Anwendungs analyze | Anwendung von Hoch geschwindigkeit kameras, sCMOS-Wissenschaft kameras und Partikelbild-Velocimetrie-Systemen (PIV) in Mikro-und nanos ka ligen Strömungen
Am April 20 wurde das 4. Micro-Nano Scale Flow Symposium in Hangzhou erfolgreich abgeschlossen. Die Konferenz konzentrierte sich auf Schlüssel themen wie Mikro fluss technologie, komplexe Strömungs phänomene und-mechanismen sowie Flow Engineering-Anwendungen im Mikro-Nano-Maßstab.
Die wissenschaft lichen Instrumente von Revealer wurden mit ihren unabhängig entwickelten Hoch geschwindigkeit kameras, sCMOS-Wissenschaft kameras und PIV-Systemen (Partikelbild-Velocimetry) zur Teilnahme an der Konferenz eingeladen. und demonstrierte den an der Konferenz teilnehmen den Experten und Wissenschaftlern typische Anwendungen auf dem Gebiet der mikro nanos ka ligen Fluss forschung.
Anwendungs richtung 1-Mikrofluidik
Die Mikro fluidik umfasst die Erzeugung, Manipulation und den komplexen Zell fluss in Mikro kanälen.
Mit ihrer hohen zeitlichen und räumlichen Auflösung kann die Hoch geschwindigkeit kamera den transienten Prozess des Aufspaltens, Zusammenführens und Interagierens mit der Kanal wand im mikro fluid ischen Chip kanal klar erfassen.
In den Mikro kanälen von Mikro fluid chips zeigt der Flüssigkeits fluss komplexe Laminar-und Wirbel phänomene, und es ist schwierig, detaillierte Geschwindigkeit sfeld informationen unter Verwendung herkömmlicher Punkt mess methoden zu erhalten. Das Micro -PIV-Durchfluss feld messsystem fügt der Mikro flüssigkeit Tracer partikel hinzu, verwendet Laserlicht quellen zur Beleuchtung, verwendet eine Hoch geschwindigkeit kamera, um die Bewegung der fehlenden Partikel aufzu zeichnen. und kombiniert dann die Analyse des PIV-Algorithmus mit Kreuz korrelation, um das Geschwindigkeit vektor feld der Flüssigkeit im Mikro kanal mit hoher Präzision zu erhalten.
Anwendungs richtung 2-Droplet Dynamics
Die Tröpfchen dynamik ist eines der wichtigsten Themen in der Mikro-und nanos ka ligen Fluss forschung.
Die Erzeugung von Satelliten tröpfchen ist in der Regel in sehr kurzer Zeit abgeschlossen. Mit einer Belichtung szeit von Hunderten von Nanosekunden und einer ultra hohen Bildrate von Zehntausenden von Bildern pro Sekunde zerlegen Hoch geschwindigkeit kameras transiente Prozesse in Zeit-Raum-Sequenz bilder. Basierend auf den Sequenz bildern messen die Forscher dynamische Indikatoren wie die Größen verteilung, die Rück prall geschwindigkeit und den Kontakt winkel der stotterten Tröpfchen, wenn sie auf die Wand treffen.
Während der Bildung, Spaltung und Kollision von Tröpfchen erzeugt das interne Strömungs feld auch subtile und sich schnell ändernde Strömungs strukturen. Das Mikro-PIV-System kann die Einschränkungen herkömmlicher Messmethoden durchbrechen, bei denen es schwierig ist, winzige Strömungs feld änderungen zu erfassen, und die Bildung, Entwicklung und Entwicklung winziger Wirbel in den Tröpfchen deutlich darstellen. Es kann auch die Änderungen der Geschwindigkeit gradienten zwischen verschiedenen Regionen innerhalb der Tröpfchen charakterisieren und Daten unterstützung für die Untersuchung des Strömungs mechanismus in den Tröpfchen bieten.
