طیف سنجی مادون قرمز میکروفوتوآکوستیک

Micro-Photoacoustic InfraRed Spectroscopy

چکیده
1- مقدمه
2- جزئیات آزمایش
1- 2- طراحی سلول MicroPAS
2- 2- تستهای لیزری
3- 2- FT-IR و microPAS
3- نتایج و بحث
1- 3- آزمایشات لیزر دیودی
2- 3- آزمایشات QCL
3- 3- آزمایشات FT-IR
4- نتایج
عناوین اشکال
منابع

چکیده

این پژوهش برای اولین بار، دوام و بقای طیف سنجی مادون قرمز میکروفوتوآکوستیک (microPAS) را تعیین می نماید. در این کار، سلولی که امکان اندازه گیری های طیف سنجی مادون قرمز فوتوآکوستیک (PA) برروی نمونه های کوچک را فراهم می آورد، ساخته و تست شد. برپایی مقدمات کار، امکان تجسم نمونه و انتخاب موقعیت های اندازه گیری خاص را فراهم می آورد و از آن می توان به همراه طیف سنج های مادون قرمز تبدیل فوریه و منابع گوناگون نور، از جمله لامپ های مادون قرمز نزدیک و میانه، تابش سنکروترون و منابع لیزری استفاده نمود. از سلول مذکور برای تمایز بین مهره های پلیمری براساس اختلافات بین طیف های PA شان استفاده گردید. رزولوشن (قدرت تفکیک یا وضوح) فضایی نشان داده شده بهتر از 100 μm، و حداقل 20 μm است.

4- نتایج

این مقاله اثبات اصل microPAS با استفاده از FT-IR مبتنی بر سنکروترون و استفاده از وسایل نمونه جدید برای طیف سنجی میکروفوتوآکوستیک مادون قرمز را شرح می دهد. سلول microPAS تک منظوره امکان تمرکز باریکه نور بر روی نمونه و ثبت طیف های PA از ساختارهای میکرومتری را فراهم آورد. تستهای برون خطی با استفاده از منابع لیزری انجام شد. اندازه گیریهای FT-IR نیز با استفاده از منابع حرارتی و تابش سنکروترون انجام شد. سلول، که با سیستم میکروسکوپ/ طیف سنج FT-IR استاندارد سازگار است، نصب و روی میکروسکوپ Hyperion در MIRIAM beamline B22 Diamond Light Source تست شد. استفاده از تابش سنکروترون روشن امکان اندازه گیری با نقاط نوری محدود به پراش، با اندازه هایی قابل قیاس با طول موج تابش را فراهم آورد.طیف های مادون قرمز میانه بادوام برای مهره های پلیمری تکی با ابعاد بین 35 و 90 μm بدست آمدند. نقشه طیفی خط نمونه اکسید گرافن/ اپوکسی تائید کرد که وضوح فضایی وسیله microPAS بهتر از 100 μm و در برخی مواقع 20 μm است. در آزمایشات بیشتر در Diamond با استفاده از میکرونمونه های تحقیقاتی که میکروطیف سنجی FT-IR استاندارد قادر به تولید نتایج نیست، قابلیت microPAS در سطح گسترده تر کشف و تست خواهد شد.

Abstract

This investigation establishes, for the first time, the viability of micro-photoacoustic infrared spectroscopy (microPAS). A cell that allows photoacoustic (PA) infrared spectroscopy measurements on small samples was constructed and tested in this work. The setup allows visualizing the sample and selecting specific measurement positions. It can be used with conventional Fourier-Transform infrared spectrometers and a variety of light sources, including conventional near- and mid-infrared lamps, synchrotron radiation, and laser sources. The cell was successfully used to discriminate between individual polymer beads based on differences between their PA spectra. The demonstrated spatial resolution is better than 100 µm and, in at least one case, as good as 20 µm.

