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混缺损检测

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混缺损检测相关的资讯

  • 利用丝素蛋白使缺损的软组织再生,Sofregen获投620万美元A轮
    据massdevice消息,9月15日,Sofregen Medical宣布已完成620万美元A轮融资。本轮来自Polaris Partners和其他创始投资者,使它的融资总额超过了1100万美元。这家总部位于美国马塞诸塞州梅德福的公司成立于2014年,致力于推进在美国塔夫茨大学(Tufts University)和匹兹堡大学( the University of Pittsburgh)为治疗软组织缺损开发的丝绸医疗技术。此前,Sofregen还从种子投资者筹集了160万美元,并同意在银行债务融资了350万美元,以支持Sofregen所谓的“自然愈合的纤维技术”。该公司的目标是利用丝素蛋白的生物材料特性,使缺损的软组织再生。塔夫茨大学和美国国防部再生医学研究所的研究人员发现,丝素蛋白可被重新设计成用于皮肤组织的支架。Sofregen希望利用工程支架治疗战斗创伤、去除疤痕、消除皱纹。“用丝纤维作为修复软组织的基础材料,是很有前途的。在各种各样的外科手术中,丝纤维已被证明很厉害、灵活、且具有生物相容性。有了这项技术,我们将为医生提供更好的解决方案,也将给患者更大的希望。”董事长Howard Weisman在发言中说道。“Sofregen的愿景是建立一个基于丝绸产品的平台,来解决世界上数以百万计的病人最敏感的医疗和审美需求。我们很高兴与Howard Weisman这样一位成熟的合作伙伴再次合作,他的团队有很好的定位,可以把这种优势科学应用到市场上。”Polaris partner公司的相关负责人Amir Nashat、也是Sofregen的董事会成员补充道。实际上,Sofregen并不是第一家从塔夫茨大学走出的丝绸医疗技术公司。Serica Technologies开发的SeriScaffold被用于以丝绸医疗技术修复和重塑受损结缔组织,后来被Allergan公司收购了。Serica Technologies就是从该学校的生物医学工程实验室分拆出去的。去年,FDA曾就Allergan公司对于用SeriScaffold治疗乳腺癌手术适应症的市场营销予以了警告。
  • 黑科技材料 |牙齿有缺损?浙大团队两滴药水“长”出牙釉质
    p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 浙江大学化学系的唐睿康教授即将迎来一次“长”牙的体验。他带领的研究团队发明出 span style=" color: rgb(255, 0, 0) " 一种仿生修补液 /span ,在牙釉质的缺损处滴上两滴,48小时内缺损表面能“长”出2.5微米晶体修复层,其成分、微观结构和力学性能与天然牙釉质几乎一致,并与原有组织无缝连结,浑然一体。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 德国著名生物矿化学家、康斯坦兹大学 /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " Helmut Cö lfen教授评价说: /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " 这是我所知道的迄今为止最好的牙釉质修复材料 /span span style=" text-indent: 2em " ,有望在临床上真正实现牙釉质的原位修复。 /span /p p style=" text-align: justify text-indent: 2em line-height: 1.5em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 论文8月30日在线发表在Science Advances(《科学进展》)杂志。论文第一作者为化学系邵长鹆博士,共同通讯作者为化学系刘昭明博士。 /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 253px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/7e88c02c-cc13-4911-b042-ee9848485417.jpg" title=" 人牙修复实验.jpg" alt=" 人牙修复实验.jpg" width=" 450" height=" 253" border=" 0" vspace=" 0" / /p p style=" text-align: center " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " strong 图:人牙修复实验 /strong /span /p p style=" text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) " strong 最“硬”的挑战 /strong /span /p p style=" text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 资料显示,牙釉质的摩氏硬度(一种相对硬度的表示方法)比金刚石略低,与水晶相当, /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " 是人体中最硬的天然生物材料 /span span style=" text-indent: 2em " 。这层包裹于牙齿表面的半透明的物质,厚度约为2 毫米左右,其无机矿物含量高达96%。邵长鹆介绍, /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " 牙釉质近似于一层天然的无机晶体矿物 /span span style=" text-indent: 2em " ,主要是成分是羟基磷灰石晶体,其排布非常致密,纤维状的纳米羟基磷灰石首先通过紧密聚集形成直径约5微米的釉柱,然后这些釉柱进一步交叉排列形成高度有序的层级结构,让牙釉质坚如磐石,于是我们能够自如地切割、研磨食物。 /span /p p style=" text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 300px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/24fdcbfa-1211-4fd4-a079-3bc56758f44c.jpg" title=" 牙齿的剖面结构.jpg" alt=" 牙齿的剖面结构.jpg" width=" 450" height=" 300" border=" 0" vspace=" 0" / /p section style=" margin: 0px padding: 0px 10px text-align: justify color: rgba(62, 62, 62, 0.94) line-height: 1.8 letter-spacing: 0.5px font-family: -apple-system-font, blinkmacsystemfont, " helvetica=" " pingfang=" " hiragino=" " sans=" " microsoft=" " yahei=" " max-width:=" " box-sizing:=" " background-color:=" " overflow-wrap:=" " powered-by=" xiumi.us" p style=" padding: 0px text-align: center clear: both margin-top: 0px margin-bottom: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " strong span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word color: rgb(0, 0, 0) " 图:牙齿的剖面结构 /span /strong span style=" margin: 0px padding: 0px color: rgb(160, 160, 160) max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " & nbsp & nbsp /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 牙釉质作为高度矿化的生物组织,几乎可被视为纯无机物,由于缺乏包括细胞在内的生物有机基质,因此无法再生。自恒牙长成的第一天起,牙釉质就在缓慢地消耗着,细菌酵解食物中的糖类物质释放出酸以及酸性饮料都会加速它的消耗。一旦牙釉质的防线被突破,整颗牙就像失去了保护伞。让很多人噩梦般痛苦的蛀牙,都是从牙釉质的破坏开始的。 /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em margin: 0px padding: 0px max-width: 100% overflow-wrap: break-word color: rgb(255, 0, 0) box-sizing: border-box !important " 修复牙釉质,堪称是仿生领域一项最“硬”的挑战,科学家们没有停止过尝试。 /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 0, 0) " 常见的补牙材料,例如复合树脂、陶瓷和汞合金等,它们几乎发挥着“填料”的功能,适用于“大洞”修补,但对小缺小裂却填不进去,并且与天然组织之间也不能完全结合,所以,补牙之后医生一定会叮嘱你,咬螃蟹,嗑核桃之类的事就属于危险动作了;在其他一些实验室,科学家还尝试了仿生矿化的方法,由于牙釉质结构的复杂性,过去还无法有效获得与天 /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 0, 0) " 然釉质多级结构一致的大面积修复层,达不到临床应用要求,也没能真正在牙齿上实现修复。 /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " “ span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 理想的修复方法,应该是材料、结构、力学性能三者的统一,而且能实现原位修复。 /span ” /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 0, 0) " 刘昭明说。 /span /p /section section style=" margin: 0px padding: 0px 10px text-align: justify color: rgba(62, 62, 62, 0.94) line-height: 1.8 letter-spacing: 0.5px font-family: -apple-system-font, blinkmacsystemfont, " helvetica=" " pingfang=" " hiragino=" " sans=" " microsoft=" " yahei=" " max-width:=" " box-sizing:=" " background-color:=" " overflow-wrap:=" " powered-by=" xiumi.us" p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" background-color: rgb(255, 0, 0) color: rgb(255, 255, 255) " strong style=" margin: 0px padding: 0px -ms-word-wrap: break-word !important max-width: 100% box-sizing: border-box " 两滴修补液,“长”出牙釉质 /strong /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" color: rgb(0, 0, 0) text-indent: 2em " 唐睿康团队提出了一种全新的修复策略,有望将牙修复从“填补”时代带入到“ /span span style=" text-indent: 2em margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word color: rgb(255, 0, 0) " 仿生再生 /span span style=" color: rgb(0, 0, 0) text-indent: 2em " ”阶段。 /span /p /section section style=" margin: 0px padding: 0px 10px text-align: justify color: rgba(62, 62, 62, 0.94) line-height: 1.8 letter-spacing: 0.5px font-family: -apple-system-font, blinkmacsystemfont, " helvetica=" " pingfang=" " hiragino=" " sans=" " microsoft=" " yahei=" " max-width:=" " box-sizing:=" " background-color:=" " overflow-wrap:=" " powered-by=" xiumi.us" p style=" padding: 0px clear: both margin-top: 0px margin-bottom: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: center " img style=" max-width:100% max-height:100% " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/208f751c-8725-4c10-bed2-f729ea655f5c.jpg" title=" 不同再生时期,人牙釉质的扫描电镜图片.jpg" alt=" 不同再生时期,人牙釉质的扫描电镜图片.jpg" / /p /section section style=" margin: 0px padding: 0px 10px text-align: justify color: rgba(62, 62, 62, 0.94) line-height: 1.8 letter-spacing: 0.5px font-family: -apple-system-font, blinkmacsystemfont, " helvetica=" " pingfang=" " hiragino=" " sans=" " microsoft=" " yahei=" " max-width:=" " box-sizing:=" " background-color:=" " overflow-wrap:=" " powered-by=" xiumi.us" p style=" padding: 0px clear: both margin-top: 0px margin-bottom: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: center " strong span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word color: rgb(0, 0, 0) " 图:不同再生时期,人牙釉质的扫描电镜图片(6小时,12小时和48小时)。蓝色区域是天然牙釉质,绿色区域是修复后的牙釉质。黑色标尺为1微米。 /span /strong /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 5px margin-top: 5px " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " 研究团队成员将富含磷酸钙团簇的溶液,用滴管滴在人工龋齿表面,随后将其放入到一个模拟口腔唾液环境的溶液中,等待。接下来的48小时里,虽然肉眼看不出任何变化,但事实上,牙齿表面已经发生了“翻天覆地”的进展——牙釉质长出来了。 /span span style=" color: rgb(255, 0, 0) " “ span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 龋齿的表面首先形成了一个仿生矿化前沿 /span ” /span span style=" color: rgb(0, 0, 0) " ,唐睿康说,这个仿生矿化前沿能完全的结合在需要修补的牙釉质界面上,同时能引导接下来晶体的外沿生长, /span span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word color: rgb(255, 0, 0) " 让羟基磷灰石长出类似于釉柱结构的晶体 /span span style=" color: rgb(0, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " , /span 并朝特定的方向有序排列。实验测量显示,48小时后,牙釉质“长”高了2~3微米。“也就是说,牙齿上长出了一种连续的材料,一个与原组织一模一样、完全结合的生物结构。”邵长鹆说。 /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 5px margin-top: 5px " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 0, 0) " 刘昭明说,大概在2000年前后,随着观测手段的进步,科学家得以观察到动物的成骨过程,“斑马鱼骨骼的生长,海胆的刺的生长,都是一个在无定形矿物层上实现晶体外延生长的过程,我们发现, /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 我们对牙的修复过程与生物的成骨过程非常类似。 /span /span span style=" text-indent: 2em " ” /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 5px margin-top: 5px " span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 0, 0) " 在临床医生看来,这几乎是目前最接近临床应用的实验室产品。浙大校医院、浙大医学院附属口腔医院的医生们很支持,把一罐罐的牙齿标本往实验室送。“所以我们是直接在人牙上做实验。”邵长鹆说,“ /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 两年下来,做过实验的牙齿可以装满一个脸盆 /span span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 。 /span /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(0, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " /span ” /span /p /section section style=" margin: 0px padding: 0px 10px text-align: justify color: rgba(62, 62, 62, 0.94) line-height: 1.8 letter-spacing: 0.5px font-family: -apple-system-font, blinkmacsystemfont, " helvetica=" " pingfang=" " hiragino=" " sans=" " microsoft=" " yahei=" " max-width:=" " box-sizing:=" " background-color:=" " overflow-wrap:=" " powered-by=" xiumi.us" p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 5px margin-top: 5px " span style=" color: rgb(255, 255, 255) background-color: rgb(255, 0, 0) " strong 最真牙釉质 /strong /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-bottom: 5px margin-top: 5px " span style=" color: rgb(0, 0, 0) text-indent: 2em " “我们用了与人体相同的材料,实现了结构性的完全修复,和本体组织几乎一模一样。”刘昭明对这一研究十分自信。 /span /p p style=" padding: 0px clear: both margin-top: 0px margin-bottom: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: center " img style=" max-width: 100% max-height: 100% width: 450px height: 395px " src=" https://img1.17img.cn/17img/images/201909/uepic/20f9f806-89c3-4a8c-9cdc-2295c7b2ff18.jpg" title=" 单颗人牙的照片.jpg" alt=" 单颗人牙的照片.jpg" width=" 450" height=" 395" border=" 0" vspace=" 0" / /p /section p style=" padding: 0px clear: both margin-top: 0px margin-bottom: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: center " strong span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word color: rgb(0, 0, 0) " 图:单颗人牙的照片。左边黑色区域为未修复的牙,右侧黄绿色区域为用我们材料修复后的人牙(颜色是由荧光标记物产生,用于区分两个区域)。两张插入图是修复前后的牙釉质扫描电镜图,白色标尺为1微米。 /span /strong /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" color: rgb(0, 0, 0) " “真”到什么程度?邵长鹆第一次拿修复后的电镜照片给唐教授看,唐教授端详了半天,将信将疑:“这还是原来的牙吧,是不是修复材料脱落了?”没多解释,邵长鹆回去重新做实验。这一次,他建立了对照组,把整颗牙分为两部分,其中一半滴上修补液并修补液里添加了荧光指示剂。这样一来,证据充分了:虽然电镜图辨别不出人工修补的痕迹,但荧光剂指示了修补的具体位置。确实, span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word color: rgb(255, 0, 0) " 人工牙釉质已达到了“以假乱真”的效果,即便是牙医也不能通过已有的经验分辨出修复前后的牙釉质 /span span style=" color: rgb(255, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 。 /span /span /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 研究还进一步测试了修复材料的力学性能,实验人员用纳米压痕技术测试牙釉质修复层的力学强度。结果显示,长出来的人工牙釉质, /span span style=" text-indent: 2em color: rgb(255, 0, 0) " span style=" margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 其硬度和弹性模量与天然牙釉质的数值几乎相同。 /span /span span style=" text-indent: 2em " “也就是说,我们不但在结构、外形上修复了,在力学性能上也实现了修复。”刘昭明说。 /span /p p style=" padding: 0px clear: both min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 巧的是,唐睿康本人的门牙上有一处隐裂,牙医说缝太细,目前的医学手段修不了。这项研究有了进展后,唐教授主动提议在自己身上做实验,开展仿生矿化牙釉质修复的验证,届时科学家又要开始“长牙”了。 /span /p p style=" padding: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 当然,如果要真正实现临床应用,该项技术还需经历严格的动物实验和临床验证。“虽然我们实现了天然牙釉质的结构性原位修复,但牙缺损形式繁多,下一步需要针对不同的情况进一步研发修复模型,确保可控与有效。”邵长鹆说。 /span /p p style=" padding: 0px min-height: 1em max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word text-align: justify line-height: 1.5em text-indent: 2em margin-top: 5px margin-bottom: 5px " span style=" text-indent: 2em " 这项研究受到了国家重点研发项目,国家自然科学基金和中国博士后科学基金的支持。 /span span style=" text-indent: 2em margin: 0px padding: 0px max-width: 100% box-sizing: border-box overflow-wrap: break-word " 项目结题时,唐教授被修复的牙齿将是其中一份“答卷” strong style=" margin: 0px padding: 0px -ms-word-wrap: break-word !important max-width: 100% box-sizing: border-box " 。 /strong /span /p
