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三维变角测色系统

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  • 色度计基础(三)常见测色方法和仪器
    色度计基础(三)常见测色方法和仪器摘要针对不同的测试环境和要求,需要选不同的测试仪器。在只需要知道样品色坐标的情况下,可以选用光电积分测色仪(色度计),满足卢瑟条件的色度计能满足许多场景的测色要求。在需要获取样品的精确光谱信息时,可选用分光光度计,多通道平行测色的分光光度计,测色速度快,精度高。正文目视测色:在某些特定的行业和环境中,依然保留着目视测色法,即通过人眼去判断颜色是否与预期存在误差,有时会用到标准光源或标准色样。目视测色法完全依赖观察者的经验和敏锐的分辨力来判断颜色的差别,且速度较慢。 图 1 左:一种常见于纺织和服装设计的比色卡 右:一种判断溶液中物质浓度的标准比色液光电积分测色:将入射光分别通过滤光片透射率-探测器联合响应曲线满足CIE标准三刺激值谱线(也有可能是某一特定谱线)的三条或四条通道(因为针对红光,在CIE三刺激标准中有两个峰,很难在一片滤光片做出吻合度很好的透射率曲线,有些设计中会做成四个通道),再经过信号放大与模数转换电路,获得样品在标准光源下的三刺激值。这种测色方式,获得的三刺激值大小,与光电探测器上接受到的光强成比例。这种测试方法速度快,可以获得满足大部分情况的色坐标准确度。各种色度计(或称作光电积分测色仪、比色计或色差计)普遍采用这种结构。缺点是无法获得样品的光谱信息。图 2荷兰Ademesy公司高速高精度色度计结构示意图这是一类仿人眼结构的测试设备,即用光电二极管和三色(也有可能是四色)滤光片模拟人眼中的三种色觉感受细胞,在不考虑系统电子系统稳定性、精度和环境等因素的情况下,测色结果的准确度,主要跟滤光片-探测器组成的通道的光谱响应曲线和CIE标准谱线的吻合程度有关,即卢瑟条件。该条件还指出三个线性无关的原色,经过混合能够表示任意一种颜色,故可以用在仪器做测色结果的校准,在相机和色度计中常见。图 3 左:Hyperion色度计谱线与标准CIE-XYZ体系谱线比较 右:颜色校准矩阵分光测色:(1)光谱扫描测色:这种工作方式的分光光度计往往将光源集成在设备内,通过分光器件和单色器,将光源发出的光分成一路或两路单色光(两路光路居多),将经过样品透射或反射后的光谱,与空样品池或标准白板做对比,获得样品的透射(或反射)光谱曲线。直接获得的是样品的光谱信息,需再经数据处理,才能获得样品的三刺激值。因为采用参比法测量物体透射(反射)光谱,消除了光源不稳定、光学器件效率等一些干扰因素。且往往这类设备体积较大,测试环境稳定,光学器件精密,故这种方法获得的样品光谱信息最为准确,但速度较慢,且常受限于测试场景和样品尺寸,使用成本较高。(2)多通道平行测色光源发出的光照射在样品上,经样品透射(或反射)后,通过狭缝进入设备。设备中分光器件将不同波长的光线分到不同的方向角上,经凹面反射镜聚焦到线性ccd上,CCD将光强转换为电信号,每一个CCD单元获取的光能量,对应样品光谱中某一波长范围的光谱能量,从而获得样品的透射(反射)光谱。 图 4 左:Rhea光谱仪的结构示意图 右:测得某样品的光谱图这样获得的样品光谱实际上是一系列底边较窄的柱状图,是一种实际光谱的近似,通过计算样品每一小段波长的光能量,对CIE标准下的XYZ三刺激值产生的作用并求和,就可以获得样品的三刺激值。这样的设备,将经过标准光源校准后的数据存储在设备中,在测量光源,发光屏时不需要额外的参考光路,这要求设备有较好的稳定性和光谱准确度。这样的测试方法容易获得较为准确的色坐标值,且测试速度较快。测色标准相关器件:归根结底,颜色是物体对光源光谱的选择性透射和反射,需要评价样品的颜色,就必须要建立标准,在相同条件下获得的样品光谱或色坐标,才具有可比性。除了测色仪器本身以外,我们还需要用到这些器件:如标准光源、积分球和标准白板等。这些仪器的搭配使用,也拓展了测色仪器的使用场景。1. 标准光源:标准光源有固定的光谱,和很好的稳定性。可以用于测试仪器的标定,也可以用做样品的照明,常用的有A光源,C光源,D65光源。2. 标准白板将标准白板属于全反射漫射体,波长选择性低,反射比接近1,常见的涂覆层材料有硫酸钡(BaSO4)、碳酸钙(CaCO3)、氧化镁(MgO)等。常放置于双光路分光光度计的参比光路中,作为反射测量的标准参照,可以用于仪器的校定,也可以用来和样品做对比来获得样品色度信息。3. 积分球积分球为一种内壁涂有低光谱选择性的高反射材料的球体,光在积分球中经过漫反射可以变得均匀。(1)可以让标准光源发出的光变成均匀光,这对仪器标定,样品照明都很重要;(2)可以在积分球上加光陷阱,吸收不需要的样品反射光(如吸收样品镜面反射光)。
  • 基于光线模型的成像系统标定与三维测量进展
    一、背景介绍:机器视觉可称为人工智能的“慧眼”,成像系统的标定又是机器视觉处理的重要环节之一,其标定精度与稳定性直接影响系统工作效率。在传统机器视觉与摄像测量标定领域,小孔透视模型仍存在高阶透镜畸变无法完备表征和多类复杂特殊成像系统不适用的问题。而基于光线的模型以成像系统聚焦状态下每个像素点均对应空间一条虚拟主光线为前提假设,通过确定所有像素点所对应光线方程的参数即可实现标定与成像表征,可避免对复杂成像系统的结构分析与建模。基于该光线模型,研究院相关课题组发展了各类特殊条纹结构光三维测量方法与系统,实验证明光线模型可通用于多类复杂成像系统的高精度测量,是校准非针孔透视成像系统的有效模型,可作为透视模型的补充。二、光线模型Baker等人最早提出了一种可表征任意成像系统的光线模型[1],认为图像是像素的离散集合,并以一组虚拟的感光元件“光素”表示每个像素与某像素相关联的空间虚拟光线间的完整几何特性、辐射特性和光学特性,如图1所示。因此,光线模型的标定即确定出所有像素点对应的光线方程,无需严格分析和构建成像系统的复杂光学成像模型,具备一定的便携性和通用性,从一定程度上也可避免镜头畸变的多项式近似表征引入的测量误差,为非小孔透视投影模型成像系统的表征提供了一种新的思路。图1 成像系统的光线模型示意图三、基于光线模型的条纹结构光三维测量在条纹结构光投影三维测量领域,光线模型一方面可作为三维重建的光线方案,用于表征大畸变镜头、光场相机、DMD投影机、MEMS投影机等多类特殊结构的成像与投影装置,可发展新的基于光线模型的条纹结构光三维测量方法与系统;另一方面,发掘光线模型在结构光测量中的优势,光线模型对克服投影与相机的非线性响应、大畸变镜头成像下提升三维重建精度具有优异的效果。3.1 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统光线模型与三维测量课题组开发了小视场远心结构光测量系统,采用Scheimpflug结构设计确保公共景深覆盖,如图2所示。考虑到远心镜头属平行正交投影、Scheimpflug倾斜结构造成畸变模型非中心对称,因此,提出一种基于光线模型的非参数化广义标定方法[2]。系统中相机与投影机成像过程均采用光线模型表征,标定其像素与空间光线对应关系,计算光线交汇点坐标,实现三维重建。图3展示了系统实物图与五角硬币局部小区域的三维测量结果,测量精度为2 μm。图2 Scheimpflug小视场远心结构光测量系统图3 测量系统实物图与五角硬币局部的三维测量结果3.2光场相机的光线模型标定与主动光场三维测量课题组发展了基于主动条纹结构光照明的光场三维测量方法与系统。光场相机通过在传感平面前放置微透镜阵列,实现光线强度和方向的同时记录,由于存在微透镜加工误差、畸变像差、装配误差等复杂因素影响,光场相机完备表征与精密标定是个难题。课题组提出光线模型表征光场成像过程[3],即将光场相机内部看作黑盒,直接建立像素m与所对应的物空间光线方程l的参数,如图4所示。并通过标定光场所有光线与投影条纹相位的映射关系实现被测为物体的高精度三维测量,考虑光场多角度记录特点,构建基于条纹调制度的数据筛选机制,实现了场景的高动态三维测量,如图5所示,黑色面板与反光金属可同时重建。图4 光场成像模型图5 主动光场高动态三维测量3.3 DMD投影机与双轴MEMS激光扫描投影机的光线模型标定与三维测量基于微机电系统(MEMS)激光扫描的投影机以小型化、大景深的优势被应用于条纹投影测量系统,如图6(a)所示。但由于其依赖激光点的双轴MEMS扫描投影图案,不依赖镜头成像,透视投影模型表征会存在一定误差。此外, DMD等依赖镜头成像的投影机,大光圈设计也会影响小孔透视投影模型的表征精度。对此,课题组采用光线模型表征投影机[4],并提出了一种基于投影机光线模型的条纹投影三维测量系统标定方法,该方法根据双轴MEMS投影的正交相位对光线进行识别追踪,利用投影光线与相机构建的三角测量实现了三维重建。进一步发现:由于投影光线的相位一致性特性,光线模型可显著抑制系统非线性响应引起的测量误差,图6(b)展示了单目系统在3步相移条件下(未额外矫正非线性响应),分别使用透视投影模型与光线模型对石膏雕塑的三维重建结果,可见光线模型对非线性响应影响具有免疫性。图6 双轴MEMS激光扫描投影原理和石膏雕塑三维重建结果(3步相移,左图为透视投影模型,右图为光线模型)3.4单轴MEMS激光扫描投影机光线模型标定与三维测量单轴MEMS投影机将激光点扫描拓展为面扫描大幅提升了投影速率,可应用于动态测量。针对单轴MEMS投影机无透镜结构使得针孔模型不适用、单向投影无法提供正交相位特征点的问题,课题组提出一种基于等相位面模型的系统标定方法[5],推导出了相机反向投影射线与该等相位面交点处的三维坐标值与相位值间新的映射函数,实现了快速三维重建。图7展示了使用高速相机搭建的单目测量系统和重建场景,投影采集速率为1000 frame/s,采用4步相移与雷码图相位展开,三维重建速率为90 frame/s。后续为适应更高速率测量应用,可将单目扩展为双目或多目系统,采用单帧解调相位和多极线约束相位展开等方法减少投影图像数量,提升三维测量速率。图7三维测量系统与动态重建场景3.5大畸变镜头成像的光线模型标定与三维测量针对传统低阶多项式不能完备表征大畸变镜头的问题,课题组采用光线模型表征大畸变镜头相机成像,并提出一种完全脱离对相机和投影机内参依赖(透视模型依赖相机与投影机内参)的光线与条纹相位映射的三维重建方法。通过直接标定相机光线与条纹相位的倒数多项式映射系数,避免了繁琐耗时的对应点搜索与光线插值操作。图8为装配4 mm广角镜头的光线标定结果与标准球三维测量结果,可见由于广角镜头畸变较大,光线模型较透视模型重建质量有所提升。图8 广角镜头光线标定与标准球三维测量数据的拟合误差分布(a)透视投影模型,(b)光线映射模型四、总结光线模型通过确定所有像素点所对应光线方程的参数实现标定与成像表征,从而避免了对复杂成像(投影)系统的结构分析与建模,解决了特殊条纹投影三维测量系统的标定与重建问题,同时在条纹投影三维测量的系统非线性相位误差抑制和精度提升上展示出优异性能。在结构光三维测量的未来发展中,可进一步扩展光线模型三维测量的方法与应用,提升测量精度、效率与通用性,解决各类特殊复杂场景中的应用测量问题。参考文献[1] Baker S, Nayar S K. A theory of catadioptric image formation[C]//Sixth International Conference on Computer Vision (IEEE Cat. No.98CH36271), January 7, 1998, Bombay, India. New York: IEEE Press, 1998: 35-42.[2] Yin Y K, Wang M, Gao B Z, et al. Fringe projection 3D microscopy with the general imaging model[J]. Optics Express, 2015, 23(5): 6846-6857.[3] Cai Z W, Liu X L, Peng X, et al. Ray calibration and phase mapping for structured-light-field 3D reconstruction[J]. Optics Express, 2018, 26(6): 7598-7613.[4] Yang Y, Miao Y P, Cai Z W, et al. A novel projector ray-model for 3D measurement in fringe projection profilometry[J]. Optics and Lasers in Engineering, 2022, 149: 106818.[5] Miao Y P, Yang Y, Hou Q Y, et al. High-efficiency 3D reconstruction with a uniaxial MEMS-based fringe projection profilometry[J]. Optics Express, 2021, 29(21): 34243-34257.课题组简介:本文作者:刘晓利 ,杨洋 ,喻菁 ,缪裕培 ,张小杰 ,彭翔 ,于起峰 ;深圳大学物理与光电工程学院深圳市智能光测与感知重点实验室。以于起峰院士领衔的深圳大学智能光测图像研究院主要研究方向包括大型结构变形与大尺度运动测量、超常光学测量与智能图像分析、计算成像与三维测量以及多传感器融合感知与控制等。
  • 935万!长安大学高分辨三维X射线显微镜系统采购项目
    一、项目基本情况项目编号:CZB2022060H/GXTC-A1-23570184项目名称:高分辨三维X射线显微镜系统预算金额:935.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):935.0000000 万元(人民币)采购需求:是否接受进口产品投标:是 其他:投标人必须对招标货物内所有货物进行投标,不允许只投标其中的一部分,否则作为无效标处理。序号采购标的数量单位技术规格、参数及要求交货地点1高分辨三维X射线显微镜系统1套详见附件甲方指定合同履行期限:本项目交货安装期为签订合同后七个月内,且完成安装调试等相关工作。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2023年06月19日 至 2023年06月27日,每天上午9:00至12:00,下午13:30至17:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:西安市南二环西段58号成长大厦20楼方式:时间:2023年6月19日09时00分至2023年6月27日17时00分每天上午9:00至12:00,下午13:30至17:00(北京时间,法定节假日除外)。地点:西安市南二环西段58号成长大厦20楼。方式:现场购买。凡有意参加投标者,在获取文件的同时还需在招标代理公司的系统中http://user.gxzb.com.cn/ztb/unit/login/login.jsp注册单位信息(免费),并持投标人法人代表证明及法人代表授权和被授权人的有效身份证明原件及复印件(加盖公章),登记备案并获取招标文件。售价:¥500.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:长安大学     地址:陕西省西安市南二环中段        联系方式:韩老师029-82334618      2.采购代理机构信息名 称:国信国际工程咨询集团股份有限公司            地 址:西安市雁塔区南二环西段58号成长大厦20层            联系方式:管亚青、张海飞 029-85239977-9016 15029286327            3.项目联系方式项目联系人:管亚青电 话:  15029286327
  • 布鲁克发布Bruker高分辨率X射线三维显微成像系统(3D XRM)新品
