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课堂 | 研究天然聚合物精细细节的微观结构

徕卡显微系统(上海)贸易有限公司 2023-05-30 10:15:02 166  浏览
  • 结合扫描电子显微镜的冷冻宽幅离子束铣削(Cryo-BIB-SEM)



    本报告评估了结合使用冷冻宽幅离子束铣削和扫描电子显微镜(cryo-BIB-SEM)对低温稳定柔性聚合物的微观结构进行成像和分析的潜能。报告介绍了使用cryo-BIB-SEM对易损天然聚合物进行检查的结果,例如番茄果皮和木材,还分析了聚合物表面形态和多种微观结构特性。


    聚合物的微观结构控制它们的化学反应性以及机械和传输特性。然而,由于亚微米等级的分析方法比较少,通常无法对柔性聚合物的微观结构进行定量表征,或不具备相关的可行性条件。冷冻断裂是少数可用的方法之一,但通过这种工艺制备的样本表面通常过于粗糙,导致制备好的样本上只有极小一部分区域适合定量SEM研究。


    本报告中的结果显示,使用cryo-BIB-SEM可以对完好的样本横截面上的较大平面区域进行高清晰成像,更好地对柔性聚合物进行微观结构表征。在观察过程中,在通过cryo-BIB-SEM样本制备工艺加工的样本中,仅发现极少量的伪影,而且均非冷冻导致。


    介 

    聚合物微观机构会影响聚合物的机械和传输特性,进而决定了材料的耐久性以及对风化、冷热和光照的耐受性,因此聚合物微观结构的精确表征非常重要。


    各类聚合物,无论是柔性、硬质、天然还是合成,都是如此。


    Cryo-BIB-SEM可对表面完好的大尺寸低温稳定样本的微孔进行高清晰成像和化学分析。在上一篇报告中,使用Cryo-BIB-SEM研究了锂离子电池电极在干燥过程中的微观结构[1]。本报告中使用cryo-BIB-SEM表征了天然聚合物,包括木头和水果蔬菜的表皮。


    如前文所述,需要以亚微米级清晰度精 准确定柔性聚合物的微观机构。然而,很少有方法能够在如此高分辨率下对这种柔性样本进行表征。另外,由于冷冻断裂工艺制备的柔性聚合物样本的表面过于粗糙,使用SEM或能量色散谱(EDS)进行定量分析时,仅能够准确研究很小一部分的表面区域。而且有机材料往往会发生膨胀收缩,使用SEM进行样本制备和测量时,尤其是对于高水分含量的材料,通常很难在材料的原生状态下进行分析。微型计算机断层成像(μCT)和SEM低温聚焦离子束铣削(cryo-FIB-SEM)等方法的分辨率则通常过低或获得的结果不具代表性。


    本应用注意事项介绍了使用cryo-BIB-SEM在高分辨率(亚微米级)下对柔性、易损天然聚合物(木材和番茄表皮)的微观结构进行表征的过程。


    Cryo-BIB-SEM材料和方法

    Cryo-BIB可制备具有大平面区域的冷冻稳定横截面(可达4 mm²)。样本制备中包含快速冷却(淬火)步骤,可形成整齐的聚合物切口并大大降低造成断裂、变形等损坏的风险。使用液氮-雪泥对样本进行淬火,然后将样本快速转移至一个温度保持LN2水平的低温冷却阶段(图1a)[2]。使用金刚石锯在钛(Ti)掩模上方几十纳米处切割低温冷却样本,钛掩膜在后续的溅射镀膜过程中遮蔽样本。使用cryo-BIB氩(Ar)离子束铣削,制备平整的大横截面。


    接下来,根据所需的信息类型,可以使用两种制备和成像方案,可以是EDS成分数据或使用SEM获得的精细结构的高清晰图像。在第 一个方案中(图1b),样本经溅射镀膜处理以方便EDS/SEM分析并提供各阶段纹理和成分的信息。在第二个方案中,样本未经过镀膜处理,以便于渗入多孔表面中的水升华。这样一来,之前被水隐藏的样本微观结构便可以完全显现出来。


    使用徕卡显微系统的EM TIC 3X离子束铣削系统对木材和番茄皮(天然聚合物)样本进行冷冻宽幅离子束(cryo-BIB)铣削。将经BIB铣削的样本放进SEM(Supra 55,蔡司)之前,首先使用徕卡显微系统的EM ACE600镀膜机的溅射、碳蒸发和电子束蒸发配置对样本溅射镀膜一层薄薄的钨(W)。钨层可防止不导电样本被电子束辐射时充电。


