מחקר זה מומן על ידי הקרן הלאומית למדע (NSF אות קריירה CCF-0,347,303 וNSF מענק CCF-0,541,105). המחברים מבקשים להודות לירוסלב Křivánek, ג&#39;ון מון, אדגר לאסקז-ארמנדריז, ונצל יעקב, ג&#39;יימס הארווי, סוזן סוארז, אליס לייב, וג&#39;ון Hermanson על תרומתם האינטלקטואלית. קורנל כדורי Gantry נבנה מעיצוב בשל דוויין פולק, מארק Levoy, ושמעון Rusinkiewicz.

<ol>
	<li>Nicodemus, F., Richmond, J., Hsia, J., Ginsberg, I., Limperis, 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> Geometric considerations and nomenclature for reflectance. , (1977).</li><li>Marschner, S. R., Jensen, H. W., Cammarano, M., Worley, S., Hanrahan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Light+scattering+from+human+hair+fibers.">Light scattering from human hair fibers.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 22 (3), 780-791 (2003).</li><li>Marschner, S. R., Westin, S., Arbree, A., Moon, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Measuring+and+modeling+the+appearance+of+finished+wood.">Measuring and modeling the appearance of finished wood.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 24 (3), 727-734 (2005).</li><li>Land, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+physics+and+biology+of+animal+reflectors.">The physics and biology of animal reflectors.</a> Progress in Biophysics and Molecular Biology. 24, 75-106 (1972).</li><li>Durrer, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Colouration.">Colouration.</a> Biology of the Integument: Vertebrates. 2 (12), 239-247 (1986).</li><li>Brink, D., van der Berg, N. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+colours+from+the+feathers+of+the+bird+Bostrychia+hagedash.">Structural colours from the feathers of the bird Bostrychia hagedash.</a> Journal of Physics D-Applied Physics. 37 (5), 813-818 (2004).</li><li>Kinoshita, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Structural colors in the realm of nature. , (2008).</li><li>Nakamura, E., Yoshioka, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+Color+of+Rock+Dove's+Neck+Feather.">Structural Color of Rock Dove's Neck Feather.</a> Journal of the Physical Society of Japan. 77 (12), 124801 (2008).</li><li>Westin, S., Arvo, J., Torrance, K. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Predicting+reflectance+functions+from+complex+surfaces.">Predicting reflectance functions from complex surfaces.</a> ACM SIGGRAPH Computer Graphics. 26 (2), 255-264 (1992).</li><li>Shawkey, M. D., Maia, R., D'Alba, L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Proximate+bases+of+silver+color+in+anhinga+(Anhinga+anhinga)+feathers.">Proximate bases of silver color in anhinga (Anhinga anhinga) feathers.</a> Journal of Morphology. 272 (11), 1399-1407 (2011).</li><li>Maia, R., D'Alba, L., Shawkey, M. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=What+makes+a+feather+shine?+A+nanostructural+basis+for+glossy+black+colours+in+feathers.">What makes a feather shine? A nanostructural basis for glossy black colours in feathers.</a> Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 278 (1714), 1973-1980 (2011).</li><li>Dyck, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structure+and+light+reflection+of+green+feathers+of+fruit+doves+(Ptilinopus+spp.)+and+an+Imperial+Pigeon+(Ducula+concinna).">Structure and light reflection of green feathers of fruit doves (Ptilinopus spp.) and an Imperial Pigeon (Ducula concinna).</a> Biologiske Skrifter (Denmark). 30, 2-43 (1987).</li><li>Yoshioka, S., Kinoshita, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+macroscopic+structure+in+iridescent+color+of+the+peacock+feathers.">Effect of macroscopic structure in iridescent color of the peacock feathers.</a> Forma. 17 (2), 169-181 (2002).</li><li>Osorio, D., Ham, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Spectral+reflectance+and+directional+properties+of+structural+coloration+in+bird+plumage.">Spectral reflectance and directional properties of structural coloration in bird plumage.</a> Journal of Experimental Biology. 205 (14), 2017-2027 (2002).</li><li>Stavenga, D. G., Leertouwer, H. L., Pirih, P., Wehling, M. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Imaging+scatterometry+of+butterfly+wing+scales.">Imaging scatterometry of butterfly wing scales.</a> Optics Express. 1 (1), 193-202 (2009).</li><li>Vukusic, P., Stavenga, D. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Physical+methods+for+investigating+structural+colours+in+biological+systems.">Physical methods for investigating structural colours in biological systems.</a> Journal of Royal Society Interface. 6, S133-S148 (2009).</li><li>Stavenga, D. G., Leertouwer, H., Marshall, N. J., Osorio, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Dramatic+colour+changes+in+a+bird+of+paradise+caused+by+uniquely+structured+breast+feather+barbules.">Dramatic colour changes in a bird of paradise caused by uniquely structured breast feather barbules.</a> Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences. 278 (1715), 2098-2104 (2010).</li><li>Irawan, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Appearance of woven cloth [dissertation]. , (2008).</li><li>Irawan, P., Marschner, S. R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Specular+reflection+from+woven+cloth.">Specular reflection from woven cloth.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG. 31 (1), 11:1-11:20 (2012).</li><li>Vukusic, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Structural+colour:+elusive+iridescence+strategies+brought+to+light.">Structural colour: elusive iridescence strategies brought to light.</a> Current Biology: CB. 21 (5), R187-R189 (2011).</li><li>Dana, K., Ginneken, B., Nayar, S., Koenderink, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Reflectance+and+texture+of+real-world+surfaces.">Reflectance and texture of real-world surfaces.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 18 (1), 1-34 (1999).</li><li>Chen, Y., Xu, Y., Guo, B., Shum, H. -. Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Modeling+and+rendering+of+realistic+feathers.">Modeling and rendering of realistic feathers.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 21 (3), 630-636 (2002).</li><li>Levoy, M., Zhang, Z., McDowall, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+and+controlling+the+4D+light+field+in+a+microscope+using+microlens+arrays.">Recording and controlling the 4D light field in a microscope using microlens arrays.</a> Journal of microscopy. 235 (2), 144-162 (2009).</li><li>Stevens, M., P&#225;rraga, C. A., Cuthill, I. C., Partridge, J. C., Troscianko, T. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Using+digital+photography+to+study+animal+coloration.">Using digital photography to study animal coloration.</a> Biological Journal of the Linnean Society. 90 (2), 211-237 (2007).</li><li>Kim, M. H., Harvey, T. A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=3D+imaging+spectroscopy+for+measuring+hyperspectral+patterns+on+solid+objects.">3D imaging spectroscopy for measuring hyperspectral patterns on solid objects.</a> ACM Transactions on Graphics (TOG). 31 (4), (2012).</li></ol>

