极谱法的基本原理范文

时间:2023-11-15 17:45:28

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极谱法的基本原理

篇1

【关键词】苯那普利;原发性肾病综合征;瘦素;泼尼松

Effect of benazepril towards primary nephrotic syndrome and the influence for sero-leptin

HUANG Lian-Ji,DAI Chao-fu,YANG Jin-hua,et al.Department of Medicine and Pediatrics in Xinhua Hospital Affiliated to Medical College of Shaoguan University in Guangdong Province.Guangdong Province, 512026 China

【Abstract】 Objective To observe the effect of their treatment and the change,Benazepril was combined with Predisone in use for curing primary nephrotic syndrome and the change of Sero-Leptin from beginning to end.Methods According to numbers chosen at random,60 PNS patients were chosen and divided into the treatment group(32 examples)and the control group(28 examples),Prednisone was administered in routine regimen to all the patients,Benazepril was given to the treatment group,3 mg/d dosage was given to the patients less than 5 years old,5 mg/d to the patients less than 7 years old and 7 mg/d to the patients less than 10 years old.The clinical research observation course was 12 W .In all the cases before starting the course and at the end of 4,8,12 weeks during the course,the change of albuminuria,the plasma-albumin(AIb),the total cholesterol(TC)and the LP level was tested and observed.After the clinical treatment had ended,a two-year follow-up was carried on about progression of the disease as well as the recurrence rate.Results The clinical curative effect of the treatment group was superior to the control group significantly(P

【Key words】Benazepril;Primary nephrotic syndrome;Sero-leptin;Prednisone

单纯型原发性肾病综合征(以下简称单纯型PNS)在原发性肾病综合征占80%以上,传统用糖皮质激素治疗降低尿蛋白具有肯定效果,但长时间使用可发生库欣综合征,血压增高,糖代谢紊乱,停药后易反复或复发,部分导致肾功能不全等问题[1-2];血清瘦素(Lepin)与肥胖症、糖代谢紊乱、慢性肾功能不全及心血管疾病关系的研究报道较多[3-4]。临床上用ACEI对慢性肾脏疾病降低尿蛋白、高血压,延缓肾功能损害,降低Lepin作用有较多报道[5-6]。但用ACEI治疗单纯型原发性肾病的研究资料较少,尤其是用ACEI对肾病治疗前后Lepin与肾病患儿的低蛋白血症、尿蛋白和血脂的相关敏感性指征变化及PNS预后关系的研究罕见报导。笔者自2003年10月至2005年12月,用苯那普利(Benazepril)对32例单纯性肾病患儿作为治疗组与对照组进行了临床观察及对血清瘦素的变化分析,情况报告如下。

1 资料与方法

1.1 对象与分组 根据我国常用的临床分类方法,收治确诊为PNS(单纯型)患儿60例[1],按照随机数字表法分为治疗组32例和对照组28例,治疗组与对照组男女性别各为21例和11例,18例和10例;治疗组年龄4~9(5.7±1.7)岁;对照组年龄3~10(5.5±1.9)岁,两组治疗前均空腹检测血清蛋白、尿蛋白、总胆固醇(TC)、血清瘦素(Leptin,LP)(下简称“四项检测”),其资料分布比较经SPSS13.0软件χ2和t检验差异无统计学意义(P>0.05),具有可比性(表1),两组研究前均未使用糖皮质激素或非甾体类及噻嗪类有影响血糖的药物,肝肾功能检测均正常。

1.2 方法 对照组采用国内常推荐的泼尼松中程疗法,辅以休息、低盐、低脂和优质蛋白饮食等,治疗组在对照组基础上加用苯那普利(Benazepril),5岁以下3 mg/d,7岁以下5 mg,10岁以下7 mg,1次/d,血清瘦素(LP)检测采用美国DSL公司生产的人LPRIA试剂盒,CV

1.3 自拟疗效判断标准 临床疗效分为有效和无效:两组经治疗4、8、12周时,①有效:水肿消失,血浆蛋白,尿蛋白、血胆固醇恢复正常水平;病情无反复;无明显咳嗽和低血压等发生;②无效:水肿消退或反复,血浆白蛋白、尿蛋白、血胆固醇未恢复正常水平或研究观察期间有反复。

1.4 观察两组在治疗4、8、12周后LP与尿蛋白、血浆蛋白和血脂相关指标变化关系

1.5 统计学方法 疗效比较用χ2检验,组间计量资料用t检验,各参数间变化用线性相关分析检验。

2 结果

2.1 两组治疗4周时比较 治疗组26例有效(81.3%),对照组16例有效(57.1%),两组比较P

2.2 两组治疗8周时比较 有效率治疗组为31例(96%),对照组22例(79%),两组比较P0.05)。治疗8周后两组“四项检测”变化比较(见表3),血浆白蛋白升高、尿蛋白及LP下降治疗组与对照组比较,差异有统计学意义(P

2.3 两组治疗12周时比较 两组有效率比较,P>0.05,差异无统计学意义。治疗组在第12周与第4周时疗效比较有显著差异(P0.05),对照组在第12周与第4和8周时疗效比较差异有统计学意义(P0.05)(表4)。

2.4 两组在4、8、12周时LP与血白蛋白、尿蛋白及TC间变化关系见表5~7。

由上3表结果显示:经治疗4、8、12周时,治疗组LP与血浆白蛋白的上升呈显著负相关,与尿蛋白和TC呈显著正相关;对照组LP在治疗4、8周时与治疗组相同,但与TC比较无差异。

2.5 研究观察开始至总疗程结束时共3次检测肝肾功能均正常,未出现苯那普利的不良反应,但体质量两组均比治疗前有较明显增加,两组12周时体质量变化比较差异无统计学意义,血压变化对照组较治疗组相对高,计量统计分析差异具有统计学意义(P

3 讨论

持续大量尿蛋白是PNS发展加重的一个重要危险性因素,至今机制不明,认为与免疫紊乱使肾小球毛细血管壁结构或小血栓形成及滤过膜静电屏障损伤有密切关系。沿用数十年的糖皮质激素通过调整免疫紊乱治疗大量蛋白尿,改善肾小球滤过膜屏障功能虽取得显著效果,但因复发率较高,长期使用的不良反应常是重要的困扰,ACEI通过对血管紧张素Ⅱ形成的抑制,改善肾小球血流量和滤过膜屏障功能,达到降低血压、减少尿蛋白,延缓肾功能作用[6,7,11],在治疗复发性肾病、慢性肾功能不全及继发性肾病,尤其对于伴有高血压和大量蛋白尿的慢性肾脏疾病应用较广,且不良反应较轻,在临床上常为推荐类药物[3,7,10],但对PNC(单纯型)治疗的近期和远期疗效的观察报道极少。笔者使用苯那普利配合传统的糖皮质激素治疗单纯性肾病有效率明显高于传统单用糖皮质激素(4周和8周时,P

PL增高常见于慢性肾脏疾病,与肾小球滤过率降低有密切相关,与血清蛋白呈负相关,与蛋白尿正相关,也与高血压,肥胖(体脂增多)和高血糖呈显著正相关[1,4,5],但亦有作者提出,慢性肾功能不全的成人患者LP水平与近期血清清蛋白、体质量改变无关[12-13],笔者从所观察的病程较短的单纯性肾病患儿LP水平高于正常儿童水平,与上述作者存在有相同和不同上的认识。不同的认识,可能是观察的年龄对象不同,认为,一是该病发生在正处于生长发育时期的小儿,LP易增高有关[14-15],二是肾功能发育不完善,加上大量白蛋白丢失,低蛋白血症致低血容量,导致肾血流量明显减少,瘦素排泄减少有关;三是血脂增高,刺激瘦素产生分泌增多有关。经治疗12周后,因肾血流量及肾滤过膜障碍得到改善,尿蛋白明显降低,血浆白蛋白明显升高,血脂降低,LP下降治疗组明显优于对照组(P