  • 各种蛋白互作检测方法优缺点分析
    聚焦蛋白质互作研究进展与实验方法研究蛋白-蛋白相互作用是理解生命活动的基础。蛋白质—蛋白质互作网络是生物信息调控的主要实现方式,是决定细胞命运的关键因素。检测蛋白质间相互作用的实验方法有哪些?这些检测方法各有什么优缺点?总结如下。1. 生化方法●共纯化、共沉淀,在不同基质上进行色谱层析(需要补充)●蛋白质亲和色谱 基本原理是将一种蛋白质固定于某种基质上(如Sepharose),当细胞抽提液经过改基质时,可与改固定蛋白相互作用的配体蛋白被吸附,而没有吸附的非目标蛋白则随洗脱液流出。被吸附的蛋白可以通过改变洗脱液或者洗脱条件而回收下来。GST pull down技术:为了更有效的利用蛋白质亲和色谱,可以将待纯话的蛋白以融合蛋白的形式表达,即将”诱饵“蛋白与一种易于纯化的配体蛋白融合。例如与GST融合的蛋白再经过GSH的色谱柱时,就可以通过GST和GSH的相互作用而被吸附。当载有细胞抽提物经过柱时,就可以得到能够与“诱饵”蛋白相互作用的目标蛋白了。Epitope-tag技术:表位附加标记技术 就是将附加的抗原 融合到目的蛋白以检测目的蛋白的表达,同时还可以通过亲和层析法来纯化目的蛋白。 缺点:表位附加标记可能会使融合蛋白不稳定,改变或使融合蛋白功能丧失。以上两种方法都要共同的缺点:假阳性。实验所检测到的相互作用可能时由蛋白质所带电荷引起的,并不是生理性的相互作用 蛋白的相互作用可能并不是直接的,可是由第三者作为中介的 有时会检测到两种在细胞中不可能相遇却有极强亲和力的蛋白。因此实验结果还应经其他方法验证。●免疫 共沉淀 免疫共沉淀是以抗体和抗原之间的专一性作用为基础的用于研究蛋白质相互作用的经典方法。改法的优点是蛋白处于天然状态,蛋白的相互作用可以在天然状态下进行,可以避免认为影响 可以分离得到天然状态下相互作用的蛋白复合体。 缺点:免疫共沉淀同样不能保证沉淀的蛋白复合物时候为直接相互作用的两种蛋白。另外灵敏度不如亲和色谱高。●Far-Western 又叫做亲和印记。将PAGE胶上分离好的凡百样品转移到硝酸纤维膜上,然后检测哪种蛋白能与标记了同位素的诱饵蛋白发生作用,最后显影。 缺点是转膜前需要将蛋白复性。2. 等离子表面共振技术(Surface plasmon resonance)该技术是将诱饵蛋白结合于葡聚糖表面,葡聚糖层固定于几十纳米厚的技术膜表面。当有蛋白质混合物经过时,如果有蛋白质同“诱饵”蛋白发生相互作用,那么两者的结合将使金属膜表面的折射绿上升,从而导致共振角度的改变。而共振角度的改变与该处的蛋白质浓度成线性关系,由此可以检测蛋白质之间的相互作用。该技术不需要标记物和染料,安全灵敏快速,还可定量分析。缺点:需要专门的等离子表面共振检测仪器。3. 遗传学方法使某处发生缺损,检测对其他地方的影响。●基因外抑制子。基因外抑制子是通过一个基因的突变 来弥补原有基因的突变。比如相互作用的蛋白A和B,如果A发生了突变使两者不再相互作用,此时B如果再发生弥补性突变就可以使两者的相互作用恢复,那么B就是A的基因外抑制子。 缺点:需要知道基因,要有表型,筛选抑制子比较费时。●合成致死筛选 指两个基因同时发生突变会产生致死效应,而当每个基因单独发生突变时则无致死效应。用于分析两个具有相同重要蛋白之间的相互作用。4. 双杂交技术原理基于真核细胞转录因子的结构特殊性,这些转录因子通常需要两个或以上相互独立的结构域组成。分别使结合域和激活域同诱饵蛋白和猎物蛋白形成融合蛋白,在真核细胞中表达,如果两种蛋白可以发生相互作用,则可使结合域和激活域在空间上充分接近,从而激活报告基因。 缺点:自身有转录功能的蛋白会造成假阳性。融合蛋白会影响蛋白的真实结构和功能。不利于核外蛋白研究,会导致假隐性。5. 荧光共振能量转移技术指两个荧光法色基团在足够近(100埃)时,它们之间可发生能量转移的现象。荧光共振能量转移技术可以研究分子内部对某些刺激发生的构象变化,也能研究分子间的相互作用。它可以在活体中检测,非常灵敏,分辩率高,能够检测大分子的构象变化,能够定性定量的检测相互作用的强度。 缺点 此项技术要求发色基团的距离小于100埃。另外设备昂贵,还需要融合GFP给蛋白标记。此外还有交联技术(cross-linKing),蛋白质探针技术,噬菌体展示技术(Phage display)以及生物信息学的方法来检测蛋白质之间相互作用。
  • 《相控阵超声法检测混凝土结合面缺陷技术规程》团标发布
    近日,中国工程建设标准化协会发布公告,根据中国工程建设标准化协会《关于印发的通知(建标协字〔2018〕015号)的要求,由上海市建筑科学研究院有限公司等单位编制的《相控阵超声法检测混凝土结合面缺陷技术规程》,经协会混凝土结构专业委员会组织审查,现批准发布,编号为T/CECS1056-2022,自2022年8月1日起施行。标准详细信息标准状态现行标准编号T/CECS 1056—2022中文标题 相控阵超声法检测混凝土结合面缺陷技术规程英文标题国际标准分类号91.010.01 建筑工业综合中国标准分类号 国民经济分类E4710 住宅房屋建筑发布日期2022年03月31日实施日期2022年08月01日起草人李向民 高润东 张富文 王卓琳 孙彬 姚利君 许海岩 薄卫彪 龙莉波 张东波 田坤 陈霞 陈宁 宋杰 孙静 许清风 黄科锋 马海英 赵勇 王建 刘华波 薛雨春 武猛 刘辉 李新华 李华良 郑乔文起草单位上海市建筑科学研究院有限公司、中国建筑科学研究院有限公司、中国二十冶集团有限公司、上海建科预应力工程技术有限公司、标龙建设集团有限公司、山东建科特种建筑工程技术中心有限公司、上海建工二建集团有限公司、上海建科工程咨询有限公司、上海中森建筑与工程设计顾问有限公司、上海劳瑞仪器设备有限公司、博势商贸(上海)有限公司、上海星欣科技发展有限公司、上海建科工程项目管理有限公司范围主要技术内容主要内容包括:总则、术语、检测仪器、现场检测、检测报告等。是否包含专利信息否标准文本不公开
  • 国网天津电科院研发全国首台钢纤维混凝土无损检测仪器
    近日,国网天津市电力公司电力科学研究院(以下简称电科院)研发的全国首台钢纤维混凝土无损检测仪器在天津宝坻地区电网混凝土制品检测中率先试应用,以不破坏制品结构的方式成功检测出钢纤维混凝土内部制造质量,实现检测时间的大幅缩短和检测可靠性的有效提升。  在首次现场应用中,电力工作人员手持检测仪器,在不破坏制品内部结构的情况下,顺利对宝坻电网某区域水泥电杆等电网混凝土制品的内部钢筋直径、抗压强度进行了测量。“该仪器具有无损、全检、便携、直观等优势,它的研发应用成功解决了国内钢纤维混凝土制品检测难、监管难、评价难的问题。”电科院技术人员陈韶瑜介绍说。  近年来,随着我国电网能源网架加快建设,钢纤维混凝土制品使用量逐年递增,但质量管控和制品安全性检测手段较为落后,构建新型质检模式迫在眉睫。电科院针对以上问题,结合电力系统内外钢纤维混凝土产品在运期间质量情况,进行电力混凝土无损全检的可行性论证,对钢筋直径、分布、腐蚀情况、保护层厚度、混凝土强度、内部裂纹等开展测量试验,进行破坏比对和结果修正,并完善试验数据库,以开发钢纤维混凝土无损检测仪。  电科院技术团队在仪器研发中攻克了钢纤维混凝土内部钢筋直径测量技术,实现在不破坏钢纤维混凝土制品的情况下,精准测量出制品内部钢筋数量及直径,达到国际领先水平 首创了钢纤维混凝土抗压强度测量技术,适用于钢筋、纤维、钢丝网等不同类型的钢纤维混凝土,填补了国际空白。同时在业内率先打造钢纤维混凝土制品全寿命周期检测方式,实现了钢纤维混凝土制品数字化质量管控,具有检测效率高、缺陷检出率高、检测投入成本低等优点。  未来,钢纤维混凝土无损检测仪将广泛推广应用在我国能源、水利、交通、通讯、建筑等领域的工程建设中,通过快速检测钢纤维混凝土制品存在的隐患及质量问题,提高钢纤维混凝土领域整体产品质量,减少隐患工程发生,降低事故率,保障能源电力和通讯设施、公共和民用建筑、桥梁安全,为质量强国贡献国网智慧和天津力量。  下一步,电科院将充分积累钢纤维混凝土无损检测仪试用经验,提高检测效率和稳定性,将仪器积极推广至电网企业的各级物资检测中心及发电企业、通信、水利、交通、建筑等行业中,并为用户提供“个性化装置、软件和运维指导方案”。
  • 中车戚墅堰所试验检测中心:汽车零部件缺陷表征技术
    2021年2月,日本汽车零部件巨头曝大规模造假,约有11.4万件产品存在伪造刹车装置及其零部件的检查数据,引发网友热议和消费者信任危机。为帮助汽车零部件生产、质控与研究人员及时发现零部件缺陷,避免不合格产品流向市场,本文在上篇介绍汽车零部件缺陷类型及危害的基础上,详细阐述汽车零部件的常用缺陷鉴别技术。一、金相检测技术金相分析技术是失效分析中最重要的方法,主要分为以下几个方面:低倍组织缺陷评定锻造流线检测分析样件显微组织是否符合标准/预期要求评定非金属夹杂物级别测定晶粒度脱碳层检测渗碳层检测判断裂纹类型(淬火裂纹?锻造裂纹?)确定裂纹扩展方式(穿晶?沿晶?).......案例1:金相检测实例——低温冲击功不合格原因分析以下钢板的3个试样中,一个试样低温冲击功不合格,而其他两个试样合格。检测人员通过观察其冲击试样金相组织,发现钢板在板厚发现存在严重的珠光体条带现象,这是造成低温冲击性能不达标和冲击性能值波动较大的主要原因。二、无损检测——(重点介绍X射线无损检测技术)无损检测采用传统的射线照相检测(RT)、射线数字成像检测(DR)及机算机断层扫描技术(CT)技术,在对被检测物体无损伤的条件下,以平面叠加投影或二维断层图像的形式,清晰、准确、直观地展示被检测物体的内部结构、组成、材质及缺损状况。射线检测技术在缺陷表征中的应用主要有以下5个方面:(1)缺陷的识别(2)缺陷尺寸测量(3)三维重建及缺陷提取(可以对材料内部缺陷三维重构,表征缺陷形状和分布)(4)不拆解情况下内部结构分析(5)不拆解情况下装配分析三、化学成分分析材料化学成分分析主要用于排查设计选材是否不当,存在以次充优或以假乱真。四、力学性能为什么要做力学性能测试?(1)根据失效分析的目的、要求及可能性,对硬度、室温拉伸、冲击、弯曲、压扁、疲劳及高温下的力学性能等进行测定(不破坏主要失效特征);(2)评定失效件的工艺与材质是否符合要求;(3)获得材料抵抗变形或断裂的临界值。力学性能不合格的常见原因:(1)热处理工艺不当;(2)取样位置或取样方式不当;(3)材料偏析严重。五、断口分析技术(断口分析三板斧)通过断口的形态分析,可以研究断裂的一些基本问题:如断裂起因、断裂性质、断裂方式、断裂机制、断裂韧性、断裂过程的应力状态以及裂纹扩展速率等。因此,断口分析现已成为对金属构件进行失效分析的重要手段。断口记录了从裂纹萌生、扩展直到断裂的全过程,是全信息的。断口可以说是断裂故障的“第一裂纹”,而其他裂纹可能是第二甚至第三生成的。第一与第二裂纹的模式、原因和机理有时是相同的,有时是不同的,也就是说裂纹有可能只记录了断裂后期的信息,因此断口分析在断裂事故分析中具有核心的地位和作用。断口有时是断裂失效(事故)唯一的“物证”,人证有时是不可靠的,只能作为辅助信息或证据。利用现代分析技术和方法,断口包含的信息是可以“破译"的,析断口可以获取失效的信息。如何进行断口分析?第一板斧:按图索骥提供典型断口宏观照片,学习断口形貌特征,可以独立判断断口类型。第二板斧:顺藤摸瓜寻找到断裂的源头是整个分析的重中之重,否则后期的分析将成为无本之本。第三板斧:一叶知秋从一片树叶的掉落,可以预知秋天的到来。断口的微观和宏观信息也同样存在一定联系,通过断口微观特征观察也可以进一步验证宏观检查的判断结果。综上,断口分析技术可以归纳为以下三点:按图索骥,预判断口类型;顺藤摸瓜,寻找断裂源头;一叶知秋,微观佐证宏观。作者简介:潘安霞:中车戚墅堰机车车辆工艺研究所有限公司失效分析高级工程师,现任全国机械工程学会失效分析分会委员、中国中车技术专家,中车计量理化培训讲师,主要从事轨道交通行业齿轮、紧固件、弹簧等关键零部件失效分析研究工作,著有《紧固件失效分析与案例》。拓展阅读:中车戚墅堰所试验检测中心:汽车零部件缺陷类型及危害
  • 科研玩“混搭” 成果易转化
    2月14日,从2011年度国家科学技术奖励大会上传来的喜讯让第四军医大学校园沸腾起来熊利泽团队完成的心脑保护项目和赵铱民团队完成的颜面创伤项目,双双荣获国家科技进步一等奖。   4年获5项国家科技进步一等奖   今年四医大获得国家科技进步一等奖的项目有两个。西京医院院长熊利泽率领团队,历时23年完成的《心脑保护的关键分子机制及围术期心脑保护新策略》项目和由赵铱民领衔完成的《严重颜面创伤缺损与畸形的形态修复和功能重建》项目。   此前,四医大已实现国家科技进步一等奖“三连冠”。2008年,《胃癌恶性表型相关分子群的发现及其序贯预防策略》项目,只需要一滴血就可以检出早期胃癌 2009年,《神经病理性痛模型的创建及其在镇痛机制和治疗研究中的应用》项目,是该年度全国医药卫生领域获得的国家三大成果奖中唯一的一项国家一等奖 2010年,《中国军人医学与心理选拔系统及标准》项目,首次建立起我军完整的军人医学与心理选拔系统及标准,使新兵复检合格率达到99%以上。   整合资源力量 科研玩起混搭   历数四医大这些获奖项目,有一个共同特点:每个项目都是两个以上团队共同完成的。四医大党委在部署科研工作时,打破院系和学科之间的界限,整合了四医大及三所附属医院的科研力量,将科研与临床、基础与应用相结合,围绕一个共同目标,合力攻关、联合报奖。   以第一个一等奖胃癌项目为例,虽然是以樊代明院士领衔的西京消化病医院为主完成的,但其团队成员均是来自消化相关的多个学科的顶尖人才。第二个一等奖疼痛项目同样如此,由神经解剖、疼痛研究、神经生物学三个团队鼎力合作完成。第三个一等奖军事医学与心理选拔项目,也是心理学专家苗丹民、统计学专家徐勇勇强强联手的成果。今年获奖的两项成果,同样也是打破医院的界限、多科系联合攻关、临床与基础结合的典型范例。   打造国际前瞻性精品成果   自1985年设立国家科技进步奖以来,2008年前四医大从未获过一等奖。这所名校一直面临着塬高峰少、将多帅少的尴尬局面。从2007年开始,该校推行“精品战略”,提出全力打造具有国际性、前瞻性、应用性的“精尖成果”以论文发表为例,博士无SCI论文(国际论文)不授予学位,教员无SCI论文不晋升职务……在这种机制的引导下,人才的积极性被充分调动起来。几年来,该校创造了许多在国内外堪称“第一”和“唯一”的医学成就。学校新增院士2名(共4名)、973项目首席科学家5名、长江学者7名(共16名),国家级创新团队6个,获得省部级一等奖以上科研成果47项,获批国家自然科学基金项目和经费总数连续5年居全国医科院校首位,发表SCI论文数连续4年为全国医科院校第一,连续4年获得全国优秀博士学位论文。创造了国内医科大学中令人赞叹的“四医大现象”。   瞄准现实搞科研 出了成果易转化   这些成果的另一特点,是瞄准现实急需的实际应用领域,具有良好的转化空间。事实上,在获奖之前,它们都经过了十几、二十年的转化和应用。以此次心脑血管保护项目为例,此前已经在51所三甲医院应用于5.3万余例手术。目前,该校90%以上的科研项目都走上了“找准问题科研攻关应用实际发现问题继续攻关成果运用”的良性循环结果。转化医学战略研究研讨会成功举行,全军生物技术转化医学中心、分子影像研究中心、新药研发中心相继成立,临床与基础的强强联合,协同攻关,使学校以转化医学为方向的科研工作迈上了新台阶,取得了新突破。
  • 文献解读丨矿化胶原骨材料修复大鼠颅骨损伤
    研究背景 颅骨除了容纳、支持和保护脑组织,在头面部外形的塑造方面也承担了一定的责任。在严重的颅脑外伤、脑出血、颅内占位等情况下,需要紧急开颅手术缓解颅内高压,术后则会遗留颅骨缺损的问题,给患者的身心造成了严重的影响。颅骨成形术对颅骨缺损的修复和脑神经功能的恢复都有重要的意义。但用于颅骨成形术的传统生物材料都有着各自的优缺点,至今没有一个理想的解决方案,特别是传统生物材料都不能降解的致命缺陷对于儿童颅骨缺损的修复尤其不利,因此设计制备一种具有成骨活性的生物可降解颅骨修复材料非常迫切。 颅骨修复与其它长骨修复有较大的差异,主要表现在以下三个方面。 首先,颅骨修复除了需要快速成骨,还需要足够的力学支撑发挥保护作用,这就使得材料的孔隙率、孔径和力学强度之间产生了很难平衡的矛盾。 其次,颅骨的发育是膜内成骨作用的过程。在膜内成骨的过程中,骨髓间充质细胞在不形成软骨的情况下就直接分化为成骨细胞,紧接着形成包括额骨、顶骨以及部分枕骨的一系列扁平骨。这样一个相对复杂的成骨方式也决定了颅骨修复较其它长骨的修复更为困难。并且在颅脑外伤、肿瘤等原因造成的颅骨缺损中,硬脑膜常被损坏而缺损,对骨修复的过程更增加了困难。 再者,颅骨除了本身容纳、保护脑组织的作用外,还兼具塑形美容的作用,且颅骨的形状较复杂,个性化要求高,而传统的的人工骨材料规格单一、不可定制。因此,研发一种新的人工骨材料满足颅骨修复的特殊要求势在必行。 方法与结果 该研究采用复合支架的形式,将仿生矿化胶原与可降解生物相容性高分子材料——聚己内酯结合起来,采用溶剂造孔的方式,制备了一系列具有不同孔径分布及孔隙率特征的可植入骨修复支架材料。采用大鼠颅骨临界骨缺损动物模型对各组材料在体内的生物相容性及成骨性能进行评价,筛选出成骨性能最佳且力学强度可以接受的材料。 图1 不同孔结构特征支架SEM形貌及孔径统计分布 其中,最为重要的评价环节为影像学评价,已确定各个实验组之间在不同时间点的成骨情况差异。该研究中采取了Micro-CT(inspeXio SMX-90CT Plus, Shimadzu,日本岛津无损检测)透视并扫描4%多聚甲醛固定24h后的样本,扫描后经三维等值画图软件重建并进行成骨体积分析测定。通过X线透视及CT扫描影像评估样品植入前后的形状、骨密度,并通过成骨体积的测量进行定量分析。 图2 岛津Micro-CT三维重构结果 图3 根据Micro-CT结构计算的相对成骨体积 术后各组大鼠典型的Micro-CT扫描三维重建结果如图2所示。术后4周,模型组大鼠仅有少量针状骨结构位于缺损区,G1、G2、G4组大鼠骨桥位于缺损边缘,G3组大鼠骨桥部分通过缺损。术后8周,空白对照组大鼠缺损区中心有较多针状骨结构,边缘存在骨桥结构。G1、G2、G4组大鼠骨桥部分通过缺损,G3组大鼠骨桥通过缺损最长点。术后12周,模型组大鼠骨桥部分通过缺损,而G1、G2、G3、G4各组大鼠骨桥均通过了缺损最长点,而G3、G4组密度更接近于周围的骨组织,尤其是G3组,95%以上区域已成骨,部分缺损边界已显示不清。 定量分析通过三维重建软件测算出各组大鼠缺损部位的成骨体积,如图3所示。各组大鼠成骨体积在4周,8周,12周时都与空白对照组有显著性差异(P0.05),并且在各个时间点,G3组(pMC 1:10)矿化胶原基颅骨修复材料较G1、G2、G4组成骨体积更多,差异有统计学意义(P0.05)。 图4 Micro-CT重构的矢状位结果 术后各组大鼠Micro-CT正中矢状位影像如图4所示。术后4周,空白对照组缺损区边缘极少量点状高密度影,各实验组缺损区密度均匀增高,颅骨内面靠近硬膜一侧密度较对侧增高更明显。术后8周,空白对照组缺损区可见少量片状密度增高影,各实验组缺损区出现较大面积条状或片状密度增高影,且密度与周围骨质相近。术后12周,空白对照组可见条状密度增高影,各实验组缺损区域密度升高影面积较前明显增加,尤其是G3、G4组,缺损区大部分已被高密度影所占据,且密度和周围正常骨质非常相似。 图5 缺损区组织HE染色 图5所示为术后各组大鼠颅骨正中矢状位石蜡切片HE染色结果,新生成骨被染成密度均匀的粉红色。可以看到4周时,缺损区仅少量点状成骨,各实验组缺损区材料内部可见较密集的斑片状新生成骨。术后8周,对照组新生成骨较少,各实验组新生成骨由斑片状连接成长条状,部分跨越缺损区,新生成骨位于颅骨内侧面硬膜外层。术后12周,对照组缺损区可见部分条状新生成骨,各实验组材料内部和边缘皆有新骨形成,可观察到明显的骨小梁结构,尤其是G3组材料几乎完全降解,大部分被新生的自体骨结构所替代,尤其是靠近硬膜一侧,新生骨结构已与周围正常骨的结构相同。 总结与讨论 本部分研究采用大鼠颅骨临界骨缺损动物模型评价了不同溶剂配比的矿化胶原颅骨修复材料在体内的成骨性能。从影像学、组织学不同角度观察了材料诱导骨长入的过程,并进行了定量分析,筛选出成骨性能和力学强度达到最佳平衡的骨材料溶剂配比,既可以保证一定的力学强度,并且诱导成骨作用最好,为进一步颅骨修复材料的研发奠定了基础。 文献题目:《Tuning pore features of mineralized collagen/PCL scaffolds for cranial bone regeneration in a rat model》使用仪器:岛津5SMX-90CTPlus-1909第一作者:王硕原文链接:https://doi.org/10.1016/j.msec.2019.110186 声明 1、文章来源:Materials Science & Engineering C2、因篇幅有限,仅显示第一作者。3、本文不提供文献原文,如有需要请自行前往原文链接查看。4、所引用文献仅供读者研究和学习参考,不得用于其他营利性活动。
  • 显微 CT 无损成像技术在牙科研究中的应用
    引言自 1895 年伦琴发明 X 射线以来,非侵入性成像技术在诊断医学领域产生了深远的影响。20 世纪 80 年代,Jim Elliott 开发了显微 CT,最初用于实验性牙髓研究。随着显微技术的不断发展,凭借其非破坏性 3D 分析的特点,显微 CT 已成为硬组织研究领域的一项重要工具。它在各种牙科领域得到了广泛应用,对相关主题的研究也在逐步增加。本文我们简要为大家分享显微 CT 无损成像技术在牙科研究中的应用。显微 CT 技术在牙科领域的应用领域涵盖了组织工程、用于有限元分析的真实数据识别、确定牙齿中的矿物质浓度,以及人类学研究中牙釉质厚度、颅面骨结构和发育的测量,同时也应用于牙髓研究,用于评估种植体和周围骨(见下图)。显微 CT 为牙髓研究提供了巨大便利,尤其是在识别牙根管形态、检查根管准备情况、评估填充物,并能在治疗后进行检查方面发挥着重要作用。显微 CT 在牙科中的应用01 组织工程学组织工程研究的主要目标是在实验室中构建生物合成器官,以替代患病或损伤的组织。近年来,显微 CT 在组织工程结构支架的研究中扮演重要角色,主要用于表征结构支架的构造、体外结构支架的破坏模式以及聚合物和磷酸钙结构支架中的骨生长。在检查结构支架的破坏过程中,它能清晰显示材料完全丧失的位置,这对于评估结构变化至关重要。简言之,显微CT 可用于研究新生组织的获取和损失组织的确定。在牙槽突裂治疗方面,显微 CT 进行了ɛ -caprolactone(金标准)、自体移植物以及添加到新浓缩胶原中的磷酸三钙聚合物的比较研究。研究结果显示,自体移植物具有最佳的成骨效果,而新开发的材料则展现出与这一标准组相近的效果,添加到胶原蛋白中的磷酸三钙聚合物可以作为组织支架的可行选择。显微 CT 观察新骨形成。(A):0 周标本显示,骨缺损边缘清晰、锐利。(B):术后 4 周标本显示,骨缺损区有新骨生成,成骨量约为原骨缺损的一半,骨缺损区边缘圆钝。(C):术后 8 周示骨缺损区有大部分新骨形成,与原牙槽嘴水平相比,仅有轻度凹陷。图片来源于文献 [1].02 有限元法(FEM)分析数据学近年来,有限元建模(FEM)已经成为一种广泛用于生物力学和物理事件分析的技术。显微 CT 可用于形成牙齿、种植体和牙齿修复体等小物体的有限元模型。工况中牙本质 Von mises 应力分布云图,图片来源于文献 [2].牙齿有限元分析,图片来源于网络03 颅面骨的生长发育显微 CT 无损成像可用于颅面骨生长发育的评估。这种方法的独特性质和更广泛的用途使其成为测量骨结构的新黄金标准技术。显微 CT 成像已用于评估啮齿动物颌骨中牙槽骨重塑、牙周膜厚度变化以及皮质骨和小梁骨变化。大鼠牙槽骨显微 CT 二维图像(上图)。大鼠牙槽骨显微 CT三维图像(下图) , 三维重建图像直观地反映大鼠牙槽骨骨小梁的改变,图片来源于文献 [3].04 牙齿中矿物质浓度的测定牙齿组织的矿物质浓度可以用化学分析或接触显微放射照相法来测量。然而,这些方法是耗时的过程,并且对组织造成不可逆的损伤。利用显微 CT 可以在不损伤组织的情况下,通过灵敏的测量来确定矿物质浓度。由于该应用中的切片厚度取决于X射线束的大小,因此可以获得比其他方法更精细的切片(如下图)。显微 CT 提供了被扫描物体的完整的三维结构,且 X 射线不透性很好地对应于矿物密度,非常适合检测龋齿病变的脱矿性质。用显微 CT 方法检测,显示矿物质浓度,图片来源于文献 [4]05 釉质厚度的测量人类学研究中常用的釉质厚度测定方法之一是切片测量,然而这种方法会对样品造成无法逆转的损伤。针对化石样本切割导致的损失,该领域需要一种全新的技术。螺旋 CT 虽然可行,但分辨率低,无法提供高质量图像,因此已被淘汰。显微 CT 在测量釉质厚度方面具备所需的高灵敏度,同时又不会对样品造成不可逆损伤。使用这一技术,不仅能确定牙釉质厚度,还可以测量牙釉质、牙本质和牙髓的体积。使用 NEOSCAN 台式高分辨显微 CT 以 9.8 μm 像素大小扫描一颗臼齿,显示牙本质和牙釉质中存在裂纹,填充材料被腐蚀。06 牙髓研究牙齿解剖成像的最新技术已经采用了多种非侵入性成像方法。这些方法使样本可用于其他研究或为先进治疗程序提供控制。传统的临床射线摄影只提供二维信息,缺乏牙齿 X 光的 3D 视角。传统 CT 中的厚切片会降低分辨率,图像质量有限。相比之下,显微 CT 扫描提供丰富信息,切片可在多个平面重建,数据可呈现为 2D 或 3D 图像,内外解剖结构可同时或分别显示,并可进行定性和定量评估,显微 CT 在牙髓病学中已成为硬组织成像的关键工具。 显微 CT 扫描牙齿根管,可视化根管内部详情,图片来源于文献 [4]—07 小结随着数字成像技术的进步,显微 CT 在多个领域,尤其是牙科研究中得到广泛应用。具体应用包括但不限于:1. 观察正畸牙齿移动过程中骨骼变化,评估不同方法、力模型或药物的效果。2. 确定牙槽骨形态和矿物质浓度,观察外科手术材料或方法对愈合过程的影响。3. 测量全身活动(如营养、药物等)对牙槽骨的影响。4. 比较不同骨丢失情况(如牙周炎、根尖周病变)、治疗方法和疗程的影响。5. 通过评估种植体稳定性来确定骨整合情况,比较不同种植体材料和组合物的效果。6. 通过矿物质浓度测量不同病变的脱矿质率。7. 比较牙釉质和牙本质修复中不同处理方法和材料对再矿化的影响。8. 在牙髓学中,对根管进行详细成像,包括确定根管形态和再治疗过程中的各个阶段。相较于其他检测方法,显微 CT 不仅节省时间,而且不会对样品造成永久性损伤,且因其三维成像能力、安全性以及高分辨特性,使其成为牙科研究的首选检测手段。关于 CT 与显微 CT 的区别CT 和显微 CT 的基本区别可以通过两个点来区分:一是光源大小:CT 为 1mm,显微 CT 为 5-10 μm。显微 CT 的更小光源减少了半影,使图像更清晰。二是工作方式:在 CT 中,X 射线源围绕检测样品旋转以形成图像,而在显微 CT 中,X 射线源静止,样品本身旋转。稳定的 X 射线源减少了机械振动,提高了图像分辨率。显微 CT 成像的示意图 参考文献[1]许悦 陈振琦 吴军 李壬媚 刘广鹏. SD大鼠人造牙槽突骨缺损自愈率的显微CT评价 [J]. 中国口腔颌面外科杂志, 2011, 9(2): 126-129.[2] 杜珊珊.不同复合树脂修复下颌第一前磨牙多类型楔状缺损的三维有限元分析[J].浙江临床医学,2020,(4):538-540.[3] 代庆刚, 房兵, 张鹏, 等. 不同去势时间大鼠牙槽骨微结构变化的 Micro-CT 研究[J]. 上海口腔医学, 2014, 23(6): 641.[4] Erpaç al, B., Ad&imath güzel, Ö zkan, & Cangül, S. (2019). The use of micro-computed tomography in dental applications. International Dental Research, 9(2), 78–91.