אין ניגודי האינטרסים הכריזו.

למרות הביצועים והתפקוד של colorations פיגמנטריים והמבני רבים מוכרים היטב, המורפולוגיה של נעשה עור רבים היא כל כך מורכבת, שהפירוט והתפקוד המבני שלהם הם הבינו היטב 20. נעשה עור פיתחו התמחויות המשתנות במרחב על פני השטח של האורגניזם כדי לשקף את האור כיוונית לכיוון הצופה באופן דיפרנציאלי. יווניות זכו לתשומת לב בעיקר במחקר של זוהר בשל שינוי הצבע שלה עם שינוי של אירוע ואת זווית צפייה, ומחקר לזוהר של integument הביולוגי צברה בעיקר 1D וכמה מדידות 2D 8,12,17. אבל מדידות 6D כלליות לא היו שגרתיות בלימוד נעשה עור 21-23, ססגוני או בדרך אחרת, והספרות על פנוטיפים צבע האורגניזם היא מוגבלת על ידי חוסר נתוני צבע כיוונית מסוג השיטה שלנו מספקת. הנוצה היא r במיוחדחומר הכסות ich הכולל הסדרים של מבנה בקנה מידה של מילי העקיצה: barbules הרמי, דיסטלי, וbarbules הפרוקסימלי. בקנה מידה הקטנה של האלמנטים וההסדרים המורכבים שלהם לעשות את זה קשה להבחין ביצועי פיזור האור של הרכיבים הבודדים. הפרוטוקול שלנו מבודד בהצלחה בקנה מידת מבנה האלפית מההשפעה של גיאומטריה מאקרו בקנה מידה. על ידי אפיון ההשלכות התפקודיות של הביטוי כיוונית של מבני מילי היקף לחתימה בשדה רחוק של הנוצה, שאפשרנו חקירת השלכות ההסתגלות שלהם. אנו מתמודדים פשרות מעשיות בין רזולוציה ספקטרלית, במרחב ובזוויתי. אנחנו בחרנו הזוויתי מרחבית גבוהות, בינוניות ונמוכים רפאים ללימודים שלנו. שילובים אחרים יכולים לשמש, אבל (לדוגמה: כל גבוהה) להוביל לכמה פעמים מדידה ארוכות unworkably. תשומת לב צריך להיות ממוקד בו חשוב לתופעות מסוימות הנלמדים. בבחירה להעסיק CA RGBMera בפסיפס מסנן באייר, עיצבנו הפרוטוקול שלנו כדי להתאים את מערכת הראייה האנושית. המצלמה RGB יכולה להיות מוחלפת והפרוטוקול שלנו מותאם למדידת הגירוי הצבעוני היחסי של כל אורגניזם, יש צורך ברגישות לדוגמה בספקטרום UV למדוד עופות צבע טטרה כרומטית 24,25. מצלמה הדמיה רפאים תספק פתרון הכללי ביותר 25. אנחנו הפגנו הפרוטוקול שלנו עם נוצות כנף tertial מאז הם צבעוניים ושטחו בקלות נגד צלחת הפניה. למרבה הצער, הצמצם של לוחית המתכת חשף רק חלק קטן משטח הנוצה. אם אנחנו יכולים למדוד בו זמנית צורת 3D של פני השטח הנוצה תוך מדידת החזרתה 25, היינו יכול למנוע מכאני משטח את הנוצה ובמקום למדוד את כל הנוצות במצב הטבעי, שיטוחה. כלים אינטראקטיביים, מיוחדים, משולבים עבור נתונים חזותי לספק substantiאל להועיל למדענים לחקור ולפרש כמויות נתונים גדולות. יותר האינטגרציה והאינטראקטיביות, את החיבורים קלים יותר בנתונים הם נצפו. בתוכנה שלנו, משתמש אינטראקטיביים ניתן להתוות פיזור כיוונית ממוצע כפונקציה של פני השטח עמדה (איור 4). פיתוח נוסף של התוכנה שלנו יכול לשלב פונקציות התוויה אחרות (6 דמויות, 7) כדי להאריך את החוויה האינטראקטיבית.

