Development of the CAS-IBB single-particle microbeam for localized irradiation of living cells

A single-particle microbeam facility has been constructed at the Key Laboratory of Ion Beam Bioengineering (LIBB), Chinese Academy of Sciences (CAS). The system was designed to deliver a defined numbers of hydrogen ions, produced by a van de Graaff accelerator, in an energy range of 2.0-3.0 MeV, into an area smaller than that of the nucleus of an individual living cell. The beam is collimated by a borosilicate glass capillary that forms the beam-line exit. An integrated computer program recognizes the cells and locates them one by one over the microbeam exit for irradiation. We present technical details of the CAS-LIBB microbeam facility, particularly on the collimator, hardware, control program, as well as cell irradiation protocols available. Various factors contributing to the targeting and positioning precision are discussed along with accuracy measurement results.     

考虑位置随机性的固体颗粒起动临界流速研究

水平井钻井、砾石充填及冲砂等作业都涉及到固液两相流动的固体颗粒起动问题。液流作用下颗粒的起动与其在床面上的沉没位置有关,沉没位置的随机性导致颗粒起动的随机性。引入颗粒无因次沉没度随机变量,将其概率密度视为均匀分布,考虑颗粒重力、水流推力、上举力、水柱静压力和粒间粘结力以及各力臂与沉没度的关系,通过力矩平衡分析,建立了考虑颗粒起动随机性的临界流速公式。结合无因次沉没度的概率分布函数,在临界流速与颗粒起动标准之间建立了定量关系,为一定颗粒起动标准下的临界流速计算提供了实用公式。用得出的公式进行了实例计算,并将计算结果与已有试验结果进行了对比,在0.001～10mm粒径范围内两者吻合较好。     

二氧化硅材料的表面润湿性改性研究

本工作中,我们采用3-氨丙基三乙氧基硅烷(KH550)、钛酸酯偶联剂Tc-114、1H,1H,2H,2H-全氟癸基三氯硅烷(FDTS)、十八烷基三氯硅烷(OTS)对氧化硅材料进行表面改性,研究了不同改性剂及其用量对氧化硅材料表面润湿性的影响。表面润湿性采用水滴在表面的接触角(CA)来评价。通过傅里叶红外光谱仪(FT-IR)、接触角测量仪对氧化硅材料表面改性的性能进行了表征,结果表明,几种改性剂均能与氧化硅表面的羟基发生反应,成功改性得到不同表面润湿性的氧化硅材料,润湿性从亲水到疏水可控,提高了氧化硅材料应用范围.     

基于图像分析的堆浸铀矿石颗粒参数辨识

采用数字图像处理技术对铀矿石颗粒参数进行测量,并确定铀矿石块度分布.首次将图像引导滤波器应用于矿石图像滤波,较好地滤除了图像噪声和保持矿石边缘细节信息.采用基于最大类间后验交叉熵准则的PCNN图像分割算法分割矿石图像,减少了矿石粘连现象.为了解决第一次分割后矿石粘连现象,采用基于凹点匹配的数字图像切割算法对粘连的矿石图像进行第二次分割,能有效分离粘连矿石图像.采用基于形状特征的颗粒参数测量法测量颗粒参数,提高了颗粒参数的测量精度,得到了矿石块度的统计分布图.实验数据表明,该方法测量误差较小,能满足实际需求.      

好氧颗粒污泥短程硝化处理养殖废水及N2O释放特性

好氧颗粒污泥可通过特殊的厌/好氧空间结构实现短程硝化,而短程硝化和好氧颗粒结构都可能导致温室气体N₂O释放.试验研究了处理养殖废水过程中好氧颗粒污泥短程硝化性能,及利用微电极探针定量分析N₂O过程释放特性.稳定运行期间,COD与氨氮平均去除率分别为76.8%和94.4%,短程硝化效率可达88.9%.根据微电极探针和气相色谱分析结果,好氧颗粒污泥系统厌氧和好氧阶段N₂O生成量分别占46.4%和53.6%,但短程硝化系统的N₂O释放主要来源于曝气吹脱作用;系统内N₂O中氮的释放量占进水氮的比例为2.1%,好氧颗粒污泥并未显著强化N₂O释放.     