总之认为,两药联用可增强疗效,缩短最佳疗效时间,疗效稳定作用,降低LP水平,减少不良反应的作用。

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篇2

关键词:电视教学片 编制 生物实验

利用电视和电视录像教材进行教学,在提高教学质量、扩大教学规模、提高教学效率和促进教学改革等方面都能起到良好的作用。电视画面能打破时空的限制,为所表达的教学内容提供生动、形象、直观的图像,使学生对知识易于理解和记忆。同时,电视可以将微小的、肉眼看不到的现象通过显微摄像而清晰地呈现出来,对变化极快或极慢的不易观察的现象,也能用适当的速度呈现,有利于学生观察和理解。一些抽象的概念、原理和复杂的现象,可借助电视的特技手法和动画等进行模拟,使之形象化。因此,在教学活动中,应充分运用电视的优势,为教学服务。本文结合制作生物教学片《聚丙烯酰胺凝胶电泳》的过程,谈谈生物教学片的编制手法及其在教学中的效果。

1、深入教学一线,了解教学需求

电视教材是为教学服务的,因此,要制作出好的电视教材,对制作人员而言,必须深入教学一线,了解广大教师在教学活动中对电视教材的实际需求,并根据电视节目的表现特点进行选题。聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,是化学类及生物类大中专科学生必须掌握的生物化学实验技术。聚丙烯酰胺凝胶电泳,是以聚丙烯酰胺凝胶作为支持物的一种电泳方法。它于1959年建立起来,目前已在分离分析酶、蛋白质、核酸等生物大分子方面得到十分广泛地运用,为生物化学和分子生物学的发展作出了重大的贡献。我校生命科学院生物化学教研室的教师,在多年教学实践中发现,聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质的三种机制,即:浓缩效应、电荷效应和分子筛效应,无论是在实验理论教学中还是在实验课讲解中都是教学难点,往往需要花费较长的时间,而且必须借助板书和挂图才能说清楚。同时,实验操作的规范化也是令指导实验的教师顾及不暇的事。尤其是整个实验时间较长,一般需要6~8小时。在此过程中,实验操作一般都是分段讲解,缺乏系统性,易造成学生对实验原理的一知半解。由于缺乏实验操作示范的规范标准,学生可能出现的操作失误得不到及时纠正,实验成功率不高。根据教学中存在的这些问题,学科教师提出了制作电视教材,运用电视教学手段,解决教学中重点、难点,以优化教学过程。

2、编制电视教材,解决教学难点

根据教学活动的需要和电视节目的表现特点确定了电视教材的选题后,从制作人员的角度来看,怎样才能编制出一部高质量的电视教材呢?

2.1充分理解与把握文字稿本的教学内涵

根据教师编写的文字稿本,编导要充分理解文字稿本的实质和意图,深入教学,虚心向教师请教,尽可能多地了解教学内容和相关理论,把握电视教材的整体结构。例如:在制作教学片《聚丙烯酰胺凝胶电泳》时,聚丙烯酰胺凝胶电泳种类很多,但是其基本原理大同小异,常见的有:(1)不连续垂直柱状凝胶电泳;(2)不连续垂直板状凝胶电泳;(3)连续的盘状和板状凝胶电泳;(4)梯度凝胶电泳;(5)双向电泳。由于每一个实验都需要6~8小时,要把每个实验过程都拍摄下来,时间之长是可想而知的,而且内容重复,枯燥无味,体现不了电视教材的特点。经与教师充分研究,我们选择了具有代表性的前两种凝胶电泳作为制作对象,既满足了教学需要,又大大缩短了教学时间。根据教学中的难点,即学生对凝胶电泳的基本原理理解不深,对实验过程感受不透彻等问题,我们把整个电视教学片构思设计为两部分:凝胶电泳的基本原理和凝胶电泳实验操作方法(包括制作凝胶、加入测试样品、电泳过程、剥制凝胶、凝胶固定、凝胶染色、脱色),系统地演示从基本原理到实验操作的全部教学过程,以利于培养学生的思维能力、观察能力和动手操作能力,达到优化教学的目的。

2.2运用电视艺术和技术手段生动形象地展现教学内容

电视教材的主要特点就是运用生动活泼的视觉形象来展现教学内容。这句话说起来容易,做起来并非易事。编导无论是在电视教材制作的前期和后期,都应该自始至终围绕总体构思,把握好电视教材的内容与结构,充分运用拍摄技巧和艺术表现手段,形象而富有创造性地反映出教学内容。这一切都必须经过编导独创性的构思和摄制组全体成员的集体创作来实现。《聚丙烯酰胺凝胶电泳》电视教材的制作难点也就是教学中的难点。首先,聚丙烯酰胺凝胶电泳分离蛋白质的三种机制,即:浓缩效应、电荷效应和分子筛效应,特别是浓缩效应在实验技术教学中一直是难点,学生对这些抽象概念难以理解。为解决这一问题,我们采用了动画特技手法,将凝胶电泳的基本原理形象逼真地表现出来。比如,什么是电泳?什么是电泳过程?我们用动画制作出带电颗粒在电场的作用下,向着其电荷相反的电极涌动的现象,这就是电泳。同样,在表现浓缩效应、电荷效应和分子筛效应时也采用动画特技,将电泳开始后样品进入浓缩胶浓缩,在分离胶中分离,最后在凝胶中形成不同的谱带的基本原理制作出来。这样,把不可见的微观现象变成了直观生动的可见现象,既能帮助学生理解和记忆,又能提高学生的学习兴趣。

另外,由于聚丙烯酰胺凝胶电泳实验操作比较细致、复杂,有些步骤是不可逆的。比如,聚丙烯酰胺凝胶的配制过程,它是几种化学物质按一定比例混合配制而成,整个过程要求一气呵成。因此,在拍摄实验操作示范过程时,我们采用了现场多机多角度拍摄,通过特技切换器,把实验操作分段按分镜头稿本设计要求,一次性拍摄完成。这样,既保证了示范教师实验操作动作的准确性、连贯性,又使镜头衔接自然流畅,同时也让学生从不同的视角看清楚了实验操作示范。拍摄加入样品、接通电源进行电泳时,由于整个电泳过程非常缓慢,大约需要3个小时,教学片中不可能实况录下这个过程加以利用。为解决这一问题,我们运用了双镜头(特写和全景)相互叠化的方法,分时间段将样品进入浓缩胶浓缩、在分离胶中分离、最后在凝胶中形成不同的谱带等现象予以呈现,使整个电泳过程在几分钟的镜头中清晰、连贯地表现出来,视觉效果非常好。其他的一些拍摄方法就不一一介绍了。通过教师和摄制组全体成员共同努力,《聚丙烯酰胺凝胶电泳》电视教材得以圆满完成,片长28分钟。

3、推广运用电视教材,致力提高教学效果

制作出的电视教材,只有普遍地应用于教学活动中,才能充分体现出其价值。聚丙烯酰胺凝胶电泳技术,是化学类及生物类大中专学生必须掌握的生物化学实验技术,其教学中的重点、难点具有一定的代表性和普遍性。为满足教学需要,推广电视教材的应用,我们向武汉 大学音像出版社提出了出版申请。武汉大学音像出版社组织了生物化学方面的专家和出版社评审委员会对该电视教材进行了评审,专家们在评审意见称:“该

片在科学性、教育性、艺术性和规范性上可以说是比较成功的,不仅能使有实验条件的学校在教学中达到了突破难点、形象示范、启发思维、增强教学效果的作用,而且还可以使一些缺乏实验条件的学校和单位利用它达到教学目的。”《聚丙烯酰胺凝胶电泳》电视教材正式出版以来,教师先后对不同层次的学生(在校及函授本科、专科学生),采用不同的形式(先看后操作、边看边操作等)进行了多次教学。学生普遍反映这种实验教学片形象直观,规范性操作指导性很强,尤其是实验原理的动画演示生动易懂,留下了深刻的印象。

