الكتاب الامتنان الدعم من قبل المؤسسة الوطنية للعلوم، CBET0846359، ومنحة الشاشة هورست هينينج الشتاء.

1. خلق تدفق للقياس <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> أظهرت القياسات سيتم التحقق من صحة EPIV في تدفق الأنابيب من الجليسرين المحلول المائي (الجليسرين 50٪ - 50٪ ماء). ويرد التخطيطي للإعداد تجريبية في الشكل 1. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تضاف كرات زجاجية مجوفة يبلغ قطرها اسمية 10 ميكرومتر إلى السائل بتركيز من أجزاء الوزن حوالي 17 لكل مليون. مجالات الزجاج جوفاء بمثابة عوامل التباين الموجات فوق الصوتية، ويتم اختيار حجمها وكثافة بحيث أنها تتبع بشكل سلبي على تدفق السوائل 10 </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم توفير الجهد الثابت A إلى المضخة لإدخال معدل التدفق المعروفة. يتم اختيار معدل التدفق بحيث U &lt;&lt; ΔX / δt، حيث U هي متوسط ​​السرعة في الأنابيب، ΔX هو طول خطي من حجم قياس EPIV، وδt هي الخطوة الوقت بين الصور، أي أن يكون في حاجة إلى تدفق &quot;بطيء&quot; مقارنة إطارا في الثانية من سي الموجات فوق الصوتيةالجذعية .. 3 </li></ol> 2. معايرة الموجات فوق الصوتية <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تحميل التحقيق الموجات فوق الصوتية لجدار الأنابيب الخارجية. يتم تطبيق جل موضعي المياه استنادا إلى التحقيق الموجات فوق الصوتية لتقليل الخسائر في انتقال الموجات فوق الصوتية شعاع بين الوجه التحقيق والجدار الأنابيب. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> الطاقة على جهاز الموجات فوق الصوتية. A بث مباشر من صور الموجات فوق الصوتية يبدأ تلقائيا بمجرد تحميل جميع النظم. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين عمق الصورة باستخدام مفتاح التحكم العمق على لوحة التحكم لجهاز الموجات فوق الصوتية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تعيين مكسب الصورة مجموع باستخدام مقبض كسب 2D على لوحة التحكم لجهاز الموجات فوق الصوتية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ضبط التعويض كسب الوقت (TGC) المتزلجون لتخفيف مبعثر من جدران الأنابيب وللتعويض عن توهين ذات الصلة عمق إشارة الموجات فوق الصوتية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تم تعديل عرض الصور، والتركيز، التحقيق تردد التشغيل، ومعدل الإطار باستخدام مقابض التحكم احالة. هؤلاء4 المقابض، وتقع على الجزء العلوي الأيسر من لوحة التحكم، تختلف وفقا لوضع النظام الذي يتم تشغيله. في وضع 2D (كما هو مستخدم حاليا)، من اليسار إلى اليمين المقابض تتوافق مع، عرض الترددات، والتركيز، ومعدل الإطار، على التوالي. ملاحظة أنه نظرا للمبادئ الأساسية الموجات فوق الصوتية والتصوير 9، تقترن هذه بطبيعتها المعلمات الأربعة. وبناء على ذلك، لإعطاء صورة التصوير بالموجات فوق الصوتية (أي تجربة EPIV) هناك مفاضلة بين القرار المكانية والزمانية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انظر الشكل 2 لصورة الموجات فوق الصوتية ممثل تدفق الأنابيب مع المصنف 10 ميكرومتر مجالات الزجاج جوفاء. ملاحظة أنه نظرا لقرار الجانبية محدودة، والمجالات طخت الزجاج في الاتجاه الأفقي وتظهر مجسمات القطع الناقص في الصورة. </li></ol> 3. جمع البيانات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على زر امتحان جديد في لوحة التحكم بالموجات فوق الصوتية لبدء تجربة جديدة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> إنشاءجديد &quot;المريض&quot; عن طريق إدخال أنبوب تدفق في اسم العائلة وتاريخ اليوم في الاسم الأول ورقم ID في اختبار للمريض. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> بعد إنشاء &quot;المريض&quot;، يبدأ التصوير بالموجات فوق الصوتية حتى يتم الوصول إلى الحد الأقصى من بين مسبقا 1000-1500 الصور، وبعد ذلك حلقة جديدة يبدأ المسح الضوئي. الضغط على زر تجميد الموجات فوق الصوتية لوحة التحكم سيتم إعادة تشغيل مرتين الفحص في أي وقت قبل التوصل إلى أكبر عدد ممكن من الصور مسبقا. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> مرة واحدة وقد تم الحصول على مجموعة جيدة من صور الموجات فوق الصوتية (أي حادة الصور الجسيمات البذور والبذور كافية كثافة الجسيمات)، اضغط على زر تجميد الموجات فوق الصوتية لوحة التحكم لوقف الحصول على الصور. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على زر Cineloop على الموجات فوق الصوتية لوحة التحكم. حدد مجموعة من الصور بالموجات فوق الصوتية ليتم تحليلها باستخدام مقبض دورة الأولى على الموجات فوق الصوتية لوحة التحكم لتحديد الصورة الأولى في المجموعة، ومفتاح آخر دورة لتحديدمشاركة الصور في المجموعة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على زر المتجر صورة الموجات فوق الصوتية على لوحة التحكم لحفظ مجموعة مختارة من صور الموجات فوق الصوتية. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على زر الأرشيف على الموجات فوق الصوتية لوحة التحكم واستخدام مؤشر الماوس لتحديد تاريخ امتحان. وهذا يدفع المستخدم لتحديد الصور أو cineloops لانقاذ لمحرك الأقراص الثابت المحلي. حدد cineloop (ق) من الفائدة ثم الخروج من الامتحان. