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2025-01-21 09:31:20力學(xué)參數(shù)精細(xì)測量技術(shù)
力學(xué)參數(shù)精細(xì)測量技術(shù)是一種高精度、高靈敏度的測量手段,用于獲取材料或結(jié)構(gòu)的力學(xué)特性參數(shù)。該技術(shù)通過先進(jìn)的傳感器、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)及分析軟件,實(shí)現(xiàn)對力、位移、應(yīng)變等力學(xué)參數(shù)的精確測量與分析。它廣泛應(yīng)用于材料科學(xué)、結(jié)構(gòu)工程、航空航天等領(lǐng)域,為科研及工業(yè)生產(chǎn)提供關(guān)鍵數(shù)據(jù)支持。該技術(shù)具有測量范圍廣、精度高、實(shí)時性強(qiáng)等特點(diǎn),有助于推動相關(guān)領(lǐng)域的科技進(jìn)步與發(fā)展。

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力學(xué)參數(shù)精細(xì)測量技術(shù)相關(guān)內(nèi)容

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2025-02-25 14:15:12掃頻儀測量電信號的參數(shù)有哪些?
掃頻儀測量電信號的參數(shù) 掃頻儀作為一種高精度的測試工具,廣泛應(yīng)用于電信號測量和分析中。它的主要功能是通過連續(xù)掃描不同頻率的信號,從而準(zhǔn)確地測量信號的頻譜特性和其他關(guān)鍵參數(shù)。電信號的質(zhì)量和穩(wěn)定性在無線通信、廣播電視、電子儀器等領(lǐng)域中至關(guān)重要,因此,掃頻儀的測量結(jié)果為相關(guān)工程技術(shù)人員提供了必要的數(shù)據(jù)支持,幫助優(yōu)化電信號系統(tǒng)性能和故障診斷。本篇文章將深入探討掃頻儀在測量電信號參數(shù)中的應(yīng)用,分析其工作原理、測量方法以及其在實(shí)際工程中的重要作用。 掃頻儀是一種基于頻率掃描原理的測量設(shè)備,它能夠?qū)斎氲碾娦盘栠M(jìn)行頻率范圍內(nèi)的逐頻測試,并捕捉信號的幅度變化。通過將頻率和幅度的關(guān)系圖像化,掃頻儀能夠幫助用戶快速、準(zhǔn)確地識別信號中的干擾、噪聲以及信號失真等問題。在現(xiàn)代通信、信號處理和電子設(shè)備的調(diào)試過程中,掃頻儀已經(jīng)成為不可或缺的工具。 掃頻儀的測量過程中,重要的一個環(huán)節(jié)是頻率掃描。在這個過程中,掃頻儀通過設(shè)置掃描的起始頻率、終止頻率和掃描速率,逐步測試不同頻段的電信號。這樣,儀器能夠展示一個完整的頻譜圖,反映出信號在不同頻段的強(qiáng)度和波形特征。頻譜圖不僅可以展示信號的頻率分布情況,還可以揭示潛在的干擾源和頻率沖突,從而幫助工程師在設(shè)計(jì)和優(yōu)化電信號系統(tǒng)時作出更有效的決策。 掃頻儀在測量電信號時,還可以提供一些其他關(guān)鍵參數(shù),例如功率譜密度(PSD)、總諧波失真(THD)和信噪比(SNR)。這些參數(shù)對于評估電信號的質(zhì)量、分析信號的失真和干擾情況至關(guān)重要。例如,功率譜密度可以幫助識別信號中高頻噪聲的存在,而信噪比則能有效表征信號的純凈度,較高的信噪比意味著信號的質(zhì)量較好。總諧波失真則揭示了信號在傳輸過程中可能發(fā)生的非線性失真。 掃頻儀的應(yīng)用不僅限于簡單的信號測量,它還可以在更復(fù)雜的系統(tǒng)中進(jìn)行深入的信號分析。例如,在無線通信基站的建設(shè)和維護(hù)中,掃頻儀可以幫助工程師檢查基站信號的頻譜,確保信號的覆蓋范圍沒有受到干擾。在衛(wèi)星通信、雷達(dá)系統(tǒng)和廣播電視等領(lǐng)域,掃頻儀也能有效地分析頻率響應(yīng),監(jiān)控信號的穩(wěn)定性和質(zhì)量。 掃頻儀在電信號測量中的重要性不可忽視。它通過精確的頻率掃描和多維度的信號分析,為電信號的優(yōu)化和故障排除提供了有力的支持。無論是在通信設(shè)備的研發(fā)、生產(chǎn)調(diào)試,還是在實(shí)際使用中的維護(hù)和監(jiān)控,掃頻儀都發(fā)揮著至關(guān)重要的作用。隨著科技的不斷發(fā)展,掃頻儀的性能和應(yīng)用領(lǐng)域也在不斷擴(kuò)展,未來它將繼續(xù)為各行業(yè)的電信號質(zhì)量保證提供強(qiáng)大的技術(shù)支持。
