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纹影仪原理

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  • 一文解读气体传感器原理、分类、用途
    所谓气体传感器,是指用于探测在一定区域范围内是否存在特定气体和/或能连续测量气体成分浓度的传感器。在煤矿、石油、化工、市政、医疗、交通运输、家庭等安全防护方面,气体传感器常用于探测可燃、易燃、有毒气体的浓度或其存在与否,或氧气的消耗量等。气体传感器主要用于针对某种特定气体进行检测,测量该气体在传感器附近是否存在,或在传感器附近空气中的含量。因此,在安全系统中,气体传感器通常都是不可或缺的。从工作原理、特性分析到测量技术,从所用材料到制造工艺,从检测对象到应用领域,都可以构成独立的分类标准,衍生出一个个纷繁庞杂的分类体系,尤其在分类标准的问题上目前还没有统一,要对其进行严格的系统分类难度颇大。气体传感器的分类从检测气体种类上,通常分为可燃气体传感器(常采用催化燃烧式、红外、热导、半导体式)、有毒气体传感器(一般采用电化学、金属半导 体、光离子化、火焰离子化式)、有害气体传感器(常采用红外、紫外等)、氧气(常采用顺磁式、氧化锆式)等其它类传感器。从使用方法上,通常分为便携式气体传感器和固定式气体传感器。从获得气体样品的方式上,通常分为扩散式气体传感器(即传感器直接安装在被测对象环境中,实测气体通过自然扩散与传感器检测元件直接接触)、吸入式气体传感器(是指通过使 用吸气泵等手段,将待测气体引入传感器检测元件中进行检测。根据对被测气体是否稀释,又可细分为完全吸入式和稀释式等)。从分析气体组成上,通常分为单一式气体传感器(仅对特定气体进行检测)和复合式气体传感器(对多种气体成分进行同时检测)。按传感器检测原理,通常分为热学式气体传感器、电化学式气体传感器、磁学式气体传感器、光学式气体传感器、半导体式气体传感器、气相色谱式气体传感器等。先来了解一下气体传感器的特性:1、稳定性稳定性是指传感器在整个工作时间内基本响应的稳定性,取决于零点漂移和区间漂移。零点漂移是指在没有目标气体时,整个工作时间内传感器输出响应的变化。区间漂移是指传感器连续置于目标气体中的输出响应变化,表现为传感器输出信号在工作时间内的降低。理想情况下,一个传感器在连续工作条件下,每年零点漂移小于10%。2、灵敏度灵敏度是指传感器输出变化量与被测输入变化量之比,主要依赖于传感器结构所使用的技术。大多数气体传感器的设计原理都采用生物化学、电化学、物理和光学。首先要考虑的是选择一种敏感技术,它对目标气体的阀限制或爆炸限的百分比的检测要有足够的灵敏性。3、选择性选择性也被称为交叉灵敏度。可以通过测量由某一种浓度的干扰气体所产生的传感器响应来确定。这个响应等价于一定浓度的目标气体所产生的传感器响应。这种特性在追踪多种气体的应用中是非常重要的,因为交叉灵敏度会降低测量的重复性和可靠性,理想传感器应具有高灵敏度和高选择性。4、抗腐蚀性抗腐蚀性是指传感器暴露于高体积分数目标气体中的能力。在气体大量泄漏时,探头应能够承受期望气体体积分数10~20倍。在返回正常工作条件下,传感器漂移和零点校正值应尽可能小。气体传感器的基本特征,即灵敏度、选择性以及稳定性等,主要通过材料的选择来确定。选择适当的材料和开发新材料,使气体传感器的敏感特性达到优。接下来是关于不同气体传感器的检测原理、特点和用途:一、半导体式气体传感器根据由金属氧化物或金属半导体氧化物材料制成的检测元件,与气体相互作用时产生表面吸附或反应,引起载流子运动为特征的电导率或伏安特性或表面电位变化而进行气体浓度测量的。从作用机理上可分为表面控制型(采用气体吸附于半导体表面而产生电导率变化的敏感元件)、表面电位型(采用 半导体吸附气体后产生表面电位或界面电位变化的气体敏感元件)、体积控制型(基于半导体与气体发生反应时体积发生变化,从而产生电导率变化的工作原理) 等。可以检测百分比浓度的可燃气体,也可检测ppm级的有毒有害气体。优点:结构简单、价格低廉、检测灵敏度高、反应速度快等。不足:测量线性 范围较小,受背景气体干扰较大,易受环境温度影响等。二、固体电解质气体传感器固体电解质是一种具有与电解质水溶液相同的离子导电特性的固态物质,当用作气体传感器时,它是一种电池。它无需使气体经过透气膜溶于电解液中,可以避免溶液蒸发和电极消耗等问题。由于这种传感器电导率高,灵敏度和选择性好,几乎在石化、环保、矿业、食品等各个领域都得到了广泛的应用,其重要性仅次于金属—氧化物一半导体气体传感器。这种传感器介于半导体气体传感器和电化学气体传感器之间,选择性、灵敏度高于半导体气体传感器,寿命长于电化学气体传感器,因此得到广泛应用。这种传感器的不足之处是响应时间过长。三、催化燃烧式气体传感器这种传感器实际上是基于铂电阻温度传感器的一种气体传感器,即在铂电阻表面制备耐高温催化剂层,在一定温度下,可燃气体在表面催化燃烧,因此铂电阻温度升高,导致电阻的阻值变化。由于催化燃烧式气体传感器铂电阻外通常由多孔陶瓷构成陶瓷珠包裹,因此这种传感器通常也被称为催化珠气体传感器。理论上这种传感器可以检测所有可以燃烧的气体,但实际应用中有很多例外。这种传感器通常可以用于检测空气中的甲烷、LPG、丙酮等可燃气体。四、电化学气体传感器电化学气体传感器是把测量对象气体在电极处氧化或还原而测电流,得出对象气体浓度的探测器。包含原电池型气体传感器、恒定电位电解池型气体传感器、浓差电池型气体传感器和极限电流型气体传感器。1、原电池型气体传感器(也称:加伏尼电池型气体传感器,也有称燃料电池型气体传感器,也有称自发电池型气体传感器),他们的原理行同我们用的干电池,只是,电池的碳锰电极被气体电极替代了。以氧气传感器为例,氧在阴极被还原,电子通过电流表流到阳极,在那里铅金属被氧化。电流的大小与氧气的浓度直接相关。这种传感器可以有效地检测氧气、二氧化硫等。2、恒定电位电解池型气体传感器,这种传感器用于检测还原性气体非常有效,它的原理与原电池型传感器不一样,它的电化学反应是在电流强制下发生的,是一种真正的库仑分析(根据电解过程中消耗的电量,由法拉第定律来确定被测物质含量)传感器。这种传感器用于:一氧化碳、硫化氢、氢气、氨气、肼、等气体的检测之中,是目前有毒有害气体检测的主流传感器。3、浓差电池型气体传感器,具有电化学活性的气体在电化学电池的两侧,会自发形成浓差电动势,电动势的大小与气体的浓度有关,这种传感器实例就是汽车用氧气传感器、固体电解质型二氧化碳传感器。4、极限电流型气体传感器,有一种测量氧气浓度的传感器利用电化池中的极限电流与载流子浓度相关的原理制备氧(气)浓度传感器,用于汽车的氧气检测,和钢水中氧浓度检测。主要优点:体积小,功耗小,线性和重复性较好,分辨率一般可以达到0.1ppm,寿命较长。主要不足:易受干扰,灵敏度受温度变化影响较大。五、PID——光离子化气体传感器PID由紫外光源和气室构成。紫外发光原理与日光灯管相同,只是频率高,能量大。被测气体到达气室后,被紫外灯发射的紫外光电离产生电荷流,气体浓度和电荷流的大小正相关,测量电荷流即可测得气体浓度。可以检测从10ppb到较高浓度的10000ppm的挥发性有机物和其他有毒气体。许多有害物质都含有挥发性有机化合物,PID对挥发性有机化合物灵敏度很高。六、热学式气体传感器热学式气体传感器主要有热导式和热化学式两大类。热导式是利用气体的热导率,通过对其中热敏元件电阻的变化来测量一种或几种气体组分浓度的。其在工业界的应用已有几十年的历史,其仪表类型较多,能分析的气体也较广泛。热化学式是基于被分析气体化学反应的热效应,其中广泛应用的是气体的氧化反应(即燃烧),其典型为催化燃烧式气体传感器,其主要工作原理是在一定温度下,一些金属氧化物半导体材料的电导率会跟随环境气体的成份变化而变化。其关键部件为涂有燃烧催化剂的惠斯通电桥,主要用于检测可燃气体,如煤气发生站、制气厂用来分析空气中的CO、H2 、C2H2等可燃气体,采煤矿井用于分析坑道中的CH4含量,石油开采船只分析现场漏泄的甲烷含量,燃料及化工原料保管仓库或原料车间分析空气中的石油蒸 气、酒精乙醚蒸气等。七、红外气体传感器一个完整的红外气体传感器由红外光源、光学腔体、红外探测器和信号调理电路构成。这种传感器利用气体对特定频率的红外光谱的吸收作用制成。红外光从发射端射向接收端,当有气体时,对红外光产生吸收,接收到的红外光就会减少,从而检测出气体含量。目前较先进的红外式采用双波长、双接收器,使检测更准确、可靠。优点:选择性好,只检测特定波长的气体,可以根据气体定制;采用光学检测方式,不易受有害气体的影响而中毒、老化;响应速度快、稳定性好;利用物理特性,没有化学反应,防爆性好;信噪比高,抗干扰能力强;使用寿命长;测量精度高。缺点:测量范围窄;怕灰尘、潮湿,现场环境要好,需要定期对反射镜面上的灰尘进行清洁维护;现场有气流时无法检测;价格较高。八、磁学式气体分析传感器在磁学式气体分析传感器中,常见的是利用氧气的高磁化特性来测量氧气浓度的磁性氧量分析传感器,利用的是空气中的氧气可以被强磁场吸引的原理。其氧量的测量范围宽,是一种十分有效的氧量测量传感器。常用的有热磁对流式氧量分析传感器(按构成方式不同,又可细分为测速热磁式、压力平衡热磁式)和磁力机械式氧量分析传感器。主要用途:用于氧气的检测,选择性极好,是磁性氧气分析仪的核心。其典型应用场合有化肥生 产、深冷空气分离、火电站燃烧系统、天然气制乙炔等工业生产中氧的控制和连锁,废气、尾气、烟气等排放的环保监测等。九、气相色谱式分析仪基于色谱分离技术和检测技术,分离并测定气样中各组分浓度,因此是全分析传感器。在发电厂锅炉试验中,已有应用。工作时,从进样装置定期采取一定容积的气样,在流量一定的纯净载气(即流动相)携带下,流经色谱柱,色谱柱中装有称为固定相的固体或液体,利用固定相对气样各组分的吸收或溶解能力的不同,使各组分在两相中反复进行分配,从而使各组分分离,并按时间先后流出色谱柱进入检测器进行定量测定。根据检测原理,气相色谱式分析仪又细分为浓度型检测器和质量型检测器两种。浓度型检测器测量的是气体中某组分浓度瞬间的变化,即检测器的响应值和组分的浓度成正比。质量型检测器测量的是气体中某组分进入检测器的速度变化,即检测器的响应值和单位时间进入检测器某组分的量成正比。常用的检测器有TCD热导检测器、FLD氢火焰离子化检测器、HCD电子捕获检测器、FPD火焰光度检测器等。优点:灵敏度高,适合于微量和痕量分析,能分析复杂的多相分气体。不足:定期取样不能实现连续进样分析,系统较为复杂,多用于 试验室分析用,不太适合工业现场气体监测。十、其他气体传感器1.超声波气体探测器这种气体探测器比较特殊,其原理是当气体通过很小的泄漏孔从高压端向低压端泄漏时,就会形成湍流,产生振动。典型的湍流气流会在差压高于0.2MPa时变成因素,超过0.2MPa就会产生超声波。湍流分子互相碰撞产生热能和振动。热能快速分散,但振动会被传送到相当远的距离。超声波探测器就是通过接收超声波判断是否有空气泄漏。这类探测器通常用于石油和天然气平台、发电厂燃气轮机、压缩机以及其它户外管道。2.磁氧分析仪这种气体分析仪是基于氧气的磁化率远大于其他气体磁化率这一物理现象,测量混合气体中氧气的一种物理气体分析设备。这种设备适合自动检测各种工业气体中的氧气含量,只能用于氧气检测,选择性极好。
  • 拆机详解|红外体温计(耳温枪)结构原理 掌握正确使用要领
    p style=" text-indent: 2em " 本文首发在仪器信息网-仪器社区在疫情期特别上线的 a href=" https://bbs.instrument.com.cn/class_471.htm" target=" _blank" style=" color: rgb(0, 176, 240) text-decoration: underline " span style=" color: rgb(0, 176, 240) " 抗击新冠肺炎版块 /span /a ,为仪器信息网社区版友sc360xp(版友笔名: span style=" color: rgb(0, 112, 192) " 仪器信息网sc360xp /span )在其原创拆机文基础上编写,特此感谢。 /p p style=" text-align: center" a href=" https://bbs.instrument.com.cn/class_471.htm" target=" _blank" img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 500px height: 138px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/bd6efefb-f5ef-46b3-abca-8eb68a06d078.jpg" title=" 1.png" alt=" 1.png" width=" 500" height=" 138" border=" 0" vspace=" 0" / /a /p p style=" text-indent: 2em " 目前临床上使用的体温计种类有水银体温计、电子体温计、红外线体温计。由于红外线体温计检测快速、非接触的优点,在抗击“COVID-19”病毒战役中普遍使用。 /p p style=" text-indent: 2em " 红外线体温计有额温及耳温两种检测方式,又称额温枪及耳温枪。在公共场所,普遍使用非接触的额温枪,准确度稍差,受环境波动影响较大。耳温枪测量的准确度较高,但耳温枪使用时,其耳套要与被测人耳朵接触,在公共场所使用,需要频繁更换耳套。耳温枪更适合家庭测量体温使用。 /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp 额温枪及耳温枪的电路基本原理相同,只是在外形及算法上有所不同。有的厂家设计了二者通用产品。下面通过了解耳温枪结构原理,谈谈正确使用耳温枪的注意事项。 /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 一、测量耳温原理 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 人的大脑深部有一个叫下视丘的地方,它是人脑自主神经系统的主要管制中枢。主要功能是管制内分泌、维持新陈代谢正常、调节体温,并与饥饿、渴、性等生理活动有密切的关系。下视丘里面有一个支配人体恒温的“定点”(set-point)构造,是人体温度的中心点。当人体发烧时,也就是该“定点”温度接受一些循环在血流中的发炎性化学物质之后调高的结果,所以下视丘是人体体温最早上扬的地方。 /p p style=" text-align:center" img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132319189573_9036_1807987_3.jpg!w544x535.jpg" width=" 450" height=" 443" border=" 0" src=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132319189573_9036_1807987_3.jpg!w544x535.jpg" style=" border: 0px display: inline width: 450px height: 443px " vspace=" 0" title=" " alt=" " / /p p style=" text-indent: 2em " 耳膜接近下视丘。下视丘得到颈动脉流血充分供应,而供应耳膜与供应下视丘的血流互有交通,因此耳膜温度可以及时反映出人体的温度变化,耳膜也是可以最早侦测到人体是否有发烧的地方。耳温枪用热电堆红外传感器检测耳膜6~15μm区域的红外辐射能量,转换为电信号送入专用MCU进行处理,对应的体温值由液晶屏显示出来。 /p p style=" text-align:center" img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132319195244_3245_1807987_3.jpg!w690x506.jpg" width=" 450" height=" 330" border=" 0" src=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132319195244_3245_1807987_3.jpg!w690x506.jpg" style=" border: 0px display: inline width: 450px height: 330px " vspace=" 0" title=" " alt=" " / /p p style=" text-indent: 2em " span style=" color: rgb(255, 0, 0) " strong 二、仪器简要情况 /strong /span /p p style=" text-indent: 2em " 以前在TB上拍的,仪器有医疗器械注册文号,有厂家地址等,是正规产品,包邮才58元一只。现在,没有这个价位的产品出售了。 /p p style=" text-align:center" img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132319198923_3272_1807987_3.jpg!w690x362.jpg" width=" 450" height=" 236" border=" 0" src=" 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width=" 450" height=" 251" border=" 0" src=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132333587730_739_1807987_3.jpg!w690x385.jpg" style=" border: 0px display: inline width: 450px height: 251px " vspace=" 0" title=" " alt=" " / /p p style=" text-indent: 2em " 卸掉电池仓中一颗固定螺丝,外壳是卡扣设计,比较容易分离开: /p p style=" text-align: center text-indent: 0em " img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132333590920_3574_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" width=" 450" height=" 337" border=" 0" src=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132333590920_3574_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" style=" border: 0px display: inline width: 450px height: 337px " vspace=" 0" title=" " alt=" " / /p p style=" text-indent: 2em " 下面是检测按钮,导电橡胶触点: /p p style=" text-align:center" img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132333594568_1650_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" width=" 450" height=" 337" border=" 0" src=" 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border=" 0" src=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132338426058_5787_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" style=" border: 0px display: inline width: 450px height: 337px " vspace=" 0" title=" " alt=" " / /p p style=" text-indent: 2em " 卸下电路板上的四颗固定螺丝,取下电路板: /p p style=" text-align:center" img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132334014728_7530_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" width=" 450" height=" 337" border=" 0" src=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132334014728_7530_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" style=" border: 0px display: inline width: 450px height: 337px " vspace=" 0" title=" " alt=" " / /p p style=" text-indent: 2em " 电路板背面,没有啥元件: /p p style=" text-align:center" img class=" lazy" data-original=" https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2020/02/202002132333582258_3625_1807987_3.jpg!w690x517.jpg" width=" 450" height=" 337" border=" 0" src=" 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style=" text-indent: 2em " 腋窝:34.7℃—37.3℃ /p p style=" text-indent: 2em " 口腔:35.5℃—37.5℃ /p p style=" text-indent: 2em " 直肠:36.6℃—38℃ /p p style=" text-indent: 2em " 这个正常范围受到诸多因素的影响,比如体力劳动,昼夜变化,年龄增长。你可以为本人或家人在身体状况良好的情况下,在一天内多次测量体温来获得这一数据,以备需要时,作为判断发烧的参考数据。 /p p style=" text-indent: 2em " strong & nbsp 2、耳温枪使用的温度环境 /strong /p p style=" text-indent: 2em " 国家标准给出的耳温枪使用环境温度为16 ℃~35 ℃。当超过16 ℃~35 ℃使用范围,准确度没有得到有效验证,误差会较大。冬季一般应当在室内测量。 /p p style=" text-indent: 2em " & nbsp 耳温枪是不知道标准温度的,就像数字相机不知道颜色坐标,必须作白平衡一样。耳温枪开机之后,会先测量环境温度作为基准温度;然后测量耳温。正规厂家的使用说明书上会告诉消费者,到别的温差大的房间取用耳温枪,要等大约30分钟、直到温度平衡稳定后,才能开机使用。人从温差大的外部环境回来,应滞留5分钟左右,与房间温度平衡后再测量。手持部分,必须离检测头越远越好。耳温枪使用时远离任何热源,不要在风扇口、空调下测量。除了温度变动因素,长时间手持仪器,被测人有中耳炎、耳屎、插入耳朵位置不准,电池电量不足等,也会影响准确度。 /p p style=" text-indent: 2em " 3、由于耳温枪对于热辐射十分敏感的特点,要发挥耳温枪的正常测量功能,一定要仔细阅读使用说明书,正常操作。 /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em text-align: center " ------------------------------------------- br style=" margin: 0px padding: 0px " / /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em " span style=" font-family: arial, helvetica, sans-serif " strong style=" margin: 0px padding: 0px " 征稿活动: /strong “红外体温检测仪技术及相关应用”主题征稿活动进行中,一经入选,将在资讯栏目发布并支付一定稿酬,并择优邀请做线上专家报告 span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(127, 127, 127) " (新冠病毒主题研讨会---红外体温检测仪检测技术与应用现状) /span 。让我们共同努力,携手抗“疫”! span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 176, 240) " (投稿或自荐邮箱:yanglz@instrument.com.cn) /span /span /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-indent: 2em " span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(0, 0, 0) font-family: arial, helvetica, sans-serif " 更多红外体温检测仪技术与应用相关资讯点击关注以下专题: /span /p p style=" margin-top: 0em margin-bottom: 1em padding: 0px color: rgb(68, 68, 68) font-family: 宋体, & quot Arial Narrow& quot white-space: normal text-align: center " a href=" https://www.instrument.com.cn/zt/hwcwy" target=" _blank" style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(42, 123, 192) text-decoration-line: none background-color: rgb(255, 255, 255) !important " img src=" https://img1.17img.cn/17img/images/202002/uepic/6214fb81-41dd-4869-b8d4-8361d93b54d2.jpg" title=" 3.png" alt=" 3.png" width=" 600" height=" 171" border=" 0" vspace=" 0" style=" margin: 0px padding: 0px border: 0px max-width: 100% max-height: 100% width: 600px height: 171px " / /a /p
  • 光照度传感器的工作原理是什么?使用时应注意什么呢?