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> اضغط على زر الأرشيف على الموجات فوق الصوتية لوحة التحكم واستخدام مؤشر الماوس لتحديد الأول أكثر ثم حدد إدارة القرص. وإدارة القرص نقل cineloop حفظ (ق) إلى تشغيل برنامج PC التعريف الشخصي. </li></ol> 4. تحويل نوع الملف <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> يتم تخزين صورة الموجات فوق الصوتية والتصوير الرقمي والاتصالات في الطب (DICOM) نوع الملف على جهاز الموجات فوق الصوتية. من أجل أن تفتح وتقرأ من قبل برنامج PIV، يجب تحويل الملفات إلى ملفات صور DICOM. في الوقت الحاضر،يتم استخدام البرنامج النصي DICOM2JPG.m مطلب تشغيل لتحويل ملفات DICOM لمجموعة خبراء التصوير مفصلية نوع الملف (JPEG). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> ثم يتم تحليل هذه الصور باستخدام الموجات فوق الصوتية JPEG ديفيس البرنامج من LaVision. </li></ol> 5. حساب الحقول التشرد، D (X، Y)، عن طريق ديفيز <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> انقر نقرا مزدوجا فوق الماوس على أيقونة ديفيس على جهاز الكمبيوتر. حدد مشروع جديد. حدد التعريف الشخصي. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> حدد استيراد الصور في شريط الأدوات، واختر استيراد الملفات عن طريق تعداد رقمي. في القائمة المنسدلة، حدد موقع المجلد حيث يتم تخزين الصور JPEG الموجات فوق الصوتية، وانقر نقرا مزدوجا على الصورة الأولى للمجموعة. وهذا استيراد جميع الصور بالموجات فوق الصوتية في هذه المجموعة مرقمة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> وعادة ما يتم تعريف قناع الصورة لعزل المنطقة ذات الاهتمام (ROI) في الصورة الموجات فوق الصوتية لتتم معالجتها. لتدفق الأنابيب، يتم استخدام قناع لتحديد العائد على الاستثمار بين جدران الأنابيب (أي السائل). </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> التوجه إلى لوحة التحكم الرئيسية في ديفيس، حدد علامة التبويب الموجودة تحت المشروع الحالي الذي يحتوي على الصور المستوردة، وحدد علامة التبويب تجهيز دفعة المسمى. وهذا يتيح نافذة تجهيز ناقلات من ديفيس لتجهيز دفعة من صور الموجات فوق الصوتية المستوردة. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> من قائمة العمليات، وذلك باستخدام شجرة PIV-السلاسل الزمنية، حدد حساب المعلمات ناقلات، واختيار المعلمات لاستخدامها في معالجة النواقل. إذا تم استخدام القناع، والتحقق من نطاق البيانات مربع = استخدام منطقة ملثمين في المعلمة القائمة ناقلات الحساب. لاحظ أن اختيار الأمثل للمعلمات حساب ناقلات يعتمد على تدفق هندسة، خصائص التدفق، صورة القرار الجسيمات التتبع الكثافة، وتحليل تدفق الكمية المطلوبة 10 لقياسات تدفق الأنابيب، المعلمات التي أثمرت عادة أفضل النتائج المتعددة الدخول مع حجم الاستجواب تناقص من 32 بكسل 32 × 2 حتي 8 X8 بكسل 2، مع تداخل من 50٪. تم تعيين مجموعة ناقلات تقييد النسبية لجميع ± (حجم النافذة / 2) وكان من المقرر المطلق تقييد نطاق ناقلات إلى بكسل ± 5. وأخيرا، تم استخدام 3 × 2 3pixel مرشح لقمع متوسط ​​الضوضاء وتسهيل مجالات النواقل. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> على الجهة اليسرى من الشاشة تجهيز الدفعة، حدد المبلغ الإجمالي للصور التي سيتم تجهيزها وحدد تجهيز البداية. وهذا حساب مجال التشرد، D (س، ص)، وبين صور الموجات فوق الصوتية باستخدام المتعاقبة عبر علاقة الخوارزميات. </li></ol> 6. تحليل حقول المتجهات <ol style=";text-align:right;direction:rtl"><li style=";text-align:right;direction:rtl"> لتحليل ما بعد التصنيع والبيانات، ويتم تصدير الحقول ناقلات EPIV من ديفيس كملفات TXT. ويتحقق هذا عن طريق اختيار فرع النزوح ناقلات تحت الصورة JPEG فرع في شاشة المشروع. في شريط الأدوات، حدد علامة التبويب التصدير، حدد نوع الملف ASCII. TXT، اختر / إنشاء مجلد التصدير، وهود حدد تصدير. </li><li style=";text-align:right;direction:rtl"> تتم تسمية الحقول ناقلات تصدير Bxxxxx.txt، حيث ≤ 00001 كسكسكسكسكس ≤ 99999، مع B العازلة تدل. كل ملف يحتوي على أربعة أعمدة البيانات: (1) X-موقع ناقلات في الصورة، (2) ص موقع ناقلات في الصورة، (3) X-مكون من النزوح (التهجير أي streamwise)، (4) ذ مكون من النزوح (أي الجدار العادي التشرد). يتم فتح الملفات ومعالجتها في Bxxxxx.txt MATLAB لحساب لأول مرة مجال السرعة، من خلال معرفة الخطوة الزمنية بين أزواج الصورة، ΔT [ق]، وتكبير الصورة، M [متر / بكسل]، أي يو (X، Y ) = MD (X، Y) / ΔT. الخطوة الوقت بين الصور ΔT = D + 1/fps (X، Y) / B، حيث B [بكسل / ثانية] هو الوقت الذي تستغرقه الموجات فوق الصوتية التحقيق لاكتساح عبر عرض الصورة. في هذه الدراسة، M = 77 [ميكرومتر / بكسل]، إطارا في الثانية = 49،5 [1 / ثانية]، وB = 25047 [بكسل / S]. المقبل، ensemيتم حساب متوسط ​​بلي المجالات ناقلات السرعة، الجدار العادي لمحات من متوسط ​​السرعة، بين كميات تدفق الأخرى ذات الاهتمام. (انظر القسم ممثل النتائج.) </li></ol>

