1,185 research outputs found
Methods to calibrate and scale axial distances in confocal microscopy as a function of refractive index
Accurate distance measurement in 3D confocal microscopy is important for
quantitative analysis, volume visualization and image restoration. However,
axial distances can be distorted by both the point spread function and by a
refractive-index mismatch between the sample and immersion liquid, which are
difficult to separate. Additionally, accurate calibration of the axial
distances in confocal microscopy remains cumbersome, although several high-end
methods exist. In this paper we present two methods to calibrate axial
distances in 3D confocal microscopy that are both accurate and easily
implemented. With these methods, we measured axial scaling factors as a
function of refractive-index mismatch for high-aperture confocal microscopy
imaging. We found that our scaling factors are almost completely linearly
dependent on refractive index and that they were in good agreement with
theoretical predictions that take the full vectorial properties of light into
account. There was however a strong deviation with the theoretical predictions
using (high-angle) geometrical optics, which predict much lower scaling
factors. As an illustration, we measured the point-spread-function of a
point-scanning confocal microscope and showed that an index-matched,
micron-sized spherical object is still significantly elongated due to this PSF,
which confirms that single micron-sized spheres are not well suited to
determine accurate axial calibration nor axial scaling.Comment: 8 pages, 5 figure
Colloid-oil-water-interface interactions in the presence of multiple salts: charge regulation and dynamics
We theoretically and experimentally investigate colloid-oil-water-interface
interactions of charged, sterically stabilized, poly(methyl-methacrylate)
colloidal particles dispersed in a low-polar oil (dielectric constant
) that is in contact with an adjacent water phase. In this model
system, the colloidal particles cannot penetrate the oil-water interface due to
repulsive van der Waals forces with the interface whereas the multiple salts
that are dissolved in the oil are free to partition into the water phase. The
sign and magnitude of the Donnan potential and/or the particle charge is
affected by these salt concentrations such that the effective interaction
potential can be highly tuned. Both the equilibrium effective colloid-interface
interactions and the ion dynamics are explored within a Poisson-Nernst-Planck
theory, and compared to experimental observations.Comment: 13+2 pages, 5+3 figures; V2: small clarifications in the tex
Confocal microscopy of colloidal particles: towards reliable, optimum coordinates
Over the last decade, the light microscope has become increasingly useful as
a quantitative tool for studying colloidal systems. The ability to obtain
particle coordinates in bulk samples from micrographs is particularly
appealing. In this paper we review and extend methods for optimal image
formation of colloidal samples, which is vital for particle coordinates of the
highest accuracy, and for extracting the most reliable coordinates from these
images. We discuss in depth the accuracy of the coordinates, which is sensitive
to the details of the colloidal system and the imaging system. Moreover, this
accuracy can vary between particles, particularly in dense systems. We
introduce a previously unreported error estimate and use it to develop an
iterative method for finding particle coordinates. This individual-particle
accuracy assessment also allows comparison between particle locations obtained
from different experiments. Though aimed primarily at confocal microscopy
studies of colloidal systems, the methods outlined here should transfer readily
to many other feature extraction problems, especially where features may
overlap one another.Comment: Accepted by Advances in Colloid and Interface Scienc
Исследование устойчивости функционирования региональных природно-промышленных систем и принятие оптимальных управленческих решений
Предложена математическая модель, описывающая поведение горного массива при воздействии на него массовых сил. Найдены условия параметров задачи, при которых возможны геотектонические нарушения. Предложена методика исследований, заключающаяся в системном подходе решения вопроса, который состоит в выделении рассматриваемой системы, определении составляющих ее компонентов, определение связей между ними. Определяющим моментом методики исследования является наличие базы данных по факторам влияния. Рассматривается математическая модель, позволяющая описать слоистую структуру горного массива с учетом наличия геологических нарушений и техногенных воздействий. Исследование ее устойчивости базируется на анализе энергетического баланса внешнего и внутреннего потенциалов, комплексно воздействующих на горный массив, на котором расположен рассматриваемый регион. Выведены критерии (на основании дисбаланса потенциалов), позволяющие делать пространственно-временной прогноз возможных чрезвычайных горно-геологических процессов. Достоверность критериев устойчивости усиливается коэффициентом системности, который может рассчитываться как для всей природно-промышленной системы, так и для отдельных ее компонентов.