Astronomija

Kiek keičiasi lygiavertis linijos plotis įvedant 5% išsklaidytą šviesą?

Kiek keičiasi lygiavertis linijos plotis įvedant 5% išsklaidytą šviesą?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Kiek keičiasi lygiavertis linijos plotis įvedant 5% išsklaidytą šviesą? Mes žinome, kad lygiavertis plotis apibrėžiamas kaip $ W = int _ {- infty} ^ { infty} bigg ( frac {1-F _ { nu}} {F_c} bigg) , d nu $; kur $ F _ { nu} $ reiškia srautą tiesėje ir $ F_c $ reiškia srautą kontinuume.

Išmatuotas lygiavertis plotis yra $ W_m = int _ {- lambda_o} ^ { lambda_o} frac {I ( lambda) * (F_c - F_ nu)} {D_c} , d nu $ kuriame $ lambda_o $ yra spektro diapazonas, per kurį galima atsekti profilį, $ I ( lambda) $ yra instrumentinis profilis ir $ D_c $ yra tariamasis tęstinumas.

Jei pasirenkame $ lambda $ kad linijos centre būtų 0, o diapazonas apima 200 angstremų, tada lygiavertis linijos plotis keičiasi 200 USD A cdot 0,05 $ = 10 A? Taigi ar lygiavertis pakeistos linijos plotis priklauso nuo mūsų diapazono? T.y. 140 angstremų, turinčių 5% išsklaidytą šviesą, linijos plotis pakeistų 0,7 A. Ar aš teisus?


Įsivaizduokite savo liniją kaip pločio stačiakampį $ w $ ir gylis $ d $ normalizuoto kontinuumo atžvilgiu.

Be išsklaidytos šviesos linijos užblokuotas plotas yra $ wd $ o jei kontinuumo lygis normalizuojamas iki 1, tai lygiavertis plotis yra $ wd $.

Dabar pridėkite 5% išsklaidytą šviesą. Kontinuumo aukštis yra 1,05 (bet mes jį normalizuosime), o linijos gylis ir plotis vis dar yra $ d $ ir $ w $.

Dabar persiorientuokite padaliję iš 1,05. Linijos plotis yra tas pats, tačiau gylis yra mažesnis 1,05 kartus, taigi ir lygiavertis plotis.


Kosminė rentgeno foninė spinduliuotė

Su labai ilgais XMM-Newton stebėjimais galima pasiekti ribojantį srautą, kurio eiliškumas 10E-16 erg / (s cm & sup2) (su 6 "PŠP), palyginti su maždaug 10E-15 erg / (s cm & sup2) (virš 35 "sija" su ROSAT. Todėl ankstyvojoje Visatoje ieškant diskrečių šaltinių bus pasiekta daug žemesnė painiavos riba. Tai leis išplėsti dabartinius log (N) -log (S) grafikus (iš šaltinių skaičiaus, N, nustatytų tam tikru srauto intervalu [S - S + dS]) populiacijos tyrimams per kosmologines laiko skales. silpnesnės srauto ribos nei anksčiau.

Tipiškos XMM-Newton žymos bus gana ilgos (nuo kelių ks iki 10 ks). Tai kartu su dideliu „XMM-Newton“ fotonų surinkimo plotu padarys vidutinius rentgeno spindulių nustatymus labai jautriomis stebėjimais. Taigi reikšmingų skirtingų šaltinių, darančių įtaką rentgeno fonui, rezultatų taip pat bus atlikta naudojant serijinius šaltinius XMM-Newton taškuose. Gerą šaltinių skaičiaus statistiką galima pasiekti dideliuose dangaus plotuose. Šiame kontekste taip pat svarbu pažymėti, kad „XMM-Newton“ stebės iki 15 keV, kur gaunamos rentgeno spinduliuotės optinis gylis yra mažesnis nei, pavyzdžiui, ROSAT juostoje.

Elipsinės galaktikos ir galaktikų sankaupos

XMM-Newton stebėjimai gali būti naudojami tiriant keletą pagrindinių karšto vidinio klasterio terpės savybių. Erdvinė skiriamoji spektroskopija leis nustatyti radialinius dujų tankio, temperatūros ir metališkumo pokyčius. Žinios apie metališkumą yra svarbios cheminės galaktikų ir dujų raidos grupėse kontekste. Centrinio aušinimo srautai, mažėjant dujų temperatūrai į grupių centrus, gali sukelti sąlyginai vėsių dujų kaupimąsi elipsinių galaktikų ir grupių branduoliniuose regionuose. Tokia medžiaga potencialiai maitina centrinį variklį ir (arba) yra susijusi su šių dienų žvaigždžių susidarymu šiose sistemose. Rentgeno spindulių stebėjimai taip pat gali būti naudojami karštųjų dujų pasiskirstymui ir tokiu būdu medžiagos pasiskirstymui elipsinėse galaktikose ir grupėse. Iki 30% visos galaktikų sankaupos masės nustatyta, kad rentgeno spinduliai skleidžia vidines klasterio dujas. Tai yra reikšminga anksčiau „trūkstamos“ masės dalis, o „XMM-Newton“ suteikia galimybę atsekti net silpnesnes emisijas nei ankstesni palydovai (taigi ir daugiau dujų, taigi ir masės).

Kai kuriais atvejais, pvz. Persėjaus grupė, rentgeno stebėjimai taip pat gali būti naudojami tiriant iš radijo šerdies, esančios masyvioje elipsės formos galaktikoje, sklindančios srovės sąveiką su aplinkos karštomis dujomis.

XMM-Newtono jautrumas leis mums stebėti spiečius kosmologiškai reikšmingiems raudoniems poslinkiams (z> 1), todėl bus atlikti galaktikų grupių ir jų centrinių galaktikų kosmologinės evoliucijos tyrimai. Kaip pavyzdį, čia pateikiame galaktikos spiečiaus „Abell 2199“ EPIC spektroskopijos modeliavimą, apskaičiuotą H. Siddiqui su „XMM-Newton Science Simulator“ (SciSim) programine įranga.

Normalios ir žvaigždžių galaktikos

Karštos jonizuotos terpės tyrimai galaktikose neapsiriboja jų diskais - minkšta rentgeno spinduliuotė buvo aptikta iš iki šiol maždaug 20 netoliese esančių galaktikų aureolių. Dauguma jų yra žvaigždžių žvaigždžių galaktikos (su labai dideliu žvaigždžių susidarymo greičiu), tačiau ir žvaigždžių, nepriskiriamų žvaigždžių žvaigždėms, galaktikos gali turėti pakankamai galios sušildyti savo halus iki rentgeno temperatūros (pvz., NGC 891). Kai kuriais atvejais gali būti įrodyta, kad karštosios dujos, susidariusios daugybe II tipo supernovų, pasiekia pabėgimo greitį. Todėl žvaigždžių srauto supervėjo nuotėkiai yra tikėtinas metalo įpurškimo į tarpgalaktinę erdvę šaltinis. Kadangi daugelyje galaktikų praeityje (esant z = 0,6–0,7) yra labai mėlynos spalvos, rodančios didžiulį žvaigždžių susidarymą, metalų išstūmimo į tarpgalaktinę terpę greitis praeityje galėjo būti daug didesnis nei dabar. Tai galėtų reikšmingai prisidėti prie aptikto metalinio kiekio absorbcijos linijų sistemose, esančiose tolimųjų kvazarų link. „XMM-Newton“ padės mums daug griežčiau suvaržyti įvairius šio scenarijaus aspektus, įskaitant pvz. dujų, paliekančių galaktikas, metališkumas.

Aktyvūs galaktikos branduoliai ir kvazarai

Dabartiniai rentgeno stebėjimai turi spektro skiriamosios gebos trūkumų, riboto energijos pralaidumo juostos pločio, tuo pačiu metu trūkstamų optinių / UV duomenų trūkumą, nepakankamą laiko skiriamąją gebą ar jų derinius. „XMM-Newton“ leis atlikti rentgeno spindulių šaltinių spektroskopiją, kai spektrinė skiriamoji geba yra apie 3,5 eV esant 1 keV energijai (RGS, -1. Tvarka) ir net apie 1,5 eV -2. tarkavimo tvarka. Tai kartu su dideliu efektyviu „XMM-Newton“ plotu ir gerai atrinkta linijos sklaidos funkcija (LSF) leis vartotojams gauti aukšto signalo-triukšmo spektrus energijos diapazone nuo 0,35 iki 2,5 keV (kartu su vidutinės raiškos vaizdais spektroskopija per 0,1–15 keV juostą) išsamiems diagnostinių linijų tyrimams AGN spektruose. Svarbu tai, kad „XMM-Newton“ pralaidumas pasiekia 15 keV energiją, nes esant didelei energijai galima labai giliai prasiskverbti į AGN centrinę sritį dėl to, kad tarpžvaigždinėse žvaigždėse labai absorbuojamas didelio energijos rentgeno spindulių skerspjūvis. reikalas.

Tiriant AGN ir QSO, ypač svarbu, kad šaltinius būtų galima stebėti kartu su optiniu monitoriumi (OM), leidžiančiu ištirti laiko tarpą tarp (pirminio) rentgeno ir (antrinio) optinio / UV spindulių. radiacija - tai kiekis, kuris suteiks esminę informaciją apie vidinį radiacijos transportą, ty iš branduolinės zonos išmetamų teršalų perdirbimą.

Žvaigždžių juodosios skylės, neutroninės žvaigždės, pulsarai, dvejetainės žvaigždės

Kita potencialiai įdomi būsimų XMM-Newton tyrimų sritis yra dvinarių žvaigždžių rentgeno laiko analizė. Rentgeno spinduliavimas stebimas pvz. iš dvejetainių pulsarų. Pulso periodai svyruoja nuo milisekundės režimo iki apytiksliai. 15 minučių. Vienas nepaprastas rentgeno pulsarų bruožas, pavyzdžiui, yra tai, kad jie „sukasi aukštyn“, t. Y. Mažėja jų pulsacijos laikotarpio ilgis laikui bėgant, o radijo pulsarai visada sukasi žemyn. Pulsarų impulsų profiliuose yra informacijos ne tik apie šių sistemų geometrinę konfigūraciją, bet ir apie akrecijos kolonėlę šalia neutroninių žvaigždžių magnetinių ašigalių. EPIC p-n kamera siūlo ypač didelę laiko skiriamąją gebą greitai kintančių šaltinių tyrimams. Kadangi impulsų profilių pokyčius lydi energijos spektrų pokyčiai, teigiama, kad anizotropinės spinduliuotės perdavimas (Thomsono sklaida) turi vaidinti svarbų vaidmenį pulsaruose. Vėlgi, daug informacijos taip pat bus Fe emisijos linijose, nes 6,4 keV spinduliuotę sukelia fluorescencinė pakartotinė nuolatinės emisijos emisija, kurią absorbuoja palyginti vėsios medžiagos, supančios centrinį šaltinį. Taigi rentgeno stebėjimai gali padėti įvairiais būdais tinkamai apriboti radiacijos perdavimo skaičiavimus.

Nauji, patobulinti rentgeno stebėjimai taip pat prisidės prie tikslesnio neutroninių žvaigždžių masės nustatymo, kuriuos galima palyginti su radijo matavimais, norint sužinoti, ar rentgeno spindulių duomenys gali patvirtinti 1,4 saulės masės „kanoninę“ vertę.

Supernovos likučiai

Kai temperatūra svyruoja nuo kelių dešimtųjų keV iki kelių keV, SNR spinduliuoja maksimalią šiluminę spinduliuotę XMM-Newton juostoje. Galima tikėtis gausybės linijų iš tokių elementų kaip Fe, O, Mg, S, Si, Na, Ca, Ni, Ne ir Ar, pirmiausia energijos diapazone nuo maždaug. 0,5–2 keV, bet ir esant didesnėms energijoms (Fe K alfa esant 6,4 keV). Išsamūs šių eilučių tyrimai, atskleidžiant SNR temperatūrą ir jonizacijos struktūrą, yra pirmos klasės branduolių sintezės procesų, vykstančių SN pirmtakinėse žvaigždėse, tarpžvaigždinės medžiagos praturtinimo SNR pagalba ir šoko kaitinimo svarbos diagnostika. .

Taip pat manoma, kad SNR matingai prisideda prie visų išorinių galaktikų minkštųjų rentgeno spindulių spektrų. Ekstragalaktinės supernovos, kurios greičiausiai matomos rentgeno režime (II ir V tipai), turi didžiulius pirmtakus. Tačiau ekstragalaktinių supernovų ir jų likučių rentgeno stebėjimas vis dar retas. Tai lemia tiek ankstesnių misijų, tiek dviejų sričių, kuriose „XMM-Newton“ pasieks didelę pažangą, tiek kampinės raiškos, tiek jautrumo trūkumas.

Karštoji Galaktikos ISM fazė

ROSAT pirmą kartą pateikė išsamų Galaktikos rentgeno aureolės vaizdą. Tačiau į daugelį klausimų liko neatsakyta. „XMM-Newton“ suteikia mums galimybę aplankyti ypač įdomius objektus, kurių jautrumas ir skiriamoji geba yra žymiai geresnė tiek erdviniu, tiek spektriniu režimu. Tokie duomenys sudarys geresnius apribojimus atliekant radiacijos pernašos skaičiavimus, o tai atskleis naują ISM sudėtį ir bendrą energijos balansą, įskaitant jonizacijos šaltinius. Karštųjų dujų metališkumas ir energijos balansas Galaktikos aureolėje yra pagrindiniai parametrai tiriant mūsų Galaktikos cheminę evoliuciją metalų prisodrinant Galaktikos ISM žvaigždžių vėjais ir supernovomis ir metalų pasiskirstymui disko ir halo sąveika (taip vadinama). Galaktikos „fontanai“ arba „kaminai“, atsižvelgiant į ištekėjimo greitį).

Atvėsinkite dujas

Žvaigždžių vainikėliai

Dėl ypatingo jautrumo „XMM-Newton“ leis daug daugiau žvaigždžių (tikriausiai kelis tūkstančius) pasiekti rentgeno spindulių stebėjimui nei bet kuri kita ankstesnė misija. Svarbūs klausimai, kuriuos reikia spręsti atliekant tokius pastebėjimus, yra, pvz. vainikėlių kaitinimo mechanizmas (kuris dar nežinomas) ir įvairūs karštos vainikinės plazmos sąveikos su žvaigždės magnetiniu lauku aspektai. „XMM-Newton“ leis atlikti tiek išsamesnius atskirų žvaigždžių tyrimus, tiek geresnius statistinius daug didesnių mėginių, nei šiuo metu yra, tyrimus.

Netoliese esančios žvaigždės „Capella“ RGS spektro „SciSim“ modeliavimas suteikia įspūdį apie linijų gausą ir spektrinę skiriamąją gebą bei jautrumą, kurio galima tikėtis.

Kometos

„XMM-Newton“ stebėjimai ateityje padės stebėjimo būdu patvirtinti, kuris iš kelių šiuo metu prieštaringų teorinių modelių teisingai apibūdina kometų rentgeno spinduliavimą. Atsižvelgiant į tai, kad šiuo metu literatūroje yra labai ribotas patikimos informacijos kiekis, galima tikėtis, kad XMM-Newton atliks novatorišką darbą šioje srityje. Tačiau reikia nepamiršti, kad „XMM-Newton“ negali stebėti greito kometų judėjimo, kai jie yra netoliese. Vietoj to, reikės leisti šaltiniui praeiti per „XMM-Newton“ regėjimo lauką.