<ol>
	<li>White, F. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Fluid Mechanics. , (1994).</li><li>Hak, M. G. a. d. -. e. l. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Flow Control: Passive, Active, and Reactive Flow Management. , (2000).</li><li>Kim, B. H., Hertzberg, J. R., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Development+and+validation+of+echo+PIV.">Development and validation of echo PIV.</a> Exp. Fluids. 36, 455-462 (2004).</li><li>Zheng, H., Liu, L., Williams, L., Hertzberg, J. R., Lanning, C., Shandas, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Real+time+multicomponent+echo+particle+image+velocimetry+technique+for+opaque+flow+imaging.">Real time multicomponent echo particle image velocimetry technique for opaque flow imaging.</a> Appl. Phys. Lett. 88, 261915 (2006).</li><li>Beulen, B., Bijnens, N., Rutten, M., Brands, P., van de Vosse, F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Perpendicular+ultrasound+velocity+measurement+by+2D+cross+correlation+of+RF+data.+Part+A:+validation+in+a+straight+tube.">Perpendicular ultrasound velocity measurement by 2D cross correlation of RF data. Part A: validation in a straight tube.</a> Exp. Fluids. 49, 1177-1186 (2010).</li><li>Poelma, C., Mari, J. M., Foin, N., Tang, M. -. X., Krams, R., Caro, C. G., Weinberg, P. D., Westerweel, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+Flow+reconstruction+using+ultrasound+PIV.">3D Flow reconstruction using ultrasound PIV.</a> Exp. Fluids. 50, 777-785 (2011).</li><li>GE VINGMED ULTRASOUND A/A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Vivid 7/Vivid 7 PRO Userâ€™s Manual. , (1988).</li><li>Szabo, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Diagnostic Ultrasound Imaging: Inside Out. , (2004).</li><li>Raffel, M., Willert, C., Wereley, S., Kompenhans, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Image Velocimetry: A Practical Guide. , (2007).</li></ol>

الكتاب ليس لديهم ما يكشف.

وقد وصفت البروتوكول التشغيل للصورة الجسيمات نظام الصدى (EPIV) قادرة على الحصول على velocimetry ثنائي الأبعاد في مجالات سرعة السوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا. التطبيق العملي للEPIV هو مناسبة تماما لدراسة نظم التدفق الصناعية والبيولوجية، حيث تدفق السوائل مبه?...

