第一篇：最佳答案電化學(xué)傳感器技術(shù)及原理應(yīng)用

最佳答案電化學(xué)傳感器技術(shù)及原理應(yīng)用

基本原理

化學(xué)傳感器主要由兩部分組成：識別系統(tǒng)；傳導(dǎo)或轉(zhuǎn)換系統(tǒng)。

識別系統(tǒng)反待測物的某一化學(xué)參數(shù)（常常是濃度）與傳導(dǎo)系統(tǒng)連結(jié)起來。它主要具有兩種功能：選擇性地與待測物發(fā)生作用，反所測得的化學(xué)參數(shù)轉(zhuǎn)化成傳導(dǎo)系統(tǒng)可以產(chǎn)生響應(yīng)的信號。分子識別系統(tǒng)是決定整個化學(xué)傳感器的關(guān)鍵因素。因此，化學(xué)傳感器研究的主要問題就是分子識別系統(tǒng)的選擇以及如何反分子識別系統(tǒng)與合適的傳導(dǎo)系統(tǒng)相連續(xù)。化學(xué)傳感器的傳導(dǎo)系統(tǒng)接受識別系統(tǒng)響應(yīng)信號，并通過電極、光纖或質(zhì)量敏感元件將響應(yīng)信號以電壓、電流或光強度等的變化形式，傳送到電子系統(tǒng)進行放大或進行轉(zhuǎn)換輸出，最終使識別系統(tǒng)的響應(yīng)信號轉(zhuǎn)變?yōu)槿藗兯苡米鞣治龅男盘枺瑱z測出樣品中待測物的量。

化學(xué)傳感器在環(huán)境與衛(wèi)生監(jiān)測中的應(yīng)用

（一）空氣檢驗

1、濕度傳感器 濕度是空氣環(huán)境的一個重要指標(biāo)，空氣的濕度與人體蒸發(fā)熱之間有著密切關(guān)系，高溫高濕時，由于人體水分蒸發(fā)困難而感到悶熱，低溫高濕時，人體散熱過程劇烈，容易引起感冒和凍傷。人體最適宜的氣溫是18~22℃，相對濕度為35%～65%RH。

在環(huán)境與衛(wèi)生監(jiān)測中，常用于濕球溫濕度計、手搖濕溫度計和通風(fēng)濕溫度計等儀器測定空氣濕度。近年來，大量文獻報道用傳感器測定空氣濕度。用于測定相對濕度的涂覆壓電石英晶體用傳感器,通過光刻和化學(xué)蝕刻技術(shù)制成小型石英奪電晶體,在AT切割的10MHZ石英晶體上涂有4種物質(zhì),對濕度具有較高的質(zhì)量敏感性.該晶體是振蕩電路中的共振器,其頻率隨質(zhì)量變化,選擇適當(dāng)涂層,該傳感器可用于測定不同氣體的相對濕度.該傳感器的靈敏度、響應(yīng)線性、響應(yīng)時間、選擇性、滯后現(xiàn)象和使用壽命等孝怪癖于涂層化學(xué)物質(zhì)的性質(zhì)。1986年，德國ErbenUwe[提出了一種測定濕度用的傳感器，并獲得專利。該傳感器采用以硅為基體的金屬-絕緣體-半導(dǎo)體（MIS）型結(jié)構(gòu)。在MIS型結(jié)構(gòu)中涂有二氧化硅和敏濕層，敏濕層的材料包含有金屬氧化物、氧化物以及低極性組分的聚合物。敏濕材料的吸水量與每濕材料的相對介電常數(shù)的變化有關(guān)，該傳感器可用準(zhǔn)表態(tài)和支態(tài)兩種方法進行測定，不過前者比后者更為方便省力，在空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、建筑工地和日常生活環(huán)境中都能監(jiān)測、控制和調(diào)節(jié)濕度。

我國科技工作者采用最新研制的氧化鉭薄膜濕敏電容，推出一種穩(wěn)定性好，調(diào)節(jié)十分方便的通用濕度控制器。這種傳感器可用于恒濕箱、計算機房、防濕機等許多場合的空氣濕度監(jiān)測，是一種性能價格比很高的通用型濕度傳感器，有人利用磷酸鹽涂膜的感濕性研制出性能十分可靠的濕度傳感器。它的主要電極為不銹鋼線材，直徑0.4~1.0mm，表層涂有磷酸薄膜，在膜上再旋繞一層鍍金絲作為主電極的對置電極，兩電極間僅僅相隔一層20~50um厚的涂膜，距離大大小于一般的濕度傳感器，響應(yīng)速度得到提高，改變磷酸鹽涂膜，又能制成特性不同的多種感濕元件。傳感器工作期間，由于磷酸鹽涂膜表面吸附水分而產(chǎn)生的離子在電極間來回運動，致使傳導(dǎo)發(fā)生變化，從而顯示感濕性。若對傳感器元件加以交流負(fù)荷，則可借檢測阻抗的變化測定出空氣濕度。該傳感器何種小，可封閉在注射器針關(guān)內(nèi)，利用針尖可插入狹窄的被測處，使用方便，檢測迅速，還可用于露點測定。

現(xiàn)在日本制造銷售濕度傳感器及濕度測量控制儀器的公司已超過30家。溫度傳感器數(shù)量大，品種多，使用的感濕材料有電解質(zhì)陶瓷和有機高分子膜等，范圍甚廣，大部分檢測精度高，結(jié)構(gòu)簡單，具有超小型化和集成化的特點。

2、氧化氮傳感器 氧化氮是氮的各種氧化物所組成的氣體混合物的總稱，常以NOX表示。在氧化氮中，不同形式的氧化氮化學(xué)穩(wěn)定性不同，空氣中常風(fēng)的是化學(xué)性質(zhì)相對穩(wěn)定的一氧化氮和二氧化氮，它們在衛(wèi)生學(xué)上的意義顯得較其它形式氧化氮更為重要。在環(huán)境分析中，氧化氮一般指一氧化氮二氧化氮。

我國監(jiān)測氧化氮的標(biāo)準(zhǔn)方法是鹽酸萘乙二胺比色法，方法靈敏度為0.25ug/5ml,方法轉(zhuǎn)換系數(shù)受吸收液組成、二氧化氮濃度、采氣速度、吸收管結(jié)構(gòu)、共存離子及溫度等多種因素的影響，目前沿末完全統(tǒng)一。傳感器測定是近年發(fā)慌起來的新方法。

文獻報道，用交指型柵極電極場效應(yīng)晶體管的微電子集成電路與化學(xué)活性電子束蒸鍍酞花青銅薄膜相結(jié)合，獲得了新型氣體敏感微傳感器，可選擇性檢測mg/m3級二氧化氮和二惜內(nèi)基甲基膦酸鹽（DIMP）。它利用電壓脈沖激發(fā)傳感器，測量時域和頻域響應(yīng)，測定的峰形與歸一化差分傅立葉變換頻譜有關(guān)，能清晰地區(qū)分二氧化氮和DIMP的響應(yīng)，每個峰面積可以相應(yīng)地反應(yīng)出傳感器對特定氣體濃度的靈敏度，科技人員研究了工作頻率600MHZ的高頻表面聲波（SAW）氣敏裝置。該裝置包括三個分離的SAW延遲線，它們是振蕩電路的頻率測定元件，在其表面涂了一層有機膜，作為氣體吸附劑，該膜為1~15nm厚酞花青鉛膜或由可溶酞花青鐵衍生物組成的LB(Langmuir-Blodgett)膜。在吸附過程中，薄膜質(zhì)量增加，引起表面波速的降低，隨即引起振蕩頻率的降低，達到測定二氧化氮濃度的目的。

錫在高于熔點的溫度下沉積，而鎘在室溫下沉積，利用加熱蒸鍍新方法可制得摻有1%~6%鎘的二氧化錫薄膜。在520℃下緩慢氧化該膜，便形成了二氧化錫和氧化鎘的多晶體，薄膜表面對低濃度氧化氮和二氧化氮有吸附。在300℃條件下，該膜對10g/m3的一氧化氮和二氧化氮具有最高靈敏度，按電導(dǎo)率相對變化百分比計，其值分別為10000%和400%，相同條件下，對空氣中0.01%的一氧化碳、甲烷、丁烷和氫氣的靈敏度都在300%以下，這種基于摻鎘二氧化錫薄膜組成的傳感器，對氧化氮和二氧化氮的測定不僅靈敏度高，而且具有很好的選擇性。半導(dǎo)體本花青膜的電導(dǎo)率對電子受體氣體具有極佳的靈敏度，這一特點給人們提供了制造廉價、低能耗、體積小的二氧化氮傳感器系統(tǒng)的理論基礎(chǔ)。但是，這種膜用于傳感器也有一缺點，如響應(yīng)慢，在潮濕條件下，響應(yīng)呈可逆地降低等。為此，WilsonA等人研制了一種微處理控制傳感系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過控制取樣和傳感器操作條件，獲得可再現(xiàn)的動力學(xué)過程，從而把上述缺點帶來的影響降低到了最低點。

3、硫化氫氣體傳感器 硫化氫是一種無色、具有特殊腐蛋臭味的可燃?xì)怏w，具有刺激性和窒息性，對人體有較大危害。目前大多用比色法和氣相色譜法測定空氣中硫化氫。

對含量常常低至mg/m3級的空氣污染物進行測定是氣體傳感器的一項主要應(yīng)用，但在短時期內(nèi)半導(dǎo)體氣體傳感器還不能滿足監(jiān)測某些污染氣體靈敏度和選擇性要求。他提出利用摻銀薄膜傳感器監(jiān)測實驗室和城市空氣中的硫化氫。該傳感器陣列由四個傳感器構(gòu)成，通過基于庫化滴定的通用分析裝置和半導(dǎo)體氣體傳感器陣列的信號，同時記錄二氧化硫和硫化氫濃度，實踐表明，在150℃下以恒溫方式盍的摻銀薄膜傳感器用于監(jiān)測城市空氣中的硫化氫含量，效果良好。Yomogoe N對半導(dǎo)體氣體傳感器進行了改進和研究，克服了它檢測硫化氫等氣體的不足之處。他通過控制能影響接收和轉(zhuǎn)換功能的基本因素，改進了二氧化錫半導(dǎo)體氣體傳感器的傳感性能。他發(fā)現(xiàn)，轉(zhuǎn)換功能與元件的微觀結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，如與二氧化錫的粒度大小（D）和表面空間電荷層的厚度（L）相關(guān)。當(dāng)D≤2L時，傳感器的靈敏度大幅度提高。在二氧化錫表面引入其它受體，極大地改善了傳感器的受體功能，特別是用銀和鈀作助催化劑，在空氣中形成的氧化物與二所化錫表面相互作用，產(chǎn)生缺電子實質(zhì)問題電荷，大大提高了檢測氣體的靈敏度。用CaO-SnO2元件能十分靈敏地檢測空氣中的硫化氫。

4、二氧化硫傳感器 二氧化硫是污染空氣的主要物質(zhì)之一，檢測空氣中二氧化硫嘗試是空氣檢驗的一項經(jīng)常性工作。應(yīng)用傳感器監(jiān)測二氧化硫。從縮短檢測時間到降低檢出限，都顯示出極大的優(yōu)越性。

利用固體聚合物作離子交換膜，膜的一邊含對電極和參比電極的內(nèi)部電解液，另一邊插入鉑電極，組成一種二氧化硫傳感器。該傳感器安裝在流通池中，在0.65V下氧化二氧化硫。批示出二氧化硫的量。該傳感裝置電流靈敏度高。響應(yīng)時間短，穩(wěn)定性好，本底噪音低，線性范圍達0.2mmol/L，檢出限為8*10-6mmol/L，信噪比為3。該傳感器不僅可以測定空氣中的二氧化硫，還可用于測定低電導(dǎo)率液體中的二氧化硫。有機改性硅酸鹽薄膜二氧化硫氣體傳感器的氣敏涂層是利用溶膠工藝和自旋技術(shù)制作的，對二氧化硫的測定具有良好的重現(xiàn)性和可逆性，響應(yīng)時間不到20S，對其它氣體的交感小，受溫度和濕度影響小。中國科學(xué)院長春應(yīng)用化學(xué)研究所薛祚霖等人研制成功一種檢測范圍寬廣的小型二氧化硫濃度傳感器，利用它可以裝配成何種小、重量輕、價格便宜的拾式二氧化硫氣體濃度檢測儀器。它可用于現(xiàn)場直接檢測二氧化硫氣體的濃度，不需要單獨采樣。該傳感器采用控制電們電解原理，待測氣體在傳感器的工作電極上一定控制電位下發(fā)生氧化反應(yīng)，當(dāng)電位控制足夠正且電極的催化活性足夠高時，氧化反應(yīng)進行得很快，過程的總速度由二氧化硫擴散步驟所決定，產(chǎn)生的信號電流與二氧化硫濃度成正比。這一傳感器響應(yīng)快速，響應(yīng)時間小于30S。在寬廣的二氧化硫濃度范圍內(nèi)，具有良好線性關(guān)系，線性誤差<±2%，響應(yīng)關(guān)系的直線通過坐標(biāo)原點。因此可以采用一點法標(biāo)定傳感器。正確選擇催劑和控制電位，可避免大多數(shù)氣體物質(zhì)的干擾，而且不需要干擾氣過濾器，既改善了傳感器的性能，又簡化了儀器的結(jié)構(gòu)。該傳感器用188g/m3二氧化硫氣體，測定偏差<2%。低濃度標(biāo)準(zhǔn)氣體標(biāo)定的傳感器用來測定高濃度氣體，能獲得如此準(zhǔn)確的結(jié)果，可見其檢測準(zhǔn)確度是令人滿意的.