    X射线显微CT:先进的无损三维显微镜显微CT即Micro-CT,为三维X射线成像,与医用CT(或“CAT”)原理相同,可进行小尺寸、高精度扫描。通过对样品内部非常细微的结构进行无损成像,真正实现三维显微成像。无需样本品制备、嵌入、镀层或切薄片。单次扫描将能实现对样品对象的完整内部三维结构的完整成像,并且最后可以完好取回样本品! 特点:先进的扫描引擎—可变扫描几何:可以提高成像质量,或将扫描时间缩短1/2到1/5支持重建、分析和逼真成像的软件套件 自动样品切换器技术规范:X射线源:20-100kV,10W,焦点尺寸<5μm@4WX射线探测器:1600万像素(4904×3280像素)或1100万像素(4032×2688像素)14位冷却式CCD光纤连接至闪烁体标称分辨率(最大放大率下样品的像素):1600万像素探测器<0.35um;1100万像素探测器<0.45um,重建容积图(单次扫描):1600万像素探测器,最高14456×14456×2630像素 1100万像素探测器,最高11840×11840×2150像素扫描空间:最大值:直径75mm,长70mm辐射安全:在仪器表面的任何一点上<1 uSv/h外形尺寸:1160(宽)×520(深)×330(高)毫米(带样品切换器高440毫米)重量:150千克,不含包装电源:100-240V / 50-60Hz,典型值:在最大X射线功率下为90W创新点:SKYSCAN 1275 专为快速扫描多种样品而设计。该系统采用一个功能强大的广角X 射线源(100 kV)和高效的大型平板探测器,可以轻松实现大尺寸样品扫描。由于X射线源到探测器的距离较短以及快速的探测器读出能力,SKYSCAN 1275 可以显著提高工作效率——从几小时缩短至几分钟,并保证不降低图像质量。SKYSCAN 1275 如此迅速,甚至可以实现四维动态成像。 Push-Button-CT™ 让操作变得极为简单 您只需选择手动或自动插入一个样品,就可以自动获得完整的三维容积,无需其他操作。Push-Button-CT 包含了所有工作流程:自动样品尺寸检测、样品扫描、三维重建以及三维可视化。选配自动进样器,SKYSCAN 1275可以全天候工作。 灵活易用、功能全面 除了 Push-Button-CT 模式,SKYSCAN 1275 还可以提供有经验用户所期待的 μ CT 系统功能。所有测量都支持手动设置,从而确保为难度较大的样本设置佳参数。即使在分辨率低于 5 μ m 的情况下,典型扫描时间也在15 分钟以内。 无隐性成本:一款免维护的桌面 μ CT 封闭式 X 射线管支持全天候工作,不存在因更换破损的灯丝而停机的情况,为您节约大量时间和成本。 Bruker高分辨率X射线三维显微成像系统(3D XRM)
  • 540万!中国科学院水生生物研究所高分辨三维纳米显微成像系统采购项目
    项目编号:OITC-G220321073项目名称:中国科学院水生生物研究所高分辨三维纳米显微成像系统采购项目预算金额:540.0000000 万元(人民币)最高限价(如有):540.0000000 万元(人民币)采购需求:1、采购项目的名称、数量:包号货物名称数量(台/套)是否允许采购进口产品采购预算(万元人民币)1高分辨三维纳米显微成像系统1是540投标人可对其中一个包或多个包进行投标,须以包为单位对包中全部内容进行投标,不得拆分,评标、授标以包为单位。2、技术要求详见公告附件。合同履行期限:详见采购需求本项目( 不接受 )联合体投标。
  • 华东师大实现超灵敏、高分辨、大视场的中红外单光子三维成像
    华东师大精密光谱科学与技术国家重点实验室曾和平教授与黄坤研究员团队在中红外三维成像领域取得进展,发展了宽视场、超灵敏、高分辨的中红外上转换三维成像技术,获得了单光子成像灵敏度与飞秒光学门控精度,可为芯片无损检测、远程红外遥感和生物医学诊断等重要应用提供有力支撑,相关成果以“Mid-infrared single-photon 3D imaging”为题于2023年6月9日在线发表于Light: Science & Applications。华东师大为论文的第一完成单位,博士研究生方迦南为论文第一作者,曾和平教授和黄坤研究员为共同通讯作者。激光三维成像技术具有成像分辨率高、测量距离远、探测信息丰富等优点而被广泛应用于自动驾驶、卫星遥感、工业生产检测等众多领域。特别是,中红外波段位于分子指纹光谱区,涵盖多种官能团吸收峰,能够对三维目标进行化学特异性识别,在无损伤物质材料鉴定、无标记生物组织成像,以及非入侵医学病理诊断等领域备受关注。此外,该波段包含多个大气透射窗口,且相较于近红外光有更好穿透烟尘、雾霾的能力,在形貌测绘与遥感识别等方面具有独特优势。长期以来,如何实现趋近单光子水平的探测灵敏度都是中红外三维成像领域的国际研究热点,对于促进其在低光通量、光子稀疏的微光探测场景下的应用具有积极意义。然而,单光子水平的激光三维成像长期以来仅局限在可见光/近红外波段,主要制约因素在于中红外波段缺乏高探测灵敏度与高时间分辨率的光子探测与成像器件。近年来,随着红外器件工艺精进与新材料涌现,中红外探测器性能得到了长足发展,但依然面临着增强灵敏度、提升响应带宽、扩大像素规模、提高工作温度等亟待解决的难题。中红外三维测量可以采用光学相干层析、光热成像、光声成像等技术方案来实现,但往往需要逐点扫描,无法单次获取高性噪比的大面阵成像。因此,实现大视场、高分辨的中红外单光子三维成像仍颇具挑战。图3:中红外单光子三维成像装置图为此,华东师大研究团队发展了基于高精度非线性光学取样的中红外上转换测控技术,实现了超灵敏、高分辨、大视场的中红外三维成像,展示了单光子探测灵敏度、飞秒门控时间精度以及百万像素宽画幅。具体而言,研究人员采用非线性光学和频过程将信号波长高效转换至可见光波段,利用高性能硅基相机即可实现红外成像,从而规避了现有红外焦平面阵列灵敏度不足的技术瓶颈。同时,该上转换成像系统采用同步脉冲泵浦方案,可将背景噪声限制在极窄时间窗口内,结合精密频谱滤波可以有效提升探测信噪比,进而实现单光子水平的成像灵敏度。此外,研究人员沿用课题组此前发展的非线性广角成像技术[Nature Commun. 13, 1077 (2022)],通过单次曝光即可获得大视场成像,免除了逐点机械扫描过程,大幅提升了成像速度。图4:中红外三维立体成像,被测信号强度约为1光子/像素/秒进一步,研究人员采用超快光学符合门控技术,精确测量中红外信号的相对飞行时间,从而得到被测物体表面的形貌信息。该时间飞行成像系统的时间分辨能力取决于光学脉冲宽度,可以达到飞秒水平的时间标记精度,通过高速延时扫描与宽场全幅采集,对被测场景进行快速时域切片,进而反演出目标界面的反射率、透射率以及材料的吸收率、折射率、色散量等丰富信息。图4展示了多角度中红外照明下三维数据信息融合重构出的被测目标立体形貌,其中被测信号强度约为1光子/像素/秒。图5:时空关联去噪算法,信号和噪声水平分别约为0.05和1000光子/像素/秒 在稀疏光子场景中,有效信号往往被淹没在严重的背景噪声中,仅从强度信息通常难以识别被测目标。为此,如何有效地区分信号和噪声光成为单光子成像的关键难点。为模拟极低照度、高噪声场景,该研究团队将红外信号衰减至0.05光子/像素/秒,对应的信噪比低至1:20000。如图5a-c所示,传统强度峰值识别算法并不能有效甄别信号。在主动成像中,成像系统接收的信号光子在时-空域上具有一定的连续性,而背景噪声光子则会随机分布在整个时间轴与空间像素点上。 基于该特性,研究人员发展了精确、高效和鲁棒的点云去噪算法,通过关联增强空间相邻像素与相邻时间帧的强度,有效提取与甄别信号光子,进而实现高背景噪声下的中红外单光子三维成像(图5d-i)。 所发展的中红外三维成像技术具备高灵敏与高分辨的独特优势,结合该波段优越的抗散射干扰能力,对于复杂环境下的红外场景恢复具有重要意义,可以发展出中红外散射成像与中红外非视域成像。此外,通过调谐中红外信号波长,可以实现四维高光谱成像,可为材料检测、无损探伤、生物成像等创新应用提供有力支撑。 近年来,曾和平教授与黄坤研究员课题组在红外单光子测控方面开展了系列创新研究,先后发展了中红外非线性广角成像 [Nature Commun. 13, 1077 (2022)],中红外单光子单像素成像[Nature Commun. 14, 1073 (2023)],以及高帧频中红外单光子光谱 [Laser Photonics Rev. 2300149 (2023)]等。相关工作得到了科技部、基金委、上海市、重庆市与华东师大的资助。
  • 大连化物所预算869万元采购1台高分辨三维重构X射线显微镜
    近日,中国科学院大连化学物理研究所公开招标,预算869万元采购1台高分辨三维重构X射线显微镜。招标项目详情如下:项目编号:OITC-G240270123项目名称:中国科学院大连化学物理研究所高分辨三维重构X射线显微镜采购项目预算金额:869万元(人民币)最高限价(如有):869万元(人民币)采购需求:高分辨三维重构X射线显微镜 1 台/套 (允许进口产品)技术要求:1 分辨率及成像架构 ★1.1 最高空间分辨率:最佳三维空间分辨率≤0.5μm1.2 当 X 射线源距样品旋转轴 50mm 时的最佳空间分辨率≤1.0μm 1.3 最小可实现的体素(最大放大倍率下样品的体素大小)≤ 40 nm ★1.4 系统必须采用几何+光学两级放大的架构,以满足我单位对大样品进行局部高分辨率的成像需求。2 三维组织表征、重构及成像2.1 无损伤地对样品进行三维组织表征,可获得样品的三维组织形貌及不同角度、不同位置的虚拟二维切片组织形貌信息。不需制样或只需简单制备,不需真空观察环境,不会引入人为缺陷。 ★2.2 利用吸收衬度原理和相位传播衬度原理,可以对包括高原子序数和低原子序数在内的各种材料都能获得高衬度图像。 2.3 2000 张2k×2k投影重构图像数据(重构972 张Slice 图像)时间≤2.2分钟。2.4 支持纵向拼接技术,通过纵向拼接扫描结果获得更高视野的数据2.5 具备定位放大扫描功能2.6 具备样品移动自适应矫正、温度移动矫正、图像比对位移参照矫正等功能2.7 具备吸收衬度成像和基于边缘折射传播的相位衬度成像功能2.8 应具备硬件+软件的自动防撞机制, 可通过可见光扫描快速获取样品形状和实际轮廓,根据样品形状和轮廓,自动对源、探测器位置进行限位,以保证硬件和样品安全 。3 光源与滤波片★3.1 高能量微聚焦闭管透射式X射线源3.2 最高电压≥160kV,最低电压≤30kV,电压在最低和最高之间连续可调3.3 最大功率不小于25W3.4 Z轴可移动范围不小于190 mm 3.5 X射线泄露≤1μSv/hr(距离设备外壳25mm以上处)★3.6 带有单过滤波片支架,12个适用于不同能量段扫描的滤波片4 探测器4.1 能够实现二级放大的16 bit噪声抑制闪烁体耦合探测器, 探测器能够实现2048×2048以上的像素成像和三维重构★4.2 包含0.4X物镜探测器,实现2048×2048像素成像和三维重构4.3 包含高对比度,低分辨率的4X物镜探测器4.4 包含高对比度、高分辨率的20X物镜探测器4.5 探测器可移动范围不小于280mm★4.6 包含高分辨率40X物镜探测器5 样品台及样品室★5.1 全电脑控制高精度4轴马达样品台,具备超高的样品移动精度★5.2样品台X轴运动范围50mm;Y轴运动范围100mm;Z轴运动范围50mm 5.3 样品台旋转运动范围:360度旋转5.4 样品台最大承重范围:25kg5.5 样品台可承受样品尺寸范围:300mm★5.6 为了防止X 射线辐射泄漏、保护仪器操作人员,设备须采用全封闭式铅房设计,不能留有观察玻璃窗。样品室内配备可见光相机,确保操作人员无需通过观察玻璃窗即可监控和操作样品。5.7 配置原位台接口,可后期升级原位台。5.8 系统应具备智能防撞系统,可根据样品尺寸设定源和样品的范围,保障在实际成像过程中不会发生样品和源、探测器的碰撞损坏设备或样品。6 仪器控制与数据采集、重构、可视化及分析系统6.1 全数字化仪器控制,计算机控制工作站★6.2 具备三维数据采集及控制软件, 并提供1次免费升级服务。6.3 支持原始数据查看,图像标准特征显示(如亮度、对比度、放大等)、注释、测量6.4 可以进行基本图像测量,如图像计算、滤波等6.5具备快速三维数据重构软件6.6 具备三维数据可视化软件,展示三维重构结果,包括虚拟断层,着色、渲染、透视等,并实现基本分析功能和注释(3D Viewer)★6.7 专业的三维数据分析软件(一套):可进行高级三维重构后视图展示与三维高级数据处理与分析包括定量分析与统计分布、切片配准与图像滤波、三维图像数据分割与特征提取、多模态融合与分析、三维模型生成与导出,几何特征计算等(如可以实现三维数据处理,对样品三维数据结果进行相分割,孔隙率计算,裂纹及孔的尺寸统计与空间分布)并且可与其它三维软件兼容, 厂家自带软件全部功能开放7 三维X射线显微镜控制主机(须内附三维X射线显微镜控制单元)Microsoft Windows10操作系统、符合或优于Dual Eight Core CPU 、 CUDA-enabled 3D GPU,12TB(3×4 TB)硬盘容量、32GB内存、RAID-5可刻录式光驱、24寸液晶显示器;额外再配置一台数据处理工作站,要求不低于以下配置:Microsoft Windows 10及以上正版操作系统、双10核CPU、Nvidia RTX A6000GPU、6TB硬盘容量、512GB内存、RAID-5可刻录式光驱、24寸显示屏。8 样品座及标样8.1 配备对中和分辨率测试标样1套,配备针钳式样品座、夹钳式样品座、夹持式样品座、高铝基座样品座、高精度针钳式样品座。9 可拓展功能★9.1 可与双束系统、场发射电镜的数据相关关联,可将CT所获得的数据文件格式如CZI, ZVI, TIFF, MRC等格式的二维图像和TXM 3D X-ray volumes体量数据,导入到电镜或者双束系统的软件中,实现亚微米级到纳米级的数据关联以及数据处理。10 其他硬件10.1 人体工学操作台,大移动范围、高精度花岗岩工作台,四门式防辐射安全屏蔽罩,配备辐射安全连锁装置和“X-ray on”指示器 潜在投标人需于2024年06月11日至2024年06月18日,上午9:00至11:00,下午13:00至17:00(北京时间,法定节假日除外),登录东方招标平台www.oitccas.com注册并购买招标文件,并于2024年07月02日09点30分(北京时间)提交投标文件。联系方式:1. 采购人信息名称:中国科学院大连化学物理研究所地址:辽宁省大连市中山路457号联系方式:王老师,0411-843797072. 采购代理机构信息名称:东方国际招标有限责任公司地址:北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层联系方式:窦志超、王琪 010-682905233. 项目联系方式项目联系人:窦志超、王琪电话:010-68290523附件:采购需求.pdf
  • 先临三维全新推出的AutoScan Inspec全自动桌面三维检测系统
    您是否在寻找一款精度、细节、效率“三高”的三维扫描产品?您是否在寻找一款体积小、模块化、全智能的三维扫描产品?我们为您凭空想象、“无中生有”了AutoScan Inspec(点击上方播放autoscan inspec新品介绍视频)先临三维全新推出的AutoScan Inspec全自动桌面三维检测系统,简称Inspec,它将快速扫描和精准全尺寸检测功能进行创新性结合,为提高小型精密工件扫描效率而设计。Inspec拥有一体式外观设计,直观的用户界面,以及引导式操作方式。借助于前沿AI智能补扫算法,Inspec将全自动+全尺寸检测从构想转变为现实,扫描数据精度稳定并且细节出色。它可在短时间内完成工件全尺寸扫描,获得工业级高精度数据,数据可与CAD数模对比生成检测报告,并且检测结果可在各大主流软件中共享。Inspec通过科技赋能,提升了用户采集小型样件三维数据的效率,帮助用户节省宝贵的时间成本。系统可广泛应用于塑料零部件、叶轮叶片、小尺寸铸件等逆向设计、批量化检测及质量控制等工业场景。四大亮点:计量级高精度高性能硬件搭配强大的3d视觉算法,扫描精度≤10μm,满足工业检测、质量控制等应用要求。出色的数据细节得益于500万像素工业相机,高分辨率展示数据细节。全自动高效扫描一体式机身搭载三轴设计,自动亮度调节功能,一键快速获取扫描数据。支持多件扫描,数据自动分别存储,快速高效。智能软件支持AI智能补扫算法,智能规划补扫路径,同时兼具路径存储功能,针对重复样品可以导入路径智能扫描。可轻松导出数据至CAD/CAM软件,对接Geomagic Control X、PolyWorks|Inspector、Geomagic Design X 等检测和逆向软件。广泛应用:
  • 三维成像有了共聚焦、双光子,为何还要光片显微镜?