<table border="1" style=";text-align:right;direction:rtl"><tbody><tr><td> اسم كاشف </td><td> شركة </td><td> كتالوج رقم </td><td> التعليقات (اختياري) </td></tr><tr><td> الموجات فوق الصوتية آلة </td><td> GE </td><td> 7 برو حية </td><td></td></tr><tr><td> الموجات فوق الصوتية خطية صفيف </td><td> GE </td><td> 10 L </td><td></td></tr><tr><td> DC مضخة مياه </td><td> KNF </td><td> NF 10 KPDC </td><td></td></tr><tr><td> ناقلات برمجيات معالجة </td><td> Lavision </td><td> ديفيس 7،2 </td><td></td></tr><tr><td> أضف برمجيات معالجة </td><td> ماثووركس </td><td> MATLAB 7.12 </td><td></td></tr><tr><td> الاكريليك أنابيب </td><td> ماكماستر السيارةص </td><td> 8486K531 </td><td></td></tr><tr><td> الموجات فوق الصوتية جل </td><td> باركر </td><td> Aquasonic 100 </td><td></td></tr></tbody></table>

echo particle image velocimetry

يتم تحديد نهاية المطاف نقل الجماعي، والزخم، والطاقة في تدفقات السوائل عن طريق توزيعات الزمانية المكانية للحقل سرعة السائل .. 1 وبالتالي، شرط أساسي لفهم والتنبؤ بها والسيطرة على تدفقات السوائل وهي القدرة على قياس حقل السرعة الكافية المكانية و قرار الزمنية. 2 للقياسات السرعة في سوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا، صدى الجسيمات velocimetry الصورة (EPIV) هو أسلوب التشخيص جذابة لتوليد &quot;الفوري&quot; ثنائي الأبعاد مجالات السرعة. وفي هذا 3،4،5،6 وذكرت ورقة، وبروتوكول لنظام التشغيل EPIV بنيت من خلال دمج جهاز الموجات فوق الصوتية الطبية التجارية 7 مع جهاز كمبيوتر يعمل على الصورة التجارية velocimetry الجسيمات (PIV) يوصف البرنامج 8، والتحقق من صحة القياسات في هاغن-Poiseuille (أي الصفحي الأنابيب) تدفق . لقياس EPIVالإدلاء بالبيانات، يتم استخدام مجموعة مراحل التحقيق متصلا جهاز الموجات فوق الصوتية الطبية لتوليد صورة الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد عن طريق ينبض العناصر كهرضغطية التحقيق في أوقات مختلفة. كل عنصر من عناصر التحقيق ينقل نبضة الموجات فوق الصوتية في السوائل، وجسيمات التتبع في السائل (إما طبيعيا أو المصنف) تعكس أصداء الموجات فوق الصوتية مرة أخرى إلى التحقيق حيث يتم تسجيلها. يتم استخدام السعة من موجات فوق الصوتية تنعكس وتأخير وقتهم نسبة إلى إحالته إلى خلق ما يعرف باسم B-وضع (وضع السطوع) صور الموجات فوق الصوتية ثنائية الأبعاد. على وجه التحديد، يتم استخدام تأخير الوقت لتحديد موقف المشتت في السائل ويستخدم لتعيين كثافة السعة إلى المشتت. يتم تحديد الوقت المطلوب للحصول على واحدة B-وضع الصور، تي، في الوقت الذي تتخذ لنبض كل عناصر التحقيق مجموعة مراحل. للحصول على عدة B-وضع الصور، معدل الإطار للنظام في لقطة في الثانية (fps) = 1 / وديالجمعية اللبنانية لتعزيز؛ ر. (انظر 9 لمراجعة التصوير بالموجات فوق الصوتية.) يتم الحصول على تجربة نموذجية EPIV، معدل الإطار إطارا في الثانية ما بين 20-60، وفقا لظروف التدفق، و100-1000 B-وضع صور للتوزيع المكاني للجسيمات التتبع في التدفق. حصلت مرة واحدة، وتنتقل الموجات فوق الصوتية الصور B-وضع عبر وصلة إيثرنت لتشغيل PC البرمجيات التجارية PIV. باستخدام برنامج PIV والحقول التتبع النزوح الجسيمات، D (X، Y) [بكسل]، (حيث x و y دلالة موقف المكانية الأفقية والعمودية في الصورة فوق الصوتية، على التوالي) يتم الحصول من خلال تطبيق خوارزميات الارتباط عبر الموجات فوق الصوتية إلى المتعاقبة B- وضع الصور. (10) حقول السرعة، ش (س، ص) [م / ث]، ويتم تحديد من الحقول التشريد، ومعرفة الخطوة الوقت بين أزواج الصورة، ΔT [ق]، وتكبير الصورة، M [متر / بكسل ]، أي، ش (س، ص) = MD (X، Y) / ΔT. ب خطوة الوقتإلى صف الصور ΔT = D + 1/fps (X، Y) / B، حيث B [بكسل / ثانية] هو الوقت الذي تستغرقه الموجات فوق الصوتية التحقيق لاكتساح عبر عرض الصورة. في هذه الدراسة، M = 77 [ميكرومتر / بكسل]، إطارا في الثانية = 49،5 [1 / ثانية]، وB = 25047 [بكسل / S]. حصلت مرة واحدة، يمكن تحليل الحقول لحساب سرعة تدفق كميات من الفائدة.

