ryðfríu stáli 321 8*1,2 spólu rör fyrir varmaskipti

Háræðarör

Þakka þér fyrir að heimsækja Nature.com.Þú ert að nota vafraútgáfu með takmarkaðan CSS stuðning.Til að fá bestu upplifunina mælum við með því að þú notir uppfærðan vafra (eða slökkva á eindrægnistillingu í Internet Explorer).Að auki, til að tryggja áframhaldandi stuðning, sýnum við síðuna án stíla og JavaScript.
Sýnir hringekju með þremur skyggnum í einu.Notaðu Fyrri og Næsta hnappana til að fara í gegnum þrjár skyggnur í einu, eða notaðu sleðahnappana í lokin til að fara í gegnum þrjár skyggnur í einu.
Ofurlítinn (54 × 58 × 8,5 mm) og breitt ljósop (1 × 7 mm) níu lita litrófsmælir var þróaður, "klofinn í tvennt" með fjölda tíu tvílita spegla, sem var notaður til tafarlausrar litrófsmyndatöku.Innfallsljósstreymi með minni þversnið en ljósopsstærð skiptist í samfellda ræma 20 nm breið og níu litaflæði með miðbylgjulengdum 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 og 690 nm.Myndir af níu litastraumum eru samtímis mældar á skilvirkan hátt af myndflögunni.Ólíkt hefðbundnum tvíhliða speglaflokkum hefur þróaða tvíþætta speglafylkingin einstaka tveggja hluta uppsetningu, sem eykur ekki aðeins fjölda lita sem hægt er að mæla samtímis, heldur bætir myndupplausn fyrir hvern litastraum.Þróaði níu lita litrófsmælirinn er notaður fyrir fjögurra háræðarafnám.Samtímis magngreining á átta litarefnum sem flytjast samtímis í hverja háræð með því að nota níu lita leysir-framkallaða flúrljómun.Þar sem níu lita litrófsmælirinn er ekki aðeins ofurlítill og ódýr, heldur hefur hann einnig mikið ljósflæði og nægilega litrófsupplausn fyrir flestar litrófsmyndatökur, er hægt að nota hann mikið á ýmsum sviðum.
Ofurrófs- og fjölrófsmyndgreining er orðin mikilvægur þáttur í stjörnufræði2, fjarkönnun fyrir jarðathuganir3,4, gæðaeftirlit matvæla og vatns5,6, listvernd og fornleifafræði7, réttarfræði8, skurðlækningar9, líflæknisfræðileg greining og greiningar10,11 o.fl. Svið 1 Ómissandi tækni ,12,13.Aðferðum til að mæla litróf ljóss sem gefur frá sér hvern útgeislunarpunkt á sjónsviðinu er skipt í (1) punktskönnun („kúst“)14,15, (2) línulega skönnun („panicle“)16,17,18 , (3) lengd skannar bylgjur 19,20,21 og (4) myndir 22,23,24,25.Þegar um er að ræða allar þessar aðferðir hafa staðbundin upplausn, litrófsupplausn og tímaupplausn skiptatengsl9,10,12,26.Að auki hefur ljósframleiðsla veruleg áhrif á næmni, þ.e. merki/suðhlutfall í litrófsmyndagerð26.Ljósflæðið, það er skilvirkni þess að nota ljós, er í réttu hlutfalli við hlutfall raunverulegs mældrar ljósmagns hvers ljóspunkts á tímaeiningu og heildarmagns ljóss á mældu bylgjulengdarsviðinu.Flokkur (4) er viðeigandi aðferð þegar styrkleiki eða litróf ljóss sem gefur frá sér frá hverjum útvarpspunkti breytist með tímanum eða þegar staðsetning hvers sendipunkts breytist með tímanum vegna þess að litróf ljóss sem gefur frá sér frá öllum útsendingarstöðum er mælt samtímis.24.
Flestar ofangreindar aðferðir eru sameinaðar stórum, flóknum og/eða dýrum litrófsmælum sem nota 18 rist eða 14, 16, 22, 23 prisma fyrir flokka (1), (2) og (4) eða 20, 21 síudiska, vökvasíur .Kristallaðar stillanlegar síur (LCTF)25 eða hljóðoptískar stillanlegar síur (AOTF)19 í flokki (3).Aftur á móti eru fjölspegla litrófsmælar í flokki (4) litlir og ódýrir vegna einfaldrar uppsetningar27,28,29,30.Að auki hafa þeir mikið ljósstreymi vegna þess að ljósið sem hver tvíhliða spegil deilir (þ.e. sent og endurkastað ljós innfallsljóssins á hvern tvílitan spegil) er að fullu og stöðugt notað.Hins vegar er fjöldi bylgjulengdarbanda (þ.e. lita) sem þarf að mæla samtímis takmarkaður við um það bil fjóra.
Litrófsmyndgreining byggð á flúrljómunargreiningu er almennt notuð við margfeldisgreiningu í líflæknisfræðilegri uppgötvun og greiningu 10, 13 .Í margföldun, þar sem mörg greiniefni (td sérstakt DNA eða prótein) eru merkt með mismunandi flúrljómandi litarefnum, er hvert greiniefni sem er til staðar á hverjum losunarpunkti í sjónsviðinu magnmælt með fjölþáttagreiningu.32 brýtur niður greint flúrljómunarróf sem gefur frá sér hvern losunarpunkt.Meðan á þessu ferli stendur geta mismunandi litarefni, sem hvert um sig gefur frá sér mismunandi flúrljómun, komið saman, það er að segja, lifað saman í rúmi og tíma.Sem stendur er hámarksfjöldi litarefna sem hægt er að örva með einum leysigeisla átta33.Þessi efri mörk eru ekki ákvörðuð af litrófsupplausninni (þ.e. fjölda lita), heldur af breidd flúrljómunarrófsins (≥50 nm) og magni litarefnisins Stokes shift (≤200 nm) við FRET (með því að nota FRET)10 .Hins vegar verður fjöldi lita að vera meiri en eða jafn og fjöldi litarefna til að útiloka litrófsskörun blönduðra lita31,32.Þess vegna er nauðsynlegt að fjölga samtímis mældum litum í átta eða fleiri.
