нерђајући челик 321 8*1.2 намотана цев за измењивач топлоте

Цапиллари Тубес

Хвала вам што сте посетили Натуре.цом.Користите верзију претраживача са ограниченом подршком за ЦСС.За најбоље искуство препоручујемо да користите ажурирани прегледач (или онемогућите режим компатибилности у Интернет Екплорер-у).Поред тога, да бисмо обезбедили сталну подршку, приказујемо сајт без стилова и ЈаваСцрипт-а.
Приказује вртешку од три слајда одједном.Користите дугмад Претходно и Следеће да бисте се кретали кроз три слајда одједном или користите дугмад клизача на крају да бисте се кретали кроз три слајда одједном.
Развијен је ултра-компактан (54 × 58 × 8,5 мм) спектрометар са девет боја са широким отвором бленде (1 × 7 мм), „подељен на два” низом од десет дихроичних огледала, који је коришћен за тренутно спектрално снимање.Упадни светлосни ток са попречним пресеком мањим од величине отвора подељен је на континуирану траку ширине 20 нм и девет флуксова боја са централним таласним дужинама од 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 и 690 нм.Сензор слике истовремено ефикасно мери слике од девет токова боја.За разлику од конвенционалних дихроичних низова огледала, развијени дихроични низ огледала има јединствену дводелну конфигурацију, која не само да повећава број боја које се могу мерити истовремено, већ и побољшава резолуцију слике за сваки ток боја.Развијени деветобојни спектрометар се користи за четворокапиларну електрофорезу.Симултана квантитативна анализа осам боја које мигрирају истовремено у свакој капилари коришћењем флуоресценције изазване ласером у девет боја.Пошто спектрометар са девет боја није само ултра-мали и јефтин, већ има и висок светлосни ток и довољну спектралну резолуцију за већину апликација за спектрално снимање, може се широко користити у различитим областима.
Хиперспектрално и мултиспектрално снимање постало је важан део астрономије2, даљинске детекције за посматрање Земље3,4, контроле квалитета хране и воде5,6, конзервације уметности и археологије7, форензике8, хирургије9, биомедицинске анализе и дијагностике10,11 итд. Поље 1 Неопходна технологија ,12,13.Методе за мерење спектра светлости које емитује свака тачка емисије у видном пољу деле се на (1) скенирање тачака („метла”)14,15, (2) линеарно скенирање („метка”)16,17,18 , (3) дужина скенира таласе19,20,21 и (4) слике22,23,24,25.У случају свих ових метода, просторна резолуција, спектрална резолуција и временска резолуција имају однос компромиса9,10,12,26.Поред тога, излаз светлости има значајан утицај на осетљивост, односно на однос сигнал-шум у спектралном снимању26.Светлосни ток, односно ефикасност коришћења светлости, директно је пропорционална односу стварне измерене количине светлости сваке светлосне тачке у јединици времена према укупној количини светлости измереног опсега таласних дужина.Категорија (4) је одговарајућа метода када се интензитет или спектар светлости коју емитује свака емитивна тачка мења са временом или када се положај сваке тачке емитовања мења током времена јер се спектар светлости коју емитују све тачке емитовања мери истовремено.24.
Већина горе наведених метода се комбинује са великим, сложеним и/или скупим спектрометрима који користе 18 решетки или 14, 16, 22, 23 призме за класе (1), (2) и (4) или 20, 21 филтер дискове, филтере за течност .Кристални подесиви филтери (ЛЦТФ)25 или акусто-оптички подесиви филтери (АОТФ)19 категорије (3).Насупрот томе, спектрометри са више огледала категорије (4) су мали и јефтини због своје једноставне конфигурације27,28,29,30.Поред тога, они имају висок светлосни ток јер се светлост коју дели свако дихроично огледало (то јест, пренета и рефлектована светлост упадне светлости на сваком дихроичном огледалу) у потпуности и непрекидно користи.Међутим, број опсега таласних дужина (тј. боја) који се морају мерити истовремено је ограничен на око четири.
Спектрално снимање засновано на детекцији флуоресценције се обично користи за мултиплексну анализу у биомедицинској детекцији и дијагностици 10, 13 .У мултиплексирању, пошто су вишеструки аналити (нпр. специфична ДНК или протеини) обележени различитим флуоресцентним бојама, сваки аналит присутан на свакој емисионој тачки у видном пољу се квантификује коришћењем вишекомпонентне анализе.32 разбија откривени спектар флуоресценције који емитује свака тачка емисије.Током овог процеса, различите боје, од којих свака емитује различиту флуоресценцију, могу да се колокализују, односно коегзистирају у простору и времену.Тренутно, максималан број боја које се могу побудити једним ласерским снопом је осам33.Ова горња граница није одређена спектралном резолуцијом (тј. бројем боја), већ ширином спектра флуоресценције (≥50 нм) и количином Стоксовог померања боје (≤200 нм) на ФРЕТ (користећи ФРЕТ)10 .Међутим, број боја мора бити већи или једнак броју боја да би се елиминисало спектрално преклапање мешаних боја31,32.Због тога је потребно повећати број истовремено мерених боја на осам или више.