脆性颗粒材料的超弹性软化模型及应变局部化模拟

在Volokh软化模型的基础上,考虑颗粒材料的变形和破坏机制,认为颗粒材料以剪切变形和破坏为主,提出了表示软化程度的软化因子概念,发展了两种能够部分表征颗粒材料力学行为特征的软化模式,并基于ABAQUS用户材料子程序(UMAT)开发相应程序.数值算例考察了上述模型模拟颗粒材料应变局部化现象和软化现象的能力.结果表明了所建议模型的有效性和可行性.     

离散型两相流动的大涡模拟

大涡模拟(Large-eddy simulation,LES)的研究正在取得迅速进展.和雷诺平均模拟(Reynolds-averaged Navier-Stokes modeling,RANS modeling)相比,LES可以给出流动和火焰的瞬态结构,并且在不少情况下可以给出比雷诺平均模拟更准确的统计平均结果.本文作者及其同事从2002年开始,用大涡模拟研究了气泡-液体流动的瞬态结构.后来从2005年至今陆续研究了气体-颗粒两相流动的大涡模拟、气体绕过单个颗粒流动的大涡模拟、以及有蒸发和燃烧的油滴周围的流动的大涡模拟.本文对作者及其同事近期进行的上述离散型两相流动的大涡模拟研究给出了简要的综述,包括控制方程、亚网格模型、数值方法、主要的模拟结果及其实验验证.     

高应力作用下不同颗粒特征的钙质砂压缩破碎特性

对南海不同岛礁处的钙质砂开展一系列终止压力为8MPa的高压固结试验，研究不同颗粒形貌及不同粒组的钙质砂的颗粒破碎演化规律。试验结果表明，两种钙质砂试样S₁和S₂的矿物组分基本相同，但不同的沉积环境造成了颗粒形状具有显著差异；以片状颗粒为主的钙质砂试样S₂的压缩性和颗粒破碎程度会显著高于以块状颗粒为主的钙质砂试样S₁，且颗粒相对破碎率B_r均随着颗粒粒径的增大而增大；对两种不同的钙质砂而言，相对破碎率B_r与压缩变形量之间呈良好的幂函数递增关系，表明颗粒破碎大小与压缩变形量密切相关。     

百万年一遇的彗星与火星“擦肩而过”

<正>C/2013 A1"赛丁泉"彗星已经抵达火星附近,并于北京时间20日凌晨与火星遭遇,从火星边上"擦肩而过",最近点距离火星大约8.8万英里,即14万公里,小于地球到月球之间的距离。美国宇航局已经动用庞大的航天器舰队对"赛丁泉"彗星进行观测,这是一次百万年才会发生的一次遭遇,因此捕捉"赛丁泉"彗星飞行轨迹对科学家而言非常重要,其中的信息有望揭开太阳系起源的奥秘,至少我们能够从中发现一些与太阳系起源有关的线     

红花注射液沉淀颗粒的表征及沉淀原因分析

目前市场上的部分红花注射液因副反应而被召回。本文针对红花注射液产品放置一段时间后，有白色固形物析出的问题展开研究。为了分析出样品中白色固形物的成分及结构，将红花注射液样品中的固形物过滤、干燥，得到白色固形物的粉末。将所得粉末以电感耦合等离子体质谱（ICP-Mass）、红外光谱（FTIR）、X射线衍射（XRD）、热重差热（TG-DSC）分析和扫描电镜（SEM）表征，结果表明该颗粒主要为二水草酸钙（COD）。同时常规检验表明，红花注射液样品中钾离子和树脂含量过量。导致沉淀生成的原因可能是生产过程中沉淀、离子去除工艺不够精细，使得红花注射液中存在大分子树脂及过量的K+离子，静置后形成沉淀，不仅影响澄明度，还会在临床使用过程中发生不良反应。后续拟在红花注射液制备工艺中加入阳离子交换工艺，可进一步除去过量的K+；并改进醇沉工艺，降低树脂的含量。该工作可为优化红花注射液的生产工艺提供参考。