Nanodalelių patarimai ir gudrybės

Prieš kelias dienas surengėme tiesioginį internetinį seminarą pavadinimu & # 8220Nanodalelių dydžio apibūdinimas: patarimai ir gudrybės su „Zetasizer Nano“. & # 8221 Atrodo, kad tai buvo daugelio jūsų susidomėjimo tema, nes & # 8211 atsiprašant & # 8211 Nespėjau atsakyti į visus klausimus, iškilusius pristatymo pabaigoje. Taigi čia yra mano renginio tęsinys.

Norėdami apibendrinti šią santrauką, buvo paskelbta prieš renginį: Nanodalelės apibrėžiamos pagal jų dydį. Šiame pristatyme lyginamos skirtingos dydžio parinkimo technikos, daugiausia dėmesio skiriant eksperimentiniams patarimams ir gudrybėms, kad būtų galima gauti maksimalią vertę iš tokių metodų kaip dinaminis šviesos sklaidos (DLS) su „Malvern Zetasizer“. Į kai kuriuos klausimus bus įtraukta:

  • Kokie yra privalumai, kur yra ribos?
  • Ar jums reikia intensyvumo ar skaičių paskirstymo?
  • Kokį dalelių lūžio rodiklį pasirinkti?

Trumpai aptarti nanodalelių apibrėžimą ir apvažiavimą elektronų mikroskopijoje (TEM, SEM), taip pat mažo kampo rentgeno spindulių sklaidą (SAXS), dėmesys buvo nukreiptas į nanodalelių sekimo analizę (NTA), palyginti su dinamine šviesos sklaida (DLS) . Iš esmės, DLS pateikia puikią statistinę statistiką apie vidutinį dydį (pagal intensyvumą), vidutinį polidispersiškumo indeksą ir vidutiniškai didžiausią išskaidytą matematinę inversiją. Kita vertus, NTA teikia atskirų dalelių sekimą, kad labai pasiskirstytų pagal smailes skaičius ir pagrįstas koncentracijos nustatymas. Kuris paskirstymas yra geresnis? Tai priklauso, jie abu gali būti teisūs. Tęsiant tik DLS, privalumas yra tas, kad intensyvumo pasiskirstymas visada yra teisingas (jei duomenys yra tinkamos kokybės), neatsižvelgiant į medžiagos lūžio rodiklį. Tai vyksta tik tada, kai tūrio ar skaičių pasiskirstymas gaunamas iš intensyvumo duomenų & # 8211, tačiau net ir tada tikroms nanodalelėms tai bus labai svarbu.

Klausimas: Jei turiu micelių ir liposomų mišinį su DLS, kuris matavimo metodas atspindės tikrąjį dydžio pasiskirstymą? Intensyvumas, tūris ar skaičius? Koks yra kiekvieno pranašumas ir trūkumas? Dėkoju!
A: Jei turite mažų micelių ir didesnes liposomas, tada intensyvumo pasiskirstymas parodys didesnį liposomų indėlį (sklaidos intensyvumu), o skaičių pasiskirstymas parodys didesnį micelių indėlį (pagal skaičių). Šie rezultatai teisingi. Skaičių pasiskirstymai pabrėžia rūšis, kuriose yra didžiausias dalelių skaičius (kurios dažniausiai būna mažesnės).Intensyvumo pasiskirstymai pabrėžia rūšį, kurios sklaidos intensyvumas yra didžiausias, prisidedantis prie bendro rezultato (kuris dažniausiai būna didesnis). Jei bandote padaryti labai švarius mėginius be didelių agregatų, naudokite intensyvumo skirstinį, kuris, beje, yra bet kuriuo atveju pageidaujamas DLS metodas. Jei ruošiatės pamatyti daugiausia mažiausias nanodaleles, išbandykite skaičių paskirstymą (jei DLS rezultatai yra geros duomenų kokybės).

Klausimas: ar galite gauti naudingos informacijos apie DLS egzosomos, jei NTA instrumento nėra? Pagal piko intensyvumą turime didesnes pūsleles, tačiau pagal smailės tūrį dauguma jų yra & lt100 nm. Panašu, kad dažniausiai pranešama apie piko intensyvumą.
A: Jei jūsų mėginys yra pakankamai švarus & # 8220 (t. Y. Jame nėra didelių ląstelių nuolaužų ir kt.) Ir yra pakankamai egzosomų (kad būtų pakankamai sklaidos intensyvumo), tada DLS gali suteikti informacijos. Yra keletas leidinių apie tai. Taip, pagal tūrį piko vidurkis dažnai bus mažesnis (žr. Tinklaraščio įrašą) & # 8211, o skaičius gali būti dar mažesnis. NTA nustato skaičių pasiskirstymą. Didžiausias intensyvumas dažniausiai būdingas DLS, nes jis yra artimiausias matavimui (t. Y. Sklaidančių dalelių intensyvumas).

Klausimas: matuojant to paties mėginio priekinę arba atbulinę sklaidą, pastebimas visiškai skirtingas dydis. Ar galite tai paaiškinti?
A: Labai mažoms nanodalelėms sklaidos profilis yra izotropinis, o tai reiškia, kad tas pats šviesos kiekis yra išsklaidytas visomis kryptimis. Didesnėms dalelėms sklaidos profilis pasikeis, kad tam tikrais kampais būtų rodomi maksimumai ir minimumai (kaip parodyta kairėje esančioje nuotraukoje). Apskritai, didesnės dalelės išsklaido santykinai daug daugiau šviesos į priekį nukreiptais kampais. Jei dabar duomenys lyginami tarp priekinio ir atgalinio kampų, gali būti, kad į priekį nukreipto kampo duomenyse yra daugiau signalų iš bet kurių didesnių dalelių, esančių mėginyje. Kitaip tariant, pagal intensyvumą vidutinis sklaidos į priekį dydis yra didesnis nei vidutinis sklaidos atgal. Jei duomenų kokybė yra gera ir lūžio rodiklio savybės yra žinomos, intensyvumo rezultatai, perskaičiavus į tūrio paskirstymą, vėl turėtų būti labai artimi. Taigi taip, visiškai tikimasi, kad intensyvumo rezultatai iš skirtingų sklaidos kampų bus skirtingi.

Klausimas: Kaip mes galime išmatuoti medžiagų dydį, kurio nežinome lūžio rodiklio ir absorbcijos?
A: Jei tikimasi, kad dalelės bus nanodalelės, tai gali būti visiškai nesvarbu, žiūrėkite ankstesnę diskusiją apie tai, kokį lūžio rodiklį pasirinkti. Didesnėms dalelėms intensyvumo pasiskirstymas vis dar teisingas, tik tada, kai apskaičiuojamas tūrio ar skaičių pasiskirstymas, svarbios lūžio rodiklio žinios. DLS matavimus galima atlikti ir interpretuoti be lūžio rodiklio ir medžiagos absorbcijos. Tai yra skirtumas nuo lazerio difrakcijos, kuriai paprastai reikalingi šie parametrai. Be to, galite susisiekti su mūsų pagalbos tarnyba, jei nerandate medžiagų savybių, jos gali turėti ankstesnių panašių mėginių matavimų vertes.

Klausimas: Kaip būtų matuoti termoreaktingų polimerų dydį? Su mišraus dydžio polimerais?
A: Taip, tai labai gerai veikia su DLS. DLS buvo naudojami termoreaktyvūs polimerai, tokie kaip PNIPAM. Visų pirma, matavimus kaip temperatūros funkciją galima automatizuotai atlikti per naktį naudojant „Zetasizer“ programinę įrangą. Jei yra skirtingų dydžių, jie gali būti atskirti arba ne, kaip atskiros smailės, jei reikalinga didesnė skiriamoji geba, gali tekti apsvarstyti atskyrimo metodiką, pvz., Gelio skvarbos chromatografiją kartu su šviesos sklaida.

Klausimas: Ar DLS yra patikimas 200 nm dydžio mėginiams?
A: Taip, DLS yra labai patikimas 200 nm dalelėms. DLS gali veikti labai gerai iki kelių mikronų (jei nėra nuosėdų ir sklaidos tūryje yra pakankamai dalelių). Didelis DLS taikymo diapazonas yra nuo 1 nm iki 1 mikrono, o tai yra puikus dinaminio šviesos sklaidos didžiausio našumo diapazonas. Šioje techninėje pastaboje išvardyti įvairūs latekso standartai, išmatuoti naudojant DLS.

Klausimas: Mes galvojome apie Triton naudoti apie 0,5% kaip dispergatorių TiO2 nanodalelėms

70nm dydis. Ar jūsų patirtis rodo, ar „Triton“ gali sukelti problemų matuojant DLS?
A: „Triton“ galima naudoti ir tai greičiausiai nesukels problemų. Tačiau vertėtų išmatuoti Triton koncentraciją, kurią norite naudoti pats. Tai gali suformuoti į kirminus panašias miceles ir iškreipti rezultatus. Kita vertus, jūsų TiO2 mėginiai gali parodyti tiek sklaidos signalo, kad tai gali užgožti bet kokį „Triton“ signalą. Šis straipsnis apie TiO2 gali būti naudingas.

Klausimas: Mano „Zetasizer“ rezultatai dažnai sako, kad mūsų dalelės yra apie 10 nm. Mes norėtume daugiau sužinoti apie daleles, bet neatrodo, kad kiti „Malvern“ įrenginiai gali suteikti informacijos apie mažas daleles. Turite idėju?
A: Tai skamba kaip graži problema, kai daugelis tyrinėtojų stengiasi išvengti didelių dalelių ir sugalvojo būdus, kaip jas sumažinti. Nors mes nesiūlome TEM, SEM ar AFM, yra metodas, kuris gali suteikti papildomų įžvalgų apie jūsų daleles: „Viscosizer“ gali tiesiogiai išmatuoti pagal tūrį įvertintą dydį, o vidinis klampumas gali suteikti šiek tiek informacijos apie jūsų dalelių struktūrą, jei jie būna polimeriniai / nesferiniai.

Klausimas. Ar galite pakomentuoti vykdymo laiką (kiek tai turėtų būti?) Ir paleidimų skaičių (atkuriamumas)?
A: Programinė įranga turi automatinį režimą. Šioje aplinkoje jis gaus pakankamai fotonų, kad gautų statistiškai reikšmingą rezultatą. Jei norite rankiniu būdu nustatyti vertes, stenkitės kaupti bent 1 milijoną fotonų. Norint patikrinti, ar atkuriamos pačios mažiausios vertės, būtų trys, tačiau dauguma tyrinėtojų stengsis daugiau pasitikėjimo. Galima atlikti daugybę trumpesnių važiavimų, ir tai gali būti naudinga, kai reikia stebėti besikeičiantį procesą. Čia priimamas būdingas trumpų matavimų svyravimas, kad būtų galima nustatyti bendrą laiko tendenciją. Tai būtų geras rankinio režimo naudojimas, tačiau daugeliu kitų atvejų automatinis režimas apsaugo nuo neteisingų nustatymų.

Klausimas: Matuojant dalelių dydį, kokia yra tinkama pdI reikšmė, ar ji priklauso nuo mėginio
A: Tai priklauso nuo pavyzdžio & # 8211, ir vis dar gali būti duomenų su gana dideliu pdI. Monodispersinio latekso standartų vertės gali būti tokios, kad pdI = 0,03.

Klausimas: ar matuojant mažus oro burbuliukus mėginyje yra matas?
A: Taip, jie gali būti svarbūs. Jei tai tik retkarčiais pasitaikantis smaigalys, tai nerimauja ir galiausiai bus apskaičiuota. Nuoseklūs šuoliai gali sukelti didžiausią smailę iki kelių mikronų ir daugiau, o tai taip pat bus pažymėta kaip komentaras duomenų dydžio kokybės ataskaitoje. Geriausias būdas to išvengti gali būti greitas sukimas centrifugoje ant stalo.

Klausimas: Kaip nustatyti dydį, kai vidutinis ataskaitos dydis skiriasi nuo smailės pasiskirstymo spektruose?
A: Tai buvo aptarta ankstesniame įraše apie smailės dydžio z-vidurkį. Jame taip pat minimas atvejis, kai vidurkis gali būti mažesnis / tarp / didesnis už smailes.

Klausimas: kas yra idealus skaičius, kurį reikia stebėti?
A: Griūtinės fotodiodas APD „Zetasizer“ viduje yra labai jautrus šviesos detektorius. Jei jis gauna per daug šviesos, jis gali būti sugadintas. Jis taip pat taps nelinijinis, esant labai dideliam skaičiavimo greičiui. Rekomenduojami DLS matavimų skaičiavimo rodikliai yra 100 ir # 8211 500 kilogramų per sekundę vnt. Automatiniu režimu programinė įranga automatiškai sureguliuos lazerio intensyvumą, kad iš mėginio pasiektų tinkamą sklaidos intensyvumą.

Klausimas: Ar „Malvern Zetasizer Nano“ rekomenduojama naudoti didesnius nei 100 nm dydžius, ar jie veikia?
A: Taip! Daleles, didesnes nei 100 nm, galima lengvai išmatuoti naudojant „Zetasizer“. Tiesą sakant, iki kelių mikronų yra standartinis DLS diapazonas. Mums pavyko išmatuoti daleles iki 10 mikronų, nors nuosėdos gali tapti šių labai didelių objektų rūpesčiu. DLS spindi nuo nanometro iki mikrono. Šioje techninėje pastaboje pateikiama įvairių latekso standartų, išmatuotų naudojant DLS, diapazonas. Tik dėl aiškumo ir siekiant išvengti abejonių: DLS veikia gerokai žemiau ir virš 100 nm, todėl nereikia didesnių nei 100 nm dalelių.

Klausimas: Ar maži oro burbuliukai tirpale ar dulkės kiuvetėse turės įtakos DLS dydžio matavimams? Jei taip, kokius rezultatus sulauksime? Dėkoju!
A: Jei maži oro burbuliukai yra tiesiog prilipę prie kiuvetės sienos, tai neturėtų kelti susirūpinimo, nebent jie yra tiesiai lazerio spindulio kelyje arba blokuoja aptikimo optiką. Tai galima lengvai įveikti palietus kiuvetę ant stalo ir vėl įdėjus (arba kaip pažangesnę priemonę naudojant degazuotus tirpiklius). Jei oro burbuliukai ir (arba) dulkės išstumiami ir plūduriuoja mėginyje, tai taip, tai gali sukelti didelių dydžių pasiskirstymą pagal dydį ir kraštutiniais atvejais netgi padaryti jūsų nanodalelių matuoti neįmanoma. Šviesos sklaida yra labai jautri net mažiems didelių sklaidytuvų kiekiams mėginyje. Taip, švara neabejotinai yra geras DLS tikslas (net jei atgalinis sklaidymas yra atlaidesnis nei tradicinė 90 laipsnių optika).

K: Kaip būtų galima matuoti nanodalelių dydį?
A: Jei dribsniai yra submikronų diapazone, jie turėtų veikti. Geriausias būdas tai sužinoti yra tiesiog išbandyti juos instrumentu. Jei neturite prieigos prie jos, atsiųskite mums keletą pavyzdžių papildomai analizei atlikti.

Klausimas: kai kurios mano analizės režimo Intensity vertės yra beveik 2 kartus didesnės nei skaičiaus režime, kodėl ir kurios reikšmės yra teisingos?
A: Jei rezultatai gaunami iš gerų duomenų (tai yra, jei dydžio duomenų kokybės ataskaitoje nėra skundų) ir jei juos galima pakartoti, tai yra visiškai įmanoma. Priežastis greičiausiai yra platus pasiskirstymas, kuris pagal skaičių visada būtų pasiektas mažesniu vidurkiu nei jo vidurkis pagal intensyvumą. Norėdami išsamesnės diskusijos, apsilankykite šiame tinklaraštyje apie intensyvumą ir skaičių paskirstymą.