有的学生看过片子后深有感触地说:“凝胶电泳实验,书看了好几遍,原理还是不清楚,电视上一放,一目了然,条理十分清楚。”还有的学生说:“要是我们的实验都能象这样先放录像,再动手做实验,我们的实验动手能力将大大提高。”函授生中反映:我们的面授时间短,有些实验不能做,但是象这样的教学片放给我们看一看也很有收获。通过一些渠道反馈回来的外校使用的信息称:该片系统详细地介绍了聚丙烯酰胺凝胶电泳的基本原理、操作要点及注意事项,为基层单位开展该项实验并指导学生做实验起到了重要作用,实验成功率大为提高。《聚丙烯酰胺凝胶电泳》电视教材的制作完成,不仅满足了本校的教学需要,提高了教学效率,同时还取得了一定的社会效益,充分显示了运用电视教材进行示范教学的优越性:(1)展示最优秀的标准的典型示范;(2)节省了到外校去观摩的时间和经费;(3)不受客观条件影响,按教学进度安排所需要的内容;(4)能使大量学生同时看清示范的内容,有利于突出示范的重点和难点。

参考文献

篇3

关键词:家蚕;ISSR;遗传研究;应用

中图分类号:S881.2 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2015)24-6124-03

DOI:10.14088/ki.issn0439-8114.2015.24.004

Abstract: The basic principle and characteristics of Inter-simple Sequence Repeat (ISSR) was described. The application of ISSR in silkworm genetics was summarized. The application future in the study of silkworm was prospected.

Key words:silkworm;ISSR;genetics research; application

家蚕作为一种重要的经济昆虫,成为研究遗传、发育、生理、药代动力学等生物科学研究中理想的研究对象。常规的形态学标记在家蚕品种选育和鉴定等方面起到了一定的作用,但是很易受到内外环境条件的影响。随着分子标记技术的迅速发展,加锚微卫星重复序列(Inter-simple sequence repeat,简称ISSR)分子标记技术越来越多地被应用于家蚕的遗传多样性分析、基因定位及系统分类研究中。本文对 ISSR 分子标记技术的基本原理和特点及其在家蚕相关领域中的研究进展进行了综述,并展望了其在家蚕遗传研究上的应用前景,希望能对家蚕资源的研究及保存、鉴定和利用提供一定的参考。

1 ISSR分子标记技术基本原理和特点

1.1 ISSR分子标记技术的基本原理

ISSR分子标记方法是Zietkiewicz在微卫星技术(Simple sequence repeat,简称SSR)的基础上建立起来的一种新型分子标记技术[1],根据其所使用的引物是否在3′端或5′端加锚定碱基可以分为锚定简单重复序列间扩增(Anchoredinter-simple sequence repeat,简称ASSR)和非锚定简单重复序列间扩增(Nonamchored inter-simple sequencerepeat,简称MP-PCR)。ASSR是在微卫星寡核苷酸引物的3′端或5′端加上2~4个随机选择的核苷酸,引起特定位点退火,保证引物与基因组DNA中SSR的3′端或5′端结合[2],扩增重复序列间的片段。MP-PCR是直接以寡核苷酸引物进行PCR扩增,扩增重复片段和重复序列间的片段。扩增出来的条带可通过琼脂糖凝胶电泳或聚丙烯酰胺凝胶电泳进行分离,从而获得指纹图谱。

1.2 ISSR分子标记技术的特点

ISSR分子标记技术来源于SSR分子标记技术,因此具有SSR分子标记的优点,可在基因组上进行扩增,可以快速、准确和高效地检测出位于基因组DNA上的多态性,适用物种范围广,可以揭示不同SSR座位个体间的变异信息,提供多位点信息[3-5],成本较低, 重复性好, 操作简单,非常适合于对大样本进行检测,而且该技术相比较于SSR技术,因为采用的引物序列比较长,其遗传多态性比较高,也同时提高了试验结果的可靠性。目前,ISSR分子标记技术在种群遗传学、种质资源、分类学与种系发生学等方面得到迅速应用[6-8]。

2 ISSR分子标记技术在家蚕遗传研究上的应用

2.1 遗传多样性

遗传多样性作为生物多样性的一个重要组成部分,是种群繁殖和更新换代的基础,可反映出物种对不用环境的适应能力,以及在环境的变化和变迁中所具有的持续计划的潜力[9]。ISSR分子标记能够揭示物种基因组内的多态性位点,是一种研究种群内及种群间遗传多样性的理想方法之一[10]。

Li等[11]证明了ISSR分子标记能够运用于家蚕遗传多样性分析,他们采用ISSR的方法,对42个家蚕品种进行扩增,有12条引物能扩增出清晰条带108条,其中多态性条带85个,且重复性较好,通过聚类分析,将这些品种分为7个亚群。房守敏等利用ISSR技术分析了6个家蚕品种和2个不同地域的野桑蚕群体的遗传多样性,6条ISSR引物共检测到66个位点,其中65个多态性位点,并根据遗传距离进行了聚类分析。Nagaraju等[12]采用ISSR技术对13个不同品种蚕的遗传多态性进行了分析。Pan等[13]采用ISSR技术分析了9个家蚕细胞培养系的多态性,26条引物扩增出797条多态性谱带,多态率为89.9%。

2.2 资源鉴定及分类

在对家蚕品种资源进行鉴定和分类时,由于其外部特征比较相像,中系一般为素蚕,日系一般为普斑蚕,虽然其大小有差异,但是仅仅根据其形态学,很难将其进行区分和鉴定,但是其个体所携带的遗传信息是不同的,因此可以根据其在基因组DNA上的多态性不同,将其准确地分类鉴定,ISSR 标记技术在家蚕资源的鉴定和分类中是非常有效的,可保证试验结果的科学性和可靠性。

Reddy等[14]以6条ISSR引物对13个滞育和非滞育家蚕品系进行了遗传鉴定,发现多态性占总数的77%。Velu等[15]采用ISSR分子标记研究了20个家蚕突变体的遗传变异关系,用15条引物扩增出113个标记,其中多态性的比率为73.45%,并进行了聚类分析,20个家蚕突变体可以分为6个类群,结果表明该技术是确定突变的家蚕品系之间遗传变异的一种重要方法。

2.3 指纹图谱的构建

许多研究已表明,ISSR分子标记技术在研究动物种间、种群间的亲缘关系以及动物系统发育方面也取得了很好的效果。Chatterjee等[16]分别采用RFLP和ISSR等分子标记的方法分析了家蚕遗传学,比较了这两种方法在家蚕遗传学研究上的应用,结果表明在指纹图谱分析中,ISSR分子标记技术更具有优势。Pan等[17]成功建立了BmE-SWU1和BmE-SU2两个家蚕细胞系,并获得了两个细胞系的ISSR指纹图谱。

2.4 家蚕分子标记辅助选择育种

家蚕分子标记辅助选择(Marker assisted selection,MAS)是利用了遗传标记与控制数量性状的基因之间的连锁关系,在实际选择育种过程中,利用遗传标记和表型选择相结合的方式来代替常规的育种方法,从而选育出具有优良性状的家蚕实用品种,已成为家蚕优良品种选育过程中的重要方法,ISSR分析也可筛选出与优良表型性状基因紧密连锁的DN段,使其成为一种能够辅助育种的分子标记[18]。

Srivastava等[19]用15对引物对15个多化性家蚕品种进行ISSR-PCR分析,聚类分析结果表明这15个品种分成5个类群和1个隔离群,利用多重回归分析发现其中的5条带与热处理后的化蛹率相关,相关性最大的是标记8083000,该标记可以用于以分子标记辅助选择热耐受性家蚕品种的DNA标记。Chatterjee等[16]也采用ISSR分子标记的方法筛选了与家蚕发育及生产性状相关标记。Pradeep等[20]发现有ISSR标记830.8(1 050 bp)与家蚕幼虫体重、全茧量、茧层量显著相关,两个ISSR标记835.5(1 950 bp)和825.9(710 bp)与家蚕幼虫期显著相关。

