等组成。设备长6米,占地面积20平方米,仅一个房间大小 总重3.5吨,可以装在一到两辆集装箱货车中运输。对核心的小型加速器中子源,研究团队采用整体小型化和集成化设计思路,对离子源、高压电源及加速管等关键部件进行了特殊设计、验证和研制,满足了中子成像检测对加速器中子源小型化和高产额的应用需求。 /p p   “该仪器的成功研制,带动了高产额小型加速器设计制造、中子探测技术,及航空发动机空心涡轮叶片、航天火工品的检测技术进步,打破了国外对这种广泛用于核能、航空航天等高端领域特种检测设备的封锁。”研究团队相关负责人表示,目前该设备已在航空发动机空心涡轮叶片残余型芯检测及航天火工品系列产品质量检测中得到了成功应用。 /p
  • 高光谱成像技术在果蔬品质检测中的应用
    近年来,食品安全问题备受关注,人们对果蔬品质与安全标准的要求也越来越高,已成为社会关注的热点。通常,果蔬品质包括了形状、颜色、大小和表面缺陷等外部品质与糖度、酸度、硬度、可溶性固形物含量、淀粉含量、水分和成熟度及其他营养元素的含量等内部品质,其品质好坏是其市场销量的重要因素。传统果蔬品质检测方法如化学法、高效液相色谱法、质谱分析法等通常对待测物具有破坏性,且速度慢。机器视觉和光谱技术具有快速、无损、可靠等优点,近年来广泛用于果蔬品质检测中。其中,机器视觉技术通过提取和分析果蔬形状、大小、颜色及表面缺陷等空间信息进行外部品质检测,而近红外光谱技术主要对果蔬内部品质进行检测。高光谱成像技术将图像与光谱技术相结合,可同时获取反映待测物内外部品质的光谱信息与空间信息,近几年国内外对其在果蔬品质的无损检测中进行了广泛的研究。本文将从高光谱成像技术的基本原理与其在果蔬品质无损检测中的研究与应用等方面,介绍其在该领域的最新研究进展。1、高光谱成像技术原理高光谱系统中的每个像元均可获取同一个光谱区间内几十到几百个连续的窄波段信息,并得到一条平滑而完整的光谱曲线,同时整个成像系统还可获取被测物的空间信息,实现对待测物内部成分与外观特征的同时检测,具有光谱连续与分辨率高等特点。系统获取的高光谱图像可用一段连续波段的光学图像组成的立体三维图像来表示,如图2所示。其中XY平面的二维图像表示物体的空间信息,如形状大小、缺陷等。由于物品外部变化会影响反射光谱,故形状、颜色或缺陷在某一特定的波长下图谱会有变化。λ坐标表示物体的光谱信息,将反映出待测物成分结构等内部品质。本研究应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。2、果蔬外部品质的检测市场上人们对果蔬的直接感受就是其外部品质的好坏,即对颜色、新鲜度、大小、机械损伤、冻伤与腐烂等方面的判断。传统的机器视觉技术在果蔬外部品质的检测中由于精度低、操作复杂,很难区分出机械损伤、冻伤、腐烂及新鲜度等方面外部特征。高光谱成像技术恰好克服了这一缺点,能够实现全方位的无损检测,而且精度高、易于操作,近年来逐步用于果蔬外部品质的检测中。新鲜度是反映果蔬品质的重要指标。刚采摘的果蔬通常需经过储存、运输,最终到达消费者,该过程将影响其新鲜度品质。一般而言,人们对果蔬新鲜度的主观判断是不准确的。分别在失水0、10、24、48小时状态下,利用成像光谱仪采集了小白菜、菠菜、油菜、娃娃菜等四种蔬菜叶片的光谱图像并进行对比分析。其中,小白菜叶片在不同失水时间下的高光谱图像与机器视觉图像的对比分析如图3、4所示。从中可以看出,随着时间的变化两幅图中的叶片状态均有明显变化,但机器视觉图像只能看出失水状态,而高光谱图像通过分析光谱信息的变化发现,叶片在失水过程中其外观形态及内部叶绿素均有变化,叶绿素相对含量值预测模型的相关系数r=0.76,说明高光谱技术可以有效辨别蔬菜叶片的新鲜度。利用高光谱技术和ANN预测模型对苹果冻伤进行了研究,如图5所示。