Nýlega hefur verið þróaður ofurlítinn lifrarlitrófsmælir (sem notar fjölda lifrarspegla og myndflögu til að mæla fjögur flúrljómandi flæði).Litrófsmælirinn er tveimur til þremur stærðargráðum minni en hefðbundnir litrófsmælir sem nota rist eða prisma34,35.Hins vegar er erfitt að setja fleiri en sjö tvílitna spegla í litrófsmæli og mæla samtímis fleiri en sjö liti36,37.Með fjölgun tvíþættra spegla eykst hámarksmunur á lengdum ljósleiða tvíkróískra ljósflæðis og erfitt verður að sýna öll ljósflæði á einu skynplani.Lengsta ljósleiðarlengd ljósflæðisins eykst einnig, þannig að breidd ljósops litrófsmælisins (þ.e. hámarksbreidd ljóssins sem litrófsmælirinn greinir) minnkar.
Til að bregðast við ofangreindum vandamálum var þróaður ofurlítinn níu-lita litrófsmælir með tveggja laga „díkróískri“ decchromatic spegla fylki og myndflögu fyrir tafarlausa litrófsmynd [flokkur (4)].Í samanburði við fyrri litrófsmæla hefur þróaði litrófsmælirinn minni mun á hámarks sjónleiðarlengd og minni hámarks sjónleiðarlengd.Það hefur verið notað á fjögurra háræðarafnám til að greina níu lita flúrljómun af völdum leysir og til að mæla samtímis flutning átta litarefna í hverri háræð.Þar sem þróaði litrófsmælirinn er ekki aðeins ofurlítill og ódýr, heldur hefur hann einnig mikið ljósflæði og nægilega litrófsupplausn fyrir flestar litrófsmyndatökur, er hægt að nota hann mikið á ýmsum sviðum.
Hefðbundinn níu lita litrófsmælirinn er sýndur á mynd.1a.Hönnun hans er í samræmi við fyrri ofurlitla sjö lita litrófsmælirinn 31. Hann samanstendur af níu tvílita speglum sem raðað er láréttum í 45° horn til hægri, og myndflaga (S) er staðsett fyrir ofan tvílita speglana níu.Ljósinu sem kemur inn að neðan (C0) er skipt með fylki níu tvílitna spegla í níu ljósstreymi sem fara upp (C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 og C9).Allir níu litastraumarnir eru færðir beint í myndflöguna og eru greindir samtímis.Í þessari rannsókn eru C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 og C9 í bylgjulengdarröð og eru táknuð með magenta, fjólubláum, bláum, bláum, grænum, gulum, appelsínugulum, rauð-appelsínugulum og rauður, í sömu röð.Þó að þessar litaheiti séu notaðar í þessu skjali, eins og sýnt er á mynd 3, vegna þess að þær eru frábrugðnar raunverulegum litum sem mannsaugað sér.
Skýringarmyndir af hefðbundnum og nýjum níu lita litrófsmælum.(a) Hefðbundinn níu lita litrófsmælir með fjölda níu tvílita spegla.(b) Nýr níu lita litrófsmælir með tveggja laga tvílaga speglaflokki.Innfallsljósstreymi C0 er skipt í níu litað ljósstreymi C1-C9 og greint af myndflögu S.
Þróaði nýi níu lita litrófsmælirinn er með tveggja laga tvílaga spegilgrind og myndflaga eins og sýnt er á mynd 1b.Í neðra þrepinu eru fimm tvíkróískir speglar hallaðir 45° til hægri, stilltir til hægri frá miðju afmyndarafla.Á efstu hæð eru fimm tvílitnir speglar til viðbótar halla 45° til vinstri og staðsettir frá miðju til vinstri.Tvíkróíski spegill neðra lagsins lengst til vinstri og tvíhyrningsspegill efra lagsins lengst til hægri skarast.Innfallsljósstreymi (C0) er skipt að neðan í fjóra útleiðandi litflæði (C1-C4) með fimm tvílitaspeglum hægra megin og fimm útfallandi litflæði (C5-C4) með fimm tvílitaspeglum á vinstri C9).Eins og hefðbundnir níu lita litrófsmælar eru allir níu litastraumarnir sprautaðir beint inn í myndflöguna (S) og greindir samtímis.Með því að bera saman myndir 1a og 1b má sjá að þegar um er að ræða nýja níu lita litrófsmælirinn er bæði hámarksmunur og lengsta ljósleiðarlengd níu litaflæðisins helmingaður.
Nákvæm smíði ofurlítils tvílaga tvílaga speglafylkis 29 mm (breidd) × 31 mm (dýpt) × 6 mm (hæð) er sýnd á mynd 2. Töfralaga tvíhliða speglafylkingin samanstendur af fimm tvíkróískum speglum hægra megin. (M1-M5) og fimm tvíhliða speglar til vinstri (M6-M9 og annar M5), hver tvíspegill er fastur í efri álfestingunni.Allir tvíkróískir speglar eru settir í þrep til að bæta upp samhliða tilfærslu vegna ljósbrots flæðis í gegnum speglana.Fyrir neðan M1 er bandpasssía (BP) fest.M1 og BP mál eru 10 mm (langhlið) x 1,9 mm (stutt hlið) x 0,5 mm (þykkt).Mál hinna tvílitu spegla sem eftir eru eru 15 mm × 1,9 mm × 0,5 mm.Fylkishalli milli M1 og M2 er 1,7 mm, en fylkishalli annarra tvílitna spegla er 1,6 mm.Á mynd.2c sameinar innfallsljósstreymi C0 og níu litaða ljósstreymi C1-C9, aðskilið með afhólfsfylki spegla.