    光照度传感器是一种常用的检测装置,在多个行业中都有一定的应用。在很多地方我们都会看到光控开关这种设备,比如大街上的路灯、各个自动化气象站以及农业大棚里面,但当我们看到这种有个小球的盒子的时候,虽然知道这是光照度传感器,但是对于它还是不太了解,今天我们来了解一下光照度传感器。光照度传感器的工作原理光照度传感器采用热点效应原理,最主要是使用了对弱光性有较高反应的探测部件,这些感应原件其实就像相机的感光矩阵一样,内部有绕线电镀式多接点热电堆,其表面涂有高吸收率的黑色涂层,热接点在感应面上,而冷结点则位于机体内,冷热接点产生温差电势。在线性范围内,输出信号与太阳辐射度成正比。透过滤光片的可见光照射到进口光敏二极管,光敏二极管根据可见光照度大小转换成电信号,然后电信号会进入传感器的处理器系统,从而输出需要得到的二进制信号。当然,光照度传感器还有很多种分类,有的分类甚至对上面介绍的结构进行了优化,尤其是为了减小温度的影响,光照度传感器还应用了温度补偿线路,这样很大程度上提高了光照度传感器的灵敏度和探测能力。光照度传感器的使用方法光照度传感器应安装在四周空旷,感应面以上没有任何障碍物的地方。将传感器调整好水平位置,然后将其牢牢固定,将传感器牢固地固定在安装架上,以减少断裂或在有风天发生间歇中断现象。壁挂型光照度传感器安装方式:首先在墙面钻孔,然后将膨胀塞放入孔中,将自攻螺丝旋进膨胀塞中。百叶盒型光照度传感器安装方式:百叶盒型光照度传感器一般应用在室外气象站中,可通过托片或折弯板直接安装在气象站横梁上。宽电压电源输入,10-30V均可。485信号接线时注意A/B条线不能接反,总线上多台设备间地址不能冲突。光照度传感器使用注意事项1.一定要先检查下包装是不是完好无损的,然后去核对变送器的型号和规格是不是跟所购买的的产品一样;如果有问题一定要尽快与卖家联系。2.使用光照度传感器的时候一定不能有外压力冲压光检测传感器,避免压力冲压下测量元件受损影响光照度传感器的使用或导致光照度传感器发生异常或压坏遮光膜产生漏水现象。一定要避免在高温高压环境下使用光照度传感器。3.用户在使用光照度传感器的时候禁止自己拆卸传感器,更加不能触碰传感器膜片,以免造成光照度传感器的损坏。4.使用光照度传感器之前一定要确认电源输出电压是不是正确;电源的正、负以及产品的正、负接线方式,保证被测范围在光照度传感器相应量程内并详细阅读产品说明书或咨询卖方。5.安装光照度传感器的时候,一定要保证受光面的清洁并置于被测面。6.严禁光照度传感器的壳体被刀或其他锋利的金属连接线及物体划伤,磕伤,砰伤,造成变送器进水损坏。
  • 1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉:工作原理与优势
    在科研和工业生产中,电炉是不可或缺的重要设备。其中,1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉因其高精度、高效率的工作特点,被广泛应用于各种高温实验和材料制备。那么,这种电炉是如何工作的,它又具备哪些优势呢?接下来,让我们一起深入了解。  1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉的工作原理涉及到多个方面。在加热原理上,电炉主要依靠电力产生热量,通过高温电阻丝将电能转化为热能。这种方式的优点是能量转化效率高,加热速度快。在温度控制方面,电炉采用了先进的PID温度控制系统,可以实现对温度的精确控制。同时,由于采用先进的智能芯片控制,温度波动小,精度高。气氛控制是这种电炉的另一大特点。通过向炉内通入特定的气体,可以创造出不同的气氛环境,如还原性、氧化性或中性气氛,以满足不同实验和材料制备的需求。  1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉的优势有哪些呢?首先,其加热速度快,可以在短时间内达到高温,且温度均匀性非常好。这大大缩短了实验时间,提高了工作效率。其次,由于采用了先进的智能控制系统,电炉的操作非常简便。用户只需设定温度和时间等参数,电炉即可自动完成实验过程。此外,这种电炉还具有高可靠性和长寿命的特点。由于其内部采用优质材料和精密制造工艺,电炉的使用寿命长,可靠性高。  1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉还具有多种安全保护功能。例如过温保护、过流保护等,确保实验过程的安全可靠。  1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉以其高效、精确、安全的特点,成为科研和工业生产中的重要工具。无论是材料合成、化学反应还是高温烧结等应用场景,这种电炉都能提供出色的性能表现。随着技术的不断进步和应用需求的增加,我们有理由相信,未来的1200℃单双温区开启式真空气氛管式电炉将会更加智能化、高效化、安全化,为科研和工业生产带来更多的便利和可能性。
  • 一文了解原子层沉积(ALD)技术的原理与特点
    什么是原子层沉积技术原子层沉积技术(ALD)是一种一层一层原子级生长的薄膜制备技术。理想的 ALD 生长过程,通过选择性交替,把不同的前驱体暴露于基片的表面,在表面化学吸附并反应形成沉积薄膜。 20 世纪 60 年代,前苏联的科学家对多层 ALD 涂层工艺之前的技术(与单原子层或双原子层的气相生长和分析相关)进行了研究。后来,芬兰科学家独立开发出一种多循环涂层技术(1974年,由 Tuomo Suntola 教授申请专利)。在俄罗斯,它过去和现在都被称为分子层沉积,而在芬兰,它被称为原子层外延。后来更名为更通用的术语“原子层沉积”,而术语“原子层外延”现在保留用于(高温)外延 ALD。 Part 01.原子层沉积技术基本原理 一个完整的 ALD 生长循环可以分为四个步骤: 1.脉冲第一种前驱体暴露于基片表面,同时在基片表面对第一种前驱体进行化学吸附2.惰性载气吹走剩余的没有反应的前驱体3.脉冲第二种前驱体在表面进行化学反应,得到需要的薄膜材料4.惰性载气吹走剩余的前驱体与反应副产物 原子层沉积( ALD )原理图示 涂层的层数(厚度)可以简单地通过设置连续脉冲的数量来确定。蒸气不会在表面上凝结,因为多余的蒸气在前驱体脉冲之间使用氮气吹扫被排出。这意味着每次脉冲后的涂层会自我限制为一个单层,并且允许其以原子精度涂覆复杂的形状。如果是多孔材料,内部的涂层厚度将与其表面相同!因此,ALD 有着越来越广泛的应用。 Part 02. 原子层沉积技术案例展示 原子层沉积通常涉及 4 个步骤的循环,根据需要重复多次以达到所需的涂层厚度。在生长过程中,表面交替暴露于两种互补的化学前驱体。在这种情况下,将每种前驱体单独送入反应器中。 下文以包覆 Al2O3 为例,使用第一前驱体 Al(CH3)3(三甲基铝,TMA)和第二前驱体 H2O 或氧等离子体进行原子层沉积,详细过程如下:反应过程图示 在每个周期中,执行以下步骤: 01 第一前驱体 TMA 的流动,其吸附在表面上的 OH 基团上并与其反应。通过正确选择前驱体和参数,该反应是自限性的。 Al(CH3)3 + OH = O-Al-(CH3)2 + CH4 02使用 N2 吹扫去除剩余的 Al(CH3)3 和 CH4 03第二前驱体(水或氧气)的流动。H2O(热 ALD)或氧等离子体自由基(等离子体 ALD)的反应会氧化表面并去除表面配体。这种反应也是自限性的。 O-Al-(CH3)2 + H2O = O-Al-OH(2) + (O)2-Al-CH3 + CH4 04使用 N2 吹扫去除剩余的 H2O 和 CH4,继续步骤 1。 由于每个曝光步骤,表面位点饱和为一个单层。一旦表面饱和,由于前驱体化学和工艺条件,就不会发生进一步的反应。 为了防止前驱体在表面以外的任何地方发生反应,从而导致化学气相沉积(CVD),必须通过氮气吹扫将各个步骤分开。 Part 03. 原子层沉积技术的优点 由于原子层沉积技术,与表面形成共价键,有时甚至渗透(聚合物),因此具有出色的附着力,具有低缺陷密度,增强了安全性,易于操作且可扩展,无需超高真空等特点,具有以下优点: 厚度可控且均匀通过控制沉积循环次数,可以实现亚纳米级精度的薄膜厚度控制,具有优异的重复性。大面积厚度均匀,甚至超过米尺寸。 涂层表面光滑完美的 3D共形性和 100% 阶梯覆盖:在平坦、内部多孔和颗粒周围样品上形成均匀光滑的涂层,涂层的粗糙度非常低,并且完全遵循基材的曲率。该涂层甚至可以生长在基材上的灰尘颗粒下方,从而防止出现针孔。 ALD 涂层的完美台阶覆盖性 适用多类型材料所有类型的物体都可以进行涂层:晶圆、3D 零件、薄膜卷、多孔材料,甚至是从纳米到米尺寸的粉末。且适用于敏感基材的温和沉积工艺,通常不需要等离子体。 可定制材料特性适用于氧化物、氮化物、金属、半导体等的标准且易于复制的配方,可以通过三明治、异质结构、纳米层压材料、混合氧化物、梯度层和掺杂的数字控制来定制材料特性。 宽工艺窗口,且可批量生产对温度或前驱体剂量变化不敏感,易于批量扩展,可以一次性堆叠和涂覆许多基材,并具有完美的涂层厚度均匀性。
  • 长春应化所老中青三代传承:从基础原理到仪器研制突破国际难题
    p   中科院长春应化所功能化界面设计及分析化学应用基础研究团队依托电分析化学国家重点实验室,由汪尔康院士和董绍俊院士担任学术顾问,逯乐慧研究员作为学术带头人,研究群体中2人为中国科学院院士,1人为发展中国家科学院院士、1人为国家千人计划,3人为国家杰出青年基金获得者,1人入选青年千人计划。研究群体主持承担了一批国家重点研发计划、973计划、863计划、国家自然科学基金重大、重点项目,在分子识别、功能化界面调控、化学生物分析应用及高灵敏电化学生物传感器构建等方面取得重大突破。 /p p    strong 老中青团队的传承 /strong /p p   化学与生物分析是中国科学院长春应用化学研究所电分析化学国家重点实验室的主要研究方向。自上世纪50年代开始,汪尔康院士、董绍俊院士开始化学与生物分析研究,并建立了我国最早的极谱实验室,1980年实验室率先开始“化学修饰电极”研究并扩展至全国,1989年经中国科学院批准建立电分析化学开放实验室。1997年杨秀荣加入研究团队开展分子识别与相互作用的研究工作,并于2013年当选为中国科学院院士,2001年开放实验室经国家科技部批准建立国内第一个分析化学方面的国家重点实验室。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/7769127c-19cb-468a-876c-033bca1a5af4.jpg" title=" 1.png" / /p p   随着研究工作的深入,实验室十分重视学科布局、人才培养和引进方面的发展。逯乐慧介绍说,“我们的团队就是我们的核心竞争力,团队的研究群体体现了学科交叉的特点,融合了具有不同学科背景和基础的优秀人才,优势互补,开展多层次系统性研究,有利于取得原始创新性成果。”记者了解到,研究团队人员年龄在55岁以上的3人,46-55岁的3人,45岁以下的2人,形成了一支老中青结合、专业结构合理的高水平研究团队。 /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/af02823c-5e5d-4eee-be63-e8b45b2a1180.jpg" title=" 2.png" width=" 500" height=" 413" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" style=" width: 500px height: 413px " / /p p    strong 以振兴中华为理想 甘于奉献 /strong /p p   团队无论是在学术还是在项目上的坚持,也深受汪尔康院士和董绍俊院士的影响,生活中汪尔康院士和董绍俊院士是夫妻,了解老两口的人都知道:办公室—图书馆—家,三点一线 五加二、白加黑,没有休息日。数十年来,这样的耕耘周而复始,团队的成员在这样的科研环境下,也深受感染,经常周末都泡在实验室搞研究,汪尔康院士曾说,做科研就像打仗一样,稍有放松,就可能被别人超过。“我们对吃穿没任何讲究,为了节省时间,都习惯把菜盛在一个盘子里。”妻子董绍俊说。逯乐慧说,“汪先生和董先生一直以来都专职带我们实验室,没有其它的兼职,同时他们对自己的严格要求也深深地影响着后面的年轻人。”汪尔康曾有机会离开长春,北京、上海等地的多家高校邀请他任职,却被他婉拒。对此,汪尔康说:“是党培养了我,是吉林和应化所这片沃土造就了我。这里是我的第二故乡,不论在哪里工作,振兴中华是我最高的理想和追求。” /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/594f36eb-49a3-47f7-8dac-ac2c1d81f3a3.jpg" style=" width: 500px height: 333px " title=" 3.png" width=" 500" height=" 333" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center" img src=" http://img1.17img.cn/17img/images/201806/insimg/a7cddd29-668b-45b1-8cc6-f4bfa27e5677.jpg" style=" width: 500px height: 329px " title=" 4.png" width=" 500" height=" 329" border=" 0" hspace=" 0" vspace=" 0" / /p p    strong BOD (生化耗氧量)监测仪突破国际难题 /strong /p p   据了解,团队在基础研究方面的系列创新性成果大大推动了某些电分析化学仪器及装置的产业化进程,已研制新型电化学分析仪器10余种,部分已商品化并取得经济效益。其中与吉林光大分析技术有限公司合作研发的BOD (生化耗氧量)监测仪突破了国际上有关BOD快速-原位-在线监测的难题,为我国环境保护与管理提供了重要的技术支撑。 /p p   据悉,该BOD监测系统已经在太湖流域沙渚水质自动监测站、无锡梁塘河湿地公园、无锡尚贤河湿地公园、常州江边污水处理厂、无锡芦村污水处理厂、北京玉渊潭水质自动监测站、天津七里海国家湿地公园等8个自动监测站进行应用示范,涵盖了实时的系统工作状态,仪表工作状态,仪表监测数据等信息。仪表监测数据还可以图表、曲线等形式呈现,在手机客户端可实现数据的远程监控。吉林光大分析技术有限公司近五年相关仪器的销售额超过1亿元。研究团队前期培养的研究生近5年已有18人入选国家青年千人计划,取得的相关研究成果获得国家自然科学二等奖3项,吉林省科技进步一等奖7项。 /p p   “由于最初团队是做化学的,所以最困难的部分是从基础原理到仪器研制的过程上,在汪先生的带领下,实验室很早就开始做仪器研制,实验室也特别注重这方面人才的培养,专门建立了仪器研制的团队,有效地弥补了实验室和企业之间的代沟。”逯乐慧说。 /p p    strong 承担国家重大重点、973、863等项目 /strong /p p   据了解,团队多年来团结协作,持续发展,曾共同承担一批国家重大重点、973、863等项目,团队成员在“功能化电极界面的研究—从化学修饰到自组装”“电化学发光及其毛细管电泳联用的分析方法研究”及“生物分子识别的分析化学基础研究”的系列创新性基础研究成果分别获得2007年、2009年、2015年国家自然科学二等奖,在“扫描探针显微技术在电化学和生命科学中的基础研究”(2003年)、“功能化电极界面的研究—从化学修饰到自组装的基础研究”(2004年)、“电化学发光、毛细管电泳电化学发光及电化学检测的研究”(2005 年)、“水质自动监测系统关键技术及集成化研究”(2006年)、“模拟生物膜和生物传感器的电化学研究”(2007年)、“生物分子识别与相互作用的分析化学基础研究”(2012年)及“石墨烯材料的制备及其应用研究”(2015 年)的系列创新性研究成果分别获得吉林省科技进步一等奖。 /p p br/ /p