ويرد الصدى الفوري جسيم الصورة velocimetry (EPIV) مجال ناقلات في الشكل 3. المؤامرة ناقلات ناقلات السرعة يظهر كل العمود الرابع، وخريطة كنتورية لون الخلفية يتوافق مع حجم السرعة. ويرد متجه متوسط ​​مؤامرة فرقة المتوسط ​​أكثر من 1000 حظية المؤامرات ناقلات EPIV في الشكل...

Watch this Scientific Journal Video about Echo Particle Image Velocimetry at JoVE.com

Echo Particle Image Velocimetry

يوصف صورة الجسيمات صدى velocimetry (EPIV) نظام قادر على الحصول على ثنائي الأبعاد في مجالات سرعة السوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا، ويتم التحقق من صحة القياسات ذكرت في تدفق الأنابيب.

صدى الجسيمات Velocimetry صورة

The transport of mass, momentum, and energy in fluid flows is ultimately determined by spatiotemporal distributions of the fluid velocity field.1 ...

Education

Research

JoVE Core

JoVE Journal

Physics

Civil Engineering

Mechanical Engineering

Engineering

Unit 1

Kinematics of a Particle

Fluid Kinematics

Vectors and Scalars

SCIENTISTS IN ACTION

14.5K Views.  University of New Hampshire. يوصف صورة الجسيمات صدى velocimetry (EPIV) نظام قادر على الحصول على ثنائي الأبعاد في مجالات سرعة السوائل مبهمة بصريا أو من خلال هندستها مبهمة بصريا، ويتم التحقق من صحة القياسات ذكرت في تدفق الأنابيب.

Video: Echo Particle Image Velocimetry

Gradient Echo Quantum Memory in Warm Atomic Vapor

Gradient echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. The primary motivation for such a technology is that quantum key distribution (QKD), which uses Heisenberg uncertainty to guarantee security of cryptographic keys, is limited in transmission distance. The development of a quantum repeater is a possible path to extend QKD range, but a repeater will need a quantum memory. In our experiments we use a gas of rubidium 87 vapor that is contained in a warm gas cell. This makes the scheme particularly simple. It is also a highly versatile scheme that enables in-memory refinement of the stored state, such as frequency shifting and bandwidth manipulation. The basis of the GEM protocol is to absorb the light into an ensemble of atoms that has been prepared in a magnetic field gradient. The reversal of this gradient leads to rephasing of the atomic polarization and thus recall of the stored optical state. We will outline how we prepare the atoms and this gradient and also describe some of the pitfalls that need to be avoided, in particular four-wave mixing, which can give rise to optical gain.

The gradient echo memory is a protocol for storing optical quantum states of light in atomic ensembles. Quantum memory is a key element of a quantum repeater, which can extend the range of quantum key distribution. We outline the operation of the scheme when implemented in a 3-level atomic ensemble.

التدرج صدى الذاكرة الكم في الحارة بخار الذرية

Gradient  echo memory (GEM) is a protocol for storing optical quantum states of light in  atomic ensembles. The primary motivation for such a technology ...

High-speed Particle Image Velocimetry Near Surfaces

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The complex nature of these flows may be studied using particle image velocimetry (PIV), a laser-based imaging technique for optically accessible flows. Though many forms of PIV exist that extend the technique beyond the original planar two-component velocity measurement capabilities, the basic PIV system consists of a light source (laser), a camera, tracer particles, and analysis algorithms. The imaging and recording parameters, the light source, and the algorithms are adjusted to optimize the recording for the flow of interest and obtain valid velocity data. 
Common PIV investigations measure two-component velocities in a plane at a few frames per second. However, recent developments in instrumentation have facilitated high-frame rate (&gt; 1 kHz) measurements capable of resolving transient flows with high temporal resolution. Therefore, high-frame rate measurements have enabled investigations on the evolution of the structure and dynamics of highly transient flows. These investigations play a critical role in understanding the fundamental physics of complex flows.
A detailed description for performing high-resolution, high-speed planar PIV to study a transient flow near the surface of a flat plate is presented here. Details for adjusting the parameter constraints such as image and recording properties, the laser sheet properties, and processing algorithms to adapt PIV for any flow of interest are included.