צבע הדפוס של integument של האורגניזם לשחק מבחינה אקולוגית ופונקציות חברתיות קריטיות ברוב מיני בעלי חיים. מאפיינים פנוטיפי אלו נקבעים על ידי האינטראקציה של אור עם המבנה של integument, שיכול להציג פיזור אופטי שמשתנה במרחב (על פני השטח של integument) וdirectionally (עם שינוי בתאורה וצפייה בכיוון). בחומרים ביולוגיים מורכבים, כגון נוצות, הכיוון של פיזור אור מושפע מנטייה לחזור על גיאומטריה מילי בקנה מידה. אלו מבנים בקנה מידת מילי עצמם עשויים להיות מוטבעים במבנים בקנה מידה ננו, כגון מערכי מלנין, אשר לעתים קרובות יורשים את כיוון מילי בקנה המידה. מננו למקרו קשקשים, מבנה integument התפתח תפקודי כדי להגדיל את יכולת האיתות של האורגניזם. על מנת להעריך את ההשפעה של המורפולוגיה של קני מידה שונות על המראה הכללי, כלים ללמדוד ולנתח את הצבע של מבנים ביולוגיים זקוקים לגמישות כדי לבודד פיזור אור כיוונית בקני מידה שונים של הגדלה. פיתחנו כלי מדידה המבוסס על תמונה כדי ללמוד איך ביצועים של מורפולוגיה מילי בקנה המידה המורכבת ומגוון של נוצה (רמי עקיצה, barbules דיסטלי, וbarbules פרוקסימלי) מרחיב את מגוון ביטוי האפשר ממבנים בקנה מידה ננו בלבד. בתמונה אחת נרשמה על ידי המצלמה, שמנו לב שאור מוחזר באופן שונה במקומות שונים על פני השטח של הנוצה, כלומר, החזר האור היה מרחבית-משתנה. כשעברנו את האור ומצלמה כיוון ביחס לנוצה, צפו ההחזרה השתנתה, כלומר, החזר האור directionally-1 משתנה. בעקבות תצפיות אלה, עיצבנו פרוטוקול באופן שיטתי להעביר את האור והמצלמה סביב הנושא באמצעות 2,3 gantry כדורי, שבה אנו נתפסו 2 ממדים של suעמדת rface (X ו-Y), 2 ממדים של כיוון אור (קווי אורך ורוחב), וממדים של 2 כיוון מצלמה (קווי אורך ורוחב) (איור 2). בתוכנה אנחנו חזותי חקרנו את 6 ממדים של האור המפוזר כפונקציה של מיקום, כיוון תאורה וכיוון מבט. מחקר קודם להחזרה מנעשתה עור יש מהוון לעתים קרובות מדי את התרומה של כיווניות - למשל השתקפות מפוזרת לעומת specular או איזוטרופית לעומת אניסוטרופי - לביטוי צבע. רוב מדידות צבע קבועות לאור האירוע, אובייקט, וגיאומטריה צפייה בזהירות כדי להימנע מהשפעות יווניות. לדוגמה, כדי לחסל את השתקפות השתקפות ממדידות צבע, מקובל למקם את האור הרגיל אל פני השטח ולהקליט את ההחזרה ב 45 מעלות מרגילות. מחקרים שעושים את מורפולוגיה קישור להחזרת directionally משתנה, בדרך כלל להתמקד בקנה מידת ננווהשלכותיה הססגוניות 4-8. מעטים רואים את התרומה של מיקרו, מילים, וגיאומטריות מאקרו בקנה מידה לחתימת 8-11 מרחיק תחום האופטי. לכן זה נפוץ להעסיק גלאי אור להחזרת מצטבר על פני שטח אחד של ריבית שעשויה לכלול רכיבי האלפית ו / או מאקרו בקנה מידה מרובים, כגון רמי עקיצה, barbules, ואפילו נוצות שלמות 6,8,11-17 . כאשר האזור של עניין הוא גם קטן יותר מגבול הרזולוציה של הגלאי או לא להתאים את הצורה של השדה של הגלאי של נוף, הפרוטוקול הנפוץ מציין נתיחת דגימה כדי לבודד את פיזור האור מאלמנט מילי בקנה המידה הספציפי 8,10 , 13,15. פיתחנו פרוטוקול מקיף יותר לרכישת מדידה והדמיה שמעודדת את החקירה של משתנים הרבים מתעלמים לעתים קרובות במחקרים ממוקדים יותר אחרים. אנו מודדים את פיזור אור על תחום והכיוונים acrosאזור sa של החלל באמצעות מערך מסיבי של טווח דינמי גבוה, תמונות ברזולוציה גבוהה שנלקחו ממערכת שיטתית של אור וכיווני צפייה. אנו מעסיקים חיישן הדמיה ברזולוציה גבוהה עם מערך 2D של גלאי פיקסל קנס בקנה מידה. צבירה בחומרה מתרחשת בפיקסל ברמה, בקנה מידה קטן יותר מאלמנטי מילי בקנה המידה שאנחנו המדידה. שנייה פיקסלים בודדות אגרגטים הבמה בתוכנה כמשתמש בוחרים את הצורה והגודל של האזור של עניין. בהתאם לכך, ערכת מדידה אחת ניתן לנתח שוב ושוב בתוכנה כדי לחקור היבטים של אינטראקציה אור שונים עם חומר בעמדות ביולוגית רלוונטיות מרובות וקשקשת. על ידי ביטול נתיחה ומדידה כל הנוצה, יש הפרוטוקול שלנו את היתרון של עוזב את המורפולוגיה של שבשבת הנוצה בשלמותה, שמירה על הקשר ותפקוד כלומר, האינטראקציות של האור בין אלמנטים המרכיבים את מילי בקנה המידה טבעיים. פיזור אור משל האורגניזםtructure הוא רב ממדי וקשה לכמת. נמדד פיזור אור 6 ד &#39;לא יכול עדיין להיות מיוחס למורפולוגיה מסוימת בתוך היררכיה של קנה מידה עם כל מכשיר מיוחד במינו. אבל עשינו צעד חשוב במרדף הזה. פיתחנו כלי המקיף את שלוש שיטות משלימות - החזר דגימה באמצעות gantry, לחקור כמויות נתונים גדולות בתוכנה, באופן חזותי נתונים בצורה גרפית תת - להרחיב את יכולתנו למדוד את פיזור אור 6 ד &#39;בכל נקודה על חומר, עד מילי בקנה מידה. כפרוטוקולים כמו שלנו מועסקים, אנו צופים ביולוגים יהיו לזהות מספר עצום של תכונות directionally ומרחבית, משתנות והתאמות מבניות מתאימות בקני מידה שונים של פיתוח. שימוש בכלים שלנו שאנחנו עוסקים באפיון פוטנציאל האיתות של הביטוי כיוונית והמרחבית של מבני מילי בקנה מידה, ואני מקווים לשפוך אור על השלכות ההסתגלות שלהם. אנחנו עוסקים במגוון של שאלות, כגון: מy נתון נקודת תצפית, שאלמנטים משובחים בקנה מידה או באזורי ברוטו בקנה מידה של הנוצה משקפים בחום? איך את הכיוון של האלמנטים עדינים בקנה המידה להשפיע על הכיוון של אור מפוזר? מה תנאים מורפולוגיים לייצר הסטן מבריק לעומת נצנצים ניצוץ של הקישוט הססגוני? האם מינים מסוימים לייצר &quot;חלונות&quot; רחבה יותר לתצפית של זוהר יותר מאחרים? שאלות אלה עשויות להישאל על ציפורים והנוצות שלהם, אלא גם על כל יצורים אחרים שהתפתחו משטח מראה מיוחד לאיתות, הסוואה, או סיבות אחרות.