Недавно је развијен ултра-компактни хептахроични спектрометар (који користи низ хептихроичних огледала и сензор слике за мерење четири флуоресцентна флукса).Спектрометар је два до три реда величине мањи од конвенционалних спектрометара који користе решетке или призме34,35.Међутим, тешко је поставити више од седам дихроичних огледала у спектрометар и истовремено измерити више од седам боја36,37.Са повећањем броја дихроичних огледала повећава се максимална разлика у дужинама оптичких путања дихроичних светлосних токова и постаје тешко приказати све светлосне токове на једној сензорној равни.Повећава се и најдужа оптичка путања светлосног флукса, па се ширина отвора спектрометра (тј. максимална ширина светлости коју анализира спектрометар) смањује.
Као одговор на горе наведене проблеме, развијен је ултра-компактан спектрометар са девет боја са двослојним „дихроичним“ декахроматским низом огледала и сензором слике за тренутно спектрално снимање [категорија (4)].У поређењу са претходним спектрометрима, развијени спектрометар има мању разлику у максималној дужини оптичког пута и мањој максималној дужини оптичког пута.Примењена је на четворокапиларну електрофорезу за детекцију ласерски индуковане флуоресценције у девет боја и за квантификацију истовремене миграције осам боја у свакој капилари.Пошто развијени спектрометар није само ултра-мали и јефтин, већ има и висок светлосни ток и довољну спектралну резолуцију за већину примена спектралног снимања, може се широко користити у различитим областима.
Традиционални спектрометар са девет боја је приказан на сл.1а.Његов дизајн прати претходни ултра-мали спектрометар са седам боја 31. Састоји се од девет дихроичних огледала распоређених хоризонтално под углом од 45° удесно, а сензор слике (С) се налази изнад девет дихроичних огледала.Светлост која улази одоздо (Ц0) подељена је низом од девет дихроичних огледала у девет светлосних токова који иду нагоре (Ц1, Ц2, Ц3, Ц4, Ц5, Ц6, Ц7, Ц8 и Ц9).Свих девет токова боја се директно доводе до сензора слике и детектују се истовремено.У овој студији, Ц1, Ц2, Ц3, Ц4, Ц5, Ц6, Ц7, Ц8 и Ц9 су поређани по таласној дужини и представљени су магента, љубичаста, плава, цијан, зелена, жута, наранџаста, црвено-наранџаста и црвена, респективно.Иако се ове ознаке боја користе у овом документу, као што је приказано на слици 3, јер се разликују од стварних боја које види људско око.
Шематски дијаграми конвенционалних и нових спектрометара са девет боја.(а) Конвенционални спектрометар са девет боја са низом од девет дихроичних огледала.(б) Нови спектрометар у девет боја са двослојним дихроичним низом огледала.Упадни светлосни ток Ц0 је подељен на девет светлосних токова у боји Ц1-Ц9 и детектује их сензор слике С.
Развијени нови спектрометар у девет боја има двослојну дихроичну решетку огледала и сензор слике, као што је приказано на слици 1б.У доњем слоју, пет дихроичних огледала нагнуто је 45° удесно, поравнато удесно од центра низа декамера.На горњем нивоу, пет додатних дихроичних огледала нагнуто је 45° улево и лоцирано од центра налево.Крајње лево дихроично огледало доњег слоја и крајње десно дихроично огледало горњег слоја се преклапају.Упадни светлосни ток (Ц0) је одоздо подељен на четири излазна хроматска флукса (Ц1-Ц4) са пет дихроичних огледала на десној страни и пет излазних хроматских флукса (Ц5-Ц4) са пет дихроичних огледала са леве Ц9).Као и конвенционални спектрометри са девет боја, свих девет токова боја се директно убризгавају у сензор слике (С) и детектују истовремено.Упоређујући слике 1а и 1б, може се видети да су у случају новог спектрометра са девет боја, и максимална разлика и најдужа оптичка дужина путање од девет флуксова боја преполовљене.
Детаљна конструкција ултра малог двослојног низа дихроичних огледала 29 мм (ширина) × 31 мм (дубина) × 6 мм (висина) приказана је на слици 2. Децимални низ дихроичних огледала састоји се од пет дихроичних огледала на десној страни. (М1-М5) и пет дихроичних огледала са леве стране (М6-М9 и још једно М5), свако дихроично огледало је фиксирано у горњем алуминијумском носачу.Сва дихроична огледала су распоређена како би се компензовало паралелно померање услед преламања протока кроз огледала.Испод М1 је фиксиран пропусни филтер (БП).Димензије М1 и БП су 10 мм (дужа страна) к 1,9 мм (кратка страна) к 0,5 мм (дебљина).Димензије преосталих дихроичних огледала су 15 мм × 1,9 мм × 0,5 мм.Корак матрице између М1 и М2 је 1,7 мм, док је корак матрице осталих дихроичних огледала 1,6 мм.На сл.2ц комбинује упадни светлосни ток Ц0 и девет обојених светлосних токова Ц1-Ц9, одвојених матрицом огледала за де-комору.