    组织透明化和光片显微镜诞生的必要性生物组织的三维特性使得生命科学的研究都需基于3D空间信息而进行分析,如脑部神经投射、血管分布以及肿瘤微环境等。传统组织学检测包括对冰冻或者石蜡包埋的组织样本进行切片,从而产生微米级别的切片,研究者可以对该切片进行免疫组化染色从而获得细胞层面信息。生物学家早就认识到组织薄切片比厚组织观察起来更加容易,显微切片机将组织切割成微米厚度的二维切片,通过二维切片我们可以获得单细胞层面的信息(Richardson & Lichtman, 2015)。但是三维组织结构可以让人们全面理解器官在正常功能和病理状态下的关键信息,例如神经系统就迫切需要进行三维结构的成像,因为大多数单个神经元向许多方向延伸,它们的真实性质和功能无法通过二维切片来确定;此外,发育生物学需要在三维结构上才能更好的认识器官甚至整个动物的形态发生(Chung et al., 2013)。因此获取完整生物组织在单细胞分辨率尺度上的三维结构一直是生命科学领域的重要目标之一。怎样才能获得组织的三维层面信息?一种方法是通过将一系列连续的切片输入电脑进行三维结构重建,但是这种方法在技术上具有挑战性,因为组织在此过程会被撕裂、折叠、压缩或拉伸从而导致组织某个部分的损失或变形,由于剖面不完整,最终的体积重建可能无法还原最原始的三维结构(Oh et al., 2014)。还有一种方法是使用光学切片技术进行整体成像,比如激光共聚焦、双光子显微镜和转盘显微镜等成像显微镜的使用,这些成像显微镜可以对小组织进行三维结构成像,但是这些现代的显微技术没办法解决组织太厚带来的严重速度滞后问题,以及强激光造成的光漂白、光毒性等问题。光学成像与细胞荧光标记相结合,因其具有良好的空间分辨率和高信噪比,是收集器官或组织单细胞分辨率信息的实用方法之一。然而,组织不透明是全组织和全器官光学成像的主要障碍之一,因此要进行光学成像就要进行组织透明化。那么是什么原因导致组织不够透明?在组织中,生物物质如水、脂类、蛋白质和矿物质通常以不均匀的混合物存在,它们的不均匀分布导致光发生强烈的横向散射,此外,生物物质有时会在细胞内外形成不均匀的结构,包括脂质颗粒和细胞器(如线粒体)、大的蛋白质簇(如胶原纤维)、甚至全细胞体积(如红细胞),当光被分子、膜、细胞器和组织中的细胞反射时,本来应该以直线传播的光线会发生多次偏移,因此光不能直接穿过组织从而形成光的散射(Tuchin, 2015 Wen, Tuchin, Luo, & Zhu, 2009)。组织不透明的另一个原因是光的吸收,血红蛋白、肌红蛋白和黑色素是生物组织中吸收可见光的主要分子,血红蛋白存在于所有脊椎动物(除了鳄鱼、冰鱼)和许多无脊椎动物中,样品内的光吸收可以限制激发光进入组织和荧光发射返回到探测器(Richardson & Lichtman, 2015)。正是由于光的散射和光的吸收,导致光的分布加宽、光的强度衰减,特别是在组织的深层区域,最终导致组织不透明,无法进行全组织三维结构光学成像。因此,组织透明化的目的主要是减少光的散射和吸收,以获得更好的光学成像效果(图1)(Gracie Vargas, 2001)。图1 实现组织透明化的关键步骤 (Susaki & Ueda, 2016)当光穿过组织时,由于脂质、色素的存在,导致光发生散射和吸收,从而组织不透明;组织透明化最主要的目的是通过脱脂、脱色等步骤从而减少光的吸收和光的散射。三种组织透明化方法类型:有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型经科学家的不断研究和突破,多种组织透明化方法相继被提出和优化。组织透明步骤包括:①样本固定;②样本透化(依据组织特性选择脱脂、脱钙、脱色、脱水或水化);③折射率匹配。有机溶剂型透明化方法还涉及到组织脱水过程,根据组织成像需要还要涉及到样本免疫标记(图2)(Almagro, Messal, Zaw Thin, van Rheenen, & Behrens, 2021);为了避免组织发生形变以及检测目标丢失,在透明化之前必须进行样本固定,但是固定程度需要控制,如果固定太弱,组织会软榻,如果固定过头,会阻碍免疫标记;一般使用多聚甲醛(PFA)、戊二醛(GA)进行组织固定,PFA可以均匀的固定大于500微米直径的样品,GA比PFA固定效果好,但是速度慢(分子较大,扩散速度慢),SWITCH方法通过改变pH提高GA效率,GA一般适合固定脆弱以及蛋白表达较弱的组织;在组织切片中我们通过抗原修复减少醛固定时造成的抗原表位封闭(二硫键),在水性透明化方法SHIELD采用聚甘油-3-聚缩水甘油醚(P3PE)既能固定组织又能保存蛋白质;透化过程中用到的试剂主要有三种类型:①有机溶剂;②高水化试剂;③脱脂试剂;随后用高折射率的物质替换组织液体进行折射率匹配,实现组织透明。(Park et al., 2018)。图2 组织透明化基本流程(Almagro et al., 2021)(a) 不同来源样本获取。(b) 用不同方式(去垢剂、醇类化学试剂、电泳)增加组织通透性。(c) 组织标记(抗体、染料、凝集素)以及透明化(有机溶剂型透明化方法、水溶剂型透明化方法)。(d) 组织成像(三维数据、定量分析)。依据各透明化方法中使用的溶剂及其作用原理将现有的组织透明化方法主要分为三类:有机溶剂型、水溶剂型、水凝胶型(图3)(Matryba et al., 2020 Ueda et al., 2020b)。基于有机溶剂的组织透明化方法通过使用高折射率(RI)的有机溶剂将不同成分的RI均质,从而获得极好的组织透明度。BABB组织透明化方法可以完全透明胚胎和幼鼠大脑(Dodt et al., 2007),但该方法中乙醇脱水作用会导致内源性GFP信号淬灭,无法透明有髓组织。通过引入四氢呋喃(THF)和二苄醚(DBE), 3DISCO能够实现大多数成年啮齿动物器官的良好透明度,并将FPs保存几天,虽然DBE能有效保护内源荧光信号,但是DBE降解产物如过氧化氢、醛类物质会对荧光蛋白产生有害干扰(Erturk et al., 2012)。与3DISCO相比,uDISCO能够实现全身透明化和成像,并在数月内保持内源性FPs(Pan et al., 2016)。a-uDISCO是uDISCO的改良版本,通过调节pH条件提高荧光强度和稳定性(Li, Xu, Wan, Yu, & Zhu, 2018)。然而,uDISCO和a-uDISCO都不能有效的透明化高度着色的器官和硬组织。为了解决这些限制,赵瑚团队开发了聚乙二醇(PEG)相关溶剂系统(PEGASOS),该系统可以透明所有类型的组织,同时保留内源性荧光(Jing et al., 2018)。朱丹教授团队通过温度和pH值调节开发了一种基于3DISCO,称为FDISCO,FDISCO有效的保存了FPs和化学荧光示踪剂,并允许在几个月内重复拍摄样品(Qi et al., 2019)。最近开发的sDISCO通过添加抗氧化剂稳定DBE,进一步保留了荧光信号。蛋白质也可以通过免疫标记来观察。由Renier等人开发的iDISCO可以对小鼠胚胎和成年器官进行全贴装免疫标记和体积成像(Renier et al., 2014)。vDISCO是一种基于纳米体的全身免疫标记技术。该技术将FPs的信号强度增强了100倍以上,并揭示了Thy1-GFP-M小鼠的全身神经元投射(Cai et al., 2019)。虽然有机溶剂方法表现出出色的透明性能,并实现了亚细胞分辨率的全身成像,但也存在一些不足,例如样品的大幅收缩、大多数有机溶剂的毒性和荧光蛋白的猝灭。由于油性透明化方法存在诸多缺点,水性透明化方法诞生,水性与油性透明化方法最大区别在于水性试剂具有强亲水性,更有利于荧光信号的保存,适用于自带荧光的组织样本进行透明化。水性透明化试剂主要包括:单纯浸泡透明化和高水化脱脂透明。ClearT是基于甲酰胺的浸泡型透明化方法,速度快,但是会导致组织膨胀且荧光信号会淬灭。PEG可以稳定蛋白质构象,继而发展了可保留荧光蛋白的ClearT2透明化技术,但该方法透明度比ClearT低。SeeDB技术以果糖和硫代甘油为主要成分,可以在几天内将组织透明化,但果糖粘度过高导致组织内渗透性低,在此基础上衍生出FRUIT透明化方法,尿素的使用降低了果糖粘度,提高试剂流动性和渗透性。浸泡型透明化方法不能去除脂质,因此样本透明度有限。SDS、Triton X-100可以有效去除脂质,水化法通过在透明化过程中去除脂质,利用水化作用降低样本折射率进而实现组织透明化。Scale技术利用尿素水化作用进行透明化,可保留荧光信号,但该方法操作时间较长,易导致组织破碎。CUBIC在Scale基础上添加了胺基醇,可以去除血红素使组织脱色,也可以保留荧光信号(Tian, Yang, & Li, 2021)。水凝胶解决了高浓度去垢剂导致样本形变的问题,水凝胶与样本中蛋白质和核酸分子形成共价连接便可以固定和保护细胞结构。水凝胶型组织透明化方法是一种基于水凝胶的组织透明化方法,利用丙烯酰胺凝胶将生物分子固定在它本来的位置,用水凝胶来替换组织中的脂类,让溶液中的单体进入组织,然后对其稍微加热,上述单体开始凝聚为长分子链,在组织中形成高分子网络,这一网络能够固定组织的所有结构,但不会结合脂类,随后快速将脂类抽出,便获得了完整透明的立体组织,如脑组织中的神经元、轴突、树突、突触、蛋白、核酸等都完好的维持在原位。这种独特的组织脱脂方法能够最小化结构破坏和生物分子损失。该方法的脱脂方式主要有两种:电泳和简单被动脱脂,均能有效去除脂质,从而大大提高了水凝胶组织的光学透明度和大分子通透性(Chung et al., 2013 Treweek et al., 2015)。CLARITY透明化方法利用凝胶包埋样本,并利用电场力去除脂质使样本快速透明;SHIELD通过环氧化物P3PE固定组织实现蛋白的保护,之后使用SDS进行被动或主动脱脂。水性透明化方法虽然可以部分解决荧光蛋白易淬灭的问题,但是也存在透明时间长,透明能力低的缺点,一般适用于小样本组织透明化。水凝胶透明化方法操作过程复杂,且需要一定的设备。图3 组织透明化方法的主要类型 (Ueda et al., 2020b)(A) 有机溶剂型透明化方法通过使用有机溶剂依次将组织进行脱水、脱脂、折射率匹配,在短时间内可使组织完全透明。然而,有机溶剂会快速漂白荧光蛋白的信号并且使组织皱缩。(B) 水溶剂型透明化方法以水溶性试剂对组织依次进行脱色、脱脂、折射率匹配,从而使组织完全透明。该方法具有更高的生物安全性和兼容性。(C) 水凝胶型透明化方法通过凝胶将生物分子固定在原来的位置,随后对组织进行脱色、脱脂、折射率匹配操作,从而使组织透明。基于水凝胶的方法可以保留足够的RNA用于分析,如荧光原位杂交;由于水凝胶网会固定组织,因此会使组织体积扩大几倍。组织透明化方法的选择(对于不同检测目标、不同组织、含有特定化学成分的组织选择的组织透明化方法以及试剂不同)组织透明化从2014年兴起以来,前期主要在神经科学领域广泛应用,随着透明化方法的不断改进,目前在发育生物学、免疫学、肿瘤学研究中也被广泛应用。检测目标不同,透明化方法中的试剂选择不同,水凝胶适用于不稳定分子如RNA的保存,CLARITY方法中用到的化学试剂单丙烯酰胺或双丙烯酰胺对细胞内部结构进行很好的固定,使得在后期脱脂等处理后组织内部结构依然保持;常用的样本固定试剂是甲醇,在使用过程中可以较好的固定蛋白质(表1)(Almagro et al., 2021)。表1 不同试剂适用于不同检测目标(Almagro et al., 2021)水性试剂蔗糖和尿素对内源性荧光试剂、脂类试剂比较友好;而有机溶剂苄醇-苯甲酸苄酯(BABB)会造成脂质洗脱和蛋白质荧光基团淬灭,所以不能用于脂肪组织的检测;聚乙二醇(PEG)是有机溶剂型透明化方法PEGASOS中用到的试剂,可以有效保护内源性荧光;此外在有机溶剂型透明化方法中可以通过调节pH、温度达到保护荧光的效果,如FDISCO在四氢呋喃(THF)中,维持碱性pH和低温下,EGFP荧光信号可以维持数月(表2)。此外,免疫标记中使用的小分子染料(如细胞核染料DAPI、碘化丙啶、RedDot和SYTO)、凝集素、抗体对目标进行标记,其中抗体被动扩散速度非常慢,免疫染色可以通过优化抗体浓度、温度、孵育时间等提高染色效率;我们也可以通过减小样品体积、用小分子荧光染料代替抗体增强染色效果。也可以通过改变荧光标记的亲和属性如SWITICH方法,让它们在组织中自由扩散再进行结合;通过电泳的方式也可以提高染色效率(Almagro et al., 2021)。 表2不同试剂对于荧光信号的保留(Almagro et al., 2021)此外,某些组织中含有较难去除的成分如色素、脂肪,其中血红素是组织中较难去除的色素,仅仅通过灌注PBS不足以去除肾脏、心脏、肌肉、肝脏中的血红素,可以选择含有漂白剂成分的试剂进行脱色如双氧水,并且能去除自发荧光,但是过氧化物处理会损伤目标荧光蛋白,所以荧光标记一般在漂白之后进行;前列腺和乳腺富含脂肪,会阻碍抗体进入、光线穿透,可以选择含有去垢剂成分的组合如TritonX-100、SDS、CHAPS等进行脱脂,去污剂可以破坏脂质双层使组织形成可以运输出组织的胶束,SHANEL方法中的CHAPS能生成较小的胶束,能更快的从组织中析出,具有有效的去脂效果。当组织较大时,被动去脂速度就比较慢,这时可以通过电泳的方式加快进程;电泳组织透明设备(ETC)和随机电子迁移(使用旋转电场或在单向电场内旋转样品)可以加速去脂。其它类型组织如硬组织骨骼,其中含有的钙化矿物质阻碍光的穿透,50%-70%的骨骼由遍布蛋白基质的钙化羟基磷灰石(HAP)晶体组成,这时可以选择含有钙螯合剂组合的方法如乙二胺四乙酸(EDTA)中性缓冲液,进行脱钙处理(表3)(Almagro et al., 2021)。表3不同试剂对于细胞组分去除(Almagro et al.,2021)组织透明化方法的应用范围不同组织在透明化方法的选择上都有所不同,根据组织成分、检测目标、组织类型选择不同的透明化方法,下表是不同透明化方法在不同健康以及肿瘤组织上的应用实例,对于组织在选择方法的时候可以借鉴这些实例,从而更好的避开长时间的摸索(表4)。表4 不同透明化方法应用到不同肿瘤组织举例(Almagro et al., 2021)此外,利用组织透明化方法可以实现人类器官三维成像(图4)(Ueda et al., 2020a)。图4 人类胚胎组织以及器官透明化三维结构图(Ueda et al., 2020a)(a) 胚胎周围神经三维图像。(b) 泌尿系统中的肾脏和Wolffian管。(c) 胚胎背部、手臂、头部肌肉。(d)手部脉管系统。(e)手部三种感觉神经。(f)肺上皮小管。参考文献Almagro, J., Messal, H. A., Zaw Thin, M., van Rheenen, J., & Behrens, A. (2021). Tissue clearing to examine tumour complexity in three dimensions. Nat Rev Cancer, 21(11), 718-730. doi:10.1038/s41568-021-00382-wCai, R., Pan, C., Ghasemigharagoz, A., Todorov, M. I., Forstera, B., Zhao, S., . . . Erturk, A. (2019). Panoptic imaging of transparent mice reveals whole-body neuronal projections and skull-meninges connections. Nat Neurosci, 22(2), 317-327. doi:10.1038/s41593-018-0301-3Chung, K., Wallace, J., Kim, S. Y., Kalyanasundaram, S., Andalman, A. S., Davidson, T. J., . . . Deisseroth, K. (2013). Structural and molecular interrogation of intact biological systems. Nature, 497(7449), 332-+.Dodt, H. U., Leischner, U., Schierloh, A., Jahrling, N., Mauch, C. P., Deininger, K., . . . Becker, K. (2007). Ultramicroscopy: three-dimensional visualization of neuronal networks in the whole mouse brain. Nat Methods, 4(4), 331-336. doi:10.1038/nmeth1036Erturk, A., Becker, K., Jahrling, N., Mauch, C. P., Hojer, C. D., Egen, J. G., . . . Dodt, H. U. (2012). Three-dimensional imaging of solvent-cleared organs using 3DISCO. Nat Protoc, 7(11), 1983-1995. doi:10.1038/nprot.2012.119Gracie Vargas, M., Kin F. Chan, PhD, Sharon