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2023-03-07 22:09:15高通量單細(xì)胞力譜測定!多功能單細(xì)胞顯微操作技術(shù)助力單細(xì)胞力學(xué)研究
單程細(xì)胞具有復(fù)雜生物學(xué)性質(zhì),它們通過細(xì)胞外基質(zhì)ECM形成緊密的細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞與細(xì)胞連接,諸如上皮細(xì)胞通過這種特殊的鏈接方式構(gòu)成了屏障層保護(hù)人體免受外界損傷。因此細(xì)胞之間以及細(xì)胞基底的粘附力測定對于研究細(xì)胞粘附蛋白的機(jī)制有著重要意義。使用力學(xué)工具測量細(xì)胞間以及細(xì)胞與基質(zhì)之間的粘附力始終不是一件容易的事情。首先,由于細(xì)胞與基質(zhì)的作用力僅為nN級別,因此需要力學(xué)精度較高的設(shè)備才能夠測量,而且在這其中較為適合的工具為原子力顯微鏡(AFM)。原子力顯微鏡能夠提供納米級別的操作精度并可測量從pN~nN范圍的力譜。但是受制于AFM探針本身的限制,需要借助修飾手段才能夠讓細(xì)胞與探針固定到一起,這個過程十分繁瑣,并且由于需要大量手工操作很難實(shí)現(xiàn)高通量的測量。而不同的細(xì)胞由于細(xì)胞異質(zhì)性使得要想確定粘附力需要較多樣本才能獲得相對準(zhǔn)確的值,無法實(shí)現(xiàn)高通量測量直接限制了原子力探針在細(xì)胞粘附力上的應(yīng)用。而多功能單細(xì)胞顯微操作FluidFM技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀,它使用特殊的中空探針能夠輕松地通過負(fù)壓抓取細(xì)胞,取得和AFM近似精度的數(shù)據(jù),無需在探針上進(jìn)行任何修飾,不會改變細(xì)胞表面的任何通路,從而能夠得到接近細(xì)胞原生的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后能夠通過正壓快速丟棄用過的細(xì)胞,具備很高的自動化,能夠快速測量細(xì)胞粘附力。使用FluidFM對細(xì)胞操作的基本流程 FluidFM在粘附力測量上具備顯著優(yōu)勢。如圖所示,F(xiàn)luidFM能夠通過負(fù)壓將細(xì)胞吸附到原子力探針的末端,通過高精度位移臺的控制將細(xì)胞從基底上分離,并且同時記錄FD曲線。通過FD曲線能夠獲得最大粘附力Fmax和粘附能量Emax。通過高度自動化的控制系統(tǒng)能夠在短時間內(nèi)測量大量細(xì)胞粘附力,評估細(xì)胞群體分布以及細(xì)胞間差異,并且可有效避免傳統(tǒng)粘附力測量因準(zhǔn)備時間過長而錯過最佳測量時間導(dǎo)致的細(xì)胞粘附力改變,得到更為精準(zhǔn)的結(jié)果。近期,Agoston等人使用多功能單細(xì)胞顯微操作系統(tǒng)FluidFM實(shí)現(xiàn)了高通量細(xì)胞粘附力測量,對同種細(xì)胞不同區(qū)以及不同細(xì)胞之間的粘附力進(jìn)行測量和比較。作者首先對Vero和Hela細(xì)胞在不同狀態(tài)下的粘附力進(jìn)行了測量和比較,總共測量了214個細(xì)胞。通過比較明膠涂層上處于單個細(xì)胞、孤島狀細(xì)胞、致密連接細(xì)胞以及單層細(xì)胞上游離細(xì)胞之間的粘附力,能夠明顯觀測到Vero細(xì)胞處于致密連接的細(xì)胞粘附力最大,大概在750 nN左右,隨著細(xì)胞單細(xì)胞層的稀疏,細(xì)胞粘附力有所下降,而處于細(xì)胞層頂部的細(xì)胞粘附力最低僅為50 nN左右。這一點(diǎn)充分說明上皮細(xì)胞能夠在細(xì)胞之間形成緊密的連接,而處于細(xì)胞層外的細(xì)胞則幾乎沒有粘附力。而對于HeLa這樣的腫瘤細(xì)胞測量的結(jié)果卻顯示出了截然不同的結(jié)果,處于不同狀態(tài)的細(xì)胞有著近似的粘附力,基本都在200 nN左右,這與處于單個游離上皮細(xì)胞的粘附力十分接近,表明HeLa細(xì)胞在不同環(huán)境下仍然具有較高遷徙能力。