3 ISSR分子标记技术在家蚕遗传研究上的应用前景

随着分子生物学的发展,ISSR分子标记技术已经是一个非常成熟的分子标记技术,它所需的设备技术简单,结果可靠,重复性强、多态性好等,对工作人员无危害。实践证明,该技术在很多物种例如长序榆[21]、玉米圆斑病菌[22]、石斛[23]、桑树[24]等,在研究其遗传多样性、亲缘关系、种质资源的鉴定等方面都得到了广泛的应用,具有很好的适应性。

家蚕作为一种模式生物和重要的经济动物,目前在家蚕研究中应用较多的分子标记是AFLP、SSR和RAPD,但是有关ISSR应用于家蚕研究的报道还不多。随着家蚕基因序测序的完整和基因组数据库的建立,很多SSR标记被发现和利用,ISSR标记是在SSR标记的技术上发展起来的,使用的引物可以是SSR引物,也可以是加锚的SSR引物,人们应该积极地拓宽该技术在家蚕遗传研究上应用的深度,特别是在家蚕种质资源的鉴定、遗传多样性、亲缘关系的分析、抗性育种等方面,积极借鉴在其他动物上成功应用的经验等,促进家蚕遗传育种的研究进展,ISSR分子标记技术将在家蚕新组合的早期鉴定中起到非常重要的作用,同时可以缩短育种年限、提高育种工作效率,促进家蚕品种的更新换代。

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篇4

半导体超晶格是指由交替生长两种半导体材料薄层组成的一维周期性结构.以gaas/alas半导体超晶格的结构为例:在半绝缘gaas衬底上沿[001]方向外延生长500nm左右的gaas薄层,而交替生长厚度为几埃至几百埃的alas薄层。这两者共同构成了一个多层薄膜结构。gaas的晶格常数为0.56351nm,alas的晶格常数为0.56622nm。由于alas的禁带宽度比gaas的大,alas层中的电子和空穴将进入两边的gaas层,“落入”gaas材料的导带底,只要gaas层不是太薄,电子将被约束在导带底部,且被阱壁不断反射。换句话说,由于gaas的禁带宽度小于alas的禁带宽度,只要gaas层厚度小到量子尺度,那么就如同一口阱在“吸引”着载流子,无论处在其中的载流子的运动路径怎样,都必须越过一个势垒,由于gaas层厚度为量子尺度,我们将这种势阱称为量子阱.

当gaas和alas沿z方向交替生长时,图2描绘了超晶格多层薄膜结构与相应的的周期势场。其中a表示alas薄层厚度(势垒宽度),b表示薄层厚度(势阱宽度)。如果势垒的宽度较大,使得两个相邻势阱中的电子波函数互不重叠,那么就此形成的量子阱将是相互独立的,这就是多量子阱。多量子阱的光学性质与单量子阱的相同,而强度则是单量子阱的线性迭加。另一方面,如果两个相邻的量子阱间距很近,那么其中的电子态将发生耦合,能级将分裂成带,并称之为子能带。而两个相邻的子能带 之间又存在能隙,称为子能隙。通过人为控制这些子能隙的宽度与子能带,使得半导体微结构表现出多种多样的宏观性质。 2.2 量子阱器件

量子阱器件的基本结构是两块n型gaas附于两端,而中间有一个薄层,这个薄层的结构由algaas-gaas-algaas的复合形式组成,。 在未加偏压时,各个区域的势能与中间的gaas对应的区域形成了一个势阱,故称为量子阱。电子的运动路径是从左边的n型区(发射极)进入右边的n型区(集电极),中间必须通过algaas层进入量子阱,然后再穿透另一层algaas。 量子阱器件虽然是新近研制成功的器件,但已在很多领域获得了应用,而且随着制作水平的提高,它将获得更加广泛的应用。 3 量子阱器件的应用 3.1 量子阱红外探测器

量子阱红外探测器(qwip)是20世纪90年展起来的高新技术。与其他红外技术相比,qwip具有响应速度快、探测率与hgcdte探测器相近、探测波长可通过量子阱参数加以调节等优点。而且,利用mbe和mocvd等先进工艺可生长出高品质、大面积和均匀的量子阱材料,容易做出大面积的探测器阵列。正因为如此,量子阱光探测器,尤其是红外探测器受到了广泛关注。

qwip是利用掺杂量子阱的导带中形成的子带间跃迁,并将从基态激发到第一激发态的电子通过电场作用形成光电流这一物理过程,实现对红外辐射的探测。通过调节阱宽、垒宽以及algaas中al组分含量等参数,使量子阱子带输运的激发态被设计在阱内(束缚态)、阱外(连续态)或者在势垒的边缘或者稍低于势垒顶(准束缚态),以便满足不同的探测需要,获得最优化的探测灵敏度。因此,量子阱结构设计又称为“能带工程”是qwip最关键的一步。另外,由于探测器只吸收辐射垂直与阱层面的分量,因此光耦合也是qwip的重要组成部分。 3.2 量子阱在光通讯方面的应用

篇5

为更好的体现教师的主导作用,更好地使学生的学习积极性和主动性增加,教师可根据实际情况,从讲授法、问答法、演示法等常用方法中选取恰当的教学方法进行教学。在课堂上,老师要灵活应用教学方法,不要拘泥于一种教学方法,要多种教学方法混合使用,才能提高课堂教学质量。比如上理论课的时候,我们可主要采取教授法,但在课堂中还可以适当的渗透其他方法,如提问法和启发法等,恰如其分的介绍一些与课堂教学内容相关的学科历史背景。这样,不仅可以激发学生的学习兴趣,还可以帮助学生树立正确的人生观和价值观,端正学生的学习态度和科研态度,培养学生的科研精神,达到了教书育人的目的。仪器分析是一门概念和原理较多的课程,学生学起来比较枯燥和乏味。教师不妨采用提问式、小组讨论式、学生主讲式等方法来进行教学,不断的迫使学生思考,这样一来学生的学习积极就不断地提高。在课堂教学中,教师要留意收集一些通俗、易懂、形象的素材来教授抽象难懂的原理。比如,讲到影响气相色谱峰形变宽的因素时,涡流扩散项比较抽象,学生不易理解。教师可河道视成色谱柱,把河道中的石头看成固定相的填充物,河水看成流动相,河水溶解的物质看成药分离组分,因受到石头的阻挡,河水在流动过程中在势头周围形成漩涡,使得同一流速的河水有些流得慢,有些流得快,有些改变了方向,从而改变了流动相中溶质的流速不尽相同,不能同时到达检测器,进而形成峰的变宽。这样的比喻,形象、生动、易懂,容易吸引学生注意力,课大大提高教学效果。

二、应用多媒体技术,优化教学手段

仪器分析涉及的学科较多,知识面很广,实践性很强,课时又有限。再加上实验仪器设备不足等原因,在学习过程中,学生很容易造成理论和实践想脱节的窘境。因此,要拜托这种困境,我们将多媒体技术引入课堂,利用生动的画面来展示仪器设备的构成和运行原理,学生可很容易理解枯燥的概念和抽象的设备原理。

三、借助科研活动,促进课堂教学

要使课堂有活力,有感召力,有深度,教师不仅要渗透一些学科信息,还要将的自己的科研成果融入课堂。比如,作者利用化学发光仪开展了光生物传感器的研究,江虹老师利用紫外分光光度计开展了很多光谱的研究工作,张树琼老师用液相色谱开展了环境、生物和药物的研究工作,杨季冬老师用荧光仪开展了共振锐利散射的探索研究,刘艳老师利用电化学工作站开展了许多电化学传感研究工作,研究成绩显著。因为我们有科研,在课堂上才讲得更生动,更具体,更自信。此外,我们还鼓励学生跟老师或者自己申报学生课题做相关的科学研究,亲身感受各种大型仪器的使用,为其后期的毕业论文打好基础。然而,我们要注意科研成果的引入要恰如其分,不能太多,不能太深奥,否则,学生难于理解,脱离了教学的初衷。