第二篇：酶技術(shù)原理與應(yīng)用

酶法提取原理

摘要：簡要介紹了酶法提取的基本原理、特點及提取速率的影響因素，結(jié)合酶法在提取有效成分中的應(yīng)用實例和與其他技術(shù)的聯(lián)用，對酶法在中藥提取領(lǐng)域的前景進行展望。

關(guān)鍵詞：酶法；中藥提??；綜述

中藥是中華民族燦爛文明中一朵盛開的奇葩，有著幾千年的悠久歷史。中藥成分復(fù)雜且很多貴重有效成分含量很低，因此中藥開發(fā)中的關(guān)鍵工序即為如何有效地提取中藥中的有效成分。傳統(tǒng)提取方法如煎煮、回流、浸漬、滲漉法，存在著周期長、工序多、提取率不高等缺點。酶作為一種生物催化劑，在中藥提取中，對中草藥細(xì)胞壁的有效成分進行分解破壞，從而降低傳質(zhì)阻力，提高提取率；可改變中藥目標(biāo)產(chǎn)物的生理生化性能，優(yōu)化產(chǎn)物效用，并且酶法提取操作簡單，條件溫和，環(huán)保無毒，現(xiàn)已將其用于中藥提取過程。本文就酶法的提取技術(shù)及其應(yīng)用進展方面進行綜述。

1酶法提取的基本原理

大多數(shù)中藥為植物性草藥，中藥材中的有效成分多存在于植物細(xì)胞的細(xì)胞質(zhì)中。在中藥提取過程中，溶劑需要克服來自細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)的傳質(zhì)阻力。細(xì)胞壁是由纖維素、半纖維素、果膠質(zhì)等物質(zhì)構(gòu)成的致密結(jié)構(gòu)，選用合適的酶(如纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶)對中藥材進行預(yù)處理，能分解構(gòu)成細(xì)胞壁的纖維素、半纖維素及果膠，從而破壞細(xì)胞壁的結(jié)構(gòu)，產(chǎn)生局部的坍塌、溶解、疏松，減少溶劑提取時來自細(xì)胞壁和細(xì)胞間質(zhì)的阻力，加快有效成分溶出細(xì)胞的速率，提高提取效率，縮短提取時間[1]。

而且，在中藥提取中酶法可作用于目標(biāo)產(chǎn)物，改善目標(biāo)產(chǎn)物的理化性質(zhì)，提高其在提取溶劑中的溶解度，減少溶劑的用量，降低成本；也可改善目標(biāo)產(chǎn)物的生理生化功能，從而提高其效用。

2酶法提取的特點

2.1反應(yīng)條件溫和，產(chǎn)物不易變性

酶法提取主要采用酶破壞細(xì)胞壁結(jié)構(gòu)，具有反應(yīng)條件溫和、選擇性高的特點，而酶的專一性可避免對底物外物質(zhì)的破壞。在提取熱穩(wěn)定性差或含量較少的化學(xué)成分時，優(yōu)勢更為明顯。楊云龍等[2]用酶法提取洋蔥中黃酮類化合物，采用酶解法來處理洋蔥皮，避免了因高溫對黃酮類化合物結(jié)構(gòu)的破壞，提高了黃酮類化合物的提取率。

2.2提高提取率，縮短提取時間

酶法預(yù)處理減少了中藥材中有效成分的溶出及溶劑提取時的傳質(zhì)阻力，縮短了提取時間，提高了提取率，具有很大的應(yīng)用價值。張文森[3]使用復(fù)合酶法提取茉莉花中有效成分，相比較傳統(tǒng)的水提取，提取溫度由85～90℃降至50℃，提取時間由3h降至1h，提取率由55%～60%升至65%～70%。

2.3降低成本，環(huán)保節(jié)能

酶法是綠色高效的植物提取技術(shù)，可利用相關(guān)的酶制劑來提高提取物的極性，從而減少有機溶劑的使用，降低成本。

2.4優(yōu)化有效組分

酶法不僅可以應(yīng)用在中藥材的提取過程，也可對中藥提取物進行酶法處理，優(yōu)化有效組分，提高目標(biāo)產(chǎn)物的藥用價值。肖連冬使用堿性蛋白酶對啤酒糟麥芽蛋白進行水解，在最佳酶解條件下，麥芽蛋白的起泡性、溶解性和乳化性分別達到167%、22.68%和13.8%，比未改性前的麥芽蛋白分別提高了735%、247%和27.8%。

[4]

2.5工藝簡單可行

酶法提取在原工藝條件上僅增加了1個操作單元，反應(yīng)條件溫和易獲得，不需要對原有工藝設(shè)備進行過多的改變，對反應(yīng)設(shè)備的要求較低，操作簡單。姚曉琳等

[5]在研究酶法提取柑橘黃酮時，與原有醇提工藝相比，僅在乙醇浸取提取步驟前增加了一個步驟——適量酶液酶解提取。總黃酮提取率可達2.67±0.06%，提取率大幅提高。

3酶法提取的影響因素

3.1藥材顆粒度

為利于酶解，需對藥材進行預(yù)處理。如用粉碎機作預(yù)處理，粉碎顆粒越細(xì)，越易懸浮在酶解液中，增加有效面積而易被酶水解，加快水解速度。但粉碎過細(xì)，吸附作用過強，反而會影響擴散作用。因此通常在提取前適當(dāng)粉碎，可提高酶解效率。

3.2提取溶劑

酶法提取的關(guān)鍵，是選擇適當(dāng)?shù)娜軇?。溶劑選擇適當(dāng)，就可以比較順利地將需要的成分提取出來，并且可溶解較多的有效成分。選擇溶劑主要注意以下3點：(1)溶劑對有效成分溶解度大，對雜質(zhì)溶解度??；(2)溶劑不能與中藥的成分起化學(xué)變化；(3)溶劑要經(jīng)濟、易得、使用安全等?，F(xiàn)在工業(yè)生產(chǎn)及實驗室主要采用水、乙醇等作為提取的溶劑。

3.3溫度及pH

溫度增高，分子運動加快，溶解、擴散速度也加快，有利于有效成分的提出，所以熱提常比冷提效率高。但溫度過高，有些有效成分被破壞，酶的活性降低，甚至失活，同時雜質(zhì)的溶出也增多。故一般加熱不超過60℃，最高不超過100℃。過高或過低的pH都會導(dǎo)致酶失活，pH不僅影響酶立體構(gòu)象，也影響底物解離狀態(tài)。在最適宜的pH下進行提取，效率最高。

3.4酶解時間

有效成分的提取率通常隨提取時間的延長而增加，直到藥材細(xì)胞內(nèi)外有效成分的濃度達到平衡為止。所以不必?zé)o限制地延長提取時間，一般用水加熱提取以每次0.5～1h為宜，用乙醇加熱提取每次以1h為宜。

3.5酶的用量

隨著酶的濃度的升高，與底物的接觸面積增大，酶解反應(yīng)速率增大。但當(dāng)酶的濃度達到過飽和時，底物濃度相對較低，酶與底物競爭，會對酶產(chǎn)生抑制作用，酶得不到充分利用，造成浪費。

4酶法提取在中藥領(lǐng)域的應(yīng)用實例

4.1酶法作用于植物細(xì)胞壁

植物細(xì)胞壁及細(xì)胞間質(zhì)中的纖維素、半纖維素、果膠等具有大分子結(jié)構(gòu)的物質(zhì)是中藥提取中傳質(zhì)的主要阻力來源。所以采用酶法提取，分解破壞植物細(xì)胞的細(xì)胞壁，多采用纖維素酶、半纖維素酶、果膠酶。

(1)纖維素酶。纖維素是由β-D-葡萄糖以1,4-β葡萄糖苷鍵連接，用纖維素酶酶解可以破壞β-D-葡萄糖苷鍵，使細(xì)胞壁破壞，有利于對有效成分的提取。項雷文等[6]通過正交實驗法研究了纖維素酶法提取杭白菊中總黃酮的主要工藝參數(shù)(酶添加量、酶解時間、酶解溫度和pH)對總黃酮提取率的影響。得到纖維素酶法提取的最佳條件為：酶添加量0.5%、酶解時間2.5h、酶解溫度55℃、pH5.0，此條件下總黃酮提取率比對照組提高了19.2%。

(2)果膠酶。果膠酶是作用于果膠復(fù)合物的酶的總稱。果膠酶有兩種：果膠甲酯酶和多聚半乳糖醛酸酶。周向榮等[7]利用鹽漬藠頭提取其風(fēng)味物質(zhì)，考查了pH值、溫度、加熱時間、商品果膠酶添加量對鹽漬藠頭中蒜素提取效果的影響。在果膠酶同原料比為0.6%～1.2%，pH3.4、溫度50℃、提取時間2～4h的條件下，蒜素的提取率可達到較高水平(0.21～0.27g/100ML)，且出汁效果較好(90%～92%)，固形物含量較高(19.2～19.8Brix)，能較好地保持藠頭特有的香氣。

(3)半纖維素酶。戴瑜等[8]研究了半纖維素酶法提取杜仲葉中主要有效成分，即苯丙素類的綠原酸(CHA)，通過單因素試驗、正交試驗和方差分析確定了半纖維素酶法提取杜仲葉中綠原酸的最佳操作條件。結(jié)果表明：加入996U／g半纖維素酶0.45%、pH4.0、溫度40℃，得率最高可達38.01mg／g。

(4)復(fù)合酶。采用兩種或兩種以上的酶按一定比例進行組合，進行中藥提取，可以較大地加快提取速率，提高提取率。吳國卿等[9]研究了復(fù)合酶法提取野木瓜汁的工藝。以野木瓜為原料，采用復(fù)合酶法提取野木瓜汁。確定了果膠酶與纖維素酶的最佳添加比例為1︰6。復(fù)合酶提取野木瓜汁的最佳酶解工藝條件為：復(fù)合酶添加量1.0%，酶解溫度45℃，pH4.0，酶解時間2.5h，在此最佳條件下，野木瓜出汁率可達56.7%，比空白樣的出汁率13.7%高出43.0%。

4.2酶法作用于目標(biāo)產(chǎn)物

對于有效成分中立體結(jié)構(gòu)大的物質(zhì)，可使用葡萄糖苷酶、轉(zhuǎn)苷酶、淀粉酶等進行分解糖苷鍵等，改變理化性質(zhì)，增大極性，減少有機溶劑的用量，降低成本，且改變生理生化性質(zhì)，提高效用。

(1)轉(zhuǎn)苷酶。許明淑等[10]在提取銀杏葉黃酮時，使用Suhong475轉(zhuǎn)苷酶和糖基配體對銀杏葉進行處理，提高黃酮苷元、黃酮苷的極性，進而在30%乙醇溶劑中提取。此時的提取率相當(dāng)于60%乙醇提取條件下的提取率。郁軍等[11]使用淀粉酶和環(huán)糊精轉(zhuǎn)糖苷酶(cGTase)處理甜菊糖作用于甜菊糖苷，破壞了甜菊苷的結(jié)構(gòu)，與未用酶法處理過的甜菊糖相比較，有效地改善了甜菊糖的后苦味。

(2)葡萄糖苷酶。殷涌光等[12]從松針中提取松針黃酮，即8-葡萄糖苷酶松針總黃酮(PNF)，使用葡萄糖苷酶酶解PNF，酶解溫度40℃，酶添加量1／1000，底物質(zhì)量濃度0.6g／L，酶解時間5h，經(jīng)過修飾后的PNF對自由基清除率、羥基自由基清除率、超氧陰離子清除率及對鐵離子的還原能力都有明顯地提高。

(3)復(fù)合酶。兩種以上的酶的應(yīng)用，既可以對植物細(xì)胞壁進行作用，也可以對有效成分進行優(yōu)化。董捷等[13]在研究油菜花粉萌發(fā)孔通透性時采用了復(fù)合酶法中溫淀粉酶和復(fù)合纖維素酶的組合。結(jié)果表明：用中溫淀粉酶和復(fù)合纖維素酶處理花粉后，每克花粉上清液中可溶性糖含量最高可達到(0.365±0.017g)，與空白相比提高了53%。

5酶法提取技術(shù)與其他技術(shù)的聯(lián)用

某些中藥采用酶法提取時收率明顯提高，具有較大的應(yīng)用潛力，但該技術(shù)同時也存在著一定的局限性。酶法的最佳反應(yīng)條件需要嚴(yán)格控制，條件微小的波動，也有可能引起酶活性的大大下降。實驗中的酶有可能會與實驗中其他的化學(xué)物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，會影響反應(yīng)速率和產(chǎn)物的純度。故實驗室或工業(yè)生產(chǎn)中，多采用酶法與其他技術(shù)的聯(lián)合進行中藥提取，可揚長補短，發(fā)揮協(xié)同作用，提高有效成分的提取效率。