4- Conclusions

This article describes the proof of principle of microPAS using synchrotron based FT-IR and the commissioning of a novel sample accessory for infrared micro-photoacoustic spectroscopy. A purpose-built microPAS cell allowed focusing of the light beam onto the sample and the recording of PA spectra from micrometric structures. Off-line tests were performed using laser sources. FT-IR measurements were also performed using thermal sources and synchrotron radiation. The cell, which is compatible with a standard FT-IR microscope/spectrometer system, was installed and tested on the Hyperion microscope at the MIRIAM beamline B22 of the Diamond Light Source. The use of bright synchrotron radiation allowed measurements with diffraction limited light spots, with sizes comparable to the radiation wavelength. Viable midinfrared spectra were obtained for single polymer beads with dimensions between 35 and 90 µm. A line spectral map for a graphene oxide/epoxy sample confirmed that the spatial resolution of the microPAS accessory is better than 100 µm and as good as 20 µm in some circumstances. The microPAS capability will be further explored and tested more extensively in future experiments at Diamond using research microsamples where standard FT-IR microspectroscopy is incapable of providing results.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

طیف سنجی مادون قرمز میکروفوتوآکوستیک

Micro-Photoacoustic InfraRed Spectroscopy

ویژگی های جذبی مادون قرمز حرارتی و مایکروویو نانوکامپوزیت های SrTiO3 / SrFe12O19 / پلی آنیلین

Thermal infrared and microwave absorbing properties of SrTiO3/ SrFe12O19/polyaniline nanocomposites

چکیده

1. مقدمه

2. بخش تجربی

2. 1. مواد

2. 2. آماده سازی پلی‌متیل متاکریلات (PMMA)

2. 3. آماده‌سازی نانوذرات SrTiO3

2. 4. سنتز نانوذرات SrTiO3/SrFe12O19 (با درصد وزنی %50/50)

2. 5. سنتز نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/SrFe12O19/PANI

2. 6. مشخصه‌یابی

3. نتایج و بحث

3. 1. داده‌های XRD

3. 2. اسپکتروسکوپی FTIR

3. 3. آنالیز TEM

3. 4. تصاویر SEM

3. 5. مغناطیس‌سنج نمونه مرتعش (VSM)

3. 6. رسانایی

3. 7. بررسی جذب مادون قرمز گرمایی

3. 8. مطالعه جذب مایکروویو

4. نتیجه‌گیری

چکیده

پلی‌آنیلین (PANI)، پلیمر منحصر به فردی است که دارای خاصیت جذب الکترومغناطیسی بوده و به عنوان زیرلایه مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این تحقیق، SrTiO3 به عنوان جاذب نور مادون قرمز و هسته و سپس با روش هم‌رسوبی، SrFe12O19 به عنوان جاذب مایکروویو به عنوان پوسته ماده نخست بر روی آن SrTiO3 سنتز می‌شود. در گام بعدی، PANI از طریق پلیمریزاسیون در جا با ساختارهای هسته- پوسته چندگانه بر نانوذرات SrTiO3/ SrFe12O19 پوشش داده می‌شود. اندازه نانومتری و ساختار این نمونه‌ها با استفاده از TEM، XRD و FTIR مورد بررسی قرار می‌گیرند. مورفولوژی نانوکامپوزیت توسط تصاویر SEM نشان داده شده است. خواص مغناطیسی و الکتریکی نیز با روش‌های VSM و چهار پروبه انجام شده است. جذب مادون قرمز (IR) گرمایی و اتلاف بازتاب مایکروویو در μm 40 -10 و GHz 12 -8 به ترتیب مربوط به بسامدهای مادون قرمز و مایکروویو مورد بررسی قرار گرفته‌اند. نتایج نشان داده‌اند که نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/ SrFe12O19/PANI دارای خواص الکتریکی و مغناطیسی بسیار سازگاری بوده و بنابراین جذب‌پذیری مایکروویو، خواص پهن‌باند بسیار عریضی را نشان می‌دهد. آزمون تصویر گرمایی مادون قرمز، تابع تصویربرداری گرمایی مادون قرمز را نشان داده است که با افزایش SrTiO3/ SrFe12O19 به عنوان هسته بهینه‌سازی شده و وابسته به افزایش PANI به عنوان پوسته نهایی می‌باشد.

