A technique for measuring surface temperature field in micro scale is newly proposed, which uses temperature-sensitive fluorescent (TSF) dye coated on the surface and is easily implemented with a fluorescence microscope and a CCD camera. The TSF dye is chosen among mixtures of various chemical compositions including rhodamine B as the fluorescent dye to be most sensitive to temperature change. In order to examine the effectiveness of this temperature measurement technique, numerical analysis and experiment on transient conduction heat transfer for two different substrate materials, i. e., silicon and glass, are performed. In the experiment, to accurately measure the temperature with high resolution temperature calibration curves were obtained with very fine spatial units. The experimental results agree qualitatively well with the numerical data in the silicon and glass substrate cases so that the present temperature measurement method proves to be quite reliable. In addition, it is noteworthy that the glass substrate is more appropriate to be used as thermally-insulating locally-heating heater in micro thermal devices. This fact is identified in the temperature measuring experiment on the locally-heating heaters made on the wafer of silicon and glass substrates. Accordingly, this technique is capable of accurate and non-intrusive high-resolution measurement of temperature field in microscale.
The effects of substrate material on the local heating performance of microheaters are studied by both numerical analysis and experiment. Transient conduction analysis shows that the substrate material with low thermal conductivity is critical to the local heating and fast response. A measurement technique for surface temperature field in microscale is newly proposed, which uses temperature sensitive fluorescent dye coated on the surface. The measured surface temperature fields on microheater arrays fabricated on different substrates are presented.
The exciplex fluorescence technique with the TMPD (tetamethyl-Ρ-phenylene-diamine) / naphthalene dopant system was applied in a combustion-type constant-volume spray chamber. A detailed set of calibration experiments has been performed in order to quantify the TMPD fluorescence signal. It has been demonstrated that the TMPD fluorescence intensity was directly proportional to concentration, was independent of the chamber pressure, and was not sensitive to quenching by either water vapor or carbon dioxide. Using a dual heated-jet experiment, the temperature dependence of TMPD fluorescence up to 1000 K was measured. The temperature field in the spray images was determined using a simple mixing model, and an iterative solution method was used to determine the concentration and temperature field including the additional effects of the laser sheet extinction. The integrated fuel vapor concentration compared favorably with the measured amount of injected fuel when all of the liquid fuel had evaporated.
Using a squash plant, a chilling-sensitive species, and a spinach plant, a chilling-resistant one, effects of chilling temperature on the photosynthetic machinery were studied in terms of chlorophyll fluorescence. When thylakoid membranes were isolated and subjected to incubation at different temperatures, spinach showed stable photosystem II activity at the low temperature side, in contrast to squash which showed quite severe inactivation at low temperature. When parameters of chlorophyll fluorescence were examined, chilling in darkness did not affect either Fv/Fm or photochemical and non-photochemical quenching, in both types of plants. However, chilling of squash plants under irradiance of medium intensity caused a specific decrease in Fv/Fm accompanied by a decline in energy-dependent quenching. Contrastingly, photosystem li of spinach plants were not much affected by light-chilling. When the pool size of zeaxanthin was examined after exposure to high light at different temperatures, squash plants was shown to have a much lower content of antheraxanthin + zeaxanthin, as compared to spinach plants, during low-temperature photoinhibition. These results suggest that chilling-sensitive plants have low capacity to dissipate excitation energy nonradiatively, when they are exposed to low-temperature photoinhibition, and, as a consequence, more vulnerable to photoinhibitory, damage to the photosynthetic apparatus.
온도에 의존하여 졸-젤 전이를 나타내는 온도민감성 리포솜을 함유하는 폴리 N-이소프로필아크릴아마이드 젤을 제조하였다. 온도민감성 리포솜의 표면은 3$0^{\circ}C$에서 하한임계용액온도를 나타내는 N-이소프로필아크릴아마이드와 옥타데실아크릴레이트의 공중합체를 이용하여 변형시켰다. 표면이 변형된 온도민감성 리포솜을 폴리 N-이소프로필아크릴아마이드 수용액에 혼합하였다. 혼합용액을 하한임계용액온도 이상으로 가열했을 때 물리적으로 가교결합이 이루어진 젤의 형태가 이루어지며, 이때 온도 민감성 리포솜이 함유된 폴리 N-이소프로필아크릴아마이드 젤이 만들어진다. 온도민감성 리포솜으로부터 약물의 방출은 형광강도를 측정하여 결정하였다. 폴리 N-이소프로필아크릴아마이드 젤 내부의 온도민감성 리포솜으로부터 약물의 방출은 온도가 증가할수록 지속적인 방출을 나타내었다.