L. Thomsen, MD, and A.J. Welch, PhD. (2001). Use of Osmotically Active Agents to Alter Optical Properties of Tissue: Effects on the Detected Fluorescence Signal Measured Through Skin.Jing, D., Zhang, S., Luo, W., Gao, X., Men, Y., Ma, C., . . . Zhao, H. (2018). Tissue clearing of both hard and soft tissue organs with the PEGASOS method. Cell Res, 28(8), 803-818. doi:10.1038/s41422-018-0049-zLi, Y., Xu, J., Wan, P., Yu, T., & Zhu, D. (2018). Optimization of GFP Fluorescence Preservation by a Modified uDISCO Clearing Protocol. Front Neuroanat, 12, 67. doi:10.3389/fnana.2018.00067Matryba, P., Sosnowska, A., Wolny, A., Bozycki, L., Greig, A., Grzybowski, J., . . . Golab, J. (2020). Systematic Evaluation of Chemically Distinct Tissue Optical Clearing Techniques in Murine Lymph Nodes. J Immunol, 204(5), 1395-1407. doi:10.4049/jimmunol.1900847Oh, S. W., Harris, J. A., Ng, L., Winslow, B., Cain, N., Mihalas, S., . . . Gerfen, C. R. (2014). A mesoscale connectome of the mouse brain. Nature, 508(7495), 207-+.Pan, C., Cai, R., Quacquarelli, F. P., Ghasemigharagoz, A., Lourbopoulos, A., Matryba, P., . . . Erturk, A. (2016). Shrinkage-mediated imaging of entire organs and organisms using uDISCO. Nat Methods, 13(10), 859-867. doi:10.1038/nmeth.3964Park, Y. G., Sohn, C. H., Chen, R., McCue, M., Yun, D. H., Drummond, G. T., . . . Chung, K. (2018). Protection of tissue physicochemical properties using polyfunctional crosslinkers. Nat Biotechnol. doi:10.1038/nbt.4281Qi, Y., Yu, T., Xu, J., Wan, P., Ma, Y., Zhu, J., . . . Zhu, D. (2019). FDISCO: Advanced solvent-based clearing method for imaging whole organs. Sci Adv, 5(1), eaau8355. doi:10.1126/sciadv.aau8355Renier, N., Wu, Z., Simon, D. J., Yang, J., Ariel, P., & Tessier-Lavigne, M. (2014). iDISCO: a simple, rapid method to immunolabel large tissue samples for volume imaging. Cell, 159(4), 896-910. doi:10.1016/j.cell.2014.10.010Richardson, D. S., & Lichtman, J. W. (2015). Clarifying Tissue Clearing. Cell, 162(2), 246-257. doi:10.1016/j.cell.2015.06.067Susaki, E. A., & Ueda, H. R. (2016). Whole-body and Whole-Organ Clearing and Imaging Techniques with Single-Cell Resolution: Toward Organism-Level Systems Biology in Mammals. Cell Chem Biol, 23(1), 137-157. doi:1
  • 苏州医工所李辉组流式光片成像系统实现斑马鱼高通量三维成像
    结构和功能的异质性是普遍存在的生命现象,这要求在生殖发育研究、药物筛选等领域进行大规模的样品研究来消除个体差异。其中斑马鱼作为一种重要的模式生物,由于其体积小、透明度好、繁殖能力强等特点非常适合利用其进行大规模成像,在大规模遗传发育研究和药物筛选方面具有明显优势。然而目前常规成像技术受进样方式及成像方法限制,往往只能对少数斑马鱼样品进行手动操作的二维成像。近年来发展的光片照明显微镜可以实现对斑马鱼进行高分辨、低光照的三维成像,但是由于凝胶固定等复杂的样品准备流程,仍然无法满高通量的成像需求。并且获得一个完整的斑马鱼胚胎三维图像,往往需要在多个区域中分别扫描成像而后进行图像拼接,进一步限制了其在高通量分析中的应用。鉴于此,中科院苏州医工所李辉课题组将流式成像与光片结合,建立了流式光片成像系统(light-sheet flow imaging system, LS-FIS)。通过设计精密的控制时序,斑马鱼样品逐个地被加载到与水具有相似折射率的FEP管道中,并以倾斜的角度连续通过光片照明区域,与光片面垂直的物镜采集荧光信号进行成像。LS-FIS在样品流过照明面时进行连续成像,每帧图像叠加形成三维图像,从而实现了不进行图像拼接的情况下全斑马鱼胚胎的高通量三维成像。研究人员还在光片光路中引入明场照明与成像来完成样品运动速度标定与矫正,实现优于3μm的细胞分辨率三维成像。得益于高效的流式进样方式以及先进的图像重建算法,利用LS-FIS可实现200 胚胎/小时的全斑马鱼胚胎三维成像,相较于传统光片技术通量提高了50倍以上,这为使用斑马鱼进行大规模的遗传发育研究和药物筛选提供了仪器装备基础。相关结果以“Heterogeneities of zebrafish vasculature development studied by a high throughput light-sheet flow imaging system”的论文标题发表在最近的Biomedical Optical Express期刊上。图1 a)LS-FIS系统光路图;(b)LS-FIS液路图;(c)利用LS-FIS获得的典型全胚胎斑马鱼血管三维图像Tg(kdrl: EGFP);(d)躯干放大图;(e)图b中三维截面图可清晰分辨血管内壁;(f)头部放大视图,可清晰分辨主要血管结构利用LS-FIS技术,研究人员进行了斑马鱼躯干及头部血管发育研究,统计并分析了3-9 dpf的斑马鱼节间血管三维长度及眼部晶状体血管网形态变化,共获得超过500条全胚胎斑马鱼三维图像。针对这些大量数据的统计分析显示,节间血管总长在7dpf前持续增长,并且与二维结果一致;但7-9dpf间由于形态卷曲程度增加,二维图像已难以正确体现真实的血管长度,体现出三维成像在血管发育定量评价中的重要性。另一方面,针对晶状体血管网络这种典型的三维空间结构,仅二维成像更加无法全面获得其特征信息。而通过LS-FIS,可以方便地从全胚胎三维结构中分割出眼部区域,进而统计其形态结构,研究结果表明,虽然眼部晶状体血管网络(hyaloid basket)的形态在3-8dpf内仍然为持续增长趋势,但其方差仅为节间血管发育的10%。这提示尽管来自同一批胚胎,斑马鱼不同部位的异质性仍然存在很大差距,这也表明了大规模三维成像对于遗传发育的必要性。图2 (a)全胚胎三维数据中分割出躯干部分节间血管,并绘制血管发育曲线;(b)全胚胎三维数据中分割出头(左上)部及晶状体血管网络(右上、左下),并统计晶状体网络形状的深度及直径信息,绘制其变化曲线(右下)为适应大规模三维图像数据自动化分析的要求,研究人员还开发了基于深度学习的相关图像分析处理算法。针对斑马鱼节间血管,提出了一种多尺度特征的三维卷积神经网络(MS-3D U-Net),通过多尺度特性学习和基于硬注意力机制的损失函数,实现了对三维图像的血管分割和识别,识别准确度达到90%以上(AUC值)。相关结果也发表在Biomedical Optical Express期刊上[1]。图3 LS-FIS样机论文第一作者为助理研究员杨光,通讯作者为李辉研究员。LS-FIS样机和图像分析算法为斑马鱼大规模三维成像,进行异型性研究提供了完整解决方案。本工作得到中国科学院仪器装备研制,国家自然科学基金委等项目的支持。参考文献:1. J. Yin, G. Yang, X. Qin, H. Li, and L. Wang, "Optimized U-Net model for 3D light-sheet image segmentation of zebrafish trunk vessels," Biomed. Opt. Express, BOE 13(5), 2896–2908 (2022).
  • 长光辰英超快三维荧光成像系统亮相蓉城,助力科研产出新速度
    近日,长光辰英S3000超快三维荧光成像系统,在成都四川大学生物治疗国家重点实验室装机试用,S3000凭借其快速共聚焦切片成像的核心特点,受到众多老师关注,争先申请试用。试用现场,产品经理对成像原理进行详细讲解,演示系统操作流程,并为试用过程中老师遇到的问题进行一一解答。川大重点实验室王老师:“将原来一整天的拍摄时间缩短到2个小时以内,这样的拍摄效率,要得”。S3000超快三维荧光成像系统,软件易学易用,操作简单。节省了共聚焦层扫的宝贵时间,提升实验效率及科学产出,更好地助力科研工作。S3000超快三维荧光成像系统由快速三维扫描狭缝转盘模块、高分辨率高灵敏度相机、大功率低光毒性LED荧光激发光源及自动化显微镜主机构成。超快共聚焦成像。采用结构光转盘技术,光通量比针孔式转盘提高数倍,允许LED激发光源共聚焦成像 根据相机配置、成像度可达30-50帧/秒 三种切片模式自由切换,实现快速成像和高质量成像的结合。全谱段探测。一个LED光源可应对全谱段检测应用,激发光:370-700 nm,发射光:410-750 nm 覆盖常见荧光染料的光谱范围 4位滤光块转轮,通道切换时间小于0.2s,滤光块免工具更换,可实现4+N多通道荧光拍摄。模块化设计。采用紧凑的共聚焦光路设计,仪器外形更小巧 无需庞大空间也可安装,共聚焦模块可灵活耦合在正置、倒置、体式等各种显微镜上,适应不同应用场景。高可靠性及可扩展性,兼容已有成像设备,让科学工作者从仪器维护中释放出来,把更多时间投入到科学研究本身。该仪器在四川大学生物治疗国家重点实验室试用展示一周后,还将在华西口腔医院及四川大学生命科学学院分别做试用演示。届时欢迎想了解的老师及经销商同仁莅临观摩试用。样片showtime小鼠神经突触 60X NA1.4 oil给药细胞 60X NA1.4 oil果蝇脑神经元 40X NA 0.95
  • 空天院首创超高分辨率光学森林三维遥感新方法
    近日,中国科学院空天信息创新研究院遥感科学国家重点实验室研究员倪文俭带领的森林遥感团队,在利用超高分辨率光学遥感立体观测数据提取森林三维结构研究方面取得重要进展。现有研究认为,光学多角度立体观测数据在林区不具备穿透能力,故在缺乏林下地形数据时,无法独立进行森林垂直结构参数的直接测量,特别是在浓密山地林区。本研究发现:分辨率优于0.2 米的光学立体观测数据能够对单株树木的冠顶结构进行精细刻画;受树木异速生长方程启发,创建了“生长关系约束的林下地形逼近算法”(AGAR),打破了传统的认知局限,实现了仅利用光学立体观测数据对森林垂直结构的直接测量。相关研究成果发表在Remote Sensing of Environment上。   森林作为重要的陆地生态系统碳库之一,准确估算其碳储量是遥感研究的主要方向,可服务于我国的“双碳”战略和地球系统碳循环过程研究。过去,国内外开展了基于遥感影像光谱或微波散射强度等“二维”特征的森林碳储量估算原理与方法研究,而“地形影响”“遥感信号饱和”仍是难以逾越的两大科学难题。因此,国际学界逐渐转向以卫星测距技术为基础的“三维”遥感,包括以激光测距为基础的激光雷达遥感、以微波测距为基础的合成孔径雷达干涉以及以视觉测距为基础的光学多角度立体观测。美国科学家致力于发展具备冠层穿透能力的星载激光雷达,包括早期搭载在航天飞机上的激光高度计SLA01和SLA02、2003年至2009年运行的ICESat/GLAS卫星、2018年发射的ICESat-2卫星以及2019年放置在国际空间站上的GEDI。欧洲科研人员则积极发展穿透能力较强的L波段Tandem-L和P波段BIOMASS合成孔径雷达干涉卫星,并计划2024年发射。相较于激光雷达和合成孔径雷达干涉,光学多角度立体遥感具有图像直观形象的显著优势但受穿透能力的限制,目前主要用于地表高程的测量,且需要依靠其他数据源提供的林下地形才能对森林垂直结构进行测量,应用价值和场景受限。   近年来,中国在光学多角度立体遥感方面快速发展,先后发射了资源三号、高分七号、天绘系列以及其他商业遥感卫星,同时影像空间分辨率逐步提高。能否利用不断提高的空间分辨率来突破其穿透能力弱的限制,进而最大程度地发挥超高分辨率光学多角度立体遥感数据的应用价值,既是国际前沿科学问题又是中国遥感科研人员亟需回答的问题。   森林遥感团队意识到超高分辨率光学多角度立体观测遥感数据的独特价值,自2014年对无人机立体观测数据在森林结构参数测量中的应用进行了持续研究,并于2018年开展了大兴安岭林区大范围无人机采样观测实验,揭示了观测角度与影像分辨率的耦合规律,证实了森林高度信息对叶面积指数估算的补充作用,研发了针对落叶林区森林高度提取的有叶季和无叶季影像协同解决方案,突破了光谱与三维几何特征协同的散发枯立木识别技术、单木识别与分割技术、以背景识别为基础的高精度森林覆盖度提取技术。在上述数据与技术积累的基础上,该团队创建了“生长关系约束的林下地形逼近算法”(AGAR),实现了复杂地形条件下森林高度的直接提取。该成果证实了无需额外林下地形数据的支持,AGAR算法仅利用超高分辨率光学多角度立体观测数据即可实现森林高度提取。   尽管AGAR算法使用无人机获取的立体观测影像开展研究,且算法的具体技术细节需要进一步测试完善,但随着0.1米卫星光学遥感数据时代的到来,该方法将开启超高分辨光学立体遥感影像森林三维遥感新时代。图1.生长关系约束的林下地形逼近算法(AGAR)的核心思路图2.典型地形条件下森林高度提取的效果。(a)-(c)为光学多角度立体观测数据获取的数字表面模型(DSM);(d)-(f)为光学多角度立体观测数据通过林窗插值提取的森林高度,由于浓密林区林窗较少,导致树高被严重低估或者地形特征去除不彻底;(g)-(i)为利用AGAR提取的森林高度。(a)区域覆盖山脊,(b)区域覆盖山谷;(c)区域覆盖从山脚到山顶的斜坡。
  • 布鲁克发布Bruker高分辨率X射线三维显微成像系统(Micro-CT)新品
    X射线显微CT:最先进的无损三维显微镜显微CT即Micro-CT,为三维X射线成像,与医用CT(或“CAT”)原理相同,可进行小尺寸、高精度扫描。通过对样品内部非常细微的结构进行无损成像,真正实现三维显微成像。无需样本品制备、嵌入、镀层或切薄片。单次扫描将能实现对样品对象的完整内部三维结构的完整成像,并且最后可以完好取回样本品!特点:最先进的扫描引擎—可变扫描几何:可以提高成像质量,或将扫描时间缩短1/2到1/5支持重建、分析和逼真成像的软件套件自动样品切换器技术规范:X射线源:20-100kV,10W,焦点尺寸<5μm@4WX射线探测器:1600万像素(4904×3280像素)或1100万像素(4032×2688像素)14位冷却式CCD光纤连接至闪烁体标称分辨率(最大放大率下样品的像素):1600万像素探测器<0.35um;1100万像素探测器<0.45um,重建容积图(单次扫描):1600万像素探测器,最高14456×14456×2630像素 1100万像素探测器,最高11840×11840×2150像素扫描空间:最大值:直径75mm,长70mm辐射安全:在仪器表面的任何一点上<1 uSv/h外形尺寸:1160(宽)×520(深)×330(高)毫米(带样品切换器高440毫米)重量:150千克,不含包装电源:100-240V / 50-60Hz,典型值:在最大X射线功率下为90W创新点:微CT即Micro-CT,为三维X射线成像,与医用CT(或“CAT”)原理相同,可进行小尺寸、高精度扫描。 通过对样品内部非常细微的结构进行无损成像,真正实现三维显微成像。无需样本品制备、嵌入、镀层或切薄片。 单次扫描将能实现对样品对象的完整内部三维结构的完整成像,并且最后可以完好取回样本品! Bruker高分辨率X射线三维显微成像系统(Micro-CT)