measuring spatially- and directionally-varying light scattering from biological material

אור מקיים אינטראקציה עם integument של האורגניזם על מגוון רחב של קני מידה מרחביים. לדוגמה בציפור ססגונית: מבנים בקנה מידה ננו לייצר צבע; מבנה מילי בקנה המידה של עקיצות וbarbules קובע במידה רבה את הדפוס כיוונית של אור מוחזר, ובאמצעות המבנה המרחבי מאקרו בקנה המידה של חפיפה, נוצות מעוגלות, השפעות יווניות אלה יוצרים המרקם החזותי. תופעות בקנה מידה מילי ומאקרו בהיקף לקבוע היכן בגופו של האורגניזם, וממה שנקודתי מבט ובאילו תאורה, הצבעים הססגוניים נראים. לפיכך, הבזק כיוונית גבוהה של צבע מבריק מהגרון הססגוני של יונק דבש מוסבר כראוי על ידי המבנה בקנה מידה ננו לבד ונותרו שאלות. מנקודת תצפית נתון, בו אלמנטי מילי בקנה מידה של הנוצה מכוונים כדי לשקף בתוקף? האם מינים מסוימים לייצר &quot;חלונות&quot; רחבה יותר לתצפית של זוהר יותר מאחרים? מ &#39;שאלות אלה ודומותאיי להישאל על כל יצורים שהתפתחו משטח מראה מיוחד לאיתות, הסוואה, או סיבות אחרות. על מנת ללמוד את הדפוסים כיוונית של פיזור אור מהנוצות, ומערכת היחסים שלהם למורפולוגיה מילי בקנה המידה של ציפור, פיתחנו פרוטוקול למדידת האור מפוזר מחומרים ביולוגיים באמצעות תמונות ברזולוציה גבוהה בהרבה שצולמו בתאורה שונה והצגת כיוונים. מכיוון שאנו מודדים את האור מפוזר כפונקציה של כיוון, אנחנו יכולים לבחון את התכונות האופייניות בהתפלגות כיוונית של האור מפוזר מנוצה מסוימת, ובגלל העקיצות וbarbules נפתרות בתמונות שלנו, אנו יכולים לייחס באופן ברור את התכונות שונות כיוונית לאלה מבני מילי בקנה מידה. שמירת הדגימה שלמה משמרת את התנהגות הפיזור גולמית בקנה המידה ראתה בטבע. השיטה המתוארת כאן מציגה פרוטוקול כללי לניתוח מרחבית וdirectionally-VArying פיזור אור מחומרים ביולוגיים מורכבים בקני מידה מבניים מרובים.