5.1酶法協(xié)同超聲波

趙玉等[14]采用復(fù)合酶法協(xié)同超聲波提取南瓜水溶性多糖，試驗將兩種獨立的提取方法進行協(xié)同作用，考察協(xié)同作用對提取效果的影響，并與單一超聲波法、復(fù)合酶解法相比較。原料經(jīng)復(fù)合酶酶解處理，超聲10min后，多糖提取率為25.94%，提取率明顯高于單一使用超聲波、復(fù)合酶法的提取。

5.2酶法協(xié)同超高壓提取

超聲波在使用時，在破碎細(xì)胞的同時，會引起溫度急劇上升，費用較高。而超高壓提取可在低溫條件下應(yīng)用，不會引起溫度的劇烈變化，不會引起酶的活性降低，在熱敏物質(zhì)的提取中應(yīng)用將會更為廣泛。奚海燕等[15]在超高壓輔助酶法提取大米蛋白的研究中，首先在400MPa下對大米進行預(yù)處理，后加堿性蛋白酶量1.4%，溫度58℃，pH8.3，時間4h及液固比9︰1進行處理，大米蛋白質(zhì)的提取率為78.72%，而只用堿性蛋白酶進行處理的提取率為70%，提取率提高顯著。

5.3酶法協(xié)同微波提取

與傳統(tǒng)的溶劑提取法相比，微波法批處理量較大，萃取效率高、省時，而且選擇性較好，可提高萃取效率和產(chǎn)品純度。王文平等[16]首次采用微波輔助酶法提取薏苡仁粗多糖，并對提取工藝進行了探討。在單因素試驗的基礎(chǔ)上，采用正交試驗優(yōu)化其工藝，得到的最佳提取工藝為：微波功率560W，料液比1︰30，提取時間4min，提取得率達22.61%。

6酶法提取技術(shù)的應(yīng)用前景

酶法強化中藥提取由于反應(yīng)特異性強、條件溫和易獲得、提取時間短、提取率高、綠色節(jié)能等已引起廣泛的關(guān)注，必將成為中藥開發(fā)的重要手段，具有較大的應(yīng)用潛力，且隨著對酶法技術(shù)的不斷研究，酶法與其他技術(shù)如超聲波、超高壓、微波等技術(shù)的聯(lián)用也將成為中藥提取的另一個熱點研究方向

第三篇：17 病理學(xué)常用技術(shù)的原理及應(yīng)用

第十七章病理學(xué)常用技術(shù)的原理及應(yīng)用

第一節(jié)大體與組織和細(xì)胞病理學(xué)技術(shù)(一)大體觀察

主要運用肉眼或輔以放大鏡、量尺和磅秤等工具．對大體標(biāo)本的病變性狀(形狀、大小、重量、色澤、質(zhì)地、界限、表面及切面形態(tài)、與周圍組織和器官的關(guān)系等)進行細(xì)致地剖檢、觀察、測量、取材和記錄，必要時可攝影留作資料。大體觀察不僅是病理醫(yī)師的基本功和正確病理診斷的第一步。也是醫(yī)學(xué)生學(xué)習(xí)病理學(xué)的主要方法之一。(二)組織病理學(xué)觀察

將肉眼確定為病變的組織取材后，以福爾馬林(fOmlahn，甲醛)溶液固定和石蠟包埋制成切片，經(jīng)不同的方法染色后用光學(xué)顯微鏡觀察。通過分析、綜合病變特點，作出疾病的病理診斷。組織切片最常用的染色方法是蘇木素一伊紅(}~ematoxylin antl eosin，HE)染色。迄今，這種傳統(tǒng)的方法仍然是診斷和研究疾病最基本和最常用的方法。若仍不能做出診斷或需要進一步研究時，則可輔以一些特殊染色、免疫組化和其他觀察技術(shù)。(三)細(xì)胞病理學(xué)觀察

通過采集病變處的細(xì)胞，涂片染色后進行觀察、診斷。細(xì)胞的來源可以是運用各種采集器在口腔、食管、鼻咽部、女性生殖道等病變部位直接采集的脫落細(xì)胞，也可以是自然分泌物(如痰、乳腺溢液、前列腺液)、體液(胸腹腔積液、心包積液和腦積液)及排泄物(如尿)中的細(xì)胞，以及通過內(nèi)鏡采集的細(xì)胞或用細(xì)針直接穿刺病變部位(如乳腺、甲狀腺、前列腺、淋巴結(jié)、胰腺、肝、腎等)，即細(xì)針穿刺(fine neecUe aspiI-ation，F(xiàn)NlA)所吸取的細(xì)胞。細(xì)胞學(xué)檢查除了用于病人外，還用于腫瘤的普查。該方法設(shè)備簡單，操作簡便，病人痛苦少易于接受，但最后確定是否為惡性病變尚需進一步經(jīng)活檢證實。此外，細(xì)胞學(xué)檢查還可用于對激素水平的測定(如陰道脫落細(xì)胞涂片)及為細(xì)胞培養(yǎng)和DNA提取’等提供標(biāo)本。

第二節(jié) 組織化學(xué)與免疫組織化學(xué)技術(shù)(一)組織化學(xué)(histochemistry)一般稱為特殊染色，通過應(yīng)用某些能與組織或細(xì)胞的化學(xué)成分進行特異性結(jié)合的顯色試劑．定位地顯示病變組織、細(xì)胞的特殊化學(xué)成分(如蛋白質(zhì)、酶類、核酸、糖類、脂類等)，同時又能保存組織原有的形態(tài)改變，達到形態(tài)與代謝的結(jié)合。如用過碘酸schiff反應(yīng)(PAS)顯示細(xì)胞內(nèi)糖原的變化；用蘇丹Ⅲ染色顯示細(xì)胞內(nèi)的脂肪滴等。在腫瘤的診斷和鑒別診斷中也可用特殊染色方法。如用PAS染色可區(qū)別骨Ewing肉瘤和惡性淋巴瘤，前者含有糖原而呈陽性，后者不含糖原呈陰性；用磷鎢酸蘇木素(PTAH)染色可顯示橫紋肌肉瘤中瘤細(xì)胞胞質(zhì)內(nèi)的橫紋。

(二)免疫組織化學(xué)與免疫細(xì)胞化學(xué)(irrlmLJnohistochem‘lst吖and imrTlUrlOCytOCrlelTlistry)免疫組織化學(xué)(免疫組化)和免疫細(xì)胞化學(xué)是利用抗原抗體的特異性結(jié)合反應(yīng)來檢測和定位組織或細(xì)胞中的某種化學(xué)物質(zhì)的一種技術(shù)，由免疫學(xué)和傳統(tǒng)的組織化學(xué)相結(jié)合而形成。免疫組化染色技術(shù)不僅有較高的敏感性和特異性，同時具有將形態(tài)學(xué)改變與功能、代謝變化結(jié)合起來，直接在組織切片、細(xì)胞涂片或培養(yǎng)細(xì)胞爬片上原位確定某些蛋白質(zhì)或多肽類物質(zhì)的存在的特點，并可精確到亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)水平，結(jié)合電子計算機圖像分析技術(shù)或激光掃描共聚焦顯微技術(shù)等，可對被檢測物質(zhì)進行定量分析。

1．免疫組化染色方法和檢測系統(tǒng) 免疫組化染色方法有很多，按標(biāo)記物的性質(zhì)可分為熒光法(熒光素標(biāo)記)、酶法(辣根過氧化物酶，堿性磷酸酶等)、免疫金銀及鐵標(biāo)記技術(shù)等：按染色步驟可分為直接法(又稱一步法)和間接法(二步、三步或多步法)；按結(jié)合方式可分為抗原一抗體結(jié)合，如PAP法和標(biāo)記的葡聚糖聚合物(1abeled dextran polymer’，LDP)法．以及親和連接，如ABC法、標(biāo)記的鏈親和素一生物素(1abeled streptavidin—biotin．LSAB)法等，其中LSAB法和LDP法是最常使用的方法。兩步LDP法即Envision法．具有省時、操作簡便、受內(nèi)源性生物素干擾少等優(yōu)點，但成本高于LSAB法。免疫組化染色常用的檢測顯示系統(tǒng)見表17—1。最常用的檢測顯示系統(tǒng)是辣根過氧化物酶(HRP)一二甲基聯(lián)苯胺(DAB)系統(tǒng)，陽性信號呈棕色細(xì)顆粒狀。2．免疫組化染色的反應(yīng)結(jié)果和質(zhì)量控制 免疫組化中常見的抗原表達模式有以下幾種(圖17—1)：①細(xì)胞膜線性陽性反應(yīng)，大多數(shù)淋巴細(xì)胞分化抗原定位于細(xì)胞膜，如c1920、CD3等的標(biāo)記呈細(xì)胞膜線性陽性反應(yīng)；②細(xì)胞質(zhì)的陽性反應(yīng)，根據(jù)抗原的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)定位不同，又有數(shù)種表現(xiàn)形式，如細(xì)胞角蛋白(cytoker。atin，cK)以及一些中間絲蛋白(vimentirl)。主要分布在近細(xì)胞膜處的胞質(zhì)內(nèi)；cDl5和cD30等抗體的染色呈胞質(zhì)內(nèi)局限性點狀陽性反應(yīng)；bcl一2蛋白等定位于線粒體的抗原常表現(xiàn)為細(xì)胞質(zhì)內(nèi)彌漫性陽性反應(yīng)；③細(xì)胞核陽性反應(yīng)，如I(i一67、雌激素受體(ER．)蛋白、孕激素受體(PR)蛋白等。有些抗體可同時出現(xiàn)細(xì)胞質(zhì)和細(xì)胞膜的陽性表達，如EMA可呈細(xì)胞膜陽性和胞質(zhì)內(nèi)彌漫性陽性反應(yīng)，cDl5和(]D30抗體可同時呈細(xì)胞膜陽性和胞質(zhì)內(nèi)點狀陽性反應(yīng)等。

影響免疫組化染色質(zhì)量的因素很多，在實驗過程中應(yīng)注意組織的取材和固定，選擇高質(zhì)量的商品化抗體，恰當(dāng)?shù)剡x擇和使用封閉和抗原修復(fù)手段，規(guī)范技術(shù)操作，合理設(shè)立對照等。假陰性反應(yīng)見于組織內(nèi)待測抗原已被分解破壞，或抗原含量過低，或固定劑使用不當(dāng)，抗體質(zhì)量不佳或稀釋度不當(dāng)?shù)?；反之，由于抗體與非待檢抗原發(fā)生交叉反應(yīng)，或組織對抗體的非特異性吸附以及內(nèi)源性過氧化酶(endogenous per’oxidase)未被阻斷等則可出現(xiàn)假陽性結(jié)果。這些都可能造成判斷的失誤。

3．免疫組化染色技術(shù)的應(yīng)用 隨著大量商品化的單克隆和多克隆抗體的出現(xiàn)。配套試劑盒的使用及方法學(xué)的不斷完善，使免疫組化染色已經(jīng)成為醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床病理診斷中應(yīng)用最為廣泛的病理技術(shù)手段之一。免疫組化技術(shù)可用于各種蛋白質(zhì)或肽類物質(zhì)表達水平的檢測、細(xì)胞屬性的判定、淋巴細(xì)胞的免疫表型分析、細(xì)胞增殖和凋亡的研究、激素受體和耐藥基因蛋白表達的檢測，以及細(xì)胞周期和信號轉(zhuǎn)導(dǎo)的研究等。目前。免疫組化染色已經(jīng)成為病理診斷中必不可少的檢測手段。下述的非放射性原位雜交、原位PcR和原位末端標(biāo)記DNA片段等技術(shù)也是在免疫組化染色技術(shù)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。

第三節(jié) 電子顯微鏡技術(shù)

1931年德國的Knoll和R。tska研制成功了世界上第一臺電子顯微鏡，通過由電子束和電子透鏡組合成的電子光學(xué)系統(tǒng)的多極放大后，可以將微小物體放大成像，極大地提高了分辨率。普通光學(xué)顯微鏡的分辨極限是0．2斗m，而目前最好的電鏡的分辨率可達0．14nm，有效放大倍數(shù)為100萬倍。透射電子顯微鏡(translm‘SSl‘On electron micr，oscope，TEM)是最早、最廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的一種電鏡，之后又相繼誕生了掃描電鏡、超高壓電鏡等。電子顯微鏡和光學(xué)顯微鏡的基本原理相同，不同的是光鏡的照明源是可見光，而電鏡是以電子束為光源。電鏡的透鏡不是玻璃而是軸對稱的電場或磁場。電鏡技術(shù)使病理學(xué)對疾病的認(rèn)識從組織、細(xì)胞水平深入到細(xì)胞內(nèi)超微結(jié)構(gòu)水平，觀察到了細(xì)胞膜、細(xì)胞器和細(xì)胞核的細(xì)微結(jié)構(gòu)及其病理變化，大大開闊了人們的視野，并由此產(chǎn)生了亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)病理學(xué)(剛hcelhalat’stnlcture pathology)，又稱超微結(jié)構(gòu)病理學(xué)(ultrastr．uCtural pathology)。