1. مقدمه

تابش مادون قرمز گرمایی به عنوان متداول‌ترین منبع گرمای تابشی شناخته شده است. ناحیه مادون قرمز گرمایی، محدوده طول‌موج طیف الکترومغناطیسی است که از مشخصه‌های تابش گرمایی یا حرارتی از سطح و جو زمین می‌باشد. در تعادل گرمایی، قانون پلانک بر گسیل تابش در محدوده مادون قرمز حاکم می‌باشد که توزیع طیفی انرژی منتشر شده از اجسام ”سیاه“ (یعنی اجسامی که در تمامی طول‌موج‌ها دارای تابندگی یا گسیل‌پذیری واحد می‌باشند) به صورت تابعی از دما را توصیف می‌نماید. هم سطح و هم اتمسفر زمین در محدوده مادون قرمز ”گرمایی“ از خود تابش منتشر می‌نمایند که دارای توزیع‌های طیفی هستند که به وسیله تابع پلانک متناظر با دمای موضعی (یعنی دمای سطح زمین و دما به صورت تابعی از ارتفاع از سطح زمین) توصیف می‌شوند. 

4. نتیجه‌گیری

نانوکامپوزیت‌های SrTiO3/SrFe12O19/PANI دارای شکل و اندازه تعریف شده بسیار خوبی بوده و هدایت الکتریکی خوبی را از خود نشان می‌دهند. تعداد دفعات بازتابش نور نمونه‌های روی بدن انسان از دیسک‌های فلزی بالاتر می‌باشد. بنابراین این نانوکامپوزیت‌ها برای جذب تابش مادون قرمز گرمایی بسیار مناسب می‌باشند. با افزایش نسبت وزنی و ضخامت، تعداد دفعات بازتاب‌پذیری نور افزایش یافته است. با افزایش نسبت وزنی هسته، دمای بدن انسان را نمی‌توان به نمونه‌ها انتقال داد. بنابراین نسبت وزنی (SrTiO3/SrFe12O19 به عنوان هسته) بالاتر از %40 و قطر mm ، بهترین نتیجه بدست آمده برای مواد جاذب مادون قرمز حرارتی می‌باشد. افزایش جذب نور مادون قرمز پهن‌باند در محدوده طول‌موج μm 40 -10 مشاهده شده‌اند. کمترین مقدار RL برابر با dB 15- در GHz 2/9 برای نانوکامپوزیتی با ضخامت mm 1 مشاهده شده است. بکارگیری این نمونه‌ها می‌تواند کارایی آشکارسازی ترموگرافی IR، کاتالیزورها، سنسورها، ذخیره‌سازی مغناطیسی داده‌ها، جذب امواج تشدید الکترومغناطیسی، بلورهای فوتونیک و ابزارهای میکروالکترونیک و جنبه‌های نظامی را بهبود بخشیده و آنها را افزایش دهد.

Abstract

Polyaniline (PANI) as a unique polymer that also has electromagnetic absorption used as the substrate. In this research, SrTiO3 was synthesized as IR absorbent and core and then SrFe12O19 as microwave absorbent was prepared on SrTiO3 via co-precipitation method as the first shell. As the next step, PANI was coated on SrTiO3/SrFe12O19 nanoparticles via in situ polymerization by multi core–shell structures (SrTiO3/SrFe12O19/PANI). Nanometer size and structures of samples were measured by TEM, XRD and FTIR. Morphology of nanocomposite was showed by SEM images. The magnetic and electric properties were also performed by VSM and four probe techniques. Thermal infrared (IR) absorption and microwave reflection loss of nanocomposites were investigated at 10–40 μm and 8–12 GHz, IR and microwave frequencies, respectively. The results showed that the SrTiO3/SrFe12O19/PANI nanocomposites have good compatible electric and magnetic properties and hence the microwave absorbency shows wide bandwidth properties. The infrared thermal image testing showed that the function of infrared thermal imaging was optimized by increasing SrTiO3/SrFe12O19 as core and independent to increasing PANI as the final shell.