המדידה העיקרית של הפרוטוקול שלנו (אני שגרתי באיור 1) תיקנו את כיוון המצלמה הרגיל אל פני השטח, ורק העבירה את האור. מאז דבק אור פיזור בעיקרון ההדדיות, התוצאה היא זהה בין אם אנו מחזיקים את המצלמה תוך כדי התנועה מתמדת האור מעל חץ הכדור או להיפך. כאשר אנו לתקן גם את המצלמה או את האור, קבע כיוון 4 ממדים המלא הוא undersampled. תמונה מלאה יותר של התנהגות הפיזור נצפתה כאשר, בניגוד למדידה הראשונית, גם אור והמצלמה נעו מהמשטח הרגיל ובריבוי של כיוונים. באופן אידיאלי, אנו יכולים למדוד את פיזור אור מכיוונים מצלמה רבים, אפילו רבות כמו מספר כיווני אור אירוע, כדי להניב ערכת נתונים סימטרית. בפועל, זה ידרוש חשיפות הרבה יותר מדי. מניסיוננו, אנחנו יכולים להשיג מספיק מידע על עמדות צפייה שונות על ידי הזזת המצלמה כמה פעמים assuמינג 180 ° סימטריה סיבובית על המשטח הרגיל. במהלך שלב המדידה המשני, רכשנו מדידות מכיווני 7 צפייה מפוזרים על פני חץ הכדור ותוך 60 מעלות מהשיא 18,19 (II.A השגרתי באיור 1). בדמויות של מאמר זה, אנו מציגים נתונים יציגים נמדדו מנוצה של Lamprotornis purpureus (סטרלינג מבריק הסגול), ההחזרה מהן היא ססגוני, מבריק, ואניסוטרופי (איור 5). בכל אחד מכיווני 7 הצפייה, אור מוחזר שנאסף ממאות כיווני תאורת אירוע בחצי הכדור. הכיוונים להקים להקה צרה orthogonally אוריינטציה לציר המרכזי של הנוצה (ראה תמונת נוצה באיור 4). שינוי צבע הזוהר הוא עדין (ירוק כחלחל בשכיחות רגילה וכחול ירקרק בשכיחות מרעה) כאשר הנוצה נתפסת נורמלית פני השטח שלו כפי שניתן לראות ב{ 0 °, 0 &amp; דהG;} עלילת RGB של איור 5. כמרעה גישות זווית הצפייה, את הזוויות בין כיוון הצפייה ואת כיווני אירוע המרעה הם מוגדל, מה שמובילים לשינוי צבע בולט יותר (ירוק כחלחל ב 0 ° והמגנט ב 240 מעלות בין אירוע וכיוונים צופים) כפי שניתן לראות ב {60 °, 0 °} עלילת RGB באיור 5. אנחנו יכולים להרשות לעצמנו להגביר את האור והמצלמה ברזולוציה זוויתי עדינה הרבה יותר כאשר אנו מגבילים את התנועות לממד 1. איור 6 מציג את chromaticity של ההחזרה של ל &#39; נוצות purpureus כפונקציה של הזווית בין האירוע וכיווני צפייה, שבו האירוע וכיווני צפייה הם במישור המכיל את הלהקה החזירה האור, שהוא ניצב לציר האורך של barbule הדיסטלי. כמו הקשתות הצבעוניות הססגוניות בחלל chromaticity, הגוון כחלחל עובר מירוק לסגול. מרחבי Vari<html> ation בהחזרה כיוונית גלוי שבו שונה (X, Y) קואורדינטות של integument מתאים למבני מילי בקנה מידה שונים. במקרה של ל &#39; purpureus רק מבנה אחד - barbule דיסטלי - גלוי על פני רוב השטח. לעומת זאת, בג cupreus, שלושה מבנים בקנה מידת מילי - את barbules הרמי, דיסטלי, וbarbules הפרוקסימלי - הם להבחין בבירור בנתונים, אנחנו יכולים לצפות שהחזרה מהנוצה הוא אוריינטציה ביחס לציר אורכו של כל מבנה (איור 8) . <img alt="איור 1" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig1highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig1.jpg" /> איור 1. סקירה סכמטי זה מתארת ​​שתי שיטות הרכבה, מערכת הקואורדינטות הכדורית gantry, סוגי דגימת רכישה והתוצאות שלהם.<html> / Ftp_upload/50254/50254fig1large.jpg &quot;target =&quot; _blank &quot;&gt; לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה. <img alt="איור 2" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig2.jpg" /> איור 2. הנוצה שיטח היא גלויה לעין דרך הפתח בלוחית מתכת מוקפת בטבעת של מטרות. ניתן הנשקף כדורי gantry למדוד פיזור אור מנוצות בתאורת אירוע מרובה וכיווני צפייה. L = אור זרוע (קו רוחב). C = זרוע מצלמה (קו רוחב). B = בסיס מצלמה (אורך). פטיפון = T (אורך). F = נוצה. <img alt="איור 3" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig3.jpg" /> איור 3. פיזור כיוונית ממוצע ניתן לחשב מנקודה, קו או מלבני אזור של שבשבת נוצה. p_upload/50254/50254fig4highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50254/50254fig4.jpg &quot;/&gt; איור 4. דוגמה לפיזור כיוונית זומם פונקציות (R * = החזר, T * = העברה, P = *, F * = קבלה, S = * סייד, * = שרירותי למעלה) וצבע המיתאר (* 1 = בוהק, * 2 = RGB , * 3 = chromaticity). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig4large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 5" fo:content-width="4.5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig5highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig5.jpg" /> איור 5. זוהר (למעלה) וצבע RGB (תחתון) של ההחזרה חצי כדור בחלל קוסינוס כיוון כפי שנצפה מהזוגות (זווית גובה, זווית אזימוט) הקואורדינטות: {0 °, 0 °}, {30 °, 0 °}, { 30 °, 90 °}, {60 °, 0 °}, {60 °, 45 °}, {60 °, 90 °}, ו{ 60 °, 135 °}. ההחזרה היא<html> ממוצע מ 25 × 25 אזור מלבני פיקסל של השבשבת לרוחב של ל &#39;tertial נוצה (סטרלינג מבריק הסגול) purpureus. החיצים האדומים מייצגים את כיווני מצלמה. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig5large.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 6" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig6highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig6.jpg" /> איור 6. Chromaticity של ההחזרה כפונקציה של מחצית הזווית בין תאורת האירוע והכיוונים צופים:. 1976 סולמות chromaticity אחידים CIE (USC) באזור מוגדל <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig6large.jpg" target="_blank">לחץ כאן כדי להציג דמות גדולה.</a> / 50254/50254fig7highres.jpg &quot;src =&quot; / files/ftp_upload/50254/50254fig7.jpg &quot;/&gt; איור 7. החזרה כפונקציה של הזווית בין תאורת האירוע והכיוונים שצפו, במטוס עם (אדום) ובניצב (מוצל) ציר האורך של barbule דיסטלי: (א) אורך הגל דומיננטי, (ב &#39;) באחוזים Chroma, (C ) היקות אחוז. הצללת הצבע בעלילה הוא צבע RGB של ההחזרה. ערכי אורך גל שליליים ייצוג צבעים במשולש הסגול הלא רפאים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig7large.jpg" target="_blank">לחצו כאן לצפייה בדמות גדולה.</a> <img alt="איור 8" fo:content-width="5in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig8highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig8.jpg" /> איור 8. החזרה כיוונית ממוצעת של barbules דיסטלי וbarbules הפרוקסימלי בין שניים רמי הסמוך ג cupreus (AFקוקייה ריקני אמרלד). <img alt="איור 9" fo:content-width="6in" fo:src="/files/ftp_upload/50254/50254fig9highres.jpg" src="/files/ftp_upload/50254/50254fig9.jpg" /> איור 9. (א) תמונה ללא מיושר מוארת על ידי מנורת gantry, (ב &#39;) תמונה ללא מיושר מוארת בפלאש על מצלמה, (ג) מועמדי היעד מסוננים affine-שינה תמונת פלאש מואר,, (ד) מטרות מקובלת חדות בתוך עומק של שדה, (E) תמונת מנורה מואר מיושר, (F) נוצה מסובבת להטות למעלה, קצוצה ורעול פנים. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/50254/50254fig9large.jpg" target="_blank">לחץ כאן לצפייה בדמות גדולה.</a>