Smíði tveggja laga tvílaga spegilfylkis.(a) Sjónarhorn og (b) þverskurðarmynd af tveggja laga tvílaga speglaflokki (mál 29 mm x 31 mm x 6 mm).Það samanstendur af fimm tvílitum speglum (M1-M5) staðsettum í neðra laginu, fimm tvíspeglum (M6-M9 og öðrum M5) staðsettum í efra laginu, og bandpassasíu (BP) staðsett fyrir neðan M1.(c) Þverskurðarmynd í lóðréttri átt, með C0 og C1-C9 skarast.
Breidd ljósopsins í láréttri átt, auðkennd með breidd C0 á mynd 2, c, er 1 mm, og í átt hornrétt á planið á mynd 2, c, gefið út af hönnun álfestunnar, – 7 mm.Það er að segja, nýi níu lita litrófsmælirinn er með stóra ljósopstærð 1 mm × 7 mm.Sjónleið C4 er sú lengsta meðal C1-C9 og sjónleið C4 inni í tvíspegluninni, vegna ofangreindrar ofurlítils stærðar (29 mm × 31 mm × 6 mm), er 12 mm.Á sama tíma er sjónleiðlengd C5 styst meðal C1-C9 og sjónleiðlengd C5 er 5,7 mm.Þess vegna er hámarksmunur á ljósleiðarlengd 6,3 mm.Ofangreindar ljósleiðarlengdir eru leiðréttar fyrir ljósleiðarlengd fyrir sjónsendingu M1-M9 og BP (frá kvars).
Litrófseiginleikar М1−М9 og VR eru reiknaðir þannig að flæðið С1, С2, С3, С4, С5, С6, С7, С8 og С9 eru á bylgjulengdarbilinu 520–540, 540–560, 560–58080, 560–580. –600, 600–620, 620–640, 640–660, 660–680 og 680–700 nm, í sömu röð.
Ljósmynd af framleiddu fylki decachromatic spegla er sýnd á mynd 3a.M1-M9 og BP eru límdar á 45° halla og lárétta plan álstuðningsins, í sömu röð, en M1 og BP eru falin aftan á myndinni.
Framleiðsla á fjölda decan spegla og sýning á því.(a) Fjöldi tilbúinna decachromatic spegla.(b) 1 mm × 7 mm níu lita klofinni mynd sem varpað er á pappírsörk sem sett er fyrir framan fjölda litlausra spegla og baklýst með hvítu ljósi.(c) Fjöldi aflitaðra spegla upplýstir með hvítu ljósi að aftan.(d) Níu lita klofningsstraumur sem stafar frá decane spegla fylkinu, sem sést með því að setja reykfylltan akrýlhylki fyrir framan decane spegla fylkið á c og myrkva herbergið.
Mælt flutningsróf M1-M9 C0 við 45° innfallshorn og mælt flutningsróf BP C0 við 0° innfallshorn eru sýnd á myndum.4a.Sendingarróf C1-C9 miðað við CO eru sýnd á myndum.4b.Þessi litróf voru reiknuð út frá litrófunum á myndum.4a í samræmi við ljósleiðina C1-C9 á mynd 4a.1b og 2c.Til dæmis, TS(C4) = TS (BP) × [1 − TS (M1)] × TS (M2) × TS (M3) × TS (M4) × [1 − TS (M5)], TS(C9 ) = TS (BP) × TS (M1) × [1 − TS (M6)] × TS (M7) × TS (M8) × TS (M9) × [1 − TS (M5)], þar sem TS(X) og [ 1 − TS(X)] eru flutnings- og endurkastsróf X, í sömu röð.Eins og sýnt er á mynd 4b eru bandbreidd (bandbreidd ≥50%) C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 og C9 521-540, 541-562, 563-580, 581-602, 603 -623, 624-641, 642-657, 659-680 og 682-699 nm.Þessar niðurstöður eru í samræmi við þróað svið.Að auki er nýtingarvirkni C0 ljóss mikil, það er að meðaltali hámarks C1-C9 ljósgeislun er 92%.
Sendingarróf tvíhliða spegils og skipt níu lita flæði.(a) Mælt útsendingarróf M1-M9 við 45° nýgengi og BP við 0° nýgengi.(b) Sendingarróf C1–C9 miðað við C0 reiknað út frá (a).