Конструкција двослојне дихроичне матрице огледала.(а) Поглед у перспективи и (б) поглед на попречни пресек двослојног дихроичног низа огледала (димензије 29 мм к 31 мм к 6 мм).Састоји се од пет дихроичних огледала (М1-М5) смештених у доњем слоју, пет дихроичних огледала (М6-М9 и још једно М5) смештених у горњем слоју и филтера за пропуштање појаса (БП) који се налази испод М1.(ц) Поглед на попречни пресек у вертикалном правцу, са Ц0 и Ц1-Ц9 преклапањем.
Ширина отвора у хоризонталном правцу, назначена ширином Ц0 на слици 2, ц, је 1 мм, ау правцу окомитом на раван слике 2, ц, дато дизајном алуминијумског носача, – 7 мм.То јест, нови спектрометар са девет боја има велику величину отвора од 1 мм × 7 мм.Оптичка путања Ц4 је најдужа међу Ц1-Ц9, а оптичка путања Ц4 унутар низа дихроичних огледала, због горње ултра-мале величине (29 мм × 31 мм × 6 мм), износи 12 мм.У исто време, дужина оптичке путање Ц5 је најкраћа међу Ц1-Ц9, а дужина оптичке путање Ц5 је 5,7 мм.Дакле, максимална разлика у дужини оптичког пута је 6,3 мм.Горе наведене дужине оптичких путања су кориговане за дужину оптичке путање за оптички пренос М1-М9 и БП (од кварца).
Спектралне особине М1−М9 и ВР су израчунате тако да су флуксови С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8 и С9 у опсегу таласних дужина 520–540, 540–560, 560–580, 580 –600, 600–620, 620–640, 640–660, 660–680 и 680–700 нм, респективно.
Фотографија произведене матрице декахроматских огледала приказана је на Сл. 3а.М1-М9 и БП су залепљени за нагиб од 45° и хоризонталну раван алуминијумског носача, респективно, док су М1 и БП сакривени на полеђини слике.
Израда низа деканских огледала и њихова демонстрација.(а) Низ фабрикованих декахроматских огледала.(б) 1 мм × 7 мм подељена слика у девет боја пројектована на лист папира постављена испред низа декахроматских огледала и осветљена белим светлом.(ц) Низ декохроматских огледала осветљених белом светлошћу од позади.(д) Деветобојни ток који се дели из деканског низа огледала, посматрано постављањем акрилног канистера испуњеног димом испред низа огледала од декана на ц и затамњивањем просторије.
Измерени спектри трансмисије М1-М9 Ц0 под упадним углом од 45° и измерени спектар трансмисије БП Ц0 под упадним углом од 0° приказани су на сл.4а.Спектри трансмисије Ц1-Ц9 у односу на Ц0 приказани су на сл.4б.Ови спектри су израчунати из спектра на Сл.4а у складу са оптичком путањом Ц1-Ц9 на слици 4а.1б и 2ц.На пример, ТС(Ц4) = ТС (БП) × [1 − ТС (М1)] × ТС (М2) × ТС (М3) × ТС (М4) × [1 − ТС (М5)], ТС(Ц9 ) = ТС (БП) × ТС (М1) × [1 − ТС (М6)] × ТС (М7) × ТС (М8) × ТС (М9) × [1 − ТС (М5)], где је ТС(Кс) и [ 1 − ТС(Кс)] су спектри трансмисије и рефлексије Кс, респективно.Као што је приказано на слици 4б, пропусни опсег (пропусни опсег ≥50%) за Ц1, Ц2, Ц3, Ц4, Ц5, Ц6, Ц7, Ц8 и Ц9 су 521-540, 541-562, 563-580, 581-602, 603 -623, 624-641, 642-657, 659-680 и 682-699 нм.Ови резултати су у складу са развијеним распонима.Поред тога, ефикасност коришћења Ц0 светлости је висока, односно просечна максимална пропустљивост светлости Ц1-Ц9 износи 92%.
Спектри преноса дихроичног огледала и подељеног флукса девет боја.(а) Измерени спектри трансмисије М1-М9 при 45° инциденције и БП при 0° инциденције.(б) Спектри трансмисије Ц1–Ц9 у односу на Ц0 израчунати из (а).
На сл.3ц, низ дихроичних огледала је постављен вертикално, тако да је његова десна страна на слици 3а горња страна и бели сноп колимиране ЛЕД диоде (Ц0) је позадинско осветљен.Низ декахроматских огледала приказан на слици 3а је монтиран у адаптер 54 мм (висина) × 58 мм (дубина) × 8,5 мм (дебљина).На сл.3д, поред стања приказаног на сл.3ц, акрилни резервоар испуњен димом постављен је испред низа декохроматских огледала, са угашеним светлима у просторији.Као резултат, девет дихроичних токова је видљиво у резервоару, који потичу из низа декахроматских огледала.Сваки подељени ток има правоугаони попречни пресек димензија 1 × 7 мм, што одговара величини отвора новог спектрометра са девет боја.На слици 3б, лист папира је постављен испред низа дихроичних огледала на слици 3ц, а слика 1 к 7 мм девет дихроичних струја пројектованих на папир се посматра из правца кретања папира.потоци.Девет токова раздвајања боја на сл.3б и д су Ц4, Ц3, Ц2, Ц1, Ц5, Ц6, Ц7, Ц8 и Ц9 од врха до дна, што се такође може видети на сликама 1 и 2. 1б и 2ц.Они се посматрају у бојама које одговарају њиховим таласним дужинама.Због ниског интензитета беле светлости ЛЕД-а (погледајте додатну слику С3) и осетљивости камере у боји која се користи за снимање Ц9 (682–699 нм) на слици. Остали токови раздвајања су слаби.Слично, Ц9 је био слабо видљив голим оком.У међувремену, Ц2 (други ток одозго) изгледа зелено на слици 3, али изгледа више жуто голим оком.