  • 【综述】红外热成像无损检测技术原理及其应用
    常规的无损检测技术如射线检测、超声波检测、磁粉检测、渗透检测等,这些方法在实践应用中都有各自的缺点及局限性。红外热成像无损检测技术是近年来应用逐渐广泛的一种新兴检测技术,广泛应用于航空航天、机械、医疗、石化等领域。与其他的无损检测技术相比,红外热成像技术的特点有:1. 测量速度快,因为红外探测器通过物体表面发射的红外辐射能来测得物体表面的温度,所以响应极快,能测得迅速变化的温度场;2. 非接触性,拍摄红外图片时,红外摄像仪与被测物体是保持一定距离的,对被测温度场没有干扰,操作安全、方便;3. 测量结果直观形象,热像图以彩色或黑白的图像形式对结果进行输出,从图上可以方便地读取各点的温度值,并且热像图中还包含有丰富的与被测物体有关的其它信息;4. 测温范围广,由于是采用辐射测温,与玻璃测温计和热电偶测温计相比,测温范围大大扩展,理论上可从绝对零度到无穷大;5. 测量精度高;6. 易于实现自动化和实时观测。红外热成像无损检测原理红外线是一种电磁波,为0.78~1000 μm,可分为近红外、中红外和远红外。任何物体只要不是绝对零度,都会因为分子的旋转和振动而发出辐射能量。红外辐射是其中一种,如果把物体看成是黑体,吸收所有的入射能量,则根据斯蒂芬-玻尔兹曼定律,在全波长范围内积分可得到黑体的总辐射度为:式中:为黑体的光谱辐射度;c1、c2为辐射常数,c1=3.7418×108 Wm-2μm4,c2=1.4388×104 μmK;σ为斯蒂芬-玻尔兹曼常数,为5.67×10-8 Wm-2K-4。实际大部分人工或天然材料都是灰体,与黑体不同,灰体材料的发射率ε≠1,灰体表面能反射一部分入射的长波(λ>3 μm)辐射,因此灰体表面的辐射由自身发射的和环境反射的两部分组成,用红外探测器可直接测量灰体发射和反射的总和Map,但无法确定各自的份额。通常假设物体表面为黑体,将Map称为表观辐射度,为便于理解,一般将其转换为人们较熟悉的温度单位,称为表观温度Tap,即:上述表观温度Tap即为红外探测器测量所得温度,在无损检测中测量距离一般较近,可以忽略大气的影响,故被测物体的表面发射率ε的取值是否准确是影响测量精度的关键因素。检测方式1. 主动式检测为了使被测物体失去热平衡,在红外热成像无损检测时为被测物体注入热量。被测物体内部温度不必达到稳定状态,内部温度不均匀时即可进行红外检测的方法即为主动式红外检测。该种检测方式是人为给试样加载热源的同时或延迟一段时间后测量表面的温度场的分布。从而确定金属、非金属、复合材料内部是否存在孔洞、裂缝等缺陷。2. 被动式检测被动式红外热成像无损检测利用周围环境的温度与物体温度差,在物体与环境进行热交换时,通过对物体表面发出的红外辐射进行检测缺陷的一种方式。这种检测方法不需要加载热源,一般应用于定性化的检测。被测物本身的温度变化就能显示内部的缺陷。它经常被应用于在线检测电子元器件和科研器件及运行中设备的质量控制。红外热成像技术在无损检测中的应用1. 材料热物性参数检测与其它的测温技术相比,红外热像仪能迅速、准确地测量大面积的温 值,且测温范围宽。因此,当需要准确测量较大范围的温度边界条件时,红外热像仪具有其它测温仪器不可比拟的优越性。哈尔滨工业大学的研究人员针对焊接温度场中材料的传热系数随温度升高而变化的情况进行了研究,证明了焊接过程热传导系数反演算法的可行性,结合红外热像法与热电偶测量了LY2铝合金固定TIG点焊过程的焊接温度场,通过计算分别获得了加热和冷却过程的热传导系数随温度变化的曲线。热传导反问题的研究,具有广泛的工程应用前景,近年来在热物性参数的识别、边界形状的识别、边界条件的识别、热源的识别等多方面已经取得了很多研究成果。在进行传热反问题研究时,采用红外热像技术测量研究对象的温度图,可以方便快捷地解决温度边界的测量问题,该方法在热传导反问题的研究中已被广泛采用。2. 结构内部损伤及材料强度的检测目前利用红外热像技术进行的结构损伤研究有混凝土内部损伤检测、混凝土火灾损伤研究、焊缝疲劳裂纹检测、碳纤维增强混凝土内部裂纹检测等,由于损伤部位的导热系数的变化,导致红外热像图中损伤位置温度异常。与常规的探伤方法如X射线、超声波等相比,红外热像技术具有不需要物理接触或耦合剂,操作简单方便、无放射性危害等优点。同济大学的研究人员采用红外热像技术对混凝土火灾损伤进行了实验研究,得出了火灾损伤混凝土红外热像的平均温升随时间的变化曲线,及混凝土红外热像的平均温升与其受火温度与强度损失之间的回归方程。将红外热像技术应用于火灾混凝土检测,在国际上尚属首创,突破了传统的检测模式,为进行混凝土的火灾损伤评价开创了一条新途径。但将该方法运用于实际工程检测中,尚有许多问题需要解决,如混凝土强度等级、碳化深度、级配、火灾类型等对检测结果的可靠性的影响,以及检测时的加热措施等。近年在光热红外技术的基础上发展的超声红外技术发挥了红外技术和超声技术的优点,该方法以超声脉冲作为激发源,当超声脉冲在试件中传播遇到裂纹等缺陷时,缺陷引起超声附加衰减而局部升温,从而利用红外热像技术可以检测出这些裂纹缺陷。南京大学的研究人员将红外热像仪与超声波发射器结合起来,用超声波发射器对有疲劳裂纹的铝合金试件进行热量输入,拍摄红外热图像,与计算机模拟计算结果进行比较,试验表明超声红外热像技术对裂纹缺陷、不均匀结构及残余应力非常敏感。3. 在建筑节能中检测的应用在建筑物节能检测方面,瑞典早在1966年就开始采用红外热像技术检测建筑物节能保温,美国、德国等许多国家的研究人员也都进行过这方面的研究工作。在我国随着对建筑节能要求的提高,建筑物的节能检测势在必行。目前我国对建筑围护结构传热系数的检测多采用建筑热工法现场测量,红外热像技术只作为辅助手段,通过检测围护结构的传热缺陷,综合评价建筑物的保温性能。目前我国红外热像技术在节能检测领域的研究尚属于起步阶段,还没有确定的指标对建筑物的红外热像图进行节能定量评价,由于建筑物立面形式和饰面材料的多样性,编制专用的图像分析与处理软件和建立墙体内外饰面材料的发射率基础数据库成为该项研究中一个重要环节。4. 在建筑物渗漏检测中的应用建筑物的渗漏有由供水管道引起的渗漏和屋顶或外墙开裂引起的雨水渗漏等,由于渗漏部位的含水率和正常部位不一样,造成在进行热传导的过程中二者温度有差异,因而可以用红外热像仪拍摄湿度异常部位墙面的红外热图像,与现场直接观察结果进行对比分析,可以找出渗漏源的位置。结语红外热像技术在无损检测中的应用前景非常广泛,相应的研究工作也取得了初步的研究成果,并逐步地从定性研究走向定量研究,但总体来说在目前尚属起步阶段,能应用于实际工程中的研究成果不多,且多属一些定性的结论,缺乏相应的操作规范。因此,应加强定量研究工作,提高对红外热像图的处理能力。
  • 最新!卫健委解读《新冠病毒核酸20合1混采检测技术规范》
    《新冠病毒核酸20合1混采检测技术规范》解读  为进一步做好新冠病毒核酸检测,给疫情防控争取宝贵时间,在目前5合1、10合1混采检测基础上,国务院联防联控机制医疗救治组积极组织专业机构和专家论证,研究提出进一步提高核酸检测效率的技术方法。经开展临床真实样本验证,在确保核酸检测质量的基础上,决定稳步实施20合1混采检测技术,并组织制定了《新冠病毒核酸20合1混采检测技术规范》(以下简称《规范》)。  20合1混采检测可大幅度提高检测效率,更加适用于大规模人群核酸筛查工作。与10合1混采检测技术相比,主要是在采样管方面做出调整。《规范》共分为10个部分,主要包括:样本采集耗材规格、采集地点要求、采集流程、标本送检、实验室接收、标本检测与质量控制、检验结果处理、检测后样本处理、技术人员基本要求、生物安全防护等。  新冠病毒核酸20合1混采检测技术规范  为指导各地开展新冠病毒混采检测工作,进一步提升核酸检测能力和效率,在已有10合1混采检测技术的基础上,针对新冠病毒核酸20合1混采检测(20-in-1test)技术(指将采集自20人的20支拭子集合于1个采集管中进行核酸检测的方法),制定本规范。  一、样本采集耗材规格  (一)病毒采集管。管帽和管体应当为聚丙烯材质,螺旋口可密封,松紧适度。管体透明,可视度好。采集管高度(含管帽)(100±5)mm,容量企业定标20-30ml,内含11-12mL胍盐或其他有效病毒灭活剂的保存液。保存液应当带有易于观察、辨识的颜色(如粉红色),并保持一定的流动性,方便取样。  (二)采集拭子。宜选用聚酯、尼龙等非棉质、非藻酸钙材质的拭子,且柄部为非木质材料。折断点位于距拭子头顶端3cm左右,易于折断。  二、采集地点要求  选择空旷、通风良好的场地作为大规模人群筛查集中采集地点。根据原有场地条件,划分为等候区、采集区、缓冲区和临时隔离区,有效分散待检人员密度。应当设置急救设备备用。  (一)等候区。设置人行通道,同时设置一米线保证等候人员的防护安全。根据天气条件配备保温、降温,遮阳、遮雨等设施。老年人、儿童、孕妇和其他行动不便者优先采集。  (二)采集区。根据气候条件,配备帐篷、冷/暖风扇、适量桌椅,保证医务人员在相对舒适环境下工作。配备采集用消毒用品、拭子、病毒采集管,并应当为受检人员准备纸巾、呕吐袋和口罩备用。标本如无法及时运送至实验室,需准备4℃冰箱或低温保存箱暂存。应当制定防止病原微生物扩散和感染的应急预案。  (三)缓冲区。空间应当相对密闭,可供采集人员更换个人防护装备,放置与采样点规模相匹配的防护用品、采集用消毒用品、拭子和采集管,户外消杀设备。  (四)临时隔离区。用于暂时隔离在采集过程中发现的疑似患者或高危人群。  三、采集流程  (一)标识及信息登记。  1.登记流程。工作人员在采集前分配20个受检者为一组,采集前收集并登记受检者相关信息(包括姓名、性别、身份证号、联系电话、采集地点、采集日期和时间),按照组别进行采集管编号。因20人相对较多,为避免不同组人员弄混,采样时,可采用2米线将下一组等候人员与正在采集的一组人员严格分隔开来,该组人员采完后,下一组人员才能有序进入采样区。  2.登记要求。推荐使用身份证读卡器、二维码条码等信息化手段关联受检者信息,提高信息读取效率和准确性。  (二)采集方法。被采集人员头部微仰,嘴张大,发“啊”音,露出两侧咽扁桃体,采集人员将拭子越过被采集人员舌根,在两侧咽扁桃体稍微用力来回擦拭至少3次,然后在咽后壁上下擦拭至少3次。操作完毕后,将拭子头置入管中、拭子折断点置于管口处,稍用力折断使拭子头落入采集管的液体中,弃去折断后的拭子杆,旋紧管盖,将采集管置于稳定的置物架上。每例采集后采集人员均应进行手消毒。  (三)混合拭子。依照上述采集方法依次采集其余19支拭子,将完成采集的拭子放入同一采集管中,动作轻柔,避免气溶胶产生。连续采集20支拭子以后,旋紧管盖,防止溢洒。注意咽拭子需浸入保存液内。如采集管内拭子不足20支,应做好特殊标记并记录。  四、标本送检  (一)核对信息。核对采集管标签与混采登记表信息,确保准确完整,编号一致。  (二)标本放置要求。将核对后的采集管放入透明塑料密封袋(一层容器)中并封严袋口,用75%乙醇喷洒密封袋外部。将密封袋放入二层容器(可选内配适量吸湿材料的包装盒或双层医用垃圾袋),密封后用75%乙醇喷洒消毒。将二层容器放入具有“生物危害”标识的专用标本转运箱(推荐使用符合《危险品航空安全运输技术细则》A类物品运输UN2814标准的转运箱),二层容器和转运箱之间应当放置降温凝胶冰袋。二层容器应当固定在转运箱中,保持标本直立。密封转运箱后,使用75%乙醇喷洒消毒,转运箱表面洁净无污染。  (三)标本转运要求。标准转运箱应当由专门标本运送人员负责运送。标本应当在采集后2-4小时内送至实验室。不能立即送检的,应当配备专门的冰箱或冷藏箱保存,并做好标本接收、保存登记。标本采集后24小时内可置于4℃保存。  五、实验室接收  (一)标本签收。运送和接收人员应当对标本进行双签收。接收人员检查转运箱、二层容器有无破损。  (二)标本打开。应当在生物安全二级实验室核心区打开转运箱,取出二层容器。在生物安全柜中打开二层容器,用75%乙醇喷洒或擦拭消毒后,取出密封袋,用75%乙醇试剂喷洒或擦拭消毒,并检查是否密封完好。  (三)标本检查。取出采集管,检查管壁是否有破损、管口渗漏等,确认无破损、渗漏后用75%乙醇喷洒或擦拭消毒。如有破损、渗漏,应当立即停止操作,用吸水纸覆盖后使用0.55%含氯消毒剂进行消毒处理,做好不合格登记后销毁。  (四)标本保存。不能及时检测的标本放入专用冰箱保存。24小时内检测的标本可置于4℃保存。24小时内无法检测的标本应当置于-70℃或以下温度保存。如无-70℃保存条件,则于-20℃暂存。避免标本反复冻融。设立专库或专柜保存标本,双人双锁管理。  (五)转运容器移出。使用后的二层容器内外壁经75%乙醇擦拭消毒后移出生物安全柜,实验结束后使用紫外灯照射消毒。  六、标本检测与质量控制  按照《医疗机构新冠病毒核酸检测工作手册(试行第二版)》相关要求执行。  七、检验结果处理  新冠病毒核酸定性检测报告应当包括检测结果(检出/阳性、未检出/阴性)、方法学、检测限等。  (一)结果判断。依据所用扩增试剂说明书,判断检测结果为未检出/阴性或者检出/阳性。  (二)阳性结果复核。  1.混采检测结果为阳性、灰区或单个靶标阳性,通知相关部门对该混采管的20个受试者暂时单独隔离,并重新采集单管拭子进行复核。  2.复核单管核酸检测如均为阴性,则按照阴性结果回报。暂时隔离人员即解除隔离;如检测结果阳性,按程序上报。  八、检测后样本处理  检测后的标本处理按《全员新型冠状病毒核酸检测组织实施指南(第二版)》相关要求进行。  九、技术人员基本要求  采样人员和检测人员要求应满足《医疗机构新型冠状病毒核酸检测工作手册(试行第二版)》要求。  十、生物安全防护  标本采集和运送人员、实验室工作人员的防护按照《新型冠状病毒肺炎防控方案(第八版)》相关要求进行。
  • 缉毒演习:鉴知手持拉曼光谱仪检测毒品混合物
    在缉毒现场,往往会遇到一些可疑粉末,手持拉曼可以帮助缉毒警察对这些粉末进行快速鉴定,提供处置依据。但普通手持拉曼往往难以正确检出实际毒品,这是因为毒贩常在毒品中添加小苏打、淀粉、葡萄糖等稀释剂,降低了毒品纯度,且稀释剂会干扰拉曼检测结果。因此,只有具备混合物分析功能的高灵敏度手持拉曼,才能准确识别隐藏在稀释剂中的毒品。 经过十余年的技术积累,鉴知手持拉曼具备了强大的混合物分析功能,可以准确识别混合物中的毒品。我们以对乙酰氨基酚作为模拟毒品,小苏打、淀粉作为稀释剂,配置了两种混合毒品模拟物,对鉴知RS1500手持拉曼的混合物分析功能进行验证。毒品模拟物1为80%小苏打+20%对乙酰氨基酚的混合物;毒品模拟物2为小苏打、淀粉、对乙酰氨基酚的1:1:1混合物。 1 、毒品模拟物1的检测 使用RS1500检测毒品模拟物1,混合物分析结果显示小苏打占80.8%,对乙酰氨基酚占19.2%,与混合比例一致,证明RS1500具有较高的灵敏度,其混合物分析算法可以识别出隐藏在稀释剂中的低含量“毒品”。 2 、毒品模拟物2的检测 使用RS1500检测毒品模拟物2,检测结果报出了小苏打、淀粉和对乙酰氨基酚,准确识别出了三种混合物中的“毒品”,证明鉴知手持拉曼具备优秀的混合物识别能力。 由于混合物中多种物质的拉曼信号互相叠加,不具备混合物分析功能的拉曼设备无法检出实际样品中的毒品,甚至无法报出检测结果。不同于普通拉曼,RS1500具备强大的混合物识别算法,结合多年的毒品数据库积累,可以从稀释剂中准确识别出低含量的毒品,满足实际缉毒需求。鉴知手持拉曼已经在多地部署,并取得了良好的使用反馈,例如助力合肥海关查获一类管制精神活性药三唑仑(点击查看)。 我们还使用鉴知RS1000手持拉曼检测了上述毒品模拟物,检测结果与RS1500的结果一致,均可以识别混合物中的“毒品”。 相较于RS1000,RS1500采用1064nm激光波长,抗荧光干扰能力强,在检测芬太尼类物质、含色素掺杂的毒品等强荧光物质时更具优势,同时具备强大的穿透包装能力,可以实现多种半透明及不透明包装内样品的无损检测。往期回顾● 鉴知拉曼与红外设备助力芬太尼的现场快速检测● 鉴知技术1064手持拉曼穿透多种包装的检测合集 欢迎在平台留言或直接联系我们,了解仪器参数和演示申请。
  • 我国无损检测现状分析
    无损检测行业在我国已有几十年的历史,随着社会经济的发展,无损检测行业已经涉及到了人们生活当中的各个方面。曾有专家表示,无损检测是一个朝阳行业,这个行业的发展空间很大,尤其是中国发展前景非常广阔。我国的无损检测行业的现状又是怎样呢?小编带你一起来看看。  一、涉及无损检测的一些相关数字:  截止2013年4月份,据调查的数字表明:  (1)应用无损检测技术的企业单位据估计超过3万家,并且还有不断增加的趋势。  (2)从事无损检测的专业机构和服务单位(公司、检验所、检验站、检验中心等)超过 2000 家(其中特种设备检验协会核准的持证机构 300 多家,有资料说我国目前从事第三方无损检验服务的公司达 600 多家, 也有说是我国能够提供第三方检测的大大小小检测公司有 6000 多家,包括无损检测、理化试验、计量等)。  (3)涉及相关无损检测设备器材制造的厂家单位达 800 多家,分布于全国25个省、市及自治区,下表列出涉及相关无损检测设备器材制造的厂家单位的统计数字供参考:  (4)开展无损检测技术方面的研究与相关应用的各种科研院所超过200 家。  (5)开展无损检测应用技术方面的研究、开设无损检测技术课程的大学、学院、职业技术学院、技术学校超 过 100 家 每年全国培养超过千名无损检测专业或无损检测方向的毕业生(包括博士、硕士、学士,本科、 大专、中专、技校) 其中开设无损检测专业或者以无损检测技术为方向的检测技术专业的高等职业技术 学院、技术学校已经有 20 多家,包括军队系列的士官学校和职业技术学院以及开展在职教育的军事学院。  (6)无损检测设备器材经销贸易、维修服务和技术服务企业单位超过600家。下表列出涉及相关无损检测设 备器材经销贸易、维修服务和技术服务企业单位的统计数字仅供参考:  (7)目前在我国从事与无损检测技术相关工作的人员估计在35万人以上,包括生产第一线的无损检测操作人员,无损检测工程技术人员,无损检测技术管理人员,无损检测设备器材制造企业人员,教育界、科研 界与无损检测技术应用相关的科研教学人员、与无损检测技术专业相关的在校学生和研究生,无损检测设 备器材经销贸易、维修服务技术服务以及专业从事第三方无损检测服务企业的人员等。  例如铁道系统据称有5万人以上,石油化工、油田、天然气、锅炉压力容器四个行业据称有 12 万人以上、航空工业系统据称有2万人以上,台湾无损检测业界约有 3000人,此外还有航天、汽车、机械工业、电力、核电、军队、 电子工业、食品医药卫生、轻工及其他行业领域未作了解。  (8)中国无损检测市场的容量,据笔者估计,目前每年无损检测仪器设备器材销售总额约 30 亿元人民币(例如目前工业射线胶片销售量每年就约达5亿元),连同无损检测人员技术资格等级培训与资格鉴定、认证 费用,第三方无损检测业务等,与无损检测技术相关的市场总容量估计达到约 60 亿元人民币。  国外某知名度和权威性很高的检测公司估测中国第三方检测市场是一个超过500亿美元的巨大市场(未说明是每年还是一段时期),不过这个数字包括无损检测、理化检测、计量检测及其他所有检测业务,也有一说是中 国第三方无损检测业务每年有大约 20 亿人民币的市场)。  应当指出,由于中国无损检测市场存在着巨大的容量和潜力,目前除了世界上著名的无损检测设备器 材制造商几乎都在中国建立了分公司、办事处或者有其代理商外,许多国家的中、小无损检测设备器材制 造商以及国际著名的检验机构、培训机构等也都纷纷在努力寻求进入中国市场,还有不少国外无损检测设备器材产品在中国已经采取或者正在寻求“OEM”(俗称贴牌)制造方式,还有的国外企业正在寻求并购中国的无损检测设备器材制造企业。  二、国产无损检测设备器材基本状况  国产无损检测设备器材大致上可以分为26 大类,具体产品型号和品种则超过千种。大体上已经涵盖了目前国内无损检测技术应用的大部分领域,特别是常规无损检测的设备、器材、附件、耗材等,基本上达到了价廉物美和能够满足一般的检测需要,并且已经有不少国产的NDT产品输出到大陆以外的国家和地区。  例如便携式数字超声探伤仪和模拟式超声探伤仪、数字式超声测厚仪、超声检测标准试块、超声探头、X 射线探伤机、各种射线检测辅助器材、便携式涡流检测设备、大型涡流检测自动化系统̷̷等。  [1] 超声波检测设备:数字式与模拟式通用便携式超声探伤仪,大型自动化超声探伤系统(管材、棒材、 板材、焊接管等),各种专用检测仪器设备(如球墨铸铁球化率计、螺栓紧固力检测仪、声速计、陶瓷绝 缘子超声检测仪等),各种通用与专用的超声探头,超声测厚仪(测厚精度最高能达到 0.001mm,已有具 备穿过涂层测厚功能的测厚仪),TOFD超声探伤仪,相控阵超声探伤仪等。  国内超声探伤仪制造厂已超过 30 家,其中能够制造TOFD、相控阵仪器的已经超过5 家,专业超声探头制造厂家超过50家,并已经有能够制造TOFD、相控阵探头以及复合压电材料探头的专业厂家。与超声检测相关器材制造厂家总计超过 165 家。此外,管道磁致伸缩导波检测系统、桥梁缆索磁致伸缩导波检测系统、空气耦合超声检测系统等也已经在 2011 年问世。  [2] 磁粉检测设备与材料:通用便携式(交直流式、蓄电池式、带逆变器的蓄电池式)、移动式、床式磁粉探伤机(采用多种类型的磁化电流,最大周向磁化电流已能达到 3.5 万安培),各种专用磁粉检测设备,大型半自动化与自动化磁粉检测系统,脉冲磁化设备,退磁机,辅助仪器(如磁场测量仪器、退磁计等),耗材(磁粉、磁膏、浓缩磁悬液、高闪点载液等)。旋转磁场、复合磁化、荧光磁粉检测等方法的应用得 到更大普及,用于磁粉检测的自动爬行装置、应用CCD摄像记录的自动化荧光磁粉探伤系统等都已面市。相关磁粉检测设备与材料的制造厂家超过 129 家。  [3] 渗透检测设备与材料:适应不同灵敏度等级要求(普通工业级到核工业级和特种材料)的着色渗透、 荧光渗透、着色荧光渗透用材料,便携式器材(如喷罐型)、大型自动渗透流水线系统,各种辅助设备器 材(如静电喷涂设备、荧光渗透液专用污水处理设备等)。与渗透检测器材相关的制造厂家超过 36 家。  [4] 射线检测设备:X射线、γ 射线、β 射线、中子射线、高能X射线(如电子直线加速器),X射线管(定 向、周向,玻璃管、波纹陶瓷管、金属陶瓷管),通用便携式、移动式、大型固定式射线检测设备,变频、恒频、恒电位X射线机,辅助设备器材(如半自动及全自动洗片机、干片机、观片灯--包括最新的LED型观 片灯、黑白密度计、符合国内外各种标准的像质计、工业X射线底片扫描仪、射线剂量监测仪器、工业射 线胶片、暗盒、铅字、磁钢、洗片架、洗片槽̷等),各种射线防护器材与装置,各种放射性同位素源(如192Ir、60Co、75Se、137Cs、137Yb、170Tm、153Gd等γ 源和252Cf中子源等)。相关射线检测设备器材、辅助器材等的制造厂家超过 240 家。  [5] 涡流检测设备:通用便携式数字化涡流探伤仪、脉冲涡流检测系统、阵列涡流检测系统、大型自动化涡流探伤系统、各种专用涡流检测仪器设备、配套的各种涡流换能器、涂镀层测厚仪,配套的辅助器材,材质分选仪、导电率仪、硬度分选仪、金属探测器、钢绳张力测试仪、钢丝绳检测仪等。相关涡流检测(电 磁检测)的制造厂家超过 47 家。  [6] 漏磁检测设备:通用、专用以及大型自动化漏磁检测系统。  [7] 内窥镜:光学内窥镜、光纤内窥镜、视频内窥镜(电子内窥镜)。  [8] 光学测量仪器:白光照度计、黑光照度计、紫外线强度计、荧光亮度计等。  [9] 声发射检测设备:多通道声发射检测便携式系统与大型系统。  [10] 泄漏检测设备:电火花检漏仪、智能声脉冲快速检漏仪、管道泄漏检测定位仪、有机惰性荧光示踪检 漏产品、渗透检漏液、地下管道探测检漏仪、地下电缆探测检漏仪、管线定位仪、燃气管道检漏仪、湿法 涂层检漏仪等。  [11] 硬度测定仪器:里氏硬度计、超声波硬度计。  [12] 电磁超声探伤设备:电磁超声检测系统、自动化电磁超声探伤系统、电磁超声测厚仪。  [13] X 射线实时成像与工业 CT 设备:采用图像增强器型、DR 型的通用设备、专用设备,分辨率测试卡。  [14] 激光检测设备:便携式激光电子散斑仪、利用激光数字散斑干涉技术的大型自动化轮胎无损检测系统、激光材料厚度在线测量仪、在线激光测径仪、激光数字检测仪,激光超声检测系统,全息感光胶片与干板 等。  [15] 电位法裂纹深度测量仪。  [16] 红外检测设备:红外线测温仪、红外内窥仪、红外热象仪。  [17] 配合各种无损检测方法应用的各种系列的标准试块、灵敏度试块与试片、通用对比试块、专用对比试 块,还有如山东瑞祥模具有限公司(山东济宁模具厂)专业化生产的系列商品化焊缝自然缺陷试件可满足 检测方法试验和无损检测人员技术资格培训与考核应用的需要。  [18] 配合无损检测应用的各种专用机械辅助装置与系统:半自动化与自动化探伤系统的机械装置、射线检 测用管道爬行器、试块刻伤机、商品化 X 射线机固定夹具和支架、升降车等。  [19] 配合荧光磁粉、荧光渗透检测的紫外线灯(便携式、袖珍式、大面积辐照型)、黑光光源(除了常规的高压汞灯、灯管外,还有采用 LED 的紫外光源)。  [20] 岩石、混凝土、桩基的检测设备,混凝土钢筋检测仪、数显回弹仪、钢筋位置测定仪、楼板厚度测定 仪、波速测井仪等。  [21] 微波检测系统、太赫兹波检测系统。  [22] 热电金属材料分选仪。  [23] 磁测应力仪。  [24] X 射线应力测定仪、X 射线衍射仪。  [25] 金属磁记忆技术:智能化磁记忆金属检测仪、应力集中磁检测仪、裂纹磁指示仪。  [26] 其他:如表面粗糙度仪、测振仪、残余应力测试仪、超声波浓度计、超声波流量计、超声波液位计、 陶瓷泥料水份速测仪̷̷等。