A procedure for studying transient flows near boundaries using high-resolution, high-speed particle image velocimetry (PIV) is described here. PIV is a non-intrusive measurement technique applicable to any optically accessible flow by optimizing several parameter constraints such as the image and recording properties, the laser sheet properties, and analysis algorithms.

عالي السرعة الجسيمات Velocimetry صورة قرب السطوح

Multi-dimensional and transient flows play a key role in many areas of science, engineering, and health sciences but are often not well understood. The ...

Using Neutron Spin Echo Resolved Grazing Incidence Scattering to Investigate Organic Solar Cell Materials

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped crystallites. Neutrons are passed through two well defined regions of magnetic field; one before and one after the sample. The two magnetic field regions have opposite polarity and are tuned such that neutrons travelling through both regions, without being perturbed, will undergo the same number of precessions in opposing directions. In this case the neutron precession in the second arm is said to &#34;echo&#34; the first, and the original polarization of the beam is preserved. If the neutron interacts with a sample and scatters elastically the path through the second arm is not the same as the first and the original polarization is not recovered. Depolarization of the neutron beam is a highly sensitive probe at very small angles (&#60;50&#160;&#956;rad) but still allows a high intensity, divergent beam to be used. The decrease in polarization of the beam reflected from the sample as compared to that from the reference sample can be directly related to structure within the sample.
In comparison to scattering observed in neutron reflection measurements the SERGIS signals are often weak and are unlikely to be observed if the in-plane structures within the sample under investigation are dilute, disordered, small in size and polydisperse or the neutron scattering contrast is low. Therefore, good results will most likely be obtained using the SERGIS technique if the sample being measured consist of thin films on a flat substrate and contain scattering features that contains a high density of moderately sized features (30 nm to 5 &#181;m) which scatter neutrons strongly or the features are arranged on a lattice. An advantage of the SERGIS technique is that it can probe structures in the plane of the sample.

Progress has been made in utilizing spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) as a neutron scattering technique to probe the length-scales in irregular samples. Crystallites of [6,6]-phenyl-C61-butyric acid methyl ester have been probed using the SERGIS technique and the results confirmed by optical and atomic force microscopy.

باستخدام النيوترون سبين صدى حل انتشار الرعي للتحقيق في مواد الخلايا الشمسية العضوية

The spin echo resolved grazing incidence scattering (SERGIS) technique has been used to probe the length-scales associated with irregularly shaped ...

Characterization of Nanocrystal Size Distribution using Raman Spectroscopy with a Multi-particle Phonon Confinement Model

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The common techniques used for the size analysis are transmission electron microscopy (TEM), X-ray diffraction (XRD) and photoluminescence spectroscopy (PL). These techniques, however, are not suitable for analyzing the nanocrystal size distribution in a fast, non-destructive and a reliable manner at the same time. Our aim in this work is to demonstrate that size distribution of semiconductor nanocrystals that are subject to size-dependent phonon confinement effects, can be quantitatively estimated in a non-destructive, fast and reliable manner using Raman spectroscopy. Moreover, mixed size distributions can be separately probed, and their respective volumetric ratios can be estimated using this technique. In order to analyze the size distribution, we have formulized an analytical expression of one-particle PCM and projected it onto a generic distribution function that will represent the size distribution of analyzed nanocrystal. As a model experiment, we have analyzed the size distribution of free-standing silicon nanocrystals (Si-NCs) with multi-modal size distributions. The estimated size distributions are in excellent agreement with TEM and PL results, revealing the reliability of our model.

We demonstrate how to determine the size distribution of semiconductor nanocrystals in a quantitative manner using Raman spectroscopy employing an analytically defined multi-particle phonon confinement model. Results obtained are in excellent agreement with the other size analysis techniques like transmission electron microscopy and photoluminescence spectroscopy.

توصيف النانوية الحجم التوزيع باستخدام مطيافية رامان مع متعددة الجسيمات الطاقة الصوتية الحبس نموذج

Analysis of the size distribution of nanocrystals is a critical requirement for the processing and optimization of their size-dependent properties. The ...

Development of an Experimental Setup for the Measurement of the Coefficient of Restitution under Vacuum Conditions

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their behavior for single stages of a process or even an entire process. For the simulation with occurring particle-particle and particle-wall contacts, the value of the coefficient of restitution is required. It can be determined experimentally. The coefficient of restitution depends on several parameters like the impact velocity. Especially for fine particles the impact velocity depends on the air pressure and under atmospheric pressure high impact velocities cannot be reached. For this, a new experimental setup for free-fall tests under vacuum conditions is developed. The coefficient of restitution is determined with the impact and rebound velocity which are detected by a high-speed camera. To not hinder the view, the vacuum chamber is made of glass. Also a new release mechanism to drop one single particle under vacuum conditions is constructed. Due to that, all properties of the particle can be characterized beforehand.