  • 天远三维携手大族机器人,打造国产机器人全自动三维检测系统
    4月1日,深圳,先临三维旗下子公司天远三维与大族机器人联合发布RobotScan UE机器人全自动三维检测系统,在全自动三维检测系统自主品牌的发展中迈出重要一步,降低国外品牌的技术掣肘。 RobotScan UE机器人全自动三维检测系统每项核心组件皆为国内自主研发,包括天远三维自主研发的高精度三维扫描仪、EINSENSE Q 3D数字化全尺寸检测软件以及大族机器人机械臂。该项系统方案可实现机器人全自动、标准化三维扫描并实时进行在线检测与报告传输,同时可根据实际检测场景,进行定制化开发,为国内自动化检测领域提供一项强大的自主品牌解决方案。 RobotScan UE机器人全自动三维检测系统研发背景 随着高精度三维扫描与检测技术的不断成熟发展,三维扫描高效、高精度的应用特征,逐渐为检测行业所认可。天远三维也不断深化三维扫描检测的场景应用,特别是在现代化工厂的检验领域。 传统方式下,以人工进行三维数据获取,扫描角度、过程难以实现标准化,虽然这并不影响后续的检测环节,但是在标准化的生产方式下,数据获取的“随意性”将隐藏部分的数据信息,从而产生数据噪音。随着大数据的发展,数据的真实性以及排躁性愈发重要,自动化扫描检测解决方案因时而生,天远三维在此领域内已进行大量研发创新。为了更好地实现标准化的三维扫描检测,天远三维与大族机器人合作,以机器代替人工,打造高效、标准化的全自动三维扫描检测系统。RobotScan UE机器人全自动三维检测系统优势特点 1.全自动、标准化三维扫描检测,适用现代化工业生产环境2.各核心组件均为国内自主研发,降低国外品牌的技术掣肘3.支持蓝色激光或蓝色结构光,可根据不同的检测场景选择不同光源4.检测软件通过德国PTB认证,数据处理高效可靠,支持定制化开发RobotScan UE机器人全自动三维检测系统首发展示RobotScan UE机器人全自动三维检测系统于2021深圳国际工业零件展览会SIMM(ITES)上进行首次亮相,众多观展人员也在4馆H45展位见证了RobotScan UE机器人全自动三维检测系统的高效、高精度以及标准化检测方式。 RobotScan UE 机器人全自动三维检测系统,搭载EINSENSE Q 工业级高精度检测内核,实现智能检测。 此项合作,是国内机器人和三维扫描领域重点企业的强强联合,大族机器人拥有多年的电机、伺服驱动和运动控制经验,掌握先进的智能机器人的核心关键技术;天远三维专注于高精度3D视觉检测技术,为国家白光三维测量系统行业标准的主要起草单位之一。此次合作,通过国内高新技术的集成,推进了机器人技术在现代工业场景自动化三维检测的应用深化,对于机器人技术普及和三维扫描检测的升级都具有重要意义。 天远三维简介 先临三维旗下子公司天远三维专注于高精度3D视觉检测技术,基于多年计量行业的实践经验与技术积累,研发了激光手持三维扫描检测、高精度三维检测扫描检测、无线跟踪式扫描检测以及多机联动3D视觉检测等一系列高精度3D视觉检测方案,并自主研发3D数字化检测软件,产品广泛应用于:汽车交通、航空航天、铸造模具、电力、军工等专业领域。 大族机器人简介 深圳市大族机器人有限公司,是由上市公司大族激光科技产业集团股份有限公司投资组建,在大族电机机器人研究院100多人的团队基础上孵化而成的国家级高新技术企业。公司总部位于深圳宝安区大族激光全球智能制造产业基地,并于德国、天津设有子公司,团队汇聚了来自世界各个国家的、顶尖的机器人行业专家,助力大族机器人成为世界领先的机器人行业标杆。
  • 计量级蓝光三维检测系统,助力手机制造高质高效品控
    随着科技的发展,智能手机功能不断强大,因此在手机设计制造中,对质量检测的需求及检测工艺的要求日益增多。对手机制造行业来说,由人工或传统三坐标检测转变为自动化检测是行业发展的必然趋势。 图片来源:爱活网 在手机的设计和质量检测中,利用三维光学测量技术,有助于优化原型和模具的构建,易于数模比对以及对具有形状复杂、容易变形等特点的塑料零部件进行质量控制,有效节省设计和检测时间,提高生产效率,加快产品迭代速度。 OKIO-9M 蓝光三维检测系统 OKIO-9M蓝光三维检测系统,采用窄带蓝光光源,实现非接触式的物体表面三维数据的高细节、高精度快速获取。系统搭载900万像素高分辨率相机,精度可达0.01mm,平均点距可达0.05mm,可以实现高精度高细节的数据获取,从小型零部件到大型物体整体测量均可胜任,满足用户计量级别高精度的检测需求。 在手机制造行业中,OKIO-9M主要应用于实现零部件的逆向建模设计与质量检测的模型获取。基于手机部件的精密工业检测需求,OKIO-9M蓝光三维检测系统可做到快速准确的获取各零部件三维数据,解决物体复杂形面测量问题。 手机部件实例检测应用 在产品制造过程中,由于制作工艺及质量检测等问题,不可避免的会在检测样件上产生划痕、磕碰、污迹和凹坑等缺陷,因此需对手机部件做数模对比检测,以确保其质量可靠。 针对这些部件的检测,传统方式是使用三坐标和二次元来实现数据的测量,但是由于三坐标的工作方式是“打点”式,因此效率较低,每次测量需要先装夹,不能快速查看产品的整体形变,且在细小位置探针无法准确获取数据,无法做到全尺寸测量,设备的操作对检测人员的技能要求较高。 OKIO-9M的优势-手机部件的检测无需装夹,工件可随意翻转,扫描数据完整; -加工CAD模型数据与扫描数据导入检测软件可输出色谱图,通过直观的色谱图来表达产品外形的变形度和料厚余量; -可以快速检测全尺寸和形位公差,发现漏缺或多加工位置,并且可以实现全自动化检测,提高检测效率,缩短检测时间; 实例应用-手机外壳检测 手机外壳工件结构复杂,特征细节较多,在扫描检测中,需要准确获取外壳的特征,还原工件的复杂形面。利用OKIO-9M 蓝光三维检测系统获取手机外壳完整的三维数据,然后将扫描获取的三维数据导入检测软件中与标准CAD模型进行对比分析,输出准确的关键部位形变等误差质量报告,掌握详尽的三维检测结果,便于进行质量管控,方便后续的批量生产。 实例应用-后盖板检测 如今手机后盖材质越来越多样化,有塑料、金属、玻璃、陶瓷等。在变换材质的同时,为获得更好的舒适触感,手机后盖需要很高的平整度。而手机后壳的测量包括平面度、曲面度、阶高和孔深等,这对检测提出了更高的要求。 OKIO-9M支持全程自动化操作,无需人工参与,一键完成3D扫描并生成检测报告,仅需1分钟就可完成手机后盖板所有位置的检测报告,为产品提供质量考核依据。 实例应用-手机充电口检测 手机充电口检测数据图 手机充电口的尺寸,想必大家并不陌生,上图为利用OKIO-9M扫描手机充电口后与原始加工CAD模型对比的色谱图,得益于设备优良的性能,检测精度可达0.015mm-0.01mm,小尺寸物体检测也得心应手。 随着智能手机市场的火热,从外形到配置,手机制造企业之间的竞争日趋激烈,产品的迭代速度越来越快。因手机制造对设计、质量、交付时间要求严苛,以及零部件的轻量化和制造成本降低的趋势,三维检测技术在设计和品控环节中受到了越来越多手机制造商的重视。 先临三维旗下子公司天远三维坚持产品核心技术的自主研发和创新,多年来持续聚焦于工业领域的高精度、快速、便携的三维检测需求。自主研发的OKIO-9M蓝光三维检测系统,给手机制造行业带来了新的质量检测解决方案,把控产品质量,为企业有效的解决制造检测环节中的实际问题,助力企业提高产品设计及检测效率,缩短产品的上市周期,推动产业升级。
  • 计量级蓝光三维检测系统,助力手机制造高质高效品控
    随着科技的发展,智能手机功能不断强大,因此在手机设计制造中,对质量检测的需求及检测工艺的要求日益增多。对手机制造行业来说,由人工或传统三坐标检测转变为自动化检测是行业发展的必然趋势。在手机的设计和质量检测中,利用三维光学测量技术,有助于优化原型和模具的构建,易于数模比对以及对具有形状复杂、容易变形等特点的塑料零部件进行质量控制,有效节省设计和检测时间,提高生产效率,加快产品迭代速度。OptimScan 9M 蓝光三维检测系统OptimScan 9M蓝光三维检测系统,采用窄带蓝光光源,实现非接触式的物体表面三维数据的高细节、高精度快速获取。系统搭载900万像素高分辨率相机,精度可达0.01mm,平均点距可达0.05mm,可以实现高精度高细节的数据获取,从小型零部件到大型物体整体测量均可胜任,满足用户计量级别高精度的检测需求。在手机制造行业中,OptimScan 9M主要应用于实现零部件的逆向建模设计与质量检测的模型获取。基于手机部件的精密工业检测需求,OptimScan 9M蓝光三维检测系统可做到快速准确的获取各零部件三维数据,解决物体复杂形面测量问题。手机部件实例检测应用在产品制造过程中,由于制作工艺及质量检测等问题,不可避免的会在检测样件上产生划痕、磕碰、污迹和凹坑等缺陷,因此需对手机部件做数模对比检测,以确保其质量可靠。针对这些部件的检测,传统方式是使用三坐标和二次元来实现数据的测量,但是由于三坐标的工作方式是“打点”式,因此效率较低,每次测量需要先装夹,不能快速查看产品的整体形变,且在细小位置探针无法准确获取数据,无法做到全尺寸测量,设备的操作对检测人员的技能要求较高。OptimScan 9M的优势-手机部件的检测无需装夹,工件可随意翻转,扫描数据完整;-加工CAD模型数据与扫描数据导入检测软件可输出色谱图,通过直观的色谱图来表达产品外形的变形度和料厚余量;-可以快速检测全尺寸和形位公差,发现漏缺或多加工位置,并且可以实现全自动化检测,提高检测效率,缩短检测时间;实例应用-手机外壳检测手机外壳工件结构复杂,特征细节较多,在扫描检测中,需要准确获取外壳的特征,还原工件的复杂形面。利用OptimScan 9M 蓝光三维检测系统获取手机外壳完整的三维数据,然后将扫描获取的三维数据导入检测软件中与标准CAD模型进行对比分析,输出准确的关键部位形变等误差质量报告,掌握详尽的三维检测结果,便于进行质量管控,方便后续的批量生产。实例应用-后盖板检测如今手机后盖材质越来越多样化,有塑料、金属、玻璃、陶瓷等。在变换材质的同时,为获得更好的舒适触感,手机后盖需要很高的平整度。而手机后壳的测量包括平面度、曲面度、阶高和孔深等,这对检测提出了更高的要求。OptimScan 9M支持全程自动化操作,无需人工参与,一键完成3D扫描并生成检测报告,仅需1分钟就可完成手机后盖板所有位置的检测报告,为产品提供质量考核依据。实例应用-手机充电口检测手机充电口检测数据图手机充电口的尺寸,想必大家并不陌生,上图为利用OptimScan 9M扫描手机充电口后与原始加工CAD模型对比的色谱图,得益于设备优良的性能,检测精度可达0.015mm-0.01mm,小尺寸物体检测也得心应手。随着智能手机市场的火热,从外形到配置,手机制造企业之间的竞争日趋激烈,产品的迭代速度越来越快。因手机制造对设计、质量、交付时间要求严苛,以及零部件的轻量化和制造成本降低的趋势,三维检测技术在设计和品控环节中受到了越来越多手机制造商的重视。先临三维旗下子公司天远三维坚持产品核心技术的自主研发和创新,多年来持续聚焦于工业领域的高精度、快速、便携的三维检测需求。自主研发的OptimScan 9M蓝光三维检测系统,给手机制造行业带来了新的质量检测解决方案,精准把控产品质量,为企业有效的解决制造检测环节中的实际问题,助力企业提高产品设计及检测效率,缩短产品的上市周期,推动产业升级。
  • 冷冻共聚焦光电联用实现三维定位
    冷冻共聚焦显微镜及其在冷冻电子断层扫描中的价值 Cryo ET(电子断层扫描)是一种专用的透射电子显微镜技术,可以重建观察区域的三维体积。借助先进的冷冻EM(电子显微镜),图像分辨率可以提升到令人难以置信的亚纳米等级。因此,可以在细胞内的原生环境中研究蛋白质以及其他生物分子,从而揭示尚未探明的分子机制。由于细胞和组织必须薄到能够透过电子,样品必须进行切片以获取足够薄的样品体积(薄层)。为对样品中的靶区进行精确的三维定位,冷冻共聚焦显微镜是必不可少的工具。 以下部分,我们将描述冷冻电子断层扫描工作流程的主要步骤,以及如何通过冷冻共聚焦显微镜定位靶区并进行切片,以提高整个工作流程的可靠性。 在EM网格上培养细胞 通常,在涂有多孔碳膜(例如 QuantifoilR)或二氧化硅(SiO2)膜的金质或钛金网格上植入急性分离或培养的细胞(图1,Mahamid等人,2019)在后续步骤中,钛金属和二氧化硅似乎更加坚硬而且稳定,无需额外添加碳层(Toro-Nahuelpan 2019) 网格通过Poly-L-Lysin或纤连蛋白(Fibronectin)实现生物激活,胰蛋白酶解离细胞在前一晚植入,以便在后续步骤中附着在碳层表面(Mahamid等人,2019)。 图1:采用12纳米厚多孔二氧化硅膜(R 1.2/20,即孔径1.2微米,间距20微米)的3毫米EM金质(Au)网格的反射图像拼接图。HeLa细胞已经植入并玻璃化。实心箭头:定位用的中心标记;空心箭头:聚焦离子束进入的切片槽;虚线箭头:空的网格方格。一个网格方格的边长:90微米。 添加微型图案 为进入细胞样品以成功实现FIB切片并在冷冻TEM中开展后续分析,必须确保相关细胞位于网格方格的中心位置或其附近。但细胞喜欢在网格条上生长或者集簇生长,因此不适合进行FIB切片和电子透射分析。为了克服这一挑战,微型图案技术允许用户控制细胞在碳膜(图2)上的位置和分布,提高相关工作流程的可靠性。 网格表面涂有聚乙二醇(PEG),可防止生物材料附着。利用紫外激光移除该涂层,即可对细胞的黏附进行针对性控制,保证FIB切片以及TEM的可操作性(Toro-Nahuelpan 2019)。此外,可以创建特定图案,从而影响整个细胞结构并且有助于使用冷冻电子显微镜研究生物力学现象。 图2:有/无微型图案的细胞分布情况左图:分布不均的细胞(小鼠A9成纤维细胞,使用Alexa Fluor 488 Phalloidin标记,以显示纤维状肌动蛋白)。右图:网格方格中心定位精确的细胞,可进行FIB(成纤维细胞黏附在纤维蛋白原微型图案表面;图片由Alvéole与德国汉堡CSSB中心教授Kay Grünewald博士共同提供。) 投入冷冻 为在固定用于电子显微镜检查的同时确保样品接近原生状态,细胞必须极速冷冻,以免产生破坏性的冰晶。这个过程称为玻璃化,因为冰片变成无结晶的玻璃状(玻璃体) 为让样品细胞达到这种效果,网格必须快速投浸到适当的冷冻剂(通常为乙烷,或者乙烷和丙烷)中。1981年,Jacques Dubochet发表了首个手动吸液和投入冷冻方法,该方法仍获广泛使用以获取出色的结果(Dubochet, J.以及McDowall, A. W.,1981)。 在投入冷冻之前,必须去除多余的液体。标准技术是使用滤纸实现受控吸液(图3,Dubochet, J等人,1982;Bellare等人,1988;Frederik, P. M.等人,1989)。 图3:在投入冷冻前,通过吸液处理对多余液体进行受控移除。使用镊子固定网格,并通过单独步骤将吸液纸移向网格。吸液传感器可以自动并反复执行该过程。 市面上有多种不同的吸液设备,例如用于自动吸液和投入冷冻的Leica EM GP2。根据不同样品类型的多种需求,可以使用多种涉及吸液步骤的样品制备方案(另见此处)。 冷冻状况下的存储、装载和转移 玻璃化之后,样品必须在整个工作流程期间处于冷冻状况下。因此,必须对从存储到转移至不同成像系统的所有步骤进行冷冻处理,以免样品析晶和/或污染这尤其困难,因为这种低温冷冻样品会像磁铁一样吸引附近的湿气和灰尘。研究人员和制造商付出巨大的努力来开发并提供解决方案,以便在工作流程的不同步骤中保证样品安全。 样品通常以四个为一组存储在网格盒内,而网格盒又保存在大型液氮(LN2)罐中的Falcon多孔试管中。还可以使用更为复杂的冰球系统。 转移并装载到样品架时,通常使用液态氮(LN2)。不幸的是,LN2往往会在一段时间后,因为空气中的水分而产生结晶冰污染。在转移时,这些冰晶可能会附着到网格上,干扰随后的切片和成像过程。此外,LN2内部的能见度很低,因为它在不断移动,而且始终会有条纹。 因此,最好在LN2上部的气相部分装载并转移样品以保持冷冻条件,同时为装载步骤(图4)提供出色的可见性。 徕卡显微系统在提供GN2(气态氮)装载和转移设备方面拥有30多年的悠久历史。新的冷冻显微镜套件就在这些经验的基础上开发而成,同时融合众多客户的反馈意见打造出先进的转移舱和夹具系统。 图4:在冷冻显微镜套件转移舱的GN2(气态氮)环境中装载网格。转移舱的可见度在冷冻条件下不受干扰。 检查样品质量和靶分布 在冷冻工作流程中,一般而言,EM操作时间尤其宝贵,因此对样品进行早期质量检查至关重要。许多因素会关系到样品能否转移到下一个工作流程步骤,包括碳箔的结构完整性、玻璃化的质量(包括冰层的厚度及其分布)、目标细胞的存在、分布和可及性,以及目标结构的存在和定位。 所有这些参数均可通过基于相机的冷冻光学显微镜(例如THUNDER Imager EM Cryo-CLEM)或使用STELLARIS冷冻共聚焦显微镜上的相机模式来检查(图5)。 