Á mynd.Á mynd 3c er fylking tvílitna spegla staðsett lóðrétt þannig að hægri hlið hans á mynd 3a er efst og hvíti geislinn á samsettu LED (C0) er baklýstur.Fylgið af litalausum speglum sem sýnt er á mynd 3a er komið fyrir í 54 mm (hæð) × 58 mm (dýpt) × 8,5 mm (þykkt) millistykki.Á mynd.3d, auk ástandsins sem sýnt er á mynd.3c var reykfylltur akrýltankur settur fyrir framan fjölda aflitaðra spegla, með slökkt ljós í herberginu.Fyrir vikið eru níu tvílitnir straumar sýnilegir í tankinum, sem koma frá fjölda litlausra spegla.Hver klofinn straumur er með rétthyrndan þversnið með stærðina 1 × 7 mm, sem samsvarar ljósopsstærð nýja níu lita litrófsmælisins.Á mynd 3b er pappírsblað sett fyrir framan fjölda tvílitna spegla á mynd 3c og 1 x 7 mm mynd af níu tvíkróískum straumum sem varpað er á pappírinn sést úr stefnu pappírshreyfingar.læki.Litaaðskilnaðarstraumarnir níu á mynd.3b og d eru C4, C3, C2, C1, C5, C6, C7, C8 og C9 ofan frá og niður, sem einnig má sjá á myndum 1 og 2. 1b og 2c.Þeir sjást í litum sem samsvara bylgjulengdum þeirra.Vegna lágs hvíts ljósstyrks ljósdíóðunnar (sjá aukamynd S3) og næmni litamyndavélarinnar sem notuð er til að fanga C9 (682–699 nm) á mynd. Önnur klofningsflæði eru veik.Á sama hátt sást C9 lítillega með berum augum.Á sama tíma lítur C2 (annar straumurinn frá toppnum) grænn út á mynd 3, en lítur gulari út með berum augum.
Umskiptin frá mynd 3c til d eru sýnd í viðbótarmyndbandi 1. Strax eftir að hvíta ljósið frá ljósdíóða fer í gegnum litlausa speglaflokkinn skiptist það samtímis í níu litastrauma.Á endanum dreifðist reykurinn í karinu smám saman ofan frá og niður þannig að níu lituðu duftin hurfu líka ofan frá og niður.Aftur á móti, í viðbótarmyndbandi 2, þegar bylgjulengd ljósstreymis sem lendir á fjölda litlausra spegla var breytt úr löngum í stutta í röðinni 690, 671, 650, 632, 610, 589, 568, 550 og 532 nm ., Aðeins samsvarandi klofnir straumar af níu skiptu straumunum í röð C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2 og C1 eru sýndir.Akrýllóninu er skipt út fyrir kvarslaug og flögurnar í hverju shunted rennsli má greinilega sjá frá hallandi upp á við.Að auki er undirmyndbandi 3 breytt þannig að bylgjulengdarbreytingarhluti undirmyndbands 2 er endurspilaður.Þetta er mælskulegasta tjáningin á einkennum decochromatic speglafjölda.
Ofangreindar niðurstöður sýna að framleidda litrófsspeglaflokkurinn eða nýi níu lita litrófsmælirinn virkar eins og til er ætlast.Nýi níu lita litrófsmælirinn er myndaður með því að setja upp fjölda aflitalausra spegla með millistykki beint á myndflöguborðið.
Ljósstreymi með bylgjulengd á bilinu 400 til 750 nm, sent frá fjórum geislapunktum φ50 μm, staðsettir með 1 mm millibili í átt sem er hornrétt á planið á mynd 2c, í sömu röð. Rannsóknir 31, 34. Fjögur linsu fylkið samanstendur af fjórar linsur φ1 mm með brennivídd 1,4 mm og 1 mm hæð.Fjórir samsettir straumar (fjórir C0) falla á DP nýs níu lita litrófsmælis, með 1 mm millibili.Fjöldi tvílita spegla skiptir hverjum straumi (C0) í níu litastrauma (C1-C9).36 straumunum sem myndast (fjögur sett af C1-C9) er síðan sprautað beint inn í CMOS (S) myndflögu sem er beintengdur við fjölda tvíkróískra spegla.Þar af leiðandi, eins og sýnt er á mynd 5a, vegna lítils hámarks ljósleiðarmunar og stuttrar hámarks sjónleiðar, greindust myndir af öllum 36 straumunum samtímis og greinilega með sömu stærð.Samkvæmt niðurstreymisrófunum (sjá viðbótarmynd S4) er myndstyrkur hópanna fjögurra C1, C2 og C3 tiltölulega lítill.Þrjátíu og sex myndir voru 0,57 ± 0,05 mm að stærð (meðaltal ± SD).Þannig var myndstækkunin að meðaltali 11,4.Lóðrétt bil á milli mynda er að meðaltali 1 mm (sama bil og linsufylki) og lárétta bilið er að meðaltali 1,6 mm (sama bil og tvíhliða speglafylki).Vegna þess að myndstærðin er miklu minni en fjarlægðin á milli mynda er hægt að mæla hverja mynd sjálfstætt (með lítilli þverræðu).Á sama tíma eru myndir af tuttugu og átta straumum sem teknar voru upp með hefðbundnum sjö lita litrófsmæli sem notaður var í fyrri rannsókn okkar sýndar á mynd 5 B. Fjöldi sjö tvílita spegla var búin til með því að fjarlægja tvo tvílita spegla lengst til hægri úr fylkinu níu tvílita spegla. speglar á mynd 1a.Ekki eru allar myndir skarpar, myndstærðin stækkar úr C1 í C7.Tuttugu og átta myndir eru 0,70 ± 0,19 mm að stærð.Þannig er erfitt að viðhalda hárri upplausn í öllum myndum.Fráviksstuðullinn (CV) fyrir myndstærð 28 á mynd 5b var 28%, en CV fyrir myndstærð 36 á mynd 5a lækkaði í 9%.Ofangreindar niðurstöður sýna að nýi níu lita litrófsmælirinn eykur ekki aðeins fjölda samtímis mældra lita úr sjö í níu heldur hefur hann einnig háa myndupplausn fyrir hvern lit.
Samanburður á gæðum klofnu myndarinnar sem myndast af hefðbundnum og nýjum litrófsmælum.(a) Fjórir hópar af níu lita aðskildum myndum (C1-C9) myndaðir af nýja níu lita litrófsmælinum.(b) Fjögur sett af sjö lita aðskildum myndum (C1-C7) mynduð með hefðbundnum sjö lita litrófsmæli.Flæði (C0) með bylgjulengd frá 400 til 750 nm frá fjórum losunarstöðum eru samræmd og falla á hvern litrófsmæli.