由于電鏡的分辨率高，因此電鏡樣本的處理和超薄切片的制作技術(shù)比光鏡制片更為精細(xì)和復(fù)雜．但基本過程相似，仍包括組織取材、固定、脫水、浸透、包埋、切片和染色等。電鏡樣本的制備與常規(guī)病理制片不同之處有：①要求組織新鮮，選擇有代表性的區(qū)域進行小塊多點取材；②雙重組織固定，常用的化學(xué)固定劑有鋨酸、醛類固定劑和高錳酸鉀等；③環(huán)氧樹脂包埋；④半薄切片經(jīng)染色進行組織定位后再切制超薄切片；⑤重金屬鹽如醋酸鈾或枸櫞酸鉛等染色。

電鏡技術(shù)在生命科學(xué)領(lǐng)域可用于胚胎及組織發(fā)生學(xué)方面的觀察和研究，如通過電鏡可以了解腫瘤間質(zhì)新生血管芽的發(fā)生和形態(tài)特點(圖17—

2、圖17—3)；在臨床上可用于多種疾病亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)病變的觀察和診斷，特別是腎小球疾病及肌病的診斷；疑難腫瘤的組織來源和細(xì)胞屬性判定。如一些去分化、低分化或多向分化腫瘤的診斷和鑒別診斷。隨著電鏡技術(shù)的，不斷發(fā)展以及與其他方法的綜合使用，還出現(xiàn)了免疫電鏡技術(shù)、電鏡細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、電鏡圖像分析技術(shù)及全息顯微技術(shù)等。但電鏡技術(shù)也有其局限性，如設(shè)備昂貴、樣本制作較復(fù)雜；樣本取材少。觀察范圍有限，有時還可能會遺漏信息：當(dāng)用于輔助腫瘤的病理診斷時，只能判定腫瘤的組織或細(xì)胞的來源，不能確定腫瘤的良惡性。

第四節(jié) 顯微切割技術(shù)" 顯傲切割術(shù)(nLICI·odissection)是20世紀(jì)90年代初發(fā)展起來的一門新技術(shù)，它能夠從組織切片或細(xì)胞涂片上的任一區(qū)域內(nèi)切割下幾百個、幾十個同類細(xì)胞，甚至單個細(xì)胞(圖17—4)。再進行如PcR、PcR—SS(：P及比較基因組雜交等有關(guān)的分子水平的研究。

用于顯微切割的組織切片可以是冷凍切片、石蠟包埋的組織切片或細(xì)胞涂片。切片的厚度可為4～10斗m，冷凍切片需經(jīng)甲醛或乙醇固定。另外，用于顯微切割的組織切片還必須染色，以便于進行目標(biāo)細(xì)胞群或單一細(xì)胞的定位。染色可以用普通方法，如甲基綠、核固紅、瑞氏染液或蘇木素等，也可用免疫組化染色，如要切割霍奇金淋巴瘤組織切片上的R—S細(xì)胞時，可用cDl5或cD30單克隆抗體染色進行靶細(xì)胞示蹤。顯微切割的方法有手工操作法和激光捕獲顯微切割法。激光捕獲顯微切割(1asel‘capture microdissection，LcM)技術(shù)的基本原理是：將組織切片放在倒置顯微鏡的載物臺上，并在切片表面覆蓋一層乙烯乙酸乙烯酯(ethylene vinyl acetate；EVA)薄膜。激光束從切片的上方垂直照射下來。使其光路與顯微鏡聚光器的光路共軸，光斑恰好落在顯微鏡視野中心，即要切割的區(qū)域。該區(qū)的．EVA膜揭起來，與之相連的細(xì)胞也隨之被完好地從切片上切割下來。將帶有細(xì)胞的。EVA膜放入試管內(nèi)經(jīng)蛋白酶消化使細(xì)胞與膜分開，同時也將細(xì)胞裂解，獲得待提取物質(zhì)．如DNA、RNA和蛋白質(zhì)等。

顯微切割術(shù)的特點是可從構(gòu)成復(fù)雜的組織中獲得某一特定的同類細(xì)胞群或單個細(xì)胞。尤其適用于腫瘤的分子生物學(xué)研究，如腫瘤的克隆性分析、腫瘤發(fā)生和演進過程中各階段細(xì)胞基因改變的比較研究以及腫瘤細(xì)胞內(nèi)某些酶活性的定量檢測等。該技術(shù)的不足之處是手工操作法的技術(shù)難度大；用LCM雖然操作簡便，耗時少，取材準(zhǔn)確，但需特殊的設(shè)備，激光器造價高。

第五節(jié) 激光掃描共聚焦顯微技術(shù)

激光掃描共聚焦顯微鏡(1aser scanning confocal microscope，LSCM)是近代生物醫(yī)學(xué)圖像分析儀器研究最重要的成就之一，它是將光學(xué)顯微鏡、激光掃描技術(shù)和計算機圖像處理技術(shù)相結(jié)合而形成的高技術(shù)設(shè)備。其主要部件有激光器、掃描頭、顯微鏡和計算機等。共聚焦成像利用照明點與探測點共軛這一特性，可有效抑制同一聚焦平面上非測量點的雜散熒光及來自樣品的非焦平面熒光，從而獲得普通光學(xué)顯微鏡無法達到的分辨率。同時具有深度識別能力(最大深度一般為200～4()0仙m)及縱向分辨率，因而能看到較厚生物樣本中的細(xì)節(jié)。(一)LSCM的主要功能

LscM的主要功能有：①細(xì)胞、組織光學(xué)切片：利用計算機及圖像處理系統(tǒng)對組織、細(xì)胞及亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)進行斷層掃描，該功能也被形象地稱為“細(xì)胞CT”或“顯微CT”(圖17—5)；②三維立體空間結(jié)構(gòu)重建；③對活細(xì)胞的長時間觀察；④細(xì)胞內(nèi)酸堿度及細(xì)胞離子的定量測定；⑤熒光漂白恢復(fù)技術(shù)(1]uol·eSCeDCe recovery after-photcIbleachinR．FRAP)：它利用高強度脈沖式激光照射細(xì)胞的某一區(qū)域，造成該區(qū)域熒光分子的漂白．而該區(qū)域周圍的非漂白熒光分子將以一定速率向受照射區(qū)擴散，Ls(2M可直接對其擴散速率進行監(jiān)測。FRAP可用于細(xì)胞間通訊、細(xì)胞骨架的構(gòu)成、生物膜結(jié)構(gòu)和大分子組裝等的研究；⑥細(xì)胞間通訊的研究；⑦細(xì)胞膜流動件測定和光活化技術(shù)等。

(二)LSCM對樣本的要求及其局限性

用于LscM的樣本最好是培養(yǎng)細(xì)胞樣本，如培養(yǎng)細(xì)胞涂片或細(xì)胞爬片，也可以是冷凍組織切片．石蠟包埋組織切片不適用于該技術(shù)。LscM主要使用直接或間接免疫熒光染色和熒光原位雜交技術(shù)。熒光標(biāo)記的探針或抗體的質(zhì)量將直接影響實驗的結(jié)果。

第六節(jié)核酸原位雜交技術(shù)

原位雜交(in situ hVbridizacion，IsH)是核酸分子雜交的一部分，是將組織化學(xué)與分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合以檢測和定位核酸的技術(shù)。它是用標(biāo)記了的已知序列的核苷酸片段作為探針(probe)，通過雜交直接在組織切片、細(xì)胞涂片或培養(yǎng)細(xì)胞爬片上檢測和定位某一特定靶DNA或RNA的存在。IsH的生物化學(xué)基礎(chǔ)是DNA變性、復(fù)性和堿基互補配對結(jié)合。根據(jù)所選用的探針和待檢測靶序列的不同，有I)NA—DNA雜交、DNA—RNA雜交和RNA—RNA雜交。

(一)探針的選擇和標(biāo)記

用于原位雜交的探針有雙鏈cDNA探針、單鏈cDNA探針、單鏈cRNA探針以及合成的寡核苷酸探針等。一般而言，探針的長度以50～30(3bp為宜，用于染色體原位雜交的探針可為1．2～1．5kb。探針標(biāo)記物有放射性和非放射性之分，前者如放射性核素，H、。ss、印等，這類探針的敏感性高，但有半衰期及放射性污染，成本高且耗時等缺陷，故其使用受到限制；非放射性探針標(biāo)記物有熒光素、地高辛和生物素等．盡管其敏感性不如放射性標(biāo)記探針，但因其性能穩(wěn)定、操作簡便、成本低和耗時短等長處，正越來越廣泛地得到應(yīng)用。雙鏈cDNA探針的標(biāo)記可用缺口平移法或隨機引物法；單鏈cRNA探針可通過轉(zhuǎn)錄進行標(biāo)記；合成的寡核苷酸探針可用5’末端標(biāo)記法，即加尾標(biāo)記法。(二)原位雜交的主要程序

原位雜交的實驗材料可以是常規(guī)石蠟包埋組織切片、冷凍組織切片、細(xì)胞涂片和培養(yǎng)細(xì)胞爬片等。主要程序包括雜交前準(zhǔn)備、預(yù)處理、雜交、雜交后處理一清洗和雜交體的檢測等。操作中應(yīng)注意的問題有：①對DNA—RNA雜交和RNA—RNA雜交．需進行滅活RNA酶處理，包括用0．5％o的二乙基焦碳酸鹽(diethylpyrocal-bonate，【)EPC)水配制有關(guān)試劑和160～180℃烘烤實驗用器皿等；當(dāng)使用雙鏈cDNA探針和(或)待測靶序列是DNA時，需進行變性處理使DNA解鏈；②雜交溫度應(yīng)低于雜交體的解鏈溫度(Tm)25~(2左右；③對照實驗：原位雜交遠較免疫組化染色復(fù)雜，影響因素頗多，故對照實驗必不可少，有組織對照、探針對照、雜交反應(yīng)體系對照和檢測系統(tǒng)的對照等，可根據(jù)具體情況選用。

(三)熒光原位雜交(flLlorescence in situ hVbr_dization。FISH)可以用直接法或間接法進行FIsH。直接法FIsH是以熒光素直接標(biāo)記已知DNA探針，所檢測的靶序列為DNA。間接法：FISt{是以非熒光標(biāo)記物標(biāo)記已知DNA探針．再橋連一個熒光標(biāo)記的抗體。用于FIsH的探針有不同的類型，如重復(fù)序列探針、位點特異性探針和全染色體探針等，目前已有大量商品化的熒光標(biāo)記探針，使F：[St{技術(shù)得到越來越廣泛的應(yīng)用。FIsH的實驗材料可以是問期細(xì)胞、分裂中期的染色體，也可以是冷凍或石蠟切片組織(圖17—6)。

(四)原位雜交技術(shù)的應(yīng)用

原位雜交可應(yīng)用于：①細(xì)胞特異性mR．NA轉(zhuǎn)錄的定位．如基因圖譜、基因表達和基因組進化的研究；②受感染組織中病毒DNA／RNA的檢測和定位，如EB病毒mRNA、人類乳頭狀瘤病毒DNA(圖17—7)和巨細(xì)胞病毒DNA的檢測；③癌基因、抑癌基因及各種功能基因在轉(zhuǎn)錄水平的表達及其變化的檢測；④基因在染色體上的定位；⑤染色體變化的檢測，如染色體數(shù)量異常和染色體易位等：⑥分裂間期細(xì)胞遺傳學(xué)的研究，如遺傳病的產(chǎn)前診斷和某些遺傳病基因攜帶者的確定，某些腫瘤的診斷等。原位雜交與免疫組化染色技術(shù)相比較．IHc使用的是抗體．其檢測對象是抗原，機制是抗原一抗體的特異性結(jié)合，是蛋白質(zhì)表達水平的檢測；IsH使用的是探針．遵循堿基互補配對的原則，與待檢測的靶序列結(jié)合，是DNA或轉(zhuǎn)錄(mRNA)水平的檢測。兩者均有較高的敏感性和特異性，但IsH更容易受到外界因素的影響。

第七節(jié)原位多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)

原位多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)技術(shù)是多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(polymerase chain reactl’orl，PcR)技術(shù)的一部分。PCR．是在體外經(jīng)酶促反應(yīng)將某一特定DNA序列進行高效、快速擴增，它可將單一拷貝或低拷貝的待測核酸以指數(shù)的形式擴增而達到常規(guī)方法可檢測的水平，但不能進行組織學(xué)定位。原位PcR(in situ PcR)技術(shù)是將PcR的高效擴增與原位雜交的細(xì)胞及組織學(xué)定位相結(jié)合，在冷凍切片或石蠟包埋組織切片、細(xì)胞涂片或培養(yǎng)細(xì)胞爬片上檢測和定位核酸的技術(shù)。

(一)原位PCR技術(shù)方法

原位PcR技術(shù)有直接法原位PcR、間接法原位PcR、原位反轉(zhuǎn)錄PcR(in situ re—vel_se transcl’iption—PcR，in Sl‘ttl RT—PcR)和原位再生式序列復(fù)制反應(yīng)(self—sLtstained se—quence replication reactl‘orl，3SP．．)等方法，其中應(yīng)用相對較為廣泛的是間接法原位PcR。其主要程序有：組織固定、預(yù)處理(如蛋白酶K和RNA酶消化)、原位擴增及擴增產(chǎn)物的原位雜交和檢測等。由于使用原位雜交技術(shù)對擴增產(chǎn)物進行檢測，使該方法的特異性較直接法原位PCIR．．高。

