《回望人类发明之路》连载之十一 近代科学诞生(下)

近代科学的诞生,成为人类发明活动的分水岭。古往今来,人类渴望了解自己,这既出于治疗疾病的需要,又源于解开生命之谜的强烈内心需求。然而,了解人类自身比洞察身外的事物困难得多,因为生命过程极为隐秘复杂,而人类出于天性,不情愿解剖同类的遗体。在漫长的欧洲中世纪,     

探索大脑的神经连接

绘制大脑的通信网络究竟有没有意义?我清晰地看到我的海马,大量的纤维从感官中枢投射到我的大脑皮层。目前,它仅仅是一幅在朋友中炫耀的漂亮照片而已。不过,我在幻想:有一天科学家真正了解了大脑的常态以及变异状态,那么,我的这幅如彩虹公路般的大脑图片将会告诉我些什么?     

核磁共振技术在油气储层润湿性评价中的应用综述

 油气藏储层润湿性是影响油水微观分布、毛管力、相对渗透率及束缚水饱和度等的关键因素之一,润湿性测定也是岩心专项分析的重点研究内容之一。准确评价储层岩石润湿性特征对于制定合理的开发方案及优选提高采收率措施具有极为重要的基础指导作用。在简要介绍3种经典润湿性评价方法及自吸速率法评价储层润湿性方法的基础上,通过对大量文献的综合调研分析,综述了使用核磁共振技术评价储层岩石润湿性的发展历史、研究成果及应用现状等内容。结合多孔介质多相流体相互作用机制,分析了核磁共振技术定量评价储层润湿性的基本原理、适应性及优缺点,指出了目前研究的局限性及需要进一步研究的内容。     

特低渗油藏注CO2驱油微观机制

 利用核磁共振仪、原油气相色谱仪、细管实验和特低渗透岩心物理模拟实验,对细管实验的CO₂非混相驱和混相驱驱替原油过程中的产出物和残余油进行取样分析,并结合核磁共振实验分析结果得到特低渗透油藏注CO₂微观驱油机制.结果表明,CO₂非混相驱主要是萃取C₁₈以前的组分,而CO₂混相驱,不但可以萃取C₁₈以前的组分,也能萃取C₁₉—C₂₅的组分,初期主要萃取低碳分子的组分,随着驱替的进行,逐步萃取较高碳分子的组分;与原油组分和非混相驱的残余油组分相比,混相驱的残余油中轻质组分所占比例减少,中间组分和重质组分所占比例较大,导致残余油黏度变大;在非混相气驱和混相气驱时,由于残余油黏度发生变化和胶质沥青沉淀,使岩心孔隙中一部分流体变成不可动流体,核磁共振图谱发生左移现象.     

胎儿大脑三维表面重建算法

通过核磁共振设备获得多个离散间距的磁共振切片图像,采用CARESU＿NET卷积神经网络对图像进行分割,获取胎儿大脑区域图像。采用CARESU＿NET卷积神经网络对间断切片进行边缘重构,恢复完整的边缘信息。对边缘重构后的图像组提取边缘像素,生成三维点云,运用泊松重建方法重建点云表面,得到胎儿大脑三维表面模型。结果表明：基于核磁共振图像的三维表面模型直观生动,提高诊断效率和准确性。     

基于DSP控制的显微系统

目前,在生物学、医学、微电子制造行业等领域都迫切需要一种新型的显微系统来改善当前效率较低的现状,并降低其在检测过程中的成本。本论文论述了一种基于DSP控制的新型显微系统,综合了CCD图像传感器的特点,以及DSP高速,实时响应强等的优点。这种基于DSP系统智能控制的显微系统把需要检测的目标物体通过光学显微镜放大成实物像,该像进入CCD光靶面。CCD将光信号转化为电信号,并将此模拟信号由图像采集卡采集后,转化为数字信号后通过DSP微处理器进行图像分析后,实现自动调焦获取最清晰的图像,并将采集到的图像处理后输出到显示屏上。它的便携性,高稳定性,以及高效率性,使其成为将来显微系统在生物、医学以及工业等检测应用的发展主流。     

单边核磁共振磁体梯度磁场设计的Gram-Schmidt正交化拟合方法

针对传统圆形Halbach磁体结构封闭难以应用于开放式核磁共振中的缺点,提出一种半椭圆形分布的开放式Halbach磁体结构.调节各磁体模块中心点所在椭圆曲线的长轴长度,计算YOZ平面内不同高度上磁场的平坦程度,使用Gram-Schmidt数据拟合方法,得到一种平坦程度最优的磁体结构.优化结果表明:该结构磁体可在YOZ平面上50 mm×50 mm范围内产生水平方向平坦,垂直方向近似梯度变化的磁场,梯度值为2 mT/mm,且获得一个面积为4 mm×4 mm,均匀度为1.3×10-3,场强为0.073 9 T的均匀磁场区域.根据优化设计结果,搭建了实际磁体系统,并对该磁体系统的磁场进行测量,测量结果与设计结果一致.该开放式磁体优点在于垂直方向的梯度磁场由永磁体结构自然形成,不需额外的梯度线圈,从而简化了梯度编码系统的设计.     

饱和水岩石核磁共振表面弛豫温度特性

温度是影响岩石孔隙流体核磁共振弛豫的因素之一.选取一组饱和水的人造碳化硅、人造碳酸钙、储层贝瑞砂岩以及碳酸盐岩样品进行核磁共振实验(温度25～90℃),考察温度对弛豫速率的影响.结果表明,对于饱和水的砂岩和碳酸盐岩,温度对岩石核磁共振表面弛豫的影响不同.饱和水的人造碳化硅和储层贝瑞砂岩的核磁共振弛豫速率随温度升高而增大;饱和水的人造碳酸钙和储层碳酸盐岩的弛豫速率随温度升高而减小.因此,在利用室温下得到的实验测量结果对储层温度下的核磁共振测井数据进行刻度时,应考虑温度的影响.     

High resolution imaging using scanning ion conductance microscopy with improved distance feedback control

Microscopy is an essential technique for observation on living cells. There is currently great interest in applying scanning probe microscopy to image-living biological cells in their natural environment at the nanometer scale. Scanning ion conductance microscopy is a new form of scanning probe microscopy, which enables non-contact high-resolution imaging of living biological cells. Based on a scanned nanopipette in physiological buffer, the distance feedback control uses the ion current to control the distance between the pipette tip and the sample surface. However, this feedback control has difficulties over slopes on convoluted cell surfaces, which limits its resolution. In this study, we present an improved form of feedback control that removes the contribution of up to the third-order slope from the ion current signal, hence providing a more accurate signal for controlling the distance. We show that this allows faster and lower noise topographic high-resolution imaging.     

[210]cub切型弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴研究

利用偏光显微镜研究了电场对弛豫铁电单晶PMN-32PT电畴组态的影响．结果表明,对于[210]cub切型单晶,当施加的电场强度为0kV·cm^-1时,透明区域呈三方畴形态;当施加电场强度为6kV·cm^-1时,诱导出单斜相;但继续增加电场强度至10kV·cm^-1时,晶体没有呈现单斜相的单畴形态,亦无其他相变;此后,将电场强度减小至5kV·cm^-1时,单斜相消失,说明该单斜相是亚稳态的．