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高速摄像仪在单晶硅表面池沸腾可视化测量分析中的应用

合肥中科君达视界技术股份有限公司 2021-01-28 10:32:58 502  浏览
  • 1.高速摄像仪在材料中的应用

    单晶硅是一种活泼的非金属元素晶体,广泛应用于太阳能光伏发电、供热、能源存储等。新材料技术的不断进步,促使其向着极GX可用的趋势发展。故对不同结构的单晶硅表面池沸腾相变传热性能研究具有非常重要意义。 

    华北电力大学能源动力与机械工程学院的科研团队,利用千眼狼高速摄影测量分析技术对光滑、微坑、均匀微柱和槽型微柱四种不同单晶硅表面的沸腾现象进行了在线可视观测试验,获得了各表面气泡动力学演变过程及局部温度演变规律,揭露了基于动力学过程的沸腾强化机理。

    2.可视池沸腾实验与可视化分析

    科研人员设计搭建由方形沸腾池、温控加热系统、高速摄像及红外热成像系统、数据采集系统组成的实验台,可同时观测沸腾动力学过程和温度演变过程的可视化池沸腾,并利用涂覆导电膜的单晶硅作为沸腾基底表面,依次对光滑、微坑、微柱、槽型微柱四种试样进行试验(更多详情请见《化工学报》2019年第70卷第4期)。

    图1 池沸腾实验台


    实验采用千眼狼高速摄像仪及红外热成像仪同步采集系统以从侧壁进行高速图像采集,以2320×1720的全高清分辨率,对不同结构单晶硅表面的核态沸腾过程中气泡运动过程及气泡演变过程中局部温度变化规律进行监测分析。


    1/2.气泡动力学规律分析

    图2 气泡动力学参数与有效热通量的关系曲线


    通过图2可知,光滑表面在沸腾初期核化密度较稳定,热通量q″从沸腾起始点(59kW/ m2)到108.5kW/m2范围内,脱离直径随有效热通量增大而增大并达到极大值;继续增大有效热通量,脱离直径开始减小直至2.1mm左右趋于稳定。对于气泡脱离时间而言,随着有效热通量增加脱离时间呈单调减小趋势。

    图3 不同表面上沸腾气泡高速图片


    如图3可知,微坑表面为孤立气泡的核化提供了稳定的核化ZX,沸腾气泡更易生成;同时其临界脱离直径较稳定,随有效热通量变化在 2.15~2.4mm区域内变化;而气泡脱离时间随有效热通量增大而缩短,且短于同有效热通量下的光滑表面的脱离时间,即实验中微坑结构不仅强化气泡的核化,同时也强化了气泡脱离。

    微柱表面,热通量(q″=35kW/m2)下即可观察到气化核心的产生;且受微结构的影响,微柱阵列提供了气泡核化ZX,同时气泡生长引起微柱间隙的液体的微流动促进了气泡的脱离,使得表面气泡未发生合并即脱离,脱离时间缩短至几毫秒。

    槽型微柱表面,热通量下(q″=40 kW/m2)气泡优先在槽道内成核生长,且其脱离直径较大;随着有效热通量的增大槽道和微柱间隙的气泡都逐渐长大,且易发生气泡合并形成较大气泡。


    2/2.局部温度演变规律分析

    试验采用高速摄像仪及红外热成像仪同步采集系统,观察四种试样表面单个孤立气泡生长运动过程壁面温度场演化规律。


    图4 光滑表面单个气泡在周期内的温度演变规律


    如图4可知,光滑表面q″=89KW/m2时汽化核心处先形成一个气泡雏形,随相变的进行气液交界面外扩,气泡逐渐长大,同时气泡ZX由于相变带走热量温度降低。q″=130KW/m2时,核化气泡迅速增大到ZD气泡直径,且底部薄液膜消失,在气泡ZX形成干烧区,且单气泡周期明显减小。

    图5 微结构表面沸腾气泡形成脱离过程


    如图5可知,300μm微坑表面在过热度较高的微坑处气泡初始核化,但受有限表面在界面处的温度梯度以及界面附近的Maragoni微对流的影响,气泡会出现从微坑向边界移动的滑移现象,促进了上一代气泡的快速脱离,从而增大了气泡的脱离频率。

    微柱表面生成气泡时,当t值不断增加时,微柱间隙内的微小核化点密集的区域上的气泡不断长大并合并成为大气泡;当t=14ms时该气泡脱离壁面,此脱离过程的时长仅为10ms数量级。在整个气泡运动过程中,微柱的存在大大提高了壁面的温度均匀性,YZ了由于气泡干斑区内温度过高换热不良而造成的沸腾恶化,因此微柱的存在可以有效地提高临界有效热通量。