    图1a:cryo BIB-SEM样本制备工作流程使用EM TIC 3X系统执行cryo-BIB,使用EM ACE600系统进行溅射镀膜。


    图1b:cryo-BIB-SEM研究中使用的2个方案的原理图,用于研究样本的:1)纹理和成本,和2)渗水后的精细亚微米结构。


    结 

    分析柔性天然聚合物的主要目的是验证cryo-BIB-SEM方法在样本制备和分析过程中保存样本的精细和易损结构的能力。一个特别目标是确定使用cryo-BIB-SEM样本制备工艺制备的横截面的质量,即样本横截面是否存在伪影或损伤。


    番茄皮

    从一个新鲜番茄(图2a)上切一小块皮,然后按照图1中的工作流程进行制备,并按照方案2进行分析。番茄皮含有大量水分,微观结构非常复杂,因此是评估样本制备过程中因形成冰晶而发生断裂的可能性的理想材料。


    图2b中显示了一个番茄皮的横截面,在横截面的上部可以看到一小片钛掩膜,掩膜上积聚了一些“溅射灰尘”。番茄细胞的精细结构清晰可见,细胞形状非常类似于之前光学显微镜观察文献中报告的形状[3]。cryo-BIB-SEM方法的清晰度更高,可以分析易损微观结构的精细细节(图2c)。


    低温冷却和切割过程中未发现造成任何损伤,这说明cryo-BIB-SEM方法可以为柔性易损天然聚合物分析制备无损伤、缺陷的样本。


    图2a:切割番茄的示例,表皮上标注了横截面(蓝色长方形)。使用cryo-BIB-SEM研究了这种样本。

    2b:Cryo-BIB-SEM图像显示了大片的番茄表皮横截面样本。


    图2c:2b中使用cryo-BIB-SEM获得的清晰度更高的番茄表皮横截面图像显示了微观结构的精细细节。


    Cryo-BIB-SEM成像可揭示松木(樟子松)的细胞和微观形态。宽幅离子束铣削方法制备的细胞壁表面,上面没有切片机切割等制备方法造成的伪影。EDS提供了不同木材相位的成分,例如细胞膜质中的碳(C)和因细胞中含有大量的水而存在的氧气(O)[4]。


    图3a:Cryo-BIB-SEM方法获得的松木图像(SE2),上面显示了管胞(树的木质部运输组织的伸长细胞)的微观形态和纹孔(细胞间流体交换的细胞壁部分)。

    3b:使用cryo-BIB方法制备的松木的EDS图像(3a中的相同区域)细胞膜质中的碳(C,红色)信号和木材细胞所含水的氧气(O,蓝色)。


    概述与结论

    我们已经介绍了cryo-BIB-SEM是一种可以研究易损柔性天然聚合物的横截面的有效表征方法(番茄表皮和木材)。可对无损伤番茄表皮和木材细胞的微观结构的精细细节进行高清晰成像。另外,cryo-BIB-SEM样本制备过程中,未发现因制备而导致的断裂或样本损伤。


    参考文献:

    1.S. Jaiser, J. Kumberg, J. Klaver, J.L. Urai, W. Schabel, J. Schmatz, P. Scharfer, Microstructure formation of lithium-ion battery electrodes during drying - An ex-situ study using cryogenic broad ion beam slope-cutting and scanning electron microscopy (Cryo-BIB-SEM), J. Power Sources (2017) vol. 345, pp. 97-107, DOI: 10.1016/j. jpowsour.2017.01.117

    2.J. Schmatz, J. Klaver, M. Jiang, J.L. Urai, Nanoscale Morphology of Brine/Oil/Mineral Contacts in Connected Pores of Carbonate Reservoirs: Insights on Wettability From Cryo-BIB-SEM, SPE Journal (2017) vol. 22, iss. 05, DOI: 10.2118/180049-PA.

    3.R. Metzner, H.U. Schneider, U. Breuer, W.H. Schroeder, Imaging Nutrient Distributions in Plant Tissue Using, Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry and Scanning Electron Microscopy, Plant Physiology (2008) vol. 147, pp. 1774–1787, DOI: 10.1104/ pp.107.109215.

    4.M. Nopens, J. Schmatz, Saturated pine wood sample, Pinus sylvestris, 2017, MaP Microstructures and Pores.