实验采用如图6所示过程,在400-1000 nm波段的冻伤苹果高光谱图像中选择5个主成分波段(717,751,875,960和980 nm)进行ANN模型的建立,其训练集、测试集和验证集的相关系数分别为0.93,0.91和0.92,最终实现了98%以上的识别准确率。对80个苹果样本分别采集4块尺寸为2 cm×2 cm×1.5 cm区域中的高光谱图像,利用偏最小二乘回归法来估算可溶性固形物含量反射数据与近红外光谱数据之间的关系,得到交叉验证系数为0.89,均方根误差0.55%,最后成功绘制出主要波段的高空间分辨率SSC图像,如图7所示。从图中可以看出靠近苹果边缘部分相比于中心部分有着更高的SSC值。结果表明,可用近红外高光谱成像技术测量苹果的可溶性固形物含量。3、结论随着生活水平的提升,人们对健康食品的品质要求越来越高。传统的机器视觉技术和物理化学方法在测量果蔬品质方面操作复杂、破坏性强,难以满足检测需要。高光谱成像技术融合了机器视觉、光谱和图像处理技术,产生的图像是“图谱结合”的三维数据立方体,不仅包含了待测物的空间信息特征,同时还包含了待测物的光谱信息,能够准确、快速、无损的检测出农产品的品质,并且操作简单,近年来广泛应用于果蔬品质的检测中。但是高光谱成像技术在采集和处理图像数据的过程中,受限于仪器性能和处理速度的影响,该技术现目前主要应用于基础性研究,并未广泛应用于工业的在线实时检测中。针对这些问题,为了实现果蔬品质的商业化在线检测,还需要做到如下两点:一是改进并升级高光谱成像技术的相关设备比如成像光谱仪,提升其性能并降低其生产成本,利于高光谱成像技术在果蔬品质检测中的推广;二是针对全波段的、不同品种的果蔬高光谱图像进行特征波长选取,以降低数据冗余量,减少高光谱图像的获取以及处理时间。尽管如此,随着社会发展与科学进步,高光谱成像技术将不断提升和改进,未来在农产品、食品安全领域将具有更加广阔的发展空间和应用前景。
  • 全日程|第三届新污染检测技术网络大会!高校科研大咖齐聚!
    2022年9月27日,生态环境部发布了关于公开征求《重点管控新污染物清单(2022年版)(征求意见稿)》意见的通知,明确了四大类,共计14 种新污染物。基于此,仪器信息网“第三届新污染物检测技术”网络研讨会将于11月15-16日召开(免费报名),大会围绕最新政策、标准,设置新污染物筛查、微塑料与抗生素、POPs三大专场。为促进新污染物研究及检测技术的发展,本届大会一如即往对听众免费直播。为保障听会质量,大会将公开招募800人参会,招满即止,请提前报名抢位!审核通过者将在1-3天内收到短信参会提示。点击链接报名:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/newpollutant2022/会议日程(最终日程以直播日程为准):11月15日 新污染物筛查与暴露评价9:00- 9:30新污染物调查试点的环境监测最新进展(拟定)杜兵(国家环境分析测试中心 污染调查评估研究室主任)9:30- 10:00基于全二维气相色谱-飞行时间质谱的大气中新型高风险有机污染物的非靶向识别高丽荣(中国科学院生态环境研究中心 研究员)10:00-10:30非凡创新- SCIEX ZenoTOF ™ 7600多重碎裂质谱助力新污染物筛查刘冰洁(SCIEX FEF 领域全国应用经理)10:30-11:00新型及未知全氟化合物风险识别孙红文(南开大学环境科学与工程学院教授 教授)11:00- 11:30新污染物非靶向智能分析技术与应用韦斯(南京大学 副教授)11月15日 POPs分析检测专场13:30-14:00环境中新兴POPs分析方法及污染特征研究进展(拟定)余刚(清华大学环境学院 教授)14:00-14:30Online SPE LC/MS/MS 测定水中PFAS 类化合物的自动化分析解决方案王智聪(安捷伦科技(上海)有限公司 