  • 从“彩虹”到光谱仪 聊聊检测新“利器”
    p   1666年,23岁的牛顿在幽暗房间的护窗板上开了一个小孔,一束太阳光进入并从放置好的玻璃棱镜上传过,诞生了科学史上有名的“人造彩虹”——那束折射到墙上的光不仅是变宽的光点,更是红、橙、黄、绿、蓝、紫排列的彩色光带。牛顿又将这条“人造彩虹”通过反向放置的第二个棱镜重新结合,又变成了白色的光。 /p p   基于便携式光谱模块的食品安全检测仪 /p p   一直以来遵循着“日出而作,日落而息”的人们,第一次认识到了习以为常的“光”也是一个神秘的复杂体。 /p p   随着科学的不断进步与教育的广泛普及,现代的人们早在孩提时代就知道了下雨过后的彩虹并不是天上神仙的“拱桥”,而是由于光线照射到空气中的水滴形成反射和折射后产生的。 /p p   人们日常生活中所见的光,是由多种颜色构成的复色光,通过棱镜,或者类似棱镜功能的水滴等分光后显现的就变成了颜色各异的单色光。这些单色光按不同波长(或频率)大小依次排列形成的图案,就是光谱。 /p p   光谱分析是人类借助光认知世界的重要方式。地球上不同的元素及其化合物都有自己独特的光谱特征,光谱因此被视为辨别物质的“指纹”。如果说肉眼能看到物质的形状、尺寸等信息,光谱分析则能获取物质的成分信息,帮助我们看清事物的本质。 /p p   光谱仪又叫分光仪,是将成分复杂的光分解为光谱线的科学仪器,由棱镜或衍射光栅等构成。通过光谱仪分析不同物质的光谱,可以探查出许多重要信息,比如未知星球的表体信息、钢材和宝石的品质、爆炸物特性等等。 /p p   前段时间火爆的纪录片《我在故宫修文物》中就有这样一个例子:描绘乾隆皇帝的母亲崇庆皇太后八十大寿时现场祝寿实景的《崇庆皇太后八旬万寿图》,历经250多年之后非常残破,绢面有缺损断裂,甚至还有霉迹。要想恢复原作风貌,修复时就要了解当时所用的颜料。 /p p   科研人员利用光谱扫描仪对古画颜料进行了扫描,提取了古画颜料信息,由此推算出当初绘画所用矿物原料的种类。根据不同颜料产地光谱曲线的差异,科技人员甚至还能反推出颜料的产地——这就为修复选用精准颜料提供了依据。 /p p   其实,光谱仪的应用不止于此,光谱仪的研发离我们也并不遥远。有专业调查机构预测,在2015至2021期间,整个光谱仪器市场年增长率为7%,而小型/微型光谱仪的复合年增长率将达11%,2021年市场将达3亿美元。从这些数据可以看出,光谱市场发展前景较好。 /p p   伴随我国经济迅速发展,人民生活水平提高,不论是在工业还是生活方面,产品质量愈加受到关注,各类检测需求不断涌现,这就促使光谱仪器的市场逐渐扩大。中科院深圳先进院集成所精密工程中心副研究员林慧博士及其团队就一直致力于光谱仪器的核心器件、仪器的整机设计和应用解决方案的研发。在过去的7年里,他的团队研发的食品安全快速检测仪已经在贵州省食品药品监管部门推广应用 药物质量在线监控系统已在三九皮炎平生产线顺利运行。 /p p   林慧博士介绍,光谱仪的应用方向包括食品药品检测、生化检测、环境监测、照明检测、石油化工、航天军工等,关乎我们生活的方方面面。根据检测目标的要求,才能从技术上精准定义最适合的光谱仪器方案。比如有的场合适合用高精度的大中型光谱仪,有的场合适合用便携式或超微型光谱仪 有的样品对光谱分辨率要求高,有的样品对光谱重复性要求高。 /p p   光谱仪是如何帮助人们进行检测的呢?以市面上销售的橄榄油、核桃油等高端油品为例,由于这些油营养价值丰富,所以相应价格也较一般食用油更贵,所以有的不法分子在其中掺入其他便宜油种来欺骗消费者,从而赚取利润。如何不通过人的视觉、嗅觉、味觉等感官体验来检测油品是否掺假呢?通过近红外光谱方法有望建立起一套快速有效的评价标准。研究人员将主要的橄榄油品类进行光谱扫描,基于采集的数据建立起标准光谱数据库,在此基础上开发一套定性鉴别或定量检测的化学计量学分析算法和准则。有了这样一个准则,之后的油品检测都可以与此进行比较,鉴别真伪。 /p p   从光谱仪的发展趋势来看,实验室级大型光谱仪器的市场已趋于稳定,而工业和生活中的光谱检测应用不断扩大,因此,林慧博士和团队将重点放在适合于现场快速检测的光谱仪器,尤其是便携式光谱仪的研发上。如团队历时一年多开发的多功能食品快速检测仪,其内嵌了便携式光谱仪模块,利用不同化学物质的特征光谱吸收峰,可以在一台机器上实现农药残留、化学添加剂、重金属等多个项目的定量快速检测,从而大大提高了食品监管部门的效率。该产品已经获得广东省计量院校准证书,并在市场上推广应用。再如前文提到的已在三九皮炎平生产线中使用的近红外药物质量在线检测系统,通过对皮炎平乳膏混匀过程中的光谱信号的实时采集和分析,能够监控醋酸地塞米松、樟脑、薄荷脑等三种主药的成分是否在合格范围,从而判断药物是否进行了充分混合。该系统已在华润三九制膏生产线顺利运行,提高了三九皮炎平的生产质量控制水平。 /p p   最近,林慧博士和团队关注便携式光谱仪在健康检测中的应用,正在研发面向心脑血管疾病监测的血小板功能检测仪。心脑血管疾病已成为目前全球死亡率最高的疾病,且有越来越年轻化的趋势。服用抗血小板聚集药物如阿司匹林、氯吡格雷等是临床上预防、治疗血栓性疾病的普遍措施,但目前的抗栓药物治疗基本上采用普适原则,从而会引发两个不同方向的问题。一方面,对于约10%的患者而言,抗血小板药物剂量过大,在缺血事件得到控制的同时,出血事件概率增加。另一方面,约有30%的患者会出现用药抵抗,血栓概率增加5倍!通过研发基于散射光谱技术的血小板功能检测仪,可以监测患者的血小板聚集情况,将为个性化科学用药提供依据,也有利于提前发现隐患并进行干预。 /p p   随着光谱应用外延的不断扩大,便携式光谱仪也许还不够,能够被更多人使用的超微型光谱仪已经成为产业界与学术界关注的焦点。超微型光谱仪实际上就相当于一个传感器,被誉为“口袋中的实验室”,具有体积小(U盘大小)、价格低廉的优势。只有超微型光谱仪能成功并推广,光谱仪器才有可能跳出仪器的范畴,走进千家万户。目前,只有日本滨松公司在2015年推出了超微型光谱仪模块产品,而我国尚属空白。林慧博士及其团队已经将未来的目标瞄准了超微型光谱仪这一前沿课题,以应用为导向,以微纳技术为核心,力求帮助人们实现日常检测的愿望。比如对一些高端的酒类产品的快速鉴别,由于造假技术越来越“出神入化”,单凭嗅觉和视觉去判断真假已经很困难,但如果只有通过饮用才能判断真伪又“为时晚矣”,超微型光谱仪技术有望为类似场景提供参考依据。此外对于爱美的女士和妈妈,美容类产品和母婴类产品的检测需求也越来越多,超微型光谱仪可以快速检测相关产品的有害成分、也可以测定皮肤健康度等等。 /p p   超微型光谱仪本身就是一个高度集成的模块,从技术和成本上都不可能复制购买核心器件再集成的方式,需要从设计、工艺上一气呵成。目前,我国与国际先进水平的差距主要是在基础零部件,因此必须掌握器件技术,包括衍射光栅和微纳工艺,才能建立核心竞争力,为产业化奠定基础。 /p p   可以想见,未来,人们携带着超微型光谱仪,能够对食品的营养成分和品质进行快速分析,能够对健康指标进行快速监测,人们的健康就有了科技手段做保障。林慧博士说:“光谱仪器体积越来越小,价格越来越低,应用越来越广,光谱仪器微小型化后,价格会变得非常低廉,总有一天可以走向普罗大众。” /p
  • 太赫兹无损检测技术及应用
    1. 太赫兹技术太赫兹(Terahertz,THz)又称远红外波,被评为“改变未来世界的十大技术”之一,其频率位于0.1 THz至10 THz,如图1所示。从能量辐射角度,太赫兹辐射能量介于电子与光子之间,在无线电领域被称为亚毫米波,在光学领域通常被命名为远红外辐射。太赫兹波段两侧的微波与红外波段技术研究已经非常成熟,且得到了广泛应用。然而,由于太赫兹源的功率强度和太赫兹接收器的探测灵敏度落后于邻近的微波和红外波段,一定程度上限制了太赫兹技术发展,使得该频段很长一段时间被称为“太赫兹间隙”。从本世纪八十年代中期以来,伴随着物理学超快激光技术的发展,太赫兹源越来越强大,探测器也越来越灵敏,太赫兹技术得以迅猛发展。太赫兹时域光谱技术、太赫兹成像技术以及利用非线性效应产生大功率太赫兹是其中为数不多的重大突破,将太赫兹研究推向了中心舞台。太赫兹技术在无极性非金属材料检测方面明显优于传统方法,而且比其他方法有更高的时间分辨率,极大促进了太赫兹技术在无损检测领域应用。图1 THz波频谱分布2. 太赫兹时域光谱系统依据太赫兹波源类型差异,太赫兹检测技术可分为脉冲型和连续型。连续型太赫兹成像系统效率较高,但其频谱宽度较窄且缺乏时间信息。这促使脉冲型太赫兹时域光谱(Terahertz-time domain spectroscopy, THz-TDS)技术成为无损检测与分析领域的“舞台新星”。该技术具有以下独特优点:(1)相干性:由于光电导与光整流产生太赫兹脉冲的独特机制,使得其单色性较好,具有极强时间与空间相干性,太赫兹脉冲的相干长度甚至可以达到ns量级。这一特性使太赫兹相干测量技术得以实现。(2)强穿透性:太赫兹的穿透性与物质的颜色等物理性质无关,仅仅取决于物质的极性,太赫兹无法透过极性物质,而对于纸张、陶瓷以及涂层等非极性材料,太赫兹对绝大部分非极性物质具有极强的穿透性,其透过非极性物质时能量衰减极小。(3)低能性:相较于物质中各种化学键的键能,1 THz单光子能量远低于键能,一般仅仅为4.1 meV,不会引起物质发生电离作用,也就不会导致被测物质损伤,从而保证了该技术的安全性。(4)瞬态性:太赫兹脉冲时间宽度通常仅为皮秒量级,甚至能达到亚皮秒量级,可以用于材料的超快过程研究。(5)特征指纹性:脉冲太赫兹辐射的频谱范围从数百GHz到几THz,而许多生物大分子的振动和转动能级、以及半导体和超导材料的声子振动能级均落在太赫兹频段。分子振动和转动能级在太赫兹频段往往具有独特的吸收峰,这种独特的吸收特性使得每种物质拥有独一无二的指纹吸收谱。因此,特征指纹性使得太赫兹技术在光谱分析和物质识别等方面具有得天独厚的优势和广阔的应用前景。太赫兹时域光谱系统检测原理,如图2所示。图2 太赫兹时域光谱系统原理飞秒脉冲激光器产生飞秒脉冲激光,脉冲激光在光纤中传输会产生色散、偏振以及非线性效应等,这些现象均会对脉冲品质产生不利影响。在光纤中传输后的飞秒脉冲激光首先需要进行色散补偿,再由偏振分束镜将飞秒激光分为探测光和泵浦光两束,探测光将会直接照射在用于探测的光电导天线上,另一束泵浦光先汇聚在太赫兹发射器上并通过光电导天线两侧的偏置电压产生THz脉冲。最后用准直透镜和非球面聚焦透镜对THz脉冲聚焦后,将THz脉冲准直聚焦照射在待测样品上,携带样品信息的THz信号再次经过分束器的反射后返回太赫兹探测器,光电导天线检测器上的探测光通过测量THz电场的变化来获得微弱的电流信号,该电流信号经过锁相放大等操作后转化为THz时域信号波形,最后计算机通过A/D转换器等效采样收集获得样品的THz检测信号。3. 太赫兹无损检测技术研究进展由于太赫兹技术的安全性、高分辨率和无接触非破环性等优点,在无损检测领域备受关注,该技术在检测领域主要可分为以下两个方面:(1)缺陷成像太赫兹(Terahertz, THz)成像技术在许多领域被视为最前沿技术之一,在无损检测中取得了巨大进步。中国矿业大学范孟豹教授课题组在THz成像取得了相关研究进展。2020年,该团队基于时域有限差分数值模型模拟了热障涂层不同脱粘缺陷情况下的太赫兹信号,基于支持向量机方法实现了缺陷自动辨识。同年,发表了太赫兹成像技术进展综述论文。2021年,团队分析了太赫兹图像乘性噪声产生机理,提出基于同态滤波的THz图像增强模型,消除了太赫兹图像局部伪影,提高了图像的边缘强度。同年,课题组结合蜂窝材料纹理提出了新型滤波算子,称为苯环算子,消除了边缘与高斯-泊松噪声在高频混叠现象,提高成像质量。同时,撰写了THz超分辨率成像系统与信号处理技术综述论文。图3 苯环算子去噪方法(2)参数检测参数测量是表征材料服役与状态关键一环,在无损检测行业中备受关注。White首次使用反射式THz时域光谱系统对热障涂层厚度进行检测,但在其研究中取热障涂层折射率为固定经验值,并不能适用不同制备工艺条件和所有服役工况下的热障涂层;Fukuchi提出定位THz反射信号的三个反射峰,通过朗伯比尔定理获得了热障涂层的折射率,该方法需要THz信号的反射峰,不适应于薄涂层与多层结构的涂层。Krimi等人利用广义的Rouard模型来模拟任意多层薄膜内的太赫兹波与物质的相互作用,然而其使用的遗传优化算法存在收敛速度慢、控制变量较多等问题。近年来,随着人工智能方法快速,发展太赫兹与机器学习相结合参数测量方法应用广泛。中国矿业大学范孟豹教授课题组在参数测量方面取得了相关研究进展。2020年,范孟豹教授团队构建了多层涂层太赫兹信号解析模型,提出了基于全局优化算法减小实验与仿真信号间残差,反演出涂层厚度与折射率参数。2021年,课题组提出了差分进化自适应教与学优化算法,平衡全局与局部寻优能力,准确求解出热障涂层材料参数。同年,课题组针对Fuhucki方法需要手动定位反射的问题,提出了将长短时记忆神经网络与太赫兹技术相结合,完成了时域信号中多反射峰自动定位,实现热障涂层厚度与折射率在线测量。2022年,团队从THz参数测量机理出发,分析出折射率测量需要频域信息,据此开展了小波时频研究,并基于卷积神经网络建立了时频图与厚度、折射率间数学映射。同年,团队提出了全新的THz参数测量视角,深入探究了THz波与热障涂层间作用机理,发现了THz信号前两反射峰携带了测厚关键信息,阐述了实验与仿真信号在峰值处吻合度高的原因。据此,提出了基于模型驱动的THzResNet网络新结构,形成了可解释网络框架,最终实验结果表明THzResNet能够准确预测出热障涂层厚度,测量误差小于1%。图4 多反射峰自动定位方法图5 THzResNet新结构4. 总结随着材料科学技术进步,非金属材料应用逐渐广泛,使得具有非接触、非电离、波长短等优点太赫兹技术必将成为无损检测行业新星,解决缺陷成像与光学参数测量的行业痛点问题。作者简介范孟豹,博士,教授,博士研究生导师,机器人工程系主任,专业负责人,入选江苏省六大人才高峰资助计划。2009年6月毕业于浙江大学控制科学与工程专业,获工学博士学位,2015年1月至2016年1月在英国Newcastle University大学做访问学者。主要研究方向为智能机器人感知理论及应用研究。作为项目负责人,主持国家自然基金项目3项、JKW基础加强项目子课题、“863”计划子课题、江苏省自然科学基金面上项目、高等学校博士学科点专项科研基金新教师项目、国家博士后科学基金特别资助项目、国家博士后科学基金面上项目等项目,承担各类项目近30项。在国内外期刊及学术会议上发表SCI收录论文50余篇、EI收录10余篇。申请国家发明专利40余项,授权发明专利25项,出版专著1部。获国家安全生产监督管理总局科技进步一等奖、浙江省科技进步三等奖、中国腐蚀与防护学会一等奖等省部级奖励3项。担任科技部重点研发项目评审专家、教育部和浙江省科技奖励评审专家、国家自然科学基金项目函评专家、重庆与江西省基金项目评审专家,担任IEEE Transactions on Industrial Informatics、IEEE Transactions on Industrial Electronics、Mechanical Systems and Signal Processing、IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement、NDT&E International、Measurement、IEEE Sensors Journal、机械工程学报、中国机械工程等30多个期刊审稿人。欢迎对太赫兹检测技术有兴趣的同行通过邮件联系:wuzhi3495@cumt.edu.cn。近三年课题组与太赫兹检测技术相关的学术论文:(1) 参数测量[1] Binghua Cao, MengyunWang, Xiaohan Li, Mengbao Fan, et al. Accurate thickness measurement of multilayer coatings on metallic substrate using pulsed terahertz technology. IEEE Sensors Journal, 2020, 20(6): 3162-3171.[2] Fengshan Sun, Mengbao Fan, Binghua Cao, et al. Terahertz based thickness measurement of thermal barrier coatings using long short-term memory networks and local extrema[J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2022, 18(4): 2508-2517.[3] Fengshan Sun, Mengbao Fan, Binghua Cao, et al. THzResNet: A physics-inspired two-stream residual network for thermal barrier coating thickness measurement [J]. IEEE Transactions on Industrial Informatics, 2022, Early Access.[4] 孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 等. 基于时频关键信息融合的热障涂层太赫兹准确测厚方法. 机械工程学报, 2022. (录用).[5] 曹丙花, 郑德栋, 范孟豹, 孙凤山, 等. 基于太赫兹时域光谱技术的多层涂层高效可靠测厚方法[J]. 光学学报, 2022, 42(01): 127-137.(2) 缺陷成像[1] Binghua Cao, Enze Cai, Mengbao Fan. NDE of Discontinuities in thermal barrier coatings with terahertz time-domain spectroscopy and machine learning classifiers[J]. Materials Evaluation, 2021, 79(2) :125-135.[2] 曹丙花, 李素珍, 蔡恩泽, 范孟豹, 淦方鑫.太赫兹成像技术的进展[J]. 光谱学与光谱分析, 2020, 40(09): 2686-2695.[3] 曹丙花, 张宇盟, 范孟豹, 孙凤山, 等. 太赫兹超分辨率成像研究进展[J]. 中国光学, 2022, 15(03): 405-417.[4] 孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 等. 基于几何纹理与Anscombe变换的蜂窝材料太赫兹图像降噪模型[J]. 机械工程学报, 2021, 57(22): 96-105.[5] 孙凤山, 范孟豹, 曹丙花, 等. 基于混沌映射与差分进化自适应教与学优化算法的太赫兹图像增强模型[J]. 仪器仪表学报, 2021, 42(04): 92-101.