使用FluidFM對不同區(qū)域細(xì)胞的FD曲線測定結(jié)果和對比        通過對這兩種細(xì)胞的最大粘附力、最大粘附能量、最大拉伸距離和細(xì)胞接觸面積進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析可以發(fā)現(xiàn),HeLa腫瘤細(xì)胞在粘附力和粘附能量上均有所降低,但是當(dāng)HeLa細(xì)胞形成了單層后,兩者區(qū)別不大。對比Hela和Vero在不同生長狀態(tài)下的最大粘附力、最大粘附能量、粘附拉伸距離和粘附面積。再進(jìn)一步對Vero與HeLa細(xì)胞最大粘附力與距離和接觸面積進(jìn)行對比,依然可以得到與單獨(dú)比較粘附力相同的結(jié)果,并且最大能量與細(xì)胞接觸面積的比值中也存在著類似的結(jié)果。由此可見腫瘤細(xì)胞通過降低自身粘附力從而獲得了更好的遷移能力。對不同狀態(tài)Vero和A549之間的粘附力/粘附距離、粘附力/粘附面積、粘附能量/粘附面積 總結(jié)       細(xì)胞粘附力測定在細(xì)胞生命科學(xué)研究中起著至關(guān)重要的作用,然而傳統(tǒng)手段中有著各種各樣的局限性,主要原因是缺乏一種有效抓取細(xì)胞并進(jìn)行力學(xué)測定的手段。現(xiàn)如今FluidFM技術(shù)在細(xì)胞粘附力測定中的應(yīng)用,使得研究者們有了一種能夠有效、低損的方式抓取細(xì)胞,配合原子力顯微鏡精確測量的特性,真正意義上做到精準(zhǔn)、無損、快速的測量單細(xì)胞粘附力,幫助研究者尋找細(xì)胞粘附力與細(xì)胞生命發(fā)展、腫瘤細(xì)胞轉(zhuǎn)移之間的關(guān)系。 【參考文獻(xiàn)】[1] A. Sancho, M. B. Taskin, L. Wistlich, P. Stahlhut, K. Wittmann, A. Rossi & J. Groll. Cell Adhesion Assessment Reveals a Higher Force per Contact Area on Fibrous Structures Compared to Flat Surfaces. ACS Biomater. Sci. Eng. 2022, 8, 2, 649–658.[2] P.W. Doll, K. Doll, A. Winkel, R. Thelen, R. Ahrens, M. Stiesch & A.E. Guber. Influence of the Available Surface Area and Cell Elasticity on Bacterial Adhesion Forces on Highly Ordered Silicon Nanopillars. ACS Omega. 2022, 7, 21, 17620–17631.[3] Sankaran, S. Jaatinen, L. Brinkmann, J. Zambelli, T. V?r?s, J. Jonkheijm, P. Cell adhesion on dynamic supramolecular surfaces probed by fluid force microscopy-based single-cell force spectroscopy. ACS Nano 2017, 11, 3867–3874.[4] Sancho, A. Vandersmissen, I. Craps, S. Luttun, A. Groll, J. A new strategy to measure intercellular adhesion forces in mature cell-cell contacts. Sci. Rep. 2017, 7, 46152.[5] Ines, Lüchtefeld. Alice, Bartolozzi. Julián M. M. Oana, Dobre. Michele, Basso. Tomaso, Zambelli. Massimo, Vassalli. Elasticity spectra as a tool to investigate actin cortex mechanics. J Nanobiotechnol. 2020, 18, 147.