四、强化综合设计,增强学生创新能力

我校在人才创新能力的培养上出台了诸多措施,如鼓励学生提早介入教师的科研项目研究,积极参加国家举行的大学生“挑战杯”,参加市级和校级各类型的大学生创新创业大赛以及申请校内的学生科研项目。实践证明,这些举措能够很好的锻炼学生的创新能力。然而,由于教师数量、教师科研项目、学校学生课题项目以及各级学科竞赛的有限性,不能保证所有的学生都能有机会参与这些项目,最终只能使一部分同学得到了训练,而大部分同学没有机会参与创新项目研究。为克服这一难题,本教学团队提出了在仪器分析实验中强化综合设计型实验的开设,使学生在正常的课堂教学中得到创新能力的锻炼。随着社会的发展,对学生综合素质要求越来越高,所以在新的人才培养方案中,大大削减了专业课课堂教学的学时数,然而又要求学生的培养规格和培养质量不能降低。为此,我们提出在仪器分析实验教学过程中提出“一体化”教学。所谓的一体化即将仪器分析所涉及到各类仪器分析方法的基本原理、仪器的基本操作和基本应用都考虑进来,设计一个大综合的实验,要含盖光谱分析、电化学分析、色谱分析、波谱分析及其他的表征手段(如电镜、能谱等)。以前学生做分析化学实验是按照实验项目来做的,比如光谱分析主要做分光光度法对混合物中铬、锰含量的同时测定、荧光法测定维生素B2片剂中核黄素含量、苯甲酸红外吸收光谱的测绘-KBr晶体压片法制样、流动注射-化学发光分析法测定维生素B1和火焰原子吸收光谱法测定水中钙、镁的含量,电化学分析中主要做溶液中pH的滴定、离子选择性电极F-离子的测定,在色谱分析中主要做高效液相色谱法测定碳酸饮料中的苯甲酸、气相色谱法测定乙醇中乙酸乙酯的含量等。这些实验项目虽然设计合理,但是学生是在不同的时间分别完成这些实验项目的,出现做完了把实验报告写好了交给实验老师,没有统筹考虑这些实验项目之间的联用,不能能够全盘解决实际问题。比如,拿到一个纳米材料要学生来表征,它不知道要表征哪些项目,所以导致学生思维的不够开阔,能力得不到提高。基于此,我们教学团队通过设计一个课程大综合的实验来把仪器分析实验的绝大多数类型的分析方法连接起来,学生完成了这个实验以后能够把绝大多数分析方法都利用到。比如,聚丙烯酸修饰纳米二氧化铈的制备及其催化H2O2降解环境水样中的罗丹明B。通过这个实验学生首先要学会纳米粒子的合成方法、纳米粒子的表征方法、罗丹明B降解前后的测定方法。在纳米粒子的合成过程中学生要涉及到溶液的配制、合成过程中仪器设备的选择、合成参数的优化、合成纳米粒子的后期表征(用红外光谱、透射电镜、X-光电子能谱、ICP原子发射、热重分析法等)等,在纳米粒子催化H2O2降解罗丹明B的过程中,学生要涉及到降解酸碱环境的选择(pH计)、催化剂和氧化剂用量的选择、催化产物量的确定(用紫外可见分光光度法、荧光分光光度法和化学发光法等)和种类的确定(紫外可见分光光度法、荧光分光光度法、液相色谱-质谱联用法、元素分析法等)。通过这一综合性实验的训练学生基本上可以将仪器的所有方法联系起来,达到融会贯通的效果,对提高创新能力具有极大的帮助。

五、结束语

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关键词:氦质谱;检漏试验;研究方法

0 引言

在生产生活中,我们往往通过密封元器件的方式,来避免事先充入的保护气体外漏,同时防止外部的有害气体漏入。但是,想要无限期的防止外界有害气体漏入是难以实现的,因为平常我们所使用的气密封装材料包括玻璃、陶瓷或者金属,只能通过冲入氮气的方式来避免出现污染现象。由此可见,密封对电子元器件的重要性不言而喻,本文就着重叙述分析了以下四种氦质谱检漏试验方法。

1 目前常用的氦质谱检漏试验方法

一般而言,常用的氦质谱检漏实验方法,包括氦质谱细检漏、光干涉法粗检漏或细检漏、增重粗检漏、染料浸透粗检漏、放射性同位素粗检漏或细检漏、积累氦质谱粗检漏或细检漏以及碳氟化合物粗检漏等七种试验方法。

所谓粗检漏和细检漏,是根据等效标准漏率来区分的,一般小于该标准的,就是细检漏,大于该标准的,就是粗检漏。

细检漏的试验方法中,放射性同位素细检漏理论上缺乏严谨性,而且存在辐射,一般国内很少应用;光干涉法细检漏主要应用在陶瓷或易变性金属上盖的封装,因为其不受吸附漏率的影响,所以检测效率非常高,基本可以达到先进单级氦质谱检漏仪的效果,所以应用比较广泛;普通氦质谱检测仪细检漏虽然检测效率高,且没有损害,但是会受到被检元件表面氦气的影响而存在缺陷;高灵敏积累氦质谱检漏仪则受制于设备条件和检漏原理等问题,检测效率相对较低。

粗检漏的试验方法中,碳氟化合物气泡法粗检漏,是可以和普通氦质谱细检漏实现无缝衔接的。

2 美军标MILSTD-883氦质谱检漏试验方法

美军标MILSTD-883氦质谱检漏试验方法,是美军微电子器件可靠性试验方法的有机组成部分,从1968年至今,已经先后更新八个版本,试验方法的内容也发生了很大的变化,包括增加了积累氦质谱检漏试验方法,使得检测更加精确等。

总而言之,现在的美军标MILSTD-883氦质谱检漏试验方法,一方面测量精确度非常高,另一方面试验条件也愈加科学化。随着检漏设备的不断更新,漏率判据的要求越来越高,检测精确度也有所突破。美军标MILSTD-883氦质谱检漏试验方法真实反映了对器件可靠性要求的提高和工业技术的进步。

3 积累氦质谱检漏试验方法

所谓积累氦质谱检漏试验方法,其基本原理依然是“豪威尔-曼方程”表征的分子流气体交换原理,不同的是其采用了CHLD,也就是新型积累氦质谱检漏仪。这种新型积累氦质谱检漏仪,是由分子泵、四极质谱仪和低温冷凝泵气体过滤等装置组合构成,不但检测环境实现了高信噪比和高真空,而且检漏灵敏度也大大提高。

积累氦质谱检漏试验方法中,漏率校准非常重要,如果针对抽气系统,必须每次工作前都要进行校准;如果针对净化气体,则需要保证氦含量不高于1PPM,才能避免多出的氦影响检测精度。

除此之外,表面吸附去除也很重要,如果针对陶瓷、金属或者玻璃的外壳,必须进行表面氦去除。因为如果被测件表面存在油脂或者水汽等异物,会导致氦吸附,这些都会影响精细漏率的测量。

总而言之,积累氦质谱检漏试验方法属于目前全球比较先进的氦质谱检漏试验方法之一,尤其适用于对低漏率样品的检漏,但是,积累氦质谱检漏试验方法也存在非常明显的缺点,一方面,因为对净化水平的要求越来越高,以及对最长候检时间的限制,某些样品在可检测性方面存在问题;另一方面,因为检测时间有所延长,会致使检测效率降低,从而非常不适合应用于批量检测等方面。

4 以氦气交换时间常数为基础的氦质谱检漏试验方法

以氦气交换时间常数为基础的氦质谱检漏试验方法,是对豪威尔曼方程的变换,它是用电学系统中电容充电或放电的物理过程来描述密封件气体的压入或漏出,非常的形象和客观。其主要改进包括以下几个方面:

(一)提出了更加严密的等级分级思路

因为氦气交换时间常数可以有效地对外部气体进入密封件的速率快慢加以描述,所以可以用其来对表征器件的可靠性贮存寿命进行衡量和表述。如此一来,可以根据氦气交换时间常数的不同,做出严密度分级,将可靠性考核要求分为不同的标准,来根据用户的需求和应用分别提供。