The changes of O-J-I-P transients were investigated using leaves of four subtropical plant species (Crinum asiaticum var. japonicum, Osmanthus insularis, Chloranthus glaber and Asplenium antiquum) under the natural conditions in winter, in order to select the stress indicators for diagnosing physiological states of plants under low temperature. In the O-J-I-P transients of these species, the fluorescence intensity was found to be higher in O-step and lower in P-step in winter than in summer. Particularly, the fluorescence intensity of the P-step in Crinum asiaticum var. japonicum was lower than those of other three plant species, indicating that Crinum asiaticum var. japonicum is the most sensitive to low temperature. Of the chlorophyll fluorescence parameters derived from O-J-I-P transients of four subtropical plants, Fm, Fv/Fo, ABS/CS, TRo/CS, $\phi_{po}$ and $\phi_{po}/(1-\phi_{po})$ decreased significantly with the increase of Fo, Sm, N, EToICS, ETo/RC and $\psi_o/(1-\psi_o)$ depending on temperature drop in winter. Therefore, these parameters could be used as indicators for estimating low temperature stress and diagnosing physiological states of plants under the natural conditions in winter.
The fluorescence intensity of khellin-dimethylfumarate C$_4$-cycloadduct (KDF) is very sensitive to temperature and to the nature of solvents, especially hydrogen-bonding ability. The fluorescence quantum yields of KDF in ethanol and isopentane at 77K are 0.73 and 0.54, respectively, both of which are much larger than the room temperature values. The phosphorescence lifetime is very long and decreases with decreasing the solvent polarity. The phosphorescence and fluorescence quantum yield ratio is very small and decreases with decreasing solvent polarity. The solvent relaxation plays an important role in the excited states of KDF. The internal conversion is a major decay process of the excited singlet state of KDF in all the solvents used at room temperature.
For three cultivars of chilling-sensitive cucumber plants, chilling sensitivity was evaluated in terms of photosynthetic activity using Chl fluorescence techniques. Low-temperature treatment caused a decrease in photosynthetic activities of cucumber leaves, measured as CO$_2$ exchange, as well as the decrease in the stomatal conductance. FR of the three cultivars decreased after chilling for 24 h in light and the extent of decline of F$_R$ was the greatest in 'Chosaeng' cultivar. When these plants were recovered from light-chilling, 'Chosaeng' and 'Samchuk' cultivars did not fully restore the original value of F$_R$ after 24 h of recovery, in contrast to 'Ilmi' cultivar which showed a rather efficient recovery. The results of FR study showed that 'Chosaeng' was most susceptible, whereas Ilmi was most resistant, to chilling among the three cultivars of cucumber plants. When quenching coefficients for chlorophyll fluorescence was analyzed after chilling the cucumber plants for 24 h in light, 'Chosaeng' elicited more rapid declines in the coefficients for photochemical quenching (qQ), non-photochemical quenching (qNP) and energy-dependent quenching (qE) than 'Ilmi' and 'Samchuk'. The implications of these observations are discussed in relation to the growth habits of the respective cultivars in the field. The results showed that measurement of chlorophyll fluorescence was an effective means of screening chilling tolerance of cucumber plants. Furthermore, the study on the chlorophyll fluorescence induction and fluorescence quenching charactersitics showed that low temperature could accelerate inhibition of photosynthesis in chilling-sensitive plants, by limiting Calvin cycle activity and disrupting, in part, the energy dissipation mechanims of the photosystem II.
The fluorescence quantum yield of khellin is sensitive to temperature and to the nature of solvents, especially the proton-donating ability in solute-to-solvent hydrogen bonding. The intersystem crossing quantum yields are 0.4 and 0.15 in acetonitrile and ethanol, respectively. The fluorescence quantum yields in ethanol and isopentane at 77 K are 0.61 and 0.07, respectively, both of which are much larger than the values at room temperature. The phosphorescence lifetime is relatively long and decreases with decreasing solvent polarity. The phosphorescence to fluorescence quantum yield ratio is very small and remains unchanged in various solvents. The results suggest that internal conversion is an important decay channel of the excited singlet state of khellin, especially in the hydrogen-bonding hydroxyl solvents.
Carbon monoxide (CO) is not only an important intermediate species in chemical reaction mechanisms of hydrocarbon fuel combustion, but also a crucial pollutant species emitted from automotive engines. To better understand the physical processes impacting CO emissions, the development of laser-based measurement techniques that can visualize in-cylinder CO distributions is desirable. Among these techniques, Laser-Induced Fluorescence (LIF) is a sensitive and species-selective detection technique capable of good spatial resolution. However, some technical matters such as deep UV excitation, severe pressure dependency of the LIF signal, and potential interference from other species have been major challenges for CO LIF application. This study is focused on investigating the feasibility of CO two-photon LIF in a direct-injection diesel engine operating at typical pressure and temperature conditions with commercial grade diesel fuel. Spectroscopic analysis shows that the CO fluorescence signal can be separated from $C_2$ Swan band or broadband fluorescence from PAHs when the signal is collected near 483 nm. The signal-to-noise ratio of CO LIF deteriorate rapidly as pressure is increased, following $P^{-1.49}$ which matches the theoretical signal pressure dependency.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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