  • 扫描电子显微镜的基本原理(一)
    自1965年第一台商品扫描电镜问世以来,经过50多年的不断改进,扫描电镜的分辨率已经大大提高,而且大多数扫描电镜都能与X射线能谱仪等附件或探测器组合,成为一种多功能的电子显微仪器。在材料领域中,扫描电镜发挥着极其重要的作用,可广泛应用于各种材料的形态结构、界面状况、损伤机制及材料性能预测等方面的研究,如图1所示的纳克微束FE-1050系列场发射扫描电镜。图1 纳克微束FE-1050系列场发射扫描电镜场发射扫描电镜组成结构可分为镜体和电源电路系统两部分,镜体部分由电子光学系统、信号收集和显示系统以及真空系统组成,电源电路系统为单一结构组成。1.1 电子光学系统由电子枪、电磁透镜、扫描线圈和样品室等部件组成。其作用是用来获得扫描电子束,作为信号的激发源。为了获得较高的信号强度和图像分辨率,扫描电子束应具有较高的亮度和尽可能小的束斑直径。1.2 信号收集检测样品在入射电子作用下产生的物理信号,然后经视频放大作为显像系统的调制信号。1.3 真空系统真空系统的作用是为保证电子光学系统正常工作,防止样品污染,一般情况下要求保持10-4~10-5Torr的真空度。1.4 电源电路系统电源系统由稳压,稳流及相应的安全保护电路所组成,其作用是提供扫描电镜各部分所需的电源。图3为扫描电镜工作原理示意图,具体如下:由电子枪发出的电子束在加速电压(通常200V~30kV)的作用下,经过两三个电磁透镜组成的电子光学系统,电子束被聚成纳米尺度的束斑聚焦到试样表面。与显示器扫描同步的电子光学镜筒中的扫描线圈控制电子束,在试样表面的微小区域内进行逐点逐行扫描。由于高能电子束与试样相互作用,从试样中发射出各种信号(如二次电子、背散射电子、X射线、俄歇电子、阴极荧光、吸收电子等)。图3 扫描电镜的工作原理示意图这些信号被相应的探测器接收,经过放大器、调制解调器处理后,在显示器相应位置显示不同的亮度,形成符合人类观察习惯的二维形貌图像或者其他可以理解的反差机制图像。由于图像显示器的像素尺寸远大于电子束斑尺寸,且显示器的像素尺寸小于等于人类肉眼通常的分辨率,显示器上的图像相当于把试样上相应的微小区域进行了放大,而显示图像有效放大倍数的限度取决于扫描电镜分辨率的水平。早期输出模拟图像主要采用高分辨照相管,用单反相机直接逐点记录在胶片上,然后冲洗相片。随着电子技术和计算机技术的发展,如今扫描电镜的成像实现了数字化图像,模拟图像电镜已经被数字电镜取代。扫描电镜是科技领域应用最多的微观组织和表面形貌观察设备,了解扫描电镜的工作原理及其应用方法,有助于在科学研究中利用好扫描电镜这个工具,对样品进行全面细致的研究。转载文章均出于非盈利性的教育和科研目的,如稿件涉及版权等问题,请立即联系我们,我们会予以更改或删除相关文章,保证您的权益。
  • 各种仪器分析的基本原理及谱图表示方法
    紫外吸收光谱UV   分析原理:吸收紫外光能量,引起分子中电子能级的跃迁   谱图的表示方法:相对吸收光能量随吸收光波长的变化   提供的信息:吸收峰的位置、强度和形状,提供分子中不同电子结构的信息   荧光光谱法FS   分析原理:被电磁辐射激发后,从最低单线激发态回到单线基态,发射荧光   谱图的表示方法:发射的荧光能量随光波长的变化   提供的信息:荧光效率和寿命,提供分子中不同电子结构的信息   红外吸收光谱法IR   分析原理:吸收红外光能量,引起具有偶极矩变化的分子的振动、转动能级跃迁   谱图的表示方法:相对透射光能量随透射光频率变化   提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率   拉曼光谱法Ram   分析原理:吸收光能后,引起具有极化率变化的分子振动,产生拉曼散射   谱图的表示方法:散射光能量随拉曼位移的变化   提供的信息:峰的位置、强度和形状,提供功能团或化学键的特征振动频率   核磁共振波谱法NMR   分析原理:在外磁场中,具有核磁矩的原子核,吸收射频能量,产生核自旋能级的跃迁   谱图的表示方法:吸收光能量随化学位移的变化   提供的信息:峰的化学位移、强度、裂分数和偶合常数,提供核的数目、所处化学环境和几何构型的信息   电子顺磁共振波谱法ESR   分析原理:在外磁场中,分子中未成对电子吸收射频能量,产生电子自旋能级跃迁   谱图的表示方法:吸收光能量或微分能量随磁场强度变化   提供的信息:谱线位置、强度、裂分数目和超精细分裂常数,提供未成对电子密度、分子键特性及几何构型信息   质谱分析法MS   分析原理:分子在真空中被电子轰击,形成离子,通过电磁场按不同m/e分离   谱图的表示方法:以棒图形式表示离子的相对峰度随m/e的变化   提供的信息:分子离子及碎片离子的质量数及其相对峰度,提供分子量,元素组成及结构的信息   气相色谱法GC   分析原理:样品中各组分在流动相和固定相之间,由于分配系数不同而分离   谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化   提供的信息:峰的保留值与组分热力学参数有关,是定性依据 峰面积与组分含量有关   反气相色谱法IGC   分析原理:探针分子保留值的变化取决于它和作为固定相的聚合物样品之间的相互作用力   谱图的表示方法:探针分子比保留体积的对数值随柱温倒数的变化曲线   提供的信息:探针分子保留值与温度的关系提供聚合物的热力学参数   裂解气相色谱法PGC   分析原理:高分子材料在一定条件下瞬间裂解,可获得具有一定特征的碎片   谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化   提供的信息:谱图的指纹性或特征碎片峰,表征聚合物的化学结构和几何构型   凝胶色谱法GPC   分析原理:样品通过凝胶柱时,按分子的流体力学体积不同进行分离,大分子先流出   谱图的表示方法:柱后流出物浓度随保留值的变化   提供的信息:高聚物的平均分子量及其分布   热重法TG   分析原理:在控温环境中,样品重量随温度或时间变化   谱图的表示方法:样品的重量分数随温度或时间的变化曲线   提供的信息:曲线陡降处为样品失重区,平台区为样品的热稳定区   热差分析DTA   分析原理:样品与参比物处于同一控温环境中,由于二者导热系数不同产生温差,记录温度随环境温度或时间的变化   谱图的表示方法:温差随环境温度或时间的变化曲线   提供的信息:提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息   TG-DTA图   示差扫描量热分析DSC   分析原理:样品与参比物处于同一控温环境中,记录维持温差为零时,所需能量随环境温度或时间的变化   谱图的表示方法:热量或其变化率随环境温度或时间的变化曲线   提供的信息:提供聚合物热转变温度及各种热效应的信息   静态热―力分析TMA   分析原理:样品在恒力作用下产生的形变随温度或时间变化   谱图的表示方法:样品形变值随温度或时间变化曲线   提供的信息:热转变温度和力学状态   动态热―力分析DMA   分析原理:样品在周期性变化的外力作用下产生的形变随温度的变化   谱图的表示方法:模量或tg&delta 随温度变化曲线   提供的信息:热转变温度模量和tg&delta   透射电子显微术TEM   分析原理:高能电子束穿透试样时发生散射、吸收、干涉和衍射,使得在相平面形成衬度,显示出图象   谱图的表示方法:质厚衬度象、明场衍衬象、暗场衍衬象、晶格条纹象、和分子象   提供的信息:晶体形貌、分子量分布、微孔尺寸分布、多相结构和晶格与缺陷等   扫描电子显微术SEM   分析原理:用电子技术检测高能电子束与样品作用时产生二次电子、背散射电子、吸收电子、X射线等并放大成象   谱图的表示方法:背散射象、二次电子象、吸收电流象、元素的线分布和面分布等   提供的信息:断口形貌、表面显微结构、薄膜内部的显微结构、微区元素分析与定量元素分析等   原子吸收AAS   原理:通过原子化器将待测试样原子化,待测原子吸收待测元素空心阴极灯的光,从而使用检测器检测到的能量变低,从而得到吸光度。吸光度与待测元素的浓度成正比。   (Inductivecouplinghighfrequencyplasma)电感耦合高频等离子体ICP   原理:利用氩等离子体产生的高温使用试样完全分解形成激发态的原子和离子,由于激发态的原子和离子不稳定,外层电子会从激发态向低的能级跃迁,因此发射出特征的谱线。通过光栅等分光后,利用检测器检测特定波长的强度,光的强度与待测元素浓度成正比。   X-raydiffraction,x射线衍射即XRD   X射线是原子内层电子在高速运动电子的轰击下跃迁而产生的光辐射,主要有连续X射线和特征X射线两种。晶体可被用作X光的光栅,这些很大数目的原子或离子/分子所产生的相干散射将会发生光的干涉作用,从而影响散射的X射线的强度增强或减弱。由于大量原子散射波的叠加,互相干涉而产生最大强度的光束称为X射线的衍射线。   满足衍射条件,可应用布拉格公式:2dsin&theta =&lambda   应用已知波长的X射线来测量&theta 角,从而计算出晶面间距d,这是用于X射线结构分析 另一个是应用已知d的晶体来测量&theta 角,从而计算出特征X射线的波长,进而可在已有资料查出试样中所含的元素。   高效毛细管电泳(highperformancecapillaryelectrophoresis,HPCE)   CZE的基本原理   HPLC选用的毛细管一般内径约为50&mu m(20~200&mu m),外径为375&mu m,有效长度为50cm(7~100cm)。毛细管两端分别浸入两分开的缓冲液中,同时两缓冲液中分别插入连有高压电源的电极,该电压使得分析样品沿毛细管迁移,当分离样品通过检测器时,可对样品进行分析处理。HPLC进样一般采用电动力学进样(低电压)或流体力学进样(压力或抽吸)两种方式。在毛细管电泳系统中,带电溶质在电场作用下发生定向迁移,其表观迁移速度是溶质迁移速度与溶液电渗流速度的矢量和。所谓电渗是指在高电压作用下,双电层中的水合阴离子引起流体整体地朝负极方向移动的现象 电泳是指在电解质溶液中,带电粒子在电场作用下,以不同的速度向其所带电荷相反方向迁移的现象。溶质的迁移速度由其所带电荷数和分子量大小决定,另外还受缓冲液的组成、性质、pH值等多种因素影响。带正电荷的组份沿毛细管壁形成有机双层向负极移动,带负电荷的组分被分配至毛细管近中区域,在电场作用下向正极移动。与此同时,缓冲液的电渗流向负极移动,其作用超过电泳,最终导致带正电荷、中性电荷、负电荷的组份依次通过检测器。   MECC的基本原理   MECC是在CZE基础上使用表面活性剂来充当胶束相,以胶束增溶作为分配原理,溶质在水相、胶束相中的分配系数不同,在电场作用下,毛细管中溶液的电渗流和胶束的电泳,使胶束和水相有不同的迁移速度,同时待分离物质在水相和胶束相中被多次分配,在电渗流和这种分配过程的双重作用下得以分离。MECC是电泳技术与色谱法的结合,适合同时分离分析中性和带电的样品分子。   扫描隧道显微镜(STM)   扫描隧道显微镜(STM)的基本原理是利用量子理论中的隧道效应。将原子线度的极细探针和被研究物质的表面作为两个电极,当样品与针尖的距离非常接近时(通常小于1nm),在外加电场的作用下,电子会穿过两个电极之间的势垒流向另一电极。这种现象即是隧道效应。   原子力显微镜(AtomicForceMicroscopy,简称AFM)   原子力显微镜的工作原理就是将探针装在一弹性微悬臂的一端,微悬臂的另一端固定,当探针在样品表面扫描时,探针与样品表面原子间的排斥力会使得微悬臂轻微变形,这样,微悬臂的轻微变形就可以作为探针和样品间排斥力的直接量度。一束激光经微悬臂的背面反射到光电检测器,可以精确测量微悬臂的微小变形,这样就实现了通过检测样品与探针之间的原子排斥力来反映样品表面形貌和其他表面结构。   俄歇电子能谱学(Augerelectronspectroscopy),简称AES   俄歇电子能谱基本原理:入射电子束和物质作用,可以激发出原子的内层电子。外层电子向内层跃迁过程中所释放的能量,可能以X光的形式放出,即产生特征X射线,也可能又使核外另一电子激发成为自由电子,这种自由电子就是俄歇电子。对于一个原子来说,激发态原子在释放能量时只能进行一种发射:特征X射线或俄歇电子。原子序数大的元素,特征X射线的发射几率较大,原子序数小的元素,俄歇电子发射几率较大,当原子序数为33时,两种发射几率大致相等。因此,俄歇电子能谱适用于轻元素的分析。
  • 注射针尖穿刺力测试仪----原理与应用解析
    注射针尖穿刺力测试仪在制药与包装行业中,注射针尖作为药物传递的直接媒介,其性能的稳定与安全性直接关系到患者的健康与安全。随着医疗技术的不断进步和药品包装的多样化发展,注射针尖在各类薄膜、复合膜、电池隔膜、人造皮肤乃至药品包装用胶塞、组合盖、口服液盖等材料的穿刺应用日益广泛。这些材料不仅需要具备良好的阻隔性以保护药品免受外界污染,还需在针尖穿刺时展现适宜的力学特性,以确保药物输送的顺畅与安全。注射针尖在制药包装行业的应用概述在制药过程中,注射针尖常被用于穿透药品包装材料,以实现药物的精准注入或抽取。无论是液体药品的密封瓶、预充式注射器,还是复杂的医疗装置,都离不开注射针尖的高效与准确。同时,随着环保和可持续性理念的深入人心,制药包装材料正逐步向轻量化、可降解方向发展,这对注射针尖的穿刺性能提出了更高的要求。为何需要注射针尖穿刺力测试仪鉴于注射针尖在制药包装中的核心作用,其穿刺性能的优劣直接影响到产品的使用体验和药品的安全性。因此,对注射针尖在不同材料上的穿刺力进行测试显得尤为重要。注射针尖穿刺力测试仪应运而生,它专为评估针尖在穿透各种材料时所需的力值及拔出时的阻力而设计,能够有效帮助制造商、质检机构及研究人员评估材料的适用性,优化产品设计,确保产品质量。广泛应用领域注射针尖穿刺力测试仪广泛应用于质检中心、药检中心、包装厂、药厂、食品厂等多个领域,成为保障产品安全与质量的重要工具。通过精确测量不同材料在穿刺过程中的力值变化与位移情况,可以深入了解材料的物理特性,为材料选择、工艺改进及质量控制提供科学依据。测试原理详解注射针尖穿刺力测试仪的测试原理基于力学原理与精密测量技术。测试时,首先将待测样品装夹在仪器的两个夹头之间,通过精确控制两夹头的相对运动,使标准要求的穿刺针以设定速度刺入样品。在穿刺过程中,仪器会实时记录并显示穿刺力及拔出力的变化曲线,同时监测针尖的位移情况。这些数据不仅反映了材料对针尖的抵抗能力,还能揭示材料内部的力学结构特性,为材料性能评估提供全面而准确的信息。
  • 薄膜摩擦系数仪新标准与旧标准在测试原理上的改进与新增测试方法