Klausimas: kaip jūs koreliuojate sukimo spindulys į hidrodinaminį spindulį?
A: Giracijos spindulys arba Rg yra skirtingas parametras, apibūdinantis nanodalelę ar molekulę. Rg gaunamas iš statinio sklaidos, stebimos kaip kampo funkcija, tai yra faktinis & # 8220tarpinio kvadrato masės spindulys & # 8221. Daugeliu atvejų šis dydis yra mažesnis už hidrodinaminį spindulį Rh. Apie sferinius objektus Rg = 0,78 * Rh žr. Šią diskusiją apie Rh ir Rg.

Klausimas: kokį rezultatą galite tikėtis analizuodami tolueną?
A: Toluolas yra skystas angliavandenilis [Mw = 92 g / mol], naudojamas kaip tirpiklis, kurį palyginti lengva išlaikyti švarą. Dėl didelės molekulinės masės (palyginti su vandeniu) jis yra geras sklaidytuvas, todėl tai yra puikus statinės šviesos sklaidos eksperimentų standartas. Išmatuotas sklaidos intensyvumas, įdėtas į „Zetasizer“, puikiai įvertins bendrą sistemos jautrumą ir sveikatą. Kaip galutinė kokybės kontrolė, kiekvieno „Zetasizer“ tolueno kiekio rodiklis registruojamas prieš išvežant iš gamyklos, todėl palyginus su šiuo numeriu galima įvertinti, ar sistema vis dar veikia taip pat gerai, kaip ir tada, kai ji buvo pagaminta. Tipinė tolueno sklaidos sistemos tolueno kiekio norma turėtų būti didesnė kaip 150 kcps, kilogramų skaičius per sekundę. Sumažėjęs tolueno intensyvumas greičiausiai rodo sumažėjusią lazerio galią arba netinkamą išlyginimą.
Norėdami atlikti tolueno matavimą, pasirinkite dydžio matavimą, tinkamą stiklinę ar kvarcinę kiuvetę ir įrašykite & # 8216daliniai rezultatai & # 8217, t. Y. Leiskite išsaugoti rezultatus, kuriuose yra tik koreliacijos duomenys, žr. Toliau pateiktą ekrano kopiją. (Jei kyla abejonių dėl kiuvetės sienos įbrėžimų, matavimo padėtį galite priversti į kameros centrą „Measurement-Advanced-Positioning Method-Center“ (tik vandeniui skaidrūs mėginiai).

Klausimas: koks yra bangų vektorius DLS?
A: Sklaidos vektorių arba bangų vektorių pateikia lygtis
q = 4 * π * n * nuodėmė (θ / 2) / λ
kur & # 8211 mėginio vandenyje pavyzdys & # 8211 lūžio rodiklis yra n = 1,33, atbulinės sklaidos kampas yra θ = 173 °, o lazerio bangos ilgis λ = 632,8 nm „Zetasizer Nano S“.
Pakeisdami lygtyje esančias vertes, „Zetasizer Nano S“ bangų vektoriui randame q = 0,026 1 / nm. 13 ° sklaidai į priekį q

0,003 1 / nmn ir 90 ° laipsnių sklaidai q

Klausimas: Ar „Chi Square“ DLS yra tas pats, kas SOS kaupiamosios tinkamumo klaidos kvadratų suma?
A: Ne, „Chi“ kvadratas ir SOS kaupiamojo pritaikymo klaida nėra tas pats. Kaupiamoji tinkamumo paklaida yra nuokrypio tarp išmatuotų koreliacijos funkcijos verčių M ir numatomų atitikties F koreliacijos verčių kvadratų suma.

kur apibendrinimas eina per visus pritaikytus koreliacijos funkcijos & # 8220kanalus & # 8221. Atkreipkite dėmesį, kad tai nebūtinai sutampa su koreliacijos funkcijos kanalų skaičiumi, nes kai kurie ankstyvieji kanalai (esant nedideliam vėlavimo laikui, dėl triukšmo) ir kai kurie vėlesni kanalai (ilgesniam atidėjimo laikui) gali būti atmesti. Faktiniai montavimo kanalai rodomi „Cumulants Fit“ (M) ataskaitoje.

K: O kaip su nanovamzdelių apibūdinimas? Ar juos galima išmatuoti naudojant DLS?
A: Taip, juos galima išmatuoti išsklaidžius. Nesferiniams sklaidomiems objektams DLS suteiks teisingą difuzijos koeficientą. Daugeliu atvejų vartotojai nori, kad tai būtų konvertuota į dydį, kuris būtų lygiavertės sferos, judančios tuo pačiu difuzijos koeficientu, dydis. Tai bus naudinga z-vidurkiui, o jei žinomi strypo matmenys, galima apskaičiuoti numatomą hidrodinaminį dydį (naudojant „Perrin Shape“ faktorių žr., Pavyzdžiui, DUK Ar galite gauti informacijos apie formą iš DLS). Dėl nesferiškumo pdI arba polidispersiškumas bus didesnis nei mėginio, kuriame yra tik vienodo dydžio sferos, pdI. Taip yra dėl to, kad strypai viena ašimi juda greičiau nei kita. Kraštutiniais atvejais pasiskirstymo algoritmas gali parodyti net dvi smailes: viena maždaug atitinka mažesnį strypo skersmenį, o kita - lygiavertį bendrą sferinį dydį. Taip pat galite rasti plakato & # 8220Metalinių koloidinių diskų vaizdo santykio nustatymas iš dvigubo kampo DLS matavimų & # 8221.

Klausimas: Ką apie zanos potencialų nanovamzdelių matavimus, ar taip pat yra klaida?
A: Taip, zeta potencialą galima išmatuoti iš nanodalelių. Nanovamzdeliams tai gali būti šiek tiek sudėtingiau, jei jie yra suspenduoti žemos dielektrinės konstantos terpėje. Pati forma netrukdo skleisti elektroforetinę šviesą, nors ji gali sukelti šiek tiek platesnį pasiskirstymą nei iš lygiaverčių sferinių dalelių.

Klausimas: Ar yra būdas parodyti medžiagą ataskaitos puslapyje? Pagal numatytuosius nustatymus rodomas pavyzdžio pavadinimas, bet ne medžiaga.
A: Taip, ataskaitos puslapyje galima rodyti bet kurį parametrą, tiksliau medžiagą galima pridėti prie ataskaitos.Tai atliekama naudojant „Ataskaitų kūrimo priemonę“ (pagalba pateikiama vadove, „Įrankių ir ataskaitų dizaineris“), atidarant norimos redaguoti ataskaitos kopiją. Išsaugokite jį nauju pavadinimu. Tada pridėkite parametrą, kuris nurodytas SOP medžiagos & # 8211 medžiagos pavadinimas. Ataskaitos turi ekrano ir spausdinimo vaizdus, ​​todėl jas reikia nukopijuoti į abi versijas. Patikrinkite vadovą arba paprašykite pagalbos pagalbos.

Klausimas: kas yra QC analizė, kas yra geriausia & # 8211 „Nanotracking“ ar DLS? Kadangi tyrimo tikslams, pagrįstiems nanodalelėmis, aš labiau susipažinau su NTA arba SEM naudojimu.
A: QC analizei DLS yra labiau paplitęs sprendimas. Kokybės kontrolei / duomenų nuoseklumo matavimams naudojamas vidutinis dydis arba z vidutinis dydis ir bendras polidispersiškumo indeksas. DLS kaupia sklaidos signalą iš žymiai daugiau dalelių nei NTA, todėl gali pateikti statistiškai patikimus rezultatus per daug trumpesnį laiką.

K: Kuris lūžio rodiklis paprastai naudojamas fullereno nanodalelių analizei?
A: Z-vidurkio, pdI ir intensyvumo pasiskirstymui visiškai nereikia absorbcijos lūžio rodiklio. Taip, programinė įranga to paprašys, bet tai tik tam, kad iš jos būtų galima apskaičiuoti tūrio ir skaičių pasiskirstymą. Jei reikalingi šie du išvestiniai skirstiniai, reikšmės bus svarbios tik tada, kai dydis bus didesnis nei 100 nm (žr. Ankstesnę diskusiją apie tai, kokį lūžio rodiklį pasirinkti).

Klausimas: Sveiki, kaip galite gydyti nanodaleles, kurios kaupiasi matavimų metu?
A: Jei matavimo metu dalelės kaupiasi, geriausia būtų atlikti rankinius vienkartinius matavimus, kurių trukmė būtų trumpesnė (pabandykite 5 sekundes) ir pažvelgti į jų tendencijas. Rezultate bus šiek tiek statistinių skirtumų, tačiau iš pastebėtų dydžio pokyčių turėtų būti įmanoma išskaičiuoti vidutinį dydį ir jo augimo elgseną. Jei mėginys yra labai nestabilus ir kaupiasi per greitai, išbandykite kitokį preparatą, ultragarsą, pH, priedus, paviršinio aktyvumo tirpalą, centrifugavimą, filtravimą & # 8211, bet iš esmės jums sako šviesos sklaida: šis mėginys mieliau sudaro agregatus, o ne išsklaidytus tirpale.

Klausimas: Kur galėčiau rasti vadovą, kaip užrašyti SOP konkrečiam pavyzdžiui?
A: Tai buvo vienas iš patarimų: vadovas yra įdiegtas kompiuteryje pdf formatu. Eikite į Pradėti & # 8211 programas & # 8211 „Malvern Instruments“ ir # 8211 „Zetasizer“ programinę įrangą ir # 8211 vadovus ir atidarykite „Zetasizer Nano“ vartotojo vadovą. Ieškokite pdf formate naudodami „Ctrl-F“ arba eikite tiesiai į 3 skyrių & # 8211 SOP matavimo atlikimas.

Klausimas: Kiek mėginių reikia „Zetasizer Nano“
A: Tai priklauso nuo modelio. „Zetasizer microV“ jis yra 2 μL, „Zetasizer Nano“ serijai - 12 μL ir automatizuotam „Zetasizer APS“ - 20 μL.

Klausimas: Kodėl matuojant tirpiklį, pvz., PBS, būtų gaunami duomenys, rodantys, kad yra dalelių?
A: PBS savaime neturėtų būti jokių dalelių. Gali atsitikti taip, kad atsitiktinai atsiras atsitiktinių šuolių, kurie gali atrodyti kaip dydžio pasiskirstymas, tačiau patikrinus dydžio kokybės ataskaitą aiškiai nurodoma, kad tai nėra patikimi DLS duomenys. Kitaip tariant, bet kokio dydžio statistika iš tikrųjų nėra patikimas dydžio matas. Jei nėra tokio klaidos pranešimo ir yra reali koreliacijos funkcija, buferyje gali būti dalelių. Patikrinkite vandenį, filtruokite buferį, turėtų būti skaičiavimo iš mėginio norma

50 kcps, tikrai mažesnis nei 100 kcps. Jei jis yra daug didesnis, tada dalelės yra tikros ir yra arba dėl mėginio (t. Y. Buferio), arba kiuvetės. Vis dėlto greičiausiai koreliacijos funkcija rodo periodinius šuolius ir apskritai plokščią liniją, tokiu atveju pastebėtas & # 8220size & # 8221 yra tik triukšmas.

Klausimas: Ar dėl nanovamzdelių galėtumėte pamatyti smailę dėl rotacinės difuzijos?
A: Taip, yra tikimybė, kad taip nutiks. Tačiau greičiausiai mažesnio dydžio smailė yra dėl mažesnio vamzdžių skersmens. Be to, kai kurios koloidinės aukso nanodalelės dėl sukimosi gali parodyti dirbtinę mažo dydžio smailę. Kai kurios detalės taip pat aptariamos „Malvern“ dokumente „Rotacinė difuzija ir rezultatai iš DLS matavimų“.

K: O kaip yra nanovamzdelių Zeta potencialo matavimas, ar taip pat yra klaida?
A: Zeta potencialo ar elektroforetinio judrumo matavimas paprastai nepriklauso nuo dydžio, todėl neturėtų būti jokių klaidų, išskyrus tai, kad zetos nuokrypio parametras gali būti padidintas, palyginti su panašiai įkrautomis monodispersinėmis sferomis.

Klausimas: Toluolas pats savaime nėra koloidas, tai kodėl jis išsklaido šviesą?
A: Toluolas susideda iš molekulių, kurios yra poliarizuojamos. Šios molekulės išsklaidys šviesą, tik šiek tiek, bet pakankamai, kad aptiktų. Vanduo taip pat išsklaido šviesą (bet mažiau, nes jo molekulinė masė yra mažesnė.) Kaip analogiją, dangus yra mėlynas: išsklaidomas iš mažų oro molekulių atmosferoje.

Klausimas: Intensyvumo dydis ir pdI paprastai keičiasi priklausomai nuo skaičiavimo greičio, kaip nustatyti teisingą dalelių skaičiavimo greitį?
A: Mūsų patirtis rodo, kad yra gana neįprasta matyti dydį ir pdI, keičiantis skaičiavimo greičiui. Akivaizdaus pokyčio priežastis greičiausiai gali būti ta, kad detektorius veikia virš jo linijinio diapazono. Pavyzdžiui, jei detektoriaus skaičiavimo greitis yra didesnis nei 1000 kcps, tai paveiks koreliacijos funkciją, nes APD nesugeba atsilikti nuo visų fotonų. Veikiant automatiniu režimu, tokia situacija niekada neturėtų atsitikti, nes programinė įranga sieks, kad skaičiavimo greitis būtų 100–500 kcps.

K: Aš esu naujas „Zetasizer“ instrumente. Aš atlikau bandymą su zeta potencialiu „Transfer Standard“, norėdamas įsitikinti, kad mūsų rezultatas atitinka standartinės etiketės diapazoną. Bet aš nebežinau, kur kreiptis į programinę įrangą, kad galėčiau peržiūrėti rezultatą (ir išsiųsti, jei noriu), kai baigsiu testą
A: Geriausias atspirties taškas gali būti „Quick Start Guide“, kurį galite rasti savo kompiuteryje skyrelyje „Start & # 8211 All Programs & # 8211 Malvern Instruments“ ir # 8211 Zetasizer & # 8211 Manuals & # 8211 Zetasizer Quickstart Guide. Tai yra pdf dokumentas, kurio 3 dalyje & # 8220Kiti matavimai & # 8211 įvadas & # 8221 nurodoma, kaip pamatyti ką tik gautą rezultatą. Trumpai tariant, eikite į santrauka įrašų rodinys (tai yra numatytasis nustatymas) ir pasirinkite Intensyvumas PSD (M) Ataskaitos skirtukas, kad pamatytumėte pagrindinius matavimo numerius. Jei tai vis tiek nėra prasmės, atsiųskite mums duomenų failą el. Paštu, ir mes jus per tai pamatysime. Taip pat skamba, kad „Zetasizer“ el. Mokymosi kursas būtų tobulas, kur šios sąvokos yra išsamiai pristatytos. Kreipkitės į pagalbos tarnybą prieigai.