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课堂 | 研究天然聚合物精细细节的微观结构

结合扫描电子显微镜的冷冻宽幅离子束铣削(Cryo-BIB-SEM)



本报告评估了结合使用冷冻宽幅离子束铣削和扫描电子显微镜(cryo-BIB-SEM)对低温稳定柔性聚合物的微观结构进行成像和分析的潜能。报告介绍了使用cryo-BIB-SEM对易损天然聚合物进行检查的结果,例如番茄果皮和木材,还分析了聚合物表面形态和多种微观结构特性。


聚合物的微观结构控制它们的化学反应性以及机械和传输特性。然而,由于亚微米等级的分析方法比较少,通常无法对柔性聚合物的微观结构进行定量表征,或不具备相关的可行性条件。冷冻断裂是少数可用的方法之一,但通过这种工艺制备的样本表面通常过于粗糙,导致制备好的样本上只有极小一部分区域适合定量SEM研究。


本报告中的结果显示,使用cryo-BIB-SEM可以对完好的样本横截面上的较大平面区域进行高清晰成像,更好地对柔性聚合物进行微观结构表征。在观察过程中,在通过cryo-BIB-SEM样本制备工艺加工的样本中,仅发现极少量的伪影,而且均非冷冻导致。


介 

聚合物微观机构会影响聚合物的机械和传输特性,进而决定了材料的耐久性以及对风化、冷热和光照的耐受性,因此聚合物微观结构的精确表征非常重要。


各类聚合物,无论是柔性、硬质、天然还是合成,都是如此。


Cryo-BIB-SEM可对表面完好的大尺寸低温稳定样本的微孔进行高清晰成像和化学分析。在上一篇报告中,使用Cryo-BIB-SEM研究了锂离子电池电极在干燥过程中的微观结构[1]。本报告中使用cryo-BIB-SEM表征了天然聚合物,包括木头和水果蔬菜的表皮。


如前文所述,需要以亚微米级清晰度精 准确定柔性聚合物的微观机构。然而,很少有方法能够在如此高分辨率下对这种柔性样本进行表征。另外,由于冷冻断裂工艺制备的柔性聚合物样本的表面过于粗糙,使用SEM或能量色散谱(EDS)进行定量分析时,仅能够准确研究很小一部分的表面区域。而且有机材料往往会发生膨胀收缩,使用SEM进行样本制备和测量时,尤其是对于高水分含量的材料,通常很难在材料的原生状态下进行分析。微型计算机断层成像(μCT)和SEM低温聚焦离子束铣削(cryo-FIB-SEM)等方法的分辨率则通常过低或获得的结果不具代表性。


本应用注意事项介绍了使用cryo-BIB-SEM在高分辨率(亚微米级)下对柔性、易损天然聚合物(木材和番茄表皮)的微观结构进行表征的过程。


Cryo-BIB-SEM材料和方法

Cryo-BIB可制备具有大平面区域的冷冻稳定横截面(可达4 mm²)。样本制备中包含快速冷却(淬火)步骤,可形成整齐的聚合物切口并大大降低造成断裂、变形等损坏的风险。使用液氮-雪泥对样本进行淬火,然后将样本快速转移至一个温度保持LN2水平的低温冷却阶段(图1a)[2]。使用金刚石锯在钛(Ti)掩模上方几十纳米处切割低温冷却样本,钛掩膜在后续的溅射镀膜过程中遮蔽样本。使用cryo-BIB氩(Ar)离子束铣削,制备平整的大横截面。


接下来,根据所需的信息类型,可以使用两种制备和成像方案,可以是EDS成分数据或使用SEM获得的精细结构的高清晰图像。在第 一个方案中(图1b),样本经溅射镀膜处理以方便EDS/SEM分析并提供各阶段纹理和成分的信息。在第二个方案中,样本未经过镀膜处理,以便于渗入多孔表面中的水升华。这样一来,之前被水隐藏的样本微观结构便可以完全显现出来。


使用徕卡显微系统的EM TIC 3X离子束铣削系统对木材和番茄皮(天然聚合物)样本进行冷冻宽幅离子束(cryo-BIB)铣削。将经BIB铣削的样本放进SEM(Supra 55,蔡司)之前,首先使用徕卡显微系统的EM ACE600镀膜机的溅射、碳蒸发和电子束蒸发配置对样本溅射镀膜一层薄薄的钨(W)。钨层可防止不导电样本被电子束辐射时充电。


图1a:cryo BIB-SEM样本制备工作流程使用EM TIC 3X系统执行cryo-BIB,使用EM ACE600系统进行溅射镀膜。


图1b:cryo-BIB-SEM研究中使用的2个方案的原理图,用于研究样本的:1)纹理和成本,和2)渗水后的精细亚微米结构。


结 

分析柔性天然聚合物的主要目的是验证cryo-BIB-SEM方法在样本制备和分析过程中保存样本的精细和易损结构的能力。一个特别目标是确定使用cryo-BIB-SEM样本制备工艺制备的横截面的质量,即样本横截面是否存在伪影或损伤。


番茄皮

从一个新鲜番茄(图2a)上切一小块皮,然后按照图1中的工作流程进行制备,并按照方案2进行分析。番茄皮含有大量水分,微观结构非常复杂,因此是评估样本制备过程中因形成冰晶而发生断裂的可能性的理想材料。