Litrófseiginleikar níu lita litrófsmælisins voru metnir með tilraunum og matsniðurstöðurnar eru sýndar á mynd 6. Athugið að mynd 6a sýnir sömu niðurstöður og mynd 5a, þ.e. við bylgjulengdir 4 C0 400–750 nm, finnast allar 36 myndirnar (4 hópar C1–C9).Þvert á móti, eins og sýnt er á mynd. 6b–j, þegar hver CO hefur tiltekna bylgjulengd 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 eða 690 nm, eru næstum aðeins fjórar samsvarandi myndir (fjórar hópar sem greindust C1, C2, C3, C4, C5, C6, C7, C8 eða C9).Hins vegar eru sumar af myndunum við hlið samsvarandi fjórum myndum mjög veikt greindar vegna þess að C1–C9 flutningsrófið sem sýnt er á mynd 4b skarast örlítið og hver C0 hefur 10 nm band á tiltekinni bylgjulengd eins og lýst er í aðferðinni.Þessar niðurstöður eru í samræmi við C1-C9 flutningsrófið sem sýnt er á myndum.4b og viðbótarmyndbönd 2 og 3. Með öðrum orðum virkar níu litrófsmælirinn eins og búist var við miðað við niðurstöðurnar sem sýndar eru á mynd.4b.Þess vegna er ályktað að myndstyrksdreifing C1-C9 sé litróf hvers C0.
Litrófseiginleikar níu lita litrófsmælis.Nýi níu lita litrófsmælirinn myndar fjögur sett af níu lita aðskildum myndum (C1-C9) þegar innfallsljósið (fjórir C0) hefur bylgjulengd (a) 400-750 nm (eins og sýnt er á mynd 5a), (b) 530 nm.nm, (c) 550 nm, (d) 570 nm, (e) 590 nm, (f) 610 nm, (g) 630 nm, (h) 650 nm, (i) 670 nm, (j) 690 nm, í sömu röð.
Þróaði níu lita litrófsmælirinn var notaður fyrir fjögurra háræðarafnám (fyrir nánari upplýsingar, sjá viðbótarefni)31,34,35.Fjögurra háræða fylkið samanstendur af fjórum háræðum (ytra þvermál 360 μm og innra þvermál 50 μm) staðsett með 1 mm millibili á leysigeislunarstaðnum.Sýni sem innihalda DNA brot merkt með 8 litarefnum, nefnilega FL-6C (litur 1), JOE-6C (litur 2), dR6G (litur 3), TMR-6C (litur 4), CXR-6C (litur 5), TOM- 6C (litur 6), LIZ (litur 7) og WEN (litur 8) í hækkandi röð flúrljómandi bylgjulengdar, aðskilin í hverjum fjögurra háræða (hér á eftir nefnd Cap1, Cap2, Cap3 og Cap4).Flúrljómun af völdum leysis frá Cap1-Cap4 var sett saman með fjórum linsum og skráð samtímis með níu lita litrófsmæli.Styrkleiki níu lita (C1-C9) flúrljómunar meðan á rafhleðslu stendur, það er níu lita rafhleðslurit hvers háræða, er sýnd á mynd 7a.Jafngildi níu lita rafhljóðrit er fengin í Cap1-Cap4.Eins og gefið er til kynna með Cap1 örvunum á mynd 7a, sýna átta topparnir á hverju níu lita rafskauti eina flúrljómun frá Dye1-Dye8, í sömu röð.
Samtímis magngreining átta litarefna með því að nota níu lita fjögurra háræðarafmæli.(a) Níu lita (C1-C9) rafskaut af hverri háræð.Topparnir átta sem tilgreindir eru með örvum Cap1 sýna einstaka flúrljómunarlosun átta litarefna (Dye1-Dye8).Litirnir á örvunum samsvara litunum (b) og (c).(b) Flúrljómunarróf átta litarefna (Dye1-Dye8) í hverri háræð.c Rafskautsrit af átta litarefnum (Dye1-Dye8) í hverri háræð.Toppar Dye7-merktra DNA búta eru sýndir með örvum og Cap4 basalengdir þeirra eru sýndar.
Styrktardreifing C1–C9 á átta toppum er sýnd á myndum.7b, í sömu röð.Vegna þess að bæði C1-C9 og Dye1-Dye8 eru í bylgjulengdaröð, sýna átta dreifingarnar á mynd 7b flúrljómunarróf Dye1-Dye8 í röð frá vinstri til hægri.Í þessari rannsókn birtast Dye1, Dye2, Dye3, Dye4, Dye5, Dye6, Dye7 og Dye8 í magenta, fjólubláum, bláum, bláleitum, grænum, gulum, appelsínugulum og rauðum, í sömu röð.Athugið að litirnir á örvunum á mynd 7a samsvara litarlitunum á mynd 7b.C1-C9 flúrljómunarstyrkur fyrir hvert litróf á mynd 7b var staðlað þannig að summa þeirra jafngildir einum.Átta jafngild flúrljómunarróf voru fengin úr Cap1-Cap4.Maður getur greinilega fylgst með litrófsskörun flúrljómunar milli litarefnis 1-litarefnis 8.