[6] Dehullu, J. Valotteau, C. Herman-Bausier, P. Garcia-Sherman, M. Mittelviefhaus, M. Vorholt, J. A. Lipke, P. N. Dufrene, Y. F. Fluidic force microscopy demonstrates that homophilic adhesion by Candida albicans Als proteins is mediated by amyloid bonds between cells. Nano Lett. 2019, 19, 3846–3853.[7] Mittelviefhaus, M. Müller, D. B. Zambelli, T. Vorholt, J. A. A modular atomic force microscopy approach reveals a large range of hydrophobic adhesion forces among bacterial members of the leaf microbiota. ISME J. 2019, 13, 1878–1882.[8] F. Weigl, C. Blum, A. Sancho & J. Groll. Correlative Analysis of Intra- versus Extracellular Cell Detachment Events vis the Alignment of Optical Imaging and Detachment Force Quantification. Adv. Mater. Technol. 2022, 2200195.【相關(guān)產(chǎn)品】  多功能單細(xì)胞顯微操作系統(tǒng)- FluidFM OMNIUM:http://www.ghhbs.com.cn/zt2203/product_386418.html
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2023-05-30 10:15:02課堂 | 研究天然聚合物精細(xì)細(xì)節(jié)的微觀結(jié)構(gòu)
結(jié)合掃描電子顯微鏡的冷凍寬幅離子束銑削(Cryo-BIB-SEM)本報告評估了結(jié)合使用冷凍寬幅離子束銑削和掃描電子顯微鏡(cryo-BIB-SEM)對低溫穩(wěn)定柔性聚合物的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行成像和分析的潛能。報告介紹了使用cryo-BIB-SEM對易損天然聚合物進(jìn)行檢查的結(jié)果,例如番茄果皮和木材,還分析了聚合物表面形態(tài)和多種微觀結(jié)構(gòu)特性。聚合物的微觀結(jié)構(gòu)控制它們的化學(xué)反應(yīng)性以及機(jī)械和傳輸特性。然而,由于亞微米等級的分析方法比較少,通常無法對柔性聚合物的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行定量表征,或不具備相關(guān)的可行性條件。冷凍斷裂是少數(shù)可用的方法之一,但通過這種工藝制備的樣本表面通常過于粗糙,導(dǎo)致制備好的樣本上只有極小一部分區(qū)域適合定量SEM研究。本報告中的結(jié)果顯示,使用cryo-BIB-SEM可以對完好的樣本橫截面上的較大平面區(qū)域進(jìn)行高清晰成像,更好地對柔性聚合物進(jìn)行微觀結(jié)構(gòu)表征。在觀察過程中,在通過cryo-BIB-SEM樣本制備工藝加工的樣本中,僅發(fā)現(xiàn)極少量的偽影,而且均非冷凍導(dǎo)致。介 紹聚合物微觀機(jī)構(gòu)會影響聚合物的機(jī)械和傳輸特性,進(jìn)而決定了材料的耐久性以及對風(fēng)化、冷熱和光照的耐受性,因此聚合物微觀結(jié)構(gòu)的精確表征非常重要。各類聚合物,無論是柔性、硬質(zhì)、天然還是合成,都是如此。Cryo-BIB-SEM可對表面完好的大尺寸低溫穩(wěn)定樣本的微孔進(jìn)行高清晰成像和化學(xué)分析。在上一篇報告中,使用Cryo-BIB-SEM研究了鋰離子電池電極在干燥過程中的微觀結(jié)構(gòu)[1]。本報告中使用cryo-BIB-SEM表征了天然聚合物,包括木頭和水果蔬菜的表皮。如前文所述,需要以亞微米級清晰度精 準(zhǔn)確定柔性聚合物的微觀機(jī)構(gòu)。然而,很少有方法能夠在如此高分辨率下對這種柔性樣本進(jìn)行表征。另外,由于冷凍斷裂工藝制備的柔性聚合物樣本的表面過于粗糙,使用SEM或能量色散譜(EDS)進(jìn)行定量分析時,僅能夠準(zhǔn)確研究很小一部分的表面區(qū)域。