透射模式显示网格、箔膜和细胞质量,反射图像显示网格表面,尤其是呈现玻璃化质量和冰层厚度,而荧光图像可以提供有关不同靶蛋白的表达水平及其分布情况的信息。 图5:不同模式呈现出网格的完整性以及靶分布。A——网格表面的反射图像可以显示碳膜或二氧化硅层的缺陷以及冰层的厚度。B——绿色荧光(线粒体)。C——液滴分布以实现高精度关联D——通过Hoechst标记的细胞核E——所有模式的叠加图像细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。一个网格方格的边长:90微米。 在LAS X Coral Cryo软件工作流程中,用户可以在引导下,通过不同图像模式对整个网格自动创建清晰的合焦概览图像。 标记标志点、薄片点以及液滴中心 为了关联冷冻LM(光学显微镜)的3D图像以及后续的冷冻FIB-SEM/TEM图像,首先需要获取网格的概览图像以便大致对齐两种模式的图像(图6)。这里,反射图像非常重要,因为它们类似于SEM图像,但也可以使用透射图像。中心标记以及其他标志点(例如碳层中的缺陷)有助于快速定位并对齐概览图。 图6:以不同模式获取整个网格的合焦概览图像,用于识别网格缺陷、对齐标记和靶分布。中心标记用实心箭头表示,二氧化硅层中的主要缺陷用空心箭头突出显示。HeLa细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。蓝色 – Hoechst染料,细胞核;绿色 — 线粒体绿色荧光探针,线粒体;红色 - 深红色液滴和Bodipy荧光染料,脂滴。一个网格方格的边长:90微米。完整网格直径:3毫米。 其次,需要超分辨率的共聚焦3D图像。这些图像堆栈用于在潜在薄片位置的范围内执行高精度关联。完成概览图对齐后,可以找到3D共聚焦堆栈的正确位置以便后续进行高精度关联这样做的前提是必须提供图像相对于概览图以及相对于彼此的位置。这就是Coral Cryo软件工作流程之后的处理步骤(图7)。 图7:相机概览图像与共聚焦Z-堆栈相机和共聚焦图像的组合含有XY坐标位置,因此可以匹配。所有图像都包含在Coral Cryo软件工作流程期间创建的相关项目文件夹中。HeLa细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Ievgeniia Zagoriy友情提供。蓝色 – Hoechst染料,细胞核;绿色 — 线粒体绿色荧光探针,线粒体;红色 - 深红色液滴和Bodipy荧光染料,脂滴。一个网格方格的边长:90微米。完整网格直径:3毫米。 必须组合相机概览图像和超分辨率3D图像以检索靶区位置并在FIB-SEM上定义切片位置。这个步骤非常重要,因为在标准FIB-SEM中,无法看到荧光以及相应的靶区点位。 EM(电子显微镜)制造商近期研发出一种集成了FIB-SEM功能的荧光显微镜,可以作为在切片过程中通过检查荧光来提高工作流程的可靠性和准确性的一种绝佳选择。不过,这些系统并不具备必要的分辨率以及采集模式的灵活性,无法像单独的共聚焦系统那样实现精确的3D定位。 如何关联并检索薄片位置 作为常用的最低标准,研究人员使用LM图像的屏幕截图在EM上检索靶区的XY坐标。不幸的是,并排比较图像不仅费力耗时而且很容易出错,因此并不可靠。身为工作流程提供商,徕卡显微系统致力于通过THUNDER Imager EM Cryo-CLEM来改善这种情况。研究人员可以在图像上定位标志点和靶区标记,然后以开放EM格式的完整坐标集导出。首先,这个流程适用于2D图像,因此合乎逻辑的下一步骤就是提高分辨率并将坐标系扩展到3D坐标。 对于高精度关联和3D定位,目前广泛采用的是基于液滴的方法(Alegretti等人,2020;Klumpe等人,2021年;Bieber, A.,Capitanio, C等人,2021)液滴通常在玻璃化之前添加到细胞中,可在LM和EM中观察到,用于通过XYZ坐标对齐图像堆栈,作为图像数据相关性的基础,从而正确定位FIB切片窗口(图8)。 典型液滴的尺寸为1微米,完全呈球形,这使其中心坐标能够进行亚衍射拟合。通过SEM中的背散射电子,可以更清晰地观察到含有金属的微滴,从而将它们与大小相似的冰晶区分开来。优先选择液滴,使其荧光发射不同于实际靶的荧光发射,以便能够更好地分辨。 图8:3D共聚焦图像(左)和俯视SEM图像(右)的最大投影。荧光液滴(1微米)在两种模式中均可以观察到,因此可以用于对齐数据。SEM图像细胞由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Herman K. H. Fung和Ievgeniia Zagoriy友情提供。一个网格方格的边长:90微米。 要使用来自冷冻LM和FIB-SEM的3D数据,在冷冻LM的引导下,进行薄片制备,可以使用一款开源软件(3D关联工具箱,简称3DCT,Jan Arnold等人,2016)。 将冷冻LM图像载入到在FIB-SEM上运行的该软件中。二维LM概览图和SEM图像之间的三点关联用于初步定位。之后,使用离子束获取相关视场,并手动点击LM堆栈和FIB图像中的相同液滴图10显示了一张LM图像和一张FIB图像,其中的靶区点位以及液滴可以在定位软件中重现其排列组合。 图9:在LM和FIB图像中关联标记。左图:点击观察结构周围的液滴,并在3D图像中执行质心定义(白圈中的绿点)计算得到的位置随后投影到FIB图像(右图)上根据液滴标记,计算目标结构的位置并标记到FIB图像中(红圈中的红点)。离子束图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺:20微米。 该软件通过对X、Y、Z信号进行高斯拟合,精准确定液滴的中心。近期的改进增加了半自动液滴检测功能以及其他功能,从而更加方便地执行冷冻FIB工作流程。(SerialFIB, Klumpes等人,2021)。 在网格条上选择围绕最终目标结构的几处液滴,作为切片处理的坐标系。基本计算方法是考虑缩放、旋转以及平移之后的线性仿射变换最后,在LM图像中选择目标结构并叠加到FIB图像上。 根据目标结构的位置,就可以定位切片窗口(图10)。 图10:定位切片窗口左:离子束细胞图像,含有标记液滴和目标结构根据目标结构的计算位置,在所用FIB-SEM的切片软件中,交互定位上下切片窗口的位置(细薄条纹上方和下方的红色方块)。图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺:20微米。 Coral Cryo工作流程具有哪些优势? Coral Cryo软件工作流程旨在为基于液滴的靶区定位工作流程提供支持。它可以提供创建合焦相机概览图像所需的成像作业(图6和图7)。所有必要的自动对焦功能均可以正确调整并分配,并且可以标记潜在薄片位置,同时能够在定义的位置执行超分辨率共聚焦Z-堆栈。 在定位管理器(图11)中,可以确定所有必要的坐标标记,并且以开放格式(*.xml)提供。此类图像会自动保存,其数据格式可以导入任何FIB-SEM软件。 图11:Coral Cryo软件模块标记点、薄片和液滴标记均可以在软件工作流程中定义。反射图像中细胞的顶部和底部坐标值可以作为在FIB SEM中正确计算靶区3D位置的额外参考。本文前述部分图像中的相同细胞经过突出显示,用于标记定义。 对齐标记用于使用相机概览图像对标记点进行初步的粗略对齐。薄片标记具有双重用途:作为进行超分辨率共聚焦3D扫描的位置标记,或者在图像采集后,作为靶结构的精确3D标记。亚像素插值确保该阶段可以在3D图像内进行高精度定位。最后,插值方法还用于标记液滴坐标,以便在FIB-SEM上进行后续液滴关联。 冷冻FIB切片 进行必要的关联并设置切片窗口,薄片位置通常会粗略切薄至大约1微米,随后进行最终的抛光步骤以达到电子透明(图12)。 图12:目标薄片的离子束图像以及SEM俯视图图像由德国海德堡欧洲分子生物学实验室(EMBL)Mahamid Group的Herman K. H. Fung友情提供。比例尺:10微米。 采用两步方法的原因在于冰污染和/或切片材料可能会沉积在薄片上。为避免在最终薄片上发生冰污染,建议采用快速抛光工艺(Schaffer M.等人,2017)。还可以采用开源的商业软件,以自动方式进行切片。 冷冻透射电子显微镜 进行冷冻FIB切片之后,含有薄片的网格转移至冷冻TEM,通过对网格(连同薄片)逐渐倾斜,采集一系列断层扫描图像。图像经过计算处理以重建所记录体积的3D断层扫描图像。通过对样品的多个图像取平均值,可以降低固有噪点,从而对蛋白质或蛋白质复合物等颗粒获得更高分辨率的结构。这种处理方式称为亚断层图像平均(Wan和Briggs,2016;Zhang 2019)。从概念上说,这相当于通过单颗粒成像(SPA),在原位实现对大分子的亚纳米分辨率。 总 结 本文旨在表明冷冻共聚焦显微镜是冷冻工作流程中的一个重要组成部分,用于评估EM网格上玻璃化样品的质量和靶分布。在冷冻条件下记录的高分辨率共聚焦数据使科学家能够在3D荧光下识别目标结构。此外,3D体积可作为相关方法的参考,以便在FIB-SEM中检索靶结构进行切片,然后在冷冻TEM中进行电子断层扫描,以获得靶区的亚纳米分辨率图像。 Coral Cryo工作流程搭配新的共聚焦平台STELLARIS,再加上Coral Cryo软件,可以帮助新手用户创建网格概览图像、超分辨率3D图像以及精确的坐标标记,为后续的FIB切片和冷冻电子断层扫描奠定坚实基础。 参考文献:(上下滑动查看更多) 1.Allegretti M, Zimmerli CE, Rantos V, Wilfling F, Ronchi P, Fung HKH, Lee CW, Hagen W, Turoňová B, Karius K, Börmel M, Zhang X, Müller CW, Schwab Y, Mahamid J, Pfander B, Kosinski J, Beck M.: In-cell architecture of the nuclear pore and snapshots of its turnover. Nature. 2020 Oct 586(7831):796-800. doi: 10.1038/s41586-020-2670-5. Epub 2020 Sep 2. PMID: 32879490. 2.Arnold, J., Mahamid, J., Lucic, V., de Marco, A., Fernandez, J., Laugks, T., Mayer, T., Hyman, A. A., Baumeister, W., Plitzko, J. M., Biophysical Journal, Vol. 110, Feb. 2016, pp 860-869. 3.Bellare, J. R., Davis, H. T., Scriven, L. E. & Talmon, Y.: Controlled environment vitrification system: an improved sample preparation technique. J. Electron Microsc. Tech. 10, 87–111 (1988). 4.Bieber, A., Capitanio, C., Wilfling, F., Plitzko, J., Erdmann, P.S.: Sample Preparation by 3D-Correlative Focused Ion Beam Milling for High-Resolution Cryo--Electron Tomography. J. Vis.Exp. (176), e62886, doi:10.3791/62886 (2021). 5.Dubochet, J. & McDowall, A. W.: Vitrification of pure water for electron microscopy. J. Microsin cryo-electron tomography and subtomogram averaging and classification. Curr Opin Struct Biol. 2019 Oct 58:249-258. Doi: 10.1016/j.sbi.2019.05.021. 相关产品 UC Enuity 超薄切片机 徕卡显微咨询电话:400-630-7761 关于徕卡显微系统 徕卡显微系统的历史最早可追溯到19世纪,作为德国著名的光学制造企业,徕卡显微成像系统拥有170余年显微镜生产历史,逐步发展成为显微成像系统行业的领先的厂商之一。徕卡显微成像系统一贯注重产品研发和最新技术应用,并保证产品质量一直走在显微镜制造行业的前列。
  • 首台三维步态采集系统落户国家鞋类检测中心
    福建出入境检验检疫局18日宣布,Codamotion红外三维步态采集系统,在国家鞋类检测中心晋江实验室顺利安装并调试成功。   这是中国引进的首台Codamotion红外三维步态采集系统,它的调试成功使得国家鞋类检测中心成为海内外最先进的鞋类运动生物力学测试实验室之一。   该系统主要由9个红外摄像头采集器和26个红外主动发光标识点组成,通过红外摄像头采集器自动采集下肢各部位及鞋的运动学参数,包括位置、加速度、速度、动作时间、跳跃高度和长度、身体关节旋转、角度变化等参数,分析各种运动的动作特点、鞋和脚的运动特点以及鞋对下肢运动的影响。   随着人民生活水平和消费需求的提高,海内外市场对鞋类产品质量的要求越来越高,生产企业也越来越关注产品的功能性、舒适性。   国家鞋类检测中心表示,将充分利用现有的红外三维步态采集系统、3D脚型扫描系统、足底测力鞋垫、足底测力平板、模拟行走试验系统等先进的运动生物力学研究设备,深入开展鞋类运动生物力学应用研究,建立和完善运动鞋运动生物力学数据库及运动鞋舒适性能评价体系,引导运动鞋生产行业注重产品的研发设计及生产过程质量控制,提升产品科技含量,增加产品附加值,促进产业的升级换代,提高中国运动鞋制造行业的整体水平。
  • 重大突破 | 国防科技大学实现反射层析激光雷达三维超分辨成像
    面对远距离小目标,常规探测手段往往只能对其定位,看到的目标只是一个点。而有些特殊需求下,需要掌握其面特征甚至体特征,实现运动目标认知,此时迫切需要发展超分辨成像手段。国防科技大学脉冲功率激光技术国家重点实验室主任胡以华教授团队,继2022年实现10千米距离上优于2厘米分辨率的国内外报道最高水平的反射层析激光雷达超分辨二维成像的基础上,近期实现了三维超分辨成像的重大突破。实现10千米距离2.0×2.0×3.5厘米分辨率的三维超分辨成像反射层析激光雷达实现二维成像的原理日趋成熟,国内外也开展了相关的实验研究,但是实现三维成像的原理和方法在国内外未见报道。团队创新性地提出了反射层析激光雷达三维成像技术架构,建立了激光探测的多角度多视场交叠取样、窄脉冲激光回波的高速高保真采集及图像重构融合处理方法,研制出反射层析激光雷达三维成像实验系统,在合肥紫蓬山地区开展了距离为10.38 km的外场实验,实现目标图像的三维超分辨重构。实验中,在山上(31°43′28″N, 116°59′55″E)的百米高实验塔上分别设置两类目标:1)高度75 cm、宽度30 cm的立体组合件,如图1 (a)所示;2)多块厚度1.7 cm、断面面积不同的块状体构成的从下到上间距9 cm到2 cm递减、面积渐小的60°倾斜角梯形立体分辨率测试靶,如图1 (b)所示。成像实验系统布置在该市华南城(31°46′20″N, 117°5′35″E)楼上,如图1 (c)所示。在多种实验环境和实验参数设置下,成功获得了如图2 (b)、图2 (d)所示的立体目标三维超分辨成像结果。图1 反射层析激光雷达三维成像实验实施图(a) 立体组合件;(b) 立体分辨率测试靶;(c) 反射层析激光雷达三维成像实验系统经第三方专家现场实测,在10.38 km距离上,环绕平面成像分辨率优于2 cm,环绕轴向分辨率优于3.5 cm。根据反射层析激光雷达成像的原理,只要激光脉冲回波信噪比足够,其三维成像分辨率与光学孔径、作用距离、激光发散角相对无关,因此,本实验为实现千千米超远距离微小目标的三维成像奠定了基础。该实验系统光学孔径为260 mm,相同孔径的光学成像系统衍射极限角约为5 μrad,对应10 km处常规光学成像的极限分辨率约为5 cm。本成果取得了超过同口径光学成像衍射极限的远距离小目标超分辨成像能力,其成像分辨率居激光成像领域国内外最优水平,特别是通过独创的技术手段和处理算法首次得到立体目标结构的十千米距离厘米级超分辨三维成像结果。图2 目标实物与成像结果(a) 立体组合件;(b) 立体组合件重构图像;(c) 立体分辨率测试靶;(d) 立体分辨率测试靶重构图像科研团队简介国防科技大学电子对抗学院胡以华教授科研团队长期致力于运动目标精确激光探测和光电对抗等领域方向理论与应用研究,围绕目标的激光三维成像、反射层析激光雷达成像、大气扰动激光探测、相干探测、光子探测以及量子纠缠探测方法,取得了一系列研究成果,为空天弱暗目标远距离探测、高精度定位和多维信息获取提供新型技术手段。团队先后出版专著《激光成像目标侦察》、《目标衍生属性光电侦察技术》、《Theory and Technology of Laser Imaging Based Target Detection》和《激光相干探测应用理论方法》,公开发表学术论文300余篇,授权发明专利70余项,获国家技术发明二等奖2项、国家教学成果二等奖2项、安徽省重大科技成就奖、省部级科技一等奖8项。团队带头人,国防科技大学电子对抗学院胡以华教授,脉冲功率激光技术国家重点实验室主任,光学工程学科首席专家,中国光学学会会士,安徽省科学技术协会兼职副主席。长期从事光电探测与对抗领域研究,取得多项系统性创新成果。