(二)原位PCR技術(shù)的應(yīng)用及存在的問題

原位PcR技術(shù)可對低拷貝的內(nèi)源性基因進行檢測和定位，在完整的細(xì)胞樣本上能檢測出單一拷貝的DNA序列，可用于基因突變、基因重排等的研究和觀察。還可用于外源性基因的檢測和定位，如對各種感染性疾病病原的基因檢測，如EB病毒、人乳頭狀瘤病毒、肝炎病毒、巨細(xì)胞病毒和人免疫缺陷病毒基因組及結(jié)核桿菌、麻風(fēng)桿菌基因的檢測等，在臨床上還可用于對接受了基因治療的患者體內(nèi)導(dǎo)入基因的檢測等。

從理論上說，原位PcR是一個較完美的技術(shù)，兼具較高的敏感性和基因的細(xì)胞內(nèi)定位功能，但目前該技術(shù)方法還欠完善，主要表現(xiàn)在以下幾個方面：①特異性不高，尤其是假陽性問題。可能產(chǎn)生假陽性的原因有引物擴增序列的彌散、引物與模板的錯配等。為提高其檢測結(jié)果的特異性，必須設(shè)計嚴(yán)格的實驗對照，包括已知陽性和陰性對照、引物對照、PcR反應(yīng)體系對照以及用DNA酶和RNA酶處理后樣本的陰性對照等；②技術(shù)操作復(fù)雜，影響因素過多；③需要特殊的設(shè)備，即原位PcR儀，價格昂貴，加之技術(shù)方法上存在的問題等，短時間內(nèi)還難以在國內(nèi)大面積推廣使用，但有一定的潛在應(yīng)用前景。

第八節(jié)流式細(xì)胞技術(shù)

流式細(xì)胞技術(shù)(now cytomerc、r，F(xiàn)CM)是利用流式細(xì)胞儀進行的一種單細(xì)胞定量分析和分選的技術(shù)。流式細(xì)胞技術(shù)是免疫細(xì)胞化學(xué)技術(shù)、激光和電子計算機科學(xué)等綜合利用的技術(shù)。(一)流式細(xì)胞儀的基本結(jié)構(gòu)和工作原理 ．

流式細(xì)胞儀由三部分構(gòu)成：①傳感系統(tǒng)，包括樣本遞送系統(tǒng)、樣品池、監(jiān)測系統(tǒng)、電子傳感器和激光源等；②計算機系統(tǒng)；③電路、光路和水路系統(tǒng)，有電源、光學(xué)傳導(dǎo)和濾片、鞘液循環(huán)和回收部分等。流式細(xì)胞儀的工作原理是使懸浮在液體中分散的經(jīng)熒光標(biāo)記的細(xì)胞或微粒在穩(wěn)定的液流推動裝置作用下，依次通過樣品池，流速可達9米／秒，同時由熒光探測器捕獲熒光信號并轉(zhuǎn)換成分別代表前向散射角、側(cè)向散射角和不同熒光強度的電脈沖信號，經(jīng)計算機處理形成相應(yīng)的點圖、直方圖和假i維結(jié)構(gòu)圖像進行分析(圖17—8)。(二)樣本制備的基本原則

用于FcM的樣本是單細(xì)胞懸液?？梢允茄?、懸浮細(xì)胞培養(yǎng)液和各種體液，如胸水、腹水、腦脊液，新鮮實體瘤或石蠟包埋組織的單細(xì)胞懸液等。樣本制備基本原則是：①保持各種體液和懸浮細(xì)胞樣本新鮮，盡快完成樣本的制備和檢測；②針對不同的細(xì)胞樣本進行適當(dāng)?shù)南礈臁⒚赶駿DTA處理，以清除雜質(zhì)，使黏附的細(xì)胞彼此分離而成單細(xì)胞狀態(tài)；③對新鮮實體瘤組織可選用或聯(lián)合使用酶消化法、機械打散法和化學(xué)分散法來獲得有足夠細(xì)胞數(shù)量的單細(xì)胞懸液。常用的酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶和膠原酶等；④對石蠟包埋組織應(yīng)先切成若干40～50斗m厚的石蠟切片，經(jīng)二甲苯脫蠟至水化，再選用前述方法制備單細(xì)胞懸液：⑤單細(xì)胞懸液的細(xì)胞數(shù)應(yīng)不少于10‘。(三)流式細(xì)胞術(shù)的應(yīng)用

流式細(xì)胞儀具有精密、準(zhǔn)確、快速和高分辨力等特性，具體表現(xiàn)在以下幾個方面：①其測定細(xì)胞內(nèi)DNA的變異系數(shù)最小，一般在2％以下；②能準(zhǔn)確地進行DNA倍體分析：③借助于熒光染料進行細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)和核酸的定量研究；④快速進行細(xì)胞分選和細(xì)胞收集。流式細(xì)胞術(shù)在醫(yī)學(xué)基礎(chǔ)研究和臨床檢測中有多方面的應(yīng)用，如外周血細(xì)胞的免疫表型測定和定量分析；某一特定細(xì)胞群的篩選和細(xì)胞收集；細(xì)胞多藥耐藥基因的檢測；癌基因和抑癌基因的檢測：細(xì)胞凋亡的定量研究；細(xì)胞毒功能檢測以及細(xì)胞內(nèi)某些蛋白質(zhì)和核酸的定量分析等。應(yīng)注意的是單細(xì)胞懸液樣本的質(zhì)量直接影響FcM檢測結(jié)果，一般而言，新鮮細(xì)胞或組織樣本優(yōu)于已固定的組織樣本。

第九節(jié) 圖像分析技術(shù)

病理圖像分析包括定性和定量兩個方面，以往受技術(shù)所限，常規(guī)病理形態(tài)學(xué)觀察基本上是定性的。缺乏精確的更為客觀的定量標(biāo)準(zhǔn)和方法。圖像分析技術(shù)(inaage analysis，IA)的出現(xiàn)彌補了這個缺點。隨著電子計算機技術(shù)的發(fā)展，形態(tài)定量技術(shù)已從二維空問向三維空間發(fā)展。在腫瘤病理學(xué)方面，圖像分析技術(shù)主要用于核形態(tài)參數(shù)的測定(如核直徑、周長、面積、體積等)、腫瘤的組織病理學(xué)分級和預(yù)后判斷等，也可用于DNA倍體的測定和顯色反應(yīng)(如免疫組化)的定量等。

第十節(jié) 比較基因組雜交技術(shù)

比較基因組雜交(comparative genomic：hybridization，cGH)是近年來發(fā)展起來的一種分子細(xì)胞學(xué)技術(shù)，它通過單一的一次雜交可對某一腫瘤全基因組的染色體拷貝數(shù)量的變化進行檢查。其基本原理是：用不同的熒光染料分別標(biāo)記腫瘤組織DNA和正常細(xì)胞或組織的DNA，制成探針，并與正常人的分裂中期染色體進行共雜交，通過檢測染色體上顯示的腫瘤組織與正常對照組織不同的熒光強度，來反映整個腫瘤基因組DNA表達狀況的變化，再借助于圖像分析技術(shù)可對染色體拷貝數(shù)量的變化進行定量研究(圖17—9)。

CGf{技術(shù)的優(yōu)點是：①實驗所需樣本DNA量較少，做單一的一次雜交即可檢查腫瘤全基因組的染色體拷貝數(shù)量的變化；②該方法不僅適用于外周血、培養(yǎng)細(xì)胞和新鮮組織樣本的研究，還可用于甲醛固定石蠟包埋組織樣本的研究，也可用于因DNA量過少而經(jīng)PcR擴增的樣本研究。盡管cGH是研究DNA拷貝數(shù)量變化的有力工具，但也有其局限性：一是用CGt{技術(shù)所能檢測到的最小的DNA擴增或缺失是3～5Mb，故對于低水平的19NA擴增和小片段的缺失就會漏檢；二是在染色體的拷貝數(shù)量無變化時，cGH技術(shù)不能檢測出平行染色體的易位。

第十一節(jié) 生物芯片技術(shù)

生物芯片技術(shù)(1~iochip techniclue)是近年來發(fā)展起來的生物醫(yī)學(xué)高新技術(shù)，包括基因芯片、蛋白質(zhì)芯片和組織芯片等。(一)基因芯片(geRe chip)基因芯片又稱I)NA芯片(DNA chip)，是指固著在固相載體上的高密度的DNA微點陣。即將大量靶基因或寡核苷酸片段有序、高密度地(點與點間距一般小于5 0【)¨m)排列在如硅片、玻璃片、聚丙烯或尼龍膜等載體上，形成基因芯片。一套完整的基因芯片分析系統(tǒng)包括芯片陣列儀、激光掃描儀、計算機及生物信息軟件處理系統(tǒng)等。1．基因芯片的分類和工作原理按基因芯片的功能用途可將其分為三類：表達譜基因芯片、診斷芯片和檢測芯片，表達譜基因芯片主要用于基因功能的研究；后兩者可用于遺傳病、代謝性疾病和某些腫瘤的診斷、病原微生物的檢測等?；蛐酒瑱z測的基本原理(圖17—10)是：用不同的熒光染料通過逆轉(zhuǎn)錄反應(yīng)將不同組織的mR_NA分別標(biāo)記制成探針，將探針混合后與芯片上的DNA片段進行雜交、洗滌，然后用特有的熒光波長掃描芯片，得到這些基因在不同組織或細(xì)胞中的表達譜圖片，再通過計算機分析出這些基因在不同組織的表達差異。

2．基因芯片的應(yīng)用 基因芯片技術(shù)可用于生命科學(xué)研究的各個領(lǐng)域，在基礎(chǔ)研究方面有基因表達譜分析、腫瘤基因分型、基因突變的檢測、新基因的尋找、遺傳作圖和重測序等；在臨床上可用于抗生素和抗腫瘤藥物的篩選和疾病的診斷等方面。利用基因芯片技術(shù)，人們可以大規(guī)模、高通量地對成千上萬個基因同時進行研究，從而解決了傳統(tǒng)的核酸印跡雜交技術(shù)操作復(fù)雜、自動化程度低、檢測效率低等問題。通過設(shè)計不同的探針陣列和使用特定的分析方法使該技術(shù)具有廣闊的應(yīng)用前景。應(yīng)用基因芯片技術(shù)要求實驗材料是從新鮮組織或培養(yǎng)細(xì)胞中提取的mRNA，對外周血或培養(yǎng)細(xì)胞樣本的研究相對容易．對實體瘤的研究受到一定限制。

(二)蛋白質(zhì)芯片

蛋白質(zhì)芯片(protein chip)又稱蛋白質(zhì)微陣列(protein microarray)，它是繼基因芯片之后發(fā)展起來的對基因功能產(chǎn)物表達水平進行檢測的技術(shù)。蛋白質(zhì)芯片也是在一個載體上高密度地點布不同種類的蛋白質(zhì)，再用熒光標(biāo)記的已知抗體或配體與待測樣本中的抗體或配體一起與芯片上的蛋白質(zhì)競爭結(jié)合，利用熒光掃描儀測定芯片上各點陣的熒光強度，再經(jīng)計算機分析計算出待測樣本結(jié)果。隨著蛋白質(zhì)芯片制作技術(shù)的不斷完善。檢測容量已達一萬三千多個點，并實現(xiàn)了整個過程全自動化檢測，具有高效率、低成本的特點，尤其適合于蛋白表達的大規(guī)模、多種類篩查，并能用于受體一配體、多種感染因素的篩查和腫瘤的診斷。

(三)組織芯片

組織芯片(tl。SSl】e chip)又稱組織微陣列(t1‘SSLle micrOaIT』ay)是由Kononen等在1998年首次提出這一概念。組織芯片是將數(shù)十個至數(shù)百個小的組織片整齊地排列在某一載體上(通常是載玻片)而成的微縮組織切片。組織芯片的制作流程主要包括組織篩選和定位、陣列蠟塊的制作和切片等步驟r岡17—

11、．

組織芯片的特點是體積小、信息含量大，并可根據(jù)不同的需求進行組合制成各種組織芯片，能高效、快速和低消耗地進行各種組織學(xué)的原位研究和觀察，如形態(tài)學(xué)、免疫組織化學(xué)、原位雜交和原位PcR等，并有較好的內(nèi)對照及實驗條件的可比性。在科研工作中可單獨應(yīng)用或與基因芯片聯(lián)合應(yīng)用，用于基因及其蛋白表達產(chǎn)物的分析和基因功能的研究；用于基因探針的篩選和抗體等生物制劑的鑒定；組織芯片還可作為組織學(xué)和病理學(xué)實習(xí)教材、外科病理學(xué)微縮圖譜等。

第十二節(jié) 生物信息學(xué)技術(shù)