图2b中显示了一个番茄皮的横截面,在横截面的上部可以看到一小片钛掩膜,掩膜上积聚了一些“溅射灰尘”。番茄细胞的精细结构清晰可见,细胞形状非常类似于之前光学显微镜观察文献中报告的形状[3]。cryo-BIB-SEM方法的清晰度更高,可以分析易损微观结构的精细细节(图2c)。


低温冷却和切割过程中未发现造成任何损伤,这说明cryo-BIB-SEM方法可以为柔性易损天然聚合物分析制备无损伤、缺陷的样本。


图2a:切割番茄的示例,表皮上标注了横截面(蓝色长方形)。使用cryo-BIB-SEM研究了这种样本。

2b:Cryo-BIB-SEM图像显示了大片的番茄表皮横截面样本。


图2c:2b中使用cryo-BIB-SEM获得的清晰度更高的番茄表皮横截面图像显示了微观结构的精细细节。


Cryo-BIB-SEM成像可揭示松木(樟子松)的细胞和微观形态。宽幅离子束铣削方法制备的细胞壁表面,上面没有切片机切割等制备方法造成的伪影。EDS提供了不同木材相位的成分,例如细胞膜质中的碳(C)和因细胞中含有大量的水而存在的氧气(O)[4]。


图3a:Cryo-BIB-SEM方法获得的松木图像(SE2),上面显示了管胞(树的木质部运输组织的伸长细胞)的微观形态和纹孔(细胞间流体交换的细胞壁部分)。

3b:使用cryo-BIB方法制备的松木的EDS图像(3a中的相同区域)细胞膜质中的碳(C,红色)信号和木材细胞所含水的氧气(O,蓝色)。


概述与结论

我们已经介绍了cryo-BIB-SEM是一种可以研究易损柔性天然聚合物的横截面的有效表征方法(番茄表皮和木材)。可对无损伤番茄表皮和木材细胞的微观结构的精细细节进行高清晰成像。另外,cryo-BIB-SEM样本制备过程中,未发现因制备而导致的断裂或样本损伤。


参考文献:

1.S. Jaiser, J. Kumberg, J. Klaver, J.L. Urai, W. Schabel, J. Schmatz, P. Scharfer, Microstructure formation of lithium-ion battery electrodes during drying - An ex-situ study using cryogenic broad ion beam slope-cutting and scanning electron microscopy (Cryo-BIB-SEM), J. Power Sources (2017) vol. 345, pp. 97-107, DOI: 10.1016/j. jpowsour.2017.01.117

2.J. Schmatz, J. Klaver, M. Jiang, J.L. Urai, Nanoscale Morphology of Brine/Oil/Mineral Contacts in Connected Pores of Carbonate Reservoirs: Insights on Wettability From Cryo-BIB-SEM, SPE Journal (2017) vol. 22, iss. 05, DOI: 10.2118/180049-PA.

3.R. Metzner, H.U. Schneider, U. Breuer, W.H. Schroeder, Imaging Nutrient Distributions in Plant Tissue Using, Time-of-Flight Secondary Ion Mass Spectrometry and Scanning Electron Microscopy, Plant Physiology (2008) vol. 147, pp. 1774–1787, DOI: 10.1104/ pp.107.109215.

4.M. Nopens, J. Schmatz, Saturated pine wood sample, Pinus sylvestris, 2017, MaP Microstructures and Pores.


2023-05-30 10:15:02 166 0
原子荧光小课堂—关注检测细节

       随着食品中重金属超标案例的增多,人们对于食品中重金属检测的关注度越来越高,这对食品中重金属的检测提出了更高的要求。实际上,食品检测所得到的数据的准确与否和检测中使用的检测方法、使用的仪器以及使用的试剂、称装试剂的器皿等都有着密不可分的关系,其中检测时使用的试剂、称装试剂的器皿是在检测中Z容易被忽略的因素,今天金索坤和大家分享一下在使用原子荧光光度计检测砷、汞等重金属元素时,使用的试剂和器皿对检测结果产生的影响。

       首先是检测中使用的试剂:有一些实验操作人员会认为,在实验过程中已经扣除了空白值,所以试剂底值对检测结果不会产生影响。对于这个问题,我们可以设想一下,如果空白的荧光强度100,漂移为5%,那么5个荧光强度的差值对测设的结果影响的确不是很大,但如果空白的荧光强度为1000,那么就会有50个荧光强度的差值,如果样品正好也是50个荧光强度,那么就会对测试结果产生很大的影响。值得注意的是,不同厂家生产的试剂是不同的,同一厂家不同批号的试剂也会有差异,甚至于同一厂家生产的相同批号的试剂也会因为不同的试剂瓶而不同。所以就需要通过空白试验来减少试剂对测试结果的影响。