    槽型微柱表面气泡的吸纳合并作用发生在气泡生成极短的时间内,槽内气泡来不及长大即被快速侧吸到微柱区与大气泡合并脱离;壁面温度的均匀性也相应提高。但槽道的宽度对壁面温度的均匀性存在影响,宽度加大可以造成中间气泡无法被 侧吸,引起局部过热。


    3.结论

    试验结果表明单晶硅表面微结构设计显著降低了核化沸腾的起始过热度,利用微结构对槽道内气泡的侧吸作用,可控制气泡的快速汇聚、脱离以及沸腾气泡的空间分布位置。通过高速摄像仪对采集的气泡运动试验过程进行分析,可掌握单晶硅表面微结构气泡动力学过程各阶段换热机理,可优化单晶硅局部微结构设计,为为新型材料研究带来更可靠的应用价值。

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热门问答

高速摄像仪在单晶硅表面池沸腾可视化测量分析中的应用

1.高速摄像仪在材料中的应用

单晶硅是一种活泼的非金属元素晶体,广泛应用于太阳能光伏发电、供热、能源存储等。新材料技术的不断进步,促使其向着极GX可用的趋势发展。故对不同结构的单晶硅表面池沸腾相变传热性能研究具有非常重要意义。 

华北电力大学能源动力与机械工程学院的科研团队,利用千眼狼高速摄影测量分析技术对光滑、微坑、均匀微柱和槽型微柱四种不同单晶硅表面的沸腾现象进行了在线可视观测试验,获得了各表面气泡动力学演变过程及局部温度演变规律,揭露了基于动力学过程的沸腾强化机理。

2.可视池沸腾实验与可视化分析

科研人员设计搭建由方形沸腾池、温控加热系统、高速摄像及红外热成像系统、数据采集系统组成的实验台,可同时观测沸腾动力学过程和温度演变过程的可视化池沸腾,并利用涂覆导电膜的单晶硅作为沸腾基底表面,依次对光滑、微坑、微柱、槽型微柱四种试样进行试验(更多详情请见《化工学报》2019年第70卷第4期)。

图1 池沸腾实验台


实验采用千眼狼高速摄像仪及红外热成像仪同步采集系统以从侧壁进行高速图像采集,以2320×1720的全高清分辨率,对不同结构单晶硅表面的核态沸腾过程中气泡运动过程及气泡演变过程中局部温度变化规律进行监测分析。


1/2.气泡动力学规律分析

图2 气泡动力学参数与有效热通量的关系曲线


通过图2可知,光滑表面在沸腾初期核化密度较稳定,热通量q″从沸腾起始点(59kW/ m2)到108.5kW/m2范围内,脱离直径随有效热通量增大而增大并达到极大值;继续增大有效热通量,脱离直径开始减小直至2.1mm左右趋于稳定。对于气泡脱离时间而言,随着有效热通量增加脱离时间呈单调减小趋势。

图3 不同表面上沸腾气泡高速图片


如图3可知,微坑表面为孤立气泡的核化提供了稳定的核化ZX,沸腾气泡更易生成;同时其临界脱离直径较稳定,随有效热通量变化在 2.15~2.4mm区域内变化;而气泡脱离时间随有效热通量增大而缩短,且短于同有效热通量下的光滑表面的脱离时间,即实验中微坑结构不仅强化气泡的核化,同时也强化了气泡脱离。

微柱表面,热通量(q″=35kW/m2)下即可观察到气化核心的产生;且受微结构的影响,微柱阵列提供了气泡核化ZX,同时气泡生长引起微柱间隙的液体的微流动促进了气泡的脱离,使得表面气泡未发生合并即脱离,脱离时间缩短至几毫秒。

槽型微柱表面,热通量下(q″=40 kW/m2)气泡优先在槽道内成核生长,且其脱离直径较大;随着有效热通量的增大槽道和微柱间隙的气泡都逐渐长大,且易发生气泡合并形成较大气泡。


2/2.局部温度演变规律分析

试验采用高速摄像仪及红外热成像仪同步采集系统,观察四种试样表面单个孤立气泡生长运动过程壁面温度场演化规律。


图4 光滑表面单个气泡在周期内的温度演变规律


如图4可知,光滑表面q″=89KW/m2时汽化核心处先形成一个气泡雏形,随相变的进行气液交界面外扩,气泡逐渐长大,同时气泡ZX由于相变带走热量温度降低。q″=130KW/m2时,核化气泡迅速增大到ZD气泡直径,且底部薄液膜消失,在气泡ZX形成干烧区,且单气泡周期明显减小。