生物信息學(xué)(t)ioirl~oImadcs)是一門研究生物系統(tǒng)中信息現(xiàn)象的新興的交叉學(xué)科．涉及生物學(xué)、數(shù)學(xué)、物理學(xué)、計算機科學(xué)和信息科學(xué)等多個領(lǐng)域。隨著生物科學(xué)和技術(shù)的不斷發(fā)展和基因組研究的不斷深入，生物分子數(shù)據(jù)迅速增長，數(shù)據(jù)量巨大，其中既有生物分子序列的信息，又有結(jié)構(gòu)和功能的信息；既有生命本質(zhì)信息(如基因)，又有生命表象信息(如基因表達信息)，并且數(shù)據(jù)之間存在著密切的聯(lián)系。生物信息學(xué)以計算機、網(wǎng)絡(luò)為工具，以數(shù)據(jù)庫為載體，利用數(shù)學(xué)和信息科學(xué)的理論、方法和技術(shù)研究生物大分子，建立各種計算模型，對實驗生物學(xué)中產(chǎn)生的大量生物學(xué)數(shù)據(jù)進行收集、存儲、集成、查詢、處理及分析，揭示蘊含在這些數(shù)據(jù)中的豐富內(nèi)涵，發(fā)現(xiàn)生物分子信息的組織規(guī)律，從而掌握復(fù)雜的生命現(xiàn)象包括生命起源、生物進化以及細(xì)胞、器官和個體的發(fā)生、發(fā)育、病變、衰亡的規(guī)律和時空聯(lián)系。20世紀(jì)90年代，在人類基因組計劃的推動下。生物信息學(xué)得以迅猛發(fā)展。人類基因組計劃產(chǎn)生的生物分子數(shù)據(jù)是生物信息學(xué)的源泉．而人類基因組計劃所需要解決的問題則是生物信息學(xué)發(fā)展的動力。

生物信息學(xué)的研究范疇是以基因組DNA序列的信息分析作為源頭，分析基因組結(jié)陶，尋找或發(fā)現(xiàn)新基因，分析基因調(diào)控信息，并在此基礎(chǔ)上研究基因的功能，模擬和預(yù)測蛋白質(zhì)的空間結(jié)構(gòu)，分析蛋白質(zhì)的性質(zhì)以及蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)與功能之問的關(guān)系，為基于靶分子結(jié)構(gòu)的藥物分子設(shè)計和蛋白質(zhì)分子改性設(shè)計提供依據(jù)。當(dāng)前，生物信息學(xué)已在理論生物學(xué)領(lǐng)域占據(jù)了核心地位?！?/p>

生物信息學(xué)的主要任務(wù)是研究生物分子數(shù)據(jù)的獲取、存儲和查詢，發(fā)展數(shù)據(jù)分析方法．主要包括三個方面：①生物信息的收集、存儲、管理與提供：建立生物信息數(shù)據(jù)庫是生物信息學(xué)的重要內(nèi)容，提供數(shù)據(jù)查詢、搜索、篩選和序列比對，并為信息分析和數(shù)據(jù)挖掘打下基礎(chǔ)。目前，分子生物學(xué)的三大核心數(shù)據(jù)庫——GenBank核酸序列數(shù)據(jù)庫、SWISS—PROT蛋白質(zhì)序列數(shù)據(jù)庫和PDB生物大分子結(jié)構(gòu)數(shù)據(jù)庫，不僅已成為全世界分子生物學(xué)和醫(yī)學(xué)研究人員獲取生物分子序列、結(jié)構(gòu)和其他信息的基本來源，而且是發(fā)表自己序列或結(jié)構(gòu)測定結(jié)果的重要媒體；②生物學(xué)數(shù)據(jù)的處理和分析：如基因組序列分析、基因表達數(shù)據(jù)的分析與處理。通過數(shù)據(jù)分析，發(fā)現(xiàn)數(shù)據(jù)之間的關(guān)系，認(rèn)識數(shù)據(jù)的本質(zhì)，并在此基礎(chǔ)上．了解基因與疾病的關(guān)系，了解疾病產(chǎn)生的機制，為疾病的診斷和治療提供依據(jù)。幫助確定新藥的作用靶點和作用方式，設(shè)計新的藥物分子，為進一步的研究和應(yīng)用打下基礎(chǔ)；③生物學(xué)數(shù)據(jù)的有效利用：開發(fā)研制管理分析數(shù)據(jù)的新工具和實用軟件，為生物信息學(xué)的具體應(yīng)用服務(wù)。如與大規(guī)模基因表達譜分析相關(guān)的算法和軟件研究，基因表達調(diào)控網(wǎng)絡(luò)的研究．與基因組信息相關(guān)的核酸、蛋白質(zhì)空間結(jié)構(gòu)的預(yù)測和模擬，以及蛋白質(zhì)功能預(yù)測的研奔等一牛物分子信．息處理流程見．圖17—12。

隨著現(xiàn)代生物技術(shù)的進展，特別是生物芯片技術(shù)、蛋白質(zhì)二維凝膠電泳技術(shù)和質(zhì)譜技術(shù)、蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)測定技術(shù)的快速發(fā)展，這類新形式的生物學(xué)實驗數(shù)據(jù)的信息挖掘已納人生物信息學(xué)的研究范疇，從而大大擴展了生物信息學(xué)的工作內(nèi)容。后基因組時代的生物信息學(xué)技術(shù)籽為基因組功能預(yù)測、透視基因相互作用及其機制、利用生物分子的信息參與創(chuàng)新藥物的設(shè)計、生物學(xué)虛擬實驗?zāi)Ｐ偷臉?gòu)建等提供強大的技術(shù)支撐。

第四篇：激光切割技術(shù)的原理及應(yīng)用

遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

激光切割技術(shù)的原理及應(yīng)用

1.激光切割技術(shù)簡介.......................................................................2 1.1激光切割技術(shù)概述................................................................2 1.2激光切割技術(shù)的原理............................................................4 1.3激光切割技術(shù)的發(fā)展歷史....................................................5 2.激光切割的特點.............................................................................6 2.1激光切割的總體特點............................................................6 2.2 CO2激光切割技術(shù)的特點.....................................................7 2.3半導(dǎo)體激光切割機................................................................8 2.4光纖激光切割機....................................................................8 3.激光切割技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景.............................................10 3.1激光切割技術(shù)的市場現(xiàn)狀..................................................10 3.2激光切割技術(shù)的應(yīng)用..........................................................12 結(jié)論..................................................................................................13

遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

激光切割技術(shù)的原理及應(yīng)用

材料12A文修曜

摘要

激光加工技術(shù)是一種先進制造技術(shù)，而激光切割是激光加工應(yīng)用領(lǐng)域的一部分，激光切割是當(dāng)前世界上先進的切割工藝。由于它具備精密制造、柔性切割、異型加工、一次成形、速度快、效率高等優(yōu)點，所以在工業(yè)生產(chǎn)中解決了許多常規(guī)方法無法解決的難題。激光能切割大多數(shù)金屬材料和非金屬材料。

Abstract

The laser processing technology is a kind of advanced manufacturing technology, and laser cutting is part of the laser processing applications, laser cutting is the current advanced cutting technology in the world.Because it has flexible cutting, stone processing, precision manufacturing, a forming, fast speed, higher efficiency, so in industrial production solved many conventional methods cannot solve the problem.Can laser cutting most of the metal materials and nonmetal materials.關(guān)鍵詞：激光切割的原理；激光切割的分類及特點；激光切割技術(shù)的應(yīng)用

1.激光切割技術(shù)簡介

1.1激光切割技術(shù)概述

激光切割是激光加工行業(yè)中最重要的一項應(yīng)用技術(shù)。它占整個激光加工業(yè)的70%以上。激光切割與其他切割方法相比，最大區(qū)別是它具有高速、高精度及高適應(yīng)性的特點。同時還具有割縫細(xì)、熱影響區(qū)小、切割面質(zhì)量好、切割時無噪聲、切割過程容易實現(xiàn)自動化控制等優(yōu)點。激光切割板材時，不需要模具，可以替代 2 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

一些需要采用復(fù)雜大型模具的沖切加工方法，能大大縮短生產(chǎn)周期和降低成本。因此，目前激光切割已廣泛地應(yīng)用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門中。

激光切割主要是CO2激光切割,激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化,并使CO2激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定狀的切縫。激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。激光切割技術(shù)廣泛應(yīng)用于金屬和非金屬材料的加工中，可大大減少加工時間，降低加工成本，提高工件質(zhì)量。

激光束聚焦成很小的光點其最小直徑可小于0.1mm，使焦點處達到很高的功率密度可超過106W／cm2)。這時光束輸入（由光能轉(zhuǎn)換）的熱量遠遠超過被材料反射、傳導(dǎo)或擴散部分，材料很快加熱至汽化濕度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄（如0.1mm左右）的切縫。切邊熱影響很小，基本沒有工件變形。

切割過程中還添加與被切材料相適合的輔助氣體。鋼切割時得用氧作為輔助氣體與溶融金屬產(chǎn)生放熱化學(xué)反應(yīng)氧化材料，同時幫助吹走割縫內(nèi)的熔渣。切割聚丙烯一類塑料使用壓縮空氣，棉、紙等易燃材料切割使用惰性氣體。進入噴嘴的輔助氣體還能冷卻聚焦透鏡，防止煙塵進入透鏡座內(nèi)污染鏡片并導(dǎo)致鏡片過熱。

大多數(shù)有機與無機都可以用激光切割。在工業(yè)制造占有分量很重的金屬加工業(yè)，許多金屬材料，不管它具有什么樣的硬度，都可進形無變形切割。當(dāng)然，對高反射率材料，如金、銀、銅和鋁合金，它們也是好的傳熱導(dǎo)體，因此激光切割很困難，甚至不能切割。

激光切割無毛刺，皺折、精度高，優(yōu)于等離子切割。對許多機電制造行業(yè)來說，由于微機程序的現(xiàn)代化激光切割系統(tǒng)能方便切割不同形狀與尺寸的工件，它往往比沖切、模壓工藝更被優(yōu)先選用；盡管它加工速度慢于模沖，但它沒有模具消耗，無需修理模具，還節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省加工費用，降低產(chǎn)品成本，所以從總體上講在經(jīng)濟上更為合算。

另一方面，從如何使模具適應(yīng)工件設(shè)計尺寸和形狀變化角度看，激光切割也 3 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

可發(fā)揮其精確、重現(xiàn)性好的優(yōu)勢。作為層疊模具的優(yōu)先制造手段，由于不需要高級模具制作工，激光切割運轉(zhuǎn)費用也并不昂貴，因此還能顯著地降低模具制造費用。激光切割模具還帶來的附加好處是模具切邊會產(chǎn)生一個淺硬化層，提高模具運行中的耐磨性。激光切割的無接觸特點給圓鋸片切割成形帶來無應(yīng)力優(yōu)勢，由此提高了使用壽命。

1.2激光切割技術(shù)的原理

在激光束能量作用下（氧助切割機制下，還要加上噴氧氣與到達燃點的金屬發(fā)生放熱反應(yīng)放出的熱量），材料表面被迅速（ms范圍）加熱到幾千乃至上萬度（℃）而熔化或汽化，隨著汽化物逸出和熔融物體被輔助高壓氣體（氧氣或氮氣等惰性氣體）吹走，切縫便產(chǎn)生了。脈沖激光適用于金屬材料,連續(xù)激光適用于非金屬材料,后者是激光切割技術(shù)的重要應(yīng)用領(lǐng)域。

激光切割是利用高功率密度的激光束掃描過材料表面，在極短時間內(nèi)將材料加熱到幾千至上萬攝氏度，使材料熔化或氣化，再用高壓氣體將熔化或氣化物質(zhì)從切縫中吹走，達到切割材料的目的。

該技術(shù)采用激光束照射到鋼板表面時釋放的能量來使不銹鋼熔化并蒸發(fā)。激光源一般用二氧化碳激光束，工作功率為500～2500瓦。該功率的水平比許多家用電暖氣所需要的功率還低，但是，通過透鏡和反射鏡，激光束聚集在很小的區(qū)域。能量的高度集中能夠進行迅速局部加熱，使不銹鋼蒸發(fā)。此外，由于能量非常集中，所以，僅有少量熱傳到鋼材的其它部分，所造成的變形很小或沒有變形。利用激光可以非常準(zhǔn)確地切割復(fù)雜形狀的坯料，所切割的坯料不必再作進一步的處理。

激光切割是用聚焦鏡將CO2激光束聚焦在材料表面使材料熔化，同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料，并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動，從而形成一定形狀的切縫。從二十世紀(jì)七十年代以來隨著CO2激光器及數(shù)控技術(shù)的不斷完善和發(fā)展，目前已成為工業(yè)上板材切割的一種先進的加工方法。在五、六十年代作為板材下料切割的主要方法中：對于中厚板采用氧乙炔火焰切割；對于薄板采用剪床下料，成形復(fù)雜零件大批量的采用沖壓，單件的采用振動剪。七十年代后，為了改善和提高火焰切割的切口質(zhì)量，又推廣了氧乙烷精 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

密火焰切割和等離子切割。為了減少大型沖壓模具的制造周期，又發(fā)展了數(shù)控步?jīng)_與電加工技術(shù)。各種切割下料方法都有其有缺點，在工業(yè)生產(chǎn)中有一定的適用范圍。