    在材料科学与工程领域,薄膜摩擦系数仪作为评估薄膜材料表面摩擦性能的关键设备,其测试标准的更新对于提高产品质量、优化工艺流程以及推动科技创新具有重要意义。近年来,随着科技的进步和测试需求的多样化,薄膜摩擦系数仪的测试标准也经历了从旧到新的演变。本文将从测试原理的角度,详细探讨新标准相比旧标准在测试原理上的改进及新增的测试方法。一、测试原理的基础变革1.1 传统测试原理的局限性旧标准下的薄膜摩擦系数仪主要基于库仑摩擦定律,即摩擦力与正压力成正比,与接触面积无关。这种传统的测试方法通过测量试样在摩擦过程中的摩擦力与正压力之比来计算摩擦系数,方法简单直接,但存在诸多局限性。例如,它难以全面反映薄膜材料在不同条件下的摩擦行为,特别是动态和复杂工况下的性能表现。1.2 新标准引入的先进测试原理新标准则引入了更为先进的测试原理,如动态摩擦测试、静态摩擦测试、滑动摩擦测试以及旋转摩擦测试等。这些新方法不仅丰富了测试手段,还提高了测试的全面性和准确性。动态摩擦测试能够模拟材料在实际使用过程中的动态摩擦行为,静态摩擦测试则关注材料在静止状态下的摩擦特性,而滑动摩擦测试和旋转摩擦测试则分别适用于不同类型的摩擦场景,为薄膜材料的摩擦性能评估提供了更多维度的数据支持。二、新增测试方法的详细解析2.1 动态摩擦测试动态摩擦测试是新标准中新增的重要测试方法之一。它通过模拟材料在实际使用中的动态摩擦过程,如包装膜在包装机械中的运动状态,来评估材料的动态摩擦性能。这种方法能够更真实地反映材料在实际工况下的摩擦行为,为产品的设计和优化提供更为可靠的依据。2.2 静态摩擦测试静态摩擦测试则关注材料在静止状态下的摩擦特性。它通过在试样与对磨副之间施加一定的正压力并保持相对静止,然后逐渐增加水平力直至试样开始滑动,来测量静态摩擦系数。这种方法对于评估材料的启动阻力和稳定性具有重要意义,特别是在需要精确控制摩擦力的场合,如精密机械和电子设备中。2.3 滑动摩擦测试与旋转摩擦测试滑动摩擦测试和旋转摩擦测试是两种常见的摩擦测试方法,它们在旧标准中已有应用,但在新标准中得到了进一步的优化和完善。滑动摩擦测试通过使试样在水平面上做直线运动来测量滑动摩擦系数,适用于评估材料的滑动性能和耐磨性。而旋转摩擦测试则通过使试样与旋转的摩擦轮接触并相对运动来测量旋转摩擦系数,这种方法更适用于评估材料在旋转部件中的摩擦性能。三、测试原理改进带来的优势3.1 提高测试的全面性和准确性新标准引入的先进测试原理和新增的测试方法使得薄膜摩擦系数仪的测试能力得到了显著提升。它不仅能够更全面地评估材料的摩擦性能,还能够提供更准确、更可靠的测试数据。这对于材料科学的研究和工程应用具有重要意义。3.2 促进技术创新和产业升级随着测试原理的改进和测试方法的丰富,薄膜摩擦系数仪在材料研发、产品设计、工艺优化等方面将发挥更加重要的作用。它不仅能够为科研人员提供更为精准的测试数据支持,还能够促进技术创新和产业升级,推动相关行业向更高质量、更高效率的方向发展。3.3 提升产品质量和市场竞争力通过采用新标准进行测试,企业可以更加准确地评估其产品的摩擦性能,从而在生产过程中采取相应的改进措施以提升产品质量。高质量的产品不仅能够满足用户的实际需求,还能够提升企业的市场竞争力,为企业带来更大的经济效益和社会效益。四、结论与展望综上所述,薄膜摩擦系数仪新标准相比旧标准在测试原理上进行了显著的改进和新增了多种测试方法。这些改进不仅提高了测试的全面性和准确性,还促进了技术创新和产业升级。未来,随着科技的不断进步和测试需求的不断变化,薄膜摩擦系数仪的测试标准还将继续发展和完善。我们期待在不久的将来能够看到更多先进的测试原理和方法被引入到这一领域中来,为材料科学的研究和工程应用提供更加全面、准确和高效的测试支持。
  • TA仪器2018年度巨献——流变学原理与前沿应用大师课程
    本次为期两天的流变大师课程旨在为化学家,石油工程师,生物医学研究者,药剂师以及材料工程师介绍流变基础理论知识,操作原理及在实际问题中的应用。课程将涵盖流变现象里的分子及微观结构基础包括聚合物,悬浮体,表面活性剂及生物高聚物网络。我们很荣幸地邀请到了大师中的大师-世界流变学权威、界面流变创始人gerald g. fuller院士、全球权威期刊polymer engineering and science编委、以及美国工程院院士christopher macosko教授亲自来到中国开授此次大师课程。同时,两位杰出的青年流变学家也将参与大师课程的部分授课内容。在此次大师课程中,两位世界级顶尖流变学家将从梳理基于聚合物、胶体、自组装表面活性剂、生物大分子凝胶等流变现象入手,使得参加课程者通过学习典型实际案例掌握流变学基本原理、定量表征技术、实验数据提炼和分析方法。 大师课程授课时间与地点:时间: 2018年4月9日-10日地点:上海市新园华美达广场酒店b楼3层兴园厅(上海市漕宝路509号b楼3层) 日程安排2018年4月9日(周一) 8:00学员登记8:30流变学介绍:主要现象,材料性能christopher macosko 院士9:30线性黏弹性amy shen 教授茶歇11:00线性黏弹性微观结构基础gerald g fuller 院士午餐13:00线性黏弹性课堂实践乔秀颖 博士13:30般粘性流体christopher macosko 院士14:30剪切流变仪christopher macosko 院士课间休息16:00剪切变稀,剪切增稠的微观结构基础gerald g fuller 院士17:00休会 2018年4月10日(周二)8:30非线性黏弹性christopher macosko 院士9:30拉伸流变仪gerald g fuller 院士茶歇11:00非线性现象的微观结构基础gerald g fuller 院士午餐及教员答疑13:00应力,絮凝悬浮体christopher macosko 院士14:00界面流变学gerald g fuller 院士课间休息15:30凝胶及实例分析christopher macosko 院士gerald g fuller 院士16:30微流变测量amy shen 教授17:30课程结束 授课专家(排名不分先后) gerald fuller, 斯坦福大学化学工程系fletcher jones教授。研究集中于光学流变学,拉伸流变学及界面流变学三方面。研究旨在应用于广泛的软物质材料如聚合物溶液和熔体,液晶,悬浮体及表面活性剂等。最近的应用与生物材料有关。fuller教授曾获得流变学会宾汉奖章,并且是国家工程学院的院士。christopher w. macosko, 明尼苏达大学化学工程与材料科学系教授,国家工程学院院士。组织教学并著有广为使用的流变学教材。曾协助一些商用流变仪及大量测试方法的开发。他的团队目前致力于聚合物共混物,聚合物纳米复合材料及反应体系的流变学研究。曾获aiche及spe的奖项及流变学会宾汉奖章。 amy shen,日本冲绳科学技术研究所微流体/生物流体/纳流体部门教授,2014 年就职于日本之前曾于华盛顿大学担任机械工程系教员。shen教授的研究主要聚焦于复杂流体的微流体,粘弹性及小尺度惯性弹性的不稳定性,这些研究在纳米技术及生物技术方面得到应用。amy shen最近还被流变学学会选为学术委员。2003年荣获ralph e. powe junior faculty enhancement award奖项,2007年获得国家自然科学基金奖,2013获得富布莱特学者奖。 乔秀颖, 上海交通大学材料科学与工程学院副研究员,中国科学院长春应用化学研究所博士,曾于斯坦福大学,美国阿克伦大学,德国马克斯普朗克胶体与界面研究所进行博士后及国际合作研究项目。目前的研究方向包括智能及功能性高分子复合材料及纳米复合材料,聚合物融体流变学,悬浮体及表面活性剂。曾获得洪堡经验研究学者成员奖,并发表了70多篇文章及10多篇授权专利。 大师课程参加对象及相关费用1. 免费开放给拥有ta流变仪的高校及研究院所学生,研究生及以上学历(每个实验室2人免费名额)2. 企业界听众,酌收800元/2天华美达酒店自助午餐及茶歇费用。3. 课程人数:由于课程内容需要,仅限100名参会者。席位有限, 先到先得!
  • 采用中和法原理的柴油汽油煤油酸度测定仪
    柴油汽油煤油酸度测定仪适用标准:GB/T264-83 GB/T7599-87 GB258-77, 用于检测变压器油,汽轮机油及抗燃油等样品的酸值分析测量。酸值是中和1克油品中的酸性物质所需要的氢氧化钾毫克数,用mgKOH/g油表示,它是油品质量中应严格控制的指标之一。该仪器通过机械、光学以及电子等技术的综合运用,采用微处理器,能够自动实现多样品切换、滴定、判断滴定终点、打印测量结果等功能,该系统稳定可靠,自动化程度高。可广泛运用于电力、化工、环保等领域。仪器特点1.液晶大屏幕、中文菜单、无标识按键;2.自动换杯、自动检测、打印检测结果;3.该仪器可对六个油样进行检测;4.采用中和法原理,用微机控制在常温下自动完成加液、滴定、搅拌、判断滴定终点,液晶屏幕显示测定结果并可打印输出,全部过程约需4分钟;5.用试剂瓶盛装萃取液和中和液,试剂在使用过程不与空气接触,避免了溶剂挥发和空气中CO2的影响。技术参数工作电源:AC220V±10% ,50Hz耗电功率: ﹤100W测定范围: 0.0001~0.9999mgKOH/g 分辨率: ≥0.0001 mgKOH/g测量准确度:酸值<0.1时 ±0.02 mgKOH/g酸值≥0.1时 ±0.05 mgKOH/g重复性: 0.004 mgKOH/g环境温度:10℃~40℃相对湿度:<85%
  • 电位滴定仪的原理
    电位滴定仪(Potentiometric Titrator)是一种常用的滴定仪器,其原理基于电位测量的方法。它通过测量反应溶液中电位的变化来确定滴定过程中滴定剂的添加量,从而确定待测溶液中所含物质的浓度。以下是电位滴定仪的原理:1.电位测量: 电位滴定仪通过电极对反应溶液的电位进行测量。通常使用的电极包括指示电极(如玻璃电极)和参比电极(如银/银氯化钾电极)。指示电极感应到溶液中所含物质的变化,而参比电极提供一个稳定的参考电位。2.滴定过程: 在滴定过程中,待测溶液(被滴定物)与滴定剂(滴定液)发生化学反应,导致溶液中所含物质浓度的变化。滴定过程中滴定剂逐渐添加到待测溶液中,直至达到滴定终点。3.终点检测: 滴定终点通常是指滴定反应完全完成时的状态。在电位滴定中,终点的检测基于电位的变化。在滴定过程中,当滴定剂与待测溶液中的物质完全反应时,反应溶液的电位会发生明显的变化。这个变化被用来指示滴定终点。4.记录数据: 电位滴定仪会记录滴定过程中电位的变化,并将数据转换为体积-电位曲线或体积-导电度曲线。通过分析曲线,可以确定滴定终点的位置,从而计算出被滴定物的浓度。5.自动化控制: 现代电位滴定仪通常配备了自动化控制系统,可以自动控制滴定剂的添加速率,并在检测到电位变化时停止滴定,从而提高滴定的准确性和可重复性。综上所述,电位滴定仪利用电位测量的原理来确定滴定过程中滴定剂的添加量,并通过分析电位的变化来检测滴定终点,从而实现对待测溶液中所含物质浓度的测量。
  • BLT小课堂|细菌发光原理及其在动物活体成像中的应用
    夏季的夜晚,走到山间草丛,可以看到一种昆虫提着一盏灯在飞行,这就是萤火虫在发光。萤火虫体内的荧光素酶催化底物荧光素,发生化学反应,产生光子。这也是大家比较熟悉的,在动物活体生物发光成像当中运用到的反应原理。通过利用该原理,配合上转基因技术及动物活体成像系统,我们可以非侵入性和纵向研究小动物的基因表达、蛋白质-蛋白质相互作用、肿瘤学机制和抗肿瘤药物药效及动力学和疾病机制等;相比于传统研究手段,这种方法通过在动物整体水平上进行研究,能提供更多有用的信息,同时大幅减少实验研究所需的动物数量和降低个体间的差异。萤火虫荧光素酶反应的示意图(a)、荧光素酶以报告基因的形式进入细胞核,并翻译成功能性酶。该酶将底物荧光素、氧(O2)和三磷酸腺苷(ATP)转化为氧荧光素、二氧化碳(CO2)和二磷酸腺苷(ADP),同时发光。(b)、萤火虫底物D-荧光素及其产物氧合荧光素的化学结构。 那么问题来了,自然界会发光的生物除了有萤火虫,还有鱼类、藻类、植物和细菌等,这些生物的发光原理是否也和萤火虫一样呢?这些发光原理能否运用到动物活体成像研究中呢?今天,小编就为大家介绍另外一种生物发光原理—细菌发光及其在动物活体成像中的应用。细菌荧光素酶对于细菌的生物发光现象,早在1875年就被发现了,研究人员Boyle首先揭示了细菌发光对氧气的依赖。而随着研究的深入,研究人员发现细菌发光涉及到的酶有荧光素酶、脂肪酸还原酶和黄素还原酶,以及底物还原性黄素单核苷酸和长链脂肪醛。在发光细菌中发现的一种操纵子,基因顺序为luxCDABEG,其中luxA和luxB基因分别编码细菌荧光素酶α和β亚基,luxC、luxD和luxE基因分别编码合成和回收荧光素酶醛底物的脂肪酸还原酶复合物的r、s和t多肽,luxG编码黄素还原酶。到目前为止所知的所有发光细菌,都是基于细菌荧光素酶介导的酶反应来产生光。这是一种大约80kDa的异二聚体蛋白,与长链烷烃单加氧酶具有同源性。该酶通过以下反应介导O2氧化还原的黄素单核苷酸(FMNH2)和长链脂肪族(脂肪)醛(RCHO),以产生蓝绿光。细菌荧光素酶介导的酶反应1细菌发光明场图2细菌发光发光图细菌发光反应过程在发光反应中,FMNH2与酶结合,然后与O2相互作用,形成黄素-4A-过氧化氢。这种复合物与醛结合形成一种高度稳定的中间体,其缓慢的衰变导致FMNH2和醛底物的氧化和发光,反应的量子产率估计为0.1-0.2个光子。该反应对FMNH2具有高度特异性,体内的醛底物可能是十四醛。FMNH2是由NADH:FMN氧化还原酶(黄素还原酶)提供,该酶从细胞代谢(如糖酵解和柠檬酸循环)中产生的NADH中提取还原剂,还原剂通过自由扩散从FMNH2向荧光素酶的转移。长链醛的合成是由脂肪酸还原酶复合物催化。与细菌荧光素酶一样,底物FMNH2和长链脂肪醛也是细菌发光反应的特异性底物;真核生物生物发光使用不同的化学物质和荧光素酶,它们在蛋白质或基因序列水平上与细菌荧光素酶不同。细菌中的荧光素酶反应过程细菌发光原理在动物活体成像中的应用目前,细菌发光原理在动物活体成像研究中的应用有:传染病研究、菌种抗药性测试及细菌介导的肿瘤治疗等。通过将luxCDABE操纵子稳定地整合到不同的细菌基因结构中,不需要任何其他外源底物(除了氧)来产生生物发光,再通过一套超灵敏的动物活体成像系统(AniView 100),为监测细菌物种感染负担、致病机理研究和肿瘤药物靶向治疗等提供了一种快速便捷的研究检测方法。AniView 100检测减毒鼠伤寒沙门氏菌体内靶向性肿瘤情况(箭头指向为肿瘤)应用说明如以细菌介导的肿瘤治疗为例,传统的癌症治疗方法是手术切除,治疗转移性癌症还需要与其他疗法(如放疗或化疗)相结合。这些疗法存在局限性,如放疗的疗效主要取决于组织氧水平,肿瘤内坏死区和缺氧区低氧浓度是治疗失败的常见原因;而化疗的疗效主要取决于药物的分布,肿瘤内坏死区和缺氧区的血管不规则会影响药物的输送,限制药物的疗效。与传统方法相比,使用细菌进行癌症治疗有以下优势:首先,细菌会在肿瘤中选择性积累,肿瘤中的细菌聚集量大约是正常器官的1000倍,肿瘤特有的坏死区和缺氧区一般不会在大多数器官中形成。其次,细菌的增殖能力使得它们可以进行持续治疗;最后,许多细菌的全基因组测序已经完成,能够通过基因组操作提高它们在人类使用中的安全性,并增强其杀瘤效果。目前,细菌介导的肿瘤治疗广泛应用于DNA或siRNA的传递、运送经工程改造的毒素或前药物和触发机体免疫反应,进而达到抑制或杀灭肿瘤细胞、起到抗击肿瘤的作用。应用案例 静脉注射3天后,表达lux的鼠伤寒沙门氏菌在各种肿瘤中积聚。CT26:小鼠结肠癌,4T1:小鼠乳腺癌,MC38:小鼠结直肠腺癌,TC-1:小鼠肺癌,Hep3B:人肝细胞癌,ARO:人甲状腺癌,ASPC1:人胰腺癌应用案例 携带受L-阿拉伯糖诱导启动子pBAD表达系统控制的细胞毒蛋白(溶细胞素A)、表达lux报告基因的减毒鼠伤寒沙门氏菌,用于肿瘤治疗。总结利用生物发光原理进行动物活体成像,目前主要有两种方式。一种是使用萤火虫荧光素酶,最适合在哺乳动物细胞中表达;另外一种是细菌荧光素酶,广泛应用于原核生物。细菌Lux操纵子由于编码生物发光所需的所有蛋白质,包括荧光素酶、底物和底物生成酶,不需要外源底物,成像更加的方便,不需要像萤火虫荧光素酶一样,考虑ATP的可用性、底物分子的渗透、药代动力学和生物分布等对成像的影响。但是,细菌荧光素酶的发射波长较短(490nm),组织吸收较大,这会影响成像数据的量化;而且,对于某些真核微生物(包括真菌和寄生虫)和真核细胞,仍然需要使用萤火虫荧光素酶标记,原因在于lux报告基因没有得到足够的优化,还不能在真核细胞中稳定表达。不过由于细菌荧光素酶和萤火虫荧光素酶的发射波长不同,从而可以进行多光谱成像,用于同时定量评估小动物的不同生物过程,进一步扩展生物发光原理在动物活体成像中的应用。TipsAniView 100多模式动物活体成像系统 AniView 100多模式动物活体成像系统作为广州博鹭腾生物科技有限公司推出的高灵敏度动物活体成像系统,其采用全密闭抗干扰暗箱,避免外界光源及宇宙射线对拍照影响的同时,配合零缺陷、科研级高灵敏背部薄化、背部感应型冷CCD相机,极大地提高成像的灵敏度。AniView 100可以检测到100个luciferase标记细胞,对于动物活体细菌荧光素酶的生物发光信号,无论是在皮下或器官,均可以轻易检测到。快来关注我们,申请免费试用!