1. Introduction

Thermal infrared radiation is much commonly known as kind of radiative heat. The thermal infrared region is the wavelength range of the electromagnetic spectrum which is also a characteristic of the thermal or heat radiation from the Earth’s surface and from the atmosphere. In thermal equilibrium, the emission of radiation in the infrared is governed by Planck’s law, which describes the spectral distribution of the energy emitted by ‘‘black’’ bodies (i.e. having unit emissivity at all wavelengths) as a function of temperature. Both the Earth’s surface and the atmosphere emit in the so-called ‘‘thermal’’ infrared, having spectral distributions described by the Planck function corresponding to the local temperature, (i.e. the surface temperature of the Earth and the temperature as function of altitude.)

4. Conclusion

The SrTiO3/SrFe12O19/PANI nanocomposites were well defined in size and shape and exhibited good electrical conductivity. The light reflectivity times of samples on human body are higher than metallic disks. So, they are suitable for thermal IR absorbers. The light reflectivity times of samples were increased by increasing weight ratio and thickness. Human temperature could not transmit to samples by increasing weight ratio of core. Therefore weight ratio (SrTiO3/SrFe12O19 as core) above 40% and 1 mm diameter are the best result as thermal IR absorber. The SrTiO3/SrFe12O19/PANI enhanced broad band infrared light absorption was observed in the wavelength range of 10–40 lm. A minimum RL of 15 dB was observed at 9.2 GHz for a 1 mm thickness nanocomposite. The application of these samples may improve the IR thermographic detection, catalysis, sensors, magnetic data storage, electromagnetic resonance wave absorption, photonic crystals, and microelectronic devices and military aspects.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

ویژگی های جذبی مادون قرمز حرارتی و مایکروویو نانوکامپوزیت های SrTiO3 / SrFe12O19 / پلی آنیلین

Thermal infrared and microwave absorbing properties of SrTiO3/ SrFe12O19/polyaniline nanocomposites

گالیوم فسفید به عنوان ماده برای نوری مرئی و مادون قرمز

Gallium Phosphide as a material for visible and infrared optics

چکیده

معرفی

ویژگی های گالیوم فسفید

تولید گالیم فسفید

تولید اجزاء نوری گالیوم فسفید

مثال ابزاری

نتیجه گیری

چکیده

گالیم فسفید ماده ای جالب برای سیستم نوری است که در هر دو محدوده طیف مرئی و MWIR یا LWIR عمل می کند. تعداد مواد در دسترس مورد استفاده در این زمینه محدود هستند.به طور نمونه آنها از نمک ها، فلوریدها و یا سولفیدها هستند و معمولا خصوصیات نامطلوبی مانند شکنندگی، نرمی، انحلال پذیری در آب و استحکام شیمیایی کم از خود نشان می دهند.گالیم فسفید نیز پارامترهای نوری(اپتیکی) بهتری از اکثر ماده های دیگر در زمینه مقاومت مکانیکی و شیمیایی عرضه نمی کند. این مقاله به توصیف مهمترین مشخصاتش پرداخته و تعدادی از کاربردهای GaP را که باید پرفایده باشند را مشخص می کند. 

معرفی

مرکز تحقیقاتی TOPEC بر روی پروژه های تحقیقاتی که شامل تولید اجزاء نوری با گالیم فسفید و طرح سیستم های مادون قرمز و سیستم های ترکیبی مرئی- مادون قرمز کار می کند.از آنجاکه تعداد مواد مورد استفاده در چنین سیستم هایی بسیار محدود هستند، گالیم  فسفید به عنوان یکی از این محدود موادی که در چنین طرح هایی قابل استفاده هستند، دارای اهمیت ویژه ای  است.