       另外,检测过程中使用到的器皿也可能对检测产生影响。所以器皿在使用前需要用酸浸泡。Z好直接将酸倒入器皿进行浸泡,而不是直接将器皿浸泡在酸缸中,因为酸缸也可能被污染。配制标准溶液的时候加入重铬酸钾可以减少器皿对汞的吸附。另外,实验证明与玻璃器皿相比,塑料器皿对汞的吸附性更小。

       当然,除了检测时使用的试剂、称装试剂的器皿之外,检测中使用的检测方法、使用的仪器对检测结果同样也有很大影响。原子荧光光度计作为检测砷、汞等重金属元素的主要仪器,在食品检测中发挥很大作用。北京金索坤技术开发有限公司作为原子荧光技术的领跑者,经过三十多年的研究,倾心打造出检测元素多、测试速度快、技术指标好、安装省事操作省心节约耗材的新一代原子荧光光度计,提高食品中重金属检测的准确性。相信有了先进的检测仪器再加上对检测细节足够关注一定能很好地完成检测任务.

金索坤新SK-盛析 原子荧光光度计产品特色

1. 增加快速建立标准曲线功能,简化操作,提高测试效率。

2. 无需动力,自动排废,提高反应稳定性,精简装置。

3. 电路上增加分道信号控制模块,可保证双道同测砷锑及砷汞同测时,效果更佳。

4. 氩气流量采用进口质量流量计的数字控制方式,提高仪器在长时间工作下的稳定性。

金索坤SK-盛析 原子荧光光度计




(来源:北京金索坤技术开发有限公司)


2019-10-28 09:22:25 274 0
航空航天电线电缆绝缘材料微观结构观察

航空航天电线电缆的绝缘材料常用的有两种,一种是聚四氟乙烯的,一种是聚酰亚胺和聚四氟乙烯复合的。

绝缘层的厚度、均匀度,多层绝缘层的搭接精度等,都是质量过程控制的基本检测项目。

应部分航空航天电线电缆制造商的金相工程师邀请,链能金相实验设备南京有限公司的金工,为大家做了试样制备、显微观察的实操指导。

一、 绝缘材料样品

样品A,X-ETFE(交联F40),交联乙烯-四氟乙烯共聚材料,带导体。只测绝缘层厚度,标准要求精度0.01mm。

样品B,PTEF/PI,聚酰亚胺和聚四氟乙烯复合膜,不带导体,仅有绝缘层。检测绝缘层间距,精度0.01mm,同时检测内侧绝缘层和外层绝缘层搭接角度,精度0.1度。

二、 两种绝缘材料的镶嵌

取四个Φ30mm的SamplCup可重复使用的注模杯。

用UniClip三脚塑料卡子夹住样品,置于注模杯中。

选用美国QMAXIS(可脉检测)两小时固化的EpoQuick环氧树脂、固化剂,按5:1比例倒入混合蜡纸杯,用搅拌棒同一方向缓慢搅拌约2分钟,分别倒入注模杯中。

约两个小时完全固化。

三、 两种绝缘材料的研磨和抛光

采用自动磨抛方案,磨抛机为METPOL-A自动磨抛机。

制备方案如下:

 四、 两种绝缘材料的显微观察

样品A,绝缘层厚度约110μm,公差≤2.1μm

 样品B,绝缘层间距约17μm,公差≤1.65μm

 样品B,绝缘层搭接角度约89.2度

 

 五、 结论

两种被检绝缘层厚度公差≤2.1μm,满足技术条件的标准。样品B,聚酰亚胺和聚四氟乙烯复合膜,绝缘层搭接角度公差0.8度,满足了技术条件的标准。

参加观摩的金相工程师不仅从链能金相金工那里学到了镶嵌、磨抛的技术细节,更感受到自己所承担的检测和分析工作的重要性——能及时发现生产中存在的问题,向生产、研发部门提供准确的检测数据,调整工艺,从而生产出合格的产品,也能为销售部门参与航空航天电线电缆的技术交流和投标工作提供技术支撑。


2021-06-11 14:07:03 524 0
研究微观生物学用多少倍的哪种显微镜?
 