Watch this Scientific Journal Video about Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material at JoVE.com

Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

אנו מציגים שיטה בלתי הרסנית לדגימת וריאציה המרחבית בכיוון של אור מפוזר מחומרים מורכבים מבחינה מבנית. על ידי שמירה על את החומר בשלמותה, אנו משמרים התנהגות פיזור גולמית בקנה מידה, בעת לכידה מקביל תרומות כיוונית משובחת בקנה מידה עם הדמיה ברזולוציה גבוהה. תוצאות הם דמיינו בתוכנה בעמדות וקשקשת ביולוגית רלוונטיים.

מדידת מרחבית ופיזור אור directionally-משתנה מחומר ביולוגי

Light interacts with an organism's integument on a variety of spatial scales. For example in an iridescent bird: nano-scale structures produce color; the ...

measuring-spatially-directionally-varying-light-scattering-from

Research

Education

JoVE Journal

JoVE Core

Engineering

Physics

Mechanical Engineering

Unit 1

Physics Basics

Units, Dimensions, and Measurements

SCIENTISTS IN ACTION

12.4K Views.  Cornell University. אנו מציגים שיטה בלתי הרסנית לדגימת וריאציה המרחבית בכיוון של אור מפוזר מחומרים מורכבים מבחינה מבנית. על ידי שמירה על את החומר בשלמותה, אנו משמרים התנהגות פיזור גולמית בקנה מידה, בעת לכידה מקביל תרומות כיוונית משובחת בקנה מידה עם הדמיה ברזולוציה גבוהה. תוצאות הם ...

Video: Measuring Spatially- and Directionally-varying Light Scattering from Biological Material

Fabrication of Spatially Confined Complex Oxides

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from the inherent strong electron correlations that reside within them. These materials can also possess electronic phase separation in which regions of vastly different resistive and magnetic behavior can coexist within a single crystal alloy material. By reducing the scale of these materials to length scales at and below the inherent size of the electronic domains, novel behaviors can be exposed. Because of this and the fact that spin-charge-lattice-orbital order parameters each involve correlation lengths, spatially reducing these materials for transport measurements is a critical step in understanding the fundamental physics that drives complex behaviors. These materials also offer great potential to become the next generation of electronic devices 1-3. Thus, the fabrication of low dimensional nano- or micro-structures is extremely important to achieve new functionality. This involves multiple controllable processes from high quality thin film growth to accurate electronic property characterization. Here, we present fabrication protocols of high quality microstructures for complex oxide manganite devices. Detailed descriptions and required equipment of thin film growth, photo-lithography, and wire-bonding are presented.

We describe the use of pulsed laser deposition (PLD), photolithography and wire-bonding techniques to create micrometer scale complex oxides devices. The PLD is utilized to grow epitaxial thin films. Photolithography and wire-bonding techniques are introduced to create practical devices for measurement purposes.

המצאה של תחמוצות מורכבות מוקפות מרחבית

Complex materials such as high Tc superconductors, multiferroics, and colossal magnetoresistors have electronic and magnetic properties that arise from ...

Measuring Material Microstructure Under Flow Using 1-2 Plane Flow-Small Angle Neutron Scattering

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is presented. The SANS shear cell consists of a concentric cylinder Couette geometry that is sealed and rotating about a horizontal axis so that the vorticity direction of the flow field is aligned with the neutron beam enabling scattering from the 1-2 plane of shear (velocity-velocity gradient, respectively). This approach is an advance over previous shear cell sample environments as there is a strong coupling between the bulk rheology and microstructural features in the 1-2 plane of shear. Flow-instabilities, such as shear banding, can also be studied by spatially resolved measurements. This is accomplished in this sample environment by using a narrow aperture for the neutron beam and scanning along the velocity gradient direction. Time resolved experiments, such as flow start-ups and large amplitude oscillatory shear flow are also possible by synchronization of the shear motion and time-resolved detection of scattered neutrons. Representative results using the methods outlined here demonstrate the useful nature of spatial resolution for measuring the microstructure of a wormlike micelle solution that exhibits shear banding, a phenomenon that can only be investigated by resolving the structure along the velocity gradient direction. Finally, potential improvements to the current design are discussed along with suggestions for supplementary experiments as motivation for future experiments on a broad range of complex fluids in a variety of shear motions.