应用工程师)14:30-15:00GCMS在短链氯化石蜡分析中的应用尹戈(岛津企业管理(中国)有限公司 应用工程师)15:00-15:30持久性有机污染物的生成特征和自由基机制杨莉莉(中国科学院生态环境研究中心 副研究员)11月16日 微塑料、抗生素分析检测9:30- 10:00O-PTIR显微光谱技术识别环境中微塑料来源(拟定)苏宇(东南大学能源与环境学院 教授/研究员)10:00-10:30Perkinelmer微塑料检测分析方案查珊珊(珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司 材料表征产品线 高级技术工程师)10:30-11:00安捷伦 8700 LDIR 激光红外成像在微塑料测试中的研究进展张晓丹(安捷伦科技(中国)有限公司 分子光谱应用工程师)11:00- 11:30环境中微塑料的 PY-GCMS分析刘石磊(北京莱伯泰科仪器股份有限公司 应用工程师)11:30- 12:00水环境中磺胺类抗生素固相萃取-液质联用检测方法的建立及效果评估石健(教授 南通大学)
  • 大米外观品质检测仪如何成像
    大米外观品质检测仪如何成像,大米外观品质检测仪的成像过程主要依赖于先进的图像采集和处理技术。以下是其成像的基本步骤:高分辨率图像采集:首先,检测仪会利用高性能的摄像设备(如高分辨率摄像头)来捕捉大米样品的图像。这些摄像头能够捕捉到每一粒大米的微小细节,确保获取到的图像具有足够高的分辨率。图像预处理:在获取到原始图像后,检测仪会进行一系列的图像预处理操作。这些操作可能包括去噪、增强对比度、调整亮度等,以消除图像中的干扰因素,提高图像的质量。图像分割与特征提取:接着,检测仪会使用计算机图像处理算法来对预处理后的图像进行分割和特征提取。通过图像分割,检测仪能够将粘连的大米和种粒分开,实现自动分类分析。同时,通过特征提取,检测仪能够提取出大米的关键特征,如形状、大小、颜色等。图像重建与显示:最后,检测仪会根据提取到的特征信息,对大米样品进行图像重建和显示。这个过程可能包括生成分析标记图、排列图和测量图等,以便用户直观地查看和分析大米的外观品质。需要注意的是,不同品牌和型号的大米外观品质检测仪在成像技术和算法上可能存在差异。但总体来说,它们都采用了类似的图像采集和处理技术,以确保能够准确、快速地评估大米的外观品质。
  • 高光谱成像技术对猕猴桃糖度的无损检测应用
    猕猴桃亦称奇异果,含有多种微量元素和丰富的有机物,营养价值高且口感酸甜,拥有“水果之王”的美誉。糖度是猕猴桃主要的内部参数之一,猕猴桃内部品质参数直接影响其口感,也是决定猕猴桃采摘时间及储存时间的重要指标,猕猴桃的糖度中85%左右的成分是可溶性固形物,因此常用的传统糖度检测方法是采用折射仪测量被挤出的果汁中的可溶性固形物含量来反映糖度值,该方法繁琐、耗时且破坏样本,无法实现快速的工业化检测。高光谱成像技术因其信息量大、光谱分辨率高、操作方便等特点,已广泛用于如苹果、樱桃、柿子、芝麻菜、梨、荔枝等]果蔬内部参数的无损检测。1 实验部分1.1 材料实验材料为某猕猴桃基地现采的“红阳”猕猴桃。选取120个大小相近、表面无损伤和疤痕的猕猴桃样本并依次编号,静置于实验室24h,等待采集其高光谱图像并随后测量其糖度,实验期间的环境温度(26±1)℃。1.2仪器与设备本实验应用了400-1000nm的高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS13进行相关研究。光谱范围在400-1000nm,波长分辨率优于2.5nm,可达1200个光谱通道。采集速度全谱段可达128FPS,波段选择后最高3300Hz(支持多区域波段选择)。1.3高光谱图像信息采集高光谱分选仪预热30 min后开始采集图像,以保证采集时的环境温度和光源强度在采集初期和后期保持一致。