Eins og sýnt er á mynd 7c, fyrir hverja háræð, var níu lita rafhljóðritinu á mynd 7a breytt í átta litarefnisrafrit með fjölþáttagreiningu sem byggir á átta flúrljómunarrófunum á mynd 7b (sjá viðbótarefni fyrir nánari upplýsingar).Þar sem litrófskörun flúrljómunar á mynd 7a er ekki sýnd á mynd 7c, er hægt að bera kennsl á Dye1-Dye8 og mæla fyrir sig á hverjum tímapunkti, jafnvel þótt mismunandi magn af Dye1-Dye8 flúrljómi á sama tíma.Þetta er ekki hægt að gera með hefðbundinni sjö lita uppgötvun31, en hægt er að ná þessu með þróaðri níu lita uppgötvun.Eins og sést með örvunum Cap1 á mynd 7c, eru aðeins flúrljómandi losunareintökin Dye3 (blár), Dye8 (rautt), Dye5 (grænn), Dye4 (blár), Dye2 (fjólublár), Dye1 (magenta) og Dye6 (Yellow) ) sést í væntanlegri tímaröð.Fyrir flúrljómandi losun litarefnis 7 (appelsínugult), auk einstaks toppsins sem tilgreindur er með appelsínugulu örinni, sáust nokkrir aðrir stakir toppar.Þessi niðurstaða er vegna þess að sýnin innihéldu stærðarstaðla, Dye7 merkt DNA brot með mismunandi basalengd.Eins og sýnt er á mynd 7c, fyrir Cap4 eru þessar grunnlengdir 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214 og 220 grunnlengdir.
Helstu eiginleikar níu lita litrófsmælisins, þróaður með því að nota fylki tveggja laga tvílaga spegla, eru smæð og einföld hönnun.Þar sem fjöldi litlausra spegla inni í millistykkinu sem sýnt er á mynd.3c festur beint á myndflöguborðið (sjá mynd S1 og S2), hefur níu lita litrófsmælirinn sömu stærð og millistykkið, þ.e. 54 × 58 × 8,5 mm.(þykkt).Þessi ofurlítil stærð er tveimur til þremur stærðargráðum minni en hefðbundnir litrófsmælar sem nota rist eða prisma.Þar að auki, þar sem níu lita litrófsmælirinn er stilltur þannig að ljós lendir á yfirborði myndflögunnar hornrétt, er auðvelt að úthluta plássi fyrir níu lita litrófsmælirinn í kerfum eins og smásjáum, flæðiflæðismælum eða greiningartækjum.Háræðarrist rafdráttargreiningartæki fyrir enn meiri smæðingu kerfisins.Á sama tíma er stærð tíu tvílita spegla og bandpassíusía sem notuð eru í níu lita litrófsmælinum aðeins 10×1,9×0,5 mm eða 15×1,9×0,5 mm.Þannig er hægt að klippa meira en 100 svona litla tvíhliða spegla og bandpass síur, í sömu röð, úr tvílitnum spegli og 60 mm2 bandpasssíu, í sömu röð.Þess vegna er hægt að framleiða fjölda litlausra spegla með litlum tilkostnaði.
Annar eiginleiki níu lita litrófsmælisins er framúrskarandi litrófseiginleikar hans.Sérstaklega leyfir það öflun litrófsmynda af skyndimyndum, það er samtímis öflun mynda með litrófsupplýsingum.Fyrir hverja mynd fékkst samfellt litróf með bylgjulengdarsviði frá 520 til 700 nm og upplausn 20 nm.Með öðrum orðum greinast níu litastyrkur ljóss fyrir hverja mynd, þ.e. níu 20 nm bönd sem deila bylgjulengdarsviðinu jafnt frá 520 til 700 nm.Með því að breyta litrófseiginleikum tvísýna spegilsins og bandpasssíunnar er hægt að stilla bylgjulengdarsvið níu böndanna og breidd hvers bands.Níu litagreiningu er ekki aðeins hægt að nota fyrir flúrljómunarmælingar með litrófsmyndgreiningu (eins og lýst er í þessari skýrslu), heldur einnig fyrir mörg önnur algeng forrit sem nota litrófsmyndgreiningu.Þó oflitrófsmyndgreining geti greint hundruð lita, hefur komið í ljós að jafnvel með verulegri fækkun á fjölda greinanlegra lita er hægt að bera kennsl á marga hluti á sjónsviðinu með nægilega nákvæmni fyrir margar notkunarsvið38,39,40.Vegna þess að staðbundin upplausn, litrófsupplausn og tímaupplausn hafa skiptingu í litrófsmyndagerð, getur fækkun lita bætt staðbundna upplausn og tímaupplausn.Það getur líka notað einfalda litrófsmæla eins og þann sem þróaður var í þessari rannsókn og dregið enn frekar úr útreikningum.
Í þessari rannsókn voru átta litarefni magngreind samtímis með litrófsaðskilnaði þeirra flúrljómunarrófs sem skarast á grundvelli greiningar á níu litum.Hægt er að mæla allt að níu litarefni samtímis og lifa saman í tíma og rúmi.Sérstakur kostur níu lita litrófsmælisins er mikið ljósstreymi og stórt ljósop (1 × 7 mm).Decane speglaflokkurinn hefur hámarksflutning sem nemur 92% af ljósinu frá ljósopinu á hverju af níu bylgjulengdarsviðunum.Skilvirkni þess að nota innfallsljós á bylgjulengdarbilinu frá 520 til 700 nm er næstum 100%.Á svo breiðu sviði bylgjulengda getur ekkert diffraction rist veitt svo mikla notkunarhagkvæmni.Jafnvel þó að sveigjanleiki sveigjurita fari yfir 90% við ákveðna bylgjulengd, eftir því sem munurinn á þeirri bylgjulengd og tiltekinni bylgjulengd eykst, minnkar sveifluvirknin við aðra bylgjulengd41.Hægt er að lengja ljósopsbreiddina hornrétt á stefnu plansins á mynd 2c úr 7 mm í breidd myndflögunnar, eins og þegar um er að ræða myndflöguna sem notuð er í þessari rannsókn, með því að breyta örlítið afmyndavélinni.