Запропоновано математичну модель, яка описує поведінку гірничого масиву під час впливу на нього масових сил. Знайдено умови параметрів задачі, за яких можливі геотектонічні порушення. Пропонується методика досліджень, яка полягає у системному підході вирішення питання, яке складається у виділенні розглянутої системи, визначенні складових її компонентів, зв’язків між ними. Визначним моментом методики досліджень є наявність бази даних по факторам впливу. Розглядається математична модель, яка дозволяє описати шарову структуру гірничого масиву з обліком наявності геологічних порушень і ехногенних впливів. Дослідження її стійкості базується на аналізі енергетичного балансу зовнішнього і внутрішнього потенціалів, які комплексно впливають на гірничий масив, на якому розташовано регіон, що розглядається. Виведено критерії (на основі дисбалансу потенціалів), які дозволяють робити просторо-часовий прогноз можливих надзвичайних гірничо-геологічних процесів. Достовірність критеріїв стійкості посилюється коефіцієнтом системності, який може розраховуватись як для всієї природно-промислової системи, так і для окремих її компонентів.A mathematical model, which describes the behavior of the rock mass during it is affected by mass forces, is proposed. Conditions are found for the parameters of the problem, where geotectonic violation is possible. A method of study, which consists in systematic approach to problem solution (separate the system, determination of its components, the definition of relationships between components) is proposed. The key defining of research methods is the availability of a database on the factors of influence. A mathematical model that allows to describe the layered structure of the rock mass based on the availability of geological faults and technogenic impacts, is considered. Research of its stability is based on the analysis of the energy balance of internal and external potentials, the complex influence of the mountain range, which is located in this region. The criteria (based on the imbalance of potentials), which allow the space-time prediction of possible extreme geological processes, are derived. The reliability of stability criteria is enhanced by systemic factor that can be calculated for the entire faculty, and for the individual components
Моделювання еволюції надпотужних конвективних утворень над Кримом під час проходження смерчів
Предметом даного дослідження були умови формування осередків надпотужних вертикальних рухів, сильних вихорів та надпотужних конвективних утворень під час проходження смерчів над центральною частиною Криму 22 липня 2002 р. Тривимірні прогностичні мікрофізичні моделі фронтальних систем хмар з урахуванням та без урахування складного рельєфу, розроблені в УкрНДГМІ, було адаптовано до умов розвитку хмарності в екстремальних умовах розвитку смерчів. Проведено декілька серій чисельних експериментів для пошуку ключових параметрів, які спричиняли та визначали характер розвитку вихрових утворень і процесів, що їх супроводжують.Предметом исследования в работе были условия формирования ячеек сверхмощных вертикальных движений, сильных вихрей, сверхмощных конвективных образований во время прохождения смерчей над центральной частью Крыма 22 июля 2002 года. Трехмерные прогностические микрофизические модели с учетом и без учета орографии, разработанные в УкрНИГМИ, были адаптированы для условий эволюции фронтальных облачных систем в экстремальных условиях развития смерчей. Проведено несколько серий численных экспериментов с целью поиска ключевых параметров, определяющих характер развития вихревых образований и сопровождающих их явлений
Nature of an Electric-Field-Induced Colloidal Martensitic Transition
We study the properties of a solid-solid close-packed to body-centered tetragonal transition in a colloidal suspension via fluorescence confocal laser scanning microscopy, in three dimensions and in real space. This structural transformation is driven by a subtle competition between gravitational and electric dipolar field energy, the latter being systematically varied via an external electric field. The transition threshold depends on the local depth in the colloidal sediment. Structures with order intermediate between close-packed and body-centered tetragonal were observed, with these intermediate structures also being stable and long lived. This is essentially a colloidal analogue of an ‘‘atomiclevel’’ interfacial structure. We find qualitative agreement with theory (based purely on energetics). Quantitative differences can be attributed to the importance of entropic effects
- …