而且有機(jī)材料往往會發(fā)生膨脹收縮,使用SEM進(jìn)行樣本制備和測量時,尤其是對于高水分含量的材料,通常很難在材料的原生狀態(tài)下進(jìn)行分析。微型計(jì)算機(jī)斷層成像(μCT)和SEM低溫聚焦離子束銑削(cryo-FIB-SEM)等方法的分辨率則通常過低或獲得的結(jié)果不具代表性。本應(yīng)用注意事項(xiàng)介紹了使用cryo-BIB-SEM在高分辨率(亞微米級)下對柔性、易損天然聚合物(木材和番茄表皮)的微觀結(jié)構(gòu)進(jìn)行表征的過程。Cryo-BIB-SEM材料和方法Cryo-BIB可制備具有大平面區(qū)域的冷凍穩(wěn)定橫截面(可達(dá)4 mm2)。樣本制備中包含快速冷卻(淬火)步驟,可形成整齊的聚合物切口并大大降低造成斷裂、變形等損壞的風(fēng)險。使用液氮-雪泥對樣本進(jìn)行淬火,然后將樣本快速轉(zhuǎn)移至一個溫度保持LN2水平的低溫冷卻階段(圖1a)[2]。使用金剛石鋸在鈦(Ti)掩模上方幾十納米處切割低溫冷卻樣本,鈦掩膜在后續(xù)的濺射鍍膜過程中遮蔽樣本。使用cryo-BIB氬(Ar)離子束銑削,制備平整的大橫截面。接下來,根據(jù)所需的信息類型,可以使用兩種制備和成像方案,可以是EDS成分?jǐn)?shù)據(jù)或使用SEM獲得的精細(xì)結(jié)構(gòu)的高清晰圖像。在第 一個方案中(圖1b),樣本經(jīng)濺射鍍膜處理以方便EDS/SEM分析并提供各階段紋理和成分的信息。在第二個方案中,樣本未經(jīng)過鍍膜處理,以便于滲入多孔表面中的水升華。這樣一來,之前被水隱藏的樣本微觀結(jié)構(gòu)便可以完全顯現(xiàn)出來。使用徠卡顯微系統(tǒng)的EM TIC 3X離子束銑削系統(tǒng)對木材和番茄皮(天然聚合物)樣本進(jìn)行冷凍寬幅離子束(cryo-BIB)銑削。將經(jīng)BIB銑削的樣本放進(jìn)SEM(Supra 55,蔡司)之前,首先使用徠卡顯微系統(tǒng)的EM ACE600鍍膜機(jī)的濺射、碳蒸發(fā)和電子束蒸發(fā)配置對樣本濺射鍍膜一層薄薄的鎢(W)。鎢層可防止不導(dǎo)電樣本被電子束輻射時充電。圖1a:cryo BIB-SEM樣本制備工作流程使用EM TIC 3X系統(tǒng)執(zhí)行cryo-BIB,使用EM ACE600系統(tǒng)進(jìn)行濺射鍍膜。圖1b:cryo-BIB-SEM研究中使用的2個方案的原理圖,用于研究樣本的:1)紋理和成本,和2)滲水后的精細(xì)亞微米結(jié)構(gòu)。結(jié) 果分析柔性天然聚合物的主要目的是驗(yàn)證cryo-BIB-SEM方法在樣本制備和分析過程中保存樣本的精細(xì)和易損結(jié)構(gòu)的能力。一個特別目標(biāo)是確定使用cryo-BIB-SEM樣本制備工藝制備的橫截面的質(zhì)量,即樣本橫截面是否存在偽影或損傷。番茄皮從一個新鮮番茄(圖2a)上切一小塊皮,然后按照圖1中的工作流程進(jìn)行制備,并按照方案2進(jìn)行分析。番茄皮含有大量水分,微觀結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,因此是評估樣本制備過程中因形成冰晶而發(fā)生斷裂的可能性的理想材料。圖2b中顯示了一個番茄皮的橫截面,在橫截面的上部可以看到一小片鈦掩膜,掩膜上積聚了一些“濺射灰塵”。番茄細(xì)胞的精細(xì)結(jié)構(gòu)清晰可見,細(xì)胞形狀非常類似于之前光學(xué)顯微鏡觀察文獻(xiàn)中報告的形狀[3]。cryo-BIB-SEM方法的清晰度更高,可以分析易損微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)細(xì)節(jié)(圖2c)。低溫冷卻和切割過程中未發(fā)現(xiàn)造成任何損傷,這說明cryo-BIB-SEM方法可以為柔性易損天然聚合物分析制備無損傷、缺陷的樣本。圖2a:切割番茄的示例,表皮上標(biāo)注了橫截面(藍(lán)色長方形)。使用cryo-BIB-SEM研究了這種樣本。2b:Cryo-BIB-SEM圖像顯示了大片的番茄表皮橫截面樣本。圖2c:2b中使用cryo-BIB-SEM獲得的清晰度更高的番茄表皮橫截面圖像顯示了微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)細(xì)節(jié)。Cryo-BIB-SEM成像可揭示松木(樟子松)的細(xì)胞和微觀形態(tài)。