将标准白板的高度调整至与猕猴桃样本在同一焦面上,光谱相机曝光时间为13.5ms,样本平台与镜头的距离为170mm,电控移动平台前进距离为11 cm,其前进速度及回退速度分别为0.46和5cms¹ 。1.4猕猴桃糖度测定采集完所有样本的高光谱图像后,当天进行并完成猕猴桃糖度测定。根据行业规定,常以猕猴桃赤道部位的糖度来代表整体糖度,参照NT/T2637—2014《水果、蔬菜制品可溶性固形物含量的测定-折射仪法》,对每个猕猴桃样本依次将其赤道上的果皮削掉,取出适量果肉压汁,随后用一次性滴管将汁液滴到SKY107手持式糖度折射仪的检测槽中,读出该样本的糖度理化值示数。每个样本以两次平行测定结果的算术平均值作为该样本的糖度理化测量值。1.5 高光谱数据的提取采用Spec View软件对猕猴桃样本的原始高光谱图像进行黑白校正,利用ENVI5.1软件从校正后的图像中选择猕猴桃整个赤道区域作为感兴趣区域并提取光谱,以ROI区域的平均光谱作为此猕猴桃的原始光谱信息,如图2(a)所示。由图2(a)可知,原始光谱曲线的首尾两端存在明显噪声,故选取每个样本400~1000 nm波长范围内的高光谱信息作为有效光谱,如图2(b)所示,该范围共计237个波长。1.6模型评价利用5个指标值即校正集的相关系数(Rc)及其均方根误差(RMSEC)、预测集的相关系数(Ro)及其均方根误差(RMSEP)、相对分析误差(RPD)来评价模型的预测性能。其中,Rc和Rp越接近于1,表明模型的稳定性及拟合度越高;RMSEC和RMSEP越接近于0,表明模型的预测能力越强;RPD定义为样本的标准差与其均方根误差之比,若RPD1.4,模型对样本无法实施预测,1.4≤RPD1.8,模型可对样本进行粗略预测,1.8≤RPD2.0,模型可对样本进行较好预测,RPD≥2,模型可对样本进行极好预测]。2 结果与讨论2.1样本划分对120个猕猴桃样本利用拉依达准则方法进行异常值的判别和剔除,结果显示无异常值,随后将其按照3:1比例用KS(Kennard-Stone )算法将其划分为90个校正集样本、30个预测集样本,猕猴桃样本糖度测量值结果见表1。2.2光谱及预处理为了减少提取的光谱数据中掺杂的噪声和光谱倾斜,以便提高光谱分辨的灵敏度,进行合理的光谱预处理是必要的。利用多元散射校正、标准正态变量变换、直接正交信号校正等3种方法对有效光谱进行预处理,并分别建立对应的ELM预测模型,其预测结果见表2。由表2可知,DOSC-ELM模型的Rc和Rr值最大且RMSEC和RMSEP值最小,预测效果好,故后续均基于DOSC预处理方法进行。DOSC方法通过将光谱矩阵与待测浓度矩阵正交,在不损害数据结构特性的前提下滤除原始光谱中与糖度不相关的信息,保留最相关的信息用于构建预测模型。DOSC预处理前的校正集和预测集的光谱反射率分别如图3(a)和图3(c)所示,DOSC预处理后的校正集和预测集的光谱反射率分别如图3(b)和图3(d)所示。从图3可知,相较于未经过预处理的高光谱图像,DOSC预处理后的光谱图像线条更加紧密,图3(b)和图3(d)中所凸起的波峰也反映了预处理后的光谱数据与待测成分即糖度的相关性得到了良好的提升。DOSC预处理前后各高光谱波段与猕猴桃糖度的相关系数如图4所示。通常相关系数0.5≤|r2.3.2 基于CARS的特征光谱变量提取对预处理后的光谱用CARS算法提取特征光谱变量时,设定蒙特卡罗采样50次,采用5折交叉验证法。图7(a)为呈现指数衰减函数的选择过程,特征光谱变量的数量随着采样次数的增加先迅速下降然后平缓减少,具有“粗选”和“精选”2个特征。由图7(b)可知,随着Monte-Carlo采样次数的增加,内部交叉验证均方根误差(RMSECV)呈先缓慢减小后陡然增大的趋势,这是由于选择过度而移除了富含信息的关键变量,导致模型的预测性能下降。