2011-12-28 07:30:08 283 2
微观驱油机理研究重要设备之微观可视化驱油工作站

VMF100 微观可视化驱油工作站是北京东方德菲仪器有限公司与中石油勘探开发研究院提高采收率国家重点实验室共同研发生产的系统集成型可视化驱油系统。

 

VMF100 微观可视化驱油工作站,通过可视化的微流控技术,记录和分析驱替液在微纳尺度通道芯片中的驱油过程。VMF100 是定量描述不同化学驱油体系微观驱油机理的实验工作站,高效识别剩余油,并表征高含水期微观剩余油的渗流特征,VMF100工作站具有高集成化、高操控精度、芯片多样化、 分析可视化等特点,是微观驱油机理研究必不可少的设备之一。

微观可视化驱油工作站由原油注入系统、驱替液压力注入系统、压力监测系统、芯片密封系统、微纳孔道芯片,微观视频系统、操作分析软件组成。该工作站可以记录和控制饱和油及驱替的动态过程,评价剩余油再启动能力,并分析剩余油的渗流特征。


微观可视化驱油工作站的功能:
1、基础功能---剩余油分析:

---视频记录饱和油的动态过程

---视频记录驱油的动态过程

---实时记录驱油压力的动态变化

---分析不同类型剩余油的数量分布

---分析不同类型剩余油的面积分布


2、拓展功能---孔道参数:

---孔道配位数分布

---孔道孔喉比分布

---孔道等效半径分布

---孔道最窄半径分布

3、拓展功能---微观接触角:

---自动识别微观孔道接触角

---孔道微观接触角概率密度曲线


2022-04-14 14:32:30 236 0
用什么设备观察材料加热时的微观结构
 
2017-05-20 16:14:24 303 1
有谁知道关于物质微观结构、微观粒子、纳米技术的材料?
 
2007-02-06 21:58:25 269 1
【THUNDER小课堂】研究肺血管疾病

对小鼠肺组织进行高对比度快速成像,可以对肺血管系统的内皮网络和支持细胞进行可视化研究。


本文介绍了在小鼠肺标本中如何利用THUNDER Imager 3D Cell Culture荧光显微镜和即时光学解析(ICC)技术有效地研究控制肺血管形成和维持的细胞和分子机制,以及当肺血管疾病发生时出现的相应问题。肺血管系统是由内皮细胞组成的分支管状网络,这些内皮细胞排列在血管上,和支持细胞构成了血管壁。


从健康角度来看,识别在肺动脉、静脉和毛细血管发育过程中形成肺血管的细胞群类型是很有趣的,有助于它们的维持和修复,以及研究这些细胞的行为和调控信号

小鼠肺组织图像:(左)原始宽场图像和(右)使用Instant Computational Clearing(ICC)技术后的THUNDER高清图像。图片来源:美国加利福尼亚州Ross Metzger博士。


   简  介   

肺血管疾病的研究涉及多种方法来探索影响疾病的细胞和分子程序[1,2]。肺血管从胚胎期开始发育,并在出生后继续。肺的支管网络由内皮细胞和支持细胞组成。为了更好地了解血管疾病,科学家研究了形成肺血管的细胞,以及那些有助于血管修复的细胞[1,2]。

由于管状结构,以及肺标本很容易有数百微米厚,因此可视化内皮细胞和支持细胞网络的发育以及血管系统的维持极具挑战。此处的报告结果展示了如何使用THUNDER Imager 3D Cell Culture显微镜,在小鼠肺组织中有效研究肺血管疾病的机制[3,4]。


   挑 战   

在肺组织成像时想要获得真实结果,拥有一种可以快速获取高对比度三维图像的解决方案非常关键,确保其中的重要细节得到清晰呈现。传统的宽场显微镜能够对这些厚标本的大面积成像,这种显微镜速度快,检测灵敏度高,但由于非焦信号的干扰,图像模糊,对比度显著降低[3,4]。


   方 法   

使用THUNDER Imager 3D Cell Culture显微镜对小鼠肺部标本进行成像。使用FITC、Cy3以及Alexa 633对标本进行免疫染色。为了可视化整个肺组织标本,使用20x Plan Fluo Apo 0.4 NA(数值孔径)物镜以及三个荧光通道。为覆盖280µm厚度的样品,采集的图像显示为由115层光学切片组成的扩展景深(EDoF)投影。


   结 果   

THUNDER Imager 3D Cell Culture可以快速获取肺组织的三维图像,然后通过Instant Computational Clearing(ICC)技术去除宽场图像中会降低对比度的模糊信号(参见图1)[3,4]。ICC可以呈现肺组织图像中的精细结构和细胞水平分辨率,以研究影响肺血管疾病的发育、维持和修复活动[1,2]。


整个组织图像采集时间约1min(参见图1)。

图1:小鼠肺组织标本的扩展景深(EDoF)投影:A) 原始宽场图像,B) Instant Computational Clearing(ICC)后的高清图像。

图片来源:美国加利福尼亚州Ross Metzger博士。


使用THUNDER Imager显微镜Instant Computational Clearing(ICC)技术[3,4]可以对小鼠肺血管疾病相关的细胞机制进行有效研究。因为与传统的宽场成像相比,该技术显著提高了图像对比度


References:

1.L.C. Steffes, A.A. Froistad, A. Andruska, M. Boehm, M. McGlynn, F. Zhang, W. Zhang, D. Hou, X. Tian, L. Miquerol, K. Nadeau, R.J. Metzger, E. Spiekerkoetter, M.E. Kumar, A Notch3-Marked Subpopulation of Vascular Smooth Muscle Cells Is the Cell of Origin for Occlusive Pulmonary Vascular Lesions, Circulation (2020) vol. 142, no. 16, pp. 1545–1561, DOI: 10.1161/CIRCULATIONAHA.120.045750.