  • 万字讲懂离子色谱仪原理、结构、分类、应用、常见品牌等 | 仪器博物馆
    离子色谱仪是高效液相色谱的一种,作为测定阴离子、阳离子及部分极性有机物种类和含量的一种液相色谱方法,已被广泛应用在环境监测、食品分析、自然水工业、农业、地质等多个领域。今天小谱就其发展史、检测原理、结构等和大家进行探讨,一文把离子色谱仪讲通透。(如果读完文章您觉得还有哪些想听的知识点没有讲到,亦或是觉得文章中有哪些观点您不太认同,欢迎您积极留言。)01离子色谱的“前世今生”1975年,Dow Chemical(陶氏化学)的H.Small等人发表的第一篇离子色谱方面的论文在美国分析化学上;在分离用的离子交换柱后端加入不同极性的离子交换树脂填料,该树脂填料呈氢型或氢氧根型。如阴离子交换柱后端加入氢型的阳离子,交换树脂填料阳离子交换柱后端加入氢氧根型的阴离子,交换树脂填料当由分离柱流出的携带待测离子的洗脱液在检测前发生两个简单而重要的化学反应,一个是将淋洗液转变成低电导组分以降低来自淋洗液的背景电导,另一个是将样品离子转变成其相应的酸或碱以增加其电导。这种在分离柱和检测器之间降低背景电导值而提高检测灵敏度的装置后来组成独立组件称为抑制柱(或抑制器),通过这种方式使电导检测的应用范围扩大了;在H-Small等人提议下称这种液相色谱为离子色谱。离子色谱一经诞生就立即商品化;1975年,第一家离子色谱公司诞生——戴安公司(Dow Ion Exchange),由H-Small和T-S.Stevens研发;1979年,美国阿华州大学的J.S.Fritz等人建立了单柱型离子色谱,许多其它公司生产了离子色谱;1983年,中国核工业第五研究所刘开禄研究员刘开禄带领团队在青岛崂山电子实验仪器所研制成我国第一台离子色谱仪的原理样机ZIC-1,并实现产业化。性能基本与国外同类仪器(美国Dionex-14型)相接近,填补了国内空白;第六届“科学仪器行业研发特别贡献奖”获奖者 刘开禄ZIC-1型离子色谱仪第一台离子色谱仪成功商品化后,高效阳离子分离柱、五电极式电导检测器、阴离子分离柱、连续自再生式高效离子交换装置等一系列创造性的研究工作不断取得成功,极大的推动了中国离子色谱仪的发展。1985年6月,赵云麒、刘开禄研制ZIC-2型离子色谱仪,包含双模式理论和适用于阳离子分析的“五级电导检测”电路。1987年12月22日 ,ZIC-2型离子色谱仪通过了专家鉴定并投产,核心技术目前仍应用在中国的核潜艇水质监测。1995年,ZIC-3型离子色谱仪由张烈生、荆建增设计完成并获得国家科技成果完成者证书。左:ZIC-2型离子色谱仪、中:ZIC-2A型离子色谱仪、右:ZIC-3型离子色谱仪目前,随着技术的发展,电化学等技术在离子色谱仪中得到了更广泛的应用,比如新型抑制器技术、淋洗液发生器以及新型的电化学检测器-电荷检测器等均已商品化。而目前离子色谱技术发展也主要集中在色谱固定相、脉冲安培检测器以及抑制器等方面。不过,我国离子色谱的研发虽然取得了一定的成绩,但仍需更进一步的发展。02离子色谱的原理和结构离子色谱的原理基于离子交换树脂上可离解的离子与流动相中具有相同电荷的溶质离子之间进行的可逆交换和分析物溶质对交换剂亲和力的差别而被分离。适用于亲水性阴、阳离子的分离。工作过程: 输液泵将流动相以稳定的流速( 或压力) 输送至分析体系, 在色谱柱之前通过进样器将样品导入, 流动相将样品带入色谱柱, 在色谱柱中各组分被分离, 并依次随流动相流至检测器, 抑制型离子色谱则在电导检测器之前增加一个抑制系统。即用另一个高压输液泵将再生液输送到抑制器, 在抑制器中, 流动相的背景电导被降低, 然后将流出物导入电导检测池, 检测到的信号送至数据系统记录、处理或保存。非抑制型离子色谱仪不用抑制器和输送再生液的高压泵, 因此仪器的结构相对要简单得多, 价格也要便宜很多。离子色谱的结构离子色谱仪一般由流动相输送系统、进样系统、分离系统、抑制或衍生系统、检测系统及数据处理系统六大部分组成。1、流动相输送系统离子色谱的输液系统包括贮液罐、高压输液泵、梯度淋洗装置等,与高效液相色谱的输液系统基本一致。1.1贮液罐溶剂贮存主要用来供给足够数量并符合要求的流动相,对于溶剂贮存器的要求是:(1)必须有足够的容积,以保证重复分析时有足够的供液;(2)脱气方便;(3)能承受一定的压力;(4)所选用的材质对所使用的溶剂一律惰性。出于离子的流动相一般是酸、碱、盐或络合物的水溶液,因此贮液系统一般是以玻璃或聚四氟乙烯为材料,容积一般以0.5~4L为宜,溶剂使用前必须脱气。因为色谱柱是带压力操作的,在流路中易释放气泡,造成检测器噪声增大,使基线不稳,仪器不能正常工作,这在流动相含有有机溶剂时更为突出。脱气方法有多种,在离子色谱中应用比较多的有如下方法:(1)低压脱气法:通过水泵、真空泵抽真空,可同时加温或向溶剂吹氮,此法特别适用纯水溶剂配制的淋洗液。(2)吹氧气或氮气脱气法:氧气或氮气经减压通入淋洗液,在一定压力下可将淋洗液的空气排出。(3)超声波脱气法:将冲洗剂置于超声波清洗槽中,以水为介质超声脱气。一般超声30min左看,可以达到脱气日的。新型的离子色谱仪,在高压泵上带有在线脱气装置,可白动对琳洗液进行在线自动脱气。1.2高压输液泵高压输液泵是离子色谱仪的重要部件,它将流动相输入到分离系统,使样品在柱系统中完成分离过程。离子色谱用的高压泵应具备下述性能:(1)流量稳定:通常要求流量精度应为±1%左右,以保证保留时间的重复和定性定量分析的精度。(2)有一定输出压力,离子色谱一般在20MPa状态下工作,比高效液相色谱略低。(3)耐酸、碱和缓冲液腐蚀,与高效液相色谱不同,离子色谱所有淋洗液含有酸或碱。泵应采用全塑Peek材料制作。(4)压力波动小,更换溶剂方便,死体积小,易于清洗和更换溶剂。(5)流量在一定范围任选,并能达到一定精度要求。(6)部分输液泵具有梯度淋洗功能。目前离子色谱应用较多的是往复柱塞泵,只有低压离子色谱采用蠕动泵,但蠕动泵所能承受的压力太小,实际操作过程中会出现问题。由于往复柱塞泵的柱塞往复运动频率较高,所以对密封环的耐磨性及单向阀的刚性和精度要求都很高。密封环一般采用聚四氟乙烯添加剂材料制造,单向阀的球、阀座及柱塞则用人造宝石材料。1.3梯度淋洗装置梯度淋洗和气相色谱中的程序升温相似,给色谱分离带来很大的方便,但离子色谱电导检测器是一种总体性质的检测器,因此梯度淋洗一般只在含氢氧根离子的淋洗液中采用抑制电导检测时才能实现。采用梯度淋洗技术可以提高分离度、缩短分析时间、降低检测限,它对于复杂混合物,特别是保留强度差异很大的混合物的分离,是极为重要的手段。另外,新型抑制器通过脱气使淋洗液中CO2去除,碳酸盐的淋洗液背景电导很低,使灵敏度大大增加,也可以实现碳酸盐的梯度淋洗。离子色谱梯度淋洗可分为低压梯度和高压梯度两种,现分别介绍如下:(1)低压梯度低压梯度是采用比例调节阀,在常压下预先按一定的程序将溶剂混合后,再用泵输入色谱柱系统,也称为泵前混合。(2)高压梯度它是由两台高压输液泵、梯度程序控制器、混合器等部件所组成。两台泵分别将两种淋洗液输入混合器,经充分混合后,进入色谱分离系统。它又称为泵后高压混合形式。梯度淋洗的溶剂混合器必须具备容积小、无死区、清洗方便、混合效率高等性能,能获得重复的、滞后时间短的梯度淋洗效果。2、进样系统离子色谱的进样主要分为3种类型:即气动、手动和自动进样方式。(1)手动进样阀手动进样采用六通阀,其工作原理与HPLC相同,但其进样量比HPLC要大,一般为50μL。其定量管接在阀外,一般用于进样体积较大时的情况。样品首先以低压状态充满定量管,当阀沿顺时针方向旋至另一位置时,即将贮存于定量管中固定体积的样品送入分离系统。(2)气动进样阀气动阀采用一定氮气或氮气气压作动力,通过两路四通加载定量管后,进行取样和进样,它有效地减少了手动进样因动作不同所带来的误差。(3)自动进样自动进样器是在色谱工作站控制下,自动进行取样、进样、清洗等一系列操作,操作者只须将样品按顺序装入贮样机中。自动进样可以达到很宽的样品进样量范围的目的。3、分离系统分离系统是离子色谱的核心和基础。离子色谱柱是离子色谱仪的“心脏”,要求它具有柱效高、选择性好、分析速度快等特点。离子色谱柱填料的粒度一般在5~25μm之间,比高效液相色谱的柱填料略大,因此其压力比高效液相色谱的要小,一般为单分散,而且呈球状。3.1高分子聚合物填料离子色谱中使用得最广泛的填料是聚苯乙烯——二乙烯苯共聚物。其中阳离子交换柱一般采用磺酸或羧酸功能基,阴离子交换柱填料则采用季胺功能基或叔胺功能基。离子排斥柱填料主要为全磺化的聚苯乙烯 二乙烯苯共聚物,这类离子交换树脂可在pH0~14范围内使用。如果采用高交联度的材料来改进,还可兼容有机溶剂,以抗有机污染。一般来说,离子交换型色谱柱的交换容量均很低。3.2硅胶型离子色谱填料该填料采用多孔二氧化硅柱填料制得,是用于阴离子交换色谱法的典型薄壳型填料。它是用含季胺功能基的甲基丙烯十醇酯涂渍在二氧化硅微球上制备的。阳离子交换树脂是用低相对分子质量的磺化氟碳聚合物涂渍在二氧化硅微粒上制备的。这类填料的pH值使用范围为4~8,一般用于单柱型离子色谱柱中。3.3色谱柱结构一般分析柱内径为4mm,长度为100~250mm,柱子两头采用紧固螺丝。高档仪器特别是阳离子色谱柱一般采用聚四氟乙烯材料,以防止金属对测定的干扰。随着离子色谱的发展,细内径柱受到人们的重视,2mm柱不仅可以使溶剂消耗量减少,而且对于同样的进样量,灵敏度可以提高4倍。4、离于色谱的抑制系统对于抑制型(双柱型)离子色谱系统,抑制系统是极其重要的一个部分,也是离子色谱有别于高效液相色谱的最重要特点。抑制器的发展经历了多个发展时期,而目前商品化的离子色谱仪亦分别采用不同的抑制手段及相关研究成果。4.1树脂填充抑制柱该抑制系统采用高交换容量的阳离子树脂填充柱(阴离子抑制),通过硫酸,将树脂转化为氢型。它抑制容量不高,需要定期再生,而且死体积比较大,对弱酸根离子由于离子排斥的作用,往往无法准确定量。目前这类抑制器目前已经基本不用。4.2纤维抑制器这种抑制系统采用阳离子交换的中空纤维作为抑制器,外通硫酸作为再生液,可连续对淋洗液进行再生,这种抑制器的死体积比较大,抑制容量也不高。4.3微膜抑制器这种抑制系统采用阳离子交换平板薄膜,中间通过淋洗液,而外两侧通硫酸再生液。这种抑制器的交换容量比较高,死体积很小,可进行梯度淋洗。4.4电解抑制器这种抑制系统采用阳离子交换平板薄膜,通过电解产生的H+,对淋洗液进行再生。早期的这类抑制器是由我国厦门大学田昭武发明,并投入了生产,但它需要定期加入硫酸来补充H+。美国Dionex公司对这类抑制器进行了改进,使之成为自再生,只要用淋洗液自循环或去离子水电解就可能实现再生,抑制容量可以通过改变电流的大小加以控制,而且死体积很小。5、检测系统5.1电导检测器电导检测是离子色谱检测方式中最常用的一种。它是基于极限摩尔电导率应用的检测器,主要用于检测无机阴阳离子、有机酸和有机胺等。由于电导池中的等效电容的影响,施加到电导池上的电压和电流之间的关系是非线性的,这给测量电导值带来很大困难。另外,流动相中本底电导值很高,从较大的背景值中准确测量待测组分的信号,也是电导检测中的重要问题。目前采用较多的方法有:(1)双极脉冲检测器:在流路上设置两个电极,通过施加脉冲电压,在合适的时间读取电流,进行放大和显示。容易受到电极极化和双电层的影响。(2)四极电导检测器:在流路上设置四个电极,在电路设计中维持两测量电极间电压恒定,不受负载电阻、电极间电阻和双电层电容变化的影响,具有电子抑制功能(阳离子检测支持直接电导检测模式)。(3)五极电导检测器:在四极电导检测模式中加一个接地屏蔽电极,极大提高了测量稳定性,在高背景电导下仍能获得极低的噪声,具有电子抑制功能(阳离子检测支持直接电导检测模式)。5.2安培检测器安培检测器是基于测量电解电流大小为基础的检测器,主要用于检测具有氧化还原特性的物质。安培检测主要包括恒电位(直流安培)、脉冲安培以及积分安培三种方式。(1)直流安培检测模式:该方法是将一个恒定的直流电位连续地施加于检测池的电极上,当被测物被氧化时,电子从待测物转移至电极,得到电流信号。在此过程中,电极本身为惰性,不参与氧化反应。该方法具有较高的灵敏度,可以测定pmol级的无机和有机离子,主要用于抗坏血酸、溴、碘、氰、酚、硫化物、亚硫酸盐、儿茶酚胺、芳香族硝基化合物、芳香胺、尿酸和对二苯酚等物质的检测。(2)脉冲安培检测模式:脉冲安培检测器出现在20世纪80年代初,是美国Dionex公司为满足糖的测定而研制的。糖类化合物的pKa值为12~14,在强碱性介质中以阴离子形式存在,可以用阴离子交换色谱分离。因为糖的分离是在碱性条件下完成的,检测方法必须与此相匹配,用金电极的脉冲安培检测法适合于这个条件。金电极的表面可为糖的电化学氧化反应提供一个反应环境。用脉冲安培检测法可检测pmol~fmol级的糖,而且不需要衍生反应和复杂的样品纯化过程。该检测器主要用于醇类、醛类、糖类、胺类(一二三元胺,包括氨基酸)、有机硫、硫醇、硫醚和硫脲等物质的检测,不可检测硫的氧化物。(3)积分脉冲安培检测模式:积分脉冲安培检测法为脉冲安培检测的升级模式,于1989年由Welch等人首先提出,并运用此技术,用金电极实现了对氨基酸的检测。与脉冲安培检测法相似,积分脉冲安培检测法中加到工作电极上的也是一种自动重复的电位对时间的脉冲电位波形,不同之处是:脉冲安培检测法是对每次脉冲前的单电位下产生的电流积分;而积分脉冲安培检测法是对每次脉冲前循环方波或三角波电位下产生的电流积分,即是对电极被氧化形成氧化物和氧化物还原为其初始状态的一个循环电位扫描过程中产生的电流积分。由积分整个高-低采样电位下的电流所得到的信号仅仅是被分析物产生的信号。在没有待测物(可氧化物)存在时,静电荷为零。积分脉冲安培检测法的优点在于通过施加方波或三角波电位消除了氧化物形成和还原过程中产生的电流。正、反脉冲方向的积分有效地扣除了电极氧化产生的背景效应,使得那些可受金属氧化物催化氧化的分子产生较强的检测信号和获得稳定的检测基线成为现实。此外,离子色谱还可以采用紫外、可见光、荧光等高效液相色谱常用的检测器,其原理与常规的高效液相色谱检测相似。6、数据处理系统离子色谱一般柱效不高,与气相色谱和高效液相色谱相比一般情况下离子色谱分离度不高,它对数据采集的速度要求不高,因此能够用于其他类型的数据处理系统,同样也可用于离子色谱中。而且在常规离子分析中,色谱峰的峰形比较理想,可以采用峰高定量分析法进行分析。主要数据处理系统为:6.1记录仪记录仪要求满刻度行程时间≤1s,输入阻抗高,屏蔽好,纸速稳定。采用双笔式记录仪,可以同时测量样品中高浓度和痕量浓度组分,也可进行双检测器分析。6.2自动积分仪它是一种通过A/D转换,采用固定程序,分析色谱信息,打印色谱图的仪器。采用自动积分仪大大减少了记录仪中色谱手工处理的繁琐手续。6.3数据工作站通过A/D转换,将数据采集于电脑,然后通过对采集的数据分析,得到相关的色谱信息。随着个人电脑的普及,数据工作站将得到广泛的应用。03离子色谱的分类通常情况下,离子色谱可以分为三种类型:离子交换色谱、离子排斥色谱、离子对色谱。离子交换色谱:离子交换色谱以离子间间作用力不同为原理,主要用于有机和无机阴、阳离子的分离。离子排斥色谱:离子排斥色谱基于Donnan排队斥作用,是利用溶质和固定相之间的非离子性相互作用进行分离的。它主要用于机弱酸和有机酸的分离,也可以用于醇类、醛类、氨基酸和糖类的分离。离子对色谱:离子对色谱的分离机理是吸附、分离的选择性主要由流动相决定。该方法主要用于表面活性阴离子和阳离子以及金属络合物的分离。根据应用场景可分为:实验室、便携式、在线离子色谱。便携式离子色谱:适用的主要场景比如户外检测、或者在移动检测车上使用等等。在线离子色谱:适用的主要场景,比如大气环境的连续监测、或者工厂流水线中的连续监测等等。实验室离子色谱:相对来讲,就是最常规的离子色谱类型了,用户采购量也是相对最大。04离子色谱的应用离子色谱作为20世纪70年代发展起来的一项新的分析技术,由于具有快速、灵敏、选择性好等特点,尤其在阴离子检测方面有着其它方法所的优势,因此被广泛地应用于化工、医药、环保、卫生防疫、半导体制造等行业,并在某些领域被列为标准测定方法。涉及离子色谱的国内标准分析方法行业标准部分国际标准05离子色谱使用的注意事项1、淋洗液淋洗液作为系统的流动相,其品质对分析结果有重要影响。流动相的脱气是离子色谱分析过程中的一个重要环节。输液泵的扰动或色谱柱前后的压力变化以及抑制过程都可能导致流动相中溶解的气体析出,形成小气泡。这些小气泡会产生很多尖锐的噪声峰,较大的气泡还可能引起输液泵流速的变化,因此对流动相要进行脱气处理。2、分离柱分离柱柱体材料为PEEK(聚醚醚酮)。分离相由聚乙烯醇颗粒组成,粒径为9μm,表面有离子交换官能团。这种结构可保证高度的稳定性,并对可穿过内置过滤板的极细颗粒具有很高的容耐性,适用于水分析的日常测试任务。为保护分离柱不受外来物质侵害(这些物质会对分离效率产生影响),对淋洗液、也对样品作微孔过滤(0.45μm过滤器),并通过吸液过滤头吸取淋洗液。分离柱堵塞会导致系统压力上升,分离能力变差会导致保留时间波动、样品重复测量平行性差。分离柱接入系统时,需要先冲洗10分钟以上再接检测器,冲洗时出口向上,便于将气泡赶出。 分离柱的保存:短时间不用,可直接将柱子两端盖上塞子,放在盒中保存。阴离子柱长时间不使用(1个月以上),应保存到10mmol/LNa2CO3中。3、高压泵sp 岛埃仑YC3000离子色谱仪青岛埃仑YC7000型离子色谱仪 等▲ 青岛埃仑YC3000离子色谱仪B. 岛津