图7(c)是特征光谱变量随着采样次数变化的回归系数路径图,当图7(b)中RM-SECV值达到最小值时,各特征光谱变量的回归系数位于图7(c)中的“*”所在的垂直线位置,此时采样运行5次,最终提取出49个特征光谱变量。3结论以“红阳”猕猴桃为研究对象,本文利用高光谱成像技术结合不同特征光谱变量提取方法构建不同模型,对猕猴桃糖度进行无损检测。研究结果如下:(1)对猕猴桃原始有效光谱分别采用MSC,SNV和DOSC预处理后,结合ELM模型的预测结果,分析不同预处理方法对模型预测精度的影响,对比结果显示DOSC预处理效果最好。(2)对DOSC预处理后的光谱分别采用一次降维、一次组合降维和二次组合降维共7种特征提取方法,提取到的特征光谱变量个数分别为49,9,8,58,55,11和19,占全光谱波段的20.7%,3.8%,3.4%,24.5%,23.2%,4.6%和8%。
  • 邀请函 | 深蓝云与您相约2021年病原检测与传染病监测学术交流大会
    数字PCR技术(Digital PCR)作为新一代核酸分子绝对定量技术。相较于qPCR,数字PCR可直接数出含有DNA分子的微分区的个数,通过泊松分布算法对起始样品进行绝对定量。具有灵敏度高、精确度高、对抑制物的耐受度高等优势。在感染性疾病中病原体检测和传染病预防监测中,数字PCR技术可针对病原微生物核酸拷贝数直接定量,从而实现灵敏、精准、快速、特异性地鉴定和分型,同时实现难培养和不能培养的病原微生物的快速检测。基于naica® 微滴芯片数字PCR系统深蓝云提供全自动封闭式的三色和六色荧光通道高灵敏数字PCR检测病原体解决方案,无需标准品和标准曲线,只需一步上样,将PCR反应体系分成~30000个纳升级单层平铺的微滴阵列,实现核酸的单分子扩增,通过泊松分布获得核酸的拷贝数,是真正的绝对定量检测方法,具备高灵敏度、高精准度、高分辨力、高耐受力等技术特征。在保持高特异、快速检测的同时,实现全自动化、全封闭,确保环境和样本安全。同时深蓝云提供病原体数字PCR检测试剂,快速、特异、高灵敏地区分感染何种病原体,有助于病原体的早期鉴定,降低误诊、漏诊的发生概率,提供自动质控和原始结果可视化回溯功能,排除假阳性结果,同时由于不同病原体的治疗方案不同,同样有助于患者的临床治疗和地方流行性传播的预防。工作流程:北京深蓝云生物科技有限公司将携带相关产品亮相在此次会议,我们将在17号展位恭候您的参观咨询。深蓝云展台产品展示naica® 下一代数字PCR平台naica® 全自动微滴芯片数字PCR系统,以Sapphire芯片(全自动)或Opal(高通量)芯片为耗材,形成由25,000-30,000个微滴组成的单层二维阵列,该单层微滴阵列形成后直接进行PCR扩增实验。反应完成后对微滴进行三通道成像,从而对起始核酸浓度进行绝对定量。仅需2.5小时即可获取结果。▲ naica® 微滴芯片数字PCR系统Echo正倒置一体显微镜Echo正倒置一体显微镜兼具正置和倒置显微镜的功能,方便小巧,一机多能,可以非常便利地通过旋转实现正倒置配置的切换;无传统目镜设计,拥有明场,相衬,荧光,偏光等观察方式,可兼容活细胞观察,病理切片,免疫组化,免疫荧光,荧光原位杂交等。▲ Echo正倒置一体显微镜Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统来自于美国Azure Biosystems公司,配备高品质温度模块,采用光纤和CMOS的检测系统,高能LED的激发,提供高灵敏和可靠的数据。▲ Azure Cielo™ 实时荧光定量PCR系统
  • 【综述】红外热成像无损检测技术原理及其应用