  • 清华大学330万元采购单光子自适应高速三维显微成像系统,仅限国产
    8月24日,清华大学公开招标购买1套单光子自适应高速三维显微成像系统,预算330万元,仅限国产。  项目编号:清设招第2021172号  项目名称:单光子自适应高速三维显微成像系统  预算金额:330.0000000 万元(人民币)  采购需求:包号名称数量是否允许进口产品投标采购预算(人民币)01单光子自适应高速三维显微成像系统1套否330万元  设备用途介绍:实验需要对在体活细胞进行清晰地大范围亚细胞结构动力学过程观测,比如细胞器间的相互作用、胚胎发育过程、神经响应等等,必须能够高速获取大范围的三维荧光信号。  单光子自适应高速三维显微成像系统的成像方式极大的提高了成像速度及有效的解决了系统及样品的像差问题,同时大大降低了激光对样品的损伤,能够实现更长时间的活体观察,其图片能观察细微的差别,分辨亚细胞水平动力学及结构,成像质量非常高。  简要技术指标 :  1)基本配置:系统由以下主要模块组成  倒置荧光显微镜   多波段激光器   数据采集系统   图像处理系统。  2)技术要求:  系统分辨率:XY小于250nm,Z小于400nm   图像采集系统:支持活体哺乳动物三维图像采集   图像处理系统:专业处理器i9 10920,内存不小于128GB,固态硬盘不小于10T,显卡Nvidia RTX2080TI。  合同履行期限:交货时间:合同签订后5个月内  本项目( 不接受 )联合体投标。 开标时间:2021年09月14日 09点00分(北京时间)
  • 罗维朋/罗威邦发布TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装新品
    TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装 产品概述 Lovibond品牌一直以来都是液体颜色分析的佼佼者。100多年来,Lovibond也一直在专注和追求颜色分析的高精度化和最快捷化,从目视比色计,到全自动色度仪。而新近推出的Lovibond 多功能色差仪套装,更是专门针对多形态的样品色差分析而进行了创新。作为全新的色差仪套装,搭配多功能适配器,操作灵活,数据精确可靠。巧妙的设计和高性能的内部结构,使得英国lovibond这款色差仪将成为更多食品,化工,汽车,医药,化妆品等客户的首先考虑的选择。资料下载区 可获取TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装pdf版本 详细介绍 和 技术参数TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装 产品介绍• 采用独特设计的移动台式适配器,与Lovibond TR520/TR500主机联用。• 为液体,胶体,粉末和其他样品色差分析提供统一的照明环境和对应的样品比色皿。• 比色皿槽配有严密的遮光盖,避免环境光线干扰读数。• 支持多种样品测试,比色皿光程可选10mm,20mm 和30mm。• 配有白色参比板,以确保读数的一致性,在适配器内可快速进行仪器校正。• 全新人体工学设计,便于手持操作,新型、直观的界面图标• 独特设计的适配器适用于测量粉末,液体,凝胶,浆料,颗粒和固体材料。• 集成摄像头定位器易于观察,确保得到稳定、高重复性的测量结果• TR520允许您轻松切换孔径,测量大面积或小面积的样品• 标配的免费软件允许图形分析,统计控制过程,搜索色调、色差和颜色指数等• Bluetooth 蓝牙连接功能• 荧光材料可选择是否使用UV测量TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装 应用领域和测量原理广泛应用于各行各业,塑胶电子、油漆油墨、纺织服装印染、印刷纸品、食品、医药、化妆品、光学影像调试等行业,色差仪的原理主要是根据CIE色空间的Lab,Lch原理,显示出标准与被测样品的色差△E以及△Lab值。通俗的说就是如果单纯以一组Lab值来判断某个颜色并没有太大的实际意义,但是当人们对两个颜色进行比较时,人们可通过这两个颜色的Lab差值来判断出它们之间的差别。另外,通过两组Lab值人们可计算出两颜色间的色差,如果色差大于1人们的眼睛就可分辨出来。由此人们可事先设定一定的容差范围,在进行品质控制时,量测的样本与标准颜色之间色差值在容差范围内即为合格品,超出范围即为不合格产品。通过使用Lab色空间,人们的生产控制实现了数据化。TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装 技术参数技术参数TR 520TR 500光学结构d/8°积分球尺寸48mm光源组合光源 LED 和 UV组合光源 LED 分光模式分光模式 凹面光栅传感器256图像元 双阵列CMOS传感器波长范围400-700nm波长间隔10nm半带宽10nm反射率量程0-200%测量孔径双孔径模式:10mm/8mm & 5mm/4mm定制固定孔径: 8mm/4mm/1x3mm镜面反射SCI & SCE颜色空间CIE Lab, XYZ, Yxy, LCh, CIE LUV, Hunter Lab色差测量ΔE*ab, ΔE*uv, ΔE*94, ΔE*cmc (2:1), ΔE*cmc (1:1), ΔE*00v, ΔE (Hunter)其他颜色指数WI (ASTM E313, CIE/ISO, AATCC, Hunter) YI (ASTM D1925, ASTM 313, TI (ASTM E313, CIE/ISO),同色异谱指数 MI, 色牢度, 染色牢度, 颜色强度, 不透明度观测角度2° / 10°照明体D65, A, C, D50, D55, D75,F1, F2, F3,D65, A, C, D50, D55, D75, F2, F7, F11显示数据光谱图/光谱数据,样品色值,色差数据/色差图谱,合格/不合格标志,偏色测量时间2.6s重复性MAV/SCI: ΔE* ≤0.03MAV/SCI: ΔE* ≤0.05台间差MAV/SCI: ΔE* ≤0.15MAV/SCI: ΔE* ≤0.2测量模式单次测量,平均测量定位模式内置摄像机取景定位器电池锂离子电池. 5000 次测量,续航8小时尺寸184mm L x 77mm W x 105mm H重量600g光源寿命5年,超过300万次测量显示3.5 英寸 TFT- LCD彩色触屏数据接口USB, 蓝牙Bluetooth 4.0数据存储2000个标准样品, 20000个样品语言英语,中文,法语,德语,西班牙语,葡萄牙语操作环境0~40°C, 0~85% 相对湿度 (无冷凝), 相对高度 2000m存储环境-20~50°C, 0~85% 相对湿度 (无冷凝)标配配置PC OnShade软件, 黑白校准板,电源, 内置电池,用户操作手册选购配件多功能TR适配器 (用于液体,粉末和胶体)TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装 创新性产品设计TRA500 / TRA520 采用的多功能适配器,依照TR500 /TR520 分光色 差仪主机尺寸精确设计生产,优化人体工学装载角度,便于触屏操作和样品色差测量。 提供10, 20 和 30mm 光学玻璃比色皿,用于放置液体,胶状和粉末等不同类型的样品。TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装 订购信息403225 Lovibond TRA 520 403220 Lovibond TRA 500 (8mm aperture) 创新点:对于色差测定来讲,精度固然重要,但是仪器的广泛适用性同样决定了仪器的发展趋势。TRA520色差仪多功能套装,最大的创新点有以下两点:1. 独家研发设计的多功能适配器,将便携仪器瞬间切换为台式操作效果。2. 这款多功能适配器,设计简洁,集多个适配功能于一体,使得仪器应用从固体轻松扩展至液体,粉末和半固态样品,并能适用于不同比色皿光程。TRA520 分光色差仪/分光测色仪多功能套装
  • 高速三维动态成像 苏州医工所在结构光照明超分辨显微成像仪器研制方面取得进展
    对于生物医学研究,著名物理学家理查德费曼有句名言:“...很多基础生物学的问题是很容易被回答的;你只是需要看到它们就够了”。这句话一定程度上说明了直接观察的光学显微镜对于细胞生物学、发育生物学、免疫学、病理药理学等生物医学研究的重要性。但是受衍射极限的限制,传统光学显微镜的分辨率理论上只能达到光波长的一半。近20年来,超分辨荧光显微成像技术的出现有效打破了光学衍射极限的束缚。基于单分子定位技术的超分辨显微镜(SMLM)和受激发射损耗显微镜(STED)以及结构光照明超分辨显微镜(SIM)等技术在众多课题组的努力下都得到了长足发展,尤其是结构光照明显微镜由于成像速度快、光毒性小、无需特殊荧光标记等优势,已成为生命科学领域尤其是活细胞成像中最受欢迎的技术手段。近期,苏州医工所李辉课题组围绕着结构光照明超分辨显微成像方法、高保真SIM重构算法、以及国产化的SIM显微镜研制等方面取得了一系列重要进展。   三维成像方法因可以获取到更多的生物样品信息而备受关注。但是现有的三维成像不可避免的带来离焦模糊和时间分辨率差的问题,很难用于对样品的快速三维动态成像。为了实现对厚样品的快速三维成像,李辉课题组发展了基于数字微镜阵列器件(DMD)和液体变焦透镜(ETL)的结构光照明层切显微技术,并开发了基于两张原始图像的层切成像算法。该方法将传统的三维层切成像的速度提高了数倍以上,课题组利用该技术对斑马鱼和大脑血管的心血管系统进行了高速动态成像,清晰地显示了心脏跳动期的收缩-舒张过程以及腹部血管的蠕动特性。相关成果以“Four-dimensional visualization of zebrafish cardiovascular and vessel dynamics by a structured illumination microscope with electrically tunable lens”为题发表在Biomedical Optical Express(2020)上,其中博士生陈冲为论文第一作者。   图1 基于两张正反图像的结构光照明层切算法(左);斑马鱼心脏跳动过程的快速三维成像(右)。   结构光照明超分辨成像技术在多种纳米尺度的亚细胞结构研究中已经得到广泛的应用。但是对于具有大动态范围的样本,例如聚集的细胞囊泡,样品中荧光较强的聚集性区域和亮度较弱的稀疏区域不能同时呈现。现有的SIM方法针对这种样品无法重建出高质量的图像。对此,李辉课题组提出了一种采用多重曝光采集的高动态SIM成像方法HDR-SIM,采集三组不同强度照明的SIM图像然后融合出一帧超分辨图像。用HDR-SIM,强度相差400多倍单个和聚集的荧光小球样本在同一张SIM超分辨图中可以同时观察到,并且对分辨率不会产生影响。在使用本方法观测不同尺度的细胞囊泡结构,单个小囊泡和大的囊泡聚集都可以同时获得清晰的分辨。相关成果以“High Dynamic Range Structured Illumination Microscope Based on Multiple Exposures”为题发表在Frontiers in Physics (2021)上,其中梁永为论文第一作者。   图2 高动态SIM成像原理(左);“聚集-单个”的荧光小球高动态SIM成像(右)。   在结构光照明成像过程中,超分辨图像重建算法尤为关键。SIM重建算法的一些固有缺陷造成超分辨图像中经常出现重构伪影,使得SIM图像的保真度经常受到质疑,并且图像重建时需要完成一系列复杂的参数设定,限制着普通用户对SIM技术应用。李辉课题组开发了一种基于点频谱优化的高保真SIM重建算法。该算法有效克服了常规SIM算法极易产生重构伪影且光学层切能力差的问题,对不同质量原始数据的处理均能获得具有极少伪影和良好光学层切的高质量超分辨图像,有效提高了SIM成像的保真度。同时,该算法对OTF失配和用户自定义参数不敏感,使用生成的理论OTF和较少的参数即可重构高质量SIM图像,降低了SIM成像对实验实施和后处理重构的高要求,提升了算法对普通用户的友好度。相较于几种传统的SIM算法, HiFi-SIM算法对多种不同图像质量、不同样品复杂度、不同图像来源(商用设备/自主搭建SIM系统)的原始数据进行重建, HiFi-SIM均展现出了最少的重建伪影和最优的图像质量。相关成果以“High-fidelity structured illumination microscopy by point-spread-function engineering”为题发表在国际光学类顶级期刊Light: Science & Applications (2021) 上,其中文刚为论文第一作者。   图3 高保真结构光照明超分辨成像重建算法HiFi-SIM(左);细胞结构HiFi-SIM与其他算法重建结果比较(右)。   李辉课题组自2014年以来一直专注SIM成像的技术创新、仪器研发和应用推广,开发了多种形式的结构光照明显微镜系统。最近,基于课题组最新的研究成果,研发了一套可集成于显微镜下层光路的结构光照明插件,具有结构紧凑、方便易用等特点。插件可配置国产倒置荧光显微镜,实现了SIM超分辨成像系统的国产化替代。首台机器已经于近期交付某大学用户进行试用。 图4 插件式结构光照明超分辨成像系统   以上工作得到了国家重点研发计划项目和国家自然科学基金委项目的支持。
  • 实现首件产品生产尺寸全流程控制,高精度三维扫描助力用户轻松赢得国际订单
    在制造业的激烈竞争中,交付时间和生产质量是非常重要的两个因素,各制造企业也都不断引进新技术、优化生产管理方式,来实现生产效率和生产质量的提升。本期,我们将走进一家机械制造公司,了解其如何通过高精度三维扫描技术,进行首件产品生产全流程的高效、准确全尺寸控制,从而提高生产效率和质量,缩短交付周期,成功交付,赢得客户青睐。/ 关于客户单位 /该机械制造公司集产品开发、模具制作、铸造、机加工为一体,其部分经营内容为:向国外用户提供机械制造的铸件产品。其经营过程中,通常需要先制作首件产品,发货给国外客户,等首件产品得到客户确认后,获取批量制作订单。所以,快速、成功交付首件产品,是赢取后续批量订单的关键。为了能够更加高效高质地制作首件产品,其在国外用户的推荐下,引入了先临天远FreeScan UE Pro 多功能激光手持三维扫描仪,实现了良好的应用效果。- 高精度工业三维扫描 -首件产品生产尺寸检测全流程解决方案在该公司的首件产品制作过程中,高精度三维扫描技术能够实现生产模具以及首件产品的三维检测,贯穿于产品的整个生产过程,使得整个生产过程更加顺畅,缩短工期,并保证生产尺寸质量。首件产品生产主要流程:1)CAD设计:根据客户需求,进行原型CAD设计,以进行后续制作。2)模具制作:根据CAD设计,制作模具模型以及铸造模具。3)模具三维检测:使用FreeScan UE Pro进行模具三维扫描,并结合检测软件进行三维检测,高效检测模具的尺寸、形面的偏差。4)首件生产:使用模具进行首件产品的制作。5)首件三维检测:同样通过高精度三维扫描技术进行首件产品的尺寸检测,若合格,则可进行发货,若有偏差,调整工艺继续生产、三维检测合格后发货。- 三维扫描 -- 三维点云数据 -- 三维检测色谱图 -高精度三维尺寸检测应用优势:1)强大的便携性和通用性由于FreeScan UE Pro具有强大的便携性、环境适应能力以及尺寸检测的通用性,能够应用于首件产品的整个生产过程的尺寸检测中,客户单位可以轻松实现多个不同生产环节的三维尺寸精准控制。2)测量结果准确可靠FreeScan UE Pro精度为0.02mm,且重复性精度稳定,能够为3D尺寸测量提供准确的三维点云数据,确保测量结果的准确性。*FreeScan系列产品 ISO 17025 认证:基于JJF1951-2021和 VDI/VDE 2634 第3 部分标准。基于可追踪球体直径测量数据对探测误差性能进行评估,在工作范围内基于可追踪长度标准件从多视角方向进行测量,来评估球体间距误差。可通过集成或内置摄影测量获取体积精度进一步优化的数据。一开始是我的国外客户推荐我三维扫描这项技术,当时也是推荐了先临三维这个品牌,事实证明确实好用。我印象很深刻一次:当我去到国外客户现场的时候,客户也拿他的三维扫描仪进行了三维尺寸的检测,结果是,他的检测报告和我的检测报告几乎一模一样,我的客户非常满意。——客户单位董事长先临天远FreeScan UE Pro 多功能激光手持三维扫描仪,助力用户单位轻松实现首件产品生产全流程的高效、准确全尺寸控制,从而推进其生产质量和生产效率的双重提升。同时,先临天远的高精度工业三维扫描仪,其数据获取的能力,也获得了国际终端用户的认可。接下来,先临天远也将不断在全球推广高精度工业三维扫描技术的应用,打造全球知名品牌,为全球制造业企业提供3D光学测量技术。
  • 新品!博鹭腾小动物活体三维成像系统在广州发布!