  • 从纳米粒度仪、激光粒度仪原理看如何选择粒度测试方法
    1. 什么是光散射现象?光线通过不均一环境时,发生的部分光线改变了传播方向的现象被称作光散射,这部分改变了传播方向的光称作散射光。宏观上,从阳光被大气中空气分子和液滴散射而来的蓝天和红霞到被水分子散射的蔚蓝色海洋,光散射现象本质都是光与物质的相互作用。2. 颗粒与光的相互作用微观上,当一束光照在颗粒上,除部分光发生了散射,还有部分发生了反射、折射和吸收,对于少数特别的物质还可能产生荧光、磷光等。当入射光为具有相干性的单色光时,这些散射光相干后形成了特定的衍射图样,米氏散射理论是对此现象的科学表述。如果颗粒是球形,在入射光垂直的平面上观察到称为艾里斑的衍射图样。颗粒散射激光形成艾里斑3. 激光粒度仪原理-光散射的空间分布探测分析艾里斑与光能分布曲线当我们观察不同尺寸的颗粒形成的艾里斑时,会发现颗粒的尺寸大小与中间的明亮区域大小一般成反相关。现代的激光粒度仪设计中,通过在垂直入射光的平面距中心点不同角度处依次放置光电检测器进行粒子在空间中的光能分布进行探测,将采集到的光能通过相关米氏散射理论反演计算,就可以得出待分析颗粒的尺寸了。这种以空间角度光能分布的测量分析样品颗粒分散粒径的仪器即是静态光散射激光粒度仪,由于测试范围宽、测试简便、数据重现性好等优点,该方法仪器使用最广泛,通常被简称为激光粒度仪。根据激光波长(可见光激光波长在几百纳米)和颗粒尺寸的关系有以下三种情况:a) 当颗粒尺寸远大于激光波长时,艾里斑中心尺寸与颗粒尺寸的关系符合米氏散射理论在此种情况下的近似解,即夫琅和费衍射理论,老式激光粒度仪亦可以通过夫琅和费衍射理论快速准确地计算粒径分布。b) 当颗粒尺寸与激光波长接近时,颗粒的折射、透射和反射光线会较明显地与散射光线叠加,可能表现出艾里斑的反常规变化,此时的散射光能分布符合考虑到这些影响的米氏散射理论规则。通过准确的设定被检测颗粒的折射率和吸收率参数,由米氏散射理论对空间光能分布进行反演计算即可得出准确的粒径分布。c) 当颗粒尺寸远小于激光波长时,颗粒散射光在空间中的分布呈接近均匀的状态(称作瑞利散射),且随粒径变化不明显,使得传统的空间角度分布测量的激光粒度仪不再适用。总的来说,激光粒度仪一般最适于亚微米至毫米级颗粒的分析。静态光散射原理Topsizer Plus激光粒度分析仪Topsizer Plus激光粒度仪的测试范围达0.01-3600μm,根据所搭配附件的不同,既可测量在液体中分散的样品,也可测量须在气体中分散的粉体材料。4. 纳米粒度仪原理-光散射的时域涨落探测(动态光散射)分析 对于小于激光波长的悬浮体系纳米颗粒的测量,一般通过对一定区域中测量纳米颗粒的不定向地布朗运动速率来表征,动态光散射技术被用于此时的布朗运动速率评价,即通过散射光能涨落快慢的测量来计算。颗粒越小,颗粒在介质中的布朗运动速率越快,仪器监测的小区域中颗粒散射光光强的涨落变化也越快。然而,当颗粒大至微米极后,颗粒的布朗运动速率显著降低,同时重力导致的颗粒沉降和容器中介质的紊流导致的颗粒对流运动等均变得无法忽视,限制了该粒径测试方法的上限。基于以上原因,动态光散射的纳米粒度仪适宜测试零点几个纳米至几个微米的颗粒。5.Zeta电位仪原理-电泳中颗粒光散射的相位探测分析纳米颗粒大多有较活泼的电化学特性,纳米颗粒在介质中滑动平面所带的电位被称为Zeta电位。当在样品上加载电场后,带电颗粒被驱动做定向地电泳运动,运动速度与其Zeta电位的高低和正负有关。与测量布朗运动类似,纳米粒度仪可以测量电场中带电颗粒的电泳运动速度表征颗粒的带电特性。通常Zeta电位的绝对值越高,体系内颗粒互相排斥,更倾向与稳定的分散。由于大颗粒带电更多,电泳光散射方法适合测量2nm-100um范围内的颗粒Zeta电位。NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪NS-90Z 纳米粒度及电位分析仪在一个紧凑型装置仪器中集成了三种技术进行液相环境颗粒表征,包括:利用动态光散射测量纳米粒径,利用电泳光散射测量Zeta电位,利用静态光散射测量分子量。6. 如何根据应用需求选择合适的仪器为了区分两种光散射粒度仪,激光粒度仪有时候又被称作静态光散射粒度仪,而纳米粒度仪有时候也被称作动态光散射粒度仪。需要说明的是,由于这两类粒度仪测量的是颗粒的散射光,而非对颗粒成像。如果多个颗粒互相沾粘在一起通过检测区间时,会被当作一个更大的颗粒看待。因此这两种光散射粒度仪分析结果都反映的是颗粒的分散粒径,即当颗粒不完全分散于水、有机介质或空气中而形成团聚、粘连、絮凝体时,它们测量的结果是不完全分散的聚集颗粒的粒径。综上所述,在选购粒度分析仪时,基于测量的原理宜根据以下要点进行取舍:a) 样品的整体颗粒尺寸。根据具体质量分析需要选择对所测量尺寸变化更灵敏的技术。通常情况下,激光粒度仪适宜亚微米到几个毫米范围内的粒径分析;纳米粒度仪适宜全纳米亚微米尺寸的粒径分析,这两种技术测试能力在亚微米附近有所重叠。颗粒的尺寸动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试胶体金颗粒直径,Z-average 34.15nmb) 样品的颗粒离散程度。一般情况下两种仪器对于单分散和窄分布的颗粒粒径测试都是可以轻易满足的。对于颗粒分布较宽,即离散度高/颗粒中大小尺寸粒子差异较大的样品,可以根据质量评价的需求选择合适的仪器,例如要对纳米钙的分散性能进行评价,关注其微米级团聚颗粒的含量与纳米颗粒的含量比例,有些工艺不良的情况下团聚的颗粒可能达到十微米的量级,激光粒度仪对这部分尺寸和含量的评价真实性更高一些。如果需要对纳米钙的沉淀工艺进行优化,则需要关注的是未团聚前的一般为几十纳米的原生颗粒,可以通过将团聚大颗粒过滤或离心沉淀后,用纳米粒度仪测试,结果可能具有更好的指导性,当然条件允许的情况下也可以选用沉淀浆料直接测量分析。有些时候样品中有少量几微米的大颗粒,如果只是定性判断,纳米粒度仪对这部分颗粒产生的光能更敏感,如果需要定量分析,则激光粒度仪的真实性更高。对于跨越纳米和微米的样品,我们经常需要合适的进行样品前处理,根据质量目标选用最佳质控性能的仪器。颗粒的离散程度静态光散射法Topsizer激光粒度仪测试两个不同配方工艺的疫苗制剂动态光散射NS-90Z纳米粒度仪测试疫苗制剂直径激光粒度仪测试结果和下图和纳米粒度仪的结果是来自同一个样品,从分布图和数据重现程度上看,1um以下,纳米粒度仪分辨能力优于激光粒度仪;1um以上颗粒的量的测试,激光粒度仪测试重现性优于纳米粒度仪;同时对于这样的少量较大颗粒,动态光散射纳米粒度仪在技术上更敏感(测试的光能数据百分比更高)。在此案例的测试仪器选择时,最好根据质控目标来进行,例如需要控制制剂中大颗粒含量批次之间的一致性可以选用激光粒度仪;如果是控制制剂纳米颗粒的尺寸,或要优化工艺避免微米极颗粒的存在,则选用动态光散射纳米粒度仪更适合。c) 测试样品的状态。激光粒度仪适合粉末、乳液、浆料、雾滴、气溶胶等多种颗粒的测试,纳米粒度仪适宜胶体、乳液、蛋白/核酸/聚合物大分子等液相样品的测试。通常激光粒度仪在样品浓度较低的状态下测试,对于颗粒物含量较高的样品及粉末,需要在测试介质中稀释并分散后测试。对于在低浓度下容易团聚或凝集的样品,通常使用内置或外置超声辅助将颗粒分散,分散剂和稳定剂的使用往往能帮助我们更好的分离松散团聚的颗粒并避免颗粒再次团聚。纳米粒度仪允许的样品浓度范围相对比较广,多数样品皆可在原生状态下测试。对于稀释可能产生不稳定的样品,如果测试尺寸在两者都许可的范围内,优先推荐使用纳米粒度仪,通常他的测试许可浓度范围更广得多。如果颗粒测试不稳定,通常需要根据颗粒在介质体系的状况,例如是否微溶,是否亲和,静电力相互作用等,进行测试方法的开发,例如,通过在介质中加入一定的助剂/分散剂/稳定剂或改变介质的类别或采用饱和溶液加样法等,使得颗粒不易发生聚集且保持稳定,大多数情况下也是可以准确评价样品粒径信息的。当然,在对颗粒进行分散的同时,宜根据质量分析的目的进行恰当的分散,过度的分散有时候可能会得到更小的直径或更好重现性的数据,但不一定能很好地指导产品质量。例如对脂质体的样品,超声可能破坏颗粒结构,使得粒径测试结果失去质控意义。d) 制剂稳定性相关的表征。颗粒制剂的稳定性与颗粒的尺寸、表面电位、空间位阻、介质体系等有关。一般来说,颗粒分散粒径越细越不容易沉降,因此颗粒间的相互作用和团聚特性是对制剂稳定性考察的重要一环。当颗粒体系不稳定时,则需要选用颗粒聚集/分散状态粒径测量相适宜的仪器。此外,选用带电位测量的纳米粒度仪可以分析从几个纳米到100um的颗粒的表面Zeta电位,是评估颗粒体系的稳定性及优化制剂配方、pH值等工艺条件的有力工具。颗粒的分散状态e) 颗粒的综合表征。颗粒的理化性质与多种因素有关,任何表征方法都是对颗粒的某一方面的特性进行的测试分析,要准确且更系统地把控颗粒产品的应用质量,可以将多种分析方法的结果进行综合分析,也可以辅助解答某一方法在测试中出现的一些不确定疑问。例如结合图像仪了解激光粒度仪测试时样品分散是否充分,结合粒径、电位、第二维利系数等的分析综合判断蛋白制剂不稳定的可能原因等。
  • 预制菜包装密封性测试仪首选真空负压气泡法原理介绍
    一、引言随着预制菜市场的不断发展,包装密封性测试已成为保障食品品质和安全的重要环节。真空负压气泡法作为一种先进的测试方法,因其准确、高效的特点,逐渐成为预制菜包装密封性测试的首选方案。本文将详细介绍真空负压气泡法的原理及其在预制菜包装密封性测试中的应用。二、真空负压气泡法原理真空负压气泡法是一种基于压力差或真空度变化的测试方法,用于检测包装的密封性。该方法的原理在于,通过模拟包装在不同环境下的压力变化,观察包装内部是否出现气泡,从而判断包装的密封性是否良好。在测试过程中,首先将预制菜包装放入一个密封的测试腔体内,然后通过抽真空的方式使腔内形成负压。随着负压的增加,如果包装存在微小的泄漏点,空气将通过这些泄漏点进入包装内部,形成可见的气泡。通过观察气泡的产生和位置,可以准确地找到包装的泄漏点,进而判断其密封性能是否合格。三、真空负压气泡法在预制菜包装密封性测试中的应用真空负压气泡法在预制菜包装密封性测试中具有广泛的应用。首先,该方法能够准确、快速地检测出包装中可能存在的泄漏点,帮助生产厂家及时发现并改进包装问题。其次,通过调节负压的压力,可以适应不同类型的包装材料和密封要求,使得测试更加具有针对性和实用性。此外,真空负压气泡法还具有操作简单、测试成本低廉等优点,使得其在预制菜包装行业中得到了广泛的应用。四、预制菜包装密封性测试仪的选择与使用在选择预制菜包装密封性测试仪时,需要考虑多种因素。首先,要确保测试仪具有准确的测试精度和可靠的稳定性,以保证测试结果的准确性和可靠性。其次,测试仪应具备简单易懂的操作界面和友好的用户体验,方便用户进行快速、高效的测试操作。此外,测试仪的价格、售后服务等因素也应纳入考虑范围。在使用预制菜包装密封性测试仪时,需要遵循一定的操作规范。首先,要确保测试环境的清洁和干燥,避免外界因素对测试结果的影响。其次,要正确放置预制菜包装,使其与测试仪的测试腔体紧密贴合,避免漏气现象的发生。同时,要根据实际测试需求,合理设置负压的压力和测试时间等参数。五、结论真空负压气泡法作为一种先进的预制菜包装密封性测试方法,具有准确、高效、操作简单等优点,在预制菜包装行业中得到了广泛的应用。通过选择适合的预制菜包装密封性测试仪,并遵循正确的操作规范,生产厂家可以及时发现并解决包装问题,保障食品的品质和安全。未来,随着预制菜市场的不断扩大和消费者对食品品质要求的不断提高,真空负压气泡法将在预制菜包装密封性测试中发挥更加重要的作用。
  • 【莱恩德新品】ATP荧光测定仪的原理与应用
    点击此处可了解更多产品详情:ATP荧光测定仪  ATP荧光测定仪是一种用于测量生物样品中ATP浓度的设备。ATP,即三磷酸腺苷,是细胞内的一种能量代谢物质,其浓度可以反映细胞活力和代谢状态。因此,ATP荧光测定仪在生物医学领域有着广泛的应用。    首先,ATP荧光测定仪可以用于测量细胞活性。细胞活性是指细胞对刺激的反应能力,是评估细胞健康状况的重要指标。通过测量细胞中ATP的浓度,可以间接反映细胞的活性。因此,ATP荧光测定仪在药物筛选、细胞培养、疾病诊断等领域有着广泛的应用。    其次,ATP荧光测定仪还可以用于测量细胞内能量代谢状态。细胞内的能量代谢是一个复杂的过程,涉及到多个酶促反应和化学物质的转化。ATP是能量代谢中的关键物质,其浓度可以反映细胞内的能量代谢状态。因此,ATP荧光测定仪在研究细胞能量代谢、药物对能量代谢的影响等领域有着重要的应用价值。   此外,ATP荧光测定仪还可以用于测量生物样品中的微生物数量。微生物是生物样品中的重要组成部分,其数量和种类可以影响样品的性质和功能。通过测量样品中ATP的浓度,可以间接反映样品中微生物的数量和种类。因此,ATP荧光测定仪在食品检测、环境监测、疾病诊断等领域也有着广泛的应用。    总之,ATP荧光测定仪是一种重要的生物医学检测设备,可以用于测量细胞活性、细胞内能量代谢状态以及生物样品中的微生物数量。其应用范围广泛,对于生物医学领域的研究和发展具有重要的意义。【莱恩德新品】ATP荧光测定仪的原理与应用
  • 从细胞到光信号:ATP微生物检测仪的工作原理解析
    ATP微生物检测仪作为一种可靠的检测工具,以生物化学反应将微生物的存在转化为可测量的光信号为检测原理,不仅实现了对微生物数量的快速检测,也为各种应用领域提供了关键的卫生状况评估。了解更多ATP微生物检测仪产品详情→https://www.instrument.com.cn/show/C541815.htmlATP的基本概念三磷酸腺苷(ATP)是一种在所有活细胞中广泛存在的能量转移分子。它在细胞的能量代谢过程中起着核心作用,每个活细胞都包含恒定量的ATP。因此,ATP的存在可以作为生物活性的指标,反映样品中微生物的数量和活动状况。ATP的检测对于评估细菌、真菌以及其他微生物的存在和数量具有重要意义。检测过程的第一步:ATP的释放ATP微生物检测仪的工作始于样品中的ATP释放。检测过程中,首先使用ATP拭子从样品中提取ATP。ATP拭子含有特殊试剂,这些试剂能够裂解细胞膜,从而释放细胞内的ATP。这一过程是确保所有可测量的ATP都从细胞中释放出来的重要步骤,为后续的荧光检测提供了充足的ATP源。荧光反应的核心:荧光素酶—荧光素体系释放出的ATP与拭子中含有的荧光素酶和荧光素发生反应,形成荧光反应。荧光素酶是一种催化剂,它能够将ATP转化为荧光素,通过与荧光素的反应产生光信号。这一反应基于萤火虫发光的原理,其中荧光素酶催化荧光素与ATP结合,生成光信号。这一过程的核心是荧光素酶的催化作用,它使得ATP的存在能够通过发光现象被检测到。光信号的测量与结果分析产生的光信号通过荧光照度计进行测量。荧光照度计能够准确地捕捉到反应产生的光信号强度,并将其转化为数字信号。光信号的强度与样品中ATP的浓度成正比,因此,可以通过测量光信号强度来推断样品中微生物的数量。较强的光信号通常意味着较高的ATP含量,从而反映出样品中微生物的较多存在。应用与优势ATP微生物检测仪因其快速、准确的检测能力,被广泛应用于食品安全、医疗卫生、制药和环境监测等领域。其能够实时、可靠地评估样品中的卫生状况,确保环境和产品的质量。相较于传统微生物检测方法,ATP检测法提供了更为便捷和即时的结果,帮助我们迅速做出响应和决策。结论ATP微生物检测仪通过将细胞中的ATP转化为光信号,提供了一种可靠的微生物检测方法。其工作原理涵盖了从ATP的释放、荧光反应的核心到光信号测量,为微生物检测提供了科学、准确的解决方案。这一技术的应用更大地提升了卫生监测的效率,确保了各种行业的安全与质量。