图5 微结构表面沸腾气泡形成脱离过程


如图5可知,300μm微坑表面在过热度较高的微坑处气泡初始核化,但受有限表面在界面处的温度梯度以及界面附近的Maragoni微对流的影响,气泡会出现从微坑向边界移动的滑移现象,促进了上一代气泡的快速脱离,从而增大了气泡的脱离频率。

微柱表面生成气泡时,当t值不断增加时,微柱间隙内的微小核化点密集的区域上的气泡不断长大并合并成为大气泡;当t=14ms时该气泡脱离壁面,此脱离过程的时长仅为10ms数量级。在整个气泡运动过程中,微柱的存在大大提高了壁面的温度均匀性,YZ了由于气泡干斑区内温度过高换热不良而造成的沸腾恶化,因此微柱的存在可以有效地提高临界有效热通量。

槽型微柱表面气泡的吸纳合并作用发生在气泡生成极短的时间内,槽内气泡来不及长大即被快速侧吸到微柱区与大气泡合并脱离;壁面温度的均匀性也相应提高。但槽道的宽度对壁面温度的均匀性存在影响,宽度加大可以造成中间气泡无法被 侧吸,引起局部过热。


3.结论

试验结果表明单晶硅表面微结构设计显著降低了核化沸腾的起始过热度,利用微结构对槽道内气泡的侧吸作用,可控制气泡的快速汇聚、脱离以及沸腾气泡的空间分布位置。通过高速摄像仪对采集的气泡运动试验过程进行分析,可掌握单晶硅表面微结构气泡动力学过程各阶段换热机理,可优化单晶硅局部微结构设计,为为新型材料研究带来更可靠的应用价值。

2021-01-28 10:32:58 502 0
高速摄像仪在燃烧学中的应用

       燃烧学在能源、、工业等领域中发挥着重要作用,但因燃烧中速度过快、气体燃烧无法观测等痛点,成为该领域科技创新发展的难题。发动机燃烧机理研究是构成国家实力基础和军事战略的核心技术之一。作为国产高速视觉测量仪器,千眼狼高速摄像仪在燃烧领域的研究中具有重要价值。


       上海交通大学学院科研老师在模拟发动机腔体燃烧试验中,利用千眼狼高速摄像仪采集发动机腔体内火焰点燃后持续燃烧再到暗淡的完整过程。


       试验过程中,千眼狼技术工程师将5KF20高速摄像仪放置模拟发动机腔体正前方位置,完整采集到火焰从腔体内右侧被点燃后,持续往左侧燃烧的整个过程,可以观测到火焰是呈递进的形式往左侧行进。


       通过观察测定腔体燃烧效率及点火、火焰稳定性,研究燃烧过程的质量平衡及能量平衡、燃烧室的工作过程和特性,提升发动机腔体燃烧的稳定性。千眼狼高速摄像仪及专业测量分析技术能够在燃烧学试验中提供高速图像采集及JZ测量技术支持。


2020-12-14 10:12:49 371 0
千眼狼高速摄像机在激光焊接中的应用

       激光焊接是材料加工技术应用重要方向之一,因其产能高、自动化程度高、焊缝质量高等特点,被广泛应用于汽车、造船、、造桥等行业。研究影响焊缝效果的因素,如何进一步提升焊接质量,成为行业相关企业研究的热点。


       武汉锐科光纤激光技术股份有限公司专业从事光纤激光器及其关键器件与材料的研发,此次实验主要研究激光焊接功率对焊接效果的影响,特邀千眼狼高速摄像机技术支持工程师用高速图像观测技术,JZ观测材料激光焊接熔池周边和熔池ZX的熔融状态


       因激光焊接过程中亮度会过曝,普通相机无法拍摄到内部熔池的状态,千眼狼高速摄像机可以采用特殊光源或特殊光路进行拍摄,来观察熔池熔融状态和熔池飞溅方向,如图1。

图1   拍摄现场

       千眼狼高速摄像机技术支持工程师采用特殊光源拍摄两组实验。DY次实验由上至下拍摄,激光焊接机功率2000W,波长1064nm,高速摄像机拍摄工作距离30cm,采用105mm微距镜头,1280X300@6000fps拍摄熔池熔融状态

       第二次实验激光焊接机功率提高至6000W,拍摄观察熔池ZX迸溅的熔滴与飞溅方向

上述实验结果表明,激光功率是影响熔池熔融状态与飞溅方向的重要因素。通过高速摄像机观察分析焊接过程中熔池周边和熔池ZX的熔融状态,可研究不同功率下的激光焊接效果,助力生产企业控制生产成本、提高产品质量


// 千眼狼高速摄像机5F01

● 全幅ZD分辨率1280×1024,小画幅最快可达128000FPS;