  • 半导体量测与缺陷检测设备需求攀升,TESCAN推出12寸晶圆无损检测方案——访泰思肯亚太区总裁李荣光
    3月20日-22日,全球规模最大、规格最高的半导体业界盛会SEMICON China 2024在上海新国际博览中心举办。展会现场,TESCAN与代理商亚科电子共同亮相N2馆,展示了其卓越的半导体封装失效分析解决方案和整片晶圆无损检测方案。对于先进半导体封装失效分析的解决方案,TESCAN带来了无损检测和破坏性分析的两类方案选项。无损检测方面,TESCAN推出了三款Micro-CT型号,具有不同的空间分辨率和适用范围,创新之处分别在于可以实现复杂的原位实验、全球唯一搭载能谱CT的高通量、多尺度micro-CT设备、以及同时实现亚微米空间分辨率和秒级时间分辨率的设备。破坏性分析方面,TESCAN引入了激光切割与等离子体FIB-SEM(PFIB)截面加工相结合的大体积工作流程,等离子FIB-SEM(PFIB)半导体器件的高质量平面逐层去层等创新技术。在整片晶圆无损检测方案方面,TESCAN提供了针对最大12寸晶圆的整片无损检测方案,通过特殊的超大样品室设计,可以适用于12英寸(300 mm)晶圆的缺陷检测和FIB样品制备,解决了以往晶圆裂片方式无法进行整片晶圆表征的问题。展会期间,仪器信息网就解决方案、竞争优势、行业发展趋势等话题采访了泰思肯贸易(上海)有限公司亚太区总裁李荣光。以下是现场采访视频:
  • 高光谱成像技术对祁门红茶等级的无损检测
    茶是世界上最有价值和最流行的饮品之一,茶叶不仅可以提高机体免疫力,而且可以对抗疾病。红茶在世界茶产品中是主流的消费产品,中国生产的祁门红茶是世界三大高香红茶之一,它具有独特的果香气味,受到很多人的青睐。随着人们对红茶需求的不断增加,红茶的品质越来越受到重视。目前,茶叶市场存在以次充好的现象,但仅凭感官评价正确分辨茶叶品质好坏是比较困难的,而无损检测具有快速、精确和评价标准稳定的特点,因此实现茶叶的快速无损鉴别是十分必要的。本文利用近红外高光谱成像系统(900~1700 nm)对祁门红茶的6个等级进行分类,比较分析了PCA、MDS、t-SNE和Sammon四种不同降维技术,建立SVM和极限学习机(Extreme Learning Machine,ELM)模型并生成高光谱图像像素空间分类图。应用的900-1700nm高光谱相机,可采用杭州彩谱科技有限公司产品FS-15。短波近红外高光谱相机,采集速度全谱段可达200FPS,被广泛应用于成分识别,物质鉴别,机器视觉,农产品品质,屏幕检测等领域。1.2实验方法1.2.1数据采集近红外高光谱采集仪的光谱范围为900~1700 nm,光谱分辨率为3nm,共256个波段。在实验中将茶叶样本均匀的平铺在直径为5cm,高为2cm的圆形容器中,放在前进速度为1.68 cm/s的移动台上进行图像采集,曝光时间为20 ms,镜头与样本之间的距离为32 cm。为避免外部光线影响,高光谱图像的采集过程在暗箱中进行。原始高光谱图像噪声较大,故对其进行图像校正。本文采用黑白校正和最小噪声分离变换(Minimum Noise Fraction,MNF)方法对原始数据进行去噪处理。使用ENVI5.3软件,提取50×50像素中心区域作为感兴趣区域(Region of Interest,ROI),计算其平均光谱作为样本的原始光谱。各等级的茶叶样本按照3:2分为训练集和测试集,训练集包含288个样本,测试集包含192个样本。1.2.2数据处理1.2.2.1数据预处理图像采集过程中受到暗电流噪声、探测器灵敏度和光学传输特性等因素影响,导致采集的图像质量受到影响,需要对采集图片进行黑白校正。在相同的采集条件下,分别采集反射率接近100%的白帧图像和反射率接近为0%的黑帧图像。2结果与分析2.1 样本光谱特征由于卤素灯在初始阶段光照强度不均匀以及仪器噪声影响,为了保证数据的准确性和实验结果的可靠性,剔除900~980 nm和1650~1700 nm,选取光谱范围在980~1650 nm的203条光谱带作为祁门红茶的原始光谱数据。所有样本的原始光谱曲线如图1所示,光谱数据受到随机噪声和散射效应的干扰,需要对其进行预处理。本文对原始光谱分别采用SG平滑滤波(Savitzky-Golay Filtering,SG)、标准正交变换(Standard Normal Variate,SNV)、多元散射校正(Multiplicative Scatter Correction,MSC)、SG-SNV和SG-MSC等算法对数据进行预处理。SG可以消除或减弱随机噪声,SNV和MSC用来校正散射现象,SG-SNV和SG-MSC对原始算法进行了优化。实验结果表明,SG-SNV预处理效果优于其他算法。该算法有效地修正了光散射引起的光谱基线漂移问题,使光谱的吸收峰位置更加突出,光谱曲线如图2所示。祁门红茶6个等级的平均光谱曲线如图3所示,不同等级的茶叶在三个峰处反射率差别较明显。由此可知,高光谱成像技术可建立分类模型对6个等级的祁门茶叶进行识别。2.2 高维数据可视化利用MDS、Sammon、t-SNE和PCA等算法对高光谱图像进行高维数据的低维可视化。实验结果如图4所示,不同颜色的聚类代表不同的茶叶等级,只有t-SNE可以将6个等级的茶叶明确区分。如图4(a)、图4(b)、图4(d)所示,MDS和PCA不能将G1和G4完全区分开,Sammon不能将G5、G6以及G1、G3完全区分开,主要原因是该样本具有相似的光谱特征。与PCA和MDS相比,Sammon对6个等级祁门红茶的可视化效果较差。由于Sammon映射没有显式地表示转换函数.该算法只是提供了一种度量方法来衡量转换结果,故分离簇的能力不强。PCA和MDS无法保持高维空间的数据结构,因其只利用了远处数据点的信息,所以分离簇能力较弱。如图4(c)所示,与其他算法相比,t-SNE能够捕获数据的非线性和邻域信息,故可呈现较好的可视化效果。由实验结果可知,t-SNE识别最大分离簇数的能力优于PCA、MDS和Sammon。光谱数据进行判别的实验结果。其中,SVM模型惩罚系数c为1.2,核函数系数g为2.8,ELM模型的隐层节点数为5。由实验结果知,SVM和SG-SNV-SVM模型,训练集和测试集的准确率分别为100%。ELM模型的识别效果较差,ELM模型的训练集和测试集准确率分别为90.27%和85.93%,SG-SNV-ELM模型的训练集和测试集识别率分别为98.61%和96.35%。预处理之后的SVM模型分类精度没有发生变化,而经过预处理的ELM模型分类精度显著提高。由此可知,SG-SNV预处理对ELM得到有效应用。图5是不同模型的混淆矩阵结果。图5(a)混淆矩阵结果存在较多识别错误,G2中10个样本和3个样本被分别识别为G1和G4,G3中3个样本被识别为G4,G4中3个样本被识别为G3,G5中1个样本和3个样本被分别识别为G4和G6,G6中4个样本被识别为G5。图5(b)混淆矩阵结果出现少量识别错误,G3中1个样本被识别为G1,G4中4个样本被识别为G2,G6中1个样本被识别为G5。图5(c)和图5(d)的混淆矩阵结果完全正确。为了可视化6个等级祁门红茶的差异,对不同等级茶叶的像素光谱信息建立SVM和ELM识别模型,实验结果如图6示。如图6(a)所示,提取灰度图像,如图6(b)、图6(c),祁门红茶等级分类图由上到下依次为一级、二级、三级、四级、五级和六级。由图6(b)所示,SVM模型将6个等级的祁门红茶识别为各自相应的等级,但也存在一些像素点分类错误,特别是圆形容器边缘的误分类尤为明显。由图6(c)所示,ELM模型的分类图中不仅边缘像素存在误分类,而且各等级之间存在严重误分类。除去边缘分类错误,造成不同等级茶叶误分类的主要原因是光谱的相似性。误分类的另一个原因可能是茶叶的纯度,例如,将低等级的茶叶掺入高等级茶叶中进行混合售卖盈利。SVM模型的识别结果优于ELM模型。因此,SVM有较好的识别效果和性能。3结论本文利用近红外高光谱成像技术,结合SNV-SG、PCA、MDS、Sammon及t-SNE算法,基于光谱特征,分别建立祁门红茶等级快速无损识别的SVM模型和ELM模型。结果显示,t-SNE能更好地分离不同等级的祁门红茶,其高维空间邻近数据点的信息可以保持低维空间中的数据结构。基于光谱特征的SVM模型和ELM模型的测试集识别率分别为100%和96.35%。因此,近红外高光谱成像技术结合机器学习在茶叶产品分类的应用领域具有很大潜力。
  • 硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤
    硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤个硫化物的分解代谢可改善缺氧性脑损伤 -哺乳动物的大脑极易遭受缺氧影响- 大脑对缺氧敏感的机制尚不完全清楚。H2S是一种抑制线粒体呼吸的气体,缺氧可以诱导H2S的积累。Eizo Marutani等人研究发现,在小鼠、大鼠和自然耐缺氧的地松鼠中,大脑对缺氧的的敏感性与SQOR的水平及分解硫化物的能力成反比。硫醌氧化还原酶(sulfide: quinone oxidoreductase , SQOR)是一种谷胱甘肽还原酶家族的膜结合黄素蛋白,为硫化物氧化解毒的一种关键酶。沉默的SQOR增加了大脑对缺氧的敏感性,而神经元特异性的SQOR表达则阻止了缺氧诱导的硫化物积累、生物能量衰竭和缺血性脑损伤。降低线粒体中SQOR的表达,不仅增加了大脑对缺氧的敏感性,也增加了心脏和肝脏对缺氧的敏感性。硫化物的药理清除维持了缺氧神经元的线粒体呼吸,并使小鼠能够抵抗缺氧。相关研究于2021年5月发表在Nature子刊Nature communications上,题为《Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury》,该研究由美国马萨诸塞州总医院以及哈佛医学院共同完成。该研究团队一开始的研究方向并不是寻找可以治疗脑卒中的靶点,他们的研究方向是「人体冬眠」,就像以往科幻电影里的那种,得了某种不治之症,然后进行冷冻或者其他技术的冬眠,等待科技进步以后,再次复苏。一开始,他们是要寻找可以对小鼠进行催眠的物质,锁定在了H2S。期初,吸入H2S的小鼠进入了一种「冬眠」状态,体温下降,无法动弹。但是,令人惊讶的是,小鼠很快就对吸入H2S的影响产生了耐受性。到了第五天,他们行动正常,不再受到H2S的影响。更有趣的现象是,研究团队发现,对H2S耐受的小鼠,对缺氧也能非常好的耐受。因而研究团队提出了SQOR基因在耐缺氧中起发挥重要作用的假设。实验方法描述所有小鼠都被饲养在12小时的昼/夜循环中,温度在20-25°C之间,湿度在40%-60%之间。 -间歇性H2S吸入- 小鼠暴露于80 ppmH2S的空气中连续5天,每天4小时。实验过程中实时监测H2S浓度和FiO2。每天在H2S吸入前后测量直肠温度,以检查H2S对体温的影响。 -CO2产生量的测量- 最后一次的吸入空气或H2S24小时后,在对照组或硫化物预处理小鼠中测量二氧化碳的产生。将小鼠放置在全身体积描记系统内,并测量二氧化碳的产量。 -小鼠的缺氧和缺氧耐受性- 为了测量缺氧耐受性,在最后一次空气或H2S吸入24小时后,将小鼠放入透明的塑料室中。然后,用低氧气体混合物以1 L/min连续冲洗腔室,以达到所需的FiO2。在缺氧暴露期间连续观察小鼠最多60 min,当小鼠出现严重痛苦迹象(扭动或发作、呼吸频率低于6/分钟和尿失禁)时,将其取出,用5%异氟烷安乐死并视为死亡。 -组织采集- 将小鼠采用异氟醚麻醉,呼吸机机械通气。用空气或缺氧气体混合物通气3 min后,将小鼠进行安乐死,开始取材。实验数据a:对照组和硫化物预处理组(SPC)小鼠的体温b:二氧化碳产生率(VCO2) c:血浆中硫化物的浓度d:血浆中的硫代硫酸盐、脑组织中的硫化物浓度f:脑组织中的硫代硫酸盐、 g:存活率h:小鼠在5% O2低氧下的VCO2i:常氧和5%低氧下,脑组织中的硫化物j:per sulfide,k NADH/NAD+比l:乳酸水平。m脑组织中的SQOR相对表达量,n、o:脑组织和心脏组织中 SQOR蛋白水平p、q:离体脑线粒体的氧气消耗速率 (OCR)r:计算得到的 ATP转换率。地松鼠的缺氧耐受性和硫胺分解代谢增强研究团队用RNA沉默SQOR,发现可增加大脑对缺氧的敏感性,而神经元特异性SQOR的表达可阻止缺氧诱导的硫化物积聚、生物能衰竭和缺血性脑损伤。SQOR可改善神经元细胞的线粒体功能降低线粒体的SQOR基因的表达,不只是大脑,而且心脏、肝脏对缺氧的敏感性都增加了。硫化物清除剂的作用通过药物清除硫化物,可维持缺氧神经元的线粒体呼吸过程,使小鼠耐受缺氧。该研究阐明了硫化物分解代谢在缺氧时能量平衡中的关键作用,并确定了缺血性脑损伤的治疗靶点。 在自然界中很多强有力的证据可以证明该研究的结论。例如,已知雌性哺乳动物比雄性哺乳动物更能抵抗缺氧,而前者的SQOR水平更高。当女性的SQOR水平被人为降低时,她们就更容易缺氧(雌激素可能是观察到的SQOR增加的原因),例如更年期。此外,一些冬眠动物,如地松鼠,对缺氧有很强的耐受性,这使得它们能够在冬季身体新陈代谢减缓的情况下生存下来。一只地松鼠的大脑比同样大小的老鼠的SQOR高出100倍。该研究的主要研究者说:“人脑的SQOR水平非常低,这意味着即使是少量的H2S积累,就可以影响神经元的健康。我们希望有一天我们研发出像SQOR一样有效的药物,这些药物可以用来治疗缺血性中风,以及心脏骤停引起的缺氧。 -塔望科技-解决方案- 全身体积描记系统小鼠放置于体积描记器内,可以实时监测呼吸,也可进行低氧干预、H2S暴露。可进行低氧耐受实验,也可监测动物的 耗氧量、CO2产生量、呼吸代谢率等。全身暴露染毒系统可以进行长期H2S暴露染毒、低氧实验等。动物能量代谢系统可以综合评估动物不同处理后的各种表型变化:进食量、进水量、进食进水模式、活动量、耗氧量、CO2产生量、呼吸代谢率等。动物低氧高氧实验系统各种常压/低压/高压下的缺氧/高氧实验。可进行恒定低氧,也可进行间歇低氧。 -相关文献- Marutani E, Morita M, Hirai S et al. "Sulfide catabolism ameliorates hypoxic brain injury".[J]. Nat Commun 12, 3108 (2021). &bull end &bull
  • 二手车市场混乱:200余项“专业检测”测不出问题
    近日,重庆市一位雷先生花费20万元在二手车交易平台上购买了一辆二手汽车,该平台声称汽车经过了249项专业检查,然而在办理过户时,雷先生购买的汽车却被车管所交警检测为事故车,无法过户。记者调查发现,仅在最近几个月,就有多起二手车买卖出现严重质量问题,二手车交易平台问题频发,不仅给车主造成困扰,也引起社会各界的广泛关注。  事故车成“准新车”、里程表遭篡改看不出  据媒体报道,今年10月30日,雷先生在“人人车”上看中一辆二手车,根据该平台描述,这辆车车况很好且无事故记录,几乎是一辆“准新车”。在后续电话沟通中,他再次确认车况,也得到了肯定的答复。该平台还告诉雷先生,在交易前还有一个专业的复检,共有249项“专业检查”,在检查合格后,雷先生将车提回了家,但没过多久,就出现了本文开头所描述的一幕。  记者了解到,今年8月,广东省消费者协会也曾通报一起二手车交易问题,消费者孙先生通过二手车交易平台“瓜子二手车”购买了一辆汽车,经该平台259项“专业检测”后显示里程数为9000公里,但在行驶一段时间后,孙先生发现汽车频频出现故障,便将车开至4S店进行检测。检测结果显示,该车在孙先生购买前最后一次保养里程为54294公里,4S店工作人员提醒孙先生,车辆里程表可能被卖家篡改,之前的检测结果存在问题。  记者就所谓“专业检测”测不出汽车问题一事联系了某二手车平台销售人员,对于二手车检测方是否为第三方机构,对方表示都是由平台负责检测。面对记者对检测提出的疑问,对方还表示,如果仍不放心,购车前还会联系合作的4S店进行检测,记者随即询问是否为与汽车品牌对应的4S店,对方则表示:“车辆太多了,什么品牌都有,不可能每个品牌都找相应的4S店,我们有自己专门合作的4S店,所有车都由他们检测。”  “专业检测”如同走过场 消费者维权屡遭推诿  针对最近几起媒体曝光的二手车交易问题,不少网友表示质疑。网友“红星”留言:“那么严重的事故车,249项检查都查不出来真是太糊弄人了!”网友“金雷雨”评论:“为什么交警看一眼就能看出来的问题,这些平台自称专业的检测却看不出来”  对于所谓的上百道检测程序,多位业内人士都表示大多数检测都是“走过场”,形同虚设。二手车高级评估师高大鹏表示:“平台为了利益在检测过程中所设的标准较低,检测质量与4S店的专业检测相比差距很大,目前所有二手车电商理论上都存在质量风险。”  除了汽车质量问题之外,购车者在后续维权的过程中也是困难重重,记者采访了多位购买二手车遭遇质量问题的车主,大多数车主在维权过程中都遇到了平台与原车主之间的相互推诿,导致维权久拖不决。  一位维权车主告诉记者,自己一开始相信平台的检测质量,但不久汽车就遇到问题,之后再联系客服对方就说是原车主提供的汽车信息不实,建议联系原车主,而原车主又说车是通过平台卖出的,要退车就联系平台。“可当初这些平台都声称有严格的检测,而且出现质量问题可以全额赔付,等到真的出问题了,才知道维权有多难。”这名车主说。  山东统河律师事务所律师陈林认为:“目前二手车交易市场良莠不齐,一些二手车商家存在消费欺诈行为,在没有具体监管规定出台之前,如需购买尽量选择正规的二手车交易公司,签订正规交易合同,明确各方责任,避免日后维权时出现互相推诿的情况,为维护自身权益留下有力凭证。”  各方呼吁应出台相关政策规范二手车交易  中国汽车流通协会一份针对二手车电商行业的调查分析认为,当前缺乏对二手车网络买卖的政府及行业监管,缺乏管理措施是导致二手车电商鱼龙混杂的原因之一。消费者应该谨慎购买二手车,同时二手车平台也应加强自律。  有专家认为,通过电商平台进行二手车交易是比较新颖的方式,但是很多平台的车都是自己检测自己卖,难以保证质量。中国汽车流通协会副秘书长罗磊表示,二手车市场因为检测标准不统一、诚信交易难保障等问题一直被外界诟病,也影响其市场规模化发展。希望在政府的支持下,制定统一的检测标准,对二手车的车况进行客观认证,向消费者公示车况信息,并建立规范的二手车行业信息公开制度,最大程度上消除信息不对称现象。  不少网友也呼吁:“不能等事情放到网上,被大家关注之后才着手解决问题,如果能够建立起制度化的保障措施,例如对二手车交易市场出台相关的规范条例,再有类似事件发生,可能会得到更好更快速的处理结果。”  “消费者在选购二手车时一定要树立防范意识,谨慎购买。对于这类新兴市场,相关部门也应尽快出台具体的法律法规,从质量检测、买卖交易、消费者权益保障等各个方面对二手车交易市场予以规范。”陈林说。
  • 2023 Q.C.China:无损检测行业盛会来啦~
    走过二十六载历程 相聚上海疫情搅局三年,线下观展应了一筹“莫展”的景,但守得云开见月明,疫情散去终相逢。这不,踏着后疫情时代经济全面复苏的热浪,我们乘风破浪而来。诚挚邀请地点:上海世贸商城一层(上海市兴义路99号)时间:2023年10月25-27日展品范围无损检测技术及设备超声波探伤仪器、电磁(涡流)检测仪器、磁粉探伤仪器、射线探伤仪器、渗透检验仪器、声成像与声全息设备、声发射设备、试块、试片、刻伤机、探头、耦合剂、磁粉、X光胶片、X光管、胶片干燥箱、冲洗药、观片灯、射线房、滤片、射线报警器、密度计、测厚仪、检漏仪、内窥镜、加磁器、磁悬液、反差增强剂物理测试与材料试验机图像分析处理系统、金相显微镜、电子显微镜、金相图相分析系统、微区分析仪器、材料结构分析仪器、环境测试仪器、电子探针、硬度计、抛光料(粉)、研磨机、破碎机、抛光机、切割机、筛分设备、金相砂纸、缺口拉削机、磨抛机、金相制样设备、镶样机、悬浮液、研磨膏、万能试验机、冲击试验机、硬度试验机、扭转试验机、疲劳试验机、拉伸试验机、动态冲击试验机、压力试验机、混凝土压力试验机、恒温恒湿试验机分析仪器与实验室设备光谱分析仪、气体分析仪、波谱分析仪、频谱分析仪、原子吸收仪、激光粒度仪、色谱仪、元素分析仪、质谱仪、电化学仪、热分析仪、表面分析仪、碳硫分析仪、分光光度仪、辅射测试仪、天平、坩埚、化学玻璃、各种标样、元素的标准液、各类实验室设备计量与测试技术几何量:量具(游标卡尺、内外径千分尺、百分表、千分表、大尺寸测量量具、长度和角度块规);量仪(测高仪、测长仪、水平仪、角度仪、投影仪、电感量仪、粗糙度仪、轮廓扫描仪、三坐标测量机、工具显微镜、影像测量仪、3D扫描、激光跟踪仪、圆度仪) 力学计量:质量计量、力值计量、硬度计量、容量与密度计量、转速与振动计量热工计量:温度计量、压力计量、流量与物位(液位)计量软件:各种计量与管理软件其他第三方检测、3D打印、五金工具组织机构主办单位上海材料研究所有限公司 支持单位中国机械工业联合会中国机械工程学会无损检测分会 中国机械工程学会理化检验分会 中国机械工程学会材料分会 全国无损检测标准化技术委员会 机械工业材料质量检测中心 机械工业无损检测中心支持媒体《无损检测》《腐蚀与防护》《造船技术》《中国测试》中缆在线《理化检验-化学分册》《无损探伤》《航空制造技术》《自动化仪表》QC检测仪器网《理化检验-物理分册》《中国特种设备安全》《钢结构》《现代科学仪器》郑州云同盟信息《机械工程材料》《压力容器》《分析仪器》材料与测试网联系方式上海材料研究所有限公司地址:上海市邯郸路99号邮编:200437电话:86-21-65555687、65556775-366传真:86-21-65526355E-mail:qc@mat-test.com联系人:王先生
  • 农业部例行监测配套混标及样品前处理-QuEChERS配套耗材现货供应!
    阿尔塔科技全面配合国家农产品质量安全例行监测(风险监测)计划,根据农产品(风险监测)实施细则中的监管品种推出配套标准品,为餐桌上的安全提供全方位保驾护航!农产品质量安全例行监测在农产品质量安全监管中占有重要地位,帮助监管部门最先了解农产品质量安全的基本情况,为监管工作提供技术支撑。阿尔塔科技提供例行监测全套解决方案,包括混标标准物质以及配套的样品前处理耗材:1. 蔬菜水果产品产品号中文名英文名1ST02031078种农药混标套装(2022/2021年国家农产品质量安全例行监测,蔬菜和水果检测农药分组)78 Pesticide Mix Kit2. 畜产品产品号中文名英文名1ST4763718种兽药混标套装(2022/2021年国家农产品质量安全例行监测,畜产品检测兽药分组)18 Veterinary Mix Kit3. 禽肉禽蛋产品产品号中文名英文名1ST47639 13种兽药混标套装(2022/2021年国家农产品质量安全例行监测,禽肉禽蛋产品检测兽药分组)13 Veterinary Mix Kit4. 水产品产品号中文名英文名1ST4764028种兽药混标套装(2022/2021年国家农产品质量安全例行监测,水产品检测兽药分组)28 Veterinary Mix Kit5. 样品前处理-QuEChERS配套耗材
  • 【综述】碳化硅中的缺陷检测技术
    摘要随着对性能优于硅基器件的碳化硅(SiC)功率器件的需求不断增长,碳化硅制造工艺的高成本和低良率是尚待解决的最紧迫问题。研究表明,SiC器件的性能很大程度上受到晶体生长过程中形成的所谓杀手缺陷(影响良率的缺陷)的影响。在改进降低缺陷密度的生长技术的同时,能够识别和定位缺陷的生长后检测技术已成为制造过程的关键必要条件。在这篇综述文章中,我们对碳化硅缺陷检测技术以及缺陷对碳化硅器件的影响进行了展望。本文还讨论了改进现有检测技术和降低缺陷密度的方法的潜在解决方案,这些解决方案有利于高质量SiC器件的大规模生产。前言由于电力电子市场的快速增长,碳化硅(SiC,一种宽禁带半导体)成为开发用于电动汽车、航空航天和功率转换器的下一代功率器件的有前途的候选者。与由硅或砷化镓(GaAs)制成的传统器件相比,基于碳化硅的电力电子器件具有多项优势。表1显示了SiC、Si、GaAs以及其他宽禁带材料(如GaN和金刚石)的物理性能的比较。由于具有宽禁带(4H-SiC为~3.26eV),基于SiC器件可以在更高的电场和更高的温度下工作,并且比基于Si的电力电子器件具有更好的可靠性。SiC还具有优异的导热性(约为Si的三倍),这使得SiC器件具有更高的功率密度封装,具有更好的散热性。与硅基功率器件相比,其优异的饱和电子速度(约为硅的两倍)允许更高的工作频率和更低的开关损耗。SiC优异的物理特性使其非常有前途地用于开发各种电子设备,例如具有高阻断电压和低导通电阻的功率MOSFET,以及可以承受大击穿场和小反向漏电流的肖特基势垒二极管(SBD)。性质Si3C-SiC4H-SiCGaAsGaN金刚石带隙能量(eV)1.12.23.261.433.455.45击穿场(106Vcm−1)0.31.33.20.43.05.7导热系数(Wcm−1K−1)1.54.94.90.461.322饱和电子速度(107cms−1)1.02.22.01.02.22.7电子迁移率(cm2V−1s−1)150010001140850012502200熔点(°C)142028302830124025004000表1电力电子用宽禁带半导体与传统半导体材料的物理特性(室温值)对比提高碳化硅晶圆质量对制造商来说很重要,因为它直接决定了碳化硅器件的性能,从而决定了生产成本。然而,低缺陷密度的SiC晶圆的生长仍然非常具有挑战性。最近,碳化硅晶圆制造的发展已经完成了从100mm(4英寸)到150mm(6英寸)晶圆的艰难过渡。SiC需要在高温环境中生长,同时具有高刚性和化学稳定性,这导致生长的SiC晶片中存在高密度的晶体和表面缺陷,导致衬底和随后制造的外延层质量差。图1总结了SiC中的各种缺陷以及这些缺陷的工艺步骤,下一节将进一步讨论。图1SiC生长过程示意图及各步骤引起的各种缺陷各种类型的缺陷会导致设备性能不同程度的劣化,甚至可能导致设备完全失效。为了提高良率和性能,在设备制造之前检测缺陷的技术变得非常重要。因此,快速、高精度、无损的检测技术在碳化硅生产线中发挥着重要作用。在本文中,我们将说明每种类型的缺陷及其对设备性能的影响。我们还对不同检测技术的优缺点进行了深入的讨论。这篇综述文章中的分析不仅概述了可用于SiC的各种缺陷检测技术,还帮助研究人员在工业应用中在这些技术中做出明智的选择(图2)。表2列出了图2中检测技术和缺陷的首字母缩写。图2可用于碳化硅的缺陷检测技术表2检测技术和缺陷的首字母缩写见图SEM:扫描电子显微镜OM:光学显微镜BPD:基面位错DIC:微分干涉对比PL:光致发光TED:螺纹刃位错OCT:光学相干断层扫描CL:阴极发光TSD:螺纹位错XRT:X射线形貌术拉曼:拉曼光谱SF:堆垛层错碳化硅的缺陷碳化硅晶圆中的缺陷通常分为两大类:(1)晶圆内的晶体缺陷和(2)晶圆表面处或附近的表面缺陷。正如我们在本节中进一步讨论的那样,晶体学缺陷包括基面位错(BPDs)、堆垛层错(SFs)、螺纹刃位错(TEDs)、螺纹位错(TSDs)、微管和晶界等,横截面示意图如图3(a)所示。SiC的外延层生长参数对晶圆的质量至关重要。生长过程中的晶体缺陷和污染可能会延伸到外延层和晶圆表面,形成各种表面缺陷,包括胡萝卜缺陷、多型夹杂物、划痕等,甚至转化为产生其他缺陷,从而对器件性能产生不利影响。图3SiC晶圆中出现的各种缺陷。