Klausimas: O nanoprismai naudojant DLS? Nes suprantu tai tik nanosferoms
A: DLS gali dirbti su bet kokia difuzine forma. Dinaminės šviesos sklaidos atveju transliacijos difuzijos koeficientas gaunamas stebint imties intensyvumo svyravimus. Jei tie nanoprizmai yra tirpaluose ir difuziniai, tada „Zetasizer“ turėtų galėti pasakyti difuzijos koeficientą ir apskaičiuoti hipotetinės sferos, kuri judėtų tuo pačiu difuzijos koeficientu, dydį. Taigi tai turėtų veikti apskritai, nebent mėginys būtų suvestas taip, kad sklaidos signale būtų rodomi tik dideli aglomeratai (ir nė viena iš mažesnių nanodalelių). Nėra jokios žalos kiuvetę su mėginiu įdėti į sistemą ir pažiūrėti, ką randa DLS. Pabandykite ir, jei kyla problemų interpretuojant duomenis, susisiekite su mumis.

Klausimas: ar DLS tinka matuoti kvantinius taškus?
A: Taip, DLS gali būti naudojamas kvantinių taškų dydžiui nustatyti. Pažvelkite į šią paraiškos pastabą, kurioje pateikiami DLS ir ELS duomenys apie kvantinių taškų pavyzdžius. Vienintelė galima DLS komplikacija gali būti fluorescencija, kuri koreliacijos funkcijoje pasirodytų labai maža (taip pat būtų pažymėta dydžio kokybės ataskaitoje). Tais atvejais, kai trukdo nenuosekli fluorescencinė šviesa, norint įveikti efektą, prie sistemos gali būti pridedamas papildomas siauros juostos filtras. Norėdami gauti bendrą DLS apžvalgą, yra baltasis dokumentas pavadinimu & # 8220Dinaminės šviesos sklaidos (DLS) taikymas gydomosioms baltymų formulėms: principai, matavimai ir analizė & # 8211 4. DUK & # 8221 su naudinga informacija.

Klausimas: kiek didesnis hidrodinaminis skersmuo, palyginti su & # 8220dry & # 8221 skersmeniu?
A: Tai gana keblu atsakyti. Kietosioms nanodalelėms jis gali būti išties arti, dalelėms su polimeriniais apvalkalais arba dalelėms su steriliais stabilizavimo sluoksniais - keli nanometrai. Norėdami tik pateikti papildomos informacijos, nepamirškite, kad & # 8220sausas skersmuo & # 8221 tikriausiai buvo gautas naudojant metodiką, kuri suteikia skaičių pasiskirstymą ir todėl gali atrodyti dirbtinai iškreipta mažesnių dydžių atžvilgiu, lyginant juos tiesiogiai su intensyvumo DLS duomenimis, todėl būkite atsargūs palyginti skaičių pasiskirstymą su skaičių paskirstymu.

K: Ar galite pakomentuoti „4F + MALLS“ techniką? Ar tiksliau?
A: Kai šviesos sklaida derinama su atskyrimo technika, pvz., Lauko srauto frakcionavimu, gauto pasiskirstymo skiriamoji geba bus pagerinta, naudojant vien šviesos sklaidą. MALLS pateiks bendrą vidutinę mėginio molekulinę masę aptikimo tūryje. MALLS savaime pateiks tik vidutinę molekulinę masę (ir Rg), todėl ji dažniausiai derinama su atskyrimo technika, tokia kaip FFF, GPC ar SEC. DLS atskirai užtikrins bendrą vidutinį dydį ir paskirstymą, tačiau šio paskirstymo skiriamoji geba nėra tobula. Derinant atskyrimo techniką su DLS, taip pat pagerės skiriamoji geba, palyginti su įprasta paketine DLS. 4F suteiks didesnę skiriamąją gebą, tačiau norint išmatuoti pasiskirstymą reikalingi arba 4F + MALLS, arba 4F + DLS & # 8211, o dviem metodais matuojami skirtingi parametrai: MALLS yra molekulinė masė, DLS - hidrodinaminis dydis.

Klausimas: Kai atliksite DLS titravimą, ar geriau sekti intensyvumą (kcps), palyginti su pH, ar Z-Ave, palyginti su pH?
A: Malonu tai, kad abu parametrai yra užfiksuoti važiavimo metu, todėl juos galima gauti vienu titravimu ir matavimo nereikia kartoti. Abu parametrai gali būti naudingi ir jie jums pasako šiek tiek skirtingus dalykus. Pavyzdžiui, jei sklaidos intensyvumas padidėja, tai gali būti dėl dviejų skirtingų būdų: agregacijos arba esamų dalelių buvimo padidėjimo. Pažvelgus į „z-average“, galima priartėti prie šio galvosūkio atsakymo: jei dydis padidės & # 8211 & gt it & # 8217s. Jei dydis išlieka pastovus, procesas didina dalelių skaičių (arba žymiai keičia esamų dalelių sklaidos charakteristikas). Taigi intensyvumas yra tiek dalelių koncentracijos, tiek dydžio rezultatas, o DLS sutelks dėmesį tik į dydį.

Klausimas: ar labai svarbios nanodalelių koncentracijos ribos rezultatų kokybei?
A: Jei nanodalelės nesąveikauja, koncentracijai neturėtų būti jokios reikšmės. Esant tam tikram dideliam koncentracijos taškui, gali pasireikšti poveikis, vadinamas daugybine sklaida, tačiau tai yra sumažinta atgalinėje optikoje. Tam tikru žemos koncentracijos tašku signalo apskritai nebus pakankamai, kad būtų galima nustatyti sklaidą iš nanodalelių už atsitiktinio tirpiklio skleidžiamo triukšmo. DLS duomenų aiškinimo teorija yra paremta begalinio praskiedimo prielaida, todėl, jei kyla abejonių, atlikite praskiestų matavimų seriją ir patikrinkite, ar dydis nesikeičia, mažos koncentracijos atveju turėtų būti bent jau besimptotinis elgesys.

K: Kadangi ES nanomedžiagų apibrėžimas apibrėžiamas kaip dalelių, pasiskirstančių žemiau 100 nm, skaičiaus pasiskirstymas, ar manote, kad matematinis perskaičiavimas iš intensyvumo į skaičių yra priimtinas norint klasifikuoti nanomedžiagas? Arba būtina naudoti kitus metodus, pvz., NTA ar SEM, kad dažnis būtų skaičiais?
A: ES politikos rekomendacijoje nurodoma, kad skaičių pasiskirstymas yra pagrindinis parametras, o tipinėje nanomedžiagoje būtų daugiau nei 50% dalelių, kurių skaičius būtų mažesnis nei 100 nm. DLS natūraliai matuoja intensyvumą, kurį galima konvertuoti į skaičių. Tačiau gali būti situacijų, kai didesnių dalelių intensyvumas nustelbia mažesnių nanodalelių signalą: Jei DLS (ir iš jo gautas skaičių pasiskirstymas) rodo nanomedžiagos buvimą pagal apibrėžimą (ty daugiau nei 50%), tai turėtų būti patvirtinantys įrodymai. Tačiau jei DLS (ir iš jo gautas skaičių pasiskirstymas) neparodo nanomedžiagos buvimo pagal apibrėžimą, tai nėra pakankamas įrodymas, kad nanomedžiagos nėra. Norint parodyti, kad nanomedžiagos nėra, geriau būtų naudoti natūraliai skaičiais pagrįstą metodiką, pvz., NTA. Yra užregistruotas internetinis seminaras, kuriame apžvelgiami nanomedžiagų įstatymai ir apibūdinimo metodai, siekiant įveikti šiuos iššūkius.

Klausimas: ar tikslus juodųjų medžiagų, tokių kaip metalas ar geležies oksidas, koloidų tūrio PSD, ir kaip svarbu žinoti, kokia yra medžiagos RI ir absorbcija?
A: Jei lūžio rodiklio savybės yra žinomos, tūrio pasiskirstymas turėtų būti gana tikslus. Pakartokite matavimą keletą kartų, kad pastebėtumėte, koks tvirtas yra skirtingų matavimų tūrio pasiskirstymas. Jei koloidai dažniausiai yra mažesni nei 100 nm, lūžio rodiklis gali neturėti tokios stiprios įtakos, kaip galima manyti. Lengviausias būdas patikrinti yra redaguoti duomenų failą ir išbandyti lūžio rodiklio ir absorbcijos verčių rinkinį, kad būtų galima pastebėti, kokį poveikį tai turi apskaičiuotam tūrio pasiskirstymui.
Kartais automatinis padėties išsklaidymo algoritmas gali sugadinti ir sugerti dėl nugaros sklaidos. [Taip yra dėl to, kad mažesnį sklaidos intensyvumą lemia daugybinio sklaidos indėlis arba absorbcijos indėlis. Tipiškas atvejis yra daugybinis sklaida, todėl algoritmas mano, kad mėginyje yra keli sklaidos elementai, ir tada optimizuoja arti ląstelės sienos. Tai galite patikrinti atlikdami pakartotinius pavienius matavimus ir stebėdami matavimo padėtį. Jei padėtis yra arti sienos ir kinta, pavyzdžiui, tarp 0,65 mm / 0,85 mm / 1,25 mm be tendencijos, padėties nustatymo algoritmas gali netinkamai tvarkyti šį sugeriantį pavyzdį.] Tokiais atvejais vis tiek galite gauti patikimų rezultatų: arba praskiesti mėginį, arba priversti matavimą į fiksuotą matavimo padėtį (ty centrą), arba abu.

Klausimas: Ar kada nustatėte dalelių dydį plazmoje?
A: Jei plazma yra šiek tiek išvalyta nuo didelių ląstelių nuolaužų, gali būti įmanoma gauti informacijos apie mažesnes daleles. Tačiau plazmoje yra daugybė skirtingų komponentų, dėl kurių gana sunku nustatyti specifinius indėlius. Skaičiais pagrįsta technika, pvz., NTA, leidžia fluorescenciškai žymėti tam tikrus poskyrius, ir tai gali būti tikslingesnis metodas.Galima būtų tiesiog įdėti mėginį į „Zetasizer“, kad būtų galima išbandyti jūsų plazmos paruošimą. Automatiniu režimu programinė įranga išmatuos viską (tačiau ji gali būti per plati ir netinkama DLS).

Klausimas: Ką reiškia dalelių absorbcija medžiagos savybėse?
A: Absorbcija yra įsivaizduojama kompleksinio lūžio rodiklio dalis. Daugeliui medžiagų šis parametras yra nereikšmingas ir šioje nanomedžiagų lūžio rodiklio reikšmių lentelėje pateikiamos kelios vertės.

Klausimas: Ar galite paaiškinti, kodėl rezultatas, rodantis vieną smailę, gali būti kitoks nei vidutinis?
A: Taip, taip gali atsitikti, nes dviem derinimams naudojami skirtingi pritaikymo algoritmai. Dažniausiai bendras vidurkis bus šiek tiek mažesnis, o tai yra dėl to, kad bendrą z-vidutinį tinkamumą apibrėžia ISO standartas, kad būtų įtraukta daugiau pradinės koreliacijos funkcijos skilimo. Tačiau gali pasitaikyti ir kitų atvejų, todėl jums gali būti naudinga peržiūrėti išsamų paaiškinimą.

Klausimas: Darant prielaidą, kad imama monodispersinė imtis, ar kada nors tikitės pamatyti skirtingus z vidurkius, lygindami intensyvumą, palyginti su skaičiumi, palyginti su masės pasiskirstymu?
A: Ne. Z-vidurkis gaunamas analizuojant sklaidos intensyvumą, apibrėžtą tik intensyvumui. Malvern ataskaitose lygindami z-vidurkį, tikrąjį z-vidurkį turėtumėte rasti tik pagal intensyvumo, apimties ir skaičių pasiskirstymo ataskaitas. Tai turėtų būti tiksliai ta pati vertė skirtingose ​​to paties įrašo ataskaitose. Norint patikslinti, ar jūsų klausimas buvo apie didžiausias vidutines vertes, kaip aprašyta: & # 8220Darant prielaidą, kad monodispersinė imtis, ar kada tikėtumėtės skirtingų piko vidurkių palygindami intensyvumą, palyginti su skaičiumi ir masės pasiskirstymu? & # 8221, tada atsakymas yra teigiamas. Skirtingų skirstinių didžiausias vidurkis bus skirtingas.

Kiti šaltiniai

Jei turite klausimų, rašykite man el. Paštu [email protected] Dėkoju!

Nors pareikštos nuomonės paprastai yra autoriaus nuomonės, kai kurias dalis galbūt moderavo mūsų redakcija.


2. Instrumentai, skrydžio procedūra ir padėtis debesyje

2.1. Instrumentavimas

[5] Eksperimentinė kampanija ASTAR („Arctic Study on Tropospheric Aerosol and Radiation“) buvo vykdoma nuo 2004 m. Gegužės 15 d. Iki birželio 19 d. Jūrų tyrimai (AWI). Instrumentai, naudojami Arkties debesų mikrofizinėms ir optinėms savybėms nustatyti, apėmė keturis nepriklausomus metodus: poliarinį nefelometrą (PN), debesų dalelių vaizduoklį (CPI), PMS 2D-C zondą ir Nevzorovo zondą. Šių metodų derinys apibūdina debesų daleles, kurių dydis svyruoja nuo kelių mikrometrų (paprastai 3 μm iki PN) iki maždaug dviejų milimetrų (CPI zondui). Duomenų apdorojimo metodą, prietaisų patikimumą ir gautų mikrofizinių bei optinių parametrų neapibrėžtumą išsamiai aprašė: Gayet ir kt. [2006, 2009a].

[6] Poliarinis nefelometras [ Gayet ir kt., 1997] matuoja debesų dalelių (t. Y. Vandens lašelių, ledo kristalų ar šių dalelių mišinio) visumos svyravimo nuo kelių mikrometrų iki maždaug 1 mm skersmens kampinį sklaidos modelį (normalinta sklaidos fazės funkcija). Matavimai atliekami esant 0,8 bangos ilgiui μm, kai sklaidos kampai svyruoja nuo ± 15 ° iki ± 162 °, o skiriamoji geba yra 3,5 °. Apskritai yra 32 sklaidos kampai. Matavimai beveik į priekį ir atgal (θ & lt 15 ° ir θ & gt 162 °) nėra patikimi dėl difrakcinės šviesos taršos, kurią sukelia ant paraboloidinio veidrodžio išgręžtų skylių kraštai. Prietaisas užtikrina nepertraukiamą mėginių ėmimo tūrį, integruodamas išmatuotus kiekvieno detektoriaus signalus per operatoriaus pasirinktą laikotarpį (paprastai 100 ms). Kampinių sklaidos koeficientų (ASC) matavimų vidutinės paklaidos yra nuo 3% iki 5%, kai sklaidos kampai svyruoja nuo 15 ° iki 162 ° (o didžiausia paklaida yra 20%, esant 162 °) [ Ščerbakovas ir kt., 2006]. Tiesioginis sklaidos fazės funkcijos matavimas leidžia atskirti dalelių tipą (vandens lašelius ar ledo kristalus) ir apskaičiuoti optinius parametrus, t. Y. Ekstinkcijos koeficientą ir asimetrijos parametrą. PMS-FSSP-100 ir poliarinio nefelometro (PN) matavimų stratocumulus debesyse palyginimas parodė, kad ekstinkcijos koeficiento neapibrėžtis (sext) yra 25% [ Gayet ir kt., 2002a]. Šiame darbe asimetrijos parametras (g) yra vertinamas remiantis ASC matavimais, dokumentuotais nuo 15 ° iki 155 °. Laikomės metodikos, kurią pasiūlė Gerber ir kt. [2000] darant prielaidą, kad energijos dalis f išsklaidytas mažesniais nei 15 ° kampais yra pastovus ir lygus 0,56, neatsižvelgiant į debesų sudėtį. Manoma, kad absoliuti asimetrijos parametro paklaida svyruoja maždaug nuo ± 0,04 [ Gerber ir kt., 2000 Garrett ir kt., 2001 Gayet ir kt., 2002a] ir ± 0,05 (debesims, kuriuose vyrauja dideli ledo kristalai).