● 具备智能帧率、分辨率动态调整功能;

● 具备USB3.0、TRIG、SYNC IN、SYNC OUT等功能接口;

● 具有外同步功能,支持多台摄像机同步拍摄;

● 应用于机械运动、燃烧、微流体微流控、结构力学等领域研究。

2020-08-31 09:42:37 639 0
高速摄像机在微流控技术中的应用

      多相微流控系统是包含两种及两种以上流体或相态的微流控系统,其流道的典型尺度在纳米到亚毫米量级。因其所需流体量少,热质传输响应速率快,产生污染物少等优点,被应用于热控、生物芯片、YL、化工、能源等各个领域。但因流体细小、速度快,存在研究时无法直接清晰观测其流体运动状态和流体运动流速的痛点。


       中科院化学所乔燕教授研究多相微流体试验时,利用千眼狼高速摄像机与显微镜组合拍摄观察微流体中液滴状态及液体流速。此次试验将高速摄像机通过C口转接环连接显微镜镜头上方,以10倍放大倍数清晰拍摄微流体控制过程,如图1所示。

图1 试验现场

       高速摄像机可以每秒1000~10000帧的速度记录,可拍摄整个流体流动过程的动态画面,并能取得精确的微流体尺寸和速度信息。

       试验中通过千眼狼高速摄像分析系统慢放观看微流体中液滴运动过程,如图2所示,并分析得到微流体试验时液相油相不同配比流速时的实验数据,包括液滴直径,液滴数量等相关数据。

图2 慢放帧画面


       多相微流体系统研究对微流控技术发展非常关键。如何建立多相微流体系统相关研究基础理论,解析其反应过程与机制,实现对流体流动及反应的JZ调控,高速摄像机及测量技术可在此研究过程中发挥重要作用。


2020-09-15 10:53:49 349 0
TH2840在高速测试领域的应用

随着电子信息技术发展的日新月异,人们对电子测量技术及仪器的重视力度也得到了明显提升。很多业内人士更因电子测量技术应用领域广、高、深等特点,对测试速度也提出了更高的要求,高速测试逐渐成为电子专业测量的主要实现方式。

TH2840系列测试速度高达0.56ms(1800次/秒)(>10kHz),能够超高效帮助客户提高测试准确性,分析故障的原因,是目前同惠电子在高速测试中的佼佼者,也在国内乃至国际测试无源器件和高频变压器行业中名列前茅。

TH2840系列由于创新性地采用了双CPU架构,测试和显示由两个系统分开独立完成,在保证正常显示的情况下,测试速度最快可达0.56ms/次,即每秒钟可进行1800次测试。TH2840系列支持高频变压器测试的型号为TH2840X,最多支持6块内置扫描版、扩展至288PIN脚。

那么,如此高效的测试速度可以应用在哪些领域呢?今天我们将通过几个案例来讲解TH2840系列的广泛应用。

一、网络变压器的扫描测试

TH2840X拥有10.1寸电容式触摸屏,所有设置参数一目了然,并且采用图形化脚位关联的设计,带给您前所未有的便捷测试体验。

TH2840系列最突出的性能特点,就在于其业界领先的测试速度,以12Port网络变压器为例,测量速度由上代旗舰机型TH2829X的18S缩短到5.9S,整整提高了3倍效率,测试脚位也由最高192PIN提高到了288PIN。

二、电子元器件的瞬态测试和分析

基于电容式传感器的发展,通过采集和分析电容的瞬间变化数据,可以计算出受力的大小和变化,例如,手指触摸到电容式触摸屏到离开触摸屏的短暂过程,电容容值瞬间的曲线变化,反映了屏幕受力的细微变化。由于TH2840系列具有高达每秒钟1800次的测试速度,可以精确到ms级别画出电容变化的曲线。

在电子皮肤领域中,一些以往只能由皮肤感受到的定性数据,例如硬度、力度等,如今已经可以用定量的方式表达出来。通过使用模仿人体末梢神经的电子传感器,电子皮肤可以帮助机器人敏感获知环境信息。将TH2840与电子皮肤一起集成到机械手或机器人表面,通过触觉感知及触觉信息采集实现机器人的触觉感知能力。在某高校的电子皮肤科研项目中,TH2840系列以0.56ms/次的采样频率完美胜任了该测试任务。

三、测量容性器件C-V特性的响应时间

在电子元器件的实际应用中,我们经常需要给被测件加偏压来模拟元器件在不同环境下的表现,增加偏压后的响应时间Th也是该元件的重要参数之一。

如上图,给某个电容施加20V直流偏置电压时,电容值会从初始值C0开始增加,经过一段时间后最终稳定在C1,从C0到C1所消耗的时间即为响应时间Th。由于器件被施加偏压后的瞬态变化非常快,需要测试仪器的采样时间小于1ms(即1000次/s),才能得到精确的响应特性曲线。TH2840系列不仅可以达到0.56ms的最高采样速度,同时又能保证测试参数的高精度,并且自带±40V偏压,支持多通道测试,是高速测试的不二选择。