    常规的无损检测技术如射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等,这些方法在实践应用中都有各自的缺点及局限性。红外热成像无损检测技术是近年来应用逐渐广泛的一种新兴检测技术,广泛应用于航空航天、机械、医疗、石化等领域。与其他的无损检测技术相比,红外热成像技术的特点有:1. 测量速度快,因为红外探测器通过物体表面发射的红外辐射能来测得物体表面的温度,所以响应极快,能测得迅速变化的温度场;2. 非接触性,拍摄红外图片时,红外摄像仪与被测物体是保持一定距离的,对被测温度场没有干扰,操作安全、方便;3. 测量结果直观形象,热像图以彩色或黑白的图像形式对结果进行输出,从图上可以方便地读取各点的温度值,并且热像图中还包含有丰富的与被测物体有关的其它信息;4. 测温范围广,由于是采用辐射测温,与玻璃测温计和热电偶测温计相比,测温范围大大扩展,理论上可从绝对零度到无穷大;5. 测量精度高;6. 易于实现自动化和实时观测。红外热成像无损检测原理红外线是一种电磁波,为0.78~1000 μm,可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度,都会因为分子的旋转和振动而发出辐射能量。红外辐射是其中一种,如果把物体看成是黑体,吸收所有的入射能量,则根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律,在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为:式中:为黑体的光谱辐射度;c1、c2为辐射常数,c1=3.7418×108 Wm-2μm4,c2=1.4388×104 μmK;σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数,为5.67×10-8 Wm-2K-4。实际大部分人工或天然材料都是灰体,与黑体不同,灰体材料的发射率ε≠1,灰体表面能反射一部分入射的长波(λ>3 μm)辐射,因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成,用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和Map,但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体,将Map称为表观辐射度,为便于理解,一般将其转换为人们较熟悉的温度单位,称为表观温度Tap,即:上述表观温度Tap即为红外探测器测量所得温度,在无损检测中测量距离一般较近,可以忽略大气的影响,故被测物体的表面发射率ε的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。检测方式1. 主动式检测为了使被测物体失去热平衡,在红外热成像无损检测时为被测物体注入热量。被测物体内部温度不必达到稳定状态,内部温度不均匀时即可进行红外检测的方法即为主动式红外检测。该种检测方式是人为给试样加载热源的同时或延迟一段时间后测量表面的温度场的分布。从而确定金属、非金属、复合材料内部是否存在孔洞、裂缝等缺陷。2. 被动式检测被动式红外热成像无损检测利用周围环境的温度与物体温度差,在物体与环境进行热交换时,通过对物体表面发出的红外辐射进行检测缺陷的一种方式。这种检测方法不需要加载热源,一般应用于定性化的检测。被测物本身的温度变化就能显示内部的缺陷。它经常被应用于在线检测电子元器件和科研器件及运行中设备的质量控制。红外热成像技术在无损检测中的应用1. 材料热物性参数检测与其它的测温技术相比,红外热像仪能迅速、准确地测量大面积的温 值,且测温范围宽。因此,当需要准确测量较大范围的温度边界条件时,红外热像仪具有其它测温仪器不可比拟的优越性。哈尔滨工业大学的研究人员针对焊接温度场中材料的传热系数随温度升高而变化的情况进行了研究,证明了焊接过程热传导系数反演算法的可行性,结合红外热像法与热电偶测量了LY2铝合金固定TIG点焊过程的焊接温度场,通过计算分别获得了加热和冷却过程的热传导系数随温度变化的曲线。