[7] CPI užregistruoja debesies dalelių vaizdus kietojo kūno, milijono pikselių skaitmeninio įkrovimo sujungto įtaiso (CCD) kameroje, užšaldydamas dalelės judėjimą naudodamas 40 ns impulsinį didelės galios lazerinį diodą [ Lawson ir kt., 2001]. Kiekvieno CCD kameros masyvo taško imties plotas yra lygiavertis - 2,3 μm. Šiame tyrime nustatomas minimalus VKI dominančio regiono (IG) dydis iki 10 taškų. Todėl dalelės, kurių dydis svyruoja maždaug nuo 25 μvaizduojami nuo m iki 2 mm. Duomenų ir vaizdo apdorojimo metodą, taip pat VKI kalibravimą išsamiai aprašo Gayet ir kt. [2009a]. Atitinkamai, apdorojant duomenis taikomas 5 sek. Vidurkis, siekiant pagerinti mažų dalelių koncentracijų statistinį reikšmingumą. Be to, Gayet ir kt. [2009b] parodė, kad CPI ir PMS 2D-C matavimai, atlikti skirtingomis mišrios fazės debesų sąlygomis, gerai sutarė. Todėl tikimasi, kad CPI paklaidos pagal dydžių pasiskirstymą ir išvestus mikrofizikinius parametrus bus tos pačios eilės, kaip ir gaunant naudojant PMS 2D-C prietaisą: iki 75% dalelių koncentracijos ir 100% ledinio vandens kiekio (IWC ) [ Gayet ir kt., 2002b].

[8] PMS 2D-C prietaisas taip pat buvo sumontuotas orlaivyje „Polar 2“. Dėl kai kurių periodinių gedimų, įvykusių duomenų kaupimo sistemoje, turimi duomenys šiame tyrime neaptariami, tačiau buvo naudojami (kai patikimi) palyginant su VKI matavimais [žr. Gayet ir kt., 2009a, A priedas]. PMS 2D-C zondas pateikia informaciją apie dalelių dydį ir formą 25–800 dydžio diapazone μm.

[9] Negilaus kūgio „Nevzorov“ skysto vandens kiekio (LWC) ir bendro vandens kiekio (TWC) prietaisai yra pastovios temperatūros karšto laido zondas, skirtas orlaiviams matuoti debesų skysčio ir ledo vandens kiekį [ Korolevas ir kt., 1998] šių kiekių neapibrėžtumas iš pradžių buvo įvertintas atitinkamai 15% ir 20% [ Korolevas ir kt., 1998, 2003]. Tačiau neseniai Korolevas ir kt. [2008] parodė, kad seklus kūgio formos Nevzorovo zondas neįvertina IWC koeficientu 3, palyginti su patikimesne zondo versija su kūgiu su aštresniu kampu (gilaus kūgio Nevzorovo instrumentas). Taigi IWC ir TWC duomenys, gauti iš šios priemonės, šiame dokumente nebuvo naudojami. Be to, LWC matavimų tikslumas taip pat gali būti paveiktas (neįvertintas), kai imami dideli lašai (šlapdriba) [ Schwarzenboeck ir kt., 2009 ].

[10] Taip pat reikėtų atkreipti dėmesį į tai, kad mikrofizikinių matavimų tikslumui gali labai pakenkti didelių ledo kristalų dūžimas ant zondų su apgaubtais įvadais (pavyzdžiui, PN ir CPI) [ Korolevas ir Izaokas, 2005 Heymsfieldas, 2007]. Kai dalelių skersmuo yra didesnis nei maždaug 100 μm, suskaidytų dalelių skaičius didėja didžiųjų dalelių koncentracijai.

2.2. Meteorologinė situacija ir skrydžio procedūra

[11] Šiame dokumente aptartos pastabos buvo gautos „Polar 2“ skrydžio metu 2004 m. Gegužės 21 d. (Tarp 0930 ir 1130 UTC) Svalbardo salyno pietryčiuose per Storfjorden. 1 paveiksle pavaizduotas MODIS palydovo vaizdas 1010 UTC laiku ir apžvelgiama debesų padėtis. Oro situacijai stebėjimo rajone būdingas šiltas frontas, kurį sukūrė žemo slėgio sistema į pietus nuo Svalbardo, todėl susidarė gili nimbostratuso debesų sistema. „Polar 2“ skrydį sudarė du pagrindiniai vertikalūs debesų zondai nuo maždaug 100 m / −1 ° C (žemiausias įmanomas aukštis virš jūros lygio) iki 3000 m / −12 ° C (orlaivio lubos). Šie zondai apėmė debesų sekas keliais pastoviais lygiais (2500 m, 1950 m, 1450 m, 950 m, 500 m ir 150 m žemėjančiam profiliui ir 1450 m, 1950 m, 2450 m ir 2950 m kylančiam profiliui). . Kiekviena seka truko apie 10 min (arba 50 km ilgio) su manevru apsisukimu sekos pabaigoje. Mažėjantis profilis buvo atliktas nuo 0930 iki 1040 UTC, o laipiojimo profilis - nuo 1040 iki 1130 UTC.

2.3. „In situ Measurements“: debesų sistemos mikrofizinių ir optinių savybių apžvalga

[12] Šio skyriaus tikslas - trumpai apžvelgti debesų sistemos mikrofizines ir optines savybes. 2a – 2d paveiksluose pateikiami debesų parametrų vidutiniai vertikalūs profiliai, gauti orlaivio leidžiantis žemyn, o 2e – 2h paveikslai atitinka kylančią trasą. Debesų parametrai yra: didesnė kaip 100 dalelių koncentracija ir vidutinis dalelių skersmuo μm pagal CPI (2a ir 2e pav.) skysto vandens ir ledinio vandens kiekis, atitinkamai apskaičiuojamas iš Nevzorovo zondo ir VKI (2b ir 2f pav.), asimetrijos koeficientas ir išnykimo koeficientas, gautas iš poliarinio nefelometro 2c ir 2g), oro temperatūra ir dalelių formos klasifikacija dalelėms, kurių dydis didesnis nei 50 μm, gautas iš VKI duomenų (2d ir 2h pav.). Horizontalios klaidų juostos rodo standartinį debesų parametrų nuokrypį, išryškinantį reikšmingus horizontalius nehomogeniškumus 50 km skalėje.

[13] Debesų sluoksniai buvo visiškai žemiau užšalimo lygio, kai temperatūra svyravo nuo –1 ° C iki –12 ° C, o temperatūros inversija buvo apie 1000 m (žr. 2d pav.). Rezultatai rodo, kad debesis susidarė iš mišrių fazių sluoksnių visame mėginio debesies gylyje.

[14] Debesų dalims, imtoms lėktuvui leidžiantis nuo 1500 m iki debesies pagrindo, būdingi didelių pervėsinto skysto vandens lašelių sluoksniai, kurių vidutinis skersmuo Dm100 siekia 250 μm (2a pav.). Vertikalus dalelių koncentracijos pasiskirstymas išlieka beveik pastovus, o vidutinė vertė N100 lygi 2 L -1 (2a pav.). Skysto vandens lašelių buvimą aiškiai įrodo LWC smailės (kurių vertė iki 0,4 g −3), matuojamos Nevzorovo zondu (2b pav.). Tai patvirtina CPI dalelių formos klasifikacija, kuri rodo, kad dideli lašai sudaro daugiau nei 40% stebėtų dalelių (kurių vertė iki 85% 500 m atstumu) (2d pav.). Be to, iš PN duomenų gautas ekstinkcijos koeficientas (2c pav.) Koreliuoja su LWC matavimais (su koreliacijos koeficiento kvadratu, r 2, lygus 0,85), nurodant, kad debesų sluoksnių, esančių žemiau 1500 m, optines savybes daugiausia lemia vandens lašai. Šį teiginį patvirtina asimetrijos faktoriaus reikšmės g didesnis nei 0,835, būdingas sluoksniams, kuriuose dominuoja skysto vandens lašeliai [ Gayet ir kt., 2002a Garrett ir kt., 2001]. Vertikalus g šiuose sluoksniuose galima paaiškinti faktinio lašelių dydžio pokyčiais (proporcingai santykiui LWC /σext). Debesų sluoksniuose, esančiuose virš 1500 m, netaisyklingos formos ledo kristalai sudaro daugiau nei 70% pastebėtų formų (2d pav.). Mažos kolonų (15%) ir plokščių (9%) dalys taip pat įrodomos atitinkamai 1950 m ir 2500 m aukštyje. Skysto vandens frakcija LWC / (LWC + IWC) palaipsniui mažėja didėjant ir yra susijusi su asimetrijos koeficiento sumažėjimu nuo 0,84 iki 0,81, būdingo mišrių fazių sąlygoms (2b ir 2c pav.). Panašią tendenciją anksčiau pastebėjo Garrett ir kt. [2001], kurie rado įrodymų, kad g Arkties sluoksnyje linijiškai mažėja dalelių, esančių lede, o ne skystoje, debesyje dalelių skaičius.

[15] Debesų sluoksniams, atitinkantiems kylantį lėktuvo kelią, būdinga reikšminga ledo fazė. Didesnė ledo kristalų koncentracija (iki 15 L −1), kai Dm100 artimas 280 μm (2e pav.) yra 1450 m ir 1950 m. Šiuose sluoksniuose IWC yra reikšmingas (50 mg.m −3) ir tampa didesnis nei LWC, matuojamas 1950 m (30 mg.m −3), todėl asimetrijos koeficiento vertės yra maždaug lygios 0,775 (2f ir 2g pav.) . Tai reiškia, kad debesų sluoksnių sklaidos savybėse iš esmės dominuoja ledo kristalai. Atitinkamai, CPI matavimai rodo, kad dažnai pasitaiko netaisyklingos formos ledo kristalų, kurie sudaro 55–65% pastebėtų formų (2h pav.) Ankstesni matavimai taip pat parodė, kad įprasti ledo kristalai Arkties debesyse yra reti (dauguma ledo kristalų yra netaisyklingi) dėl besikeičiančių procesų ir krešėjimo [ Korolevas ir kt., 1999]. Įdomi savybė yra tai, kad adatos ar kolonos formos dalelės pastebimai pastebimos (nuo 30% iki 40%) 1450 m ir 1950 m aukštyje. Viršutiniuose debesų sluoksniuose (2450 m ir 2950 m aukštyje), kai temperatūra yra žemesnė nei –8 ° C, plokštės ir žvaigždės yra vyraujantys įpročiai tarp taisyklingų formų. Asimetrijos parametrų vertės yra didesnės nei 0,80, galbūt dėl ​​skysto vandens frakcijos padidėjimo (IWC sumažėjimas ir LWC padidėjimas) arba dėl ledo kristalų įpročių pokyčių (netaisyklingų ir plokščių dalių padidėjimas, susijęs su kolonos formos kristalų dalis).

[16] Pagrindinės išvados, pagrįstos išmatuotų profilių analize, turi būti vertinamos atsargiai, nes nėra tiesioginių mažų vandens lašelių (kurių dydis mažesnis nei 50) mikrofizikinių savybių matavimo. μm) buvo atlikti šio skrydžio metu (FSSP-100 zondo šio skrydžio metu nebuvo). Tai trukdo tiksliai interpretuoti mišrios fazės debesų sistemos mikrofizinių ir optinių savybių sąsają. Nepaisant to, didelis ledo kristalų įpročių ir skysto vandens frakcijų kintamumas, susiduriantis debesų sistemoje, suteikia galimybę ištirti ledo kristalų formų ir jų sklaidos savybių sąsajas.3 skyriuje mes ištirsime ledo kristalų formų ir skysčio / ledo dalijimosi poveikį debesų optinėms savybėms mišrių fazių sąlygomis.


3. Dirbtinis tobulinimas

3.1. Maišymo taisyklių poveikis lūžio rodikliui

[15] Paprasčiausias būdas parodyti dalelę, kurioje yra keli komponentai, yra prisiimti vieną („efektyvų“) visos dalelės lūžio rodiklį ir naudoti šią vertę skaičiuojant Mie. Siūloma daugybė tokių efektyvių lūžio rodiklių taisyklių. Klimato modeliuose labiausiai paplitęs lūžio rodiklio apskaičiavimo metodas yra tūrio maišymas, atskiras tikrųjų ir įsivaizduojamų lūžio rodiklių svoris pagal tūrinę dalį. Iš 1 lentelėje išvardytų modelių tik Jokūbsoną [2001b] panaudojo šerdies ir apvalkalo absorbciją, o ne tūrio maišymą. Jokūbsoną [2000] nurodė, kad tūrio mišinio modelis neatspindi absorbuojančių anglies dalelių, kurios netirpsta. Mes paaiškinome kitur, kaip anglies dalelių stiprus šviesos absorbavimas priklauso nuo gretimų sp 2 surištų anglies struktūrų dydžio [ Bondas ir Bergstromas, 2006]. Tolygiai paskirstant medžiagą visoje dalelėje, sutrinka vidutinio nuotolio tvarka, reguliuojanti absorbciją. Abu argumentai rodo, kad paprastas tūrio mišinio metodas nėra fiziškai pagrįstas.

[16] Kitos maišymo taisyklės taip pat yra pagrįstos tūrio svertinėmis skirtingomis komponentų savybėmis [ Gimė ir Vilkas, 1959 Greimas, 1974 Heleris, 1965 Medalia ir Richardsas, 1972 Chýlek ir kt., 1981 Felske ir kt., 1984 Lesins ir kt., 2002]. Tai apima: (1) lūžio rodiklį atėmus vieną [Gladstonas ir Deilas, 1863] (2) dielektrinė konstanta ɛ = m 2 (paminėta, bet nenaudojama Chýlek ir kt. [1981], (3) kiekis (m 2 − 1)/(m 2 arba 2), žinomas kaip Lorentzo-Lorenzo formulė) arba (4), gaunantis vidutinę dielektrinę funkciją iš geometrinių sumetimų, todėl gaunami efektyvūs Maxwello Garnetto ar Bruggemano terpės deriniai. Daugumos šių santykių lygtis gali rasti bet kuris iš jų Heleris [1965] arba Bohrenas ir Huffmanas [1983, 8 skyrius]. Visi jie daro prielaidą, kad molekulinės struktūros kitimas atsiranda mažesnėse nei šviesos bangos ilgio skalėse, t. Y. Jei atskirose pakuotėse yra dvi medžiagos, tie paketai turi būti mažesni už bangos ilgį. Formulę, panašią į Lorentzo-Lorenzo lygtį, naudojant tik tikrąją įsivaizduojamo lūžio rodiklio dalį, aptaria Stelsonas [1990] ir dažnai naudojami atmosferos duomenims interpretuoti [pvz., Quinn ir kt., 2002 ].