以上内容由安泰测试Agitek为您分享,安泰测试作为国内专业测试仪器综合服务服务平台,为客户提供丰富的测试产品选择、完整的系统测试解决方案、全面的技术支持和售后等一站式服务,帮助客户更好的解决测试问题。https://www.agitek.cn/cp/1230.html


2023-01-06 10:52:11 174 0
高速摄像机要如何做好维护保养

       高速摄像机能以超过每秒250帧的帧速率捕获运动图像,广泛应用于弹道分析、燃烧研究、爆炸测试、动态破坏、飞行试验、体育运动等领域。

       在高速摄像机日常使用中难免会有损耗,但是还需做好日常的维护保养工作,以延长高速摄像机的功能和寿命。高速摄像机日常维护保养有哪些?

高速摄像机日常维护保养

       1.高速摄像机光学镜头应该轻拿轻放,避免碰撞;使用后应及时使用清洁布或专用清洁剂擦拭干净,及时盖上镜头盖,保证画面清晰度;

       2.高速摄像机应密封完好,存放在温度适宜的地方(10-25℃),温度太高容易滋生霉菌;存放区域还应适当通通风,定期进行干燥处理;

       3.在秋冬天室外使用高速摄像机后,一定要采取缓慢的升温或降温措施,以免摄像机应温差太大而生雾;

       4.高速摄像机和光学镜头不能和酸碱物质存放在一起。


2020-04-23 10:52:57 556 0
重量分析法在药物分析中的应用?
 
2006-11-09 15:18:08 372 1
扫描电子显微镜在材料分析中的应用
 
2011-04-08 00:44:52 322 5
超纯水在LC-MS生物医学分析中的应用

LC-MS的强大功能已经得到了生物医学实验室的认可。1,2现在的LC-MS仪器已经从研究到常规临床实验室范围广泛使用,并有效应用于以下领域:

· ZL药物监测 - 测量血浆,血液或组织中的药物(例如免疫YZ剂) 

· 滥用药物测试 - 测量在尿液或唾液中的药物(例如哌替啶,等等) 

· 激素测试 - 测量血清或血浆中的激素(例如类固醇或甲状腺激素) 

· 生物胺分析 - 测量血浆或尿液中的生物胺(如儿茶酚胺) 

· 新生儿筛查 - 通过使用LC-MS水平监测氨基酸和酰基肉碱检测可ZL的疾病

LC-MS仪器相对于其他分析工具具有很强的吸引力,原因在于该技术能够以非常高的灵敏度同时测量多种复杂分析物。此外,速度和信任也是患者护理的关键因素,同时成功的LC-MS生物医学分析具有高度灵敏度,可追溯性强和数据可靠的特性。因此,对于生物医学用LC-MS工作流程中的试剂水及其水在LC-MS成功分析实践中的作用将通过以下三个方面进行介绍。

 灵敏度 

超纯水被广泛用于LC-MS流程的各个环节(图1),所以是导致实验数据鬼峰,基线噪音和高MS背景等这些原因的主要污染源。同时也会使仪器或方法的灵敏度下降,使一些低浓度分析变的困难3。为了避免干扰,确保检测到的分析物是来自样品,而非来自实验用水4,实验过程需要使用高质量的超纯水,避免数据偏差和再次污染5。

 

Figure 1. The role of water in the LC-MS laboratory 

超痕量分析是LC-MS生物医学分析中的一个应用领域,在激素检测中,相较于其他实验成分,其中水的使用量是非常大的。因此将Milli-Q水(电阻率18.2MΩ·cm(25℃),TOC<5ppb)作为激素中雌二醇分析的实例进行分析。这个实验的结果如图2所示,其中MRM色谱图显示Milli-Q®水中不存在雌二醇,确保了分析方法的低检出限,使用标准加入法测得雌二醇浓度为265.40ng/L。 

前体离子273m/z和碎片离子255m/z用多反应监测(MRM)ESI+转换。HPLC和MS以及LC-MS/MS的仪器参数以及制备Milli-Q®水所用水源,见图2。

 

Figure 2. MRM chromatogram (ESI+) of estradiol in a sample and in Milli-Q®water.