Прелаз са слике 3ц на д приказан је у Додатном видеу 1. Одмах након што бела светлост ЛЕД диоде прође кроз декахроматски низ огледала, дели се истовремено на девет токова боја.На крају се дим у бачви постепено разилазио одозго према доле, тако да је и девет обојених прахова нестало одозго према доле.Насупрот томе, у Додатном видеу 2, када је таласна дужина светлосног флукса који пада на низ декахроматских огледала промењена из дугачких у кратка у редоследу од 690, 671, 650, 632, 610, 589, 568, 550 и 532 нм ., Приказују се само одговарајући подељени токови од девет подељених токова редоследа Ц9, Ц8, Ц7, Ц6, Ц5, Ц4, Ц3, Ц2 и Ц1.Акрилни резервоар је замењен кварцним базеном, а љуспице сваког шантованог тока могу се јасно посматрати из нагнутог правца навише.Поред тога, под-видео 3 се едитује тако да се поново репродукује део промене таласне дужине под-видеа 2.Ово је најречитији израз карактеристика декохроматског низа огледала.
Горе наведени резултати показују да произведени декахроматски низ огледала или нови спектрометар са девет боја ради како је предвиђено.Нови спектрометар са девет боја је формиран монтирањем низа декахроматских огледала са адаптерима директно на плочу сензора слике.
Светлосни ток са опсегом таласних дужина од 400 до 750 нм, који емитују четири тачке зрачења φ50 μм, смештене у интервалима од 1 мм у правцу који је окомит на раван слике 2ц, односно Истраживања 31, 34. Низ са четири сочива се састоји од четири сочива φ1 мм са жижном даљином од 1,4 мм и кораком од 1 мм.Четири колимирана тока (четири Ц0) упадају у ДП новог спектрометра са девет боја, распоређених у интервалима од 1 мм.Низ дихроичних огледала дели сваки ток (Ц0) на девет токова боја (Ц1-Ц9).Добијених 36 токова (четири сета Ц1-Ц9) се затим убризгавају директно у ЦМОС (С) сензор слике директно повезан са низом дихроичних огледала.Као резултат тога, као што је приказано на слици 5а, због мале максималне разлике оптичке путање и кратке максималне оптичке путање, слике свих 36 токова су детектоване истовремено и јасно са истом величином.Према низводним спектрима (види додатну слику С4), интензитет слике четири групе Ц1, Ц2 и Ц3 је релативно низак.Тридесет шест слика је било величине 0,57 ± 0,05 мм (средња вредност ± СД).Тако је увећање слике у просеку износило 11,4.Вертикални размак између слика је у просеку 1 мм (исти размак као код низа сочива), а хоризонтални размак је у просеку 1,6 мм (исти размак као код дихроичног низа огледала).Пошто је величина слике много мања од удаљености између слика, свака слика се може мерити независно (са малим преслушавањем).У међувремену, слике двадесет осам токова снимљених конвенционалним спектрометром од седам боја коришћеним у нашој претходној студији приказане су на слици 5 Б. Низ од седам дихроичних огледала је креиран уклањањем два крајња десна дихроична огледала из низа од девет дихроичних огледала. огледала на слици 1а.Нису све слике оштре, величина слике се повећава са Ц1 на Ц7.Двадесет осам слика су величине 0,70 ± 0,19 мм.Због тога је тешко одржати високу резолуцију на свим сликама.Коефицијент варијације (ЦВ) за величину слике 28 на слици 5б био је 28%, док је ЦВ за величину слике 36 на слици 5а смањен на 9%.Горе наведени резултати показују да нови спектрометар са девет боја не само да повећава број истовремено мерених боја са седам на девет, већ има и високу резолуцију слике за сваку боју.
Поређење квалитета подељене слике коју формирају конвенционални и нови спектрометри.(а) Четири групе слика раздвојених у девет боја (Ц1-Ц9) које генерише нови спектрометар са девет боја.(б) Четири сета слика раздвојених у седам боја (Ц1-Ц7) формираних конвенционалним спектрометром од седам боја.Токови (Ц0) са таласним дужинама од 400 до 750 нм из четири тачке емисије се колимирају и упадају на сваки спектрометар, респективно.