[17] Maišymo modelio pasirinkimas daro didelę įtaką optinėms prognozėms, ne tik absorbcijai, bet ir sklaidai bei vienkartinei albedai [ Mackowski ir kt., 1990 ]. Felske ir kt. [1984] teigia, kad Bruggemano aproksimacija yra tinkamiausia tuštumų turinčioms suodžių granulėms ir Lesins ir kt. [2002] teigia, kad Maxwell Garnett aproksimacija yra tinkama mažoms juodosioms dalelėms, suspenduotoms vandenyje. 2 paveiksle pavaizduotas absorbcijos amplifikavimas, numatytas pagal keletą šių maišymo taisyklių, anglies dalelėms, sumaišytoms tiek su oru (2a pav.), Tiek su sulfatu (m = 1,55 - 0,001i, 2b pav.). Videenas ir kt. [1994] parodė panašius skirtingo lūžio rodiklio ryšius. Lesins ir kt. [2002] rodo, kad efektyvaus lūžio rodiklio atvaizdavimui naudojamo modelio pasirinkimas dažnai paveikia įsivaizduojamą efektyvios lūžio rodiklio dalį, o ne tikrąją. Schuster ir kt. [2005] nustatė, kad sumaišius tūrį, lūžio rodiklis buvo 13–30% didesnis nei Maksvelo Garnetto aproksimacija. Maišymo taisyklės pasirinkimas daro įtaką tiek tikrosioms, tiek įsivaizduojamoms lūžio rodiklio dalims, todėl parodome mažų dalelių absorbcijos pokytį, o ne tik įsivaizduojamo lūžio rodiklio pokytį. Mes įtraukiame maišymą su oru, kad būtų galima palyginti su Chýlek ir kt. [1981] ir Horvatas [1993b], o mūsų rezultatai sutampa su jų išvadomis: amplifikacija yra net 2, kai anglies tūrio dalis yra maža. Didelę dalį patobulinimo suteikia faktinio dalelės tikro lūžio rodiklio sumažinimas. Dalelių, sumaišytų su į sulfatą panašiomis medžiagomis, tikrasis lūžio rodiklis nėra taip stipriai pakitęs, o absorbcijos amplifikacija yra mažesnė.

[18] Lūžio rodiklių tūrinis svoris lemia antrą pagal dydį visų maišymo modelių pagerėjimą. Lorentz-Lorenz formulė pasveria dydį, kuris yra tiesiogiai proporcingas absorbcijai mažoms dalelėms, ir nesukelia amplifikacijos. Bruggemano formulė numato tarpines vertes, palyginti su kitomis taisyklėmis, neviršijant maksimalios 1,5. „Maxwell Garnett“ taisyklė glaudžiai sutampa su Bruggemano formulė, panaši į sulfatą panašią medžiagą, ir nemano, kad reikėtų maišyti su oro tuštumais. Paprasčiausias lūžio rodiklių įvertinimas numato vieną didžiausių patobulinimų, tačiau jis yra fiziškai neteisingas.

3.2. Mie teorija ir tūrio maišymas

[19] 2 paveiksle teigiama, kad absorbcijos amplifikacija, numatoma maišant tūrį, turėtų būti ribojama iki maždaug 1,7 mažų dalelių suodžių ir sulfatų mišiniams. Vis dėlto 1 lentelėje parodyta, kad kai kurie modeliai numato radiacinės jėgos pokyčius, kurie yra didesni nei du kartus. Šis pokytis negali būti paaiškintas absorbcijos ir priverstinio skirtumo rezultatais, nebent maišant labai sumažėja dalelių sklaida, o to nėra. Skirtumą galima suprasti tik įvertinus didesnes daleles nei tos, kurių skerspjūvis yra pastovus. Norėdami parodyti, mes atlikome tūrio maišymo procedūrą, kad gautume 3 paveikslą. Kiekvienam skaičiavimui mes priėmėme absorbuojančios medžiagos tūrio dalį. Apskaičiavome pagal tūrį įvertintus lūžio rodiklius ir atlikome Mie skaičiavimus. Tada gautą absorbcijos skerspjūvį normalizavome pagal absorbuojančios medžiagos tūrį, ir šis kiekis parodytas 3 paveiksle.

[20] 3 paveikslo viršuje absorbuojančios medžiagos tūrio dalis yra vienybė, tai yra gryną šviesą sugeriančios medžiagos absorbcija. Panašios savybės, kaip pavaizduotos 1 paveiksle, yra 3 paveiksle. Dalelių, mažesnių nei apie 80 nm, normalizuotas absorbcijos skerspjūvis yra beveik pastovus skersmens. Didesnėms dalelėms absorbcija sumažėja dalelių dydžiu. Iškreipta dalis 3 paveikslo viduryje atsiranda dėl rezonanso smailės, nors jos padėtis ir plotis keičiasi priklausomai nuo absorbuojančios medžiagos dalies. Rodyklė 3 paveiksle rodo, kaip keičiasi tam tikro dydžio dalelių absorbcija vienai LAC masei, nes absorbuojančios medžiagos dalis yra sumažinta. Mes apsvarstysime galimybę sumaišyti tris daleles, kurių skersmuo yra 20, 200 ir 500 nm.

[21] Mažiausiai daliai (20 nm), kurios dydis pasirinktas daugelyje pasaulinių modelių, normalizuota absorbcija keičiasi labai nedaug, kai dalelė yra maišoma. Tačiau šis dalelių dydis yra nerealiai mažas [ Bondas ir Bergstromas, 2006, 7.7 skirsnis]. Ateityje modeliuose tikriausiai bus pradėti naudoti tikslesni dalelių dydžiai.

[22] Didžiausios dalelės (500 nm) grynos dalelės absorbcija yra apie 3 m 2 / g. Šios didelės dalelės yra tame regione, kur absorbcija mažėja priklausomai nuo skersmens. Kai šioje dalelėje yra tik 20% absorbuojančios medžiagos, normalizuotas absorbcijos skerspjūvis padidėja iki maždaug 8 m 2 / g. Fiziškai grynos dalelės centre esanti medžiaga negalėjo dalyvauti absorbcijoje, nes išorinė dalelės dalis ją apsaugo. Plonai paskleidus medžiagą visoje dalelėje, daugiau absorbuojančios medžiagos gali sąveikauti su šviesa. Realiai šis pasiskirstymas nevyksta. Bet kokia medžiaga, pridėta prie absorbuojančios dalelės, padidina jos dydį. 3 paveikslo trajektorija, vaizduojanti daugiau fizinį procesą, judant į dešinę ir žemyn, nepadidina normalizuoto absorbcijos.

[23] Vidutinio dydžio dalelei (250 nm) grynos dalelės absorbcijos skerspjūvis yra apie 5 m 2 / g. Normalus šios medžiagos skerspjūvis yra apie 11 m 2 / g, kai dalelėje yra 20% absorbuojančios medžiagos. Absorbcija iš dalies didėja, nes sumaišyta dalelė yra rezonansinėje kreivės dalyje. Tačiau rezonanso smailės atsiranda dėl indukuotų srovių išilgai dalelės paviršiaus [ Bohrenas ir Huffmanas, 1983]. Šiam laidumui reikalingi mobilūs elektronai, tačiau tobulas molekulių maišymas pašalintų konjuguotas sp 2 jungtis, kurios įgalina elektronų judrumą. Taigi rezonansas neatsirastų, jei absorbuojanti medžiaga pasiskirstytų po dalelę, todėl didelės vertės apatinėje 3 paveikslo dalyje mažai tikėtinos.

[24] Apibendrinant galima pasakyti, kad teoriniai skaičiavimai gali numatyti sumaišytų tūrinių dalelių absorbcijos padidėjimą, kuris nėra fiziškai pagrįstas. Šios prognozės daugiausia atsiranda dėl artefaktų, kurie išnyksta atidžiai juos nagrinėjant. Mūsų apytiksliai apytiksliai duomenys nėra fiziškai realūs, o rezultatai mažai domina, išskyrus tai, kad jie gali atsirasti dėl procedūrų, kurios šiuo metu taikomos klimato modeliuose. Ši išvada tikriausiai yra gerai žinoma tiems, kurie reguliariai nagrinėja realių dalelių optiką, tačiau mes tikimės, kad atkreipsime į tai dėmesį tiems, kurie naudojasi šiais aproksimacijomis, kad modeliuotų radiacinį perdavimą atmosferoje. Mes akcentuojame: pagal apimtį svertiniai maišymo apytiksliai vertinimai gali nepagrįstai pervertinti absorbciją.


Diskusija

Paprasta LIE variantų analizės sistema

Šiame tyrime mes panaudojome Pearcy LIE skilimą (Pearcy & Yang, 1996), norėdami atskirti šviesos perėmimo galimybes, susijusias su lapijos orientacija - kuo horizontalesni lapai, tuo efektyvesnė lapija - ir lapija sutampa. Siūlomos alternatyvios sistemos, susijusios su radiacinio perdavimo teorija, siekiant įvertinti struktūrinių parametrų poveikį šviesos perėmimo savybėms (pvz., Vietos užimtumas, lapų ploto tankis, lapijos sklaida Planchais & Sinoquet, 1998). Tačiau radiacinio perdavimo teorijos taikymas izoliuotiems augalams priklauso nuo vegetacijos elementais užpildyto stogelio gaubto apibrėžimo (Norman & Welles, 1983 Cescatti, 1997). Naujausi tyrimai pranešė, kaip subjektyviai apibrėžiami tokie baldakimų vokai, nes baldakimo tūris priklauso nuo voko formos (pvz., Aprišimo dėžutė prieš išgaubtą voką ir parametrines formas Boudon, 2004), taip pat dėl ​​to, kad baldakimai gamina baldakimus. tūrio pokytis matavimo skalėje (Phattaralerphong & Sinoquet, 2005). Tai ypač svarbu mažiems augalams, pavyzdžiui, sodinukams su nedideliu lapų skaičiumi (Farque ir kt., 2001), nes neaišku, ar oro tarpas tarp lapų priklauso baldakimo tūriui, ar ne. Kadangi tokie parametrai kaip stogelio poringumas, lapų ploto tankis ir, atitinkamai, klumpės priklauso nuo to, kaip bus apibrėžtas stogelio tūris, jie turi panašų neapibrėžtumą kaip stogelio tūris (Sinoquet ir kt., 2005). Tai yra priežastis, kodėl mes naudojome paprastą, bet tvirtą sistemą, kaip anksčiau pasiūlė Pearcy ir jo kolegos, o ne akivaizdžiai išsamesnes, tačiau kurioje yra tam tikrų trūkumų (ypač baldakimo voko priklausomybė nuo masto).

„YPLANT“ ir „VegeSTAR“ palyginimas

YPLANT (Pearcy & Yang, 1996) yra plačiai naudojamas modelis ir prieš tolesnes diskusijas gali būti naudinga palyginti YPLANT su VegeSTAR. VegeSTAR skaičiuoja tik STAR, kuris yra numatomo lapo ploto ir viso lapo ploto santykis (vadinamas ED YPLANT). ŽVAIGŽDĖDangus gaunamas susumavus krypties vertes per dangaus skliautą, pasvertą kaupiamuoju apšvita. Priešingai, „YPLANT“ taip pat apskaičiuoja šviesos sugėrimo ir perėmimo efektyvumą, vadinamąjį Ea ir Ei, atitinkamai. Absorbcijos skaičiavimai apima lapų atspindį ir perdavimo procesus, kurie yra traktuojami supaprastintai - visų pirma nepaisomas išsklaidytos šviesos krypties perskirstymas. Perėmimo efektyvumas numato, kad lapai yra juodi kūnai, t. Y. Lapų absorbcija yra 1. Apibendrinant galima teigti, kad panašūs kintamieji tarp „VegeSTAR“ ir „YPLANT“ yra kryptingi STAR („VegeSTAR“) ir ED (ekrano efektyvumas YPLANT). Visi kiti YPLANT parametrai, tokie kaip Ei (LIE šiame tyrime), išskyrus tuos, kurie reiškia absorbciją, galima apskaičiuoti iš „VegeSTAR“ išvesties.

Visas lapų plotas

Penkių Europos ir Šiaurės Amerikos plačialapių medžių rūšių sodinukams taikomi skirtingi apšvitos režimai sukėlė didelius augimo skirtumus. Tarp mažiausio ir didžiausio vidutinio bendro lapų ploto buvo bent septynis kartus didesnis skirtumas (At) įvairaus amžiaus ir apšvitos režimo deriniais. Šią vertę reikia palyginti su reikšmių diapazonu, turinčiu įtakos LIE: variantas apėmė tik didžiausią 1,3 karto diapazoną. Todėl bendras daigų sukurtas lapų plotas sudaro didžiąją tarpspecifinę visos šviesos perėmimo įvairovę. LIE šiame kintamume vaidina tik nedidelį vaidmenį.

Rūšių reitingas pagal bendrą lapų plotą tarp skirtingų apšvitos režimų išliko stabilus, tačiau pasikeitė su amžiumi. Antraisiais augimo metais reitingas nuo mažesnio iki didesnio bendro lapų ploto sutapo su atspalvio tolerancijos reitingu. Atsparus atspalviui F. sylvatica visais atvejais buvo mažiausias bendras lapų plotas. A. pseudoplatanus ir A. saccharum, su vidutine tolerancija, reitinguojami tarpiniai ir dar du šešėliai netoleruojantys beržai (B. pendula ir B. alleghaniensis) turėjo didžiausią lapų plotą. Panašias išvadas pranešė Kitajima (1994), Waltersas ir Reichas (1999) bei Poorteris (1999), tačiau tai nėra bendra taisyklė (Montgomery & Chazdon, 2002). Šis didelis daigų dydžio skirtumas (vertinant pagal lapų plotą) tarp rūšių tikriausiai yra vienas iš šešėlių tolerancijos / netoleravimo įkalčių, kaip aptarta vėliau.

Tarpspecifinis LIE kintamumas

Statiniai stebėjimai ir smulkių medžių bruožų aprašymai paprastai rodo didelę medžių rūšių lajų morfologijos ir architektūros įvairovę (Halléir kt., 1978 Sterck, 1997 Millet ir kt., 1998 Pearcy ir kt., 2004 Claveau ir kt., 2005). Iš tiesų, mūsų daigai atskleidė didelę augimo ir išsišakojimo modelių įvairovę: simpodinis buko augimas ir kitų rūšių monopodinis augimas, su skirtingomis šakomis, lapų dydžiu ir lapų pasvirimu. Tačiau kalbant apie LIE, mūsų rezultatai atitinka keletą naujausių išvadų (Valladares ir kt., 2002 Pearcy ir kt., 2004), kurie atskleidė tik nedidelius skirtumus lyginant rūšis panašioje apšvitos aplinkoje ir panašaus dydžio / amžiaus. Tai rodo stiprią tarpspecifinę karūnos šviesos gaudymo galimybių konvergenciją (Poorter & Werger, 1999 Valladares ir kt., 2002), galbūt siejamas su apribojimais, kuriuos nustato kitos vainiko funkcijos, tokios kaip vandens transportavimas ir mechaninis atsparumas (Pearcy ir kt., 2005 ).