  • 口服液瓶壁厚测厚仪的应用与原理
    口服液瓶壁厚测厚仪的应用与原理在制药包装行业中,口服液瓶作为药品的主要包装形式之一,其质量直接关系到药品的安全性和有效性。口服液瓶不仅需要具备良好的密封性能,以保持药品的稳定性,还需要有适当的壁厚,以确保在运输和使用过程中的耐用性和安全性。口服液瓶的应用口服液瓶广泛应用于液体药品的包装,包括但不限于口服溶液、糖浆、注射液等。这些瓶子的设计和制造必须符合严格的行业标准和法规要求,以保证药品在储存和使用过程中的质量和安全。壁厚测试的重要性壁厚是口服液瓶质量控制的关键参数之一。过薄的瓶壁可能导致瓶子在运输或使用过程中破裂,影响药品的完整性和安全性。而壁厚不均则可能影响药品的储存稳定性,甚至在极端情况下,可能导致药品泄漏或污染。口服液瓶壁厚测厚仪的作用为了确保口服液瓶的壁厚符合标准,需要使用专业的测厚仪器进行精确测量。口服液瓶壁厚测厚仪是一种专门用于测量口服液瓶壁厚的高精度设备,它能够快速、准确地检测出瓶子的壁厚,帮助制药企业及时发现和解决壁厚问题。容栅传感技术的应用口服液瓶壁厚测厚仪采用先进的容栅传感技术,这是一种机械接触式测量方法,通过测量表头与瓶壁之间的距离来确定壁厚。这种方法提高了测量的准确性和可靠性。测量原理口服液瓶壁厚测厚仪仪的工作原理基于容栅传感器的响应。当测量表头接触到瓶子时,传感器会采集相应的数据。这些数据随后被传输到系统中,通过计算得出瓶壁或瓶底的厚度值。这种测量方式不仅快速,而且可以提供高精度的测量结果。结论口服液瓶壁厚测厚仪是制药包装行业不可或缺的工具。它通过采用容栅传感技术,提供了一种高效、准确的测量方法,帮助企业确保口服液瓶的质量和安全性,从而保障药品的质量和患者用药的安全。本文简要介绍了口服液瓶在制药包装行业中的应用,以及壁厚测试的重要性和测厚仪的作用。通过使用这种高精度的仪器,制药企业可以更好地控制产品质量,确保药品的安全性和有效性。
  • 真空干燥箱:工作原理、特点、技术参数及使用方法
    真空干燥箱是一种常用的实验室设备,它通过降低环境气压和升高温度,快速有效地去除样品中的水分和溶剂。由于其具有干燥速度快、干燥效果好、使用方便等优点,真空干燥箱在科研、制药、化工、食品等领域得到了广泛应用。本文将介绍真空干燥箱的工作原理、特点、技术参数及使用方法等方面的知识。真空干燥箱的工作原理是利用真空泵将箱体内的空气抽出,降低气压,同时加热样品以促进水分和溶剂的蒸发。这种干燥方法可以在较低的温度下实现,从而避免了高温对样品的损害。此外,真空干燥还可以有效地防止氧化和污染,提高干燥效果和样品质量。上海和晟 HS-DZF-6021-MT 无油真空干燥箱真空干燥箱的优点包括:干燥速度快、效率高;可降低样品在高温下变质的可能性;可避免空气中的氧气对样品产生氧化作用;可减少能源消耗,因为可以在较低的温度下实现干燥。然而,真空干燥箱也存在一些不足之处,例如:需要定期维护和保养;对样品形状和大小有一定限制;不能干燥所有类型的样品。真空干燥箱的技术参数包括真空度、温度和湿度等。真空度指的是箱体内的气压,一般分为低真空、高真空和超高真空三种。温度是控制样品干燥速度的重要因素,可根据样品的特性和需要进行调节。湿度则表示箱体内的水分含量,对于某些样品需要严格控制湿度以避免水分的引入。使用真空干燥箱时,需按照以下步骤进行操作:将样品放入干燥箱内,并将干燥箱密封;连接真空泵并启动设备;调整真空度和温度等参数以满足样品干燥需求;记录干燥时间和观察干燥效果;干燥完成后,关闭设备并取出样品。在使用过程中,需要注意以下几点:真空干燥箱应放置在平稳的工作台上,避免震动和高温;使用前需检查设备的密封性能和管道连接是否良好;根据样品的特性和要求合理设置真空度和温度等参数;如果出现异常情况,应立即关闭设备并检查故障原因;定期对真空干燥箱进行维护和保养,保证其长期稳定运行。总之,真空干燥箱是一种高效的实验室设备,可快速有效地去除样品中的水分和溶剂。在使用过程中,应按照操作规程正确使用和维护保养设备,以保证其正常运行和使用寿命。同时,还需要注意安全问题,避免意外情况的发生。
  • 热失重分析仪:工作原理、设备构成及实验流程
    热失重分析仪是一种重要的材料表征工具,它能够提供有关材料性质的重要信息,如热稳定性、分解行为和反应动力学等。本文将介绍热失重分析仪的工作原理、设备构成、实验流程以及数据分析等方面的内容。上海和晟 HS-TGA-101 热失重分析仪热失重分析仪主要利用样品在加热过程中质量的损失来分析其热性质。仪器通过高精度的称量装置,实时监测样品在加热过程中的质量变化,并将质量信号转化为电信号。这些电信号进一步被数据采集装置转化为可分析的数据,从而得到样品的热失重曲线。热失重分析仪的主要组成部分包括称量装置、加热装置和数据采集装置。称量装置负责样品的质量测量,要求具有极高的精度和稳定性;加热装置则为样品提供加热环境,要求具备可调的加热速率和温度范围;数据采集装置则负责将质量信号转化为电信号,并进行进一步的数据处理和输出。实验流程一般包括以下几个步骤:首先,将样品放置在称量装置中并设置加热装置参数;然后开始加热,同时数据采集装置开始工作;在加热过程中,持续观察并记录样品的质量变化;最后,通过数据处理软件对数据进行处理和分析。在实验过程中,需要注意安全事项。首先,要确保实验室内有良好的通风系统,避免长时间处于高温环境下;其次,要随时观察样品的状态变化,避免发生意外情况;最后,在实验结束后,要对设备进行及时清洗和维护,确保设备的正常运行。数据分析是热失重分析仪的重要环节。通过对热失重曲线的分析,可以得出样品的热稳定性、分解行为和反应动力学等方面的信息。通过对这些数据的处理和分析,可以得出样品在不同条件下的性能表现,为材料的优化设计和改性提供理论支持。综上所述,热失重分析仪是一种重要的材料表征工具,它可以提供有关材料性质的重要信息。通过了解热失重分析仪的工作原理、设备构成、实验流程以及数据分析等方面的内容,我们可以更好地理解和应用这一技术。热失重分析仪在材料科学、化学、生物学等领域具有广泛的应用价值,对于科研工作者来说具有重要的意义。
  • 热变形维卡软化点温度测定仪:原理、结构、操作方法
    热变形维卡软化点温度测定仪是一种用于测量材料在高温环境下的热变形和软化点的实验设备。这种设备在质量控制、材料科学、塑料工业等领域都有广泛的应用。本文将详细介绍热变形维卡软化点温度测定仪的原理、结构、操作方法以及可能出现的误差和处理方法。和晟 HS-XRW-300MA 热变形维卡软化点温度测定仪热变形维卡软化点温度测定仪主要由加热装置、测试系统和测量仪器等组成。加热装置包括电炉、热电偶和加热炉壳等部分,用于提供高温环境。测试系统包括试样、加载装置和位移传感器等,用于测量材料的热变形和软化点。测量仪器则是用于记录和显示测量数据的设备。操作热变形维卡软化点温度测定仪需要遵循一定的步骤和注意事项。首先,选择合适的试样和试剂,确保试样在高温环境下能够充分软化和变形。其次,将试样放置在加热装置中,并使用加载装置施加一定的压力。然后,逐渐升高温度,并记录试样的变形量和温度变化。最后,通过测量仪器输出测量结果,并进行数据处理和分析。在使用热变形维卡软化点温度测定仪时,可能会出现一些误差。例如,由于加热不均匀或加载压力不一致,可能会导致测量结果出现偏差。此外,由于试样本身的性质和制备方法也会对测量结果产生影响。因此,在进行测量时,需要采取一些措施来减小误差,例如多次测量取平均值、选择合适的加热方式和加载压力等。热变形维卡软化点温度测定仪的测量结果可以反映材料在高温环境下的性能和特点。因此,正确理解和使用测量结果是至关重要的。在实践中,需要根据具体的实验条件和要求,选择合适的测定仪器和试剂,并严格按照操作规程进行测量。同时,需要充分考虑误差和处理方法,以确保测量结果的准确性和可靠性。总之,热变形维卡软化点温度测定仪是一种重要的实验设备,可以用于测量材料在高温环境下的热变形和软化点。了解其原理、结构、操作方法以及可能出现的误差和处理方法,对于科学研究和实际应用都具有重要意义。
  • 专家约稿|压电力显微术的基本技术原理与使用注意事项
    原子力显微术(AFM)作为一种表征手段,已成功应用于研究各个领域的表面结构和性质。随着人们对多功能和更高精度的需求,原子力显微技术得到了快速发展。目前,原子力显微镜针对不同的研究对象,搭配特定的应用功能模块可以研究材料的力学、电学以及磁学等特性。其中压电力显微术(PFM)已被广泛应用于研究压电材料中的压电性和铁电性。1. 压电材料与铁电材料压电材料具有压电效应,从宏观角度来看,是机械能与电能的相互转换的实现。当对压电材料施加外力时,内部产生极化现象,表面两侧表现出相反的电荷,此过程将机械能转化为电能,为正压电效应。与之相反,若给压电材料的施加电场,材料会产生膨胀或收缩的形变,此过程将电能转化为机械能,为逆压电效应。铁电材料同时具备铁电性和压电性。铁电性指在一定温度范围内材料会产生自发极化。铁电体晶格中的正负电荷中心不重合,没有外加电场时也具有电偶极矩,并且其自发极化可以在外电场作用下改变方向。并非所有的压电材料都具有铁电性,例如压电薄膜 ZnO。压电铁电材料广泛应用于压电制动器、压电传感器系统等各个领域,与我们的生活息息相关,还应用于具有原子分辨率的科学仪器技术,例如在原子力显微镜中扫描的精度在很大程度上取决于内部压电陶瓷管扫描器的性能。2. PFM工作原理原子力显微镜是一种表面表征工具,通过检测针尖与样品间不同的相互作用力来研究样品表面的不同结构和性质。针尖由悬臂固定,激光打在悬臂的背面反射到位置敏感光电二极管上,由于针尖样品间作用力发生变化会使悬臂产生相应的形变,激光光束的位置会有所偏移,通过检测光斑的变化可获得样品的表面形貌信息。 图1 压电力显微术工作原理PFM测量中导电针尖与样品表面接触,样品需提前转移到导电衬底上,施加电压时可在针尖在样品间形成垂直电场。为检测样品的压电响应,在两者之间施加AC交流电场,由于逆压电效应,样品会出现周期性的形变。当施加电场与样品的极化方向相同时,样品会产生膨胀,反之,当施加电场与样品的极化方向相反时,样品会收缩。由于样品与针尖接触,悬臂会随着样品表面周期性振荡发生形变,悬臂挠度的变化量与样品电畴的膨胀或收缩量直接相关,被AFM锁相放大器提取,获得样品的压电响应信号。3. PFM的测量模式图2 压电力显微术的三种测量模式PFM目前有三种测量模式,分别为常规的压电力显微术、接触共振压电力显微术和双频共振追踪压电力显微术。常规的压电力显微术在测量过程中针尖的振动频率远小于其自由共振频率,将其称为Off-resonance PFM。这种模式得到的压电信号通常较小,一般需要施加更高的电压,通常薄层材料的矫顽场较小,有可能会改变样品本身的极性,不利于薄层材料压电响应的测量,存在一定的局限性。此时获得的振幅值正比于压电系数,利用针尖的灵敏度可直接将振幅得到的PFM 信号转换为样品的表面位移信息,获得材料的压电系数。接触共振的压电力显微术测量称其为contact-resonance PFM,可以有效放大信号,针尖的振动频率为针尖与样品接触时的接触共振频率,一般是针尖自由共振频率的3-5倍。此时无需施加很高的外场就能得到较强的PFM信号,不会改变样品的极化方向。此时测得 PFM 压电响应信号比常规FPM测量的响应信号幅值放大了 Q 倍(Q为共振峰品质因子),计算压电系数时需考虑放大的倍数。但此技术也存在一定的局限性,针尖的接触共振频率是在某一位置获得的,接触共振频率取决于此位置的局部刚度。在扫描的过程中,针尖与样品之间的接触面积会发生变化,引起接触共振频率的变化,若以单一的接触共振频率为针尖的振动频率会使得信号不稳定,测得的振幅信号在共振频率处放大,其余地方信号较弱,极大的影响压电系数的定量分析,得到与理论值不符的压电系数。与此同时PFM信号易与形貌信号耦合,产生串扰。双频共振追踪压电力显微术(DART-PFM)可以有效避免压电信号与形貌的串扰。在这项技术中,通过两个锁相放大器分别给针尖施加在接触共振峰两侧同一振幅位置的频率,当接触共振频率变化时,振幅会随之变化,锁相放大器中的反馈系统会通过调节激励频率消除振幅的变化,由此获得清晰的形貌和压电信号。此时在量化压电系数时需要额外的校准步骤确定振幅转化为距离单位的值,目前一般是通过三维简谐振动模型去校准修订得到压电材料的压电系数。 4. PFM的表征与应用PFM测量中可获得样品的振幅和相位图。图中相位的对比度反映样品相对于垂直电场的极化方向,振幅信息显示极化的大小以及畴壁的位置。一般来说,材料的压电响应是矢量,具有三维空间分布,可分为平行和垂直于施加外场的两个分量。图3 BFO样品的PFM表征图[1]若样品只存在与电场方向平行的极化响应,PFM所获得的振幅和相位信息可直接反映样品形变的大小和方向,若样品畴极化方向与外加电场相同,相位φ=0;若样品畴极化方向与外加电场相反,则相位φ=180°。此时垂直方向的压电响应常数可直接由获得的振幅与施加的外场计算出来,在共振频率下可以定量测量。值得说明的是,PFM获得的压电响应常数很难与块体材料相比较,因为样品在纳米尺度的性质会与块体材料有显著的不同。若样品具有平行和垂直于电场的压电响应,在施加电场时,样品的形变出现面内和面外两个方向。利用Vector PFM可以同时获得悬臂的垂直和横向位移,可以将得到的信号矢量叠加,获得样品的三维PFM图像。压电力显微术不仅可以成像,还能用于研究铁电材料的电滞回线,并且可以对铁电材料进行写畴。铁电材料的相位和振幅与施加的电压呈函数关系,测得的电滞回线和蝴蝶曲线可以用于判断铁电材料的矫顽场,矫顽场是铁电材料发生畴极化反转时的外加电压。一般的电滞回线的获取需要施加大于±10V的直流偏压,但值得注意的是较高的直流电压会增加针尖与样品间的静电力贡献,静电力信号有可能超过压电响应信号,从而掩盖畴极化反转信号。图4 SS-PFM的工作原理图开关谱学压电力显微术(SS-PFM)可以有效减小静电力的影响,原理如图4所示与普通PFM在测量电滞回线时线性施加DC电压的方式不同,SS-PFM将DC电压以脉冲的形式初步增加或减小,每隔一定的时间开启和关闭DC电压,并且持续施加AC交流电。其中DC用于改变样品的极化,AC交流电用于记录DC电压接通和关闭时的压电信号。图为研究二维异质材料MoS2/WS2压电性能时利用SS-PFM测得的材料特性曲线。 图5 二维异质材料MoS2/WS2的材料特性曲线[2]铁电材料与普通压电材料最大不同是在没有外加电场时也具有电偶极矩,并且其自发极化可以在外电场作用下改变方向,因此可利用是否能够写畴来区分铁电材料。知道压电材料的矫顽场之后可以对样品进行局部极化样品进行写畴,畴区可以自定义,正方形、周期阵列型或者更加复杂的图案。最简单的写畴是先选择一10×10μm正方形区域,其中6×6μm区域施加正偏压,4×4μ区域施加负偏压,获得回字形写畴区域,在相位图中可以清晰的看到所写畴区。图6 Si掺杂HfO2样品的回字形写畴区域[3]5. 注意事项在PFM测量中首先要保证在样品处于电场之中,在样品的前期准备时需将样品转移至导电衬底,并确定针尖和放置样品的底座可以施加电信号,此时才能保证施加电压时在针尖在样品间具有垂直电场。在PFM测量中静电效应的影响也不容忽略,导电针尖电压的电荷注入可诱导静电效应并影响材料的压电响应,导致PFM振幅和相位信息与特性曲线失真。尽管静电效应在 PFM 测试中无可避免,但可以使用弹簧常数较大的探针或者施加直流偏压来尽量减小其中的静电影响。此外针尖的磨损也会极大的影响PFM测量。由于针尖与样品间相互接触,加载力不宜过高,过高会损坏样品表面,保持恒定适中的加载力。此外使用较软的针尖在扫描过程中可以保护针尖不受磨损,并且保护样品。PFM测量中常用的针尖为PtSi涂层的导电针尖,以获得较稳定的PFM信号。参考文献[1] HERMES I M, STOMP R. Stabilizing the piezoresponse for accurate and crosstalk-free ferroelectric domain characterization via dual frequency resonance tracking, F, 2020 [C].[2] LV JIN W. Ferroelectricity in untwisted heterobilayers of transition metal dichalcogenides [J]. Science (New York, NY), 2022, 376: 973-8.[3] MARTIN D, MüLLER J, SCHENK T, et al. Ferroelectricity in Si-doped HfO2 revealed: a binary lead-free ferroelectric [J]. Adv Mater, 2014, 26(48): 8198-202.作者简介米烁:中国人民大学物理学系在读博士研究生,专业为凝聚态物理,主要研究方向为低维功能材料的原子力探针显微学研究。程志海:中国人民大学物理学系教授,博士生导师。2007年,在中国科学院物理研究所纳米物理与器件实验室,获凝聚态物理博士学位。2011年-2017年,在国家纳米科学中心纳米标准与检测重点实验室,任副研究员/研究员。曾获中国科学院“引进杰出技术人才计划”和首届“卓越青年科学家”、卢嘉锡青年人才奖等。目前,主要工作集中在先进原子力探针显微技术及其在低维量子材料与表界面物理等领域的应用基础研究。