A shear cell is developed for small-angle neutron scattering measurements in the velocity-velocity gradient plane of shear and is used to characterize complex fluids. Spatially resolved measurements in the velocity gradient direction are possible for studying shear-banding materials. Applications include investigations of colloidal dispersions, polymer solutions, and self-assembled structures.

מדידת חומר מיקרו תחת זרם באמצעות 1-2 מטוס זרימה קטן זווית ניוטרון פיזור

A new small-angle neutron scattering (SANS) sample environment optimized for studying the microstructure of complex fluids under simple shear flow is ...

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.

באמצעות נויטרונים ספין הד נפתרה שכיחות מרעה פיזור לחקור חומרים אורגניים תאים סולאריים

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

Measurement of Scattering Nonlinearities from a Single Plasmonic Nanoparticle

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus have potential applications in nonlinear optics, which requires extraordinary optical intensity. One of the most studied nonlinearities in plasmonics is nonlinear absorption, including saturation and reverse saturation behaviors. Although scattering and absorption in nanoparticles are closely correlated by the Mie theory, there has been no report of nonlinearities in plasmonic scattering until very recently. 
Last year, not only saturation, but also reverse saturation of scattering in an isolated plasmonic particle was demonstrated for the first time. The results showed that saturable scattering exhibits clear wavelength dependence, which seems to be directly linked to the localized surface plasmon resonance (LSPR). Combined with the intensity-dependent measurements, the results suggest the possibility of a common mechanism underlying the nonlinear behaviors of scattering and absorption. These nonlinearities of scattering from a single gold nanosphere (GNS) are widely applicable, including in super-resolution microscopy and optical switches. 
In this paper, it is described in detail how to measure nonlinearity of scattering in a single GNP and how to employ the super-resolution technique to enhance the optical imaging resolution based on saturable scattering. This discovery features the first super-resolution microscopy based on nonlinear scattering, which is a novel non-bleaching contrast method that can achieve a resolution as low as l/8 and will potentially be useful in biomedicine and material studies.

Saturable and reverse saturable scattering were discovered in isolated plasmonic particles and adopted as a novel non-bleaching contrast method in super-resolution microscopy. Here the experimental procedures of detecting and extracting nonlinear scattering are explained in detail, as well as how to enhance resolution with the aid of saturated excitation microscopy.

מדידת פיזור אי-לינאריות מNanoparticle Plasmonic יחיד

Plasmonics, which are based on the collective oscillation of electrons due to light excitation, involve strongly enhanced local electric fields and thus ...

Experimental Methods for Investigation of Shape Memory Based Elastocaloric Cooling Processes and Model Validation

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor compression based cooling process. Nickel-Titanium (Ni-Ti) based alloy systems, especially, show large elastocaloric effects. Furthermore, exhibit large latent heats which is a necessary material property for the development of an efficient solid-state based cooling process. A scientific test rig has been designed to investigate these processes and the elastocaloric effects in SMAs. The realized test rig enables independent control of an SMA&#39;s mechanical loading and unloading cycles, as well as conductive heat transfer between SMA cooling elements and a heat source/sink. The test rig is equipped with a comprehensive monitoring system capable of synchronized measurements of mechanical and thermal parameters. In addition to determining the process-dependent mechanical work, the system also enables measurement of thermal caloric aspects of the elastocaloric cooling effect through use of a high-performance infrared camera. This combination is of particular interest, because it allows illustrations of localization and rate effects &#8212; both important for efficient heat transfer from the medium to be cooled.
The work presented describes an experimental method to identify elastocaloric material properties in different materials and sample geometries. Furthermore, the test rig is used to investigate different cooling process variations. The introduced analysis methods enable a differentiated consideration of material, process and related boundary condition influences on the process efficiency. The comparison of the experimental data with the simulation results (of a thermomechanically coupled finite element model) allows for better understanding of the underlying physics of the elastocaloric effect. In addition, the experimental results, as well as the findings based on the simulation results, are used to improve the material properties.

Experimental methods for investigation of solid state cooling processes and characterization of elastocaloric material properties of Shape Memory Alloys (SMA) are presented. A custom-built test rig has been designed for controlling and comprehensive monitoring of elastocaloric cooling processes. Furthermore, it provides a validation platform for thermomechanically coupled modeling approaches.

שיטות ניסיוניות לחקירות זיכרון צורה Elastocaloric בהתבסס תהליכי קירור ותיקוף דגם

Shape Memory Alloys (SMA) using elastocaloric cooling processes have the potential to be an environmentally friendly alternative to the conventional vapor ...

Scanning Light Scattering Profiler (SLPS) Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light scattering from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles. This protocol describes the SLSP platform and how it employs a 360&#176; rotational photodetector sensor that is scanned around an IOL sample while recording the intensity and location of scattered light as it passes through the IOL medium. The SLSP platform can be used to predict, non-clinically, the propensity for current and novel IOL designs and materials to induce light scatter. Non-clinical evaluation of light scattering properties of IOLs can significantly reduce the number of patient complaints related to unwanted glare, glistening, optical defects, poor image quality, and other phenomena associated with the unintended light scattering. Future studies should be conducted to correlate SLSP data with clinical results to help identify which measured light scatter is most problematic for patients that have undergone cataract surgery subsequent to IOL implantation.

Scanning Light Scattering Profiler SLPS Based Methodology to Quantitatively Evaluate Forward and Backward Light Scattering from Intraocular Lenses

This protocol describes the scanning light scattering profiler (SLSP) that enables the full-angle quantitative evaluation of forward and backward scattering of light from intraocular lenses (IOLs) using goniophotometer principles.