Apšvitos sukeltas ir ontogeninis LIE plastiškumas

Nustatyta, kad šviesos perėmimo efektyvumas smarkiai skiriasi visoms rūšims, keičiantis dydžiui (lapų plotas yra dydžio vertintojas), ty LIE buvo didelis ontogeninis plastiškumas. Didelę dalį šešėlio įtakos visam šviesos perėmimui ir LIE dalį sukėlė pavėluotas šešėlio augimas, palyginti su labai šviesiai užaugusiais sodinukais (Coleman ir kt., 1994). Iš tiesų, augimo metu kaupiantis lapų plotui, lapų sutapimas stipriai slopino LIE, kaip pastebėjo Farque ir kt. (2001) ąžuoluose. Priešingai, apšvitos sukelti lapų polinkio pokyčiai turėjo nedidelę įtaką LIE dėl erdvinės integracijos dangaus pusrutulyje, kur apšvitos pasiskirstymas iš esmės yra vienalytis po šviesos perskirstymo žemiau šešėlinių tinklų. Šis rezultatas prieštarauja kai kuriems ankstesniems tyrimams, kuriuose pranešta apie didelį lapų pasvirimo poveikį modifikuojant LIE (Takenaka ir kt., 2001 Valladares ir kt., 2002). Tačiau pastarosios išvados buvo susijusios su tam tikromis rūšimis, tokiomis kaip pomidoriniai vaisiniai augalai, stačių lapų vaistažolės, palmės ar lianos, kur individualioje architektūroje nėra lygiaverčių mechaninių ir funkcinių apribojimų, kaip ir ilgaamžių bei potencialiai aukštų miško medžių ir užaugintų pomiškių. augalai, kuriai būdingas daug nevienalytis šviesos pasiskirstymas, nei randama po mūsų šešėliniais tinklais. Šiuose pavyzdžiuose augalai taip pat buvo maži, nedaug lapų, todėl lapų sutapimas turėjo mažiau įtakos LIE nei lapų pasvirimas. Nepaisant to, daigai su didesniu lapų plotu (t. Y. 2 metų sodinukai ir daigai, užaugę didesniu apšvitimu) turėjo daugiau lapų su didesniais pasvirimo kampais, o tai gali padidinti apšvitos perimimą iš horizontalesnės krypties. Mes nustatėme, kad šis poveikis išliko nedidelis visomis sąlygomis. Be to, didžiausi skirtumai, susiję su apšvitos režimais, įvyko esant didžiausiam kampiniam pakilimui. Paprastai STAR lapų sutapimo komponentas sumažėjo (t. Y. Lapų sutapimas buvo didesnis), o lapo pasvirimo komponentas padidėjo didėjant krintančio apšvitos laipsniui. Augalams, auginamiems esant didesnei apšvitai, mažesnė STAR, esanti arti vertikalės, vėl siejama su lapų persidengimu. Horizontaliomis kryptimis jo nekompensuoja lapų pasvirimo pasiskirstymo poslinkis į vertikalesnius polinkius, nes, nepaisant šio poslinkio, vis dar buvo daugiausia lapų, kurių polinkis yra arčiau horizontalaus, o ne vertikalaus. Pastebima išimtis buvo B. pendula, labiausiai netoleruojanti šešėlio tarp tirtų rūšių, kur STAR gradientas nuo horizontalios iki vertikalios krypties buvo lygus ir tam įtakos neturėjo apšvitos režimas. Tai siejama su šios rūšies kūgine vainiko forma (1 pav.), Kartu su tolygiu lapų pasvirimo pasiskirstymu ir galimybe mesti vidinius tamsiausius lapus: jo lapija pasiskirsto kaip karkasas, leidžiantis perimti šviesą vienodai efektyviai. krintančios šviesos kryptis, kuri gali suteikti pranašumų atvirose vietose.

Šviesos perėmimas ir daigų funkcinė ekologija

Panašios išvados, apibūdinančios nedaug arba visai nesusijusius šviesos perėmimo gebėjimų skirtumus panašioje aplinkoje (Poorter & Werger, 1999 Valladares ir kt., 2002 Pearcy ir kt., 2004) neatmeta tariamos LIE reikšmės rūšių funkcinės ekologijos įvairovei ar šešėlių tolerancijai. Iš tiesų, nedideli rūšių momentiniai ar kasdieniniai šviesos sugavimo skirtumai gali lemti gana didelius galutinio anglies dioksido padidėjimo skirtumus per visą auginimo sezoną. Čia yra esminių penkių rūšių skirtumų (LIE arba LoSky) parodė, kad nežymūs architektūriniai ir filotaksiniai rūšims būdingi bruožai išliko, net jei matmenų suvaržymai panašiai paveikė visos vainiko LIE rūšis. Tačiau LIE rūšių rūšys labai skyrėsi nuo atspalvio tolerancijos. Pažymėtina, kad labiausiai atspalvį toleruojančios rūšys, F. sylvatica, turėjo mažiausią LIE tarp penkių tirtų rūšių.

LIE buvo didesnė asmenims, užaugusiems esant žemam, nei esant dideliam apšvitimui. Tai daugiausia buvo apšvitos sukeltų daigų dydžių skirtumų poveikis, o ne šviesos valdomas architektūrinių ir filotaksinių bruožų prisitaikymas. Kaip įrodyta keliuose ankstesniuose tyrimuose, individualus dydis labai veikia morfologinius ir paskirstymo modelius, o akivaizdus plastiškumas reaguojant į aplinkos veiksnius, tokius kaip šviesa, maistinės medžiagos ar vanduo, gali būti bent iš dalies susijęs su tokiais ontegenetiniais poslinkiais augalų ontogenezės metu (Huber & Stuefer, 1997 McConnaughay & Coleman, 1999 Müller ir kt., 2000). Konkrečiai, medžio dydis moduliuoja fotosintetinių ir nefotosintetinių audinių santykį (Messier & Nikinmaa, 2000 Naumburg ir kt., 2001 Claveau ir kt., 2002 Delagrange ir kt., 2004). Tai ypač domina ankstyvą daigų vystymąsi įvairiose dugno aplinkose. Mažėjantis LIE, didėjant individualiam dydžiui ir lapų plotui, yra linkęs patvirtinti hipotezę, kad sodinimo metu daigai efektyviau fiksuoja šviesą, ypač aukštumose, kuriose tiesioginė šviesa (t. Y. Vertikalios kryptys) gali būti labai didelė, nei tolesnėse vystymosi stadijose. Tuomet, kai daigai auga ir kaupia biomasę bei lapus, lapų sutapimas didėja, o fotosintetinių ir nefotosintetinių audinių santykis mažėja, todėl augalams gali prireikti daugiau šviesos, kad būtų pasiekta teigiama anglies pusiausvyra, arba esant nuolatinei šviesai jie pasiektų maksimalų dydį. kuris anglies balansas tampa neigiamas ir lemia medžio mirtį (Messier ir ktMessier & Nikinmaa, 2000). Todėl ilgalaikį išgyvenimą pavėsyje galima pasiekti atidedant laiką, kai maksimalus dydis pasiekiamas dėl mažo augimo, arba leidžiant didesnį maksimalų dydį, sumažinant lapų rodymo ir anglies pasisavinimo anglies dioksido sąnaudas arba abu.

Taigi specifinės rūšies anglies paskirstymo modeliai, esant kontrastingoms apšvietimo sąlygoms, gali būti labai svarbūs jų LIE ir iš to kylančiai funkcinei ekologijai. Rūšys, skiriančios anglį pirmenybei antžeminiam augimui net ir tamsesnėje aplinkoje, sumažins jų LIE, nes jos didina savo dydį ir lapų plotą, o rūšys, išlaikančios mažesnį augimo tempą šešėlinėmis sąlygomis, gali padidinti jų išlikimą išlaikant efektyvesnį lapų rodymą su mažos anglies dioksido sąnaudos. Šie specifiniai skirtumai gali padėti paaiškinti didesnį atspalvio toleravimą F. sylvatica, A. pseudoplatanus ir A. saccharum palyginti su Betula rūšys miško poskyryje. Iš tikrųjų, „Acer“ rūšys sugeba kontroliuoti viršūninį ir ypač šoninį meristemų vystymąsi, kai jos yra slopinamos, kad išlaikytų labai lėtą augimo greitį esant labai silpnai apšvietimui (Sipe & Bazzaz, 1994 Goulet ir kt., 2000 Delagrange ir kt., 2004 ). F. sylvatica kontroliuoja jo vystymąsi per policiklizmą: tamsioje aplinkoje pavasarį ši rūšis išskiria tik vieną kartą, tada pumpurai tampa ramybės būsenoje, o vėliau lapai nesusidaro. Priešingai, Betula rūšys nuolat gamina naujus lapus, galbūt išmeta senesnius, tamsesnius lapus: rūšys, kurios nuolat paskirsto biomasę į lajos aukštį ir šoninį augimą, net ir tamsesnėje aplinkoje, greičiausiai padidins anglies sąnaudas ir dramatiškai patamsės (Kikuzawa, 2003).

Be to, lapų demonstravimo išlaidų sumažinimas naudojant architektūros bruožus gali suteikti pranašumo šešėlyje. Tirtos rūšys labai skyrėsi pagal jų vystymosi modelius, kurie, kaip nurodė Beaudet ir Messier (1998), gali veikti kaip svarbūs morfologinio prisitaikymo prie šviesos režimo suvaržymai. Pavyzdžiui, „Acer“ rūšys, turinčios ilgus lapkočius ir didelius lapus, gali pagerinti savo lapų rodymo efektyvumą mažesnėmis sąnaudomis (Beaudet & Messier, 1998 Takenaka ir kt., 2001) nei labai šakotas Fagas rūšys su mažais lapais ir trumpais lapkočiais ir kur vienas iš galimų būdų sumažinti lapų persidengimą būtų ilgesnis tarpubamblio ilgis, tačiau tai galėtų greitai pakenkti anglies balansui (Pearcy ir kt., 2005). Karūnos forma taip pat gali būti svarbi fiksuojant šviesą, nes horizontaliai pasklidę vainikėliai, tokie kaip Fagas tikimasi, kad bus didesnis efektyvumas sulaikant iš vertikalių krypčių sklindančią šviesą, nei stačios karūnos, tokios kaip „Acer“ arba, kiek mažiau, Betula. Bet, kaip Fagas turi mažiausią LIE tarp tirtų rūšių, vien šis bruožas negali lemti LIE tarprūšinio kintamumo. Akivaizdu, kad LIE ir jo lapų sutapimo komponentas yra sudėtingo architektūrinių bruožų, kuriuos riboja vystymosi modelis ir susijusios anglies sąnaudos, derinys yra daugiau tyrimų, ypač dėl anglies sąnaudų ir su architektūros bruožais susijusios naudos, norint geriau suprasti medžių šešėlių toleranciją.

Galiausiai, dar vienas esminis veiksnys, susijęs su LIE ir galimai susijęs su rūšies funkcine ekologija, yra galimas pasiskirstymas tarp tiesioginio ir difuzinio šviesos sugavimo tarp rūšių. Nors sunku padaryti bendras išvadas, 7 pav. Aiškiai parodyta, kad kai kurios rūšys sugeba sureguliuoti difuzinį ir tiesioginį šviesos fiksavimą. Paprastai vienerių metų daigai pirmiausia sulaiko šviesą iš vertikalių krypčių, o 2 metų daigai tai daro daugiausia iš visų pusių. Panašiai, išskyrus netoleruojantį atspalvį B. pendula, perėmimo efektyvumas vertikaliomis kryptimis didėja mažėjant šviesos režimams. Keletas tyrimų pranešė apie kai kurių medžių rūšių daigų gebėjimą pirmiausia sulaikyti tiesioginius (Muraoka ir kt., 2003) arba difuzinę šviesą (Ackerly & Bazzaz, 1995 Valladares ir kt., 2002). Tačiau norint įvertinti difuzinės šviesos stiprinimo pranašumą, palyginti su tiesioginiu šviesos perėmimu (arba atvirkštiniu) tam tikroje šviesos aplinkoje, ir padaryti išvadą apie jo poveikį tų rūšių išlikimui miško želdynuose, reikia atlikti daugiau tyrimų: (i) plėtoti ilgalaikio šviesos fiksavimo modeliai, pagrįsti realistiškomis ir labai kintančiomis debesuotomis / saulėtomis sąlygomis ir (ii) siekiant geriau suprasti saulės spindulių naudojimą (ty fotosintezės aparato įjungimą ir išjungimą).


VI skyrius Diferencinės šviesos sklaidos technologijos mikrobiologijai

Šiame skyriuje daugiausia dėmesio skiriama įvairioms diferencinės šviesos sklaidos technikoms, naudojamoms mikrobiologijoje. Skyriuje pateikiamas išsamus diferencinės šviesos sklaidos prasmės paaiškinimas ir pateikiami įvairūs teoriniai rezultatai, kuriuos galima naudoti kaip aiškinimo pagrindą. Diferencinis sklaida reiškia išsklaidytos šviesos intensyvumo kitimą, palyginti su sklaidos kampu. Eksperimentinės procedūros ir interpretavimo būdai aptariami kartu su pasirinktomis bakterijų sistemų programomis ir matavimais, naudojant diferencinę šviesos sklaidą. Pateikiamos tolesnės programos, kurios praplečia metodus toms sritims, kurios yra šiek tiek už bendros mikrobiologijos ribų. Pateikiamas trumpas matematinis priedas, kuriame apibendrinamos svarbesnės matematikos teorijos, naudojamos aiškinant ir prognozuojant įvairius rezultatus. Nors dar reikia atlikti daugybę iki šiol atliktų matavimų kiekybinės analizės, daugelis kokybinių šviesos sklaidos matavimų ypatybių turėtų būti naudinga priemonė greitai suprasti tiriamą bakterijų sistemą veikiančius biofizinius reiškinius.


Kiek keičiasi lygiavertis linijos plotis įvedant 5% išsklaidytą šviesą? - Astronomija

Tarp detalių, su kuriomis turėtumėte susipažinti, yra:

Jūsų detektorius matuoja srautą S juostoje dw. Aptikto srauto vienetai S yra erg / cm 2 / s / A.

Juostos

  • ilgas perdavimas. Jie praleidžia šviesą į ilgį nuo kažkokio atskaitos bangos ilgio. Filtro pavadinimas dažnai nurodo 50% perdavimo bangos ilgį nm. Pavyzdžiui, GG495 filtras praleidžia 50% krintančios šviesos esant 495 nm (4950 angstremams), o jo pralaidumas yra didesnis, kai ilgesni bangos ilgiai.
  • trumpas perdavimas. Jie praleidžia šviesą trumpiau nei kai kurie atskaitos bangos ilgiai. Pavyzdžiai yra CuSO4 ir BG38. Rūšiavimui naudojami tolimųjų ir trumpųjų leidimų filtrai.
  • izoliuojantis. Šie filtrai naudojami tam tikroms dažnių juostoms pasirinkti. Jie gali būti pagaminti iš ilgojo ir trumpojo pralaidumo filtrų derinio. Siauros juostos filtrai paprastai yra trukdžių filtrai.
  • U (ultravioletiniai spinduliai): 1,0 mm UG1 + 1,0 mm BG29 + 3,0 mm lydytas silicio dioksidas
  • B (mėlynas): 2,0 mm GG395 + 2,0 mm BG39 + 1,0 mm BG12
  • V (vaizdinis): 3,0 mm GG495 + 3,0 mm BG39. Iš pradžių ilgą V juostos bangos ilgio ribą nustatė raudonas fotokatodo S1 atsakas.
  • R (raudona): 2,0 mm OG570 + 3,0 mm KG3 („Kron“ sistema)
  • I (infraraudonųjų spindulių): 2,0 mm WG305 + 3,0 mm RG9 („Kron“ sistema)

Fotografijos juosta (mp) yra iš fotografinių plokščių, turinčių IIaO reakciją. Daugumai žvaigždžių mp-mV= B-V-0,11 (žr. Spalvas).

Beveik IR juostos (J, H, K, L, M, N, Q) nėra pavadintos mnemoniškai, bet beveik abėcėlės tvarka po I. Pažvelkite į šias juostos juostas Bessell ir Brett (PASP 100, 1143, 1988). Šias juostas nustato atmosferos perdavimas.