2.M. Boehm, X. Tian, Y. Mao, K. Ichimura, M.J Dufva, K. Ali, S. Dannewitz Prosseda, Y. Shi, K. Kuramoto, S. Reddy, V.O. Kheyfets, R.J. Metzger, E. Spiekerkoetter, Delineating the molecular and histological events that govern right ventricular recovery using a novel mouse model of pulmonary artery de-banding, Cardiovascular Research (2019) vol. 116, iss. 10, pp. 1700–1709, DOI: 10.1093/cvr/cvz310.

3.J. Schumacher, L. Bertrand, THUNDER Technology Note: THUNDER Imagers: How Do They Really Work? Science Lab (2019) Leica Microsystems. 

4.L. Felts, V. Kohli, J.M. Marr, J. Schumacher, O. Schlicker, An Introduction to Computational Clearing: A New Method to Remove Out-of-Focus Blur, Science Lab (2020) Leica Microsystems.


2023-03-02 18:16:32 121 0
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2018-11-29 15:16:41 218 0
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谁知道热水瓶的内胆是用什么材料做的吗? 内胆又有什么性能呢? 请大家详细介绍一下! 拜托拜托拜托拜托拜托拜托拜托拜托了啊! 在次谢过!!!!!!!!!!!!!!!!!1
2006-09-30 14:43:04 285 5
DNA分析结构的拉曼光谱研究 毕业论文
DNA分析结构的拉曼光谱研究 的毕业论文 有会的师哥师姐 好人们帮帮忙 不会写啊
2011-02-18 14:13:16 288 2
偏钛酸的微观结构随温度及其光敏性能的变化

【引言】

偏钛酸是一种比表面积高的介孔材料。通过适当的热处理去除偏钛酸中的水分子,会改变其孔隙结构。由于热处理(部分脱水) 偏钛酸可用于许多中孔率和高比表面积重要的应用领域,因此对其孔隙结构和晶体相随热处理的演化规律的研究受到了广泛的关注。

 

【成果介绍】

Hyunho Shin等人将偏钛酸粉末在空气中加热至800℃,研究了其结晶相、比表面积和孔径的变化规律。使用Linseis的同步热分析仪STA PT1000,在空气中以10 °C/min的加热速度对偏钛酸粉末进行了热重和差热分析。偏钛酸的热失重分两步进行:diyi个(12.4%)从100℃到542℃,第二个(5.2%)从542℃到900℃。这两个阶段都是由于水分子的消除,而第二阶段的质量损失也与清除存在于偏钛酸中的SO42-离子有关。当加热温度提高到800℃时,平均孔径从3.14 nm增加到15.50 nm,比表面积从377.3 m2/g下降到54.5 m2/g。这些性质的变化在第二阶段失水开始的温度(542℃)附近Z为明显。罗丹明B染料的可见光光敏作用于部分脱水偏钛酸表面优于商业的P-25粉末,表明部分脱水的偏钛酸具有高的比表面积,偏钛酸应用表面光敏作用是很重要的。

 

【图文导读】

 

图1 偏钛酸样品的热重(TG)和差热分析(DTA) 

 

图2 不同热处理温度下偏钛酸样品的XRD图谱 

 

图3 不同热处理温度下偏钛酸样品的红外光谱

 

 

图4 (a)原始材料以及(b)500℃和(c)700℃下热处理的偏钛酸粉末的FE-TEM图像。插图显示选定区域的衍射图样

 

 

图5 罗丹明B染料溶液在(a)P-25、(b)原始材料、(c)100℃、(d)400℃、(e)450℃和(f)800℃偏钛酸样品中紫外-可见光谱随可见光照射时间的变化

 

 

图6罗丹明B溶液在存在P-25、原始材料、100℃、400℃、450℃和800℃偏钛酸样品中的(a)光催化降解和(b)低色度移动(从553 nm)随可见光照射时间的变化

 

