Computer-assisted spim-like methods (SPIM, MSPIM, MUVISPIM & PIV / LDV / LDA / LDF based on SPIM-like setups) as novel tools for dynamic analysis of supercritical fluid fluxes and oriented complex fluids with soft matter structures

Предлагается новая идеология объемной визуализации потоков сверхкритических флюидов при использовании установок с несколькими объективами (мультиобъективная микроскопия) в геометриях SPIM, MSPIM, MuViSPIM и им подобных. Измерения производятся в термохимически-стойких трубках / колонках / капиллярах, прозрачных для используемого диапазона излучений. Несмотря на то, что, по определению, сверхкритические флюиды, обладая достаточно высокой плотностью (как в жидкости) и низкой вязкостью, при отсутствии межфазной границы, не характеризуются наличием поверхностного натяжения, имеется ряд технических приемов, базирующихся на внедрении микрогетерогенных сред, а также диспергированных терморезистентных флуоресцентных меток в носитель в количествах, при которых существенного вклада в термические и аддитивно трактуемые физико-химические свойства и характеристики сверхкритической жидкости агент визуализации не вносит. Используя цейтраферные / time-lapse-техники регистрации с достаточными временами интегрирования и строя векторные поля с трассированием (отслеживанием траекторий) одиночных частиц и реконструкцией их характеристик c использованием математических принципов и алгоритмов оптической велосиметрии движения частиц в потоке (в особенности - PIV - Particle Image Velocimetry), возможно отслеживать динамику флюидов в отслеживаемом объеме в 3D-поле зрения мультиобъективной установки с достаточным временным и пространственным разрешением. Аннотируется применимость двух-, трех- и четырехобъективных конфигураций в описанном принципе измерений. Указывается на препятствие к внедрению подобных методов, заключающееся в существенном финансировании, необходимом для закупок необходимого числа специализированных объективов. Предлагается ряд качественно новых более дешевых схем, в частности - замена множества объективов в единой плоскости на вращаемый в этой плоскости один объектив, что заимствовано из более ранней разработки авторов, GMCC_CCI (Goniometric Microscopy in Cylindrical Coordinates for Chromatographic Column Imaging). При внедрении дополнительной схемы, обеспечивающей многоугловое позиционирование плоскости, в которой вращаются тубус и объектив, система преобразуется в многоосную, аналогичную MAGMCC_CCI (Multi-Axis Goniometric Microscopy in Cylindrical Coordinates for Chromatographic Column Imaging). Гибридизация методов велосиметрии и микроск пии, подобная имплементациям данного подхода, реализуемым в «microPIV» (на флюидном чипе), может быть реализована и в SPIM-подобных системах, когда чип может быть размещен между объективами и рассматриваться с нескольких сторон, а материал и геометрия чипа в целом не вносят оптических аберраций и иных артефактов в результирующее изображение и результат его обработки вышеуказанными алгоритмами.