寬幅離子束銑削方法制備的細(xì)胞壁表面,上面沒有切片機(jī)切割等制備方法造成的偽影。EDS提供了不同木材相位的成分,例如細(xì)胞膜質(zhì)中的碳(C)和因細(xì)胞中含有大量的水而存在的氧氣(O)[4]。圖3a:Cryo-BIB-SEM方法獲得的松木圖像(SE2),上面顯示了管胞(樹的木質(zhì)部運(yùn)輸組織的伸長細(xì)胞)的微觀形態(tài)和紋孔(細(xì)胞間流體交換的細(xì)胞壁部分)。3b:使用cryo-BIB方法制備的松木的EDS圖像(3a中的相同區(qū)域)細(xì)胞膜質(zhì)中的碳(C,紅色)信號和木材細(xì)胞所含水的氧氣(O,藍(lán)色)。概述與結(jié)論我們已經(jīng)介紹了cryo-BIB-SEM是一種可以研究易損柔性天然聚合物的橫截面的有效表征方法(番茄表皮和木材)。可對無損傷番茄表皮和木材細(xì)胞的微觀結(jié)構(gòu)的精細(xì)細(xì)節(jié)進(jìn)行高清晰成像。另外,cryo-BIB-SEM樣本制備過程中,未發(fā)現(xiàn)因制備而導(dǎo)致的斷裂或樣本損傷。參考文獻(xiàn):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.2017.01.1172.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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2023-02-24 11:28:18高通量、自動化單細(xì)胞力譜測定!多功能單細(xì)胞顯微操作全新技術(shù)助力單細(xì)胞力學(xué)研究
研究現(xiàn)狀單程細(xì)胞具有復(fù)雜生物學(xué)性質(zhì),它們通過細(xì)胞外基質(zhì)ECM形成緊密的細(xì)胞與基質(zhì)細(xì)胞與細(xì)胞連接,諸如上皮細(xì)胞通過這種特殊的鏈接方式構(gòu)成了屏障層保護(hù)人體免受外界損傷。因此細(xì)胞之間以及細(xì)胞基底的粘附力測定對于研究細(xì)胞粘附蛋白的機(jī)制有著重要意義。使用力學(xué)工具測量細(xì)胞間以及細(xì)胞與基質(zhì)之間的粘附力始終不是一件容易的事情。首先,由于細(xì)胞與基質(zhì)的作用力僅為nN級別,因此需要力學(xué)精度較高的設(shè)備才能夠測量,而且在這其中較為適合的工具為原子力顯微鏡(AFM)。原子力顯微鏡能夠提供納米級別的操作精度并可測量從pN~nN范圍的力譜。但是受制于AFM探針本身的限制,需要借助修飾手段才能夠讓細(xì)胞與探針固定到一起,這個過程十分繁瑣,并且由于需要大量手工操作很難實(shí)現(xiàn)高通量的測量。而不同的細(xì)胞由于細(xì)胞異質(zhì)性使得要想確定粘附力需要較多樣本才能獲得相對準(zhǔn)確的值,無法實(shí)現(xiàn)高通量測量直接限制了原子力探針在細(xì)胞粘附力上的應(yīng)用。多功能單細(xì)胞顯微操作FluidFM技術(shù)多功能單細(xì)胞顯微操作FluidFM技術(shù)的出現(xiàn)改變了這一現(xiàn)狀,它使用特殊的中空探針能夠輕松地通過負(fù)壓抓取細(xì)胞,取得和AFM近似精度的數(shù)據(jù),無需在探針上進(jìn)行任何修飾,不會改變細(xì)胞表面的任何通路,從而能夠得到接近細(xì)胞原生的數(shù)據(jù)。在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后能夠通過正壓快速丟棄用過的細(xì)胞,具備很高的自動化,能夠快速測量細(xì)胞粘附力。使用FluidFM對細(xì)胞操作的基本流程FluidFM在粘附力測量上具備顯著優(yōu)勢。如圖所示,F(xiàn)luidFM能夠通過負(fù)壓將細(xì)胞吸附到原子力探針的末端,通過高精度位移臺的控制將細(xì)胞從基底上分離,并且同時記錄FD曲線。通過FD曲線能夠獲得最 大粘附力Fmax和粘附能量Emax。通過高度自動化的控制系統(tǒng)能夠在短時間內(nèi)測量大量細(xì)胞粘附力,評估細(xì)胞群體分布以及細(xì)胞間差異,并且可有效避免傳統(tǒng)粘附力測量因準(zhǔn)備時間過長而錯過最 佳測量時間導(dǎo)致的細(xì)胞粘附力改變,得到更為精 準(zhǔn)的結(jié)果。
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