The coefficient of restitution is a parameter that describes the loss of kinetic energy during collision. Here, a free-fall setup under vacuum conditions is developed to be able to determine the coefficient of restitution parameter for particles in micrometer range with high impact velocities.

وضع الإعداد التجريبية لقياس معامل الرد تحت ظروف الفراغ

The Discrete Element Method is used for the simulation of particulate systems to describe and analyze them, to predict and afterwards optimize their ...

Experimental Protocol to Investigate Particle Aerosolization of a Product Under Abrasion and Under Environmental Weathering

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering, which is a fundamental element to the approach of nanosafety-by-design of nanostructured products for their durable development. This approach is basically a preemptive one in which the focus is put on minimizing the emission of engineered nanomaterials' aerosols during the usage phase of the product's life cycle. This can be attained by altering its material properties during its design phase without compromising with any of its added benefits. In this article, an experimental protocol is presented to investigate the nanosafety-by-design of three commercial nanostructured products with respect to their mechanical solicitation and environmental weathering. The means chosen for applying the mechanical solicitation is an abrasion process and for the environmental weathering, it is an accelerated UV exposure in the presence of humidity and heat. The eventual emission of engineered nanomaterials is studied in terms of their number concentration, size distribution, morphology and chemical composition. The purpose of the protocol is to study the emission for test samples and experimental conditions which are corresponding to real life situations. It was found that the application of the mechanical stresses alone emits the engineered nanomaterials' aerosols in which the engineered nanomaterial is always embedded inside the product matrix, thus, a representative product element. In such a case, the emitted aerosols comprise of both nanoparticles as well as microparticles. But if the mechanical stresses are coupled with the environmental weathering, the experimental protocol reveals then the eventual deterioration of the product, after a certain weathering duration, may lead to the emission of the free engineered nanomaterial aerosols too.

In this article, an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental weathering is presented. Results on the emission of engineered nanomaterials, in the form of aerosols are presented. The specific experimental set-up is described in detail.

بروتوكول تجريبي المعنية بالتحقيق في الجسيمات هباء من المنتج تحت كشط وتحت التجوية البيئية

The present article presents an experimental protocol to investigate particle aerosolization of a product under abrasion and under environmental ...

Three-dimensional Particle Tracking Velocimetry for Turbulence Applications: Case of a Jet Flow

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic recording of image sequences. The basic components, features, constraints and optimization tips of a 3D-PTV topology consisting of a high-speed camera with a four-view splitter are described and discussed in this article. The technique is applied to the intermediate flow field (5 &#60;x/d &#60;25) of a circular jet at Re &#8776; 7,000. Lagrangian flow features and turbulence quantities in an Eulerian frame are estimated around ten diameters downstream of the jet origin and at various radial distances from the jet core. Lagrangian properties include trajectory, velocity and acceleration of selected particles as well as curvature of the flow path, which are obtained from the Frenet-Serret equation. Estimation of the 3D velocity and turbulence fields around the jet core axis at a cross-plane located at ten diameters downstream of the jet is compared with literature, and the power spectrum of the large-scale streamwise velocity motions is obtained at various radial distances from the jet core.

A three-dimensional particle tracking velocimetry (3D-PTV) system based on a high-speed camera with a four-view splitter is described here. The technique is applied to a jet flow from a circular pipe in the vicinity of ten diameters downstream at Reynolds number Re &#8776; 7,000.

ثلاثي الأبعاد السرعة بواسطة الجسيمات تتبع للتطبيقات الاضطراب: حالة من تدفق جت

3D-PTV is a quantitative flow measurement technique that aims to track the Lagrangian paths of a set of particles in three dimensions using stereoscopic ...

Simultaneous Measurement of Turbulence and Particle Kinematics Using Flow Imaging Techniques