نتیجه گیری

گالیم فسفید یکی از اعضای خانواده ی مواد نوری ( اپتیکی) قابل استفاده از محدوده ی طیفی 10 میکرومتر VIS است. از آنجا که این خانواده اعضای زیادی برای مقایسه با خانواده ی VIS/NIR و MWIR/LWIR ندارد، خصوصیات نوری (اپتیکی) ویژه به طراحان اپتیک ، یک پارامتر آزاد دیگر برای حل مشکلات نوری (اپتیکی)می دهد.خصوصیت مهم گالیم فسفید، سختی مکانیکی و مقاومت شیمیایی آن در مقایسه با دیگر اعضاء از خانواده اش می باشد.نشان داده شده که ضریب شکست بالا در محدوده ی طیف مررئیِ ارائه شده توسط این ماده می تواند در کاهش انحراف هندسی موثر باشد.

Abstract

Gallium phosphide is interesting material for optical system working in both visible and MWIR or LWIR spectral ranges. Number of a material available for these applications is limited. They are typically salts, fluorides or sulphides and usually exhibit unfavorable properties like brittleness; softness; solubility in water and small chemical resistance. Although GaP has do not offer best optical parameters excels over most other material in mechanical and chemical resistance. The article describes its most important characteristics and outlines some applications where GaP should prove useful.

1 Introduction

TOPTEC research centre is working on research project that includes production of optical elements from gallium phosphide and design of infrared and combined visibleinfrared system. As the number of materials applicable in those systems is very limited, GaP important is one a few optical materials that are useable in such designs.

6 Conclusion

GaP is a member of family of optical materials usable from VIS do 10µm spectral range. As the family does not have many members compared to VIS/NIR and MWIR/LWIR families, specific optical properties gives optical designer another free parameters to solve optical problems. Important characteristic of GaP is its mechanical toughness and chemical resistivity compared to other materials in its family.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

گالیوم فسفید به عنوان ماده برای نوری مرئی و مادون قرمز

Gallium Phosphide as a material for visible and infrared optics

اکسید گرافن تقلیل یافته فراکوچک با جذب بالای فرو سرخ نزدیک برای درمان گرما نوری

Ultrasmall Reduced Graphene Oxide with High Near-Infrared Absorbance for Photothermal Therapy

چکیده

مقدمه

نتایج و بحث

نتیجه گیری

بخش آزمایشات

منابع

چکیده

ما به توسعه ورق های احیاء شده اکسید گرافن با ابعاد نانو (نانو–rGO) و جذب بالای نور مادون قرمز نزدیک (NIR) و سازگاری زیستی برای نورگرمادرمانی بالقوه پرداختیم. میانگین بُعد جانبی ورق های نانو-rGO تک لایه در حدود 20 نانومتر بوده و به منظور ایجاد ثبات در محلول های زیستی توسط زنجیره های پلیمر پگیله دوگانه‌دوست به صورت غیرکوالانسی عاملدار گشته و جذب NIR بالاتر 6 برابری را نسبت به نانو-GO پگیله احیاء نشده کوالانسی به نمایش می گذارد. الحاق یک پپتید هدف گیری کننده دارای واحد تکراری یا موتیف Arg-Gly-Asp (RGD) به rGO-نانو منجر به جذب سلولی انتخابی در سلول های سرطانی U87MG و ابلیشن نوری بسیار موثر سلول ها در شرایط آزمایشگاهی می گردد. در صورت فقدان تابش NIR، نانو-rGO سمیت اندکی را در شرایط آزمایشگاهی با غلظت های بالاتری از دوز مورد نیاز برای حرارت دهی نورگرمایی به نمایش می گذارد. این اثر نانو-rGO را با توجه به اندازه کوچک، کارآیی نورگرمایی بالا، و هزینه کم آن در مقایسه با سایر عوامل نورگرمایی NIR از جمله نانومواد طلا و نانولوله های کربنی به عنوان یک عامل نورگرمایی جدید مطرح می نماید.