Níu lita litrófsmælirinn er ekki aðeins hægt að nota fyrir háræðarafnám, eins og sýnt er í þessari rannsókn, heldur einnig í ýmsum öðrum tilgangi.Til dæmis, eins og sýnt er á myndinni hér að neðan, er hægt að nota níu lita litrófsmæli á flúrljómunarsmásjá.Plan sýnisins er sýnt á myndflögu níu lita litrófsmælisins í gegnum 10x hlutlægt.Ljósfjarlægðin milli linsunnar og myndflögunnar er 200 mm, en sjónfjarlægðin milli innfallsyfirborðs níu lita litrófsmælisins og myndflögunnar er aðeins 12 mm.Þess vegna var myndin skorin í um það bil á stærð við ljósop (1 × 7 mm) í innfallsplaninu og skipt í níu litmyndir.Það er að segja að hægt er að taka litrófsmynd af níu lita skyndimynd á 0,1×0,7 mm svæði í sýnisplaninu.Að auki er hægt að fá níu lita litrófsmynd af stærra svæði á sýnishorninu með því að skanna sýnið miðað við hlutefnið í láréttri átt á mynd 2c.
Litlausir speglaflokkar íhlutir, nefnilega M1-M9 og BP, voru sérsmíðaðir af Asahi Spectra Co., Ltd. með því að nota staðlaðar úrkomuaðferðir.Fjöllaga raforkuefni var borið sérstaklega á tíu kvarsplötur 60 × 60 mm að stærð og 0,5 mm þykkar, sem uppfylltu eftirfarandi kröfur: M1: IA = 45°, R ≥ 90% við 520–590 nm, Tave ≥ 90% við 610– 610 nm.700 nm, M2: IA = 45°, R ≥ 90% við 520–530 nm, Tave ≥ 90% við 550–600 nm, M3: IA = 45°, R ≥ 90% við 540–550 nm, Tave ≥ % við 570–600 nm, M4: IA = 45°, R ≥ 90% við 560–570 nm, Tave ≥ 90% við 590–600 nm, M5: IA = 45°, R ≥ 98% við 580-6nm , R ≥ 98% við 680–700 nm, M6: IA = 45°, Tave ≥ 90% við 600–610 nm, R ≥ 90% við 630–700 nm, M7: IA = 45°, R ≥ 9. 620–630 nm, Taw ≥ 90% við 650–700 nm, M8: IA = 45°, R ≥ 90% við 640–650 nm, Taw ≥ 90% við 670–700 nm, M9: IA ≥ 90% við 650-670 nm, Tave ≥ 90% við 690-700 nm, BP: IA = 0°, T ≤ 0,01% við 505 nm, Tave ≥ 95% við 530-690% 0 nm við 530-690% 0 nm við -690 nm og T ≤ 1% við 725-750 nm, þar sem IA, T, Tave og R eru innfallshorn, geislun, meðalgeislun og óskautað endurkast ljóss.
Hvítt ljós (C0) með bylgjulengdarsviðinu 400–750 nm frá LED ljósgjafa (AS 3000, AS ONE CORPORATION) var safnað saman og lenti lóðrétt á DP fylkis tvíkróískra spegla.Hvíta ljósróf LED er sýnt á aukamynd S3.Settu akrýltank (mál 150 × 150 × 30 mm) beint fyrir framan decamera spegla fylkið, á móti PSU.Reyknum sem myndaðist þegar þurrís var sökkt í vatn var síðan hellt í akrýltank til að fylgjast með níu lita C1-C9 klofnum straumum sem streyma frá fjölda litlausra spegla.
Að öðrum kosti er samsett hvíta ljósið (C0) leitt í gegnum síu áður en það fer inn í DP.Síurnar voru upphaflega hlutlausar þéttleikasíur með ljósþéttni 0,6.Notaðu síðan vélknúna síu (FW212C, FW212C, Thorlabs).Að lokum skaltu kveikja aftur á ND síunni.Bandbreidd bandpassa síanna níu samsvarar C9, C8, C7, C6, C5, C4, C3, C2 og C1, í sömu röð.Kvarsfrumur með innri mál 40 (sjónlengd) x 42,5 (hæð) x 10 mm (breidd) var sett fyrir framan fjölda aflitna spegla, á móti BP.Reykurinn er síðan borinn í gegnum rör inn í kvarsklefann til að viðhalda styrk reyksins í kvarsklefanum til að sjá níu lita C1-C9 klofna strauma sem streyma frá litlausa speglaflokknum.
Myndband af níu lita klofna ljósstraumnum sem stafar frá fjölda decanic spegla var tekið í tímaskekkjuham á iPhone XS.Taktu myndir af senunni við 1 ramma á sekúndu og settu myndirnar saman til að búa til myndskeið á 30 ramma á sekúndu (fyrir valfrjálst myndband 1) eða 24 ramma á sekúndu (fyrir valfrjálst myndskeið 2 og 3).
Settu 50 µm þykka ryðfríu stáli plötu (með fjórum 50 µm götum í þvermál með 1 mm millibili) á dreifingarplötuna.Ljós með bylgjulengd 400-750 nm er geislað á dreifiplötuna, sem fæst með því að leiða ljós frá halógenlampa í gegnum stutta sendingarsíu með 700 nm afskurðarbylgjulengd.Ljósrófið er sýnt á aukamynd S4.Að öðrum kosti fer ljósið einnig í gegnum eina af 10 nm bandpass síunum með miðju við 530, 550, 570, 590, 610, 630, 650, 670 og 690 nm og lendir á dreifiplötunni.Í kjölfarið mynduðust fjórir geislapunktar með þvermál φ50 μm og mismunandi bylgjulengdir á ryðfríu stáli plötu á móti dreifiplötunni.