(a)碳化硅缺陷的横截面示意图和(b)TEDs和TSDs、(c)BPDs、(d)微管、(e)SFs、(f)胡萝卜缺陷、(g)多型夹杂物、(h)划痕的图像生长在4°偏角4H-SiC衬底上的SiC外延层是当今用于各种器件应用的最常见的晶片类型。在4°偏角4H-SiC衬底上生长的SiC外延层是当今各种器件应用中最常用的晶圆类型。众所周知,大多数缺陷的取向与生长方向平行,因此,SiC在SiC衬底上以4°偏角外延生长不仅保留了下面的4H-SiC晶体,而且使缺陷具有可预测的取向。此外,可以从单个晶圆上切成薄片的晶圆总数增加。然而,较低的偏角可能会产生其他类型的缺陷,如3C夹杂物和向内生长的SFs。在接下来的小节中,我们将讨论每种缺陷类型的详细信息。晶体缺陷螺纹刃位错(TEDs)、螺纹位错(TSDs)SiC中的位错是电子设备劣化和失效的主要来源。螺纹刃位错(TSDs)和螺纹位错(TEDs)都沿生长轴运行,Burgers向量分别为和1/3。TSDs和TEDs都可以从衬底延伸到晶圆表面,并带来小的凹坑状表面特征,如图3b所示。通常,TEDs的密度约为8000-10,0001/cm2,几乎是TSDs的10倍。扩展的TSDs,即TSDs从衬底延伸到外延层,可能在SiC外延生长过程中转化为基底平面上的其他缺陷,并沿生长轴传播。Harada等人表明,在SiC外延生长过程中,TSDs被转化为基底平面上的堆垛层错(SFs)或胡萝卜缺陷,而外延层中的TEDs则被证明是在外延生长过程中从基底继承的BPDs转化而来的。基面位错(BPDs)另一种类型的位错是基面位错(BPDs),它位于SiC晶体的平面上,Burgers矢量为1/3。BPDs很少出现在SiC晶圆表面。它们通常集中在衬底上,密度为15001/cm2,而它们在外延层中的密度仅为约101/cm2。Kamei等人报道,BPDs的密度随着SiC衬底厚度的增加而降低。BPDs在使用光致发光(PL)检测时显示出线形特征,如图3c所示。在SiC外延生长过程中,扩展的BPDs可能转化为SFs或TEDs。微管在SiC中观察到的常见位错是所谓的微管,它是沿生长轴传播的空心螺纹位错,具有较大的Burgers矢量分量。微管的直径范围从几分之一微米到几十微米。微管在SiC晶片表面显示出大的坑状表面特征。从微管发出的螺旋,表现为螺旋位错。通常,微管的密度约为0.1–11/cm2,并且在商业晶片中持续下降。堆垛层错(SFs)堆垛层错(SFs)是SiC基底平面中堆垛顺序混乱的缺陷。SFs可能通过继承衬底中的SFs而出现在外延层内部,或者与扩展BPDs和扩展TSDs的变换有关。通常,SFs的密度低于每平方厘米1个,并且通过使用PL检测显示出三角形特征,如图3e所示。然而,在SiC中可以形成各种类型的SFs,例如Shockley型SFs和Frank型SFs等,因为晶面之间只要有少量的堆叠能量无序可能导致堆叠顺序的相当大的不规则性。点缺陷点缺陷是由单个晶格点或几个晶格点的空位或间隙形成的,它没有空间扩展。点缺陷可能发生在每个生产过程中,特别是在离子注入中。然而,它们很难被检测到,并且点缺陷与其他缺陷的转换之间的相互关系也是相当的复杂,这超出了本文综述的范围。其他晶体缺陷除了上述各小节所述的缺陷外,还存在一些其他类型的缺陷。晶界是两种不同的SiC晶体类型在相交时晶格失配引起的明显边界。六边形空洞是一种晶体缺陷,在SiC晶片内有一个六边形空腔,它已被证明是导致高压SiC器件失效的微管缺陷的来源之一。颗粒夹杂物是由生长过程中下落的颗粒引起的,通过适当的清洁、仔细的泵送操作和气流程序的控制,它们的密度可以大大降低。表面缺陷胡萝卜缺陷通常,表面缺陷是由扩展的晶体缺陷和污染形成的。胡萝卜缺陷是一种堆垛层错复合体,其长度表示两端的TSD和SFs在基底平面上的位置。基底断层以Frank部分位错终止,胡萝卜缺陷的大小与棱柱形层错有关。这些特征的组合形成了胡萝卜缺陷的表面形貌,其外观类似于胡萝卜的形状,密度小于每平方厘米1个,如图3f所示。胡萝卜缺陷很容易在抛光划痕、TSD或基材缺陷处形成。多型夹杂物多型夹杂物,通常称为三角形缺陷,是一种3C-SiC多型夹杂物,沿基底平面方向延伸至SiC外延层表面,如图3g所示。它可能是由外延生长过程中SiC外延层表面上的下坠颗粒产生的。颗粒嵌入外延层并干扰生长过程,产生了3C-SiC多型夹杂物,该夹杂物显示出锐角三角形表面特征,颗粒位于三角形区域的顶点。许多研究还将多型夹杂物的起源归因于表面划痕、微管和生长过程的不当参数。划痕划痕是在生产过程中形成的SiC晶片表面的机械损伤,如图3h所示。裸SiC衬底上的划痕可能会干扰外延层的生长,在外延层内产生一排高密度位错,称为划痕,或者划痕可能成为胡萝卜缺陷形成的基础。因此,正确抛光SiC晶圆至关重要,因为当这些划痕出现在器件的有源区时,会对器件性能产生重大影响。其他表面缺陷台阶聚束是SiC外延生长过程中形成的表面缺陷,在SiC外延层表面产生钝角三角形或梯形特征。还有许多其他的表面缺陷,如表面凹坑、凹凸和污点。这些缺陷通常是由未优化的生长工艺和不完全去除抛光损伤造成的,从而对器件性能造成重大不利影响。检测技术量化SiC衬底质量是外延层沉积和器件制造之前必不可少的一步。外延层形成后,应再次进行晶圆检查,以确保缺陷的位置已知,并且其数量在控制之下。检测技术可分为表面检测和亚表面检测,这取决于它们能够有效地提取样品表面上方或下方的结构信息。正如我们在本节中进一步讨论的那样,为了准确识别表面缺陷的类型,通常使用KOH(氢氧化钾)通过在光学显微镜下将其蚀刻成可见尺寸来可视化表面缺陷。然而,这是一种破坏性的方法,不能用于在线大规模生产。对于在线检测,需要高分辨率的无损表面检测技术。常见的表面检测技术包括扫描电子显微镜(SEM)、原子力显微镜(AFM)、光学显微镜(OM)和共聚焦微分干涉对比显微镜(CDIC)等。对于亚表面检测,常用的技术包括光致发光(PL)、X射线形貌术(XRT)、镜面投影电子显微镜(MPJ)、光学相干断层扫描(OCT)和拉曼光谱等。在这篇综述中,我们将碳化硅检测技术分为光学方法和非光学方法,并在以下各节中对每种技术进行讨论。非光学缺陷检测技术非光学检测技术,即不涉及任何光学探测的技术,如KOH蚀刻和TEM,已被广泛用于表征SiC晶圆的质量。这些方法在检测SiC晶圆上的缺陷方面相对成熟和精确。然而,这些方法会对样品造成不可逆转的损坏,因此不适合在生产线中使用。虽然存在其他非破坏性的检测方法,如SEM、CL、AFM和MPJ,但这些方法的通量较低,只能用作评估工具。接下来,我们简要介绍上述非光学技术的原理。还讨论了每种技术的优缺点。透射电子显微镜(TEM)透射电子显微镜(TEM)可用于以纳米级分辨率观察样品的亚表面结构。透射电镜利用入射到碳化硅样品上的加速电子束。具有超短波长和高能量的电子穿过样品表面,从亚表面结构弹性散射。SiC中的晶体缺陷,如BPDs、TSDs和SFs,可以通过TEM观察。扫描透射电子显微镜(STEM)是一种透射电子显微镜,可以通过高角度环形暗场成像(HAADF)获得原子级分辨率。通过TEM和HAADF-STEM获得的图像如图4a所示。TEM图像清晰地显示了梯形SF和部分位错,而HAADF-STEM图像则显示了在3C-SiC中观察到的三种SFs。这些SFs由1、2或3个断层原子层组成,用黄色箭头表示。虽然透射电镜是一种有用的缺陷检测工具,但它一次只能提供一个横截面视图,因此如果需要检测整个碳化硅晶圆,则需要花费大量时间。此外,透射电镜的机理要求样品必须非常薄,厚度小于1μm,这使得样品的制备相当复杂和耗时。总体而言,透射电镜用于了解缺陷的基本晶体学,但它不是大规模或在线检测的实用工具。图4不同的缺陷检测方法和获得的缺陷图像。(a)SFs的TEM和HAADF图像;(b)KOH蚀刻后的光学显微照片图像;(c)带和不带SF的PL光谱,而插图显示了波长为480nm的单色micro-PL映射;(d)室温下SF的真彩CLSEM图像;(e)各种缺陷的拉曼光谱;(f)微管相关缺陷204cm−1峰的微拉曼强度图KOH蚀刻KOH蚀刻是另一种非光学技术,用于检测多种缺陷,例如微管、TSDs、TEDs、BDPs和晶界。KOH蚀刻后形成的图案取决于蚀刻持续时间和蚀刻剂温度等实验条件。当将约500°C的熔融KOH添加到SiC样品中时,在约5min内,SiC样品在有缺陷区域和无缺陷区域之间表现出选择性蚀刻。冷却并去除SiC样品中的KOH后,存在许多具有不同形貌的蚀刻坑,这些蚀刻坑与不同类型的缺陷有关。如图4b所示,位错产生的大型六边形蚀刻凹坑对应于微管,中型凹坑对应于TSDs,小型凹坑对应于TEDs。KOH刻蚀的优点是可以一次性检测SiC样品表面下的所有缺陷,制备SiC样品容易,成本低。然而,KOH蚀刻是一个不可逆的过程,会对样品造成永久性损坏。在KOH蚀刻后,需要对样品进行进一步抛光以获得光滑的表面。镜面投影电子显微镜(MPJ)镜面投影电子显微镜(MPJ)是另一种很有前途的表面下检测技术,它允许开发能够检测纳米级缺陷的高通量检测系统。由于MPJ反映了SiC晶圆上表面的等电位图像,因此带电缺陷引起的电位畸变分布在比实际缺陷尺寸更宽的区域上。因此,即使工具的空间分辨率为微米级,也可以检测纳米级缺陷。来自电子枪的电子束穿过聚焦系统,均匀而正常地照射到SiC晶圆上。值得注意的是,碳化硅晶圆受到紫外光的照射,因此激发的电子被碳化硅晶圆中存在的缺陷捕获。此外,SiC晶圆带负电,几乎等于电子束的加速电压,使入射电子束在到达晶圆表面之前减速并反射。这种现象类似于镜子对光的反射,因此反射的电子束被称为“镜面电子”。当入射电子束照射到携带缺陷的SiC晶片时,缺陷的带负电状态会改变等电位表面,导致反射电子束的不均匀性。MPJ是一种无损检测技术,能够对SiC晶圆上的静电势形貌进行高灵敏度成像。Isshiki等人使用MPJ在KOH蚀刻后清楚地识别BPDs、TSDs和TEDs。Hasegawa等人展示了使用MPJ检查的BPDs、划痕、SFs、TSDs和TEDs的图像,并讨论了潜在划痕与台阶聚束之间的关系。原子力显微镜(AFM)原子力显微镜(AFM)通常用于测量SiC晶圆的表面粗糙度,并在原子尺度上显示出分辨率。AFM与其他表面检测方法的主要区别在于,它不会受到光束衍射极限或透镜像差的影响。AFM利用悬臂上的探针尖端与SiC晶圆表面之间的相互作用力来测量悬臂的挠度,然后将其转化为与表面缺陷特征外观成正比的电信号。AFM可以形成表面缺陷的三维图像,但仅限于解析表面的拓扑结构,而且耗时长,因此通量低。扫描电子显微镜(SEM)扫描电子显微镜(SEM)是另一种广泛用于碳化硅晶圆缺陷分析的非光学技术。SEM具有纳米量级的高空间分辨率。加速器产生的聚焦电子束扫描SiC晶圆表面,与SiC原子相互作用,产生二次电子、背散射电子和X射线等各种类型的信号。输出信号对应的SEM图像显示了表面缺陷的特征外观,有助于理解SiC晶体的结构信息。但是,SEM仅限于表面检测,不提供有关亚表面缺陷的任何信息。阴极发光(CL)阴极发光(CL)光谱利用聚焦电子束来探测固体中的电子跃迁,从而发射特征光。CL设备通常带有SEM,因为电子束源是这两种技术的共同特征。加速电子束撞击碳化硅晶圆并产生激发电子。激发电子的辐射复合发射波长在可见光谱中的光子。通过结合结构信息和功能分析,CL给出了样品的完整描述,并直接将样品的形状、大小、结晶度或成分与其光学特性相关联。Maximenko等人显示了SFs在室温下的全彩CL图像,如图4d所示。不同波长对应的SFs种类明显,CL发现了一种常见的单层Shockley型堆垛层错,其蓝色发射在~422nm,TSD在~540nm处。虽然SEM和CL由于电子束源而具有高分辨率,但高能电子束可能会对样品表面造成损伤。基于光学的缺陷检测技术为了在不损失检测精度的情况下实现高吞吐量的在线批量生产,基于光学的检测方法很有前途,因为它们可以保存样品,并且大多数可以提供快速扫描能力。表面检测方法可以列为OM、OCT和DIC,而拉曼、XRT和PL是表面下检测方法。在本节中,我们将介绍每种检测方法的原理,这些方法如何应用于检测缺陷,以及每种方法的优缺点。光学显微镜(OM)
  • 超声无损检/监测技术军事应用领域的发展动向与展望
    超声波是频率高于20 kHz的机械波,具有频率高、指向性好、能量集中,穿透性强等特点,应用领域广泛。近些年来,超声波传感技术发展迅速,在医疗健康领域(健康监测、疾病诊断)、工业领域(设备无损探伤、厚度测量、超声成像等)、交通运输领域(无人机、船舶等定位、追踪、导航和监控等)和军事应用领域(生化战剂的测量、航空检测等)得到普及应用。超声无损检/监测技术由于具有速度快、效率高、检测成本低等优势,且能够在极端条件下(高温高压、低温低压)实现无源感知、无线传播获取物理量,在军事应用领域显示出巨大潜力。本文在梳理超声无损检/监测技术的基础上,重点介绍几个发达国家在无损检/监测技术的布局及研究进展,结合军事应用前景,对无损检/监测技术的发展趋势进行探讨与展望。1 超声无损检/监测技术发展历程超声无损检测始于20世纪30年代。1935年,前苏联科学家SOKOLOV首次对超声检测材料中缺陷的技术申请了保护。1945年,美国Firestone公司研制出第一台脉冲回波式超声检测设备。20世纪60年代,超声检测设备在灵敏度、分辨力和放大器线性等主要性能上取得了突破性进展。20世纪70年代以后,电磁超声检测试验成功。1975年,美国康奈尔大学MAXFIELD和HULBER研究了应用于金属缺陷检测的电磁超声换能器(EMAT)。20世纪90年代,电磁超声进入实际商业应用。1989年,Innerspec公司发明了第一台电磁超声检测设备,并于1994年成为第一个电磁超声设备产业化厂家。1995年,美国约翰霍普金斯大学OURSLER和WAGNER采用剪切波,研制了窄带脉冲激光复合EMAT,应用于高温条件下的超声检测。2004年,日本福冈工业大学MURAYAMA等报道了可交替发射和接收高灵敏度的兰姆波和SH波、且不受焊接部分影响的EMAT,可对储罐和管道进行检测。2010年,日本东北大学URAYAMA等报道了降低噪声和改进信号处理的EMAT/EC(涡流)双探针,能够在高温环境下实现对管壁变薄的监测。2016年,英国华威大学THRING等使用聚焦EMAT,利用新的提高分辨率的方法,产生了2 MHz的瑞利波,可检测毫米级深度的缺陷。超声检/监测技术是超声领域应用极为广泛的一门技术,在军事领域应用广泛,其不但可以保证质量和保障安全,而且还可以节约能源和资源,降低成本,提高成品率,获得显著经济效益。2 超声无损检/监测技术发展动向传统无损检测技术由于设备笨重、检测速度慢、可检测范围小及自动化程度低,在检测大规模设施中的潜在损伤中(尤其在复杂环境下)可行性差且花费巨大。因此,大规模设施生命周期内多缺陷的智能化检测问题对无损检测技术提出了新挑战,一方面推动无损检测技术向高速、多物理场及多技术融合等方向发展;另一方面,也促进了无损检测技术与结构健康监测技术的相互融合。2.1 无损检测与结构健康监测相融合的无源无线声表面波传感技术声表面波(SAW)传感器具有强大的抗辐照能力、较宽的温度工作范围、无源工作以及固有的固态单片结构等优点,且可结合雷达射频收发技术实现无线信号感知,保证其在恶劣空间环境中的多参数压线检测性能。此外,声表面波器件可大批量、低成本制造,可进行RFID(射频识别)编码,并且体积和重量都很小,可广泛应用于航空航天工业领域高温高压高辐射等环境。2020年,NASA资助美国佩加森公司研究开发了首个应用于无损检测和结构健康监测的大型声表面波无线多传感器阵列系统。该工作还对无线声表面波温度传感器系统的基本元素进行分析与研究,包括测试框架和传感器阵列、构建用于声表面波器件实施的新RFID编码理论、实现声表面波器件模拟和新实施案例,以及后处理技术的系统配置分析。在美国国家航空航天局的一系列计划中(包括小型航天器计划),充气式飞行器和降落伞是太空交通工具安全与经济运行所必需的两种系统,这些复杂的系统结构给设计、分析和测试新系统带来了挑战。新的无源无线传感器(无需更换电池)可精确测量降落伞和充气结构的应变,从而使工程师们能够更好地理解这些复杂系统的行为,开发出能满足任务需求的更精确的模拟工具和设计结构。该传感器不但具备足够的安全裕度,而且不会产生不必要的额外重量和成本。可单独识别的无线传感器被部署在柔性结构的多个位置上,并由集中式读取器读取,从而确保在系统部署期间动态测量应变。2020年,NASA资助充气式航天器和降落伞用无源无线应变传感器研究,该研究中SENSANNA公司开发了新型无源无线声表面波应变传感器对降落伞和充气结构进行实时应变测量。这些设备可以由约几十个到一百个可单独识别的设备组成,协同工作,并由数据聚合器同时读取数据,可以保证不会出现传感器间的干扰。根据传输功率限制和环境的不同,可以在几十米或更大范围内无线读取传感器标签。为了满足海军探测推进剂的颗粒裂纹,并通过密封火箭发动机壳体进行无线传输数据的需求,2018年美国国防部资助美国智能感知系统公司开发一种新的推进剂健康(PHEM)监测系统。该系统将超声换能器作为信号发生器与传感器进行创新集成,采用超低功耗元件和电子设计。这种超声波推进剂监测传感器与数据传输链路的独特集成,使PHEM可检测推进剂的颗粒裂纹,并通过密封火箭发动机外壳的金属壁完成传感器数据传输,其中,压电传感器和致动器、低功耗电子器件和超级电容器拥有超过10年的使用寿命。因此,PHEM系统能够为军用飞机上的推进剂驱动装置提供长期可靠的监控。该项目的第一阶段通过设计和制造实验室规模的原型,展示PHEM系统的可行性,并展示其探测密封金属壳内推进剂颗粒裂纹和传输数据的能力;项目的第二阶段,通过改进和优化PHEM系统,开发全功能的原型,并证明其符合海军要求。SAW传感器系统可测量温度、应变、氢气以及磁场的变化,小尺寸的优点使其可插入各种应用系统。2019~2021年,NASA持续资助美国佩加森公司研究一套完全可操作的4.3 GHz无源传感器系统,该系统满足航天航空无线电子内部通信要求,研究人员重点开发以下关键技术组件:声表面波无源温度和应变传感器件、新的传感器天线和芯片级传感器天线集成、提供自适应射场收发器的软件定义无线电(SDR)、SDR控制软件和提取关键传感器信息的后处理软件。初步的研究结果表明,所有关键技术组件都可在4.3 GHz和200 MHz带宽下构建和实施,这将是SAW传感器及其无线无源系统技术的飞跃。2.2 用于船舶、管道、容器、混凝土等裂痕的现场无损超声检测技术几十年来,为了减轻重量和降低船舶重心,5xxx系列铝合金一直用作海洋船舶的材料。铝合金的敏化过程会造成晶间腐蚀损伤和应力腐蚀裂痕。美国海军希望能够开发一种快速获取材料状态及其敏感性的方法。2018年,美国海军资助美国技术数据分析公司(TDA)开发一种紧凑的传感器套件和监控系统,以检测5xxx系列铝合金的敏化程度,从而解决批次间的差异问题。TDA公司利用监测系统预测铝合金在敏化过程中容易出现的晶间腐蚀损伤和应力腐蚀裂痕,减少相同材料之间的脆弱性差异,满足美国海军对实时快速获取材料的状态及其敏感性的需求。在这项研究中,TDA公司采用一种原始方法,利用两种非破坏性技术(基于涡流的电导率和超声衰减)分离出两个独立的成分,即高角度晶界的微观结构及边界上物质的敏化状态。根据这些参数,使用近期建立的模型来计算引起批次间差异的敏化度。通常使用手持式超声波仪器对钢制容器、储罐、墙壁和管道进行腐蚀无损监测(包括钢壁的厚度测量),但这种方法既费时又费力,急需一种适用于密封通道的快速检测技术。2018年美国空军资助国际电子机械公司研发密闭通道区域的腐蚀无损评估技术。国际电子机械公司提出了一种快速腐蚀检测器(RCI),该检测器使用电磁超声传感器,内置机器视觉摄像系统,可自动分类腐蚀类型,绘制腐蚀位置和壁厚图,同时不需要应用耦合剂,也可快速覆盖大面积壁面,并允许用户单手高速扫描壁面。用于乏燃料存储的焊接不锈钢干式储罐出现应力腐蚀裂纹时,极易造成严重的环境危害。2019年,美国能源部资助INNESPEC技术公司开发用于材料结构健康实时监测的EMAT连续监测系统。该研究设计了首个冷喷雾EMAT磁致伸缩传感器原型,用于现场监测干储罐的腐蚀和裂纹扩展,同时将破坏和人为干预降至最低。该项目第一阶段评估具有不同粉末压力推进剂配置的便携式低压冷喷涂仪器的性能,以及使用手动喷枪在平坦、圆形或具有复杂几何形状的部件上产生均匀贴片的可行性,并测试在所述情况下使用EMAT产生超声波的效果,最终确定手动磁致伸缩贴片是否适合应用于干储罐监测。冷喷涂还允许人们使用导波来检测之前技术无法检测的区域。该项目的成果将大大促进核安全,防止和减少放射性泄漏及其对环境和人类健康的危害。混凝土裂纹及损伤的检测技术也取得重要进展。2021年,欧盟INFRASTAR计划资助波兰NeoStrain Spzoo公司和德国联邦材料研究所,提出一种利用新型嵌入式超声波传感器进行多结构损伤检测的主动技术。2.3 用于极端条件下实现物理量测量的超声传感技术飞行器在飞行过程中往往面临着极端环境条件(高温、高旋、高压等),在恶劣环境下原位实时获取系统及环境参数,对飞行器的设计与防护具有重要意义。2020年美国国防部资助Physical Sciences公司研究了一种超声波传感器,研究利用超声脉冲回波技术的非侵入性和远程询问能力,测量高超音速飞行器外壳板温度。开发的重点在于陶瓷/碳纤维基壳体等最具挑战性的表面材料方面,该方法可扩展到其他所有类型的材料,包括金属和烧蚀材料。该项目所开发的传感器能够处理来自不同深度多个界面的信号。项目第一阶段将演示高超声速、超音速冲压发动机应用相关材料及温度的原理证明,第二阶段将致力于实际高超声速试验台和飞行平台的系统加固和自动化。美国空军和航空航天工业迫切需要能够在涡轮发动机环境中提供实时监控的恶劣环境传感器。2015年美国空军资助美国环境技术公司(Environetix)研发可提供实时监测且可靠的恶劣环境传感器。该项目第一阶段验证了在1000 ℃高温环境中无线声表面波硅酸镧镓(LGS)温度传感器原型的稳定性,第二阶段对无线LGS声表面波传感器技术进行了成熟度TRL 4确认,并在涡轮发动机测试单元中进行了TRL 6验证。在该项目设计的恶劣环境下,无线无源小型传感器能够在1000 ℃以上对涡轮发动机进行监测,可对航空航天工业产生重大影响,其优势有:① 可靠运行数千小时甚至更长时间,并且可在测试单元的热区轻松运行最少4000小时;② 通过在其他传感器技术无法工作的位置无线监测发动机状况来验证发动机的建模和运行状况;③ 小尺寸和无线传感器操作,保证了密封、护罩和其他关键发动机位置的完整性;④ 去除用以提供所需传感信息的电线,节省了大量人力成本(传感器安装在涡轮机),减轻了重量,同时提高性能和可靠性;⑤ 通过更可靠的温度监测,降低发动机运行(或飞行)成本的同时,提高燃油效率和增加功率。除此之外,无线SAW传感器技术也有许多商业应用,如在发电、石油/天然气勘探、制造过程控制和其他高温恶劣环境中的应用。辐射条件下的超声传感技术研发也受到关注。在核工业中,受限的接触和高厚度部件通常限制了无损检测技术的应用。商用超声检测传感器的辐射耐受性局限在1~2 mGy的累积剂量,难以满足应用需求。英国创新署部署了由英国创新技术和科学有限公司承担的“耐辐射超声波传感器”研究。该公司主要致力于探索新型辐射弹性探测器的构建和测试,为核工业提供一个可靠的超声检测解决方案,以延长检测和监测时间。该研究成果有两种应用场景:① 在裂变核反应堆附近进行高辐射检测;② 在核废料处理场进行低辐射检测。在核工业中,超声波换能器在放射性环境下响应减弱,难以正常工作。针对该情况,英国精密声学有限公司开展耐辐射超声传感器的开发,建造和测试新型抗辐射超声换能器以及各种探头的装配技术,为核工业提供一种可靠的超声换能器解决方案。该项目开发了一系列原型超声探头,以满足特定的在役检测需求。日本NEDO先导研究项目——具有流量监控功能的实时超声波多相流量计研制(2019~2020年,北海道大学承担)共分为3个子课题,分别是:结合超声信号和多相流体动力学定律的数据同化流量计的研制;使用超声多普勒测量多相流体的脉动特性;使用超声脉冲回波扫描测量流体界面。JSPS的国际联合研究基金项目——联合开发在线超声多普勒测定技术(2018~2021年,北海道大学、瑞士联邦技术学院承担),重点开展3个主题研究,主题1是流速分布测量技术和流变控制方程的数据同化,主题2是通过超声波和光可视化调节空间分布的流变学,主题3是假定使用机器学习的流变大开发数据构建系统。2018年该项目已经开发了一种根据超声波多普勒流速分布仪获得的流速分布来测量不透明流体压力分布的方法。2019年,项目开发出一种通过水、油和气三相流中的超声波脉冲来测量相分布和流量的技术。日本防卫厅资助了MUT(超声换能器)声学超材料的声阻抗研究(2018年,日立制作所),该项目基于声阻抗匹配的物理模型,研发利用MEMS(微机电系统)技术实现主动控制声学特性的声学超材料。2.4 用于爆炸物和弹药的无损超声实时检测技术含能材料方面取得的最新成果为开发了铅的替代品,替代弹药配方中传统的苯甲酸铅和叠氮铅。然而,这些无铅高能材料可能对传统的弹药筒黄铜和其他弹药部件具有意想不到的腐蚀性。因此,在未来的部署中,从弹药生命周期(即从生产时间到使用时间)的角度,对弹药部件进行实地测试对于确保武器系统的有效性至关重要。2020年,美国陆军资助林泰克公司与美国西南研究院传感器系统和无损检测技术部合作研究了一种基于涡流和超声波检测的手持式设备,用于对小型武器弹药部件进行现场快速无损腐蚀检测。该研究分为3个阶段,第一阶段是在实验室条件下确定对现代爆炸物和弹药外壳进行无损检测的有效性和方法;第二阶段根据第一阶段确定的方法,开发手持式测试单元原型,并根据适当的军事标准、规格要求进行认证,并进行实地测试;第三阶段预期将用于现代爆炸物和弹药壳的无损检测,并推广到民用领域。军事应用包括小型武器部件(5.56,7.62 mm口径)、爆炸性弹药(M42、M55和M61启动器)、中等口径(20,25,30,40 mm)和潜在大口径(60,81,105,120 mm)弹药。3 结语与展望超声无损检/监测技术在军事领域应用前景广阔,在航天器、飞机、船舶和运输管道等的无损检测、恶劣环境感知、数据融合支持决策等领域发挥重要作用。超声传感技术可进行非破坏性的结构健康监测,能够快速准确检测裂纹、泄漏、腐蚀等缺陷,防止和减少放射性泄漏,促进核安全。超声传感不依赖于照明条件,能够抵抗雾的干扰,在高温高压等恶劣环境下进行实时快速感知,可应用于航空航天以及海上作业等领域。未来超声无损检/监测技术的发展趋势如下:用于无损检测与结构健康监测相融合的无源无线声表面波传感技术成为新的发展方向。传统无损检测技术由于设备笨重、检测速度慢、可检测范围小及自动化程度低等问题,在检测大规模设施中的潜在损伤,特别是在复杂环境下的损伤时,可行性差且花费巨大。大型设施生命周期内多缺陷的智能化检测需要无损检测与结构健康监测相融合的无源无线声表面波传感技术。极端条件下实现物理量的测量仍是未来超声传感技术的发展重点。飞行器在飞行过程中往往伴随着高温、高旋、高压等恶劣环境,因此,恶劣环境下温度、压力等参数的原位实时获取,仍然是超声传感技术在无损检测领域的发展重点。超声传感器向着集成化、微型化、多功能化的方向发展。为满足各种机载、车载、航载的需求,传感器的应用需与机械或电子系统集成使用,推动声表面波传感器系统向着集成化、微型化、多功能化方向发展,因而各种新型材料以及先进制造技术的进步将给超声传感器的发展带来巨大推动力,超声传感器本身无源无线传输的特性,亦将在集成化微型化多功能化方面发挥重要作用。作者:朱相丽1,2,张敬1,2,刘庚冉3,王文4,刘小平1,2工作单位:1.中国科学院 文献情报中心;2.中国科学院大学 经济与管理学院;3.军事科学院 战略评估咨询中心;4.中科院声学研究所第一作者简介:朱相丽,博士,副研究员,主要从事学科战略情报研究、学科态势评估研究和日本科技政策研究工作。