Спектралне карактеристике спектрометра са девет боја су експериментално процењене и резултати процене су приказани на слици 6. Имајте на уму да слика 6а показује исте резултате као и слика 5а, тј. на таласним дужинама од 4 Ц0 400–750 нм, детектује се свих 36 слика. (4 групе Ц1–Ц9).Напротив, као што је приказано на слици 6б–ј, када сваки Ц0 има специфичну таласну дужину од 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 или 690 нм, постоје скоро само четири одговарајуће слике (четири групе откривене Ц1, Ц2, Ц3, Ц4, Ц5, Ц6, Ц7, Ц8 или Ц9).Међутим, неке од слика поред четири одговарајуће слике су веома слабо детектоване јер се спектри трансмисије Ц1–Ц9 приказани на слици 4б благо преклапају и сваки Ц0 има опсег од 10 нм на специфичној таласној дужини као што је описано у методи.Ови резултати су у складу са спектром трансмисије Ц1-Ц9 приказаним на Сл.4б и додатни видео снимци 2 и 3. Другим речима, спектрометар са девет боја ради како се очекује на основу резултата приказаних на сл.4б.Стога се закључује да је расподела интензитета слике Ц1-Ц9 спектар сваког Ц0.
Спектралне карактеристике спектрометра са девет боја.Нови спектрометар са девет боја генерише четири сета слика раздвојених у девет боја (Ц1-Ц9) када упадна светлост (четири Ц0) има таласну дужину (а) 400-750 нм (као што је приказано на слици 5а), (б) 530 нм.нм, (ц) 550 нм, (д) ​​570 нм, (е) 590 нм, (ф) 610 нм, (г) 630 нм, (х) 650 нм, (и) 670 нм, (ј) 690 нм, редом.
Развијени спектрометар у девет боја коришћен је за четворокапиларну електрофорезу (за детаље погледајте додатне материјале)31,34,35.Четворокапиларни матрикс се састоји од четири капиларе (спољни пречник 360 μм и унутрашњи пречник 50 μм) смештене у интервалима од 1 мм на месту ласерског зрачења.Узорци који садрже фрагменте ДНК означене са 8 боја, односно ФЛ-6Ц (боја 1), ЈОЕ-6Ц (боја 2), дР6Г (боја 3), ТМР-6Ц (боја 4), ЦКСР-6Ц (боја 5), ТОМ- 6Ц (боја 6), ЛИЗ (боја 7) и ВЕН (боја 8) у растућем редоследу флуоресцентне таласне дужине, раздвојени у свакој од четири капиларе (у даљем тексту Цап1, Цап2, Цап3 и Цап4).Ласерски индукована флуоресценција из Цап1-Цап4 је колимирана са низом од четири сочива и истовремено снимљена спектрометром од девет боја.Динамика интензитета деветобојне (Ц1-Ц9) флуоресценције током електрофорезе, односно електрофореграма у девет боја сваке капиларе, приказана је на слици 7а.Еквивалентни деветобојни електрофореграм се добија у Цап1-Цап4.Као што је назначено стрелицама Цап1 на слици 7а, осам врхова на сваком електрофореграму од девет боја показује једну емисију флуоресценције из Дие1-Дие8, респективно.
Истовремена квантификација осам боја коришћењем спектрометра за електрофорезу са четири капиларе у девет боја.(а) Електрофореграм у девет боја (Ц1-Ц9) сваке капиларе.Осам врхова означених стрелицама Цап1 показују појединачне емисије флуоресценције осам боја (Дие1-Дие8).Боје стрелица одговарају бојама (б) и (ц).(б) Спектри флуоресценције осам боја (Дие1-Дие8) по капилари.ц Електроферограми од осам боја (Дие1-Дие8) по капилари.Врхови фрагмената ДНК обележених Дие7 означени су стрелицама, а њихове дужине Цап4 базе су назначене.
Расподеле интензитета Ц1–Ц9 на осам врхова приказане су на сл.7б, респективно.Пошто су и Ц1-Ц9 и Дие1-Дие8 у редоследу таласних дужина, осам дистрибуција на слици 7б приказују спектре флуоресценције Дие1-Дие8 узастопно с лева на десно.У овој студији, Дие1, Дие2, Дие3, Дие4, Дие5, Дие6, Дие7 и Дие8 се појављују у магента, љубичаста, плава, цијан, зелена, жута, наранџаста и црвена, респективно.Имајте на уму да боје стрелица на слици 7а одговарају бојама боје на слици 7б.Интензитет флуоресценције Ц1-Ц9 за сваки спектар на слици 7б је нормализован тако да је њихов збир једнак један.Осам еквивалентних спектра флуоресценције добијено је из Цап1-Цап4.Може се јасно уочити спектрално преклапање флуоресценције између боје 1-боје 8.