【结论】

对大量生产的偏钛酸在不同的空气温度下进行热处理,研究了其结晶相、微观结构和孔径的演变。同时,研究了罗丹明染料在热处理(部分脱水)偏钛酸表面的光敏性。偏钛酸由纳米晶锐钛酸酶晶体(4.8 nm)与水分子混合而成。偏钛酸的热失重分两步进行;diyi个(12.4%)从100℃到542℃,第二个(5.2%)从542℃到900℃。基于FT-IR,这两步主要与水分子的去除有关,而第二步也与SO42-离子的去除有关。偏钛酸在800℃下保持了锐钛矿的结晶结构。当温度升高到800℃时,平均孔径从3.1 nm增加到15.5 nm,比表面积从377.3 m2/g下降到54.5 m2/g。这些性质的变化在第二阶段失水开始的温度(542℃)附近Z为明显。基于FE-TEM图像和选定的区域衍射(SAD)模式,锐钛矿酶颗粒的清晰边界在高温下随着水分子的消失而演化,而锐钛矿酶的无定形性质的证据在700℃时被检测到。在不同温度下对偏钛酸进行热处理,其吸光度无明显变化。吸光度非常类似于商业用的P-25粉末,表明钛酸的光吸收主要使锐钛矿纳米晶体。100°C的钛酸的可见光光催化活性高于原钛酸。随着热处理温度进一步升高至800℃,光活度下降到与P-25 TiO2的光活度相近的水平。通过表面脱乙基反应实现了对罗丹明B的光活性。


2019-11-05 09:55:27 659 0
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2018-12-12 00:42:31 321 0
偏光显微镜MP41+研究级相机MSX10助新材料研究检测结构

某知名高校复合材料研究所针对新材料缺陷检测这一重要问题,与明美携手,共同推进新材料领域的发展。而新材料研究过程需要不断论证其结构有没有缺陷,需要通过各手段或方法来检测是否存在缺陷,并在研究新材料生产中调整结构来达到其研究的要求。而偏光显微镜在当中发挥检测新材料缺陷检测的方法。我司销售工程师为其推荐明星产品MP41+MSX10用以检测新材料,其中MSX10是采用大靶面芯片,其2000万像素、高分辨率、高对比度和颜色还原准确的特点等优异的功能征服在场的研究人员,图片采集的效果得到赞赏。

新材料是指新近发展或正在研发的、比传统材料性能更加优异的一类材料,是高技术产业发展的基础和先导,其研究水平和产业化规模已成为衡量一个国家和地区经济发展、科技进步和国防实力的重要标志,被视为21世纪Z具发展潜力的领域之一,也是国家确立的优先培育发展的七大战略性新兴产业之一。新材料产业应用范围广、产业关联度高、经济带动力强、发展潜力大,是促进经济快速增长和提升企业地区竞争力的源动力。

拍摄效果图:


MSHOT透反射偏光显微镜MP41技术参数


项目

规格

目镜

WF10X/22

分划目镜10X/22,格值0.1mm/格

目镜筒

30°倾斜,三目镜,两档分光

物镜

无限远物镜 PL L5X/0.12 工作距离:26.1mm

无限远物镜 PL L 10X/0.25工作距离:20.2mm

无限远物镜 PL L 40X/0.60(弹簧)工作距离:3.98mm

无限远物镜 PL L 60X/0.70(弹簧)工作距离:3.18mm

物镜转换器

四孔内向式滚珠内定位转换器

载物台

旋转式载物台,直径 Ф150mm,360°等分刻度,游标格值6’,ZX可调,带锁紧装置

落射照明系统

6V30W 卤素灯,亮度可调 

内置视场光阑、孔径光阑

(黄、蓝、绿、磨砂玻璃)滤色片转换装置

检偏器(可360°旋转,带刻度和微动游标)

起偏器(可360°旋转)

中间接筒

推入式勃氏镜,ZX可调

石膏λ补偿器;云母λ/4补偿器;石英楔补偿器

调焦机构

粗微调同轴,配有限位装置和锁紧装置,微调手轮格值2μm

透射照明系统

6V30W卤素灯,亮度可调,灯泡ZX可调

阿贝聚光镜,可上下升降,NA1.25

蓝滤色片

磨砂玻璃

起偏器(可360°旋转,有0°、90°、180°、270°四个读数)

相机接口

1XC


MSHOT透反射偏光显微镜MP41功能特点

粗微动同轴调焦机构,粗动松紧可调,带限位锁紧装置,微动格值:2μm。

偏光观察装置可移入或移出光路,起偏器与检偏器均可360°旋转。

旋转式载物台,360°等分刻度,游标格值6',ZX可调,带锁紧装置,工作台垂直有效行程可达 30mm。

宽电压电源(85-265V 50/60Hz). 6V30W卤素灯照明,亮度可调。

三目镜筒可自由切换目视观察与显微摄影,摄影时可通光,适合低照度显微图像拍摄。


(来源:广州市明美光电技术有限公司 )

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