(二)以可靠性贮存寿命为根据,对内腔容积分段进一步细化

因为内部水汽含量直接影响到器件失效与否,所以,即使贮存寿命要求相同,不同的内腔容积器件也会具备不同的漏率依据,也就是当容积从大变小时,漏率判据从宽松逐渐到严格。因此,实际的应用过程中,我们可以按照内腔容积范围,将器件分为若干段,并用固定漏率判据来对应每个分段。

(三)候检时间不再受局限

候检时间就是器件在加压去除与开始检漏之间的时间间隔。一般情况下,都是通过对器件进行加热烘焙,或者自然放置来去除其表面氦气的影响。而以氦气交换时间常数为基础的氦质谱检漏试验方法中,对最长候检时间提出了更加科学的计算公式,得出候检时间随密封件内腔容积的变化而变化,可以有效延长最长候检时间。

(四)倡导两步检测法

两步检测法,就是先降低原氦气交换时间常数的判据等级,并按照降低之后的判据所对应的测量漏率和候检时间开始第一步的检漏,然后通过延长原有的候检时间来对样品进行第二次的检漏。两步检测法不只对最长候检时间有所拓展,也让检测变得更加快捷和准确。

5 结语

进入二十一世纪以来,我国的氦质谱检漏方法发展日新月异,试验方法也呈现多样性,也正是基于氦质谱检漏方法的无污染性、便捷性、高效性和非破坏性,成为目前我国最常用的检漏手段之一。当然,检测技术还在不断发展,随着元器件可靠性和气密性水平的进一步提升,传统方法也必须在检测精度和应用范围上有所更新,同时要进一步完善判据的严谨度和试验程序。

参考文献:

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写小论文是学生在熟练掌握基本理论知识的基础上,通过查阅相关的资料,对自己感兴趣的问题,提出自己的想法。如:现在大家关注的环境分析、生物样品分析、药物分析等。通过写小论文,可以达到以下目的:首先,学生只有在对课本上的内容比较熟悉的条件下,才有可能提出自己的见解,因此,在此之前,学生必需好好地学好书本上的知识。其次,学生又必须把书本的知识转变成自己的知识,在此基础上,才有可能有自己的想法。

二、教学改革的第二种方式———课堂讨论

在教学中分组讨论,然后在课堂上由学生自己上台讲课,一方面锻炼了学生的团队合作精神,另外也锻炼了学生的语言组织能力和表达能力。如分析化学在讲完了酸碱滴定,下面的配位滴定的基本原理部分,可以将学生分成两个组,每组准备一部分,教师上课时请学生上台讲解,其他的学生进行补充讨论,课堂气氛活跃,学生积极性高,参与性强,记忆深刻。

三、教学改革的第三种方式———多媒体教学

教学多媒体是知识经济的产物,它是信息社会的标志之一,在教学中,计算机辅助教学,使原本难理解的仪器结构、原理变得较好理解,原来看不到摸不到的仪器变为可以看的,可以进一步加深理解。如对于电位分析法中的离子选择性电极测定的原理,如果我们用多媒体教学,就能很好地说明电极浸泡后由干玻璃层变为水化层,膜电位与溶液中被测离子的关系,从而得出其电位与被测离子的关系。假如没有,学生便很难理解。

四、利用前沿学科研究,采用渗透模式,加深本课程的学习

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结合金珠水路工程实际状况与要求,针对工程水文地质与工程地质情况,提出了运用高密度电法实施勘探的方法。通过对高密度电法基本原理、优势特点、工作方法以及具体应用的分析得出,该勘探方法具有较高的可行性与准确度。

[关键词]

高密度电法;水文地质;工程地质;应用

作为一种全新的电子勘探技术,高密度电法依靠介质电性的相互差异,可对天然或人工的电场进行勘探。高密度电法的测量密度点较为密集,可以获得许大量的信息,在工程地质与水文地质等勘探工作中较常用。在运用高密度电法实施测量时,可显著减小电磁所带来的干扰与影响,进而大幅降低了事故发生几率,进一步提升了勘探准确度与工作效率。

1工程概况

金珠水库工程位于纳雍县治昆乡建新河一级支流凹猪河上,地处E104°55'40"至E105°38'04",N26°30'16"至N27°05'54",工程主要任务是向纳雍县城供水,其中输水管线长约43km。坝址距纳雍县56公里,离治昆乡6km左右,有县道柏油路通往治昆乡,乡村公路通往坝址,交通较便利。

2高密度电法基本原理与优势特点

2.1基本原理高密度电法是一种将电探测法与电剖面法相结合的勘探技术,从基础角度讲,它与传统意义上的电阻率法十分相似。但二者并不等同,主要差别在于存在高密度观测位置被设定于观测部分,这种勘探方法倾向于陈列勘探,具体而言,就是电极间进行的自由组合使得勘探存在一定覆盖式特征。在实施现场测量的过程中,需要将所有电极都设置在剖面测点上。程控电极中的转换开关与电测仪器同时进行工作,信息采集随即开始。采集的主要对象为针对剖面上各不相同的电极距与组合方式所对应的数据信息。

2.2优势特点1)高效率。在勘探过程中,电极布置操作可一次完成,节省了大量的工作流程,相应地也减少了不必要的干扰与影响,用于修复与调整的时间被省下,从而间接提高了工作效率。2)多样化。测量方式与电极排列存在一定联系,由于电极的数量较大,所以排列方式有许多种可能,测量方式因此而千变万化,所以可以从许多个层次进行分析。3)自动化水平高。就目前来看,野外采集已完全实现半自动化,人工操作简单快捷,人力支出得到了大幅缩减。另外,随着地球物理反演的持续完善,电阻率成像效果得到了一定提升,从过去的一维跨度转变成三维跨度,精确地实现了解释精度跨越。在我国,高密度电法的应用已较为成熟,具有较高的应用范围与经济性。

3高密度电法工作方法

3.1现场测量首先对测量线、点进行布置,预先选取完成之后,全部电极需设置于具有一定间隔的点位上。之后经过转换设备所必须的特殊电极,此类电极自由组合成指定的设备与间距,针对各个电极设备与间距所进行的观察可在剖面电阻率方法中的测点内快速进行。观察的同时辅以数据处理、绘图与解释软件,可以在最短的时间完成勘探工作。

3.2数据前处理对于地形情况较为复杂多变的横截面而言,其海拔坐标需要添加至数据文件当中,为后续反演处理提供重要的参考。通过对此过程收集到的数据分析和计算以后,采集到的数据资料就可以转换成电阻率之前的联系。

3.3反演处理创建初始的二维地电结构模型,结合地质普查资料选取适宜的反演参数,如阻尼因子、迭代次数以及收敛极限等,此后运用最小二乘法进行反演计算,最后对反演计算得到的结果进行查看。另外,还要对地形进行校正,最终得到的地电断面可以使用在地质解释过程中。

4高密度电法应用实例

4.1水库大坝渗漏探查金珠水库工程下坝址的低邻谷是建新河。根据地表调查,左岸有断层构造发育,左岸坝肩孔zk6发现溶洞溶隙,稳定地下水位65m左右,高于河床;河心孔zk5水位为6.5m,低于河水位6m左右;右岸坝肩孔岩芯较完整,但稳定地下水位为78.5m,低于河水位3m左右。鉴于两岸山体雄厚,库水向邻谷建新河渗漏的可能性小,主要是库首绕坝渗漏。T1yn2泥岩为隔水层,确定为左岸帷幕的防渗边界,右岸帷幕防渗边界接飞仙关砂泥岩地层,以切断库水沿T1yn1向建新河渗漏的可能性通道。帷幕下限根据岩体风化、透水性与地下水位进行综合考虑,确定帷幕灌浆防渗底界,则有效防渗面积为92400m2。