1.3激光切割技術(shù)的發(fā)展歷史

激光切割是激光加工行業(yè)中最量要的一項應(yīng)用技術(shù),由于具有諸多特點,已廣泛地應(yīng)用于汽車、機車車輛制造、航空、化工、輕工、電器與電子、石油和冶金等工業(yè)部門。近年來，激光切割技術(shù)發(fā)展很快，國際上每年都以20％～30％的速度增長。我國自1985年以來，更以每年25％以上的速度增長。由于我國激光工業(yè)基礎(chǔ)較差，激光加工技術(shù)的應(yīng)用尚不普遍，激光加工整體水平與先進國家相比仍有較大差距，相信隨著激光加工技術(shù)的不斷進步，這些障礙和不足會得到解決。激光切割技術(shù)必將成為21世紀(jì)不可缺少的重要的鈑金加工手段。激光切割加工廣闊的應(yīng)用市場，加上現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)的迅猛發(fā)展，使得國內(nèi)外科技工作者對激光切割加工技術(shù)進行不斷探入的研究，推動著激光切割技術(shù)不斷創(chuàng)新，激光切割技術(shù)的發(fā)展方向如下：

(1)伴隨著激光器向大功率發(fā)展以及采用高性能的CNC及伺服系統(tǒng),使用高功率的激光切割可獲得高的加工速度,同時減小熱影響區(qū)和熱畸變;所能夠切割的材料板厚也格進一步地提高，高功率激光可以通過使用Q 開關(guān)或加載脈沖波，從而使低功率激光器產(chǎn)生出高功率激光。

(2)根據(jù)激光切割工藝參數(shù)的影響情況，改進加工工藝，如：增加輔助氣體對切割熔渣的吹力；加入造渣劑提高熔體的流動性；增加輔助能源，并改善能量之間的耦合；以及改用吸收率更高的激光切割。

(3)激光切割將向高度自動化、智能化方向發(fā)展。將CAD/CAPP/CAM[4]以及人工智能運用于激光切割，研制出高度自動化的多功能激光加工系統(tǒng)。

(4)根據(jù)加工速度自適應(yīng)地控制激光功率和激光模式或建立工藝數(shù)據(jù)庫和專家自適應(yīng)控制系統(tǒng)使得激光切割整機性能普遍提高。以數(shù)據(jù)庫為系統(tǒng)核心，面向通用化CAPP開發(fā)工具，對激光切割工藝設(shè)計所涉及的各類數(shù)據(jù)進行分析，建立相適應(yīng)的數(shù)據(jù)庫結(jié)構(gòu)。

(5)向多功能的激光加工中心發(fā)展，將激光切割、激光焊接以及熱處理等各 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

道工序后的質(zhì)量反饋集成在一起，充分發(fā)揮激光加工的整體優(yōu)勢。

(6)隨著Internet和WEB技術(shù)的發(fā)展，建立基于WEB的網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫，采用模糊推理機制和人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)來自動確定激光切割工藝參數(shù)，并且能夠遠程異地訪問和控別激光切割過程成了不可避免的趨勢。

(7)三維高精度大型數(shù)控激光切割機及其切割工藝技術(shù)，為了滿足汽車和航空等工業(yè)的立體工件切割的需要，三維激光切割機正向高效率、高精度、多功能和高適應(yīng)性方向民展，激光切割機器人的應(yīng)用范圍將會愈來愈大。激光切割正向著激光切割單元FMC、無人化和自動化方向發(fā)展。

2.激光切割的特點

2.1激光切割的總體特點

激光加工作為一種全新的加工方法，以其加工精確、快捷、操作簡單、自動化程度高等優(yōu)點，在皮革、紡織服裝行業(yè)內(nèi)逐漸得到廣泛的應(yīng)用。鐳射激光切割機與傳統(tǒng)的切割方式相比不僅價格低,消耗低.并且因為激光加工對工件沒有機械壓力,所以切割出來產(chǎn)品的效果,精度以及切割速度都非常良好.并且還具有操作安全,維修簡單等特點.可連續(xù)24小時工作。用鐳射激光機切割出來的無塵布無紡布邊不發(fā)黃,自動收邊不散邊,不變形，不會發(fā)硬,尺寸一致且精確；可切割任意復(fù)雜形狀；效率高、成本低，電腦設(shè)計圖形,可切割任意形狀任各種大小的花邊。開發(fā)速度快：由于激光和計算機技術(shù)的結(jié)合，用戶只要在計算機上設(shè)計，即可實現(xiàn)激光雕刻輸出并且可隨時變換雕刻,可邊設(shè)計邊出產(chǎn)品。

激光切割是用聚焦鏡將激光束聚焦在材料表面，使材料熔化,同時用與激光束同軸的壓縮氣體吹走被熔化的材料,并使激光束與材料沿一定軌跡作相對運動,從而形成一定外形的切縫。

1．精度高：定位精度0.05mm，重復(fù)定位精度0.02 mm 2．切縫窄：激光束聚焦成很小的光點，使焦點處達到很高的功率密度，材料很快加熱至氣化程度，蒸發(fā)形成孔洞。隨著光束與材料相對線性移動，使孔洞連續(xù)形成寬度很窄的切縫。切口寬度一般為0.10～0.20mm。

3．切割面光滑：切割面無毛刺，切口表面粗糙度一般控制在Ra12.5以內(nèi)。遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

4．速度快：切割速度可達50m/min，最大定位速度可達70m/min，比線切割的速度快很多。

5．切割質(zhì)量好：無接觸切割，切邊受熱影響很小，基本沒有工件熱變形，完全避免材料沖剪時形成的塌邊，切縫一般不需要二次加工。

6．不損傷工件：激光切割頭不會與材料表面相接觸，保證不劃傷工件。7．不受被切材料的硬度影響：激光可以對布料，橡皮等柔軟材質(zhì)進行加工，不管什么樣的硬度，都可以進行無變形切割。

8．不受工件外形的影響：激光加工柔性好，可以加工任意圖形，可以切割管材及其它異型材。

9．可以對非金屬進行切割加工：如塑料、木材、PVC、皮革、紡織品、有機玻璃等。

10．節(jié)約模具投資：激光加工不需模具，沒有模具消耗，無須修理模具，節(jié)約更換模具時間，從而節(jié)省了加工費用，降低了生產(chǎn)成本，尤其適合大件產(chǎn)品的加工。

2.2 CO2激光切割技術(shù)的特點

1.切割質(zhì)量好

切口寬度窄（一般為0.1--0.5mm）、精度高（一般孔中心距誤差0.1--0.4mm，輪廓尺寸誤差0.1--0.5mm）、切口表面粗糙度好（一般Ra為12.5--25μm），切縫一般不需要再加工即可焊接。2.切割速度快

例如采用2KW激光功率，8mm厚的碳鋼切割速度為1.6m/min；2mm厚的不銹鋼切割速度為3.5m/min，熱影響區(qū)小，變形極小。3.清潔、安全、無污染

大大改善了操作人員的工作環(huán)境。當(dāng)然就精度和切口表面粗糙度而言，CO2激光切割不可能超過電加工；就切割厚度而言難以達到火焰和等離子切割的水平。但是就以上顯著的優(yōu)點足以證明：CO2激光切割已經(jīng)和正在取代一部分傳統(tǒng)的切割工藝方法，特別是各種非金屬材料的切割。它是發(fā)展迅速，應(yīng)用日益廣泛的一種先進加工方法。

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2.3半導(dǎo)體激光切割機

1簡介

半導(dǎo)體激光切割機采用半導(dǎo)體泵浦激光器，半導(dǎo)體泵浦激光器是近年來國際上發(fā)展最快，應(yīng)用較廣的新型激光器。該類型的激光器利用輸出固定波長的半導(dǎo)體激光器代替了傳統(tǒng)的氪燈或氙燈來對激光晶體進行泵浦，從而取得了嶄新的發(fā)展，被稱為第二代的激光器。這是一種高效率、長壽命、光束質(zhì)量高、穩(wěn)定性好、結(jié)構(gòu)緊湊小型化的第二代新型固體激光器，目前在空間通訊，光纖通信，大氣研究，環(huán)境科學(xué)，醫(yī)療器械，光學(xué)圖象處理，激光打印機等高科技領(lǐng)域有著獨具特色的應(yīng)用前景。

2特點

1、采用半導(dǎo)體泵浦源和德國高速標(biāo)記振鏡頭，光電轉(zhuǎn)化效率高、光束質(zhì)量好。

2、采用全數(shù)字化激光標(biāo)記和獨特的激光選模及深雕技術(shù)，確保了設(shè)備具有極高的穩(wěn)定性、精確性和友好的操作性。并可選配自動測焦和調(diào)焦系統(tǒng)，滿足精確切割和多樣化打標(biāo)需求。

3、周到的防護設(shè)計：缺水保護，激光諧振腔光路和激光腔腔體雙重密封，防潮裝置，防長出光裝置。

4、多樣的外圍裝置設(shè)計：自動上、下料系統(tǒng)，旋轉(zhuǎn)標(biāo)記轉(zhuǎn)臺，排風(fēng)除塵系統(tǒng)，激光防護罩及燈光警示裝置。

5、光路預(yù)覽功能，焦點指示功能：在激光的光軸上疊加了可見紅光，用于指示激光束的位置，實現(xiàn)對打標(biāo)范圍的預(yù)覽。增加了指示對焦紅光，直觀方便的實現(xiàn)了對焦功能。

半導(dǎo)體激光切割機GDBEC-130250，選用進口半導(dǎo)體泵浦源和德國高速標(biāo)記振鏡頭，光電轉(zhuǎn)化效率高，光束質(zhì)量好，可在金屬、非金屬等各類固性材料上進行精確、快速的打標(biāo)和劃線，并可根據(jù)加工材料厚度，調(diào)整激光焦距，確保加工的最佳效果。適用于各類普通金屬及合金（鐵、銅、鋁、鎂、鋅等所有金屬）、稀有金屬及合金（金、銀、鈦）、金屬氧化物、ABS料（電器用品外殼、日用品）、油墨（透光按鍵、印刷制品），環(huán)氧樹脂（電子元件的封裝、絕緣層）等材料。

2.4光纖激光切割機

1簡介 遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

光纖激光切割機是利用光纖激光發(fā)生器作為光源的激光切割機。光纖激光器是國際上新發(fā)展的一種新型光纖激光器輸出高能量密度的激光束，并聚集在工件表面上，使工件上被超細(xì)焦點光斑照射的區(qū)域瞬間熔化和氣化，通過數(shù)控機械系統(tǒng)移動光斑照射位置而實現(xiàn)自動切割。同體積龐大的氣體激光器和固體激光器相比具有明顯的優(yōu)勢，已逐漸發(fā)展成為高精度激光加工、激光雷達系統(tǒng)、空間技術(shù)、激光醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中的重要候選者。

光纖激光切割機它既可做平面切割,也可做斜角切割加工,且邊緣整齊、平滑,適用于金屬板等高精度的切割加工，同時加上機械臂可以進行三維切割代替原本進口的五軸激光。比起普通二氧化碳激光切割機更節(jié)省空間和氣體消耗量，光電轉(zhuǎn)化率高，是節(jié)能環(huán)保的新產(chǎn)品，也是世界上領(lǐng)先技術(shù)產(chǎn)品之一。2光纖激光切割機較CO2激光切割機的優(yōu)勢：

1）卓越的光束質(zhì)量：聚焦光斑更小，切割線條更精細(xì)，工作效率更高，加工質(zhì)量更好；

2）極高的切割速度：是同等功率CO2激光切割機的2倍；

3）極高的穩(wěn)定性：采用世界頂級的進口光纖激光器，性能穩(wěn)定，關(guān)鍵部件使用壽命可達10萬小時；

4）極高的電光轉(zhuǎn)換效率：光纖激光切割機光電轉(zhuǎn)換效率達30%左右，是CO2激光切割機高3倍，節(jié)能環(huán)保；

5）極低的使用成本：整機耗電量僅為同類CO2激光切割機的20-30%； 6）極低的維護成本：無激光器工作氣體；光纖傳輸，無需反射鏡片；可節(jié)約大量維護成本；

7）產(chǎn)品操作維護方便：光纖傳輸，無需調(diào)整光路；

8）超強的柔性導(dǎo)光效果：體積小巧，結(jié)構(gòu)緊湊，易于柔性加工要求。

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當(dāng)然了，與二氧化碳激光切割機相比，光纖的切割范圍相對狹窄。因為波長的原因，其只能切金屬材料，對非金屬不容易被其吸收，從而影響其切割范圍。3與YAG激光切割機相比的優(yōu)勢：

1）切割速度：光纖激光切割機的速度是YAG的4-5倍，適用于大量加工與生產(chǎn)

2）使用成本：光纖激光切割機的使用成本比YAG固體激光切割更少 3）光電轉(zhuǎn)換效率：光纖激光切割機的光電轉(zhuǎn)換效率是YAG的10倍左右 相應(yīng)的光纖激光器的價格較高，所以光纖激光切割機價高比之YAG激光切割機要高出不少，但比二氧化碳激光切割機要低很多。但其性比價確實三者中最高的。

3.激光切割技術(shù)的應(yīng)用及發(fā)展前景

激光切割的應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛, 比如汽車行業(yè)、計算機、電氣機殼、各種金屬零件和特殊材料的切割、圓形鋸片、壓克力、彈簧墊片、2mm以下的電子機件用銅板、一些金屬網(wǎng)板、鋼管、鍍錫鐵板、鍍亞鉛鋼板、磷青銅、電木板、薄鋁合金、石英玻璃、硅橡膠、1mm以下氧化鋁陶瓷片、航天工業(yè)使用的欽合金等等。近年來, 激光切割的新應(yīng)用層出不窮, 令人耳目一新。