  • 瓶口边厚仪是如何测量瓶口边缘厚度的?基于何种技术或原理
    在现代工业生产中,瓶口边厚仪作为一种关键的质量控制设备,广泛应用于医药、化工、食品等多个领域,尤其在玻璃瓶、塑料瓶等包装容器的生产中发挥着至关重要的作用。本文将深入探讨瓶口边厚仪的工作原理、所采用的技术或原理。一、瓶口边厚仪的工作原理概述瓶口边厚仪是一种高精度测试设备,主要用于测量玻璃瓶或塑料瓶瓶口边缘的厚度。其工作原理基于机械接触式测量技术,通过精确的传感器和数据处理系统,实现对瓶口边缘厚度的准确测量。该设备不仅具有高度的测试准确性和重复性,还能在不对被测物体造成损伤的情况下完成测量,确保测试结果的可靠性。二、机械接触式测量技术详解1. 探头组件与传感器的作用瓶口边厚仪的核心部件包括探头组件和传感器。探头组件通常采用碳纤维等轻质高强度材料制成,确保在测量过程中既能稳定接触瓶口边缘,又不会对瓶子造成损伤。传感器则负责将探头接触到的物理信号(如位移、压力等)转换为电信号,供后续数据处理系统分析。2. 信号处理与显示转换后的电信号经过信号放大器放大后,进入数据处理系统。该系统利用先进的数字信号处理技术,对信号进行滤波、去噪、线性化等处理,最终得出瓶口边缘的厚度值。测量结果通过数字显示屏实时显示,便于操作人员读取和记录。三、高精度测量的实现1. 精密的机械结构设计为了实现高精度的测量,瓶口边厚仪的机械结构设计十分精密。探头组件与瓶口边缘的接触点需保持恒定且均匀的压力,以确保测量结果的准确性。同时,设备的整体结构需具备较高的刚性和稳定性,以抵抗外界干扰和振动对测量结果的影响。2. 先进的测量算法除了精密的机械结构外,瓶口边厚仪还采用先进的测量算法对信号进行处理。这些算法能够自动校正测量过程中的系统误差和随机误差,提高测量结果的精度和稳定性。同时,算法还能实现数据的实时处理和统计分析,为质量控制提供有力支持。四、非接触式测量技术的探索虽然机械接触式测量技术在瓶口边厚测量中占据主导地位,但非接触式测量技术也在不断发展和探索中。例如,基于激光或超声波的非接触式测量技术具有不损伤被测物体、测量速度快等优点,但其在瓶口边厚测量中的应用还需进一步研究和验证。五、应用实例与市场需求1. 医药行业的应用在医药行业中,瓶口边厚仪被广泛应用于药品包装容器的质量检测中。通过测量瓶口边缘的厚度,可以评估包装容器的密封性、耐压性等关键性能指标,确保药品在储存和运输过程中的安全性和有效性。2. 化工行业的需求化工行业对包装容器的要求同样严格。瓶口边厚仪在化工瓶罐的生产过程中发挥着重要作用,通过测量瓶口边缘的厚度,可以及时发现并纠正生产过程中的偏差和缺陷,提高产品的整体质量和市场竞争力。3. 市场需求与未来展望随着工业生产的不断发展和消费者对产品质量要求的不断提高,瓶口边厚仪的市场需求将持续增长。未来,随着技术的不断进步和创新,瓶口边厚仪将更加智能化、自动化和便携化,为各行各业提供更加高效、准确的质量控制手段。六、结语瓶口边厚仪作为现代工业生产中的重要质量控制设备,其工作原理和技术特点决定了其在多个领域中的广泛应用和重要地位。通过不断的技术创新和产品优化,瓶口边厚仪将不断提高测量精度和稳定性,为企业的质量控制和市场竞争提供有力支持。同时,我们也期待非接触式测量技术在瓶口边厚测量中的进一步发展和应用,为工业生产的智能化和自动化注入新的活力。
  • 捷锐中标太原理工大实验远程供气项目
    7月23日,太原理工大学实验室,主要用于金属材料及热处理、锻压、铸造、焊接专业及原材料学院无机非金属材料、高分子材料、冶金专业等,此次远程气路设施配置及改造项目进行公开招标采购。捷锐参与此次招标采购,智能供气系统在行业内,一经使用皆获得认同。此次在太原理工大学实验室中,同样使用智能供气系统,包括R14系列不锈钢减压器、金属软管、BV系列球阀、焊接接头、微型短焊接头等产品。 捷锐供气系统整体解决方案,为各行业实验室提供服务,包括大连化物所,北京大学,奥运会检测中心等。捷锐可为客户提供设计、选型、安装以及售后培训等一系列配套产品和服务,从客户角度出发,提供最节省成本、安全可靠、量身定做的系统方案,捷锐系统产品不但稳定耐用,且操作维护简便。关于捷锐 捷锐企业(上海)有限公司成立于1993年,专精研发制造高洁净之集中供气系统及流体控制相关零件、组件、系统设备、焊割器具、仪器仪表等。产品主要应用在半导体、气体、化工、生物科技、核电、航天、食品等行业。厂区内配备欧美最先进的高科技生产设备,并设置中央实验室、检测室及Class 10/100/1000无尘室。GENTEC?捷锐荣获ISO 9001,ISO13485,API SPEC Q1等国际质量体系认证,并获权使用美国UL及欧盟CE标志。 GENTEC?拥有全球40余年的市场、研发及制造经验,提供流体系统整体解决方案,遍布全球的行销服务网络,赢得全球用户的信赖。媒体联络人: 销售联系人:部门:市场部 部门:工业行销部联系人:汪蓉蓉 联系人:曹永年电话:021-67727123-116 电话:13701757351
  • 同步热分析仪:基本原理、工作流程及实际应用
    同步热分析仪是一种重要的材料科学研究工具,它可以同时提供热重(TG)和差热(DSC)信息,对于材料科学研究与开发具有重要意义。本文将介绍同步热分析仪的基本原理、工作流程及其在实际应用中的意义和作用。上海和晟 HS-STA-002 同步热分析仪同步热分析仪的基本原理是基于热重和差热分析技术的结合。热重分析是一种测量样品质量变化与温度关系的分析技术,可以研究样品的热稳定性、分解行为等。差热分析是一种测量样品与参比物之间的温度差与时间关系的分析技术,可以研究样品的相变、反应热等。同步热分析仪将这两种分析技术结合在一起,可以在同一次测量中获得样品的热重和差热信息,从而更全面地了解样品的热性质。同步热分析仪的工作流程包括实验前的准备、实验过程中的操作和数据处理等步骤。实验前需要选择合适的坩埚、样品和实验条件,将样品放入坩埚中,然后将坩埚放置在仪器中进行测量。在实验过程中,仪器会记录样品的重量变化和温度变化,并将这些数据传输到计算机中进行处理和分析。数据处理包括绘制热重曲线和差热曲线、计算样品的热性质等。同步热分析仪在实际应用中具有广泛的意义和作用。它可以帮助科学家们更好地了解材料的热性质和化学性质,从而为材料的开发和应用提供重要的参考。例如,在研究高分子材料的合成和加工过程中,同步热分析仪可以用来研究材料的熔融、结晶、氧化等行为,从而指导材料的制备和加工过程。此外,同步热分析仪还可以在药物研发、陶瓷材料等领域得到广泛应用。
  • 气雾剂阀门密封性测试仪的原理与应用
    气雾剂阀门密封性测试仪的工作原理与应用气雾剂阀门作为气雾剂产品的重要组成部分,其密封性和促动性能直接影响到产品的安全性和使用效果。在现代工业生产中,对气雾剂阀门的测试变得尤为重要,特别是对其密封性的检测,这直接关系到产品是否能够在存储和运输过程中保持内容的完整性。本文将围绕三泉中石的气雾剂阀门密封性测试仪MFY-06S进行详细介绍,探讨其在质量控制中的重要性及应用。一、气雾剂阀门的功能与标准气雾剂阀门是一种固定在气雾剂容器上的机械装置,其主要功能在于两个方面:一是关闭时确保容器内的内容物不会泄漏,保护产品免受外界环境的污染或失效;二是促动时,使内容物以预定的形态和方式释放出来,以满足消费者的使用需求。为了确保气雾剂阀门能够达到这些要求,各国制定了相应的标准和规范,如我国的GB17447-1998标准。二、GB17447-1998标准下的密封性要求GB17447-1998标准对气雾剂阀门的性能进行了详尽的规定,特别是在密封性方面,提出了具体的要求。该标准要求气雾剂阀门在经受一定的压力测试(如0.85Mpa,持续1分钟)后,保持不泄漏,这是衡量阀门密封性能的关键指标。此外,标准还对引液管的拉脱力进行了规定,内插管需达到不少于49N的拉脱力,外插管则不少于40N,以确保在使用过程中,引液管能够稳固地连接在阀门上,不会因为外力作用而脱落。三、气雾剂阀门密封性测试仪的重要性为了满足GB17447-1998等标准对气雾剂阀门密封性的严格要求,三泉中石的气雾剂阀门密封性测试仪MFY-06S应运而生。这类测试仪通过模拟实际使用场景中的压力条件和操作方式,对气雾剂阀门的密封性能进行全面、准确的检测。它不仅提高了检测的效率和准确性,还大大减少了人工检测带来的误差和不确定性,为气雾剂产品的质量控制提供了强有力的技术支持。四、气雾剂阀门密封性测试仪MFY-06S的工作原理与应用济南三泉中石的气雾剂阀门密封性测试仪通常采用压力加载的方式,将一定的压力施加到气雾剂阀门上,并持续一定时间(如1分钟),然后观察并记录阀门是否有泄漏现象,广泛应用于气雾剂生产企业的质量控制部门、第三方检测机构以及科研院校等场所,成为保障气雾剂产品质量的重要工具。五、结语三泉中石的气雾剂阀门密封性测试仪MFY-06S的出现,为气雾剂产品的质量控制提供了有力的技术保障。它通过对气雾剂阀门密封性能的精确检测,确保了产品在存储和运输过程中的安全性和稳定性。
  • 黑体辐射源原理及选型
    所有物体都会在一定波长范围内发射电磁辐射。入射到物体上的辐射会被部分吸收和部分反射。在热力学平衡下,物体吸收辐射的速率与其发射辐射的速率相同。因此,良好的辐射吸收器(任何吸收辐射的物体)也是很好的发射器。完美的吸收体可以吸收所有入射在其上的电磁辐射;这样的物体被称为黑体。图1 宇宙微波背景辐射(最自然界中完美的黑体)黑体在热力学中是一个理想化的物体,它能够吸收外来的全部电磁辐射,并且不会有任何的反射与透射。随着温度上升,黑体所辐射出来的电磁波与光线则称做黑体辐射。图2 黑体辐射强度与发射辐射波长的关系黑体辐射是理想黑体在热平衡状态下发出的辐射,它的强度和分布特征只依赖于温度决定,而不是由物体的形状或成分决定。在日常观察中,大多数情况下观测目标的温度不够高,无法发出可见光波长的辐射。在低温下,人眼无法感知红外波段的辐射。因此,红外热像仪利用辐射温度感知的原理,通过探测红外辐射来判断物体表面的温度。红外热像仪通过红外探测器结合光学系统,将红外辐射的空间分布映射到探测器上,并将其转化为电压信号,进而形成辐射分布的图像。通过对标准辐射源的标定,建立温度与电压之间的关系,从而实现对物体表面温度的测量。黑体作为标准辐射源,通过控制黑体光源的温度来模拟物体的辐射特征进行研究,对红外测温仪、热像仪和其他各类红外探测器响应进行标定校准。其本身的性能决定了红外成像系统的量化程度,高性能的黑体可以决定红外成像系统的应用广度和深度,可以标定高灵敏度的红外成像系统,进而大大提高系统的探测性能。上海明策电子科技结合超14年的行业经验,致力于为中国广大客户提供输出稳定、高发射率、温度控制精确、抗电磁干扰能力强的黑体辐射源,可用于高温系统、热成像系统、热流量测量系统、光谱分析系统中对温标刻度的调整和校准、红外目标模拟系统等诸多场景。腔式高温黑体推荐系列⭐ 明星产品:M390高温黑体MIKRON黑体,美国制造,可溯源到美国NIST标准,符合ANSI/NCSL Z540-1-1994。在较短的加热时间内达到高温。多种型号覆盖300至3000℃,其有效发射率为1.0(0.65至1.8微米波段下)。⭐ 相关型号推荐:M390,M335,M330等MIKRON中温黑体系列推荐⭐ 明星产品:M300中温黑体Mikron M300黑体炉具有高发射率的中温黑体辐射源,可独立于波长进行校准。温度范围200 ... 1150°C。高标准,精密的黑体辐射源,采用独特的均匀加热球形腔体,可实现0.998或更高的接近理想的发射率。⭐ 中温相关型号推荐:M300,M305,M360等MIKRON低温黑体系列推荐⭐ 明星产品:M310-HT低温黑体M310-HT是一款便携式黑体辐射源,采用数字指示温度控制器,可设置为环境温度+ 5°C至450°C(+9至842°F)之间的任何温度。黑体发射器中嵌入了精密RTD温度传感器,可提供高精度和高重复性。⭐ 低温相关型号推荐:M310-HT,M315-HT,M340等*以上型号部分展示!
  • 综合热分析仪:基本原理、应用场景
    综合热分析仪是一种广泛应用于材料科学、化学、物理等领域的仪器,能够同时测量物质的多种热学性质、设备综合热重分析仪TGA及差示扫描量热仪DSC等。本文将介绍综合热分析仪的基本原理、应用场景及其优劣比较。上海和晟 HS-STA-002 综合热分析仪综合热分析仪的基本原理是热平衡法,即通过加热和冷却待测物质,并记录物质在不同温度下的热学性质。在具体操作中,将待测物质放置在加热炉中,加热炉会按照设定的程序进行加热和冷却,并使用热电偶等传感器记录物质在不同温度下的热学性质。通过数据处理软件,可以将这些数据转化为物质的热容、热导率、热膨胀系数等参数。综合热分析仪在各个领域都有广泛的应用。在材料科学领域,可以利用综合热分析仪研究材料的热稳定性、相变行为等性质,以确定其加工和制备工艺;在化学领域,可以利用综合热分析仪研究化学反应的动力学过程和反应速率常数,为新材料的开发和优化提供依据;在物理领域,可以利用综合热分析仪研究物质的热学性质和物理性能,为新技术的开发和应用提供支持。综合热分析仪的优点在于其能够同时测量物质的多种热学性质,且测量精度高、重复性好。此外,综合热分析仪还具有操作简便、自动化程度高等特点,可以大大减少实验操作的时间和人力成本。然而,综合热分析仪也存在一些缺点,如价格昂贵、维护成本高、对实验条件要求严格等。总之,综合热分析仪是一种重要的仪器,具有广泛的应用场景和优劣比较。在实际使用中,应根据具体需求选择合适的综合热分析仪,以获得更准确的实验结果。随着科技的不断发展,相信未来综合热分析仪将会在更多领域得到应用,并推动材料研究和开发的进步。
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