Као што је приказано на слици 7ц, за сваку капилару, електрофореграм у девет боја на слици 7а је претворен у електроферограм са осам боја вишекомпонентном анализом заснованом на осам спектра флуоресценције на слици 7б (погледајте додатне материјале за детаље).Пошто спектрално преклапање флуоресценције на слици 7а није приказано на слици 7ц, Дие1-Дие8 се може идентификовати и квантификовати појединачно у свакој временској тачки, чак и ако различите количине Дие1-Дие8 флуоресцирају у исто време.Ово се не може урадити са традиционалном детекцијом у седам боја31, али се може постићи развијеном детекцијом у девет боја.Као што је приказано стрелицама Цап1 на слици 7ц, само флуоресцентне емисије Дие3 (плава), Дие8 (црвена), Дие5 (зелена), Дие4 (цијан), Дие2 (љубичаста), Дие1 (магента) и Дие6 (жута ) посматрају се очекиваним хронолошким редом.За флуоресцентну емисију боје 7 (наранџаста), поред једног пика означеног наранџастом стрелицом, примећено је још неколико појединачних пикова.Овај резултат је због чињенице да су узорци садржавали стандарде величине, Дие7 обележене ДНК фрагменте различите дужине базе.Као што је приказано на слици 7ц, за Цап4 ове основне дужине су 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214 и 220 основних дужина.
Главне карактеристике спектрометра са девет боја, развијеног коришћењем матрице двослојних дихроичних огледала, су мала величина и једноставан дизајн.Пошто је низ декахроматских огледала унутар адаптера приказан на сл.3ц монтиран директно на плочу сензора слике (види слике С1 и С2), спектрометар са девет боја има исте димензије као и адаптер, односно 54 × 58 × 8,5 мм.(дебљина) .Ова ултра-мала величина је два до три реда величине мања од конвенционалних спектрометара који користе решетке или призме.Поред тога, пошто је спектрометар са девет боја конфигурисан тако да светлост удара у површину сензора слике окомито, простор се може лако доделити спектрометар са девет боја у системима као што су микроскопи, проточни цитометри или анализатори.Анализатор електрофорезе капиларне решетке за још већу минијатуризацију система.Истовремено, величина десет дихроичних огледала и пропусних филтера који се користе у спектрометру са девет боја је само 10×1,9×0,5 мм или 15×1,9×0,5 мм.Дакле, више од 100 таквих малих дихроичних огледала и пропусних филтера, респективно, може да се исече из дихроичног огледала и 60 мм2 пропусног филтера, респективно.Због тога се низ декахроматских огледала може произвести по ниској цени.
Још једна карактеристика спектрометра са девет боја су његове одличне спектралне карактеристике.Конкретно, омогућава аквизицију спектралних слика снимака, односно истовремено добијање слика са спектралним информацијама.За сваку слику добијен је континуирани спектар са опсегом таласних дужина од 520 до 700 нм и резолуцијом од 20 нм.Другим речима, за сваку слику детектује се девет интензитета боје светлости, односно девет трака од 20 нм које подједнако деле опсег таласних дужина од 520 до 700 нм.Променом спектралних карактеристика дихроичног огледала и пропусног филтера, опсег таласних дужина девет опсега и ширина сваке траке се могу подесити.Детекција девет боја може се користити не само за мерења флуоресценције са спектралним сликама (као што је описано у овом извештају), већ и за многе друге уобичајене апликације које користе спектрално снимање.Иако хиперспектрална слика може да детектује стотине боја, откривено је да чак и уз значајно смањење броја боја које се могу детектовати, више објеката у видном пољу може да се идентификује са довољном тачношћу за многе примене38,39,40.Пошто просторна резолуција, спектрална резолуција и временска резолуција имају компромис у спектралном приказу, смањење броја боја може побољшати просторну резолуцију и временску резолуцију.Такође може користити једноставне спектрометре попут оног развијеног у овој студији и додатно смањити количину израчунавања.
У овој студији, осам боја је квантификовано истовремено спектралним раздвајањем њихових преклапајућих спектра флуоресценције на основу детекције девет боја.До девет боја се може квантификовати истовремено, коегзистирајући у времену и простору.Посебна предност спектрометра са девет боја је његов велики светлосни ток и велики отвор бленде (1 × 7 мм).Декански низ огледала има максималан пренос од 92% светлости из отвора у сваком од девет опсега таласних дужина.Ефикасност коришћења упадне светлости у опсегу таласних дужина од 520 до 700 нм је скоро 100%.У тако широком опсегу таласних дужина, ниједна дифракциона решетка не може да обезбеди тако високу ефикасност употребе.Чак и ако ефикасност дифракције дифракционе решетке прелази 90% на одређеној таласној дужини, како се повећава разлика између те таласне дужине и одређене таласне дужине, ефикасност дифракције на другој таласној дужини се смањује41.Ширина отвора окомита на правац равни на слици 2ц може се проширити са 7 мм на ширину сензора слике, као што је случај са сензором слике који се користи у овој студији, благим модификацијом декамерног низа.
Спектрометар са девет боја може се користити не само за капиларну електрофорезу, као што је приказано у овој студији, већ и за разне друге сврхе.На пример, као што је приказано на слици испод, спектрометар са девет боја може се применити на флуоресцентни микроскоп.Раван узорка се приказује на сензору слике спектрометра са девет боја кроз 10к објектив.Оптичко растојање између сочива објектива и сензора слике је 200 мм, док је оптичко растојање између упадне површине спектрометра девет боја и сензора слике само 12 мм.Због тога је слика исечена на приближно величину отвора (1 × 7 мм) у равни упада и подељена на девет слика у боји.То јест, спектрална слика снимка у девет боја може се направити на површини од 0,1×0,7 мм у равни узорка.Поред тога, могуће је добити спектралну слику у девет боја веће површине на равни узорка скенирањем узорка у односу на објектив у хоризонталном правцу на слици 2ц.