  • 17项血液检测标准即日废除
    我委组织对现行有效的卫生健康标准进行了复审。根据复审结论,《血清载脂蛋白A1及载脂蛋白B免疫透射比浊测定法》(WS/T 121-1999)等17项标准自本通告发布之日废止。特此通告。附件:废止标准目录                           国家卫生健康委2022年3月18日附件17项废止标准目录序号标准编号标准名称1WS/T 121-1999血清载脂蛋白A1及载脂蛋白B免疫透射比浊测定法2WS/T 231-2002用于纸片扩散法抗生素敏感试验的脱水Mueller-Hinton琼脂的检验规程3WS/T 247-2005甲型胎儿球蛋白检测 产前监测和开放性神经管缺损诊断准则4 WS/T 250-2005临床实验室质量保证的要求5 WS/T 345-2011  血清尿素测定参考方法6 WS/T 350-2011血清葡萄糖测定参考方法7WS/T 357-2011骨代谢标志物临床应用指南8WS/T 358-2011血清(浆)脂蛋白(α)的免疫测定9WS/T 410-2013血清高密度脂蛋白胆固醇测定10WS/T 412-2013血清甘油三酯测定参考方法 同位素稀释气相色谱质谱法11WS/T 419-2013参考物质中酶活性浓度的赋值12WS/T 443-2013血中铅、镉的测定 钨舟原子吸收光谱法13WS/T 454-2014从业人员预防性健康检查 沙门菌志贺菌检验方法14WS/T 460-2015前列腺特异性抗原检测前列腺癌临床应用15WS/T 462-2015冠状动脉疾病和心力衰竭时心脏标志物检测与临床应用16WS/T 463-2015血清低密度脂蛋白胆固醇检测17WS/T 490-2016临床化学测量系统校准指南
  • 专访贝克休斯检测科技事业部全球副总裁Ben Linke:数字化无损检测可显著提高各行业检测效率与准确性
    11月5日至10日,第六届中国国际进口博览会在上海全面线下举办。作为跨国能源技术公司,贝克休斯已连续六年参加进博会,也是进博会能源低碳及环保技术专委会会长单位。在此次进博会上,贝克休斯超过50%的展品首次在中国展出,展示公司在中国坚持可持续发展能源转型的技术和理念。大会期间,贝克休斯检测科技事业部全球副总裁暨Waygate Technologies的CEO——Ben Linke接受了《每日经济新闻》记者的专访。Ben Linke表示,就工业检测技术方面而言,贝克休斯在中国有广泛的、跨行业的客户和应用,尤其是在航空、电池、电子、油气以及其他行业。贝克休斯Waygate Technologies在中国的业务占全球总量比较高,中国是公司非常重要的市场,因此公司也非常重视与中国客户的互动与交流,参加进博会是一个很好的对接客户、维系客户和展示自身的机会。将持续加大在中国市场的投入Ben Linke介绍,贝克休斯是一个能源技术公司,所以也有着推动能源转型的使命。贝克休斯拥有很多新的能源技术,中国又有碳达峰碳中和的承诺,因此参加进博会也与这一大战略相契合。Ben Linke还回忆了9年前来中国访问的场景,并对短时间里中国的飞速发展和变化表示赞叹。他表示,目前中国已经成为了世界上最大的电池供应商,航空方面已经造出了自己的飞机,汽车品牌也实现飞跃式的发展。很多在几年前还是中端的中国产品,已经步入了高端行列,这对产品的质量提出了更高要求,也对无损检测技术产生了新的要求和标准。而这无疑给Waygate Technologies带来很大的机会。Ben Linke称,中国有很多实力强劲的公司,技术成长也特别迅速,因此,贝克休斯也加深了在中国的本地化运营,以适应市场需求变化和提高自身竞争力。这些举措包括在中国设立工厂,对接更多的本土合作伙伴,加大对本地供应链和供应商的投资。“我们下一步发展的重点是持续拓展解决方案的应用范围,给最终客户提供技术支持。目前,我们在中国已经有了不同产品的生产基地,未来也会继续加大在中国市场的投入。”Ben Linke称。数字化保证了检测结果的一致性和可重复利用性就工业检测领域而言,随着产品技术的改革变化,产品会变得越来越复杂,资产日渐老化,各部件负荷加剧,对检测的要求也越来越严苛。Ben Linke表示,在此背景下,包含增材制造以及检测专家越来越稀缺都是公司面临的挑战,因此,公司也需要通过不断地提高产品的数字化程度,以帮助客户制造零缺陷的产品,确保人员、资产以及环境的安全,支持产能高效。传统的无损检测技术与数字化的无损检测技术有何差别?Ben Linke解释,数字化一定程度上保证了检测结果的一致性和可重复性。传统的工业检测也会应用到硬件和软件设备,但获得的数据往往止步于一个简单的检测结论;并且随着时间的流逝,这些数据会因为不一致的数据采集、处理和存储不当等问题而遗失。但数字化技术的应用通过提升的检测重复性,一致的数据储存和分析,提供了更好的检测结果,机器学习和人工智能将进一步提升准确率、速度和对缺陷的预判,因此将大大提升检测效率。数字化无损检测技术能够为工业制造、能源等企业保驾护航,降低生产安全风险,让资产得到保障。通过工业数字化拓展、结合产品的研发制造、售后服务,都能够综合性提高贝克休斯的检测效率以及可靠性。此外,数字化无损检测技术在未来工业领域的发展趋势是什么?对此,Ben Linke提到了两个关键词。首先是整合,即如何垂直化保证应用,解决客户的最终问题。其次是协同,尤其是在数字化领域,需要多方协作,供应商、终端客户、数字化的提供者、平台等缺一不可,以此确保实现最好的结果。
  • 树木无损检测探伤仪:检测树木健康状况,给出专业治疗方案
    俗话说“人吃五谷杂粮哪能不生病呢”,体检无疑是检测人体健康状况的最佳方式。人不舒服可以通过查CT、做B超等方式对身体状况进行检测,那树木健康状况出现问题要如何应对呢?传统树木健康检测方式主要是借助工具在树木上打洞,通过肉眼观察而确定树空程度,这种方式会使树木感染真菌、生长缓慢,导致检测结果不准确。因此,不破坏树木结构、精准勘察内部状况成为树木健康状况检测的必然需求。托普云农树木无损检测探伤仪致力于解决树木健康检测需求的痛点。设备采用应力波传播原理,可以便捷、无损的对树木内部结构可能产生腐朽、虫蛀等健康问题进行准确勘察界定,并实时输出“检查报告”。以96%的探测精度,为朝阳区筛查危树312株近期,长春市朝阳区园林管理中心针对辖区内树木展开健康诊断与风险预警工作,托普云农树木无损检测探伤仪作为特邀“体检设备”也参与其中,设备协助工作人员针对朝阳区园林管理中心辖管区域内树龄长、长势过熟,难以从树木外观鉴别损伤、腐朽等问题的树木,逐个进行安全隐患检测鉴定。托普云农树木无损检测探伤仪采用应力波检测原理,对辖区内的树木体检。树木内部结构健康,应力波传播速度就会在正常范围内;树干内部若存在虫蛀、腐坏等问题,存在问题部位的应力波传播速度就会变慢,细微的数据变化都可以被成像软件观测到,非常精准严密。最终,托普云农树木无损检测探伤仪以“96%的探测精度”累计筛查出朝阳区园林管理中心辖区街路312株危树。朝阳区园林管理中心辖区内的树木多,手动记录树木信息及相关数据费时费力、容易出现数据混乱、造成判断失误,树木无损检测探伤仪在检测时,工作人员可以在信息输入界面,录入所需树木相关的数据,不仅便捷易操作,而且可以减轻工作量、提升工作效率。内部结构严重腐坏的危树,会在恶劣天气的诱因下倒伏在街道上,造成交通拥堵影响交通安全,更甚者甚至会危及居民的生命财产安全。树木无损检测探伤仪在检测完成后,实时输出树木截面二维图和树木缺陷诊断结果,结果会以红色腐烂重度损害、黄色疏松轻度损害、绿色坚硬无损害3色直观呈现。基于“体检报告”结果,朝阳园林管理中心采取“能救则救,无救则伐”的原则,对12株存在重大安全隐患的危树上报市林业和园林局审批砍伐,现已得到审批砍伐批复。砍伐的杨树截面 砍伐的柳树截面托普云农树木无损检测探伤仪不仅协助朝阳区园林管理中心把风险化解在隐患形成之前,把隐患消除在事故之前,还为打造朝阳区的健康、安全、美丽的绿化环境贡献了力量。树木无损检测探伤仪有多少惊喜是我们不知道的?树木无损检测探伤仪是一款便携式木材断层成像设备,由检测仪(包括检测箱和工具箱)及木材缺陷成像软件组成,用于古树名木、行道树等活立木的内部缺陷检测和定位。具体的工作流程就是:在被测木材的横截面上安装检测传感器,最多可安装12个,安装完毕后用锤子依次击打各传感器,从而使检测仪获得各传感器之间的应力波传播数据,将数据传送给配套的木材缺陷成像软件,最终由成像软件根据获取的数据进行木材横截面缺陷分析成像。应力波传播原理也非常好理解,简而言之就是锤子击打传感器的声音在树干内部进行传播,树干内部的介质不同,声波传播的速度就不同。如果树干内部木质存在空腐,空腐部位应力波传播的速度减慢,微小的数据变化都可以在成像软件上显示出来,据此就可以判断树干内部的健康状况。另外,树木无损检测探伤仪的的测量参数非常精密:可测量树木纵向长度区间为100~3000mm、树木直径范围为100~2000mm、传感器可承受压力为500N,相当于一位成年女性的重量;测量误差≤1%、重复性误差≤0.5%,因此设备输出的数据都非常精准。木材缺陷成像软件在检测完成后即时生成检测报告,并保存树木内部缺陷面积的计算结果及缺陷面积占整个横截面积的百分比等所有测量数据,清晰直观、方便快捷。使用打印机可打印树木截面二维图和树木缺陷诊断结果,结果会以红、黄、绿3种颜色区别呈现,红色为木质腐烂重度损害、黄色为木质疏松轻度损害、绿色为木质坚硬无损害,根据显示的颜色可以针对树木的健康状况在砍伐、截断、打营养液等方式中做出选择。托普云农树木无损检测探伤仪通过检测树木的健康状况,对有安全隐患的园林树木、行道树木等给出专业严谨的诊疗方案。一方面,可以促进城市树木健康生长,打造服务于民的城市景观;另一方面,可以对有严重安全问题的树木及时进行防治,保护居民的生活安全。除此之外,树木无损检测仪还能够检测古树名木的健康状况帮助它们更好的生长,这对古树文物保护和延续文化发展有一定的积极推动作用。
  • 我国无损检测行业的进展与挑战
    p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 1 我国无损检测技术的总体发展情况 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   无损检测技术的发展在很大程度上取决于国家的生产技术水平和经济发展程度。过去一段时期我国经济的高速发展和综合国力的快速增强给无损检测事业的发展创造了前所未有的发展机遇,各工业部门和国防单位的无损检测事业都进入快速发展期并取得了令世人瞩目的成绩。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国无损检测技术近几年的发展具有如下一些显著特点。首先是应用领域十分广泛,几乎涵盖各主要工业部门。 span style=" LINE-HEIGHT: 1.75em" 除大家熟知的航空航天、石油化工、铁路、核电、冶金、压力容器和特种设备、矿山机械等领域外,无损检测技术在一些过去甚少应用的工业部门或新工业领域也能顺势前进,满足国家的需要,诸如在海底石油勘探和海洋石油平台,高速铁路,高速公路、超超临界发电锅炉,特高压输电线路和变压器,核反应堆部件等领域也有十分良好的应用势头。 /span /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   其次,检测方法更加多样化以适应不同部件、不同材料的检测需求。超声(包括相控和TOFD)、射线(包括数字射线成像、CT)、涡流(包括脉冲涡流、远场涡流)、磁学方法(磁粉、漏磁场、磁记忆)和渗透这五大常规检测方法都有进一步发展并已派生出许多新的检测方法和新的检测理念。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   声发射技术、红外热成像、微波检测和激光干涉技术的应用也日趋成熟并成为新的常规检测方法。此外,ACFM(交流场测量)、机器视觉检测技术、中子射线成像检测等也有了应用。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国无损检测技术总体水平已步入世界强国之列,这首先表现在无损检测在工程应用领域处于国际先进甚至领先水平。 span style=" LINE-HEIGHT: 1.75em" 目前,我国无损检测技术人员可以自行解决各种大型工程项目的各类常规无损检测所面临的各种技术疑难问题 现有的各种无损检测方法,包括各种新方法几乎无一例外都在我国得到应用或开展了深入研究,这应当是一个很了不起的成就。 /span /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   无损检测技术发展的另一重要标志是创新能力的迅速增长,一批拥有自主知识产权的新技术、新方法和新仪器已经问世,特别是大型和集成型检测仪器的不断问世并迅速投入无损检测市场。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   超声相控阵(包括相控阵超声波换能器)、超声衍射时差(TOFD)技术和电磁检测仪器已形成有很强竞争能力的生产基地。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   汕头超声仪器研究所和武汉中科创新等单位已可规模化生产具有相控检测和TOFD检测功能并具有国际先进水平的超声成像系统,汕头超声电子股份有限公司研究开发了滚轮探头单轴C扫描检测系统用于复合材料大面积快速扫查,因其耦合效果好,扫查速度快,特别适合航空航天领域复合材料的快速C扫描检测,这些都标志着我国在超声相控阵仪器开发方面已步入世界最先进水平之列。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   集多频、多通道阵列涡流检测功能于一体并能扩展成具有远场涡流、低频电磁场和磁记忆等检测功能的智能型电磁检测仪也已在爱德森(厦门)电子有限公司批量生产。我国已能完全自主开发和生产能量范围在2MeV至15MeV的工业CT/DR系统,国产高能工业CT/DR系统可实现二维、三维成像,检测工件直径可达2000mm以上,这应当是引以自豪的成就。此外,一些重大或特大型无损检测仪器专项正在列入国家层面科研计划,这是十分可喜的现象。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   例如,可为航空、航天及军工产品大型结构件进行检测和测绘的中子断层成像检测系统的研制工作已取得重大进展 能满足特种设备和油气管道检测需求的基于频域可变的高端电磁检测仪器开发及应用项目也已全面展开。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   经历了数十年的不懈努力,我国无损检测技术无论是在检测设备还是在检测技术本身上对国外发达国家的依赖几乎已不存在或已降到很低的水平,与国外无损检测机构包括厂商的交往更多已表现为一种以技术交流、互通有无和相互促进为重点的发展常态,这也是无损检测强国的一个重要标志。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 1.1 新检测理念 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   林俊明提出了新概念——“云检测”,这一新概念将云计算与集成检测技术相结合,使云计算植入无损检测。这一新概念最早出现在2011年的全球华人无损检测高峰论坛上,其核心是将多种传感器采集到的信号收集于“云端”进行存储、处理并对结果进行评价和预测。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   实施云检测,用户可共享软、硬件等物理资源,享受无损检测带来的便捷服务。云检测旨在构建无损检测技术物理资源和管理的资源池,它的广泛应用将会对无损检测的发展带来深远影响。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在全球华人无损检测高峰论坛上还出现了绿色无损检测这一新提法,强调无损检测技术的发展必须与我国工业发展的总体思路相适应,当绿色制造,采用节能、减排技术生产环境友好型机械制造设备成为机械制造业的发展方向的时候. /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   无损检测本身也应当走绿色检测的发展思路,一些传统的、可能会对环境产生污染的检测方法将会逐步被淘汰,或者被新的方法、新的检测媒介所代替。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 1.2 基本理论方面的发展 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在无损检测基本理论或应用理论研究方面取得领先成果。磁记忆检测的基础理论研究取得了具有国际领先水平的成果。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   清华大学的无损检测团队系统研究了非线性应力分布下的力磁耦合问题、阐明了地磁场和其它外部磁场在铁磁性金属材料应力损伤中的作用机制。他们还针对压力容器和管道等特种设备,与中国特种设备检测研究院合作研究了这些特种设备的金属磁记忆检测评价方法和典型图谱,建立了一套较为完整的金属磁记忆检测方法体系。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   任吉林等系统研究了磁记忆效应的机制和应用前景,提出利用磁记忆信号的垂直和水平分量,并用其一阶导数构成李萨如图形,构建了其闭合面积与应力集中程度的关系,从而在利用磁记忆技术定量检测方面迈出重要一步。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   国内还有不少学者在研究应力集中对磁记忆效应影响的机理方面也作出了重要贡献,这些都有助于人们认识磁记忆效应的物理本质。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   北京航空航天大学无损检测研究团队在激光超声、空气耦合超声波检测方面进行了领先研究,包括检测方法和信号处理方法。采用的相位编码脉冲压缩方法已在一些权威学术刊物上发表。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 1.3 工程应用 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在利用声发射技术进行常压储罐安全评价技术方面已取得重要突破和领先成果。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   沈功田领导的科研团队针对国内外常压金属储罐底板腐蚀声发射检测均无成熟方法和标准的现状,研究建立了常压金属储罐声发射检测及评价方法,在国际上首次提出储罐底板基于时差定位分析和基于区域定位分析的声发射源分级方法。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   同时给出了储罐底板腐蚀状况的评价技术,研究成果极大地推动了压力容器和大型常压储罐安全保障科学技术的进步。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   输油和输气管道的在役检测取得重大进展。沈阳工业大学杨理践教授领导的团队完成了长输油气管道内检测技术的研究和实施,进入了国际上这一高端技术的研究领域,使我国长距离油/气输送管道等的安全检测不再受制于人,为我国管道业的安全运行和管道信息安全作出了贡献,也使我国成为名副其实的管道检测技术强国。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   由清华大学和胜利油田共同开发研制的油气输送管道及储罐底板缺陷检测关键技术与应用项目更进一步发展了管道在线检测技术,特别是海底输油管道的检测。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   油气输送管道缺陷内检测器、储罐底板缺陷检测器和电磁超声导波管道缺陷外检测系统的研制成功实现了油气输送管道及储罐底板电磁检测的集成化系统和集成技术,确保了我国在这一领域成为国际上少数领先团队的地位。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在航空无损检测领域,作者所在的北京航空工程技术研究中心的无损检测团队在先前对某三代机的全尺寸疲劳试验中采用以声发射技术为中心的综合裂纹监、控技术并成功将机群疲劳寿命延长50%以上。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在此基础上,近几年又在另一机型飞机的全尺寸疲劳试验中进一步发展了损伤监测理论,实现了该机型飞机机群寿命75%以上的提高。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   类似这种时间跨度近十年、在两类不同机型飞机全尺寸疲劳试验中全面引入无损检测技术开展关键结构件的损伤监控并获得如此成功的案例,国内外尚未见有报导。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 1.4 高水平国际会议和大量高水平学术论文的涌现 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国已出现一批高水平甚至形成品牌效应的国际无损检测会议。2011年11月在厦门召开的全球华人无损检测高层论坛,向世人展现了华人无损检测同仁的一批富有创造性的前沿成果,提出了不少颇具新意的无损检测新理念,诸如“绿色无损检测”,“云检测”,“涡流精密C-扫描技术”等。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   基于我国声发射检测领域近年来取得众多前沿成果,由我国无损检测工作者发起的首届世界声发射会议于2011年8月在北京召开,并于2013年11月在上海举办了第二届会议,经筛选的该次会议论文集已由Springer出版发行。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   由江苏特种设备检测研究院等多家单位联合举办的远东无损检测会议每年定期在我国召开,已成为具有较高知名度的国际无损检测论坛。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   2013年11月,我国无损检测技术人员还与国内外不同学科的科学家联合举办了“大数据”学术交流会,努力将“大数据”这一新理念引入无损检测,这项工作必将对无损检测技术的未来跨越式发展起到重要作用。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国无损检测工作者的学术和理论水平有了明显提高。系统总结了一些领域无损检测成果的专著,可为检测人员提供十分有用的学术参考,例如,浙江特种设备检测研究院丁守宝和刘富君主编的《无损检测新技术及应用》系统总结和介绍了无损检测技术的国内外发展情况,特别是系统地介绍了超声相控阵、超声TOFD、导波、漏磁检测、磁记忆和声发射等技术,并使用了大量的工程应用实例。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   清华大学施克仁教授主编的《相控阵超声成像检测》汇集了多名博士研究生在这一领域的创新研究成果,对于人们了解相控检测基础理论、声场理论、声场控制以及阵列换能器的设计原则很有参考价值。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   清华大学黄松岭教授于2013年出版的专著《电磁超声导波理论与应用》系统阐述了电磁超声换能器(EMAT)换能机理及设计方法、基于洛伦兹力和磁致伸缩机理的电磁超声计算及仿真方法,详细叙述了超声导波的传播特性、导波与缺陷的作用机制及缺陷量化方法等内容,也论述了该技术未来的发展趋势,是国内电磁超声导波检测领域第一本学术专著,必定会为推动电磁超声导波检测技术及其相关产业的发展起到重要作用。该专著即将由Springer出版发行。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 1.5 直接参与有关无损检测国际标准的起草和制订 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在2014年10月ISO/TC 135国际标准化组织无损检测技术委员会第19次会议上,学会理事长沈功田介绍了有关红外ISO检测标准撰写的最新进展,包括已于2012年3月立项的ISO 18251-1 “无损检测 红外热成像检测 系统和设备 第1部分:性能描述”的完成情况,以及将于2015年完成的ISO 18251-2 “无损检测 红外热成像检测 系统和设备 第2部分:一体化性能参数的测试方法”需要补充和完善的部分。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在声发射检测标准方面,已通过立项的ISO/NP 19835“无损检测 桥式与门式起重机钢结构的声发射检测”标准草案的进展工作良好并获得ISO/TC 135标准化委员会与会代表的认可。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 2 面临的挑战 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   虽然我国无损检测的总体水平和综合实力都有很大程度的提高,在无损检测基础理论研究、技术开发、仪器设计和研制等方面都能在世界占有重要一席,但就整体而言,在一些领域,我国的无损检测仪器、设备制造商目前尚不完全具备参与国际竞争的能力。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国无损检测仪器的生产和制造在满足更多更新的无损检测要求方面尚有较大的开拓空间,特别是适应新型无损检测技术应用的设备,例如混凝土结构领域的无损检测、水下无损检测、城市地下管线的无损检测等。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   在一些高端无损检测仪器和设备制造方面,欧美等发达国家的总体水平要高于我们。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   特别需要一提的是数字化射线检测这一具有极强生命力的绿色检测技术,我国虽在这一领域取得突飞猛进的进步,一些检测标准也已问世,但其前端技术-数字图像板还依赖从国外进口,这在某种程度上限制了该技术的发展,但它又是需要从国家层面上来解决的问题。