    2022年3月26日,“第一届华南动物活体成像应用研讨会暨小动物活体三维成像系统发布会”在广州隆重举办。此次会议由广东省医药行业协会和广东省实验动物学会指导,广州博鹭腾生物科技有限公司主办,广州云星科学仪器有限公司协办。大会开幕大会开始,广东省食品医药联合党委书记张俊修先生首先上台致开幕辞。张书记对此次大会的举办表示了祝贺,也肯定了博鹭腾在国产动物活体仪器方面取得的重大成果。与此同时,张书记提出了几点期望与建议:一是响应国家号召,加强对科学技术道路的坚持;二是在中医方面,运用新的思维改进现有的研究成果;三是在西医方面,希望活体成像技术的进步能够为器官移植提供新思路和新方法。张俊修 先生广东省食品医药联合党委书记广东省实验动物秘书长朱才毅研究员对大会的成功举办表示热烈的祝贺,他指出小动物活体三维成像产品的发布,将有利于推动实验动物行业的进一步发展,特别能有效减少实验动物的使用量,符合动物伦理,体现了民族科技企业的强烈社会责任感。他希望博鹭腾能够按照伟中省长提出的,加快构建基础研究+技术攻关+加成果产业+科技金融+人才支撑全过程创新生态链,强化企业创新主体责任,探索产学研相结合的路子,推出更多更好的新产品,为建设更高水平的科技自立自强贡献力量和智慧。朱才毅 研究员广东省实验动物学会秘书长最后,广州博鹭腾生物科技有限公司总经理罗文波博士致辞。罗文波总经理强调了生命科学仪器在科学进步中的重要性,尤其是高端的科学仪器对重要行业的发展有着不可或缺的推动作用。不论是当前的发展趋势还是国家出台的相关政策,都对国产科学仪器寄予了厚望。博鹭腾正是要迎难而上,开拓创新,创国产生命科学仪器先锋,为生命科学乃至世界的科技进步贡献自己的力量。 罗文波 博士广州博鹭腾生物科技有限公司总经理学术分享在各位嘉宾精彩致辞结束后,迎来了“干货满满”的应用研讨会。本次会议采用线下分享和线上直播相结合的方式,邀请了来自广州医科大学、汕头市中心医院、湖南斯莱克景达实验动物有限公司、新疆医科大学、中山大学附属第五医院的五位专家,就活体成像技术在纤维化疾病研究中的应用、光学分子影像技术在乳腺外科手术导航中的应用、常见肿瘤动物模型构建以及应用、基于近红外光辅助的活体成像与光活化治疗研究、近红外荧光成像用于食管癌术中导航的研究进行了深入的分享。专家们精彩绝伦的讲座,为本次研讨会注入了新的力量,使现场嘉宾和线上观众都收获颇多,对活体成像也有了更加深入的了解和认识。苏金 教授广州医科大学呼吸疾病国家重点实验室课题组长、博士生导师《活体成像技术在纤维化疾病研究中的应用》邱斯奇 副主任医师汕头市中心医院科研大数据中心副主任、硕士生导师《光学分子影像技术在乳腺外科手术导航中的应用》聂晶 博士湖南斯莱克景达实验动物有限公司研发部总监《常见肿瘤动物模型构建以及应用》努尔尼沙阿力甫 副教授新疆医科大学医学工程技术学院副院长、博士生导师《基于近红外光辅助的活体成像与光活化治疗研究》李丹 副研究员中山大学附属第五医院广东省生物医学影像重点实验室副主任、博士生导师《近红外荧光成像用于食管癌术中导航的研究》新品发布仪式最后是本次会议最为激动人心的新品发布仪式。随着倒计时的结束,幕布落下,Aniview Kirin现身。从此刻起, AniView Kirin小动物活体三维成像系统将正式加入博鹭腾AniView活体成像家族。来自博鹭腾的市场部经理魏宇清先生对新产品进行了详细介绍,魏经理将AniView Kirin的特点归纳为六点,灵敏、精准、形象、出色、温暖、安全。这几大特点不仅体现在优异的硬件参数上,同样也体现在智能的软件算法、人性化的设计以及优秀的使用体验等方面。魏宇清 先生广州博鹭腾生物科技有限公司市场部经理这是国产唯一集光谱分离算法与三维立体成像于一体的高端活体成像系统,打破了国外产品的技术垄断,从此高端活体成像系统领域拥有了属于中国人自己的声音。AniView Kirin小动物活体三维成像系统博鹭腾博鹭腾作为一家集生命科学仪器设备的研发、生产、服务于一体的国家高新技术企业,目前已开发并上市了多款具有自主知识产权的产品,形成了分子影像、蛋白凝胶预制及印迹处理系统、发光检测、活体成像四个系列,用户包括清华大学、中山大学、西北农林科技大学等上百家高校及科研单位。
  • 中科院开发可实时浏览芦山灾区三维场景监测系统
    4月21日,中国科学院遥感与数字地球研究所科研人员基于数字地球科学平台,利用高分辨率航空遥感影像,叠加高精度DEM数据、地名、道路、水系等基础地理信息数据,制作了四川芦山县地震灾区灾情三维监测与评估系统。   该系统基于数字地球科学平台的高质量、高效三维渲染引擎,在获取航空影像的第一时间实时生成灾区大规模三维场景,并集成了交互式漫游和三维分析功能。基于该系统,不仅可以实时导航浏览灾区的真实三维场景,直观观测灾区的三维自然环境,还可以结合灾区的地形、地貌,分析灾区的滑坡等次生灾害及潜在危险区域,分析灾区道路、建筑物损毁情况,从而为抗震救灾提供一系列实时灾情评估报告。
  • 697万元!蔡司中标中科院新疆生地所三维X射线扫描成像系统采购项目
    近日,中国科学院新疆生态与地理研究所三维X射线扫描成像系统采购项目发布中标公告,卡尔蔡司以US$1,031,000.00(折合人民币约697万元)中标。一、项目编号:OITC-G220300354(招标文件编号:OITC-G220300354)二、项目名称:中国科学院新疆生态与地理研究所三维X射线扫描成像系统采购项目三、中标(成交)信息供应商名称 货物名称 货物品牌 货物型号 货物数量 货物单价(元) 新疆汇意达进出口有限公司 三维X射线扫描成像系统 卡尔蔡司Xradia515 Versa 1台 US$1,031,000.00 四、招标技术规格1. 工作条件1.1 电源:380V和230V±10%,AC(交流),50/60Hz1.2 环境温度:15-27℃(最优:18~21℃)1.3 相对湿度:20-80%2. 技术要求:*整机要求:提供的设备为成熟的型号和配置,不接受后期改造或定制开发。2.1 分辨率及成像架构#2.1.1 最高空间分辨率:最佳三维空间分辨率≤0.5μm;2.1.2 当X射线源距样品旋转轴50mm时的最佳空间分辨率≤1.0μm;2.1.3 最小可实现的体素(最大放大倍率下样品的体素大小)≤40nm;#2.1.4 系统必须采用几何+光学两级放大的架构,以满足我单位对大样品进行局部高分辨率的成像需求;#2.1.5 具备当X射线源距样本旋转轴50mm中心位置时的最佳空间分辨率≤1.0μm;(应以厂家官方发布或者第三方发布的国际文献中数据或结论为有效证明文件);2.1.6 在不破坏样品的情况下直接对直径≥20mm样品(如植物秆茎、试管边缘或高分子材料等)的侧边缘位置(即样品的旋转半径和工作距离不小于20mm)实现体素分辨率(voxel size)≤1μm的清晰扫描三维成像。2.2 三维组织表征、重构及成像2.2.1 无损伤地对样品进行三维组织表征,可获得样品的三维组织形貌及不同角度、不同位置的虚拟二维切片组织形貌信息。不需制样或只需简单制备,不需真空观察环境,不会引入人为缺陷;2.2.2 利用吸收衬度原理和相位传播衬度原理,可以对包括高原子序数和低原子序数在内的各种材料都能获得高衬度图像;2.2.3 基于CUDA的GPU加速重构,由1600张投影重构1K×1K×1K图像时间≤2.1分钟;#2.2.4 支持纵向拼接技术,通过纵向拼接扫描结果获得更高视野的数据,数据重构及纵向拼接需集成在数据采集软件,数据采集-三维重构-纵向拼接自动化,不依赖第三方软件或者离线软件;2.2.5 具有支持宽视场模式的物镜探测器,具备更宽的视野。2.3 光源与滤波片*2.3.1 高能量微聚焦闭管透射式X射线源;2.3.2 最高电压≥160kV,最低电压≤30kV,电压在最低和最高之间连续可调;2.3.3 最大功率≥10W;2.3.4 Z轴可移动范围≥190 mm;2.3.5 X射线泄露≤1μSv/hr(距离设备外壳25mm以上处);2.3.6 带有单过滤波片支架,12个适用于不同能量段扫描的滤波片。2.4 探测器2.4.1 能够实现二级放大的16bit噪声抑制闪烁体耦合探测器, 探测器能够实现≥2048×2048像素成像和三维重构;#2.4.2 具备1个大视场0.4X 物镜探测器,实现≥2048×2048像素成像和三维重构,支持宽视场模式;2.4.3 包含高对比度,低分辨率的4X物镜探测器;2.4.4 包含高对比度,高分辨率的20X 物镜探测器;2.4.5 包含高对比度,高分辨率的40X 物镜探测器;2.4.6 探测器可移动范围≥290mm。2.5 样品台及样品室2.5.1 全电脑控制高精度≥4轴马达样品台,具备超高的样品移动精度;2.5.2 样品台X轴运动范围≥45mm;Y轴运动范围≥95mm;Z轴运动范围≥45mm;2.5.3 样品台旋转运动范围:360度旋转;#2.5.4 样品台最大承重范围:≥25kg;2.5.5 样品台可承受样品尺寸范围:≥300mm;*2.5.6 样品室内配备可见光成像设备,通过电脑操作即可实现样品的扫描位置对中,并可实时监控舱室内样品情况。并且要确保系统整体运行安全和封闭性,不可为开窗设计,防止X射线辐射泄漏;#2.5.7 系统应具备智能防撞系统,可根据样品尺寸设定源和样品的范围,保障在实际成像过程中不会发生样品和源、探测器的碰撞损坏设备或样品。2.6 仪器控制与数据采集、重构、可视化及分析系统2.6.1 全数字化仪器控制,专业计算机控制工作站,应满足或优于以下配置:Microsoft Windows10 Pro 及以上操作系统、双8核 CPU、CUDA-enabled 3D GPU,硬盘容量≥12 TB、内存≥32GB、液晶显示器≥24寸,带可刻录式光驱;2.6.2 具备三维数据采集及控制软件,可实现三维断层扫描图像重构及3D视图;2.6.3 支持多种格式的CT数据和CT图像输入/输出,预览,裁剪以及格式转换;2.6.4 具有图像处理方法,实现数据图像、CT图像的降噪、锐化、增强等;2.6.5 具备自动拼接功能,具备可变曝光功能,具备导航式扫描功能;2.6.6 具备图像伪影校正等功能,确保采集图像的真实性;2.6.7 具有ROI选择功能,用户可根据需要选择区域进行局部重建;2.6.8 支持对ROI进行量化分析,可得到选定结构的体积占比、每个单元的体积、表面积、形状比、等效直径等信息;2.6.9 支持对三维数据体进行旋转、平移、缩放、斜切视图、亮度/对比度、伪彩色等操作;2.6.10 可实现标记点、标尺、角度、路径、箭头、区域(矩形/椭圆/多边形/自由绘制)、三点拟合圆等测量和标注操作;2.6.11 支持二维、三维图像不同分辨率图像的输出,且能导出二维图像序列、逐层动态视频和制作三维视频动画;2.6.12 使用阈值分割、2D笔刷进行图像分割,实现3D感兴趣区的提取或修改;2.6.13 可转化3D感兴趣区为mesh模型,支持显示效果调整和导出STL、PLY、OBJ、VTK、IVW格式文件,方便客户后续分析或逆向;2.6.14 可对量化结果进行筛选、编辑,导出文件。3. 安全防护3.1 辐射防护箱体(用于屏蔽X射线,防止泄露,保证人身安全);#3.2 安全屏蔽室需采用铅钢全封闭,不能留有可视透明窗口,设备内部样品和工作情况通过机台内部可见光相机清晰观察;3.3 双联锁X射线安全门,紧急停止开关,设备运行过程中,任何可开启之处被外力开启时,X射线立即停止;3.4 经用户授权可开通远程预警性技术服务,系统可以通过网络传输将运行数据传递给生产厂商的售后部门,实现线上的设备状态监控。4. 附件及零配件4.1离线工作站:应满足或优于以下配置:Microsoft Windows10专业版操作系统、至强4210R处理器CPU、GeForce RTX2080Ti 11G显存 GPU,硬盘容量≥6 TB、内存≥128GB、液晶显示器≥23.8寸,带可刻录式光驱;4.2 标定球样品,1个;4.3 分辨率测试卡,1个;4.4 标准样品夹持器,1套;4.5 设备维护专用工具,1套;4.6 文档资料(设备操作手册、培训资料等)。
  • 思看科技发布全新TrackScan-P系列跟踪式三维扫描系统
    近日,思看科技(SCANTECH)发布全新TrackScan-P系列跟踪式三维扫描系统。该三维扫描系统由三维扫描仪和E-Track光学跟踪器组成,采用智能光学跟踪测量技术,配备超高分辨率智能相机,无需贴点即可完成超高精度动态三维测量,可在航空航天、汽车制造、轨道交通、模具制造等行业满足质量控制、产品开发、逆向工程、自动化测量等多样需求。TrackScan-P 系列三维扫描系统可搭配补光模块,光照更均匀,支持钣金件的圆、槽及机加孔精准测量;搭配便携式CMM测量光笔T-Probe工作,能精准获取工件的边界、圆、槽等特征;与机器人协同工作,实现智能在线自动化批量三维检测。无需贴点 智能跟踪基于智能光学跟踪测量技术,TrackScan-P 系列跟踪式三维扫描系统无需贴点、即刻扫描,大幅提升工作效率、降低人力物力成本。极速高效 无惧细节基于不同的扫描场景需求,TrackScan-P系列可自由切换多种工作模式。高速扫描模式,扫描速率最高可达2,600,000次测量/秒;7束平行蓝色激光精细扫描,极致细节,精度可达0.025mm,满足各类工业测量需求;单束蓝色激光扫描,迅速获取深孔及死角位置三维数据。边界检测 精准测量新一代孔测技术,自动提取孔特征,无需导入CAD即可快速测孔,大大提升了孔测适应性及便捷性。灰度值边界测量功能,搭配可拆卸式补光模块,光照更均匀,支持钣金件圆孔、圆槽、方槽及机加孔精准测量,保证对应孔的位置度和孔径的重复性精度。环境感知 超强适应采用航空航天级碳纤维材质,稳定可靠,不易受环境、震动、温度等外界因素影响;具有超强环境适应性,轻松获取光亮、黑色材质物体三维数据。多样适配 无限测量多种方案,TrackScan-P系列三维扫描系统,可与SCANTECH生态系统内不同设备互联协同,应对不同类型测量需求:支持多模式工作,多台跟踪头级联工作扩展扫描范围,有效应对大型工件扫描场景。搭配便携式CMM测量光笔T-Probe,支持多测针适配,单点重复性0.030 mm,获取基准孔、隐藏点等关键部位的精准数据。搭配无线传输模块AirGO Pro工作,在移动端同步投屏展示数据结果,获得更为灵活便携的三维扫描体验.与机器人协同工作,搭建自动化三维测量系统AutoScan-T,实现高效、批量化测量。E-Track配合工具模拟器及路径规划软件,构成M-Track机器人路径智能规划引导系统,赋予机器人“双眼”和“大脑”。
  • 1229万!中国科学院大连化学物理研究所高分辨三维重构X射线显微镜和全二维色谱分析系统采购项目
    一、项目基本情况1.项目编号:OITC-G240270123项目名称:中国科学院大连化学物理研究所高分辨三维重构X射线显微镜采购项目预算金额:869.000000 万元(人民币)最高限价(如有):869.000000 万元(人民币)采购需求:包号货物名称数量(台/套)是否允许采购进口产品1高分辨三维重构X射线显微镜1是投标人须以包为单位对包中全部内容进行投标,不得拆分,评标、授标以包为单位。合同履行期限:详见采购需求。本项目( 不接受 )联合体投标。2.项目编号:OITC-G240270127项目名称:中国科学院大连化学物理研究所全二维色谱分析系统采购项目预算金额:360.000000 万元(人民币)最高限价(如有):360.000000 万元(人民币)采购需求:包号货物名称数量(台/套)是否允许采购进口产品1全二维色谱分析系统1是投标人须以包为单位对包中全部内容进行投标,不得拆分,评标、授标以包为单位。合同履行期限:详见采购需求。本项目( 不接受 )联合体投标。二、获取招标文件时间:2024年06月11日 至 2024年06月18日,每天上午9:00至11:00,下午13:00至17:00。(北京时间,法定节假日除外)地点:www.oitccas.com方式:登录东方招标平台www.oitccas.com注册并购买。售价:¥600.0 元,本公告包含的招标文件售价总和三、对本次招标提出询问,请按以下方式联系。1.采购人信息名 称:中国科学院大连化学物理研究所     地址:辽宁省大连市中山路457号        联系方式:王老师,0411-84379707      2.采购代理机构信息名 称:东方国际招标有限责任公司            地 址:北京市海淀区丹棱街1号互联网金融中心20层            联系方式:窦志超、王琪 010-68290523            3.项目联系方式项目联系人:窦志超、王琪电 话:  010-68290523
  • 广州新技最新推出日本美能达测色仪CM-2300d
    广州市新技精密仪器有限公司最新推出便携式分光测色仪CM-2300d,该型号产品全球发售始于中国! 使用方便,高精确度,价格合理!CM-2300d是一部便携式的积分球型分光测色计,其多功能性能可用于各种实际应用之中。可应用于各个领域,可同时测定SCI及SCE。10nm的间距测定,使仪器有优良的精确度及重复性,中文显示更为中国用户带来方便。 光源/ 观测系统:d/8 (散射光源,8度观测角) 配有SCI/SCE同时测定(根据DIN 5033 第七部份、JIS Z8722的条件C、ISO 7724/1、CIE No. 15、ASTM E1164) 积分球大小: ø 52mm 传感器: 双重40个组件硅光电二极管数组 分光装置: 衍射光栅 波长范围: 360nm至740nm 波长间距: 10nm 光谱半波宽:约10nm 反射率范围: 0至175%,分辨率:0.01% 光源: 脉冲氙弧灯2个 测量时间: 约1.5秒 最小测量间隔:3秒(在23℃时) 电池性能 :以10秒为间隔约1000次 (使用碱性电池)(在23℃时) 测量/照明区域: ø 8mm /ø 11mm 重复性: 光谱反射率:标准偏差在0.2%以内(360到380nm:标准偏差在0.4%以内) 色度值:标准偏差⊿E*ab在0.08以内(在白板校正后以10秒为间隔测量30次白色校正板) 器间差:⊿E*ab在0.4以内(SCI)(基于12BCRA Series II色板的平均值,比较在23℃时通过主机身测得的值) 语言模式:英语/中文 测量模式: 单次/平均值(自动模式:1到8次/手动模式) 端口 :符合RS-232C 标准 观察者: 2/10度 观测用光源: A、C、D50、D65、F2、F6、F7、F8、F10、F11、F12 (使用两个光源可进行同步计算) 显示: 光谱值/图表、色度值、色差值、“合格/不合格”判定、相对光泽度 色度空间/色度数据: L*a*b*、L*C*h、CMC (1:1)、CMC (2:1)、CIE94、Yxy、XYZ、MI、WI、(ASTM E313/CIE)、YI (ASTM E313/ASTM D1925)
  • 天津地勘院研发移动式三维激光扫描系统
    近期,天津市地质工程勘测设计院研发了一套移动式三维激光扫描系统,最高运行速度可达5公里每小时,点云分辨率最高可达2 mm,具备开展轨道交通结构大范围快速检测的技术能力,技术水平全国领先。同时,基于移动式三维激光扫描系统,科研团队联合外部技术团队研发了一种非接触式快速检测技术,可快速获取地铁隧道、车站、轻轨高架等结构表面的海量点云数据。根据点云数据所包含的坐标数据、图像灰度值等信息进行深入的处理、分析,能够获得诸如隧道内壁影像、隧道收敛直径、管片错台、限界入侵、渗漏水、结构裂缝等有效信息,实现对目标区间的结构尺寸、变形大小、病害点位等进行检测目的。检测区域隧道点云漫游图目前,移动式三维激光检测技术已成功用于工程项目中,累计检测里程达5公里,实现了目标区域全要素点云数据获取,完成了对隧道结构尺寸、病害分布、管片状态的检测分析。
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