3.1激光切割技術(shù)的市場現(xiàn)狀

我國激光產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，雖然是一個初步發(fā)展，但在國際科技帶領(lǐng)下已經(jīng)完成了飛躍的發(fā)展，并且比同等質(zhì)量有一個高階段的突出。以激光切割機來講，市場的需求高達千萬，為廣闊的市場添加了新的生機。自從60年代第一臺激光設(shè)備的誕生和應(yīng)用開始，我國就有多位專家在激光行業(yè)付出了努力，并達到了國際一個微小的差值。在激光行業(yè)的發(fā)展同時，激光成套工業(yè)設(shè)備也進入了生產(chǎn)的市場，擺脫了長期依靠國外的局面，解決了國內(nèi)激光行業(yè)的尷尬局面。

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國內(nèi)經(jīng)濟的飛速發(fā)展，成為激光市場的高產(chǎn)業(yè)支柱，并且可以達到每年20%以上的增長速，成為全球激光市場的一個新起點，根據(jù)專家預(yù)測，國內(nèi)的激光市場仍處于高速的增長階段，在未來可以在進行翻倍的增加，來最大的擴充激光切割設(shè)備的市場，填補國內(nèi)空白，將國內(nèi)高端激光設(shè)備擺脫受困的狀態(tài)，成為國際上的頂梁柱。目前國內(nèi)的激光產(chǎn)業(yè)主要在深圳、武漢兩地聚集，其中深圳是國內(nèi)的重要銷售市場，并且以多年的發(fā)展經(jīng)驗，領(lǐng)先了其他區(qū)域。

激光切割指采用激光發(fā)射性光束在產(chǎn)品上面打孔，根據(jù)水平移動來對應(yīng)產(chǎn)生的縫隙稱為激光切割，激光可以在多產(chǎn)品材料上面切割，如亞克力、刀模板、布料、皮革等行業(yè)都能運用激光進行切割，因此激光切割是一種在多行業(yè)切割的新型方案。對于這樣一種新型的切割方法，相對于傳統(tǒng)切割有著什么樣的優(yōu)勢呢，下面光博士帶您分析下。

激光是利用物質(zhì)激發(fā)產(chǎn)生光，這種光帶有強烈的溫度，在接觸材料時候，能夠迅速的在材料表面融化，形成打孔，根據(jù)對位對點的移動形成了切割，因此這樣的一種切割方法相對于傳統(tǒng)的切割方法，縫隙更小，更能夠省去大部分材料，然而根據(jù)切割效果來定義分析，根據(jù)激光進行切割的材料，其切割效果能夠滿意，精準(zhǔn)度又高，這是繼承了激光的優(yōu)勢，也是普通切割方式不能夠媲美的。

相對于傳統(tǒng)切割方式中，激光切割更易懂、易學(xué)、在商家需求的加工效果，速度方面都有著絕對的優(yōu)勢，因此相信在未來的切割方式選擇中，激光切割機將是大眾的需求。

激光切割加工是指采用激光設(shè)備來給產(chǎn)品進行加工，這種模式是針對那種初入激光行業(yè)，并且小型的加工戶，然而這種模式在現(xiàn)今的社會都不提倡了，因為激光設(shè)備的價格不再是那種高高在上的設(shè)備了，完美的技術(shù)發(fā)展，優(yōu)良的加工精細(xì)，使得現(xiàn)今的激光設(shè)備不再是那樣的昂貴，因為它們的設(shè)備有針對行業(yè)性的，這樣能夠省去了以往那種高貴的大功率設(shè)備加工，現(xiàn)今的小功率設(shè)備也能進行加工了，這讓這些想購買激光切割機的加工不在需要借用他人的設(shè)備進行加工了，激光切割加工模式逐漸被取代了，這是必然性。

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下面分析下激光切割市場以及加工效果，在激光切割市場，凡事了解一點的都清楚，激光切割能夠加工多行業(yè)，然而需要購買加工多行業(yè)的設(shè)備，價格是不菲的，然而如果購買的是單行業(yè)，如刀模激光切割機、皮革激光切割機等，這些針對行業(yè)的設(shè)備，價格就不是那樣昂貴了，這就是未來的市場，在其加工效果方面，單行業(yè)的加工效果，肯定針對單行業(yè)其功能是最好的，能夠滿足此行業(yè)的要求，這些在這些行業(yè)設(shè)備介紹中，光博士有提到，因此在如果想采用激光切割加工的商戶們，不妨去嘗試著使用激光切割設(shè)備直接自己購買進行加工，這樣能夠幫助你實現(xiàn)以及解決很多的問題！

3.2激光切割技術(shù)的應(yīng)用

大多數(shù)激光切割機都由數(shù)控程序進行控制操作或做成切割機器人。激光切割作為一種精密的加工方法，幾乎可以切割所有的材料，包括薄金屬板的二維切割或三維切割。

在汽車制造領(lǐng)域，小汽車頂窗等空間曲線的切割技術(shù)都已經(jīng)獲得廣泛應(yīng)用。德國大眾汽車公司用功率為500W的激光器切割形狀復(fù)雜的車身薄板及各種曲面件。在航空航天領(lǐng)域，激光切割技術(shù)主要用于特種航空材料的切割，如鈦合金、鋁合金、鎳合金、鉻合金、不銹鋼、氧化鈹、復(fù)合材料、塑料、陶瓷及石英等。用激光切割加工的航空航天零部件有發(fā)動機火焰筒、鈦合金薄壁機匣、飛機框架、鈦合金蒙皮、機翼長桁、尾翼壁板、直升機主旋翼、航天飛機陶瓷隔熱瓦等。

激光切割成形技術(shù)在非金屬材料領(lǐng)域也有著較為廣泛的應(yīng)用。不僅可以切割硬度高、脆性大的材料，如氮化硅、陶瓷、石英等；還能切割加工柔性材料，如布料、紙張、塑料板、橡膠等，如用激光進行服裝剪裁，可節(jié)約衣料10%～12%，提高功效3倍以上。

從技術(shù)經(jīng)濟角度不宜制造模具的金屬鈑金件，特別是輪廓形狀復(fù)雜，批量不大,一般厚度；12mm的低碳鋼、；6mm厚的不銹鋼，以節(jié)省制造模具的成本與周期。已采用的典型產(chǎn)品有：自動電梯結(jié)構(gòu)件、升降電梯面板、機床及糧食機械外罩、各種電氣柜、開關(guān)柜、紡織機械零件、工程機械結(jié)構(gòu)件、大電機硅鋼片等。遼寧科技大學(xué)學(xué)生論文

裝飾、廣告、服務(wù)行業(yè)用的不銹鋼（一般厚度3mm）或非金屬材料（一般厚度20mm）的圖案、標(biāo)記、字體等。如藝術(shù)照相冊的圖案，公司、單位、賓館、商場的標(biāo)記，車站、碼頭、公共場所的中英文字體。

要求均勻切縫的特殊零件。最廣泛應(yīng)用的典型零件是包裝印刷行業(yè)用的模切版，它要求在20mm厚的木模板上切出縫寬為0.7~0.8mm的槽，然后在槽中鑲嵌刀片。使用時裝在模切機上，切下各種已印刷好圖形的包裝盒。國內(nèi)近幾年來應(yīng)用的一個新領(lǐng)域是石油篩縫管。為了擋住泥沙進入抽油泵，在壁厚為6~9mm的合金鋼管上切出0.3mm寬的均勻切縫，起割穿孔處小孔直徑不能大于0.3mm，切割技術(shù)難度大，已有不少單位投入生產(chǎn)。

國外除上述應(yīng)用外，還在不斷擴展其應(yīng)用領(lǐng)域。

⑴采用三維激光切割系統(tǒng)或配置工業(yè)機器人，切割空間曲線，開發(fā)各種三維切割軟件，以加快從畫圖到切割零件的過程。

⑵為了提高生產(chǎn)效率，研究開發(fā)各種專用切割系統(tǒng)，材料輸送系統(tǒng)，直線電機驅(qū)動系統(tǒng)等，如今切割系統(tǒng)的切割速度已超過100m/min。

⑶為擴展工程機械、造船工業(yè)等的應(yīng)用，切割低碳鋼厚度已超過30mm，并特別注意研究用氮氣切割低碳鋼的工藝技術(shù)，以提高切割厚板的切口質(zhì)量。因此在中國擴大CO2激光切割的工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，解決新的應(yīng)用中一些技術(shù)難題仍然是工程技術(shù)人員的重要課題。

結(jié)論

激光從提出到變?yōu)楝F(xiàn)實的發(fā)展史用了幾十年，從初生到今天無處不再又是幾十年，激光及應(yīng)用實際上是隨著社會需求的進步而得以發(fā)展。激光的出現(xiàn)和發(fā)展又帶動了光學(xué)，實驗等學(xué)科的發(fā)展。從社會角度看，激光的產(chǎn)生改變了人們的生活，使之更加方便快捷。隨著科技的發(fā)展，激光技術(shù)必將得到更加廣泛的應(yīng)用于我們世界的各個方面，使人類的科技不斷進步。我也堅信，我國的激光技術(shù)也將會達到世界領(lǐng)先的水平，為我國各行各業(yè)的發(fā)展提供有利的條件！

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第五篇：電化學(xué)傳感器法在甲醛檢測領(lǐng)域的應(yīng)用

電化學(xué)傳感器法在甲醛檢測領(lǐng)域的應(yīng)用

目前用于甲醛的測定方法很多，許多分析方法也是與采樣方法聯(lián)合使用，相輔相成。甲醛的檢測方法主要可分為光譜法、色譜法、分光光度法和電化學(xué)傳感器法。

隨著現(xiàn)代電子技術(shù)的迅速發(fā)展，傳感技術(shù)已形成一個獨立的新興的高科技領(lǐng)域。傳感器法主要基于電化學(xué)原理，具有操作簡便、攜帶方便、快速靈敏等優(yōu)點，同時還可以直接現(xiàn)場檢測甲醛濃度，檢驗當(dāng)時顯示出結(jié)果，以滿足快速檢測甲醛的要求。根據(jù)甲醛氣體傳感器的敏感材料的不同，其類型主要分為氧化物型、聚合物型、金屬納米粒子型以及其他材料甲醛氣體傳感器。1.基于氧化物的甲醛氣體傳感器

金屬氧化物甲醛氣體敏感材料是近年來研究最多，應(yīng)用也最為廣泛的氣體敏感材料，它具有響應(yīng)速度快、穩(wěn)定性高、靈敏度較好、使用方便等優(yōu)點。其中，基于金屬氧化物的甲醛氣體傳感器主要集中在TiO2，SnO2，NiO，In2O3等氧化物材料上，這些金屬氧化物對甲醛有較高的靈敏度，并且制備的甲醛傳感器也具有良好的性能。除了金屬氧化物之外，一些半導(dǎo)體氧化物也表現(xiàn)出其在甲醛傳感器上的優(yōu)異性能，如SiO2。2.基于聚合物的甲醛氣體傳感器

隨著研究的深入，利用甲醛與有機化合物之間的化學(xué)反應(yīng)引起的顏色變化，然后通過色譜法進行檢測的聚合物甲醛氣體敏感材料也取得了較大的發(fā)展。Srinives S等人以伯胺官能化聚苯胺（PANI）納米薄膜為基體制造了化學(xué)電阻傳感器。這種聚合物材料傳感器最低檢測極限400×10-9，并且在丙酮和甲酸氣氛下對甲醛有良好的選擇。3.基于納米材料的甲醛氣體傳感器

金屬納米粒子具有良好的催化性能，對甲醛分子也表現(xiàn)出良好的催化氧化活性。Zhou Z L等人通過電化學(xué)沉積法將Pt-Pd納米合金沉積到全氟磺酸薄膜修飾的玻碳電極上。通過該電極的循環(huán)伏安法和線性掃描伏安法研究其電催化行為，結(jié)果表明，甲醛的氧化和電催化活性在10 μm～1 mm范圍內(nèi)呈現(xiàn)出線性關(guān)系，寬的線性范圍和高靈敏度使得它在甲醛傳感器領(lǐng)域有很大的應(yīng)用價值。4.基于其他材料的甲醛氣體傳感器

除上述材料之外，石墨烯、碳納米管以及一些生物材料也被用于甲醛氣體敏感材料的制備。納米結(jié)構(gòu)的氧化物、高分子聚合物、金屬納米粒子以及石墨烯具有獨特的電子結(jié)構(gòu)和豐富的形貌結(jié)構(gòu)，這些對提高甲醛氣體檢測的靈敏度和選擇性有明顯的促進作用。但也應(yīng)該注意到，對于基于金屬氧化物的甲醛氣體傳感器仍然存在響應(yīng)時間長，電阻溫度系數(shù)大等缺點。提高金屬氧化物膜的制備技術(shù)和表面修飾技術(shù)，以獲得性能良好的氣體敏感材料是制備基于金屬氧化物膜材料甲醛氣體傳感器的核心。