Fjögurra háræða fylki með fjórum linsum er fest á níu lita litrófsmæli eins og sýnt er á myndum 1 og 2. C1 og C2.Háræðarnar fjórar og linsurnar fjórar voru þær sömu og í fyrri rannsóknum31,34.Geislageisli með bylgjulengd 505 nm og afl 15 mW er geislaður samtímis og jafnt frá hlið að útstreymispunktum fjögurra háræða.Flúrljómunin sem gefin er frá sér frá hverjum losunarpunkti er sameinuð með samsvarandi linsu og aðskilin í níu litastrauma með fjölda litlausra spegla.36 straumunum sem myndaðist var síðan sprautað beint inn í CMOS myndflögu (C11440–52U, Hamamatsu Photonics K·K.), og myndir þeirra voru teknar upp samtímis.
ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Reaction Kit (Applied Biosystems), 4 µl GeneScan™ 600 LIZ™ litarefni var blandað fyrir hverja háræð með því að blanda 1 µl PowerPlex® 6C Matrix Standard (Promega Corporation), 1 µl blöndunarstærðarstaðli.v2.0 (Thermo Fisher Scientific) og 14 µl af vatni.PowerPlex® 6C Matrix Standard samanstendur af sex DNA brotum merktum sex litarefnum: FL-6C, JOE-6C, TMR-6C, CXR-6C, TOM-6C og WEN, í röð eftir hámarksbylgjulengd.Basalengdir þessara DNA brota eru ekki gefnar upp, en basalengdarröð DNA brota merkt með WEN, CXR-6C, TMR-6C, JOE-6C, FL-6C og TOM-6C er þekkt.Blandan í ABI PRISM® BigDye® Primer Cycle Sequencing Ready Reaction Kit inniheldur DNA brot merkt með dR6G litarefni.Lengd basa DNA-brotanna er heldur ekki gefin upp.GeneScan™ 600 LIZ™ Dye Size Standard v2.0 inniheldur 36 LIZ-merkt DNA brot.Basalengdir þessara DNA búta eru 20, 40, 60, 80, 100, 114, 120, 140, 160, 180, 200, 214, 220, 240, 250, 260, 280, 300, 300, 40, 3, 4 360, 380, 400, 414, 420, 440, 460, 480, 500, 514, 520, 540, 560, 580 og 600 grunnur.Sýnin voru eðlislöguð við 94°C í 3 mínútur, síðan kæld á ís í 5 mínútur.Sýnum var sprautað í hverja háræð við 26 V/cm í 9 sekúndur og aðskilin í hverja háræð fyllt með POP-7™ fjölliðalausn (Thermo Fisher Scientific) með virka lengd 36 cm og spennu 181 V/cm og horn 60°.FRÁ.
Öll gögn sem fengust eða greind í tengslum við þessa rannsókn eru innifalin í þessari birtu grein og viðbótarupplýsingum hennar.Önnur gögn sem skipta máli fyrir þessa rannsókn eru fáanleg frá viðkomandi höfundum gegn sanngjörnu beiðni.
Khan, MJ, Khan, HS, Yousaf, A., Khurshid, K., og Abbas, A. Núverandi straumar í hyperspectral myndgreiningu: endurskoðun.Fáðu aðgang að IEEE 6, 14118–14129.https://doi.org/10.1109/ACCESS.2018.2812999 (2018).
Vaughan, AH Stjörnufræðileg víxlfræðileg Fabry-Perot litrófsgreining.setja upp.Séra Astron.stjarneðlisfræði.5, 139-167.https://doi.org/10.1146/annurev.aa.05.090167.001035 (1967).
Goetz, AFH, Wein, G., Solomon, JE og Rock, BN Spectroscopy of Earth fjarkönnunarmyndir.Vísindi 228, 1147–1153.https://doi.org/10.1126/science.228.4704.1147 (1985).
Yokoya, N., Grohnfeldt, C. og Chanussot, J. Fusion of hyperspectral and multispectral data: a comparative review of recent publics.IEEE Jarðvísindi.Tímarit um fjarkönnun.5:29–56.https://doi.org/10.1109/MGRS.2016.2637824 (2017).
Gowen, AA, O'Donnell, SP, Cullen, PJ, Downey, G. og Frias, JM Hyperspectral myndgreining er nýtt greiningartæki fyrir gæðaeftirlit og matvælaöryggi.Stefna í matvælafræði.tækni.18, 590-598.https://doi.org/10.1016/j.tifs.2007.06.001 (2007).
ElMasri, G., Mandour, N., Al-Rejaye, S., Belin, E. og Rousseau, D. Nýlegar umsóknir um fjölrófsmyndgreiningu til að fylgjast með svipgerð og gæðum fræs – endurskoðun.Skynjarar 19, 1090 (2019).
Liang, H. Framfarir í fjölrófs- og hálitrófsmyndun fyrir fornleifafræði og listvernd.Sæktu um líkamlegt 106, 309–323.https://doi.org/10.1007/s00339-011-6689-1 (2012).
Edelman GJ, Gaston E., van Leeuwen TG, Cullen PJ og Alders MKG Hyperspectral myndgreining fyrir snertilausa greiningu á réttarrannsóknum.Glæpamennska.innri 223, 28-39.https://doi.org/10.1016/j.forsciint.2012.09.012 (2012).