Компоненте декахроматског низа огледала, односно М1-М9 и БП, је направио Асахи Спецтра Цо., Лтд. по наруџби користећи стандардне методе преципитације.Вишеслојни диелектрични материјали нанети су појединачно на десет кварцних плоча величине 60 × 60 мм и дебљине 0,5 мм, испуњавајући следеће захтеве: М1: ИА = 45°, Р ≥ 90% на 520–590 нм, Таве ≥ 90% на 610– 610 нм.700 нм, М2: ИА = 45°, Р ≥ 90% на 520–530 нм, Таве ≥ 90% на 550–600 нм, М3: ИА = 45°, Р ≥ 90% на 540–550 нм, Таве ≥ % на 570–600 нм, М4: ИА = 45°, Р ≥ 90% на 560–570 нм, Таве ≥ 90% на 590–600 нм, М5: ИА = 45°, Р ≥ 98% на 580–60 нм , Р ≥ 98% на 680–700 нм, М6: ИА = 45°, Таве ≥ 90% на 600–610 нм, Р ≥ 90% на 630–700 нм, М7: ИА = 45°, Р ≥ на 600–610 нм 620–630 нм, Тав ≥ 90% на 650–700 нм, М8: ИА = 45°, Р ≥ 90% на 640–650 нм, Тав ≥ 90% на 670–700 нм, М9: ИА = ≥ 90% на 650-670 нм, Таве ≥ 90% на 690-700 нм, БП: ИА = 0°, Т ≤ 0,01% на 505 нм, Таве ≥ 95% на 530-690 нм на 9% Т≥ 690 нм на -690 нм и Т ≤ 1% на 725-750 нм, где су ИА, Т, Таве и Р угао упада, пропусност, просечна пропусност и неполаризована рефлексија светлости.
Бела светлост (Ц0) са опсегом таласних дужина од 400–750 нм коју емитује ЛЕД извор светлости (АС 3000, АС ОНЕ ЦОРПОРАТИОН) је колимирана и падала вертикално на ДП низа дихроичних огледала.Спектар беле светлости ЛЕД диода приказан је на додатној слици С3.Поставите акрилни резервоар (димензија 150 × 150 × 30 мм) директно испред низа огледала декамера, насупрот ПСУ.Дим који настаје када је суви лед уроњен у воду се затим сипа у акрилни резервоар да би се посматрали подељени токови Ц1-Ц9 у девет боја који извиру из низа декахроматских огледала.
Алтернативно, колимирана бела светлост (Ц0) се пропушта кроз филтер пре него што уђе у ДП.Филтери су првобитно били филтери неутралне густине са оптичком густином од 0,6.Затим користите моторизовани филтер (ФВ212Ц, ФВ212Ц, Тхорлабс).На крају, поново укључите НД филтер.Опсег девет пропусних филтера одговара Ц9, Ц8, Ц7, Ц6, Ц5, Ц4, Ц3, Ц2 и Ц1, респективно.Кварцна ћелија унутрашњих димензија 40 (оптичка дужина) к 42,5 (висина) к 10 мм (ширина) постављена је испред низа декохроматских огледала, насупрот БП.Дим се затим доводи кроз цев у кварцну ћелију да би се одржала концентрација дима у кварцној ћелији да би се визуелизовали подељени токови Ц1-Ц9 у девет боја који извиру из декахроматског низа огледала.
Видео снимак подељеног светлосног тока у девет боја који излази из низа деканских огледала снимљен је у режиму убрзаног снимања на иПхоне КСС.Снимите слике сцене при 1 фпс и компајлирајте слике да бисте креирали видео при 30 фпс (за опционални видео 1) или 24 фпс (за опционалне видео записе 2 и 3).
Поставите плочу од нерђајућег челика дебљине 50 µм (са четири рупе пречника 50 µм у интервалима од 1 мм) на дифузиону плочу.Светлост таласне дужине од 400-750 нм се зрачи на плочу дифузора, која се добија пропуштањем светлости из халогене сијалице кроз кратки трансмисиони филтер са граничном таласном дужином од 700 нм.Светлосни спектар је приказан на додатној слици С4.Алтернативно, светлост такође пролази кроз један од 10 нм пропусних филтера са центрима на 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 и 690 нм и удара у плочу дифузора.Као резултат, четири тачке зрачења пречника φ50 μм и различитих таласних дужина формиране су на плочи од нерђајућег челика насупрот плоче дифузора.