Anwendungs richtung 3- Biofluid-Mechanik
Die Bio fluid mechanik konzentriert sich auf Fluid phänomene in Organismen, wie z. B. die Bewegung von Zellen in einer Bio fluid umgebung. In der Zell bewegungs forschung, indem bestimmte Moleküle auf der Zell oberfläche oder Skelett proteine in der Zelle fluoreszenz markiert werden, die dynamische Verteilung und Veränderungen dieser Moleküle während der Zell bewegung kann in Echtzeit mit sCMOS-wissenschaft lichen Kameras überwacht werden, um den molekularen Mechanismus der Zell bewegung und die Reaktions beziehung zwischen Zellen und externen Signalen aufzudecken. Bereitstellung eines leistungs starken Werkzeugs für eingehende Forschungen zur Zell signal transduktion und zu molekularen Mechanismen in der Bio fluid mechanik.
Anwendungs richtung 4-Schnitts telle fluss
Die Grenzflächen strömung konzentriert sich auf die Grenzflächen phänomene zwischen Gas und Flüssigkeit, Flüssigkeit und Feststoff, wie z. B. das Ausbreiten, Brechen und Kollaps von Flüssigkeit auf der Oberfläche von Mikro-Nanos trukturen. Mit einer Zeitmikroskop-Hoch geschwindigkeit kamera kann der dynamische Änderungs prozess der Schnitts telle erfasst werden.
Anwendungs richtung 5-Mikrofluidik
Jets im Mikro-Nano-Maßstab werden leicht von Faktoren wie Oberflächen spannung, visko elastischem Effekt und Temperatur gradienten beeinflusst, und ihre Morphologie ändert sich. Beispiels weise können Verformung, Dehnung, Biegung und Bruch im Anfangs-und Entwicklungs stadium auftreten.
Basierend auf der Hoch geschwindigkeit fotografie technologie der Hoch geschwindigkeit kamera wird die gerade Linie des Strahls zu Beginn des Auswurfs aus der mikrometer großen Düse visuell und vollständig auf gezeichnet.
Das Segment geht aufgrund von Oberflächen spannung, Viskose kraft usw. allmählich in eine gekrümmte und gewellte Form über und liefert Bilddaten für die morpho logische Entwicklung des Strahls.
Basierend auf dem Strömungs feld messsystem der Partikel bild geschwindigkeiten metrie (PIV) werden dem Jet-Fluid im Mikro-Nano-Maßstab fehlende Partikel hinzugefügt, die Messfläche wird durch eine Laserblatt-Lichtquelle beleuchtet, das Partikel bild wird von einer Hoch geschwindigkeit kamera gesammelt, Und die Geschwindigkeit sfeld verteilung innerhalb des Strahls wird durch die Analyse des PIV-Algorithmus erhalten. Das Vorticity feld kann durch Bild verarbeitung weiter berechnet werden, um das Evolutions gesetz der Wirbels truktur und ihre Auswirkungen auf den Jet-Abbruch mechanismus aufzudecken.
5. Schluss folgerung
Von der Beobachtung vorübergehen der Phänomene bis zur Aufdeckung von Mechanismen durch Messdaten spielt die wissenschaft liche Instrument ierung von Hoch geschwindigkeit kameras, wissenschaft lichen sCMOS-Kameras und PIV-Systemen eine wichtige Rolle in der Mikro-und nanos ka ligen Fluss forschung. Da die Zeit auflösung von Hoch geschwindigkeit kameras weiterhin optimiert wird, wird das Signal-Rausch-Verhältnis von wissenschaft lichen Kameras weiter verbessert. und die Vollfeld auflösung fähigkeit von PIV-Systemen wird weiter verbessert. Die Forscher werden die kognitiven Grenzen von Zeit-und Raumskalen bei der Erforschung der Mikro fluidik, der Tröpfchen dynamik und der Schnitts telle wissenschaft erweitern. Bio fluid mechanik und andere Teilbereiche.
Hier sind drei Bilder, drei Drucke aus der Zellbiologie konferenz, ein Familien foto von Hoch geschwindigkeit kameras, wissenschaft liche Scmos-Kameras und Micro-PIV.
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