 可追溯性 

水纯化系统的在线监测功能使科学家们确定他们所使用的水是否符合LC-MS分析的要求。但是,当问题产生时,说明LC-MS分析过程中已经出现了污染,找到并消除其来源至关重要,因为污染隐患来源非常多,使用LC-MS实验时收集记录的水质参数的数据可以在特定的日期与污染源联系起来,从而促进水质评估和问题的排查。

而且,在所有临床实验室中,可追溯性都是质量管理体系中的重要需求,能使实验室符合认证,例如,ISO15189:2007标准或CLSI®C3—A4。所以,在这种情况下用电子方式记录水质参数的方法是一种确保高质量认证的解决方案。

 可靠性 

为了满足LC-MS生物医学实验室的要求,水源必须可靠。所以水纯化系统不仅要生产高质量的实验用水,而且这个质量必须始终如一。为确保水质的一致性,使用在线监测工具。水中的离子含量通过电阻率测量来评估,通常电阻率18.2MΩ·cm(25℃)的水表示不含离子杂质。 

为了检测有机污染物程度,可用可氧化总有机碳(TOC)计算;TOC低于5ppb的水(或μg/L)适用于LC-MS实验。因此,要检测水质的稳定性需要连续监测Milli-Q®水质的电阻率和TOC参数。图3显示了Milli-Q®系统提供的水质稳定性在线监测数据。

 

Figure 3. Levels of Resistivity (MOhm·cm) measured continuously and TOC (ppb) measured every 3 minutes as a function of volume produced by a Milli-Q® water system. Different colors refer to data obtained for three different sets of consumables installed by turns. 

 结论 

超纯水适用并符合LC-MS生物医学分析实验的要求,而且良好的水质对实验的高质量和稳定性至关重要。临床实验室LC-MS实验 可以使用Milli-Q®水净化系统即能符合LC-MS仪器高灵敏度的要求还可以获得可靠和可追溯的分析结果。

 

References

1. K. S-Y. Leung, B. M-W. Fong, LC–MS/MS in the routine clinical laboratory: has its time come? Analytical and Bioanalytical Chemistry, 406, 2289-2301 (2013). 

2. M. Himmelsbach, 10 years of MS instrumental developments--impact on LC-MS/MS in clinical chemistry, J. Chromatogr. B, 883– 884, 3– 17 (2012). 

3. A. Khvataeva-Domanov, S. Mabic, Four Ways to Better Water Quality in LC-MS, R&D Magazine, (2015); http://www.rdmag.com/articles/2015/09/four-ways-better-water-quality-lc-ms 

4. CLSI®C62-A - Liquid-Chromatography-Mass Spectrometry methods; approved guideline, Johns Hopkins Medical Institutions, First Edition, 5.3.1, 34, (2014); http://shop.clsi.org/chemistry-documents/C62.html 

5. Controlling Contamination in UltraPerformance LC?/MS and HPLC/MS Systems, Waters Corporation; http://www.waters.com/webassets/cms/support/docs/715001307d_cntrl_cntm.pdf 

6. B. Keller, J. Sui, A.B. Young, R.M. Whittal, Interferences and contaminants encountered in modern mass spectrometry, Anal. Chim. Acta, 627, 71-81 (2008). 

7. M. Vogeser, C. Seger, Pitfalls associated with the use of liquid chromatography-tandem mass spectrometry in the clinical laboratory, Clin. Chem. 56, 1234-1244 (2010). 

8. Millitrack? e-Solutions, A unique set of data management and monitoring software solutions for water purification systems, MilliporeSigma; www.emdmillipore.com/millitrack-esolutions

 


2019-07-15 15:25:37 410 0
三维表面形貌仪怎么分析

三维表面形貌仪怎么分析:精确测量与数据解读


三维表面形貌仪是现代制造业、材料科学和微纳技术领域不可或缺的重要设备。它通过高精度的扫描技术,获取物体表面的详细三维数据,为各类工程项目提供准确的表面质量分析。在本文中,我们将深入探讨三维表面形貌仪的工作原理、分析过程及其应用,帮助读者更好地理解如何通过这些仪器进行表面形貌分析,并提高分析数据的应用价值。


三维表面形貌仪的工作原理

三维表面形貌仪是一种基于光学或接触式扫描原理的仪器,通过扫描物体表面并采集反射光信息,或通过接触式探针沿物体表面走动,获取表面高度信息,从而建立三维表面模型。常见的三维表面形貌仪类型包括白光干涉仪、激光扫描显微镜和原子力显微镜(AFM)等。


  1. 白光干涉仪:这种仪器利用光的干涉原理,在物体表面形成干涉条纹,从而获得表面形貌的高度信息。它具有非常高的分辨率,能够在纳米级别进行测量,适用于非常精细的表面检测。