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   另外,在红外和激光检测领域,其高端设备也面临主要依靠从国外进口的局面。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   这几年,国家层面已加强了对高端无损检测技术的投入,无损检测仪器的制造销售单位也需要对新型、高端产品的研发增加投入,努力克服低端同类产品过多而高端产品又无厂家研制、开发的局面。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 2.1 新的制造方式向无损检测传统检测技术发起挑战 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   一直以来,无损检测面临的金属材料检测对象基本是通过传统的“去除型”方式制造而成的,它是在原材料基础上,使用切割、磨削、腐蚀、熔融等办法,去除多余部分,得到零部件,再以拼装、焊接等方法组合成最终产品。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我们对这些锻造、铸造和焊接件的缺陷形式已有比较充分的了解。新的制造方式即所谓3D打印是一种增材制造方式,它是通过增加材料、基于三维CAD模型数据,再采用逐层制造方式直接制造与相应数学模型完全一致的三维物理实体模型。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   增材制造形成模型的方法有激光粉末烧结成型,激光固化和熔融沉积造型等。对通过这样的方式形成的金属零部件的缺陷我们知之甚少,各种不同的增材制造方式可能会形成什么样的缺陷,是否需要及通过什么样的检测技术和检测手段来发现缺陷并评价其危害,需要我们提前研究和认真考虑。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 2.2 微、纳及精细加工制造技术带来的新问题 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   传统意义下的无损检测总是解决宏观缺陷的问题。微、纳及精细加工制造技术出现了微纳米级的需要检测对象,它们虽然比微观尺寸要大很多,但已远不是传统意义下的宏观缺陷。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   传统的检测方法应当如何改进才能应对这些缺陷的挑战,超声显微技术、微波检测和太赫兹检测技术在这一领域有无用武之地及如何运用这些技术,这也是需要认真考虑并加以解决的研究内容。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 2.3 复合材料结构件的检测 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   复合材料结构件将大量用于未来民用航空飞机和四代、五代军用飞机上,这些结构件将成为主要承力部件,它们不但型面复杂,而且因制造方式多采用整体成形技术,因此,其检测方式及关心点与过去用传统方式制造的复合材料结构将有明显不同。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   周正干领导的北京航空航天大学无损检测团队在复合材料层压板检测方面取得一些进展,他们将激光超声技术应用于层压板分层缺陷的检测获得一些重要进展。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   刘松平等针对碳纤维复合材料层压结构冲击损伤提出了采用高分辨率的超声扫描成像检测技术并实现了复合材料冲击损伤的可视化成像评估,其研究颇有新颖性。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 2.4 大数据时代的无损检测-传统检测概念本身所受到的挑战 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   随着计算机技术的飞速发展以及大数据技术的出现,我们可能需要考虑未来的无损检测究竟应当是什么样子,传统的无损检测方式和管理体系是否需要变革以及有无可能进行变革。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   对于大数据的重要性我们可能还缺乏充分认识,它究竟会为我们无损检测工作者带来什么革命性的变化也缺乏必要的准备,但大数据的核心内容我们其实并不陌生。云计算关键技术中的海量数据存储技术、海量数据管理技术、编程模型等都是大数据技术的基础。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   大数据技术的最大优势是能够将隐藏于海量数据中的信息和知识挖掘出来,为人类的社会经济活动提供依据,这正是无损检测技术所需要的。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   从多参数识别到数据融合,再到创立云检测,无损检测工作者最需要的就是能从复杂的海量数据中提取到有关材料或结构件缺陷的信息,并能对被检对象的总体安全性作出综合判断,这可能正是大数据的优势所在和我们对它的期待。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   随着设计理念的变化,新型高强度、抗疲劳和抗腐蚀材料的不断问世,无损检测本身正面临错综复杂的被检测对象和检测数据。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   大数据技术可以弥补数据中的误差和错误,对于同一问题的分析,基于大量数据的简单算法比基于小数据的复杂算法更高效,此外,大数据可以分析更多的研究对象,可以通过监测关联物的变化,预测被检对象未来可能发生的变化。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   由于大数据可以通过数据的相关关系预测事物的发展规律,它在状态监测、健康监测和寿命预报中都会有很好的应用前景。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   无损检测工作者需要在这一领域进行预先研究和领先研究,可喜的是无损检测领域已出现了一些这样的研究。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 2.5 人才培养 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国在无损检测人才培养方面走在世界前列并已形成比较合理的人才培养机制。首先有为数较多的以开展无损检测职业教育、培养具有丰富实践经验无损检测人才为主的职业技术学院,例如渤海船舶职业学院、深圳职业技术学院、河北石油职业技术学院,长沙空军职业技术学院,陕西工业职业技术学院等。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   其次,我国已在十多所高校设有无损检测本科专业,例如,南昌航空大学,北京交通大学,华东理工大学和海军航空工程学院等。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   此外,一些重点大学还设有无损检测专业,培养具有博士学位或博士后的无损检测高端人才,例如,清华大学,北京航空航天大学,哈尔滨工业大学等。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   建立相对合理的无损检测人才结构和人才梯次是面对工程应用难题挑战的重要策略,也是一项长期有效的方针。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   除学术水平的培养外,能力特别是创新能力和解决工程应用中疑难问题能力的培养至关重要。最后,面对各种挑战,团队精神、吃苦耐劳和献身精神的培养也特别需要重视,这是由无损检测的工程应用背景所决定的最基本要素。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"    strong 3 结束语 /strong /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   以面向工程应用特别是以重大工程为主要研究对象的无损检测技术,其根本宗旨是为保障国家大型工程项目的安全服务,为保障涉及安全、民生的重大工程项目服务。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   我国无损检测工作者在过去已取得了令人满意的成绩,我国的无损检测总体水平已在一个比过去高得多的技术平台上保持持续稳定发展的态势。 /p p style=" LINE-HEIGHT: 1.75em"   面对未来的各种挑战,如何提升我们的核心竞争力,如何利用现有的良好发展态势,使我国的无损检测技术真正立足于世界强国之林,仍然是广大无损检测工作者需要认真考虑的问题。 /p p br/ /p
  • 仪器检测居然鉴假成真 文物鉴定局面混乱
    一件在收藏品市场上以不到500元价格出售的瓷器,在浙江省杭州市一家鉴定机构经仪器分析检测后认定为“西晋真品”。而这家鉴定机构从2009年以来已经鉴定出三四千件“真品”。   ■“科学检测”居然“鉴假成真”   杭州市民邱先生涉足瓷器收藏一年有余,最近却和藏友们起了争议。他慕名找到了当地一家可为文物机检的鉴定机构,有18件瓷器经机检后均为真品。但是几位藏友觉得并不靠谱。   记者一行近日也前往该鉴定机构。它位于杭州市定安路46号五楼,楼梯口挂着多张企业标牌,其中有两张格外显眼:“杭州利国文化交流有限公司”、“中国收藏家协会学术研究部杭州科学检测室”。   利国公司负责人余绍尹先对众人带来的6件器物作目鉴:1件瓷器和1件玉器“都不好”,余下4件均为真品。取自杭州收藏品市场、报价不到500元的一件“渣斗”仿品瓷器,他认为产于西晋,一名收藏者带来的仿古青铜观音像,他也认定系宋朝古物。   依照大家的请求,利国公司对“西晋渣斗”和“宋青铜观音像”进行了“能量色散X射线荧光分析仪无损成分分析”,约半小时后出具了两份《中国收藏家协会学术研究部科学检测实验室分析报告》。其间,大家希望能见识一下仪器,被工作人员婉言谢绝。   两份报告各分析了瓷器的16种和青铜器的13种化学元素的含量,结论是:“器秞成分与西晋越窑瓷器釉面成分资料相符合”、“器金属成分与宋代青铜器金属成分相符合”,而依据则是《中国科学技术史陶瓷卷》和《中国科学技术史矿冶卷》。余绍尹表示,这些数据资料是“400个科学家60年积累所得”,而所用的“德国‘KETEK’牌7600型X射线荧光频谱仪”是“和‘嫦娥二号’上使用的一样的”。   每份报告收费800元,当记者询问“能否再优惠”时,公司一名工作人员表示:“800元很便宜了,北京要2500元,而且先收费再检测,对的出证书,不对的不出证书,但钱照收。我们机检通不过是免费检测的。”   而对于报告的权威性,余绍尹也相当自信:“到哪里我们都认同的!”而当众人请教两件器物价格时,他起初表示“只证不卖”,最后还是分别估出了2万和20万的价格。   ■漏洞百出的“科学鉴定”   记者几天后又赴利国公司采访。余绍尹仍坚持认为两份报告真实可靠,也认为两件器物确系古物,同时还否认“器物可以按数据仿制”。他同时表示,所用的X射线荧光频谱仪使用充氦气检测,比抽真空检测更为进步。   记者发现,鉴定报告上的元素数据没有单位,而《中国科学技术史陶瓷卷》中则分别有7组器胎和5组器釉的10种元素含量百分比数据,若按百分比来对比共有的10种器釉元素含量数据,也有6种相差甚远。而《矿冶卷》中仅有青铜镜、梵钟、青铜鼓等部分青铜器的三四种元素含量数据。   浙江大学文物与鉴定研究中心副主任、文博系硕士生导师周少华告诉记者,《陶瓷卷》其中的数据并非全用能量色散X射线荧光分析所得,只能作元素分析和化学组成分析,故适宜于为瓷器断源,不可以直接用来断代。   “这16种元素都属于瓷器中的常量元素,现代制瓷技术完全可以仿制。就目前国内的检测技术水平,还没有某种技术或设备可以直接用来对古陶瓷作精确的绝对的真伪辨识。”周少华说。   中国传统工艺研究会会长、上海博物馆研究员谭德睿认为,仪器检测确实是科学鉴定文物的重要手段之一,但是目前宋代青铜器还没有进行过系统的科学检测,离建立数据库尚远,《矿冶卷》中并没有全面的宋代青铜器数据,那些“检测”出的数据何以能证明就是宋代的青铜器?   国家地质实验测试中心副主任罗立强研究员主编过《X射线荧光光谱仪》教材,他告诉记者,抽真空和充氦气这两种检测方式难分高下。德国KETEK公司的中国代理商北京高分达公司负责人杨银祥表示,KETEK只生产X射线能谱仪,它是X射线荧光分析仪的重要部件,后者也仅是文物鉴定的一种方式。   ■文物鉴定局面混乱   余绍尹出具的两份分析测试报告都钤有中国收藏家协会学术研究部科学检测实验室的印章。记者在中国收藏家协会的官方网站上看到,余绍尹确系该协会陶瓷收藏委员会委员,但另一份公告则显示:科学检测实验室已从2010年11月5日起停止检测工作。   文物鉴定的混乱局面引起了文物界专家学者的担忧。谭德睿说:“文物鉴定是一门涉及知识面相当广的学问,像青铜器鉴定就需要对其历史背景、器形、纹饰、铭文、制作技术等有系统认知。我研究青铜器30多年,只能从技术层面辨认青铜器,还称不上青铜器鉴定专家,但是现在有些人学识不足却以专家自居,甚至跨专业越俎代庖。一些所谓鉴定机构也随意开具证书,从中牟利。”而周少华也表示,现在利用科学仪器行欺骗之术近几年时有耳闻,这既败坏了科学技术之良好名声,又给鉴定界增添了混乱。   这种混乱局面的根源是长期以来这一行业无法可依。浙江省文物鉴定审核办公室主任柴眩华说,现在许多文物和艺术品鉴定机构只是在工商或者民政部门进行注册登记,国家《文物保护法》及《实施条例》对这些机构的鉴定资质都没有要求,因此,其鉴定的权威性和公正性就难以保障。根据《文物认定管理暂行办法》,文物所有权人或持有人可向县级以上地方文物行政部门申请认定。   不但成立、注册无法可依,文物和艺术品鉴定机构的运作同样也得不到法律规范。浙江省文化厅副厅长田宇原说,目前只有《美术品经营管理办法》对美术品经营机构有所规范,而其他文物和艺术品经营机构的运营始终无法可依。他认为,要端正文物鉴定市场的风气,既要靠行业自律,也要靠包括媒体监督在内的社会监督,同时也需要法制建设。“过去文物鉴定是文人圈里的雅事,现在是‘全民收藏’时代,如果无法可依,文物鉴定行业就无法健康发展。”
  • 理工女的诗意化学:检测方法像“孙子兵法”
    前几天是三八妇女节,在这万物复苏、春暖花开的阳春三月,希望姐妹们都能做一个像春天一样的女人!温润而热烈,明媚而有光彩,永远花开绚烂,时时春意盎然!前段时间单位安排我做3.8分享,然后我就在想,工作方面吧我也没值得分享的东西,反而更需要向大家学习。生活方面吧我这人比较简单,不懂流行,不懂时髦,除了油盐酱醋,就是看看书写写文章,好像也没什么拿得出手的壮举。想来想去我就随便说说我对工作、生活、人生的一些感悟吧。我这人比较爱思考,特别在工作的时候,我总觉得化学元素就和每个人一样,都有自己的脾气和性格,优点和缺点。有自己喜欢的一见面就剧烈反应的朋友;也有自己不喜欢不管什么条件都不发生反应的仇人;甚至有的就像灵魂伴侣,和谁也不反应,只对某一个元素反应(如银和氯根);有的就像没主见的墙头草(如三氧化二铝),遇酸就和酸反应遇碱就和碱反应;也有的和所有的金属元素都反应(如EDTA),就像花心的男人,看见哪个女人也喜欢。对于检测方法,我就觉得有点像孙子兵法,就像醋酸锌滴定三氧化二铝,为了滴定铝,先加入足量的EDTA络合三氧化二铝和二氧化钛,用醋酸锌滴定剩余过量的EDTA,再加入氟化钠,置换出络合的EDTA,然后用醋酸锌滴定。为了检测铝,先用EDTA来抛砖引玉,让铝上钩后,然后又反客为主。EDTA滴定钙镁,先调酸度,加入好多的掩蔽剂,最后颜色变成紫棕色,然后开始滴定钙镁,感觉就像是孙子兵法中的混水摸鱼,先把水搅混了好摸鱼。现在的仪器测定有点像顺手牵羊,本来只测一个元素,结果一看这么多元素,一个光谱全分析,测定了所有的元素。所以为了检测一个项目,我们实验室的检测人员也都是灵活运用孙子兵法的大将军。从工作中我也能悟到好多的人生哲理。比如从滴定法一滴一滴滴到终点,让我明白只要一点一滴的积累,定会有质的飞跃,定会有计量点的到来。化学的能量守恒告诉我,人生就是一场氧化还原的反应,有时得到电子,有时失去电子,只要心存善良,按照能量的守恒,每一次的得失便都是爱的传递,只要心中有光,根据能量的转换,每一次的反应便都是温暖的交替。这么多年的矿石分析让我明白,矿石中有的天生就是贵金属,有的是粘土,有的天生就是金刚石,有的是石墨,有的天生就是水晶翡翠,有的却只是破铜烂铁。矿物中有贵金属命的很少,有金刚石能力的很稀有,有水晶翡翠才华的更罕见,大多数的矿石还就是贫土薄壤,还就是破铜烂铁。生活如山,苦痛总是多于欢愉,烦恼总是多于幸福,就像石头总是多于矿物,杂草总是多于草药。铁的化学反应告诉我,人生如铁,锈迹斑斑是人生的底色,要想发射金子般的光芒,需要在烈火中重生,在铁砧上舞动,在铁锤下成长,直至百炼成钢。人生如铁,注定不得清闲,就算你历经打磨光彩射人,长期的懒惰,还会被锈迹重新包裹,失去曾经的骄傲,失去往昔的荣耀,终黯然而失色,只有做个不懈追光的人,才会永披耀眼的光芒。人生如铁,里面有幸福的伴生物,也有痛苦的衍生物,懂得忍受与取舍,不断打造闪光点,不断提升显示度,方可成就好品质,真正的好品质,方经得起岁月的敲打,受得住时间的考验。人生如铁,人间就是一场炼狱越,炼越坚硬,越炼越顽强,炼狱中谁也没有更多的选择,要么做炉中的精华,要么做炉底的废渣。比色法让我明白,用蒸馏水的单纯,才能面对尘世的复杂,用最初的心,方可守住最美的梦。要想得到准确的结果,必须用无尘的心做空白,比色尘世的污浊,时代的试管,加入人性的显色剂,变换着红橙黄绿青蓝紫,我在这绚丽的色彩中,分辨着真实与虚伪,计算着善良与丑恶。关于仪器测定,每次测高含量样品时,怎么测都是标准值的模样,测低含量样品时,不是其它元素干扰,就是背景值太高,就是减个空白,都将7纠结成8的形状,仪器检测的原理告诉我,自己能力高时,再多的干扰都微不足道,背景的大小也无关紧要,自己没能力时,一点干扰便迷失了方向,有点背景便丢掉了自我。所有,你如果有高大的背景,自身一定得有很强的能量,才可以发射自己的特征谱线,实现从低能级到高能级的人生跃迁。仪器测定的原理告诉我,一定要提高自己的分辨率,明辨是非,祛除干扰、扣除背景,才可以认清本元素的特征,发挥自己的价值。新方法验证让我明白,面对人生的生存法则,我们必须不断进取不断创新,人生没有操作规程,我们所走的每一步都是新方法验证,成功了便获得了资质,失败了便堕入凡尘,所谓的红尘难度,佛道难修。所以人生就像化学反应,决定你成功的因素很多,改变外界的环境,就会改变化学反应的速率,但有的改变却可能使反应逆转。加入催化剂,可以加快反应的步伐,但往往凡事有度,过犹不及。化学反应和人一样,有的人很容易就成功,有的人需努力才能成功,有的人再努力也不会成功,但容易成功的都是一成不变的模板,不容易成功的才充满了机遇和挑战。别灰心,突破束缚,大胆创新,或许一个不经意的加入,就会看到柳暗花明,就会体会绝处逢生,就会成就科学巨匠,就会推动人类文明。所以反应能不能成功,起决定作用的还是你的內焓(内涵),而且化学反应后,所有的产物(回报),都少于它的原料(付出),但所有的产物,都昂贵于它的原料。说实话,其实我这人缺点很多,嘴比较笨,脑子比较简单,不会八面玲珑,不会左右逢源,人们所说的职场、官场应该具备的东西我好像都没有。好多人曾告过我“没有心机、没有城府的人,在社会上是混不下去的,迟早被人踩死!”我也认真的思考过这个问题,思考过我人生的出路。但化学原理告诉我:对待得失就像氧化还原反应,得到会使你的价位降低,而失去反而会使你的价位升高。我就觉得老天给我这样的缺点,就是让我做一个不一样的自己,让我把更多的心思和精力花在更重要的事情上。不用溜须拍马,不用阿谀奉承、不用苦于算计!专心研究技术,靠技术吃饭,靠能力赚钱。像相信化学的原理一样,我始终相信“付出就有收获”,我始终相信“自助者,天亦助之,爱人者,人恒爱之”,我始终相信“得道者多助失道者寡助”,我始终相信“你若精彩、天自安排,你若芬芳,蝴蝶自来”。所以面对所有的委屈和不公,我不会在意,也不会计较。默默的努力,隐隐的发力,努力充实完善自己,才是最有力的说服力。所以我一直学习,从专业知识到国学经典,从软件编程到诗歌散文,前年到现在,我发表了5篇论文,其中两篇科技核心期刊,申请了一个软著。还有幸成为“简书”平台多个专题主编,多个“技术培训平台”特约编辑。关于人生这个话题,是一个终极话题,从古至今所有人都会想,所有文人墨客都会写的一个话题。我以前也经常想,人生应该怎样活?人生奋斗的意义是什么?直到有一次听几个退休的师傅聊天,那几个师傅里有的是奋斗了一辈子功成名就的退,有的是潇洒了一辈子一事无成的退,我就在看他们的差别。奋斗了一辈子的师傅说起当年那是慷慨激昂,心潮澎湃,满脸的自豪感。潇洒了一辈子的师傅相对平静,说对过往有太多的遗憾,对好多人和事都有所亏欠,有明显的负罪感。我就在想,这或许就是奋斗的意义,当你在老的时候,也有值得炫耀的丰功伟绩,和后辈们聊天时,会说“遥 想 当 年......”然后就开始讲他的光辉历史。在后辈们心中,你永远是那个可敬可爱的老人,而不是一句“糟老头子”或“糟老婆子”。人生是短暂的,但奋斗的意义就是让精神永恒。一说到三八,我脑海中闪过一个词“三八定律”。上帝在时间上对于每个人都是公平的,无论达官贵人,还是平民百姓,一天都拥有24小时。我们将24小时平均分成三份,一份8小时用于工作,一份8小时用于睡觉,一份8小时用于自由支配,这就是所谓的“三八定律”。而人与人之间差距的增大,起决定性作用的就是最后的“自由支配的8小时”,在这8小时中你可以娱乐、消费,也可以刷抖音、逛淘宝,你可以阅读、学习,也可以健身塑形......你如何利用这8小时,将决定你过怎样的人生!世界上有两种耀眼的光芒,一个是太阳,一个便是你努力的模样!今天是咱们的节日,我想送大家一首我的小诗,祝各位女神们节日快乐,青春永驻,幸福美满! 把自己躬成了一座桥我想把铅灌注在时光里拖住时光的匆匆我想把金镶嵌在岁月里惊艳岁月的沧桑我想把钙溶解在生命里强壮生命的脆弱我想把铁加入在精神里治疗精神的贫血我想用酒精麻醉神经用抗坏血酸美白心灵用伽马射线穿透心脏我想深吸一口氧气平静内心的欲望都说这年代要想挺直了腰靠的是钞票都说这年代要想满目琳琅都要寻找高高的庙堂我却早已把自己躬成了一座桥虽然挺直了腰会疼但我知道我的灵魂一直高昂虽然满目尽是疮痍但我知道我的精神仍旧激昂
  • 湖南大学刘海蓉课题组《J. Mater. Chem. B》:一种高保真柚皮苷衍生生物墨水加速了软骨缺
    3D生物打印技术加速了健康科学研究的发展,如组织工程与再生医学、药物筛选和开发等。生物墨水是3D生物打印技术的基本组成部分,目前广泛应用的生物墨水主要是由明胶、透明质酸、海藻酸盐、丝素蛋白和PEG等常用生物医用高分子衍生物构成,其种类和功能有限,需进一步开发和拓展特异性组织再生的医用功能化生物墨水。由植物和微生物产生的天然化学物质具有广泛的生物活性和高度的立体化学结构,是一种极具应用潜力的医疗资源。研究发现天然黄酮糖苷类化合物含有至少一个共轭大π键和多个共轭双键,可以在一定波长范围内吸收光,因此推测黄酮糖苷类化合物基生物墨水在光辅助打印过程中或许可以吸收散射光,提高打印产品的形状保真度。另一方面,黄酮糖苷类化合物具有抗氧化、抗炎和抗凋亡特性,被用于治疗骨质疏松、风湿病和神经退行性疾病等临床前研究。然而,由于其生物利用度低,限制了其在生物医学等领域的广泛应用。因此,研究黄酮糖苷类化合物衍生物基生物墨水来提高3D生物打印保真度及黄酮糖苷类化合物在组织工程等医学应用中的生物利用度是有显著科学意义的。与口服黄酮糖苷类药物相比,3D生物打印黄酮糖苷类化合物基生物墨水可将黄酮糖苷类分子的生物活性直接传递至邻近细胞被有效利用。鉴于其有望改善打印保真度、促进组织再生修复,将黄酮糖苷类化合物基生物墨水称为医用生物墨水。为了验证这一假设并建立生物活性医用生物墨水的研发方案,湖南大学刘海蓉教授课题组提出了一种基于柚皮苷衍生物的新型医用生物墨水,该生物墨水可显著提高3D打印保真度,极大地提高了软骨缺损修复效率(图1)。相关论文在线发表在《Journal of Materials Chemistry B》,湖南大学黄宇婷为本文第一作者,刘海蓉、周征为通讯作者,韩晓筱课题组为本文3D生物打印提供了支持。图1 一种可提高3D打印保真度的柚皮苷衍生的生物墨水加速了软骨缺损修复。柚皮苷(NAR)衍生的生物墨水材料(NARMA-GELMA bioink)由甲基丙烯酰化柚皮苷(NARMA)和甲基丙烯酰化明胶(GELMA)组成,在405 nm光照条件下可快速固化成型。图2结果证明了植物源活性因子黄酮糖苷类化合物柚皮苷和天然高分子明胶的甲基丙烯酰化改性成功,表明NARMA和GELMA具有光聚合交联能力。接着,采用摩方精密nanoArch S140打印机研究载细胞生物墨水的生物打印性能,结果如图3所示,相比于经典的GELMA生物墨水,光固化打印NARMA-GELMA生物墨水结果表明该生物墨水的生物打印结构完整性好、形状保真度高,这一优异的光固化结果得益于NARMA在405 nm处有光吸收特性(图2B)。并且该打印过程条件温和,细胞存活状态良好。最后采用兔关节软骨缺损模型验证了NARMA-GELMA生物墨水的软骨缺损修复性能,结果如图4所示,联合自体软骨细胞的NARMA-GELMA生物墨水修复兔关节软骨缺损一个月后,NARMA-GELMA水凝胶组处理的组织表面光滑、与宿主组织的界面整合程度高、骨软骨界面清晰,在组织学层面上形成了大量的软骨样陷窝结构,分泌了丰富的蛋白聚糖和二型胶原成分。特别是,NARMA-GELMA水凝胶组中软骨细胞呈清晰的梯度排列,与天然软骨相似。表明NARMA-GELMA生物墨水有利于软骨样组织的形成,可提高软骨修复效率、能有效促进体内关节软骨缺损再生修复。该研究拓展了生物墨水材料,为特异性组织再生的医用功能化生物墨水的研究提供了一种新策略。图2 改性柚皮苷和改性明胶的表征。柚皮苷改性前后的FTIR图(A)、UV-Vis图(B)和1H NMR谱(C);明胶改性前后的FTIR图(D)、UV-Vis图(E)和1H NMR谱(F)。图3 采用摩方精密nanoArch S140打印机制备由柚皮苷衍生生物墨水和改性明胶生物墨水转化的水凝胶结构。(A)3D生物打印的CAD模型和切片图案;(B)3D生物打印结构的宏观照片;(C) 3D生物打印结构的活细胞荧光染色图片。图4 生物墨水原位修复关节软骨缺损一个月后的大体观和组织学染色结果。(A)大体观;(B)苏木素-伊红染色(H&E);(C)番红/固绿染色(SO/FG);(D)马松染色(Masson);(E)二型胶原的免疫组化染色(IHC);(F)ICRS大体观评分;(G)O`Driscoll 组织学评分。
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