4.2水库库岸稳定性探查下坝址正常蓄水位1579m,上下坝址之间河段长1170m,岸坡地形坡度一般35°~50°,河谷为斜向~横向谷,岩层陡倾下游,65°~80°。水库蓄水后,库岸稳定性好,仅在下坝址上游300m处右岸有一崩塌堆积体。水库蓄水高度大于崩塌堆积体后缘,水库蓄水后可能引起浅层滑塌,最大方量约2000方左右,由于为库水位以下的浅层滑动,对水库影响不大。

4.3海堤砌石体深度探测按照相关标准选出一个具有代表性的海堤砌石体,运用高密度电法对其深度进行探测,得出反演色谱表示图。被测区域中,绝大多数提防工程都建立在抛石的上端。迎水侧实质上就是趋近于直立形式的浆砌石挡墙,填方下层基础主要由淤泥、含泥中细砂层以及淤泥夹薄粉砂层等构成。通过对反演成果的分析得知,其主要呈现出常见的电阻率三层水平形式分布,整体起伏相对较小。在此基础上,对被测区域中的抛石电阻率进行测试,并对地质信息进行深入分析,将维持在30~40n•m的电阻率作为抛石和填土的主要划分依据,同理将10n•m以内的电阻率作为填方下层基础结构的主要划分依据。通过进一步分析可知,砌石层的实际厚度达到6.0m,填土相较于砌石层薄,厚度为2.0~4.0m。

4.4滑坡体分界面应用按照相关标准选出一个具有一定代表性的枢纽工程,运用高密度电法对其滑坡体进行探测,得出反演色谱表示图。色谱不存在规律层次,从整体的角度看,其中低阻带大多分布于中部与上部,并且是较不连续的。此外,高阻凸起点有两个,其表层存在稍高阻反应。下埋深度保持在6~17m范围内,实际电阻率可以达到120Ω•m。为进一步验证上述结果,对被测区域进行钻探,钻探结果显示预测结果与实际情况完全吻合,确实存在滑坡体,再次有利证实了高密度电法的可靠性与准确性。

4.5应用于地层划分按照相关标准选出一个具有一定代表性的供水线路,运用高密度电法对其地层进行探测,得出反演色谱表示图。由反演色谱可以明显看出,电阻率曲线主要呈现出一种闭合与半闭合相交的情况,实际电阻率取400Ω•m,这是由于受到回填砂性土的影响而产生的。表层下方的多个桩基中存在阻倒U型闭合圈,这是由于受到淤泥质土的影响而产生的,其余桩段地层大多为粉质黏土。

4.6高密度电法其他应用范围除以上应用范围外,高密度电法还能使用在建筑选址、高等级公路桥梁建设以及机场跑道等重点工程的地质勘探工作中,这些都离不开高密度法的支持。在对坝体整体强度与起伏特点进行分析和评定的过程中,高密度电法同样可以使用,而且所得到的成果也较为准确。实例表明,合理运用高密度电法可以十分准确地得出岩溶地区中水资源的主要分布情况;借助瞬态瑞雷面波法可以很好地解决机场扩建工程必须面临的岩土勘察难题;还可对河道以及墓穴等进行定位和测量,以此更好掌握实时信息,为施工提供可靠的数据参考和技术支持。

5结语

高密度电法是当前较为先进的新型电探技术,依靠全面的技术支撑,在进行日常工作中可以大幅缩减电磁干扰与事故发生几率,极大地提升了工作的准确性与效率。另外,在勘探过程中,可以实现自动化采集,在较短时间内即可获取大量的信息,省去了重复操作,进而在地质工作中发挥出不可替代的重要作用,其应用范围也会随着工程的发展变得越发广泛。

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篇9

关键词: 钢筋混凝土锈蚀现场检测

一、钢筋锈蚀检测要点

在钢筋锈蚀的现场检测中,要综合各方面的因素进行考虑。

1.周围环境的调查。对于钢筋锈蚀的结构,应对其所处的地理位置、气候特点、周边环境等进行仔细调查,包括是否地处沿海地带,周围是否建有化工厂,有无工业废气、废料、废渣的排放等。

2.施工过程的调查。真实准确地了解混凝土结构的整个施工过程,是调查钢筋锈蚀起因的重要环节,具体包括混凝土的水泥安定性是否合格;施工用的水、砂、石和外加剂是否含有超标的化学物质;集料的杂质含量是否过大;施工用料有否混合堆放;钢筋绑扎前有无明显锈蚀现象。

3.构件碳化深度的检测。这是判断钢筋锈蚀起因和衡量混凝土密实度的重要参数。对于大面积钢筋锈蚀的工程,应增加对各类构件碳化深度值的采集数量,使钢筋锈蚀部位的碳化深度值能与正常值作明确对比。

4.构件裂缝的检测。由于钢筋锈蚀通常在表面混凝土开裂或脱落后才被发觉,而不同的起因会使混凝土裂缝具有各种不同的特征,现场检测时应对裂缝的种类作出初步判断,如是氯离子含量超标所导致,则裂缝的走向应是沿钢筋方向开裂;如因碱集料反应所导致,则钢筋外露锈蚀时裂缝会呈不规则龟裂状;现场施工处理不当的,会形成有缺陷的施工裂缝。

5.钢筋锈蚀状况的普查。当建筑物构件中发生大面积钢筋锈蚀时,应根据不同的方位、使用功能和使用情况,对各种钢筋的锈蚀程度采用分级评估的方式进行普查和统计,以作为结构修复的重要依据,并分析获得钢筋锈蚀构件的分布规律。

6.钢筋和混凝土的采集。在钢筋锈蚀的各类混凝土构件中,选择锈蚀程度较严重且非主要受力部位的钢筋将其替换,以检查钢筋的化学性能对钢筋锈蚀处的混凝土也应进行取样,为实验室的各类化学分析提供试样。

二、现场检测技术

1.钢筋锈蚀检测方法的综合分析

混凝土中钢筋锈蚀的非破损检测方法有分析法、物理法和电化学方法3大类。分析法根据现场实测的钢筋直径、保护层厚度、混凝土强度、有害离子的侵人深度及其含量、纵向裂缝宽度等数据,综合考虑构件所处的环境情况,以推断钢筋锈蚀程度。

2.钢筋锈蚀程度检测

电池电位法是1950年代以来应用最广泛的钢筋锈蚀检测方法,一直被用来评定混凝土中钢筋的锈蚀情况。其基本原理闭是,在阳极和阴极区之间一定存在着电位差以使电子流动并导致钢筋的锈蚀。通过测量钢筋和一个放在混凝土表面的半电池(参比电极)之间的电位差来预测钢筋可能的锈蚀程度。

三、钢筋锈蚀速率检测

1.混凝土电阻检测法

混凝土电阻检测法是用来检测钢筋在混凝土内部腐蚀速率的一种方法。其检测原理是:由于腐蚀是一个电化学过程,它包括以离子形式流动于阳极与阴极反应区域之间的混凝土的电流;钢筋失钝化以后,其锈蚀速度既依赖于氧气对阴极反应的供应,也依赖于混凝土的电阻,它决定了离子在阴阳极之间的转移速度;而混凝土电阻又依赖于混凝土微观结构和水饱和度,混凝土的电阻越大,则离子电子流越低,腐蚀速率越低。

2.线性极化法

在研究混凝土中钢筋腐蚀速率的电化学方法中,线性极化法是最简单的一种。该方法仪器简便,测量速度快,而且结果容易处理,非常适合现场使用。此法主要基于Stem一Geary公式,在被测钢筋外加一恒定电位,在保证扰动信号足够的条件下使电压与电流之间满足线性关系,即对混凝土中钢筋加一个很小的电化学扰动并测量其反应,从所测反应可以得到受扰动钢筋的锈蚀速率。运用扰动来测量锈蚀速率的最常用方法是线性极化电阻法。