  2. 激光扫描显微镜:激光束以一定角度照射物体表面,反射光被探测器接收并转换为表面高度数据。这种方法可以在较大区域内获得高分辨率的三维数据,适用于大尺寸样品的表面分析。


  3. 原子力显微镜(AFM):这种仪器利用探针与样品表面的相互作用,扫描表面并记录表面形貌变化,具有超高的空间分辨率,适合用于纳米尺度的表面分析。


三维表面形貌分析的步骤

三维表面形貌分析的过程通常包括以下几个步骤:


  1. 样品准备:为了确保测量的准确性,需要对待测样品进行适当的准备。这可能包括去除表面污染物、选择合适的样品区域等,以避免外界干扰对测量结果的影响。


  2. 扫描过程:根据选择的表面形貌仪类型,扫描过程可能会涉及到不同的技术,例如白光干涉、激光扫描或接触式扫描等。扫描过程中,仪器会对样品表面逐点进行测量,收集高度数据。


  3. 数据处理与建模:在获得原始数据后,通常需要进行数据处理以消除噪音、修正误差等,确保表面形貌的准确性。处理后的数据会被转化为三维模型,可以进行可视化分析。


  4. 表面特征分析:通过分析三维模型,可以获得样品表面的微观特征信息,如粗糙度、纹理、凹凸不平的程度等。常用的表面特征分析参数包括平均粗糙度Ra、大高度Rz、平均峰谷距离等。


  5. 结果评估:根据表面形貌分析的结果,可以评估材料的表面质量、处理工艺效果等,为后续的生产优化或质量控制提供数据支持。


三维表面形貌仪的应用领域

三维表面形貌仪的应用非常广泛,主要涵盖了以下几个领域:


  1. 半导体制造:在半导体行业中,表面质量的精度直接影响到芯片的性能和良品率。三维表面形貌仪能够帮助检测和分析微小缺陷,如表面微结构不均匀、起伏等。


  2. 金属与合金材料:金属表面的粗糙度和纹理对其性能有着重要影响,尤其在航空航天、汽车工业等领域,精确的表面分析对于材料的耐久性和强度至关重要。


  3. 纳米科技与微电子学:在纳米技术领域,三维表面形貌分析仪器可以帮助研究者精确观察纳米材料和微结构的表面特征,为材料设计和改良提供数据支持。


  4. 光学表面分析:光学元件如透镜、镜片等的表面形貌对其性能有重要影响,三维表面形貌仪可用于评估光学元件的表面质量,确保其在使用过程中的光学性能。


  5. 生物医学研究:在生物医学领域,三维表面形貌仪被用来分析细胞表面、组织结构等微观特征,助力疾病研究和技术的开发。


三维表面形貌仪数据分析的挑战与发展趋势

尽管三维表面形貌仪具有广泛的应用前景,但其在数据分析中也面临一些挑战。首先是高分辨率与大面积扫描的平衡问题,部分仪器在扫描大面积样品时可能会失去足够的精度。数据处理与分析的复杂性也要求仪器配备强大的算法支持,以便从复杂的表面数据中提取出有效的信息。


随着技术的进步,三维表面形貌仪的精度和功能将持续提升。未来,结合人工智能和大数据分析的智能化表面形貌仪将逐步应用于更多的行业,推动智能制造与精密工程的发展。


结语

三维表面形貌仪为我们提供了前所未有的表面分析能力,通过精确测量和数据解读,帮助各行各业在产品研发、质量控制和技术创新等方面取得了显著成果。随着技术的不断发展,三维表面形貌仪在未来将发挥更加重要的作用,成为各类高端技术研究与应用中不可或缺的重要工具。在这一过程中,精确的数据分析与智能化技术将继续推动表面形貌分析领域的不断进步与突破。


2025-10-27 15:15:22 63 0
数据可视化,分析自动化

Chromeleon CDS

随着工业4.0的发展,各行各业都面临着数字化转型、智能化生产的挑战和机遇,寻求建立更加灵活的数字化产品与服务的生产模式,打破传统行业界限,实现多领域合作和发展。而在以色谱仪器为主导的实验室中,色谱数据系统(CDS)作为关键的软件工具同样被寄予了更高的期望。

Chromeleon CDS作为业界领先的色谱数据系统,从仪器控制、数据采集到分析处理、报告,提供了多样化的智能工具,不仅帮助使用者优化操作流程,还可以直接通过图形化功能实现数据和信息的可视化深度挖掘。