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine micro-organisms, and/or sediments in the ocean, or fluidized bed reactors and combustion processes in engineered systems. In order to study the effect of turbulence on the kinematics of particles in such flows, simultaneous measurements of both the flow and particle kinematics are required. Non-intrusive, optical flow measurement techniques for measuring turbulence, or for tracking particles, exist but measuring both simultaneously can be challenging due to interference between the techniques. The method presented herein provides a low cost and relatively simple method to make simultaneous measurements of the flow and particle kinematics. A cross section of the flow is measured using a particle image velocimetry (PIV) technique, which provides two components of velocity in the measurement plane. This technique utilizes a pulsed-laser for illumination of the seeded flow field that is imaged by a digital camera. The particle kinematics are simultaneously imaged using a light emitting diode (LED) line light that illuminates a planar cross section of the flow that overlaps with the PIV field-of-view (FOV). The line light is of low enough power that it does not affect the PIV measurements, but powerful enough to illuminate the larger particles of interest imaged using the high-speed camera. High-speed images that contain the laser pulses from the PIV technique are easily filtered by examining the summed intensity level of each high-speed image. By making the frame rate of the high-speed camera incommensurate with that of the PIV camera frame rate, the number of contaminated frames in the high-speed time series can be minimized. The technique is suitable for mean flows that are predominantly two-dimensional, contain particles that are at least 5 times the mean diameter of the PIV seeding tracers, and are low in concentration.

The technique described herein offers a low cost and relatively simple method to simultaneously measure particle kinematics and turbulence in flows with low particle concentrations. The turbulence is measured using particle image velocimetry (PIV), and particle kinematics are calculated from images obtained with a high-speed camera in an overlapping field-of-view.

قياس واحد من الاضطراب والجسيمات الكينماتيكا التدفق تقنيات التصوير باستخدام

Numerous problems in scientific and engineering fields involve understanding the kinematics of particles in turbulent flows, such as contaminants, marine ...

3D Printing - Evaluating Particle Emissions of a 3D Printing Pen

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament fabrication (FFF) is an inexpensive method used most frequently by consumers. Studies with 3D printers have shown that during the printing process particulate and volatile substances are released. Handheld 3D printing pens also use the FFF method but the consumer&#8217;s proximity to the 3D pens gives reason to higher exposure compared to a 3D printer. At the same time, 3D printing pens are often marketed for children who could be more sensitive to the printing emission. The aim of this study was to implement a low cost method to analyze the emissions of 3D printing pens. Polylactide (PLA) and acrylonitrile butadiene styrene (ABS) filaments of different colors were tested. In addition, filaments containing metal and carbon nanotubes (CNTs) were analyzed. An 18.5 L chamber and sampling close to the emission source was used to characterize emissions and concentrations near the breathing zone of the user.
Particle emissions and particle size distributions were measured and the potential release of metal particles and CNTs investigated. Particle number concentrations were found in a range of 105 - 106 particles/cm3, which is comparable to previous reports from 3D printers. Transmission electron microscopy (TEM) analysis showed nanoparticles of the different thermoplastic materials as well as of metal particles and CNTs. High contents of metal were observed by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).
These results call for a cautious use of 3D pens due to potential risk to the consumers.

This protocol presents a method to analyze the emission of 3D printing pens. Particle concentration and particle size distribution of the released particle is measured. Released particles are further analyzed with transmission electron microscopy (TEM). Metal content in filaments is quantified by inductively coupled plasma mass spectrometry (ICP-MS).

الطباعة ثلاثية الأبعاد - تقييم انبعاثات الجسيمات من قلم الطباعة ثلاثية الأبعاد

Three-dimensional (3D) printing as a type of additive manufacturing shows continuing increase in application and consumer popularity. The fused filament ...

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

Most human body proteins' activity and functionality are related to configurational changes of entire subdomains within the protein crystal structure. The crystal structures build the basis for any calculation that describes the structure or dynamics of a protein, most of the time with strong geometrical restrictions. However, these restrictions from the crystal structure are not present in the solution. The structure of the proteins in the solution may differ from the crystal due to rearrangements of loops or subdomains on the pico to nanosecond time scale (i.e., the internal protein dynamics time regime). The present work describes how slow motions on timescales of several tens of nanoseconds can be accessed using neutron scattering. In particular, the dynamical characterization of two major human proteins, an intrinsically disordered protein that lacks a well-defined secondary structure and a classical antibody protein, is addressed by neutron spin echo spectroscopy (NSE) combined with a wide range of laboratory characterization methods. Further insights into protein domain dynamics were achieved using mathematical modeling to describe the experimental neutron data and determine the crossover between combined diffusive and internal protein motions. The extraction of the internal dynamic contribution to the intermediate scattering function obtained from NSE, including the timescale of the various movements, allows further vision into the mechanical properties of single proteins and the softness of proteins in their nearly natural environment in the crowded protein solution.

Study of Protein Dynamics via Neutron Spin Echo Spectroscopy

The present protocol describes methods for investigating the structure and dynamics of two model proteins that have an important role in human health. The technique combines bench-top biophysical characterization with neutron spin echo spectroscopy to access the dynamics at time and length scales relevant for protein interdomain motions.

دراسة ديناميكيات البروتين عبر التحليل الطيفي للصدى النيوتروني الدوار

Most human body proteins' activity and functionality are related to configurational changes of entire subdomains within the protein crystal structure. The ...