英国Biox–Epsilon E100型介电成像系统

英国Biox Systems Ltd 公司隆重推出最新产品 ——Epsilon介电成像系统。Epsilon是基于电容测量原理,通过对材料近表面的介电常数(Ԑ)的测量来进行材料表面成像的。它使用一个固态阵列电容传感器来记录材料表面介电常数图像,空间分辨率为50μm,帧速率可达10帧/秒。它利用其专有的电子和信号处理算法,把高度非线性灰度信号转换为一个校准过的,线性的介电常数,以适应于广泛的,不同材料的测量。Epsilon介电成像系统可以用于体内、半体内、或体外的软绝缘材料的成像,如动物和植物组织,聚合物,橡胶,纺织品,蜡,脂肪,凝胶液体和粉末。它也可以用于纺织品的透湿性,或溶剂通过薄膜渗透的动态过程的研究。

Epsilon E100 型介电成像系统的仪器指标:

  1. 电容CMOS指纹阵列传感器
  2. 50μm的图像分辨率,~20μm的深度分辨率。
  3. 传感面积12.8×15mm,并有2μmSiO2表面保护层
  4. 经过校准的相对电容(介电常数)测量范围为从空气(Ԑ=1)到水(Ԑ=80)
  5. 传感器由簧承载,具有稳定的接触压力
  6. 可通过USB连接到PC或笔记本电脑实现电源供应和数据传输
  7. 快照,连拍和视频成像能力
  8. 视频捕捉可达10帧/秒
  9. 工业标准的图像文件格式
  10. 兼容所有的WindowsXP/Vista/7/8操作系统(除了64位的XP)
  11. 标准图像采集软件免费升级
  12. 不断更新的可供选择的图像处理模块
  13. 一年硬件保修

Epsilon独家的提供了一种经过校准的,并同近表面的绝缘介电常数Ԑ具有线性关系的接触成像能力。这种能力在下图中以亮蓝色的线来显示。

 

纵坐标表示图像强度,提供了8bit灰度图像的0-255范围。横坐标表示绝缘介电常数,横跨了空气(Ԑ=1)到水(Ԑ~80,根据温度)这个范围。横坐标中也显示了一些常见的液体的绝缘介电常数,通过这些来显示Epsilon对近表面的介电常数Ԑ具有线性关系。

相比之下,从图中可以看出(上图的橙色线),典型的指纹传感器对近表面的介电常数Ԑ的响应是完全不同的。在低绝缘介电常数下,读数超出量程,产生了最大强度的图像(=255,白色)。这可以提供统一的图像背景,即使是在传感器表面有脏物的情况下。在高绝缘介电常数下,这种响应是非线性的,并且敏感性逐渐降低。这将导致在较大范围的皮肤介电常数(水合)数值下指纹曲线对应成像呈现持续的黑暗。因此,指纹传感器能很好的应用于指纹提取,但对于定量成像任务效果并不怎么好。

原本的指纹传感器对绝缘介电常数的线性化响应是通过以下2点来实现的;1. 改变读出电子学的运行特性来使得整个目标绝缘介电常数都处于传感器能够识别的范围内2. 通过对传感器和读出数的处理进行数学模型的模拟实现最终信号的线性化。这个数学模型需要两个常量,这个常量通过空气和水作为参照物质进行校准。校准数据和其他设置存储于Epsilon仪器内部的闪存盘内,可通过与图像传感器相同的USB连接到电脑上。

校准之后会出现一个绝缘介电常数和展示的图像强度之间的直接比例,比例常数为3。这提供了8位(0-255)强度范围的绝缘介电常数的最佳绘制,用于展示和存储图像,最大介电常数为85。

猪皮样本表面外部(左)和内部(右)的快照图片,用于测量溶剂渗透动态和不均匀性。

 

  1. Epsilon Model E100

Epsilon是一个新型接触成像系统,接触它的CMOS陈列传感器表面可以捕捉绝缘材料的绝缘介电常数图像。该系统包括一个手持式探头,停机底座和体外底座,安全地存储在其为此特别设计的便携箱里。该系统装备起来快速又简单,只需通过 USB连接到电脑或笔记本。

  1. Hand-held  Probe  手持式探头

探头手柄是由耐溶剂的缩醛共聚物加工而成的。探头设计成防化学腐蚀的。传感器带有弹簧加载是为了在试验中可以控制样本的接触力。

  1. Parking Stand 停机底座

停机底座合并了一个导电容器来作为法拉第氏罩以保护传感器,防止静电。

  1. In-Vitro Stand 体外底座                 

体外底座为装入探测器使其传感表面水平且面朝上提供了一个稳定的基础。这使得分离的软性材    料和液体能够被研究。它有两个立柱能装上可调节高度的测量配件。

  1.  In-Vitro  Accessories 体外配件

标准配件包括内直径为5mm和8mm的中空腔体以及一个固体压塞,用于研究体外固态材料比如树叶。
将这些附件滑入支架安装环,由中央尼龙螺钉固定。此外还有一个配套的盖子用来减少中空腔体中挥发性溶剂蒸发。使用中空腔体研究溶剂透过薄膜的渗透。这样的测量可补充传统Franz细胞膜测量中细胞膜 不均匀性的特征。

  1.  Software  软件

软件功能有快照、连拍、视频图像捕捉、存储和分析截屏(左图)显示了在快照模式下的设置。
将事件触发设置成10%介电常数,将延时设置1秒。