热传导反问题的研究,具有广泛的工程应用前景,近年来在热物性参数的识别、边界形状的识别、边界条件的识别、热源的识别等多方面已经取得了很多研究成果。在进行传热反问题研究时,采用红外热像技术测量研究对象的温度图,可以方便快捷地解决温度边界的测量问题,该方法在热传导反问题的研究中已被广泛采用。2. 结构内部损伤及材料强度的检测目前利用红外热像技术进行的结构损伤研究有混凝土内部损伤检测、混凝土火灾损伤研究、焊缝疲劳裂纹检测、碳纤维增强混凝土内部裂纹检测等,由于损伤部位的导热系数的变化,导致红外热像图中损伤位置温度异常。与常规的探伤方法如X射线、超声波等相比,红外热像技术具有不需要物理接触或耦合剂,操作简单方便、无放射性危害等优点。同济大学的研究人员采用红外热像技术对混凝土火灾损伤进行了实验研究,得出了火灾损伤混凝土红外热像的平均温升随时间的变化曲线,及混凝土红外热像的平均温升与其受火温度与强度损失之间的回归方程。将红外热像技术应用于火灾混凝土检测,在国际上尚属首创,突破了传统的检测模式,为进行混凝土的火灾损伤评价开创了一条新途径。但将该方法运用于实际工程检测中,尚有许多问题需要解决,如混凝土强度等级、碳化深度、级配、火灾类型等对检测结果的可靠性的影响,以及检测时的加热措施等。近年在光热红外技术的基础上发展的超声红外技术发挥了红外技术和超声技术的优点,该方法以超声脉冲作为激发源,当超声脉冲在试件中传播遇到裂纹等缺陷时,缺陷引起超声附加衰减而局部升温,从而利用红外热像技术可以检测出这些裂纹缺陷。南京大学的研究人员将红外热像仪与超声波发射器结合起来,用超声波发射器对有疲劳裂纹的铝合金试件进行热量输入,拍摄红外热图像,与计算机模拟计算结果进行比较,试验表明超声红外热像技术对裂纹缺陷、不均匀结构及残余应力非常敏感。3. 在建筑节能中检测的应用在建筑物节能检测方面,瑞典早在1966年就开始采用红外热像技术检测建筑物节能保温,美国、德国等许多国家的研究人员也都进行过这方面的研究工作。在我国随着对建筑节能要求的提高,建筑物的节能检测势在必行。目前我国对建筑围护结构传热系数的检测多采用建筑热工法现场测量,红外热像技术只作为辅助手段,通过检测围护结构的传热缺陷,综合评价建筑物的保温性能。目前我国红外热像技术在节能检测领域的研究尚属于起步阶段,还没有确定的指标对建筑物的红外热像图进行节能定量评价,由于建筑物立面形式和饰面材料的多样性,编制专用的图像分析与处理软件和建立墙体内外饰面材料的发射率基础数据库成为该项研究中一个重要环节。4. 在建筑物渗漏检测中的应用建筑物的渗漏有由供水管道引起的渗漏和屋顶或外墙开裂引起的雨水渗漏等,由于渗漏部位的含水率和正常部位不一样,造成在进行热传导的过程中二者温度有差异,因而可以用红外热像仪拍摄湿度异常部位墙面的红外热图像,与现场直接观察结果进行对比分析,可以找出渗漏源的位置。结语红外热像技术在无损检测中的应用前景非常广泛,相应的研究工作也取得了初步的研究成果,并逐步地从定性研究走向定量研究,但总体来说在目前尚属起步阶段,能应用于实际工程中的研究成果不多,且多属一些定性的结论,缺乏相应的操作规范。因此,应加强定量研究工作,提高对红外热像图的处理能力。
  • 110万!厦门市生态环境保护便携式红外热成像气体泄漏检测仪采购项目
    项目编号:[350200]HZT[GK]2022001 项目名称:便携式红外热成像气体泄漏检测仪 采购方式:公开招标 预算金额:1100000元 包1: 采购包预算金额:1100000元 投标保证金:0元 采购需求:(包括但不限于标的的名称、数量、简要技术需求或服务要求等)品目号品目编码及品目名称采购标的数量(单位)允许进口简要需求或要求品目预算(元)1-1A032401-大气污染防治设备大气污染防治设备1(批)否便携式红外热成像气体泄漏检测仪 1项,详见招标文件 .1100000 合同履行期限: / 本采购包:不接受联合体投标