Четворокапиларни низ са четири сочива постављен је на спектрометар од девет боја као што је приказано на сликама 1 и 2. Ц1 и Ц2.Четири капиларе и четири сочива су била иста као у претходним студијама31,34.Ласерски сноп таласне дужине од 505 нм и снаге 15 мВ се истовремено и равномерно зрачи са стране на емисионе тачке четири капиларе.Флуоресценција коју емитује свака тачка емисије је колимирана одговарајућим сочивом и раздвојена у девет токова боја низом декахроматских огледала.Добијених 36 токова је затим директно убризгано у ЦМОС сензор слике (Ц11440–52У, Хамаматсу Пхотоницс К·К.), а њихове слике су истовремено снимљене.
АБИ ПРИСМ® БигДие® Пример Цицле Секуенцинг Реади Реацтион Кит (Апплиед Биосистемс), 4 µл ГенеСцан™ 600 ЛИЗ™ боје је помешано за сваку капилару мешањем 1 µл ПоверПлек® 6Ц Матрик Стандард (Промега Цорпоратион), 1 µл стандард величине мешавине.в2.0 (Тхермо Фисхер Сциентифиц) и 14 µл воде.ПоверПлек® 6Ц Матрик Стандард се састоји од шест фрагмената ДНК обележених са шест боја: ФЛ-6Ц, ЈОЕ-6Ц, ТМР-6Ц, ЦКСР-6Ц, ТОМ-6Ц и ВЕН, према максималној таласној дужини.Базне дужине ових ДНК фрагмената нису откривене, али је позната секвенца дужине базе фрагмената ДНК обележених са ВЕН, ЦКСР-6Ц, ТМР-6Ц, ЈОЕ-6Ц, ФЛ-6Ц и ТОМ-6Ц.Мешавина у АБИ ПРИСМ® БигДие® Пример Цицле Секуенцинг Реади Реацтион комплету садржи ДНК фрагмент обележен дР6Г бојом.Дужина база фрагмената ДНК такође није откривена.ГенеСцан™ 600 ЛИЗ™ Стандард величине боје в2.0 укључује 36 ЛИЗ-обележених ДНК фрагмената.Основне дужине ових ДНК фрагмената су 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214, 220, 240, 250, 260, 280, 1, 300, 300 360, 380, 400, 414, 420, 440, 460, 480, 500, 514, 520, 540, 560, 580 и 600 основа.Узорци су денатурисани на 94°Ц током 3 минута, затим хлађени на леду 5 минута.Узорци су убризгани у сваку капилару при 26 В/цм током 9 с и одвојени у сваку капилару испуњену раствором полимера ПОП-7™ (Тхермо Фисхер Сциентифиц) ефективне дужине од 36 цм и напона од 181 В/цм и угао од 60°.ИЗ.
Сви подаци добијени или анализирани током ове студије укључени су у овај објављени чланак и његове додатне информације.Остали подаци релевантни за ову студију доступни су од одговарајућих аутора на разуман захтев.
Кхан, МЈ, Кхан, ХС, Иоусаф, А., Кхурсхид, К., анд Аббас, А. Цуррент трендс ин хиперспецтрал имагинг аналисис: а ревиев.Приступите ИЕЕЕ 6, 14118–14129.хттпс://дои.орг/10.1109/АЦЦЕСС.2018.2812999 (2018).
Ваугхан, АХ Астрономска интерферометријска Фабри-Перотова спектроскопија.инсталирај.Пречасни Астрон.астрофизике.5, 139-167.хттпс://дои.орг/10.1146/аннурев.аа.05.090167.001035 (1967).
Гоетз, АФХ, Веин, Г., Соломон, ЈЕ и Роцк, БН Спектроскопија слика на даљину Земље.Наука 228, 1147–1153.хттпс://дои.орг/10.1126/сциенце.228.4704.1147 (1985).
Иокоиа, Н., Грохнфелдт, Ц., анд Цхануссот, Ј. Фузија хиперспектралних и мултиспектралних података: упоредни преглед недавних публикација.ИЕЕЕ Еартх Сциенцес.Часопис даљинске детекције.5:29–56.хттпс://дои.орг/10.1109/МГРС.2016.2637824 (2017).
Говен, АА, О'Доннелл, СП, Цуллен, ПЈ, Довнеи, Г. и Фриас, ЈМ Хиперспецтрал имагинг је нови аналитички алат за контролу квалитета и сигурност хране.Трендови у науци о храни.технологије.18, 590-598.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.тифс.2007.06.001 (2007).
ЕлМасри, Г., Мандоур, Н., Ал-Рејаие, С., Белин, Е. и Роуссеау, Д. Недавне примене мултиспектралног имиџинга за праћење фенотипа и квалитета семена – преглед.Сензори 19, 1090 (2019).
Лианг, Х. Напредак у мултиспектралном и хиперспектралном снимању за археологију и очување уметности.Пријавите се за физичку 106, 309–323.хттпс://дои.орг/10.1007/с00339-011-6689-1 (2012).
Еделман ГЈ, Гастон Е., ван Лееувен ТГ, Цуллен ПЈ и Алдерс МКГ Хиперспектрална слика за бесконтактну анализу форензичких трагова.Криминалистика.интерни 223, 28-39.хттпс://дои.орг/10.1016/ј.форсциинт.2012.09.012 (2012).