ارزیابی سمیت. سمیت نانو-rGO و نانو-GO بر اساس سنجش MTS و با استفاده از یک کیت CellTiter96 بر روی سلول های سرطان پستان اپیتلیال انسانی U87MG و MCF7 (AATC:HTB-22) تعیین گردید. حدود 4000 سلول / چاهک در یک بشقاب 96 منفذه با 100 میکرولیتر محیط کشت در غلظت های مختلف محلول های نانو-GO و نانو-rGO آماده شد. مدت انکوباسیون 48 ساعت بود. محلول های نانو-rGO و نانو-GO از صفحات چاهک بلافاصله قبل از افزودن شاخص رنگ‌سنجی برای جلوگیری از هر گونه تداخل در قرائت جذب حذف شدند.

Abstract

We developed nanosized, reduced graphene oxide (nano-rGO) sheets with high near-infrared (NIR) light absorbance and biocompatibility for potential photothermal therapy. The single-layered nano-rGO sheets were ∼20 nm in average lateral dimension, functionalized noncovalently by amphiphilic PEGylated polymer chains to render stability in biological solutions and exhibited 6-fold higher NIR absorption than nonreduced, covalently PEGylated nano-GO. Attaching a targeting peptide bearing the Arg-Gly-Asp (RGD) motif to nano-rGO afforded selective cellular uptake in U87MG cancer cells and highly effective photoablation of cells in vitro. In the absence of any NIR irradiation, nano-rGO exhibited little toxicity in vitro at concentrations well above the doses needed for photothermal heating. This work established nano-rGO as a novel photothermal agent due to its small size, high photothermal efficiency, and low cost as compared to other NIR photothermal agents including gold nanomaterials and carbon nanotubes.

Toxicity Assessment. Nano-rGO and nano-GO toxicity was determined by MTS assay using a CellTiter96 kit on U87MG and MCF7 human epithelial breast cancer cells (AATC: HTB-22). ∼4000 cells/well were plated in a 96-well plate with 100 μL of media at various concentrations of nano-GO and nano-rGO solutions. Incubation time was 48 h. Nano-rGO and nano-GO solutions were removed from the well plates immediately prior to addition of colorimetric indicator to prevent any interference in the absorbance readings.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

اکسید گرافن تقلیل یافته فراکوچک با جذب بالای فرو سرخ نزدیک برای درمان گرما نوری

Ultrasmall Reduced Graphene Oxide with High Near-Infrared Absorbance for Photothermal Therapy

کاهش پاسخ های درد در طیف سنجی نزدیک مادون قرمز در تماس پوست به پوست درطی گرفتن نمونه خون در نوزادان نارس

Skin-to-skin contact reduces near-infrared spectroscopy pain responses in premature infants during blood sampling

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

تصویری از مقاله ترجمه و تایپ شده در نرم افزار ورد

کاهش پاسخ های درد در طیف سنجی نزدیک مادون قرمز در تماس پوست به پوست درطی گرفتن نمونه خون در نوزادان نارس

Skin-to-skin contact reduces near-infrared spectroscopy pain responses in premature infants during blood sampling

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پاسخ‌ دهی نوری مادون قرمز نانو نوارهای گرافینی فلزی

Infrared Optical Response of Metallic Graphene Nanoribbons

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.

پاسخ‌ دهی نوری مادون قرمز نانو نوار گرافینی فلزی

Infrared Optical Response of Metallic Graphene Nanoribbons

• برای دانلود رایگان مقاله انگلیسی با فرمت pdf بر روی عنوان انگلیسی مقاله کلیک نمایید.
• برای خرید و دانلود ترجمه فارسی آماده با فرمت ورد، روی عنوان فارسی مقاله کلیک کنید.