  • 众瑞红外热成像检测仪,助力生态环境执法
    ldar(泄漏检测与修复),是一种从源头上控制行业工艺设备与管线无组织泄漏的最佳可行技术。面对日益严峻的应急监测形势,红外热成像监测技术成为对泄漏气体的一种重要监测手段。众瑞仪器针对ldar相关要求,最新推了zr-3140型便携式红外有机气体热成像仪和zr-3141型便携式双目融合望远镜,适用于石化、燃气产品的运输、储存、生产等各个环节进行泄漏检测,最大限度地提高安全性和节约成本。
  • 文献速递 | 肿瘤药物反应检测平台以ECHO荧光显微镜为成像辅助研究
    2020年,我国新发癌症达457万,而因癌症死亡的人数超过300万,因此更有效、更合理的癌症治疗方案开发逐渐被人重视。在之前的癌症治疗中,对可用药物的反应检测,如肿瘤缩小,通常需要几周到几个月的时间,无法代表肿瘤的动态敏感性。新近开发的植入式微型装置(IMD),用于将微量化疗剂局部输送到活肿瘤的狭窄区域;随后可以取出组织并进行分析,以评估药物反应。这种方法有可能快速筛选多种药物,但需要手术切除组织,并且仅在切除组织时的单个时间点评估药物反应。本文研究者开发了一个新的检测平台——“肿瘤实验室”植入式微型设备(LIT-IMD)平台,可直接用于对活肿瘤内的细胞死亡药物反应进行成像,无需切除或处理。LIT-IMD是将微型成像探针、植入式微型设备、活细胞检测技术结合在一起,将其插入活肿瘤中,IMD将多个药物微剂量输送到空间离散的位置,同时,它局部释放微量的荧光细胞死亡检测剂(碘化丙锭PI,PI结合双链DNA,但只能进入已经破坏细胞膜的细胞;因此,它在失去膜完整性的晚期凋亡和坏死细胞中积累),扩散到暴露于药物的组织中,并在细胞死亡部位积累。集成的小型化荧光成像探针对每个区域成像,以评估药物诱导的细胞死亡。研发者使用LIT-IMD对鼠肿瘤模型8小时多种药物的反应进行评估,目前评估细胞死亡的金标准方法是荧光成像和荧光组织化学(IHC)分析,研究者将肿瘤成像与金标准荧光显微镜和组织病理学进行对比,使用Echo Revolve荧光显微镜进行标准成像,LIT-IMD成像结果明显与Echo Revolve荧光显微镜图片存在相关性。(b)将来自活肿瘤组织(第一列)中的M-2CFM成像的荧光信号与相应的Echo Revolve荧光显微镜(第二列)和免疫组织化学(IHC)(第三列)进行比较,在组织切片和处理后成像。在荧光和IHC图像上,方框表示与活体肿瘤中由M-2CFM探针成像的组织区域相对应的大约400 × 300 µm的感兴趣区域。在IHC图像上,“X”表示药物释放的位置;“V”表示活的肿瘤组织。经过训练的图像分类器能够从染色的IHC图像中定量确定非存活指数(非存活除以存活肿瘤),然后将其与实验荧光图像相关联。该平台是第一个完全集成的平台,可用于原位评估多种化疗反应。Echo Revolve荧光显微镜在该成像平台研制过程中通过良好的成像效果和参数帮助研发者确定平台拍摄效果和仪器性能,帮助其优化和完善平台。Revolve正倒置一体显微镜Revolve显微镜展现了其非凡的灵活性,可以轻松地实现正置和倒置显微镜转换,创新性地把正倒置显微镜合二为一,开启了显微镜Hybrid时代。☑ 视网膜屏显示技术:比拟目镜人眼观察效果。☑ 全视野观察: 更清晰,更方便。☑ 多通道荧光:多达4个EPI荧光通道,无须暗室,就可以轻松快速地完成多色荧光显微分析。☑ 自动化操作:通过iPad Pro点触操控相机及荧光通道之间的切换,实现了完全自动化操作。☑ App应用软件:基于IOS的Echo App是与Apple团队合作研发的专业显微镜软件。☑ 精湛的工艺尽显高端品质:实现非凡的性能。
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