סריקה אור מפזר Profiler (SLPS) מתודולוגיה מבוססת כדי להעריך כמותית קדימה ואחורה אור פיזור מ עדשות עדשות

The scanning light scattering profiler (SLSP) methodology has been developed for the full-angle quantitative evaluation of forward and backward light ...

High-speed Continuous-wave Stimulated Brillouin Scattering Spectrometer for Material Analysis

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as aqueous solutions and biomaterials, with fast acquisition times. Here, we discuss the assembly and operation of a Brillouin spectrometer that uses stimulated Brillouin scattering (SBS) to measure stimulated Brillouin gain (SBG) spectra of water and lipid emulsion-based tissue-like samples in transmission mode with &lt;10 MHz spectral-resolution and &lt;35 MHz Brillouin-shift measurement precision at &lt;100 ms. The spectrometer consists of two nearly counter-propagating continuous-wave (CW) narrow-linewidth lasers at 780 nm whose frequency detuning is scanned through the material Brillouin shift. By using an ultra-narrowband hot rubidium-85 vapor notch filter and a phase-sensitive detector, the signal-to-noise-ratio of the SBG signal is significantly enhanced compared to that obtained with existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables measurement of SBG spectra with up to 100-fold faster acquisition times, thereby facilitating high spectral-resolution and high-precision Brillouin analysis of soft materials at high speed.

We describe the construction of a rapid continuous-wave-stimulated-Brillouin-scattering (CW-SBS) spectrometer. The spectrometer employs single-frequency diode-lasers and an atomic vapor notch-filter to acquire transmission spectra of turbid/non-turbid samples with high spectral-resolution at speeds up to 100-fold faster than those of existing CW-SBS spectrometers. This improvement enables high-speed Brillouin material analysis.

ספקטרומטר פיזור מהיר ברילואן מגורה מכ לניתוח גשמי

Recent years have witnessed a significant increase in the use of spontaneous Brillouin spectrometers for non-contact analysis of soft matter, such as ...

Determination of the Excitation and Coupling Rates Between Light Emitters and Surface Plasmon Polaritons

We have developed a unique method to measure the excitation and coupling rates between the light emitters and surface plasmon polaritons (SPPs) arising from metallic periodic arrays without involving time-resolved techniques. We have formulated the rates by quantities that can be measured by simple optical measurements. The instrumentation based on angle- and polarization-resolved reflectivity and photoluminescence spectroscopy will be described in detail here. Our approach is intriguing due to its simplicity, which requires routine optics and several mechanical stages, and thus is highly affordable to most of the research laboratories.

This protocol describes the instrumentation for determining the excitation and coupling rates between light emitters and Bloch-like surface plasmon polaritons arising from periodic arrays.

הנחישות של עירור, צימוד המחירים בין פולטי אור פלזמון משטח Polaritons

We have developed a unique method to measure the excitation and coupling rates between the light emitters and surface plasmon polaritons (SPPs) arising ...

Synchrotron X-ray Microdiffraction and Fluorescence Imaging of Mineral and Rock Samples

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder microdiffraction two-dimensional (2D) maps at beamline 12.3.2 of the Advanced Light Source (ALS), Lawrence Berkeley National Laboratory. Measurements can be performed on any sample that is less than 10 cm x 10 cm x 5 cm, with a flat exposed surface. The experimental geometry is calibrated using standard materials (elemental standards for XRF, and crystalline samples such as Si, quartz, or Al2O3 for diffraction). Samples are aligned to the focal point of the x-ray microbeam, and raster scans are performed, where each pixel of a map corresponds to one measurement, e.g., one XRF spectrum or one diffraction pattern. The data are then processed using the in-house developed software XMAS, which outputs text files, where each row corresponds to a pixel position. Representative data from moissanite and an olive snail shell are presented to demonstrate data quality, collection, and analysis strategies.

We describe a beamline setup meant to carry out rapid two-dimensional x-ray fluorescence and x-ray microdiffraction mapping of single crystal or powder samples using either Laue (polychromatic radiation) or powder (monochromatic radiation) diffraction. The resulting maps give information about strain, orientation, phase distribution, and plastic deformation.

סינכרוטרון Microdiffraction רנטגן והדמיה זריחה של דגימות הסלע המינרלים

In this report, we describe a detailed procedure for acquiring and processing&#160;x-ray microfluorescence (&#956;XRF), and Laue and powder ...

Measurement of Dynamic Force Acted on Water Strider Leg Jumping Upward by the PVDF Film Sensor

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, with its peak locomotion speed reaching 150 cm/s. First of all, we observed the microstructure and hierarchy of water strider legs using the scanning electron microscope. On the basis of the observed morphology of the legs, a theoretical model of the detachment from water surface was established, which explained water striders' capability to slide on water surface effortlessly in terms of energy reduction. Secondly, a dynamic force measurement system was devised using the PVDF film sensor with excellent sensitivity, which could detect the whole interaction process. Subsequently, a single leg in contact with water was pulled upward at different speeds, and the adhesion force was measured at the same time. The results of the departing experiment suggested a deep understanding of the fast jumping of water striders.

The protocol here is dedicated to investigating the free and quick maneuvering of water strider on water surface. The protocol includes observing the microstructure of legs and measuring the adhesion force when departing from water surface at different speeds.

מדידה של כוח דינמי פעל על רגל מים "צעדן" קופץ מעלה על ידי חיישן סרט PVDF

This study aimed to make an explanation for the phenomenon in nature that water strider usually jumps or glides on the water surface easily but quickly, ...