Tarpinės juostos
Stromgreno fotometrinė sistema (Stromgren, QJRAS 4, 8, 1963 Crawford ir Mander AJ 71, 114, 1966) naudoja vidutinio pločio juostas (kelis šimtus angstremų). Tai labai naudinga nustatant parametrus, tokius kaip metalinių medžiagų, temperatūros ir absoliučių karštų žvaigždžių dydžiai (pvz., ir kt. A&A 268, 653, 1993). Šie filtrai vadinami u, v, b, y ir & beta.

Siauros juostos
Siauros juostos filtrai yra labiau specializuoti. Jie dažnai naudojami parenkant ryškias emisijos linijas arba siaurus kontinuumo regionus. Tipiški siauros juostos filtrai turi 10–50 Angstrem pločių.

Neutralaus tankio filtrai
Kartais objektai yra per ryškūs, kad būtų galima juos stebėti nesotinant detektoriaus. Užuot naudojus mažesnį teleskopą, šviesą galima susilpninti naudojant neutralaus tankio (ND) filtrą. Puikus ND filtras bus pilkas - tai yra, vienodai silpnins visus bangos ilgius. Praktiškai to pasiekti sunku, todėl ND filtrai turi būti kalibruojami atskirai. ND filtrai paprastai naudojami kartu su bangos ilgio rūšiavimo filtru.

Slopinimo dydis astronominiuose ND filtruose paprastai matuojamas dydžiais. ND5 filtras silpnins šviesą 5 dydžiais arba 100 koeficientu.

Kartais NDx filtras silpnina šviesą 10 kartų. ANDDAM kameros ND filtrai yra tokie. Tai gali būti erzina, jei manote, kad x reiškia dydžius, nes x yra x & gt1 x & gt & gt2,5 x.

Atkreipkite dėmesį, kad fotografuojant ar kitais tikslais taikomuose ND filtruose gali būti naudojamas kitoks slopinimo apibrėžimas. čia ND5 filtras gali susilpninti šviesą koeficientu 5 arba 5 optiniu gyliu (e 5, kuris yra artimas 5 mag).

Dydžiai

Dydžio skalė apibrėžta taip, kad log (S)=-0.4m+ c, kur m yra dydis ir c yra konstanta. Nulinio dydžio skalės tašką nustato standartinės žvaigždės. Vega (& alfa lyrae) yra pagrindinis standartas. Pagal apibrėžimą 11 „Vega“ panašių žvaigždžių (spektrinis tipas A0) vidutinės spalvos yra lygios nuliui. V juostai, kurios centras yra 5500A, mV= 0 atitinka S= 3,6x10 -9 erg / cm 2 / s / A (Rydgrenas ir kt. 1984 m., JAV jūrų laivyno steb. Baras. XXV, Pt. 1). Atkreipkite dėmesį, kad Matthewsas ir Sandage'as (ApJ 138, 1963 m. 30) suteikė 3,6x10 -9 ir AllenasAstrofiziniai kiekiai) duoda 3,836X10 -9. Čia rasite įvairių astronominių juostų absoliučių kalibravimų lentelę.

Absoliutus dydis

Bolometriniai srautai ir dydžiai

Spalvos

  • U-B: matuoja temperatūrą ir ryškumą ant karštų žvaigždžių dėl jautrumo Balmerio šuoliui. Įtakoja paraudimas, linijų klojimas ir, veikiančiose vėsiose žvaigždėse, chromosferos emisija.
  • B-V: proporcinga temperatūrai, paveikta paraudimo (E(B-V) = AV/ R) ir tarpžvaigždinis išnykimas.
  • b-y: T matai, nejautrūs [Fe / H]
  • c1 = (u-v) - (b-v): proporcingas Balmerio nenutrūkstamumui, proporcingas MV
  • m1 = (v-b) - (b-y): proporcingas eilutės uždengimui
  • & beta: siauras juostos spalvų indeksas, proporcingas lygiaverčiam H- ir beta pločiui, be jokių dangų ir paraudimų. Proporcinga temperatūrai B, A ir F žvaigždutėmis.
  • T = 8065 - 3580 (B-V) (1,0 - 0,196 [Fe / H]) (0,3 & B-V & 0,63)
  • & tetaef = 0,993 (R-I) + 0.539
  • & tetaef = 0,245 (V-K) + 0,514
  • & tetaef = 1,069 (b-y) + 0,483
  • žurnalas (T.ef) = 3,9255 -0,31661x + 0,11780x2 - 0,049392x3
  • B-V = -737,243 + 603,853y - 163,455y2 + 14,6402y 3
  • T = 8290 - 6200 (b-y) (1,0-0,108z) (0,2 & y-y & lt0,4)
  • T = 11320 kvrt. (& Beta-2.311) 2.595 & lt & beta & lt 2.715 (F žvaigžd.)

Taip pat yra paprasti ryšiai tarp žvaigždės spalvos ir dydžio bei jos kampinio skersmens. Tai Barneso-Evanso santykis.

Nuorodos:
Gilliland, 1985, ApJ 299, 286
Laird, 1985, ApJS, 57, 389

Atmosferos išnykimas


Šis vaizdas schematiškai parodo gylį atmosferoje, į kurią gali prasiskverbti radiacija.

Turime apžvelgti atmosferą, kad pamatytume astronominius objektus, o atmosferos buvimas turi įtakos šviesos perdavimui. Fotonai yra absorbuojami ir išsklaidomi iš kelio. Atmosferos sudedamosios dalies absorbcijos koeficientas ki yra ki = & sigmai ni / ri & rho0, kur & sigma yra skerspjūvis (bangos ilgio funkcija),
n = yra skaičių tankis,
r = dalinis gausumas ir
& rho0 yra oro tankis.
n, rir & rho0 yra aukščio atmosferoje funkcijos.

Optinis gylis & taui per atmosferą suteikia integralas, iš jūsų pakylėjimo z0 iki begalybės ri(z), ki(z) ir & rho0(z).

Šviesos slopinimas aukštyje z0 o zenito atstumą ir tetą pateikia I (z0) / I (& infin) = e - [sek (& theta) & Sigma & taui(z0)] kur I (& infin) yra ryškumas atmosferos viršuje.

sek (& teta) yra žinomas kaip oro masė (ESU).

Atmosfera yra nepermatoma rentgeno spinduliams ir UV spinduliams, trūkstantiems apie 3300 angstremų, visų pirma dėl absorbcijos O3, bet O, O2, N, N2ir H2O taip pat suteikia reikšmingą neskaidrumą.

Netoli infraraudonųjų spindulių (1–20 ir mama) H2O ir CO2 dominuoja grupės. Didesniame bangos ilgyje H2O yra nepermatomas pogrindžio mm juostai.

Jums nereikia spręsti dėl išnykimo kiekvieną kartą, kai stebite, nors jums reikia laikytis pakankamai standartų, kad nustatytumėte nulinio taško korekciją. Vidutinis išnykimas pateikiamas daugelio observatorijų, pvz., Kitt Peak nacionalinės observatorijos, lentelėse.

Atmosferos perdavimas gaunamas 10 -EXT * AM, kur AM yra oro masė (= sek (zenito atstumas), kai atstumas nuo zenito & # 60 60 o).

Atmosferos sklaida

    Sklaida daro 2 dalykus, kurie nėra geri:
  • jis pašalina šviesos spindulį ir
  • jis padidina fono lygius, išsklaidydamas šviesą į spindulį.

Rayleigho sklaida: pagal molekules (& lambda & gt & gtr)
& sigmaR(& lambda) = 32 & pi 3 (N-1) 2 / 3N 2 ir lambda 4,
kur n yra lūžio rodiklis ir N yra molekulinio skaičiaus tankis.
n-1

Rayleigho sklaida nėra izotropinė:
J (& teta) = aš0& sigmaR 3/4 (1 + cos 2 ir teta) d & omega / 4 & pi yra intensyvumas, išsibarstęs į vientisą kampą d & omega kampu ir teta.

    Dėl
  • a & gt & gt & lambda: Qscatt = Qabs= 1 ir & sigma = 2 & pia 2
  • a & gt & lambda: Q (& lambda) yra sudėtingas.
  • dielektrinės sferos, įskaitant vandens lašelius ir silicio dioksido dulkių grūdelius: Q

Atmosferos lūžis

Lūžio rodiklis priklauso nuo bangos ilgio, svyruojantis nuo maždaug 1.0003049 esant 3200 angstremams iki 1.0002890 esant 1 mikronui.

Dangaus ryškumas

    Šiluminė emisija. Atmosfera yra 300K juodas kūnas, ir mes jį žiūrime. Dažniausiai tai kelia susirūpinimą infraraudonaisiais spinduliais, nes 300K juodo kūno smailės skleidžiamumas yra artimas 10 mikronų bangos ilgiui.

Šioje lentelėje pateikiami tipiški nakties dangaus ryškumai, išreikšti kvadrato arčekų ir Janskių kvadratinio arčekų dalimis, keturiose artimojo IR juostose.


Diskusija

Ankstesniuose skyriuose pateikėme eksperimentinius IR absorbcijos rezonanso stiprinimo sferinėse ertmėse įrodymus. Realus prietaisų absorbcijos efektyvumo arba foto srovės atsako apskaičiavimas viršija šio straipsnio tikslą, todėl tam reikėtų tiksliai žinoti skirtingus parametrus. Prietaisų reakcija yra labai jautri daugeliui nežinomų parametrų, todėl labai sunku tiksliai tiksliai atitikti išmatuotus spektrus. Pavyzdžiui, absorbcijos uodega žemiau tarpo labai priklauso nuo polikristalinio optinės ertmės charakterio, kuris yra nežinomas dabartinio lygio parametras, kuris nulemtų Klausimas fotosrovės smailių vertės. Dar svarbiau tai, kad „Mie“ rezonansai ir jų grupių struktūra labai priklauso nuo tikslios prietaiso topologijos. Substrato ir antgalio poveikis, tuščiaviduriai defektai ir atsitiktinai atsirandantys sferų viduje (žr. 2 papildomą pav.) Ir net menkiausias sferų deformavimasis, visi jie daro didelę įtaką spektriniam atsakui. 1 papildomoje pastaboje ir 3–6 paveiksluose mes parodome stiprią šių parametrų įtaką skirtingų teorinių modelių šviesoje.

Nors pritaikyti eksperimentinius duomenis yra sunku, mes galime lengvai įvertinti prietaiso potencialą, analizuodami ryšį tarp Klausimas foto srovės smailių vertė ir maksimalus prietaiso absorbcijos efektyvumas infraraudonųjų spindulių srityje. Absorbcijos efektyvumas paprastaiKlausimas rezonansas, tai yra esant didžiausiam Mie rezonanso bangos ilgiui, yra proporcingas Klausimas režimo vertė. Kuo aukštesnė Klausimas vertė, tuo ilgesnis fotonų išbuvimo laikas ertmėje, todėl didesnė absorbcijos tikimybė. Viršutinė rezonansinės absorbcijos stiprinimo riba, A, laisvai stovinčios sferos, gali būti apibrėžiamas kaip laiko, kurį fotonas praleido ertmėje, santykis per laiką, kurio reikia atstumui, lygiam rutulio skersmeniui, kur n yra silicio lūžio rodiklis, dyra sferos skersmuo ir λ yra šviesos bangos ilgis. Tačiau norint atsižvelgti į pagrindo poveikį, reikia pridėti papildomą ½ koeficientą (pusę režimų slopina pagrindas). Patobulinimas A/ 2 ima reikšmę Klausimas/ 100 matavimų bangos ilgio diapazone ir esant vidutiniam dalelių dydžiui 3 μm. Kaip viršuje Klausimas išmatuotos vertės yra maždaug 10 3, tikimasi, kad apatinėje eilutėje didžiausias foto srovės padidėjimas bus apie dešimt, o tai yra tokio pat dydžio eksperimentiniai rezultatai. Apskritai,Klausimas rezonansinės smailės, gerokai žemiau silicio absorbcijos krašto, mes pastebėjome, kad AKS vertės viršija (1 ± 0,25)%, kai bangos ilgis yra iki 1 500 nm. . Įrenginiai su didesniais Klausimas faktoriaus rezonansai arba tiesiog prietaisai, kurių dalelių dydis yra sureguliuotas, efektyviau surinktų šviesą infraraudonųjų spindulių regione. Be to, bendras netoliese esančių dalelių absorbavimas, pasižymintis daugybe sklaidos efektų, gali sukelti dar didesnį efektyvumą ir platesnį, sklandesnį spektrinį atsaką.

Apibendrinant, mes sukūrėme rektifikavimo įtaisą daugiasluoksnyje sferiniame Mie rezonatoriuje. Fotosrovės spektrai rodo stiprius rezonansus, imituojančius Mie rezonatoriaus rezonanso absorbcijos procesą, kai bangos ilgio vertės yra daug žemesnės už tipinį silicio absorbcijos kraštą. Tai gali atverti duris kuriant visus silicio sferinius fotodiodus ir fotoelektros elementus, kurių spektrinis atsakas yra artimas infraraudonųjų spindulių regione.


CHEMIJOS PASTABOS (SITU) | Dalelės

Optinių instrumentų ansamblis

Keletas savo vietoje instrumentai matuoja optinę sklaidą iš dalelių ansamblio. Nefelometras, dažniausiai naudojamas iš šių prietaisų, matuoja aerozolio bendro sklaidos koeficientą ir pusrutulio atbulinį sklaidą, parametrus, svarbius radiacijos balansui ir matomumui. Backscattersonde matuoja aerozolio atgalinį sklaidą ir kartais depoliarizaciją. Kelių bangų ilgio aerozolio atbulinis sklaida yra naudinga vertikaliai ir horizontaliai apibūdinti aerozolio struktūrą ir gali būti siejama su aerozolio mase ir dalelių dydžiu.

Nefelometrą sudaro monochromatinis šviesos šaltinis, mėginių ėmimo kamera ir fotodetektorius. Šviesa, išbarstyta iš aerozolių ir dujų mėginių ėmimo kameroje, surenkama kampiniu diapazonu nuo ∼ 7 ° iki ∼ 170 °. Aerozolio sklaida matuojama kaip skirtumas tarp filtruoto ir aplinkos oro, kurie keičiasi mėginio kameroje. Kai kuriuose instrumentuose yra užraktas, iš dalies užblokuojantis šviesos šaltinį. Tada sklaida apsiriboja kampais atgaline kryptimi, o nefelometras yra jautrus pusrutulio atbuliniam sklaidai. Galimi kelių bangų ilgio instrumentai. Prietaisas kalibruojamas matuojant jo reakciją į švarų, be aerozolių dujų mėginį, kurio sklaidos charakteristikos yra gerai žinomos.

Backscattersonde, paprastai naudojamas balionuose ar orlaiviuose, susideda iš impulsinio šviesos šaltinio ir priimančiosios optikos, nukreiptos į šviesos pluoštą 30–50 m nuo prietaiso. Šviesos šaltiniai yra arba ksenono blykstės, arba lazeriai. Instrumentai pakaitomis matuoja atbulinį sklaidą iš pulsuojančio šviesos šaltinio ir aplinkos atbulinį sklaidą iš naktinio dangaus. Ksenono blykstės lemputėse detektoriai naudoja filtrus, kad gautų atbulinės šviesos signalo priklausomybę nuo bangos ilgio. Lazeriniams prietaisams galima naudoti kelis bangos ilgius ir įtraukti papildomą detektorių depolarizuotam signalui matuoti.