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一键生成实验数据分析图表

日常实验过程中,在Chromeleon的处理方法和报告中可一键生成实验数据的分析图表,例如,进样间组分的保留时间变化,峰面积、含量差异等,或者直接调用软件中分析测试模版,如含量均匀度,包含数据分析图的报告。图表显示的数据范围、格式均可根据需要进行自定义设置,比如仅显示序列中测试样品的结果。同时,可以自动计算统计值结果,包括:偏差σ上下限度、平均值、线性趋势以及线性函数方程等。基于Chromeleon动态链接的特点,分析图中的数据点和对应的数据对象及结果自动关联,联动查看,帮助操作者更加直观准确的分析数据。

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历史数据的趋势分析和回顾分析

对于历史数据的趋势分析和回顾分析能为实验工作提供可靠的数据支持。通过Chromeleon数据查询结合图表分析功能,可以实现在大量数据中进行快速分析。首先,基于Chromeleon内置的搜索编辑器,设置全变量范围的搜索条件,以及多条件间“and”或“or”的逻辑组合,结合比较运算符的选择可实现精确或模糊查找,将符合条件的进样全部罗列显示,这些数据可能来自于不同的测试时间,不同的路径或不同的操作者,但都可以一键整合到虚拟序列中进行共性差异化分析,自动生成趋势分析图,根据需要选择图表显示内容。并且软件中提供了多样化图表类型的选择,满足不同实验室的查看需求。

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进一步扩展实验室工作效率统计

在Chromeleon中,图形化分析不仅应用于实验数据,还能进一步扩展到实验室工作效率统计,同样通过查询先锁定需要统计的数据范围,再结合灵活的报告编辑对目标数据进行自动计算,生成统计表格,基于统计结果一键生成图表。查询创建后可随时启用执行,随着数据的更新,查询结果以及所关联的统计结果会自动更新,从而实现了工作效率的实时统计。内容基于自定义编辑可包括但不限于:仪器使用(占用)率、人员工作量、环比周期间对比等;在色谱软件内轻松实现实验室信息 Dashboard 的灵活运用,帮助管理者实时把控实验室运营状态,及时合理调配资源。

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 总  结 

自动化图表作为Chromeleon CDS软件内置的标准功能,直接将原始数据和结果转化至图形化分析,避免了使用者借助额外的程序所带来的数据一致性风险。同时结合软件的数据查询和灵活的报告编辑,将图形化分析从数据扩展到实验室管理,满足各行业实验室自动化分析的多样化需求,迎合法规趋势,进一步确保实验室数据流的及时jingzhun交付,为实验室数字化转型和智能化发展奠定基础。


2023-05-29 09:51:53 287 0
数据可视化,分析自动化

随着工业4.0的发展,各行各业都面临着数字化转型、智能化生产的挑战和机遇,寻求建立更加灵活的数字化产品与服务的生产模式,打破传统行业界限,实现多领域合作和发展。而在以色谱仪器为主导的实验室中,色谱数据系统(CDS)作为关键的软件工具同样被寄予了更高的期望。


Chromeleon CDS作为业界领先的色谱数据系统,从仪器控制、数据采集到分析处理、报告,提供了多样化的智能工具,不仅帮助使用者优化操作流程,还可以直接通过图形化功能实现数据和信息的可视化深度挖掘。



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总  结 

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2023-04-12 15:12:46 247 0
美国FTC质构仪在粘稠状液体乳制品分析中的应用

     乳制品指使用牛乳或羊乳及其加工制品为主要原料,加入或不加入适量的维生素、矿物质和其他辅料,使用法律法规及标准规定所要求的条件加工制作的产品,如牛奶、酸奶、干酪等。
1、 粘稠状液体
乳制品中的粘稠状液体有奶油、酸奶冰激凌、凝结冰激凌、蘸酱、生奶油等产品,此类产品关键物性特点是胶黏性、流变特性、结构恢复性、盛勺性等。

2、实验结果解读:
图中所示为典型的挤出实验结果图,从图中可见,接触到样品后随着挤压的进行力量逐渐增大,两种酸奶的力量差异较大,可见酸奶 2 稠度大,整体较紧实;达到一定值后虽然仍在挤压但力量趋于稳定,这也直接反应了本次测试的两种酸奶样品内部质地均匀;挤压结束后探头抬起,力量迅速降到 0 点,由于样品有一定的粘性,故探头想要脱离样品时样品会对探头有向下的拉力,故在图形中出现负向力量,负峰值反映了样品的粘附力,负峰面积则被定义为样品粘附性,比较可见酸奶 2 的粘附力和粘附性均明显高于酸奶 1. 客观准确的物性指标数值可用来比较加工条件、原材料、发酵剂、储藏等因素对凝固型酸奶重要物性指标的影响,不仅可适用于原料的筛选、加工过程的控制,还可用于样品后期的Z佳储藏条件的选择等各个阶段。


2020-06-10 11:30:00 378 0

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