根据已有的研究成果及实际检测经验,在用线性极化法进行现场检测时,需要注意以下问题: l)混凝土保护层/砂浆保护层造成的欧姆降对极化电阻的测试有较大影响,尤其当其处于不饱和水状态时。因此,应根据混凝土/砂浆的水灰比,使其充分湿润一定的时间,不至于低估了锈蚀速率。2)线性极化的电位扫描速率对检测结果有一定的影响,随着扫描速率的增大,腐蚀速率增大一般可采用10mw/min左右的扫描速率。3)受到极化的被测钢筋表面很难估测,通常可用二次辅助电极限制一次辅助电极的电力线,使受到极化的钢筋局限在一次辅助电极的正下方。

3.交流阻抗法

交流阻抗法的基本原理是:基于混凝土一钢筋的简化模型,通过在不同频率上外加小幅交流电压(电流)信号,从电压(电流)响应来对钢筋的锈蚀情况进行测量钢筋混凝土界面是一种复杂的界面,往往因为浓度差极化或界面的不均匀使阻抗与频率的函数关系变得十分复杂。即便只考虑混凝土材质本身的不均匀性,也会使阻抗谱明显有别于简单的钢筋溶液界面,故求解动力学参数困难。这种方法目前尚处试验阶段。

通过对比可知,线性极化法给出的信息量大、锈蚀速率较为可靠,仪器相对廉价,操作简单,耗时短,技术成熟。目前,基于线性极化技术开发的无损检测设备,已经开始得到广泛应用,但是这些检测设备所得到的结果差别比较大,通常需通过其他方法(如失重法)进行校核,给工程技术人员准确判断钢筋锈蚀的状况带来不便。尽管还有诸多问题有待解决,线性极化法仍是最简便易行适合现场检测条件的钢筋锈蚀速率的无损失检测技术。

参考文献:

[1]赵卓,蒋晓东。受腐蚀混凝土结构耐久性检测诊断[M]郑州:黄河水利出版社,2006

篇10

【关键词】微量元素,测定方法,应用

1.引言

1.1微量元素的定义

微量元素通常指生物有机体中含量小于0.01%的化学元素。从化学方面来说,它是植物正常生长发育需要极少量,为植物体重10-8~10 -5的元素。如铁、铜、锌等。从生态来说,(1)广义微量元素泛指自然界或自然界的各种物体中含量很低的、或者很分散而不富集的那些元素;(2)狭义微量元素指动植物体内含量很少、需要量很少的必需元素。微量元素是相对主量元素(大量元素),根据寄存对象不同可以分为多种类型,目前较受关注的主要的两类:一是生物体的微量元素;二是非生物体中(如岩石中)的微量元素。

1.2非生物体中的微量元素

岩石中微量元素基于地球化学行为可分为:(1)稀土元素(REE):原子序数57-71的镧系元素以及与镧系相关密切的钪和钇共17种元素在地球化学上又称之为稀土元素,包括:La,Ce,Pr, Nd,Pm,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Sc,Y。(2)族元素(PGE,原子序数从44至46以及76至78),如果包括金也称之为贵金属元素,包括:Ru,Rh,Pd,Os,Ir,Pt,(Au).(3)渡金属元素(原子序数从21至30),包括:Sc,Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cu,Zn.(4)场强元素(HFSE)包括镧系元素,Sc和Y,以及Th,U,Pb,Zr,Hf,Ti,Nb,Ta.(5)场强元素(LFSE)又称大离子亲石元素(LILE),包括:Cs,Rb,K,Ba, Sr,二价Eu和二价Pb

2.微量元素的测定方法及应用

2.1土壤中微量元素的测定

2.1.1土壤中硼的测定方法

(一)分光光度法

硼能与多种有机络合物生成有色络合物,因此,分光光度法用于硼的测定最广泛.早期用来测定微量硼的多是蒽醌(anthraquinone)类显色剂,包括醌茜素(quinalizarin)、胭脂红、二蒽醌受。这类显色剂的发色功能团为蒽醌。

(二)电化学分析方法

土壤样品经王水消化后直接用四氟硼酸根电极测定硼含量,使土壤硼的测定大为减化。由于该法测定硼的浓度范围宽,也被用植物样品中硼的测定。硼与铍试剂II所形成成的络合物可以产生极谱还原波,利用这一原理进行土壤有效硼的示波极谱测定也有报导。间接电位滴定测定硼的方法是利用硼与甘露醇形成硼酸酯,释放出一个质子后,以pH电极作为批示电极,用强碱进行电位滴定的过程。

(三)原子光谱法

AAS和ICP-AES也可用于硼的分析。AAS法是将硼萃取到-乙基-1,3已二醇—甲基异丁酮或-乙基-1,3已二醇—氯仿溶液中,用N2O-H2或N2O-C2H2焰测定有机相中的硼。ICP-AES则更简单,只需将土壤或植物样品得取液就可进行测定。

2.2微量硒的测定方法

2.2.1荧光分析法。荧光法的基本原理是硒与某些有机试剂的络合物在紫外光照射下能激发产生荧光,在一定的波长测量该络合物的荧光强度,求出硒的含量。能与硒生成荧光络合物的试剂多为芳香族胺类化合物;主要有DAN,DAB。DAM在灵敏度和选择性方面都比DAB好;它在酸性介质中与Se生成4.5一苯并茎硒脑,该络合物在紫外光激发下能发射黄色荧光且可被环己烷等有机溶剂萃取。

2.2.2原子吸收光光度法。用原子吸收分光光度法测定微量硒近几年发展较快,为提高灵敏度和精确度在技术方面的改进大致如下:(1)选择适当的基体改进剂;(2)采用平台石墨炉技术;(3)采用氢化物发生技术。杨锦发等和杨凡等在用石墨炉原子吸收法测定硒时采用不同的基体改进剂均获得较好结果。

2.2.3电分析法。电分析方法中的极谱分析法和溶出伏安法在硒分析中应用较广,极谱法和溶出伏安法是特殊条件下进行的电解分析法,具有仪器设备简单、灵敏度高、准确度高、析速度快、应用范围广等特点。国内近几年利用极谱法和溶出伏安法测定硒的报道较多,且结果令人满意。随着科学的发展,极谱法和溶出伏安法等电分析方法将是很有前途的。

2.3微量元素的应用

微量元素在抗衰老方面的应用。采取适当措施阻止异常自由基反应,及时清除过氧化物,保护核酸、蛋白质、细胞及生物膜免受过氧化物的损害;维护正常交联、抑制异常交联;保持免疫力对于延缓衰老、健康长寿肯定是有益的。

微量元素对维持免疫功能十分重要。因而,从衰老的免疫学说出发,亦应适当补充微量元素特别是锌、锰和硒。除微量元素之外,注射辅酶Q对延缓衰老可能是有益的。据认为,辅酶Q的缺乏是导致免疫系统衰老的原因之一。

3、结论

3.1微量元素与人类健康。以下三类人群最易缺乏微量元素:第一类人群是少年儿童。因快速生长发育,消耗较大,补充不足,饮食结构不合理,厌食、偏食、易生病等原因,易缺乏锌、硒、碘、钙*、铁等。第二类人群是孕妇及哺乳期妇女。因胎儿快速生长发育,消耗量较大,孕妇由于妊娠反应也往往会导致摄入不足,饮食结构不合理,偏食、挑食、生病等原因,易缺乏锌、硒、钙、碘、铁、钼、锰等。第三类人群是免疫力低下者及中老年人。缺乏微量元素锌、硒等可导致免疫力低下;老年人因胃肠吸收功能下降,且易患慢性消耗性疾病等原因,易缺乏锌、硒、铬等。

3.2微量元素与心理健康。微量元素虽然在人体内的含量不多,但与人的生存和健康息息相关,对人的生命起至关重要的作用。它们的摄入过量、不足、不平衡或缺乏都会不同程度地引起人体生理的异常或发生疾病。微量元素最突出的作用是与生命活力密切相关,仅仅像火柴头那样大小或更少的量就能发挥巨大的生理作用。人体中的微量元素不但维持正常生理功能,而且它们在人体中含量的多少也会影响到人的智力、情绪等,是人类心理健康的物质基础。人人要注意自己的身体微量元素的含量,注意健康,多吃一些含有人体必须微量元素的食物。

参考文献: