Пеллетрон роял 30 отзывы: Купить пеллетный котел Пеллетрон 30 кВт в Краснодаре 🔥 Котел на пеллетах Pelletron ROYAL
ПЕЛЛЕТРОН
ROYAL-II Что нового?
PELLETRON ROYAL 30 — пеллетный котел для требовательных потребителей. В котле ROYAL 30 собраны самые современные технологии пеллетного отопления.
1. Встроенный дымосос. Снижает вес котла, повышает КПД и позволяет котлу работать с коротким дымоходом | 19. Пятиходовой вертикальный теплообменник с КПД на 95% и не требует частого обслуживания | 18. GSM для удаленного контроля и управления. | 17. Бункер 300 литров с герметичной крышкой и смотровым окном |
2. Интуитивно понятный интерфейс с сенсорным экраном и управлением одной кнопкой |
| 16. Систем контроля горения. Обеспечивает стабильную работу котла в широком диапазоне мощности | |
3. Надежный многофункциональный промышленный контроллер с архитектурой Mitsubishi Electric | 15. Полностью автоматическая система розжига. Не требует Вашего вмешательства | ||
4. Система подачи вторичного воздуха в ядро факела | 14. Двухступенчатый мотор редуктор с высоким крутящим моментом | ||
5. Самоочищающаяся реторта | 13. Система антизаклинивания шнека с датчиком вращения и реверсом | ||
6. Основная дверца с жаропрочной футеровкой | 12. Двухшнековый подающий механизм со шлюзовой камерой. | ||
8. Внешний зольный ящик большого объема для редкого золоудаления | 9. Встроенная система золоудаления | 10. Электромагнитный клапан пожаротушения для полной безопасности | 11. Крышки сервисного обслуживания на случай попадания в топливо твердых предметов |
Какие преимущества дает Вам котел R30?
Низкая трудоемкость обслуживания котла R30. Оптимальный, для отапливаемых площадей, размер бункера сокращает периодичность загрузки топлива. Легкосъемная поворотная реторта новейшей конструкции позволяет существенно увеличить интервалы обслуживания (чистки), в том числе позволяет котлу работать на спекающейся грануле (серой, агро) без увеличения трудоемкости обслуживания. Шнековое золоудаление во внешний зольный ящик позволяет уплотнить золу и повысить емкость зольного ящика до десяти и более бункеров топлива, что так же увеличивает интервал золоудаления. Вертикально построенный теплообменник требует обслуживания 1-2 раза за сезон.
Полностью автоматический режим старт-стоп и удаленное управление. При отключении электроэнергии котел погаснет, после включения электроэнергии котел автоматически запустится. GSM модуль позволяет получать информацию о работе котла и управлять практически всеми параметрами работы.
Многофункциональный контроллер. Котел имеет встроенный контроллер с графическим сенсорным дисплеем. Контроллер позволяет не только настраивать работу котла, но и применять погодозависимое управление, четыре режима управление насосами и пр.
Работа на любом пеллете. Котел может использовать как древесный пеллет, так и более дешевые сорта пеллета: из лузги, гречихи, льна, соломы. Котел может работать на сильно спекающихся видах пеллета. Вы не ограничены в выборе пеллета одним поставщиком и можете использовать наиболее выгодные предложения рынка.
Низкие эксплуатационные затраты. Благодаря пятиходовому теплообменнику с факельной камерой, котел имеет КПД не ниже 95% во всем рабочем диапазоне. Встроенный дымосос позволяет не расходовать тепло на создание самотяги и полностью использовать его в котле. Температура дымовых газов на выходе из котла не превышает 100С.
Широкий рабочий диапазон. Котел имеет бесступенчатую модуляцию мощности в режиме горение (с удержанием пламени) в диапазоне 5-100% мощности, причем в случае погасания пламени, котел автоматически восстанавливает горение. При избытке мощности котел перейдет в режим остановки, а затем самостоятельно восстановит горение, применяя или не применяя фен по необходимости. Широкий рабочий диапазон позволяет использовать котел весь отопительный сезон не переходя на электроотопление, а так же летом для ГВС.
Высокие экологические показатели. Плавная регулировка мощности с удержанием пламени вплоть до минимальных значений вместо регулировки при помощи включения выключения вентилятора (максимальная мощность — минимальная мощность) обеспечивает бездымную работу котла, полное сгорание и минимальный расход топлива.
Работа с коротким дымоходом. Встроенный дымосос и бездымная работа позволяют эксплуатировать котел с коротким дымоходом. Это существенно упрощает логистику дымоудаление, позволяет существенно сэкономить на монтаже котельной.
Безопасность эксплуатации
Универсальность применения. Котел работает с любыми системами отопления и ГВС: радиаторами, теплыми полами, бойлером косвенного нагрева.
Самые современные технологии
Пеллетная горелка R30 имеет мощный малошумный двухступенчатый редуктор с высоким крутящим моментом. Двухшнековая подача с датчиком вращения прямого действия определяет вращение вала в реальном времени, при заклинивании шнека (попадания твердого предмета) мгновенно останавливает двигатель, не допуская его перегрузки, и начинает процедуру расклинивания с использованием реверса. Три сервисных люка позволяют при необходимости извлечь застрявший предмет без съема горелки.
Двухшнековая конструкция обеспечивает противопожарный зазор между потоком пеллета и физически исключает возможность распространения пламени в бункер. Кроме того четыре температурных датчика следят за температурой шнековой подачи и при опасности возгорания проталкивая тлеющее топливо внутрь реторты, а в критической ситуации задействуя электромагнитный клапан пожаротушения, установленный в верхней части шлюза. Электромагнитный клапан многоразового действия и не требует замены после срабатывания.
В котле R30 использована вращающаяся реторта с щелевой подачей воздуха, в которой щель полностью очищается за счет вращения реторты, что позволяет использовать более спекающиеся виды топлива, чем в реторте с подачей воздуха из неочищающихся отверстий. Вращающаяся реторта обеспечивает разрушение коржа спекшегося шлака, позволяя использовать различные виды топлива в том числе высокозольные и интенсивно спекающиеся. В отдельных случаях, при использовании топлив, интенсивно налипающих на реторту, предусмотрен скребок дополнительной очистки реторты.
Механизм золоудаления обеспечивает равномерный сбор золы с внутреннего зольника котла, ее транспортировку во внешний зольный ящик. При транспортировке золы происходит ее троекратное уплотнение, поэтому периодичность очистки зольного ящика снижается, что особенно актуально при использовании высокозольных видов топлива.
Теплообменник котла выполнен из углеродистой котловой стали толщиной 5 мм и рассчитан на давление теплоносителя до 3 Атм. В теплообменнике используются вертикальные трубки на которых не оседает зола, что снижает необходимость чистки до 1-2 раз в год. Теплообменник имеет пятиходовую конструкцию. За счет применения дымососа с высоким разрежением, в котле достигается высокая скорость движения газов по трубкам, что обеспечивает устойчивый турбулентный режим теплообмена без использования турбулизаторов. КПД котла достигает 95%. Теплообменник имеет дверцу с жаростойкой керамической изоляцией.
Розжиг котла выполняется вынесенным из зоны горения нагревателем на керамическом основании с собственным вентилятором и термопредохранителем. Данное решение обеспечивает быстрый малодымный розжиг, высокую надежность и большой ресурс нагревателя, который не подвергается нагреву при горении котла.
PELLETRON ROYAL 30 — котел моноблок, содержит все необходимое для работы: теплообменник, горелку, дымосос, бункер, зольный ящик, автоматику управления и пр. Котел не нуждается в сборке и настройке, его можно сразу включать в розетку и запускать в работу. Котел очень компактный и не требует большой котельной. Современные технологии позволили нам снизить вес котла до 220 кг, что очень облегчает его транспортировку к месту монтажа.
Котел PELLETRON ROYAL 30 предназначен для работы на белой, серой и агрогрануле (например из лузги) с ненормированной зольностью. Использование серой гранулы индустриального качества делает котел более удобным в эксплуатации, снижает расходы на топливо, а при использовании агрогранулы расходы на топливо становятся ниже, чем при использовании магистрального газа. Использование в бытовом котле серой и агрогранулы стало возможным благодаря применению новой пеллетной горелки R30 с вращающейся ретортой, которая исключает спекание золы в процессе эксплуатации.
Горелка R30 рассчитана на непрерывную работу и имеет длительный срок службы. Горелка изготовлена из жаростойкой стали, имеет двушнековую подачу с воздушным шлюзом, встроенную систему пожаротушения, двухступенчатый мотор-редуктор и шестеренный привод рабочих валов, систему непрерывного золоудаления во внешний зольный ящик, систему антизаклинивания с автоматическим расклиниванием, механизм поворота реторты от основного рабочего вала, систему подачи вторичного воздуха через угли, легкосъемный скрепер (используется при работе на спекающейся грануле), легкосъемную поворотную реторту (просто снимается с горелки), несколько сервисных лючков для обслуживания шнека в случае попадания в пеллет посторонних предметов. Горелка имеет рабочий диапазон 5-100% номинальной мощности. Горелка имеет встроенный розжиг пеллета, что позволяет эксплуатировать котел в режиме старт-стоп.
Теплообменник котла PELLETRON ROYAL 30 с факельной камерой высокой тепловой напряженности, кожухотрубчатый, пятиходовой, турбулентный, с внешним зольным ящиком, легким доступом к нижней и верхней поворотным камерам, с предельно допустимым для котлов неконденсационного типа КПД 95% (с учетом КПД горелки). Внешний зольный ящик котла обеспечивает удобное и редкое золоудаление. Вертикальная организация тепловоспринимающих поверхностей существенно снижает налипание золы на стенки и позволяет выполнять очистку теплообменника (шомполение трубок) не чаще раза в 1-2 раза за сезон. Легкий доступ к поворотным камерам способствует снижению трудоемкости операций обслуживания. Предельно высокий КПД обеспечивает минимально возможный расход топлива 230 грамм на 1 кВт*ч тепловой энергии. Теплообменник изготовлен из гомогенной углеродистой котельной стали толщиной 5 мм.
Дымосос котла PELLETRON ROYAL 30 обеспечивает необходимое разряжение для работы горелки и теплообменника, удаление дымовых газов в атмосферу и позволяет эксплуатировать котел с коротким горизонтальным дымоходом. Дымосос построен на базе надежного общепромышленного бесколлекторного электродвигателя, имеет нержавеющее рабочее колесо. Управление мощностью котла осуществляется бесступенчатым регулированием оборотов дымососа, которое выполняется частотным преобразователем по команде контроллера.
Котел PELLETRON ROYAL 30 имеет стальной бункер объемом 300 литров (180 кг пеллета). Бункер выполнен герметичным, имеет герметичную крышку, что еще более повышает безопасность эксплуатации котла.
Контроллер котла PELLETRON ROYAL 30 обеспечивает работу котла во всем диапазоне рабочих мощностей, управление бойлером ГВС, авторозжиг и гашение, восстановление работы после отключения электроэнергии, контроль исправности и штатной работы механизмов горелки, контроль температуры теплоносителя, контроль температуры воздуха по комнатному и уличному датчику температуры, СМС управление: автоматическое оповещение о критичных событиях (например отключение электроэнергии), оповещение о параметрах работы по запросу, включение и выключение котла, изменение температуры и пр. Имеется возможность посмотреть различные виды статистики, график температуры и мощности и пр.
Управление котлом PELLETRON ROYAL 30 осуществляется при помощи удобного сенсорного дисплея с интуитивно-понятным интерфейсом.
Котел PELLETRON ROYAL 30 имеет следующие ступени защиты от возгорания топлива в бункере: механическую, термомеханическую, электронную, гидравлическую и воздушную. Более подробный ответ вы можете получить, позвонив в техподдержку. Котел имеет двойную систему защиты от перегрева теплоносителя.
Котел PELLETRON ROYAL 30 прошел полный цикл опытно-промышленных испытаний, в ходе которых показал высокую надежность, неприхотливость к топливу, низкую трудоемкость обслуживания и высокий уровень теплового комфорта, сравнимый с газовым отоплением. Это именно то, что вы хотели!
Пеллетный котел Пеллетрон ROYAL 30
1. Встроенный дымосос. Снижает вес котла, повышает КПД и позволяет котлу работать с коротким дымоходом
2. Интуитивно понятный интерфейс с сенсорным экраном и управлением одной кнопкой
3. Надежный многофункциональный промышленный контроллер с архитектурой Mitsubishi Electric
4. Система подачи вторичного воздуха в ядро факела
5. Самоочищающаяся реторта
6. Основная дверца с жаропрочной футеровкой
8. Внешний зольный ящик большого объема для редкого золоудаления
9. Встроенная система золоудаления
10. Электромагнитный клапан пожаротушения для полной безопасности
11. Крышки сервисного обслуживания на случай попадания в топливо твердых предметов
12. Двухшнековый подающий механизм со шлюзовой камерой.
13. Система антизаклинивания шнека с датчиком вращения и реверсом
14. Двухступенчатый мотор редуктор с высоким крутящим моментом
15. Полностью автоматическая система розжига. Не требует Вашего вмешательства
16. Систем контроля горения. Обеспечивает стабильную работу котла в широком диапазоне мощности
17. Бункер 300 литров с крышкой и смотровым окном
18. GSM для удаленного контроля и управления.
19. Пятиходовой вертикальный теплообменник с КПД на 95% и не требует частого обслуживания.
Низкая трудоемкость обслуживания. Котел Royal имеет недельный цикл обслуживания: засыпать топливо в котел (если дом примерно 150 кв.м.) придется в среднем примерно раз в неделю. Удалять золу из зольного ящика — и того реже.
Длительное время работы — главное преимущество. Котел Royal 30 имеет бункер объемом 300 литров. Бункер котла — это как бензобак автомобиля — чем он больше тем дольше котел будет работать на одной загрузке. Впрочем убедитесь в возможностях котла, самостоятельно рассчитав время его работы.
Общие технические характеристики котла Pelletron R30
|
Круглый год на пеллете. Котел Pelletron R30 имеет рабочий диапазон мощностей 0-100%. Подобный диапазон позволяет эксплуатировать котел круглый год: зимой отопление + ГВС, летом только ГВС.
Простая и редкая чистка. Котел Pelletron R30 нуждается в чистке раз в месяц или реже. Вы не утомитесь, работая с нашим котлом.
Чистая котельная. Котел Pelletron R30 практически не имеет внешних выбросов, у Вас всегда будет чистая котельная и свежий воздух.
Бездымная работа. Котел Pelletron R30 обеспечивает бездымное сгорание топлива практически во всем рабочем диапазоне. Это не только комфорт Вашего дома, но и Ваша забота об экологии.
Низкий расход топлива. Котел Pelletron R30 имеет высокое качество сгорания топлива во всем диапазоне используемых мощностей, что позволяет снизить расход пеллета до 230 грамм на кВт/ч тепловой энергии.
Работа со всеми системами отопления. Котел Pelletron R30 может работать с любыми системами отопления и ГВС: радиаторами, теплыми полами, бойлером косвенного нагрева и пр. Управление температурой приборов отопления и воздуха осуществляется наиболее современным способом — изменением протока теплоносителя.
Защита от неприятностей. Котел Pelletron R30 оснащен несколькими системами безопасности исключающими возгорание топлива в бункере, перегрев теплоносителя, поломку элементов котла вследствие их перегрева или заклинивания. После отключения электроэнергии котел возобновит работу автоматически.
Работа с теплоаккумулятором. Котел Pelletron R30 может работать как с теплоаккумулятором, так и без него.
Цена на котел указана без НДС
Пеллетные котлы Пеллетрон U25 и U35: отзывы владельцев
Здесь вы узнаете:
Отечественные отопительные котлы хороши тем, что они полностью адаптированы к российским условиям эксплуатации. Они отличаются выносливостью и могут работать при самых высоких нагрузках. Особой популярностью пользуются модели, способные сжигать самые разные виды топлива – от угля до пеллет. При их выборе потребители часто руководствуются откликами других покупателей. А в нашем обзоре мы публикуем отзывы владельцев о котле Пеллетрон U25 и его более мощном аналоге U35. Узнайте, что представляет собой это отопительное оборудование и стоит ли его покупать.
Описание котлов
Выбирая пеллетный котел Пеллетрон, обратите внимание на модели U25 и U35. Это не пеллетные, а универсальные агрегаты, способные работать на любых видах твердого топлива. Представленные котлы являются шахтными. Их главная особенность – возможность бездымной загрузки горючего. Рассмотрим их достоинства и характеристики:
- Технология горения – нижняя. То есть, пламя горит в нижней части кладки, вырываясь оттуда в сторону теплообменника;
- Легкое обслуживание теплообменника – обеспечивается удачной конструкцией;
- Внушительный объем загрузочных камер – 80 литров для младшей модели и 110 для старшей. И без всяких отзывов становится понятно, что это плюс;
- Охлаждаемый водой колосник – он легко поддается очистке без остановки всего агрегата;
- Регулировка интенсивности горения – обеспечивает автоматическое поддержание заданной температуры теплоносителя;
- Надежный жаротрубный теплообменник – он выполнен из толстой стали, а его большая площадь обеспечивает быстрый нагрев теплоносителя;
- Надежная работа на любых видах топлива – пеллеты, каменный уголь, антрацит, евродрова и брикеты, а также традиционные дрова, в том числе и с повышенной влажностью;
- Предельно простая конструкция – здесь практически нечему ломаться;
- Верхнее расположение загрузочной дверцы – удобная загрузка топлива. Просто забейте им шахту доверху и закройте крышку.
Котел Пеллетрон U25 обладает мощностью 3-25 кВт, чего хватает для обогрева помещений площадью до 250 кв. м. Его коллега, котел Пеллетрон U35, более мощный – максимальный предел составляет 35 кВт, что соответствует площади до 350 кв. м.
При использовании дров обращайте внимание на длину поленьев. Для котла U25 их длина ограничена 400 мм, для котла U35 – 550 мм.
Несомненным преимуществом, которое просматривается в отзывах, является наличие встроенных ТЭНов. Они включаются только тогда, когда основное горючее в агрегатах заканчивается, а теплоноситель начинает остывать. В этот момент включаются ТЭНы, их мощность для обоих моделей составляет 6 кВт. Этого недостаточно для разогрева отопительной системы, но для поддержки температуры хватает.
Учитывая высокую мощность нагревательных элементов, позаботьтесь о подведении отдельной питающей линии с проводниками подходящего сечения (оптимальным вариантом станет сечение 6 кв. мм.).
Отзывы владельцев
Пользовательские отклики крайне важны при выборе отопительного оборудования, так как позволяют избежать покупки заранее провальных котлов, эксплуатация которых сопровождается проблемами и поломками. Давайте рассмотрим отзывы о котлах Пеллетрон U35 и U25.
Константин, 38 лет
Появилось недавно желание купить пеллетный котел Пеллетрон, причем такой, чтобы одинаково хорошо работал на дровах, щепках, пеллетах и прочих древесных отходах. Полазив по сайту производителя, присмотрелся к моделям U25 и U35. Они довольно всеядные, могут работать на различных видах топлива, справляются даже с евродровами (прессованные такие чурбачки). Купил, установил, полетом полностью доволен – работает отлично, в доме тепло и комфортно, горит долго. Очень удобно загружать дрова. В дополнение к пеллетному котлу Пеллетрон U25 планирую приобрести горелку, чтобы он работал в полуавтоматическом режиме на пеллетах. Мой отзыв таков – штука отличная, можно брать.
Виталий, 34 года
В одном интернет-магазине наткнулся на котлы Пеллетрон U25 и U35, умеющие работать на пеллетах. Перед этим я читал про модель 20КТ, но она, по-видимому, снята с производства. Итого, для того чтобы я мог топить свой дом гранулированным топливом, мне нужно было приобрести сам котел и к нему пеллетную горелку от той же фирмы. Начал читать отзывы – их мало, но некоторые специалисты сетовали на не слишком надежную конструкцию этих агрегатов. Их отзывы говорили, что они слишком легкие. Как могут быть легкими 180 кг веса в U35 – не очень понятно. Решился на покупку, купил все необходимое оборудование. Установил, подключил, засыпал в пеллетную горелку горючее и начал тестировать. Все работает отлично, за исключением того, что мощность кажется не соответствует расчетной – в комнатах ощущается недостаток температуры. Хорошо хоть я запас приличный сделал, как и говорили отзывы.
Дмитрий, 29 лет
Часто сталкиваюсь с пеллетными котлами, а не так давно почитал про Пеллетрон U25, проанализировал отзывы. Заодно получилось его пощупать. Скажу сразу, что топка здесь маловата. Даже если забить ее дровами полностью, прогорят они быстро. С углем процесс пойдет медленнее, но будет много золы – зольник, имхо, маловат для этих целей, придется часто очищать его. Конструкция с виду добротная и тяжелая, но теплообменник не чугунный. А вот цена на твердотопливный котел Пеллетрон U25 завышена, как и на U35. За эти деньги можно взять котел от зарубежных разработчиков – там хоть отлаженные технологии.
Вадим, 43 года
Купил в деревне дом, продав городскую квартиру. Газа здесь нет, поэтому было решено поставить твердотопливный котел, благо здесь всегда можно купить машину дров – этого на всю зиму хватит, в том числе и для баньки. Присмотрелся к модели Пеллетрон U25, поискал отзывы, поговорил со специалистами. Отзывов в интернете мало, но и советчиков по приобретению мало. Купил, установил, с приходом зимы затопил – работает, греет. Правда, дрова нужно подкладывать чаще, чем заявляет производитель. Есть небольшие проблемы с розжигом, так как разжигать его не очень удобно. Что касается отсутствия дыма при добавлении топлива, то его практически нет – в этом разработчики не наврали.
Семен, 48 лет
Не найдя отзывы в интернете, купил на свой страх и риск котел Пеллетрон U35. У меня на участке две постройки – большой дом, в котором был сделан ремонт, а также просторная летняя кухня, используемая и зимой. Оба здания соединяются между собой трубами отопления, обернутыми в толстую изоляцию. Специалисты подсчитали, что под мои нужды необходим котел мощностью 30 кВт. Поэтому мой выбор пал на Пеллетрон U35 с подходящей мощностью. Работает хорошо, не требует подключения к электрической сети. Одной загрузки хватает на несколько часов. Даже на ночь хватает – нужно только перед сном загрузить полную шахту поленьев. К утру они прогорят, но остыть система не успеет. Я не любитель давать отзывы в интернете. Но этот аппарат я рекомендую.
Станислав, 36 лет
Получив в наследство участок за городом, я построил там дом на 180 кв. м. Под это дело нужен был хороший котел киловатт на 20. Решил взять Пеллетрон U25, чтоб с небольшим запасом. Скажу сразу – если дрова сырые, то даже и не пробуйте их туда загружать, гореть они если и будут, то с большой натяжкой. У меня котел быстро засоряется копотью из-за этого. Умеет работать на угле, но отзывы и инструкция говорят о том, что это топливо должно быть резервным, а не основным. В общем, не все так радужно, как говорит об этом реклама. Кстати, нигде в отзывах даже не говорится, что для работы на пеллетах нужно будет приобрести специальную горелку с бункером. А я почему-то подумал, что он и так будет работать.
Степан, 27 лет
Не читал отзывы о котлах Пеллетрон в интернете, но уже могу дать свой отзыв – очень дорого. Можно приобрести основной агрегат подешевле, а уже к нему приспособить горелку. Если же хочется топить дровами, то это чуть ли не тройная переплата. Сталкивался по работе с моделью U35, так она быстро забивается сажей. А владельцы этого «сокровища» заявляли, что им зимой холодно. Подумайте хорошо перед покупкой данного аппарата.
VECTOR 36 — Пеллетные котлы Воронеж
Описание
PELLETRON VECTOR 36 — пеллетный котел, отлично подходящий для отопления и ГВС современных домов постоянного проживания.
Какие преимущества дает Вам котел V36?
Низкая трудоемкость обслуживания котла V36. Котел имеет недельный цикл обслуживания: засыпать топливо в котел (если дом примерно 200 кв.м.), удалять золу из зольного ящика, чистить колосник и питатель Вам придется примерно раз в неделю. Чистить теплообменник два раза за сезон. Эти операции выполняются очень просто и быстро. Посчитайте время работы котла на одной загрузке в Вашем доме самостоятельно:
Простое управление. Включение и выключение котла выполняется одной кнопкой. Контроллер котла обеспечивает работу котла V36 во всем диапазоне рабочих мощностей, управляет очисткой колосника, поддерживает заданную температуру теплоносителя с минимальным расходом топлива, обеспечивает функции защиты котла.
Самоочищающаяся горелка с подвижным колосником требует редкого обслуживания.
Широкий выбор поставщиков пеллета. Котел может использовать как белый, так и серый пеллет.
Работа с коротким дымоходом. Благодаря наличию дымососа котел может работать как с длинным, так и с недорогим коротким коротким дымоходом.
Универсальность применения. Котел работает с любыми системами отопления и ГВС: радиаторами, теплыми полами, бойлером косвенного нагрева. Диапазон рабочих мощностей 4-36 кВт позволяет котлу отапливать объекты от 200 до 360 кв.м.
Безопасность эксплуатации. Котел V36 оснащен тройной защитой от возгорания пеллета в бункере, двойной защитой от перегрева теплоносителя. Бункер котла оснащен системой гидравлического пожаротушения — для сверхполной уверенности в невозможности любых неприятностей.
Чистая работа. При работе котла не образуется внешних загрязнений, продукты сгорания не попадают в помещение. На базе V36 можно построить т.н. стерильную котельную. Котел имеет практически бездымный выхлоп и низкую запыленность дымовых газов.
Общие технические характеристики котлов Vector
Характеристика котла | V25II-250/400 | V36-350/500 | V50-500 |
| Вид топлива | древесный пеллет 6, 8 мм (за исключением агропеллета) | ||
| Полезная мощность, кВт: | |||
| — минимальная | 3 | 4 | 5 |
| — максимальная | 25 | 36 | 50 |
| Объем бункера, л | 250 / 400 | 350 / 500 | 500 |
| Запас пеллета, кг | 162 / 260 | 230 / 330 | 330 |
| Удельный расход топлива (пеллет), кг/кВт*ч | 0,23 | ||
| Максимальный тепловой КПД, % | 92,5 | ||
| Потребляемая электрическая мощность, кВт | не более 0,18 | ||
| Объем водяной рубашки, л | 45 | 55 | 67 |
| Диаметр патрубка дымохода, мм | 100 | ||
| Диаметр водяных патрубков | 1 1/4 дюйма (32 мм) | ||
| Допустимое давление теплоносителя, МПа: | рабочее 0,2, максимальное 0,3 | ||
| Температура исходящей воды, ˚С | 70-80 | ||
| Теплоноситель | антифриз или вода | ||
| Габариты, Д´Ш´В,мм: | 1080*564*1525 / 1240*674*1640 | 1216*638*1670 / 1316*788*1685 | 1345*788*1685 |
| Загрузочная высота, м. | 1,35 | 1,40 | 1,40 |
| Вес пустого, кг | 149 / 159 | 186 / 196 | 215 |
| Гарантия | 2 года | ||
Еще несколько преимуществ Pelletron V36:
Длинный отопительный сезон на пеллете. Котел Pelletron V36 имеет рабочий диапазон мощностей 10-100%. Минимальная мощность 4 кВт позволяет эксплуатировать котел в межсезонье.
Простая чистка. Котел Pelletron V36 нуждается в чистке раз в неделю или реже. Вы не утомитесь, работая с нашим котлом.
Чистая котельная. Котел Pelletron V36 практически не имеет внешних выбросов, у Вас всегда будет чистая котельная и свежий воздух.
Бездымная работа. Котел Pelletron V36 обеспечивает бездымное сгорание топлива практически во всем рабочем диапазоне. Это не только комфорт Вашего дома, но и Ваша забота об экологии.
Низкий расход топлива. Котел Pelletron V36 имеет высокое качество сгорания топлива во всем диапазоне используемых мощностей, что позволяет снизить расход пеллета до 230 грамм на кВт/ч тепловой энергии.
Работа со всеми системами отопления. Котел Pelletron V36 может работать с любыми системами отопления и ГВС: радиаторами, теплыми полами, бойлером косвенного нагрева и пр. Управление температурой приборов отопления и воздуха осуществляется наиболее современным способом — изменением протока теплоносителя.
Защита от неприятностей. Котел Pelletron V36 оснащен несколькими системами безопасности исключающими возгорание топлива в бункере, перегрев теплоносителя, поломку элементов котла вследствие их перегрева или заклинивания.
Устройство котла Vector-25 1. Навесной герметичный бункер объемом 250 или 400 литров. Навесная конструкция делает котел очень компактным и удобным в установке. 2. Запас пеллета 162 или 260 кг на несколько суток непрерывной работы. 3. Герметичная крышка бункера. 4. Питатель горелки с гравитационной подачей топлива. Питатель имеет шибер нормально-закрытого типа с магнитной защелкой и термопредохранители, закрывающие подачу топлива при перегреве питателя.. 5. Горелка с подвижным колосником. Может работать как на белой, так на серой грануле. Имеет механизм легкого извлечения колосника для чистки. 6. Заменяемое сопло. Нержавеющая 321 сталь 6 мм с керамической крышкой. 7. Факельная камера. Снимает лучистое тепло с факела горелки. 8. Трехходовой кожухотрубчатый теплообменник. Снимает тепло с дымовых газов. Благодаря вертикальной конструкции практически не нуждается в обслуживании. КПД полной мощности 92,5% 9. Нижняя поворотная камера теплообменника. Имеет люк для чистки. 10. Верхняя поворотная камера теплообменника. Имеет пазы для установки дроссельных шайб, используемых при эксплуатации котла с высокой дымовой трубой. 11. Крышка теплообменника обеспечивает доступ для чистки. 12. Дымосос с инверторным управлением, обеспечивает работу котла в диапазоне от 10 до 100% номинальной мощности. 13. Блок управления. Поддерживает заданную температуру теплоносителя, автоматически регулирует мощность и расход топлива, управляет работой горелки. 14. Большой зольный ящик, рассчитанный на выгорание большого бункера топлива. 15. Декоративный кожух. Обеспечивает котлу красивый и современный внешний вид. 16. Система пожаротушения (не показана). Проникновение пламени в бункер котла маловероятно, однако если это произойдет пожарный клапан зальет огонь водой. |
Общие технические характеристики котлов Vector
| Характеристика котла | V25II-250/400 | V36-350/500 | V50-500 |
| Вид топлива | древесный пеллет 6, 8 мм (за исключением агропеллета) | ||
| Полезная мощность, кВт: | |||
| — минимальная | 3 | 4 | 5 |
| — максимальная | 25 | 36 | 50 |
| Объем бункера, л | 250 / 400 | 350 / 500 | 500 |
| Запас пеллета, кг | 162 / 260 | 230 / 330 | 330 |
| Удельный расход топлива (пеллет), кг/кВт*ч | 0,23 | ||
| Максимальный тепловой КПД, % | 92,5 | ||
| Потребляемая электрическая мощность, кВт | не более 0,18 | ||
| Объем водяной рубашки, л | 45 | 55 | 67 |
| Диаметр патрубка дымохода, мм | 100 | ||
| Диаметр водяных патрубков | 1 1/4 дюйма (32 мм) | ||
| Допустимое давление теплоносителя, МПа: | рабочее 0,2, максимальное 0,3 | ||
| Температура исходящей воды, ˚С | 70-80 | ||
| Теплоноситель | антифриз или вода | ||
| Габариты, Д´Ш´В,мм: | 1080*564*1525 / 1240*674*1640 | 1216*638*1670 / 1316*788*1685 | 1345*788*1685 |
| Загрузочная высота, м. | 1,35 | 1,40 | 1,40 |
| Вес пустого, кг | 149 / 159 | 186 / 196 | 215 |
| Гарантия | 2 года | ||
Преимущества и инновации
PELLETRON VECTOR 36 — котел моноблок, содержит все необходимое для работы: теплообменник, горелку, дымосос, бункер, зольный ящик, автоматику управления и пр. Котел не нуждается в сборке и настройке, его можно сразу включать в розетку и запускать в работу. Котел очень компактный и не требует большой котельной. Современные технологии позволили нам снизить вес котла до 186 кг, что очень облегчает его транспортировку к месту монтажа.
Котел PELLETRON VECTOR 36 предназначен для работы на серой грануле индустриального качества с ненормированной зольностью (на белой, естественно, работает тоже). Серая гранула является намного более доступной и более дешевой, нежели белая. Использование серой гранулы делает котел более удобным в эксплуатации, снижает расходы на топливо. Использование в бытовом котле гранулы индустриального качества стало возможным благодаря применению новой пеллетной горелки V36 с подвижным колосником, который исключает спекание золы в процессе эксплуатации.
Горелка V36 рассчитана на непрерывную работу и имеет длительный срок службы. Горелка имеет прочный корпус, керамическое сборное сопло, подвижный колосник, обеспечивающий надежное золоудаление, актуатор привода колосника построенный на базе винтовой пары и бесколлекторного двигателя с защитой от заклинивания, высокоресурсную кинематику и автоматику возвратно-поступательного движения, системы подачи первичного и вторичного воздуха, канал подачи топлива. Кожух горелки выполнен из зеркальной нержавеющей стали. Горелка V36 не имеет быстроизнашивающихся частей и расходных материалов, что снижает эксплуатационные расходы. Тем не менее практически все части горелки могут быть заменены по отдельности по мере их износа. Горелка имеет непрерывный режим работы и в паре с регулируемым дымососом обеспечивает автоматическое бесступенчатое изменение мощности от 3 до 36 кВт с КПД сгорания не менее 95%. Мощностью горелки управляет автоматика котла, поддерживающая заданную температуру теплоносителя. Горелка V36 прочна, неприхотлива и надежна в эксплуатации. Горелка работает практически бездымно, что позволяет эксплуатировать котел с коротким горизонтальным дымоходом.
Теплообменник котла с факельной камерой высокой тепловой напряженности, кожухотрубчатый, трехходовой, турбулентный, с внешним зольным ящиком, легким доступом к нижней и верхней поворотным камерам, с предельно допустимым для котлов неконденсационного типа КПД 92,5% ( с учетом КПД горелки). Внешний зольный ящик котла обеспечивает удобное золоудаление. Вертикальная организация тепловоспринимающих поверхностей существенно снижает налипание золы на стенки и позволяет выполнять очистку теплообменника (шомполение трубок) не чаще раза в месяц. Легкий доступ к поворотным камерам способствует снижению трудоемкости операций обслуживания. Предельно высокий КПД обеспечивает минимально возможный расход топлива 230 грамм на 1 кВт*ч тепловой энергии. При правильной эксплуатации котла, теплообменник не подвержен износу.
Дымосос котла PELLETRON VECTOR 36 обеспечивает необходимое разряжение для работы горелки и теплообменника, удаление дымовых газов в атмосферу и позволяет эксплуатировать котел с коротким горизонтальным дымоходом. Дымосос построен на базе надежного общепромышленного электродвигателя АИР56А2, имеет нержавеющее рабочее колесо. Управление мощностью котла осуществляется бесступенчатым регулированием оборотов дымососа (разряжения), которое выполняется частотным преобразователем по команде пропорционального терморегулятора.
Котел PELLETRON VECTOR 36 имеет два стальных бункера на выбор объемом 360 или 500 литров (220 или 330 кг пеллета). Бункер выполнен герметичным, имеет герметичную крышку, подготовку под систему пожаротушения.
Питатель котла с механизмом отключения гравитационный, с поворотным шибером нормально закрытого типа. Питатель имеет защитные дублированные термопредохранители отключающие подачу топлива в горелку при перегреве питателя (при попытке подъема пламени вверх по питателю).
Блок управления котла обеспечивает включение и выключение котла, поддержание заданной температуры теплоносителя, безопасное гашение котла в штатном и нештатном (срабатывание защиты) режимах работы, перевод горелки котла в положение для чистки. Блок управления имеет возможность подключения ИБП. Применение промышленной электроники позволило сделать блок управления надежным и малочувствительным к качеству сетевого напряжения.
Котел PELLETRON VECTOR 36 прошел полный цикл опытно-промышленных испытаний, в ходе которых показал высокую надежность, неприхотливость к топливу, низкую трудоемкость обслуживания и высокий уровень теплового комфорта, сравнимый с газовым отоплением.
Котлы V36 и V50 извлечение и установка колосникового блока
Котлы V36 и V50 разборка колосникового блока и чистка колосника
Работа горелки Vector
Пеллетная горелка Vector на средней мощности
Пеллетная горелка Vector на минимальной мощности
Инструкция по установке и эксплуатации и Паспорт котлов VECTOR
Декларация соответствия
Обновление атомной спектрометрии. Обзор достижений в области анализа металлов, химикатов и функциональных материалов
В этом обзоре рассматриваются разработки в области анализа химических веществ, металлов и функциональных материалов. Мы усилили критичность этого обзора и включили в анализ этих материалов только те статьи, которые касаются достижений . Другие статьи, которые читатель может найти полезными, поскольку они охватывают интересные приложения, включены в таблицы.Он следует за прошлогодним обзором 1 , и его следует читать вместе с другими обзорами этой серии. 2–5 Существенные изменения, произошедшие в течение этого обзорного периода, включают продолжающееся расширение использования LIBS в дистанционном анализе, особенно взрывчатых веществ, металлов и ядерных материалов. Способность метода к противостоянию делает его очень востребованным в этих областях. Использование хемометрии для удаления интерференции подложки оказалось эффективным в плане повышения надежности количественной оценки метода, и был дан обзор ряда статей, развивающих понимание физики плазмы для улучшения техники LIBS.Разрабатываются многочисленные спектроскопические методы, чтобы максимизировать знания, которые могут быть извлечены из анализа, особенно высокоценных образцов, например, комбинация LIBS и рамановских измерений для получения молекулярной и атомной спектральной информации. Рассмотрены достижения в области анализа наноматериалов и отдельных частиц, а статьи, посвященные анализу отдельных частиц, фракционированию полевого потока и связанным методам в сочетании с ICP-MS, составляют , продвигая аналитической химии в этой области.Эти методы также все чаще используются in vivo, и в биологических областях. Глубинное профилирование полупроводниковых материалов является важной областью в течение этого обзорного периода, особенно для определения легирующих элементов. В этом году в команде писателей произошли значительные изменения. Майк Хайндс покинул команду, и мы рады приветствовать Бриджит Гибсон и Яна Уайтсайда.
У вас есть доступ к этой статье
Подождите, пока мы загрузим ваш контент… Что-то пошло не так. Попробуй еще раз?Исчерпывающий обзор синтеза и применения материала дисульфида молибдена (MoS2): прошлые и недавние разработки
Dr.Раджеш Кумар присоединился к должности доцента физики в университетской школе фундаментальных и прикладных наук Университета Гуру Гобинд Сингха Индрапрастха (правительство NCT. Дели), Нью-Дели, Индия, с 2008 года. Он получил степень доктора философии по теме: « Ионно-индуцированная модификация полимеров и их характеристики »из Мусульманского университета Алигарха (Центральный университет), Алигарх, Индия, в 2003 году. Доктор Кумар продолжил свои постдокторские исследования в Политехническом институте Ренсселера (RPI), Нью-Йорк, США. Он является лауреатом нескольких стипендий и наград, таких как (i) индо-российский (приглашенный ученый-2011 в Объединенном институте ядерных исследований (Дж.I.N.R.) Дубна, Россия, (ii) Стипендия DST-ICTP, присужденная-2006 Департаментом науки и технологий (DST), Govt. Индии, (iii) Премия Рамановской стипендии для постдокторантов из Индии и США — 2016 от Комиссии по грантам университетов (UGC), правительства. Индии, Нью-Дели, (iv) Премия молодым ученым-2006 Департамента науки и технологий (DST), правительство. Индии (v) C.S.I.R, Govt. премии India Research Associate Award-2005 от CSIR, Govt. Индии (vi) научный сотрудник южнокорейского исследовательского проекта на факультете физики Университета Раджастана, Джайпур, Индия-2004 и (vii) Межуниверситетский консорциум по объектам DAE-2001, Центр Калькутты, Индия и т. д.Его текущая исследовательская деятельность связана с материаловедением, нанотехнологиями и физикой конденсированных сред, которые включают синтез тонких пленок на основе оксидов, электроосаждение металлических и полупроводниковых нанопроволок на основе шаблонов, нанокомпозиты на основе оксидов, ионно-лучевую инженерию наноструктурных материалов для различных приложений в: Устройства накопления энергии (литий-ионный аккумулятор и суперконденсатор), газовые сенсоры, ядерная спектроскопия, радиационная физика и т. д. Он обладает опытом в различных методах синтеза, таких как осаждение атомных слоев (ALD), импульсное лазерное осаждение (PLD), RF-распыление, E осаждение пучком и другие химические методы.В знак признания его ценного и достойного вклада в исследования и преподавание, он был удостоен награды за лучший исследователь в 2010 году, а также в 2013 году и премии факультета за достижения в 2015 году от Университета Гуру Гобинд Сингха Индрапрастхи (правительство NCT Дели), Нью-Дели. , Индия. Он опубликовал более 125 статей (104 в международных журналах и 21 в национальных журналах) в рецензируемых международных и национальных журналах и более 125 статей на международных / национальных конференциях / семинарах / семинарах, представленных / принятых и 8 (08) в материалах конференций.Он выступал с приглашенными докладами на многих международных / национальных конференциях и председательствовал на сессиях. Он также написал две главы в книге, опубликованной Springer и Elsevier. Доктор Кумар посетил более сотни (100) конференций / семинаров / семинаров и т.д., как национальных, так и международных. Он был членом таких известных научных обществ, как: член научного консультативного комитета Международного общества ядерных исследований, пожизненный член Общества ядерных исследований (NTSI) Индии, секретарь Общества ядерных исследований (NTSI) Индии, пожизненный член индийского общества. Ассоциация учителей физики (IPTA), пожизненный член Общества исследования мягких материалов, пожизненный член Индийской ассоциации ядерных химиков и смежных ученых (IANCAS), пользователь пеллетрона в Центре межуниверситетских ускорителей, Нью-Дели, Индия.Он также организовывал международные и национальные конференции. Он имеет более чем 15-летний опыт преподавания различных программ бакалавриата (UG), аспирантуры (PG) и докторантуры (Ph.D), а также более 20 лет исследовательского опыта. У него есть 2 текущих исследовательских проекта, санкционированных различными финансирующими агентствами, и завершено 14 исследовательских проектов, финансируемых DST, Govt. Индии, UGC, Govt. Индии, IUAC, Govt. Индии, DAE-BRNS, Govt. Индии и Университета GGSIP (правительство NCT. Дели), Нью-Дели, Индия.Он руководил / руководил десятью кандидатами наук (физика) (06 награждено, 01 подано и 01 написана докторская диссертация). В настоящее время два (02) кандидата технических наук. ученые-исследователи работают. Его недавние публикации были опубликованы в журналах с высоким импакт-фактором, таких как Advanced Functional Materials (Impact Factor-16,84), ACS Applied Materials & Interfaces (Impact Factor-8,84) и Carbon (Impact Factor-8,83). Д-р Кумар входит в состав редакционного совета (i) Journal of Polymer Science and Engineering, США (ii) Current Chinese Science Journal.Он посетил более двенадцати стран для своей академической и исследовательской деятельности, из которых в первую очередь стоит упомянуть США, Великобританию, Мексику, Россию, Польшу, Германию, Италию, Испанию, Японию, Финляндию, Китай и Австралию. У него есть страсть к преподаванию и исследованиям.
© 2020 Elsevier B.V.Все права защищены.
10 лучших отелей с военными скидками в Иллинойсе в 2021 году (с ценами)
Каковы цены на отели с военными скидками в Иллинойсе?
За последние 30 дней отели с военными скидками в Иллинойсе были доступны по цене от 78 долларов, хотя цены обычно были ближе к 125 долларам.Ориентировочные цены рассчитаны на 17 октября 2020 года. См. Последние цены.
Цены предоставлены нашими партнерами и отражают общую стоимость проживания, оплачиваемую через наших партнеров, включая налоги и сборы, которые известны нашим партнерам и которые подлежат оплате во время бронирования. За подробностями обращайтесь к нашим партнерам.
Есть ли в Иллинойсе отели с военными скидками с бассейном?
Популярные отели с военными скидками в Иллинойсе с бассейном:
Какие лучшие отели с военными скидками в Иллинойсе самые лучшие?
Некоторые из лучших отелей с военными скидками в Иллинойсе:
Каковы цены на отели с военными скидками в Иллинойсе в эти выходные?
Ночные цены на отели с военными скидками в Иллинойсе начинаются от 94 долларов в эти выходные.Ориентировочные цены рассчитаны на 17 октября 2020 года. См. Последние цены.
Цены предоставлены нашими партнерами и отражают общую стоимость проживания, оплачиваемую через наших партнеров, включая налоги и сборы, которые известны нашим партнерам и которые подлежат оплате во время бронирования. За подробностями обращайтесь к нашим партнерам.
Какие отели с военными скидками в Иллинойсе предлагают тренажерный зал?
Тренажерный зал доступен для гостей в следующих отелях с военными скидками в Иллинойсе:
В каких отелях с военными скидками в Иллинойсе есть номера с отдельными балконами?
Отдельным балконом могут пользоваться гости следующих отелей с военными скидками в Иллинойсе:
Какие отели с военными скидками в Иллинойсе имеют номера с прекрасным видом?
Эти отели с военными скидками в Иллинойсе имеют великолепные виды и популярны среди путешественников:
Какие отели с военными скидками в Иллинойсе являются романтическими?
Эти отели с военными скидками в Иллинойсе были описаны другими путешественниками как романтические:
Какие отели с военными скидками в Иллинойсе подходят для семей?
Семьям, путешествующим в Иллинойс, понравились следующие отели с военными скидками:
Есть ли в каких-нибудь отелях с военными скидками в Иллинойсе казино?
В этих отелях с военными скидками в Иллинойсе есть казино:
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности.Если ваш браузер не принимает файлы cookie, вы не можете просматривать этот сайт.
Настройка вашего браузера для приема файлов cookie
Существует множество причин, по которым cookie не может быть установлен правильно. Ниже приведены наиболее частые причины:
- В вашем браузере отключены файлы cookie. Вам необходимо сбросить настройки своего браузера, чтобы он принимал файлы cookie, или чтобы спросить вас, хотите ли вы принимать файлы cookie.
- Ваш браузер спрашивает вас, хотите ли вы принимать файлы cookie, и вы отказались.Чтобы принять файлы cookie с этого сайта, используйте кнопку «Назад» и примите файлы cookie.
- Ваш браузер не поддерживает файлы cookie. Если вы подозреваете это, попробуйте другой браузер.
- Дата на вашем компьютере в прошлом. Если часы вашего компьютера показывают дату до 1 января 1970 г., браузер автоматически забудет файл cookie. Чтобы исправить это, установите правильное время и дату на своем компьютере.
- Вы установили приложение, которое отслеживает или блокирует установку файлов cookie.Вы должны отключить приложение при входе в систему или проконсультироваться с системным администратором.
Почему этому сайту требуются файлы cookie?
Этот сайт использует файлы cookie для повышения производительности, запоминая, что вы вошли в систему, когда переходите со страницы на страницу. Чтобы предоставить доступ без файлов cookie потребует, чтобы сайт создавал новый сеанс для каждой посещаемой страницы, что замедляет работу системы до неприемлемого уровня.
Что сохраняется в файле cookie?
Этот сайт не хранит ничего, кроме автоматически сгенерированного идентификатора сеанса в cookie; никакая другая информация не фиксируется.
Как правило, в файлах cookie может храниться только информация, которую вы предоставляете, или выбор, который вы делаете при посещении веб-сайта. Например, сайт не может определить ваше имя электронной почты, пока вы не введете его. Разрешение веб-сайту создавать файлы cookie не дает этому или любому другому сайту доступа к остальной части вашего компьютера, и только сайт, который создал файл cookie, может его прочитать.
Изменение показателя преломления в свободно стоящей тонкой пленке алмаза, вызванное облучением полностью прошедшими протонами высоких энергий
Авшалом, Д. Д., Эпштейн, Р. и Хэнсон, Р. Алмазный век спинтроники. Sci. Являюсь. 297 , 84–91 (2007).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Правер С. и Гринтри А. Д. Даймонд для квантовых вычислений. Наука 320 , 1601–1602 (2008).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Ааронович И., Гринтри А. Д. и Правер С. Фотоника алмазов. Nat. Фотоника 5 , 397–405 (2011).
ADS CAS Статья Google Scholar
Ааронович, И., Кастеллетто, С., Симпсон, Д. А., Су, С.-Х., Гринтри, А. Д. и Прауэр, С. Однофотонные излучатели на основе алмаза. Rep. Prog. Phys. 74 , 076501 (2011).
ADS Статья Google Scholar
Акоста, В. и Хеммер, П. (гостевой редактор) Азотно-вакансионные центры: физика и приложения. MRS Bull. 38 , 127–167 (2013).
CAS Статья Google Scholar
Orwa, J. O. et al. Изготовление одиночных оптических центров в алмазе — обзор. J. Lumin. 130 , 1646–1654 (2010).
CAS Статья Google Scholar
Пеццанья, С., Рогалла, Д., Вильдангер, Д., Мейер, Дж. И Зайцев, А. Создание и природа оптических центров в алмазе для однофотонной эмиссии — обзор и критические замечания. New J. Phys. 13 , 035024 (2011).
ADS Статья Google Scholar
Калиш Р. Роль ионной имплантации в реализации спинтронных устройств в алмазе. Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. B 272 , 42–48 (2012).
ADS CAS Статья Google Scholar
Ван, К. Ф., Чой, Й.-С., Ли, Дж. К., Ху, Э. Л., Янг, Дж. И Батлер, Дж. Э. Наблюдение мод шепчущей галереи в микродисках из нанокристаллического алмаза. Заявл.Phys. Lett. 90 , 081110 (2007).
ADS Статья Google Scholar
Hiscocks, M. P. et al. Реактивное ионное травление волноводных структур в алмазе. Diamond Relat. Материал 17 , 1831–1834 (2008).
ADS CAS Статья Google Scholar
Fairchild, B.A. et al. Изготовление ультратонких монокристаллических алмазных мембран. Adv. Матер. 20 , 4793–4798 (2008).
CAS Статья Google Scholar
Hadden, J. P. et al. Сильно усиленный сбор фотонов из центров алмазных дефектов под встроенными твердотельными иммерсионными линзами микровготовки. Заявл. Phys. Lett. 97 , 241901 (2010).
ADS Статья Google Scholar
Bayn, I. et al. Обработка нанополости фотонного кристалла для получения квантовой информации в алмазе. Diamond Relat. Материал 20 , 937–943 (2011).
ADS CAS Статья Google Scholar
Tomljenovic-Hanic, S., Greentree, A.D., Martijn de Sterke, C.& Prawer, S. Гибкий дизайн сверхвысокодобротных микрополостей в пластинах фотонных кристаллов на основе алмаза. Опт. Expr 17 (8), 6465–6475 (2009).
ADS CAS Статья Google Scholar
Lagomarsino, S. et al. Свидетельства световодов в алмазе с ионной имплантацией. Phys. Rev. Lett. 105 , 233903 (2010).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
Курвуазье, А., Бут, М. Дж. И Солтер, П. С. Нанесение трехмерных волноводов на алмаз с использованием сверхбыстрого лазера. Заявл. Phys. Lett. 109 , 031109 (2016).
ADS Статья Google Scholar
Sotillo, B. et al. Платформа алмазной фотоники с фемтосекундной лазерной записью.arXiv: 1605.01854 [физика.оптика].
Байн И., Мейлер Б., Зальцман Дж. И Калиш Р. Треугольные фотонные полости с нанопучками в монокристаллическом алмазе. New J. Phys. 13 , 025018 (2011).
ADS Статья Google Scholar
Riedrich-Möller, J. et al. Одно- и двумерные фотонно-кристаллические микрополости в монокристалле алмаза. Nature Nanotech 7 , 69–74 (2012).
ADS Статья Google Scholar
Хайнс Р. Л. Радиационное повреждение алмаза ионами углерода с энергией 20 кэВ. Phys. Ред. 138 (6A), A1747 – A1751 (1965).
ADS Статья Google Scholar
Jubber, M. G. et al. Атомно-лучевая обработка алмазных пленок. Diamond Relat. Материал 4 , 445–450 (1995).
ADS CAS Статья Google Scholar
Olivero, P. et al. Контролируемое изменение показателя преломления в алмазе, поврежденном ионами. Diamond Relat. Материал 19 , 428–431 (2010).
ADS CAS Статья Google Scholar
Lagomarsino, S. et al. Изменение комплексного показателя преломления в алмазе, поврежденном протонами. Опт. Expr 20 (17), 19382–19394 (2012).
ADS CAS Статья Google Scholar
Грегори, Дж., Стейгервальд, А., Такахаши, Х., Хмело, А. и Толк, Н. Модификация оптических свойств монокристаллического алмаза, вызванная ионной имплантацией, изучается методом когерентной акустической фононной спектроскопии. Заявл. Phys. Lett. 101 , 181904 (2012).
ADS Статья Google Scholar
Грегори, Дж., Стейгервальд, А., Такахаши, Х., Хмело, А. и Толк, Н. Эрратум: «Ионная имплантация, вызванная модификацией оптических свойств в монокристаллическом алмазе, изучается с помощью когерентных акустических фононов. спектроскопия »[ Appl. Phys. Lett . 101 , 181904 (2012)]. Заявл.Phys. Lett. 103 , 049904 (2013).
ADS Статья Google Scholar
Хомич, А.В., Ковалев, В.И., Заведеев, Е.В., Хмельницкий, Р.А., Гиппиус, А.А. Спектроскопическое эллипсометрическое исследование скрытых графитированных слоев в ионно-имплантированном алмазе. Вакуум 78 , 583–587 (2005).
ADS CAS Статья Google Scholar
Баттиато А., Бозиа Ф., Феррари С., Оливеро П., Сычкова А. и Виттоне Э. Спектроскопическое измерение показателя преломления ионно-имплантированного алмаза. Опт. Lett. 37 , 671–673 (2012).
ADS CAS Статья PubMed Google Scholar
Драганский, М.А. и др. Настройка оптических констант алмаза с помощью ионной имплантации. Опт.Матер. Expr 2 (5), 644–649 (2012).
CAS Статья Google Scholar
Draganski, M.A. et al. Влияние имплантации галлия на оптические свойства алмаза. Diamond Relat. Материал 35 , 47–52 (2013).
ADS CAS Статья Google Scholar
Аззам Р. М. и Башара Н. М. Эллипсометрия и поляризованный свет (изд. Публикации Северной Голландии, Амстердам, 1977).
Орва, Дж. О., Ньюджент, К. В., Джеймисон, Д. Н. и Правер, С. Рамановское исследование повреждений, вызванных глубокой ионной имплантацией в алмаз. Phys. Ред. B 62 (9), 5461–5472 (2000).
ADS CAS Статья Google Scholar
Bathia, K. L. et al. Оптические эффекты в алмазе, облученном ионами углерода. Тонкие сплошные пленки 324 , 11–18 (1998).
ADS Статья Google Scholar
Bianconi, M. et al. О динамике роста повреждений в ниобате лития, имплантированном кислородом с энергией 5 МэВ. Заявл. Phys. Lett. 87 , 072901 (2005).
ADS Статья Google Scholar
Циглер, Дж. Ф., Бирсак, Дж. П., Литтмарк, У. Остановка и пробег ионов в твердых телах (изд. Пергамон, Нью-Йорк, 1985).
Fairchild, B.A. et al. Механизм аморфизации алмаза. Adv. Матер. 24 , 2024–2029 (2012).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Uzan-Saguy, C. et al. Порог повреждения при ионно-лучевой графитизации алмаза. Заявл. Phys. Lett. 67 (9), 1194–1196 (1995).
ADS CAS Статья Google Scholar
Olivero, P. et al. Характеристика трехмерных микроструктур в монокристалле алмаза. Diamond Relat. Материал 15 , 1614–1621 (2006).
ADS CAS Статья Google Scholar
Bosia, F. et al. Конечно-элементный анализ ионно-имплантированного поверхностного набухания алмаза. Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. B 268 (19), 2991–2995 (2010).
ADS CAS Статья Google Scholar
Bosia, F. et al. Прямое измерение и моделирование внутренних деформаций в ионно-имплантированном алмазе. J. Phys. Cond. Мэтт. 25 , 385403 (2013).
ADS CAS Статья Google Scholar
Wu, W. & Fahy, S. Молекулярно-динамическое исследование одноатомных радиационных повреждений в алмазе. Phys. Ред. B 49 , 3030–3035 (1994).
ADS CAS Статья Google Scholar
Саада Д., Адлер Дж. И Калиш Р. Трансформация алмаза ( sp 3 ) в графит ( sp 2 ) ионным ударом. Внутр. J. Mod. Phys. С 9 (1), 61–69 (1998).
ADS Статья Google Scholar
Wei, D. T. Y., Lee, W. W. & Bloom, L.R. Большое изменение показателя преломления, вызванное ионной имплантацией в ниобате лития. Заявл. Phys. Lett. 25 , 329 (1974).
ADS CAS Статья Google Scholar
Джеймисон, Д. Н. Структурные и электрические характеристики полупроводниковых материалов с помощью ядерного микрозонда. Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. B 136 , 1–13 (1998).
ADS Статья Google Scholar
Джунтини, Л., Масси, М. и Калузи, С. Протонный микрозонд с внешним сканированием фирмы Firenze: подробное описание. Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. A 576 (2–3), 266–273 (2007).
ADS CAS Статья Google Scholar
Massi, M., Giuntini, L., Киари, М., Джелли, Н. и Мандо, П. А. Микрозонд с внешним лучом во Флоренции: установка и работа. Nucl. Instrum. Методы Phys. Res. A 190 (1–4), 276–282 (2002).
CAS Статья Google Scholar
Джунтини, Л. Обзор внешних микропучков для анализа ионных пучков. Анал. Биоанал. Chem. 401 (3), 785–793 (2011).
CAS Статья PubMed Google Scholar
Брюнинг, Дж. Х. Сканирующие интерферометры в оптических цехах , тестирование (изд. Wiley, 1978)
% PDF-1.7 % 1 0 obj > эндобдж 7 0 объект > / Шрифт >>> / Поля [] >> эндобдж 2 0 obj > поток 2009-09-07T12: 29: 57 + 10: 002009-09-07T12: 29: 57 + 10: 002009-09-07T12: 29: 57 + 10: 00Adobe InDesign CS3 (5.0) application / pdfuuid: 38b6299e-0f3b-1549-b808-2b88f4a2071duuid: ea8c6e38-a137-cd4d-bea8-b6f6e26fd019 Adobe PDF Library 8.0 конечный поток эндобдж 3 0 obj > эндобдж 8 0 объект > эндобдж 13 0 объект > эндобдж 14 0 объект > эндобдж 15 0 объект > эндобдж 16 0 объект > эндобдж 48 0 объект > эндобдж 49 0 объект > эндобдж 32 0 объект > эндобдж 50 0 объект > / ExtGState> / ProcSet [/ PDF / ImageB] / Свойства >>> / XObject >>> / Rotate 0 / StructParents 15 / TrimBox [21.0 21.0 540.0 766.0] / Тип / Страница >> эндобдж 51 0 объект > поток HON0W $ & ~ $ RE = 5ʁ3 * QԀZ} {gvvglv ی ~ @ Ð @ xy = oaY (ypm
} m | H
/} # BfX4A | eŻI & i`Jul FboYwAFE) l6 $ * zV \ e $ Y_ 䢈 ReG`
Связь между макроскопическим рисунком слоновой кости слона и его трехмерной микротрубчатой сетью
Abstract
Макроскопические, периодические, темные и светлые узоры наблюдаются на срезах бивня слона, в дентиновой части (слоновая кость). Мотивы, также называемые узором Шрегера, различаются в зависимости от ориентации бивня: на участках, перпендикулярных оси бивня, присутствует узор в виде шахматной доски, тогда как на участках, продольных к нему, наблюдаются чередующиеся полосы.Этот образец использовался для идентификации слоновой кости и бивня мамонта в археологических артефактах и сообщает о механизмах непрерывного роста тканей бивня. Однако его происхождение, предположительно связанное с трехмерной структурой пустых микротрубочек, окруженных матрицей слоновой кости, еще не охарактеризовано однозначно. Основываясь на двухмерных наблюдениях микротрубочек из слоновой кости с помощью различных методов визуализации в трех разных плоскостях (поперечной, продольной и касательной к оси клыка), мы показываем, что темные области макроскопического рисунка возникают из-за наклонных к поверхности канальцев. тогда как светлые участки связаны с параллельными ему канальцами.Различные микроструктуры, наблюдаемые в трех плоскостях, а также трехмерные данные, полученные с помощью анализа SR-μCT, позволяют нам предложить трехмерную модель сети микротрубочек со спиральными канальцами, сдвинутыми по фазе в тангенциальном направлении. Фазовый сдвиг представляет собой комбинацию непрерывного фазового сдвига π через каждые 1 мм с пошаговым фазовым сдвигом π / 2 через каждые 500 мкм. Используя трехмерное моделирование, мы показываем, как трехмерная спиральная модель лучше представляет экспериментальную микроструктуру, наблюдаемую в двухмерных плоскостях, по сравнению с предыдущими моделями в литературе.Это дает новую информацию о происхождении уникального рисунка Шрегера из слоновой кости, имеющего решающее значение для лучшего понимания того, как обрабатывались археологические объекты, и для открытия новых путей переосмысления того, как создаются биологические материалы.
Образец цитирования: Albéric M, Dean MN, Gourrier A., Wagermaier W., Dunlop JWC, Staude A, et al. (2017) Связь между макроскопическим рисунком слоновой кости и его трехмерной микротрубчатой сетью. PLoS ONE 12 (1): e0166671.https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671
Редактор: Дон Хун Шин, Медицинский колледж Сеульского национального университета, РЕСПУБЛИКА КОРЕЯ
Поступила: 2 декабря 2015 г .; Принята к печати: 26 октября 2016 г .; Опубликовано: 26 января 2017 г.
Авторские права: © 2017 Albéric et al. Это статья в открытом доступе, распространяемая в соответствии с условиями лицензии Creative Commons Attribution License, которая разрешает неограниченное использование, распространение и воспроизведение на любом носителе при условии указания автора и источника.
Доступность данных: Весь набор данных представлен в рукописи и во вспомогательной информации. Данные взяты с бивня нет. Исследование MI_El_2, с авторами которого можно связаться в Laboratoire d’Archéologie Moléculaire et Structurale.
Финансирование: Это исследование было поддержано грантом PhD докторантуры ED388 (2011-14) при университете Пьера и Марии Кюри и стипендией PhD Немецкой службы академических обменов (DAAD, A1270967) для магистратуры.Проект также получил финансирование в рамках программы PHC Procope (28576YC, 2013-2014) для MA, MND, AG, WW, JWCD, PF и IR.
Конкурирующие интересы: Авторы заявили об отсутствии конкурирующих интересов.
Введение
Части клыков Elephantoidea (слона, мамонта и родственников) демонстрируют уникальную макроскопическую особенность, называемую узором Шрегера, который состоит из периодического расположения темных и ярких областей, видимых невооруженным глазом, источник которых вызывает недоумение. ученые десятилетиями [1–6].Как и у всех млекопитающих (например, у бородавочников, свиней, моржей), у Elephantoidea передние зубы увеличены и состоят преимущественно из дентина (слоновой кости), тонкого внешнего слоя цемента и внутренней полости пульпы [1]. В то время как слоновая кость Elephantoidea по составу очень похожа на зубной дентин (материал на основе гидроксиапатита-коллагена) [7], ни один зуб или бивень других видов не демонстрирует узор Шрегера. Это поднимает вопрос о том, какие уникальные структурные аспекты слоновой кости Elephantoidea создают эту особенность и как? Со структурной точки зрения, как и в случае с зубами, слоновая кость характеризуется сетью пустых канальцев (шириной ~ 2 мкм), которые являются оставшимся свидетельством миграции одонтобластов из цемента в пульпу во время роста бивня [8].Трубчатая сеть перфорирует однородный матрикс слоновой кости, состоящий в основном из плотно упакованных минерализованных коллагеновых волокон.
Уникальный макроскопический образец слоновой кости Elephantoidea был впервые описан Добентоном в 1764 году [9] и затем назван в честь Бернхарда Готтлоба Шрегера [3]. Рисунок Шрегера наиболее поразителен при просмотре в поперечных сечениях (плоскость Tr, которая перпендикулярна оси бивня, рис. 1а), где он образует шахматную схему из ярких и темных ромбов, идущих в двух направлениях, радиально (от цемента к пульпе). и по касательной (по цементу).Форма и размер ромбов различаются по сечению от цемента до пульпы. В случае недавней слоновой кости они выглядят как удлиненные прямоугольники (~ 800 x 400 мкм 2 ) рядом с цементом, квадраты (~ 500 x 500 мкм 2 ) в середине дентина и удлиненные прямоугольники (~ 200 x 500 мкм 2 ) близко к пульпе (рис. 1b, рис. A на рис. S1). Эти изменения формы создают оптическую иллюзию пересекающихся линий, расходящихся по спирали и образующих так называемые углы Шрегера, которые различаются для разных таксонов Elephantoidea и поэтому широко используются для различения слоновой кости мамонта и слоновой кости и даже азиатской и африканской слоновой кости. [10–13].Уникальность таких мотивов стала важным диагностическим признаком борьбы с браконьерством слонов после международного запрета на коммерческую торговлю слоновой костью в 1989 году [14].
Рис. 1. Ориентация образца в клыке слона.
(a) Система отсчета поперечных сечений бивня слона, рассматриваемая в этой статье, с продольной плоскостью (плоскость L), тангенциальной плоскостью (плоскость Ta) и поперечной плоскостью (плоскость Tr) и соответствующими осевыми, тангенциальными и радиальными направление, (b) оптическое изображение поперечного сечения бивня, показывающее шахматный рисунок Шрегера, и (c) оптическое изображение продольного разреза, показывающее чередующиеся параллельные светлые и темные полосы рисунка Шрегера.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g001
По сравнению со сложным шахматным рисунком поперечных сечений, продольные сечения (в соответствии с продольной осью клыка, L-плоскость рис. 1a) имеют более простую полосчатую структуру. узор из чередующихся параллельных ярких и темных полос размером около 500 мкм (рис. 1c) [4]. Насколько нам известно, связь между шахматным рисунком поперечного сечения и параллельными полосами продольного сечения никогда не была полностью описана.Однако эта связь имеет большое значение не только для трехмерного понимания того, что делает рост слоновой кости уникальным, но и для лучшей интерпретации рисунка на искусственных объектах, чтобы: 1) бороться с незаконной торговлей и 2) определять местоположение в бивень, из которого были сделаны резные изделия, дающий информацию о производственных процессах [15].
Из-за своей междисциплинарной значимости паттерн Шрегера и его происхождение изучались в различных областях, таких как биология, одонтология, инженерное материаловедение, палеонтология, археология, консервация и судебная медицина [1–7, 9–16].Несколько авторов предложили различные объяснения гистогенеза макроскопического паттерна Шрегера, рассматривая микроструктурное расположение слоновой кости, а именно трубчатую сеть с одной стороны [2-6] и расположение минерализованных коллагеновых волокон с другой [16].
Предыдущие исследования трехмерного (3D) трубчатого устройства основаны на двумерных (2D) оптических или электронных наблюдениях образцов в диапазоне от вымерших слонов и деинотерий [6] до современных слонов [2–5].Хотя авторы исследовали слоновую кость во всех трех первичных ортогональных плоскостях сечения — поперечной, продольной и тангенциальной (рис. 1а) — их описания формы, ориентации и трехмерного расположения дентинных канальцев значительно различаются. Во-первых, в то время как большинство авторов утверждали, что канальцы имеют синусоидальную форму [2–4, 6], Локк предложил прямые [5]. Во-вторых, в то время как некоторые авторы [2–4, 6] считали ориентацию главной оси канальца перпендикулярной оси бивня, Локк полагал, что ориентация канальцев варьируется от перпендикулярной до параллельной оси бивня [5].В-третьих, Майлз и Уайт предположили, что канальцы должны быть упакованы в группы, причем все синусоидальные канальцы в группе имеют одну и ту же фазу, и дискретный (или ступенчатый) фазовый сдвиг на π каждые 500 мкм в тангенциальном направлении, в результате чего тангенциально смежные группы имеют встречные фазы [2]. Кроме того, Вираг согласился с этим пошаговым фазовым сдвигом и дополнительно предложил непрерывный фазовый сдвиг на π каждые 1 мм также в тангенциальном направлении [6]. Наконец, Локк предположил, что параллельные прямые канальцы расположены радиально в продольной микроламине [5].
Было высказано предположение, что за возникновение паттерна Шрегера ответственны различные характеристики трехмерной сети трубок: плотность канальцев и их фазовый сдвиг [3, 4]. Raubenheimer et al. предположили, что темные полосы на продольных срезах связаны с высокой плотностью канальцев, тогда как яркие — с низкой плотностью канальцев [4]. Майлз и Уайт, с другой стороны, полагали, что ступенчатый фазовый сдвиг синусоидальных канальцев является источником тангенциального смещения ярких и темных ромбовидных форм, наблюдаемого на поперечных срезах [2].Они считали, что их модель также учитывает радиальное смещение ярких и темных ромбов, причем светлые и темные области рисунка соответствуют поперечным сечениям впадин и холмов синусоидальных канальцев, соответственно (см. Рисунок B и Рисунок C на S1 Fig. ). Однако со структурной точки зрения поперечные сечения радиальных синусоидальных канальцев будут давать такую же двумерную трубчатую микроструктуру в плоскости Tr для долин и холмов (см. Рисунок B и Рисунок C на S1 Fig). Следовательно, если модель Майлза и Уайта верна, то происхождение цветного смещения в радиальном направлении не может быть объяснено только трехмерным расположением канальцев, и необходимо учитывать другие параметры.
Из этого обзора литературы мы можем сделать вывод, что трехмерная модель микроструктуры слоновой кости все еще требует уточнения и определения ее прямой связи с макроскопическим паттерном Шрегера. В этой статье мы пытаемся объединить контрастирующие исследования трехмерного расположения трубчатой сети из слоновой кости и предлагаем компьютерную модель, построенную на экспериментальных данных, полученных с помощью наблюдений оптической и электронной микроскопии, а также анализа рентгеновской томографии. Мы исследуем форму и трехмерное расположение микротрубочек слоновой кости и показываем, как это связано с макроскопическим паттерном Шрегера, а также сравниваем нашу модель с другими опубликованными работами по трехмерному моделированию, чтобы подчеркнуть, какие аспекты этой особенности до сих пор не поддаются объяснению.
Материалы и методы
Образцы
Из-за сложности получения образцов и для согласованности нашего исследования мы основали нашу модель на единственном клыке слона под названием MI_El_2. Бивень был предоставлен 24 июня 1993 года директору Французского музея путем таможенного изъятия и размещен в Centre de Recherche et de Restauration des Musées de France (C2RMF), Париж. Пожертвование было совершено в соответствии со статьями 390 и 6 Таможенного кодекса Франции от 26 сентября 1949 года (S1 Doc).Он постоянно и публично используется C2RMF и Laboratoire d’Archéologie Moléculaire et Structurale Университета Пьера и Марии Кюри, Париж 6. Клык, идентифицированный как африканский слон, имел длину 80 см и максимальный диаметр 8 мм. см. Одно поперечное сечение было вырезано в середине бивня пилой по металлу. О расположении поперечного сечения в бивне также свидетельствует размер вскрытой полости пульпы, который довольно велик (1,3 см). На кончике бивня (дистальная часть) канал пульпы закрывается.Затем это же поперечное сечение было разрезано на разные плоскости. Во-первых, угол среза был выбран для получения продольной, поперечной и тангенциальной плоскостей (рис. 1а), которые являются наиболее изученными ориентациями, рассмотренными в предыдущих работах [2–6]. Во-вторых, чтобы исследовать вариации макроскопического рисунка Шрегера в 3D, промежуточные плоскости резки были разрезаны под углом 67 °, 45 ° и 27 °. Все результаты, представленные в этой статье, относятся к этому конкретному месту поперечного сечения бивня.Известно, что углы Шрегера меняются в зависимости от расположения поперечного сечения по оси бивня [13]. Таким образом, результаты, немного отличающиеся от представленных здесь, ожидаются в поперечных сечениях, вырезанных в другом месте вдоль оси клыка.
Световая микроскопия и сканирующая электронная микроскопия
Световая микроскопия (LM) выполнялась с помощью микроскопа Leica (DM RXA2), оснащенного камерой DFC 480, на толстых полированных шлифах и тонких шлифах поперечной и продольной плоскостей.Толстые срезы (200 мкм) сначала были получены с помощью алмазной пилы при постоянном потоке воды (микротом Leica SP1600). Во-вторых, они были либо отполированы для получения тонких срезов (от 70 до 100 мкм), либо пропитаны в течение 2 дней метилметакрилатом с последующей полимеризацией в печи при 50 ° C в течение 3 дней, а затем окончательно отполированы до шероховатости 1 мкм алмазной бумагой возрастающий сорт. Тонкие срезы изучались в проходящем свете, а толстые — в отраженном.
Цифровой растровый электронный микроскоп (SEM) (DSM 962, Zeiss, Oberkochen, Германия) использовался для исследования изломов секций тангенциальной плоскости, чтобы обеспечить топографический контраст с режимом вторичных электронов.Трещины были покрыты углеродом с помощью вакуумного испарения (SCD 004, Balzers, Lichtenstein). РЭМ был установлен на ускоряющее напряжение 20 кВ и рабочее расстояние 10 мм. Функция «Анализировать частицу» программы ImageJ (http://rsb.info.nih.gov/ij) использовалась для подсчета количества поперечных сечений канальцев на электронной микрофотографии тангенциальной плоскости трещины.
Микрокомпьютерная томография с синхротронным излучением
Измерения с помощью микрокомпьютерной томографии с синхротронным излучением (SR-μCT) были выполнены на линии BAM на синхротронном источнике BESSY II, Helmholtz-Zentrum Berlin für Materialien und Energien (HZB) [17, 18].Образцы были сформированы в стержни и закреплены в трубках Kapton ® диаметром 1, 2 или 4 мм, адаптированных к размеру образца. Монохроматическое излучение варьировалось от 13,5 до 15 кэВ. Для каждого сканирования КТ были получены изображения под углом от 1500 до 3000 на 180 ° с индивидуальным временем экспозиции от 2 до 5 с. Объемы были реконструированы с помощью алгоритма обратной проекции с фильтром и визуализированы с помощью программного обеспечения VGStudio MAX 2.1 (VolumeGraphics GmbH, Гейдельберг / Германия). Реконструированные объемы (из 5.10 −4 до 40 мм 3 ) имел размер вокселя от 0,4 до 1 мкм. Для анализа были извлечены виртуальные срезы (2D-изображения) образцов и 3D-визуализации трубчатой сети. Мы провели две серии предварительных экспериментов SR-μCT: одну с анализируемыми объемами около 40 мм 3 с разрешением (размер вокселя) 1 мкм и одну с меньшими объемами (5,10 −4 мм 3 ) с более высокое разрешение 0,4 мкм. Комбинация этих двух измерений дает приблизительное представление о сети канальцев.
Химический анализ
Количественное изображение поверхности срезов из слоновой кости с помощью микро-PIXE (рентгеновское излучение, индуцированное частицами) было получено на внешней линии микролучей AGLAE (Accélérateur Grand Louvre d’Analyse Elémentaire, Париж, Франция), тандемном ускорителе 2 МВ (Пеллетрон 6СДХ-2) [19, 20]. Этот метод позволил нам количественно нанести на карту основные (Ca, P), второстепенные (Mg) и следовые элементы (Na, Cl, K, S, Fe и Sr) на поверхности срезов из слоновой кости, которые были зафиксированы на удаленном компьютере. управляемый этап.Расстояние между секцией и выходным соплом составляло 3 мм. Данные были извлечены с помощью программы ListoEDF [20]. Для каждого пикселя были извлечены рентгеновские спектры низких и высоких энергий, и количественный анализ был выполнен с помощью программного обеспечения TRAUPIXE_EDF [20] и GUPIXWIN V2.1 [21]. Наконец, цветные 2D-карты были построены с помощью программного обеспечения R (http://www.r-project.org./).
3D моделирование
Трехмерное моделирование трубчатой микроструктуры было выполнено для моделирования различных двухмерных характеристик, возникающих в результате разного угла сечения канальцев.Использовалось программное обеспечение 3D Rhinoceros (версия 4 SR09) с внутренним скриптовым языком «Rhinoscript» (http://diva4rhino.com/). Подробное описание различных моделей представлено на рис. S2 и в тексте S1, в тексте S2 и на рис. S3
.Результаты
Рисунок Шрегера варьируется в 3D
Поперечные сечения бивня слона в разных плоскостях разреза (67 °, 45 ° и 27 ° относительно поперечной плоскости) показывают изменение рисунка Шрегера в 3D (рис. 2). По мере того, как угол сечения уменьшался с 90 ° (продольные сечения) до 0 ° (поперечные сечения) (рис. 2а), параллельные продольные темные и светлые полосы, наблюдаемые в продольных плоскостях, постепенно пересекались, образуя ромбовидный сотовый массив, характеризующийся таким образом: называются углами Шрегера, которые различаются по размерам в зависимости от рассматриваемой плоскости (рис. 2b, 2c и 2d).Каждая ромбовидная форма имеет два тупых и два острых угла и поэтому может характеризоваться соотношением тупой / острый: это отношение увеличивается пропорционально углу резания, составляя 1,7, 2,1 и 2,5 соответственно для плоскостей 0 °, 27 ° и 45 ° ( Рис 2д).
Рис. 2. Паттерн Шрегера в 3D.
(a) Поперечные сечения бивня, вырезанного под разными углами (27 °, 45 ° и 67 °), (bd) оптические изображения поверхностей в плоскостях 27 °, 45 ° и 67 °, (e) схематическое изображение вариации формы узора Шрегера в зависимости от угла реза.Темные линии представляют собой линии Шрегера, а серые формы — соответствующие ромбовидные формы Шрегера.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g002
Более того, хотя углы Шрегера различаются между плоскостями сечения, не наблюдалось прерывания рисунка между плоскостями сечения в одном и том же образце с темными и светлыми полосами. непрерывно от одной плоскости к другой (как в кружках на рис. 2b и 2c, показывающих непрерывность полос от поверхности поперечного сечения к плоскостям среза 67 ° и 45 °, соответственно).Таким образом, рисунок Шрегера непрерывно изменяется в 3D в пределах клыка.
Паттерн Шрегера связан с расположением микротрубочек в 2D-плоскостях
Поперечная плоскость.
Поскольку мы не обнаружили связи между рисунком Шрегера в поперечной плоскости и химическим составом слоновой кости (Ca, P, Mg, Na, Cl, K, S, Fe и Sr) из наших данных micro-PIXE (S4 Рис. ), мы исследовали структурное расположение трубчатой сети из трех ортогональных секущих плоскостей на предмет корреляции с шаблоном Шрегера.
Поперечные срезы бивня (рис. 3а) показали узор Шрегера, как описано ранее: расположенные в шахматном порядке яркие и темные ромбы, создающие впечатление пересекающихся линий, расходящихся по часовой стрелке и против часовой стрелки от оси бивня. Наблюдения полированных шлифов с помощью оптической микроскопии позволили установить связь темных и светлых участков рисунка Шрегера (рис. 3а) с видимой микроструктурой (рис. В зависимости от углов сечения канальцев поперечные сечения трубчатых элементов выглядят как темные линии или точки (с удлиненной формой), окруженные матрицей яркой слоновой кости, с похожими чертами, имеющими тенденцию к скоплению (т.е. линии с линиями и точки с точками). В большинстве случаев темные области Шрегера соответствовали областям с большим количеством точек при наблюдениях с большим увеличением, тогда как светлые области соответствовали областям с большим количеством линий (рис. 3d и 3f). В очень немногих случаях яркие области содержали как точечные, так и линейные области (показаны над белой пунктирной линией на изображении с большим увеличением на рис. 3e и 3g).
Рис. 3. Рисунок Шрегера и двумерная трубчатая микроструктура в поперечной плоскости.
(a) Рисунок Шрегера полированного поперечного сечения бивня, (b) и (c) при увеличении (a), (d) и (e) соответствующей микроструктуры, наблюдаемой с помощью микроскопии в отраженном свете, (f) и (g) ) большее увеличение (d) и (e).Желтые прямоугольники показывают расположение различных увеличений, а белые пунктирные линии указывают яркую область рисунка Шрегера.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g003
Чтобы понять, почему области точек и области линий соответствуют областям разного цвета на макроуровне, соответственно темным и ярким, мы исследовали, какие области характеристика трубчатой микроструктуры может быть причиной такого различия.
Сначала мы измерили среднее значение и распределение (гистограммы) значений шкалы серого в двух регионах (рис. 4).Как средние значения, так и распределения значений серой шкалы были очень похожи для двух регионов (рис. 4). Это означает, что количество черных и белых пикселей в двух областях было одинаковым. Следовательно, на микромасштабе области, заполненные точками или линиями, не различались по видимому цвету.
Рис. 4. Сравнение значений серого для участков точек с участками линий в поперечной плоскости.
Гистограммы значений серого для области точек и области линий (соответствующих темным и светлым областям Шрегера соответственно).Отображается среднее значение серого и стандартное отклонение для каждой выбранной области (0: черный, 255: белый).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g004
Во-вторых, мы исследовали пространственное распределение черных и белых пикселей в двух регионах. В отличие от значений серого, пространственное распределение отличается между точечными и линейными областями, потому что в одном случае черные пиксели образуют точки (изолированные пиксели), а в другом случае — линии (соединенные пиксели). Это просто связано с длиной черных черт.Длина линий составляла от 10 до 50 мкм, тогда как средний диаметр точек составлял 6 мкм.
В-третьих, мы заметили, что точки располагались более периодически, чем линии, которые демонстрировали больший разброс в их расстоянии. Чтобы количественно оценить разницу в расстоянии между двумя областями, мы определили два параметра: средний интервал между линиями (ls) в мкм, который представляет собой длину оптического изображения в мкм, деленную на количество линий, и средний интервал между точками. (ds) в мкм, который представляет собой квадратный корень из площади оптического изображения в мкм 2 , деленный на количество точек.Для поперечной плоскости ls составляло 17 мкм, а ds 10 мкм.
Продольная плоскость.
Особенности, которые можно наблюдать в продольных плоскостях, зависят от толщины профилей и степени полировки. Срезы, которые были достаточно тонкими для прохождения света, ясно показали характерные чередующиеся полосы Шрегера в продольных плоскостях (рис. 5а). Однако на полированных толстых участках было сложнее различить вертикальные светлые и темные полосы рисунка Шрегера.Тонкие срезы, наблюдаемые в проходящем свете, показали прерывистые линии с максимальной длиной 200 мкм, которые имели синусоидальную тенденцию (рис. 5b и 5c). Средняя амплитуда трубчатого тренда составила 230 мкм, а его средняя длина волны — 1160 мкм.
Рис. 5. Рисунок Шрегера и двумерная трубчатая микроструктура в продольной плоскости.
(a) фотография тонкого среза с указанием видимых полос Шрегера, (b) наблюдение этого же среза в проходящем свете с синусоидальной тенденцией нарисованных канальцев, (c) увеличенная синусоидальная тенденция, наблюдаемая в проходящем свете тонкого среза , (d) толстый участок, наблюдаемый в отраженном свете, где темные и яркие полосы были едва видны, (например) увеличение вставок, указанных в (d).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g005
Микроструктура канальцев была четко видна на толстых полированных срезах, наблюдаемых в отраженном свете (рис. 5d, 5e, 5f и 5g). В большинстве наблюдений выявлялись чередующиеся вертикальные полосы (шириной ~ 500 мкм) участков линий длиной 100 мкм и более коротких участков линий. Эти вертикальные полосы имеют ту же ширину, что и вертикальные полосы Шрегера, видимые при меньшем увеличении (например, рис. 1c).
Расположение микротрубочек в 2D-плоскостях зависит от угла среза
Поперечные сечения микротрубочек расположены в виде точек и линий в поперечной и продольной плоскостях.Точечные области соответствуют канальцам, разрезанным под углом к их главной оси, а линейные области — канальцам, разрезанным вдоль нее. В частности, в поперечной плоскости наблюдались расположенные в шахматном порядке ромбовидные области, состоящие из упаковки точек и линий (рис. 6а). Кроме того, расстояние между точками ds Tr = 10 мкм было измерено для точечных областей в поперечной плоскости. Это значение отличается от значения, измеренного для тангенциальной плоскости, где все канальцы разрезаются перпендикулярно их главной оси (ds Ta = 6 мкм) (см. Рис. S2 и текст S1).Это различие предполагает, что секционированные канальцы, ведущие к точечным областям поперечной плоскости, не были разрезаны под тем же углом, что и секционированные канальцы, ведущие к признаку тангенциальной плоскости.
Рис. 6. Связь между ориентацией канальцев и полученными формами и средним расстоянием поперечных сечений канальцев.
(a) Экспериментальное наблюдение под микроскопом в отраженном свете полированного среза слоновой кости в поперечной плоскости, (b) Изменение длины поперечного сечения канальцев в зависимости от угла среза α, (c и d) 2D-проекции секционированные канальцы с 0 ° <α <90 ° (c) упорядоченный куб, где канальцы периодические, и (d) неупорядоченный куб, где канальцы непериодичны.Среднее расстояние между точками и линиями указано в мкм (расстояние между линиями = 120 мкм / количество линий и расстояние между точками = √ (14400 мкм 2 / количество точек) и (e) график зависимости среднего расстояния между точками от α.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g006
Чтобы понять взаимосвязь между формой поперечного сечения канальцев и расстоянием от плоскости разреза, мы исследовали форму и среднее расстояние между поперечными сечениями канальцев. относительно моделируемой плоскости разреза секционированных канальцев; мы предполагаем, что в небольшом масштабе (несколько микрон) канальцы можно рассматривать как прямые трубки.
Во-первых, была установлена связь между длиной поперечного сечения одного прямого канальца и углом разреза α, при котором этот канальец был разрезан (рис. 6b). Когда α был 0 °, сечение было перпендикулярно оси главного канальца, а поперечное сечение канальца представляло собой круг; по мере увеличения α поперечные сечения становились более длинными эллипсоидами, пока не превратились в бесконечную линию при α = 90 °. Изменение формы поперечного сечения было прогрессивным до 70 °, после чего очень небольшое изменение угла среза вызвало резкое изменение формы и размера поперечных сечений канальцев.
Во-вторых, два смоделированных куба, состоящих из периодического и непериодического расположения множества канальцев, были виртуально разрезаны путем изменения α, чтобы смоделировать области точек и линий, наблюдаемых экспериментально (рис. 6c) (см. Рис. S2 и текст S1 для получения подробной информации о моделирование). Что касается результатов, показанных на фиг. 6b, не было выявлено никаких значительных изменений формы поперечного сечения трубок и среднего расстояния между трубочками для α между 0 и 70 °. Поэтому только результаты для α> 70 °, демонстрирующие наиболее яркие особенности, представлены для обоих кубов на рис. 6c и 6d.Затем было измерено среднее расстояние между точками для каждого смоделированного среза, и оно указано рядом со значением α. При α = 0 ° все канальцы были разрезаны перпендикулярно их главной оси, и срез давал периодическое расположение точек для упорядоченного куба и нерегулярное для неупорядоченного куба, соответствующее экспериментальным данным касательной плоскости со средним шагом 6 мкм (см. Рис. S2 и текст S1). Для α = 70 ° срез упорядоченного куба дал ds = 9 мкм, что отличается от экспериментальных данных (10 мкм), тогда как срез неупорядоченного куба имел ds = 10 мкм, что соответствует экспериментальным данным ( Рис 6d).В экспериментальных данных конкретное расположение канальцев в 3D вместе с углом среза 70 ° воспроизводят расстояние между трубками 10 мкм, полученное при экспериментальном наблюдении поперечной плоскости. Следовательно, канальцы, которые выглядят как точки в поперечной плоскости, вероятно, были наклонены под углом 70 ° к плоскости сечения.
Наконец, соотношение между α и средним расстоянием между точками для упорядоченного и неупорядоченного куба (рис. 6e) показывает, что как форма поперечного сечения, так и средний интервал точек меняются одинаково в зависимости от α, с точкой перегиба кривой между 70 ° и 80 °, после чего изменения происходят быстрее.
Наши экспериментальные данные и два предыдущих моделирования показывают, что различные области двумерной трубчатой микроструктуры (точки и линии), наблюдаемые на поверхности сечения из слоновой кости, могут быть охарактеризованы тремя параметрами: 1) средним расстоянием между поперечными сечениями трубок. , 2) средняя длина поперечного сечения трубы и 3) определенная ориентация главной оси трубы относительно плоскости разреза. Поскольку эти три параметра связаны друг с другом, если один из них известен экспериментально, другие могут быть рассчитаны.Например, благодаря экспериментально измеренному ds = 10 мкм для точечных областей поперечной плоскости, мы рассчитали наклон канальцев к плоскости в этих областях 70 ° и длину поперечных сечений трубчатых элементов 6 мкм в поперечной плоскости. поперечная плоскость.
Винтовая форма канальцев
2D-наблюдения.
В поперечной плоскости, близко к цементу, можно проследить синусоидальный ход канальцев через области линий и точек (S5 Рис.).Средняя амплитуда трубчатого тренда составляет 90 мкм, а его средняя длина волны — 960 мкм. В продольной плоскости также наблюдается синусоидальный тренд (рис. 5). Следовательно, две синусоидальные тенденции в двух ортогональных плоскостях (L и Ta) могут указывать на наличие спирального канальца в 3D. (Подробнее об уравнении спирали см. В тексте S2).
Кроме того, поперечные срезы бивня слона были сломаны по касательной плоскости (рис. 7a и 7b). Поперечная плоскость представляет собой типичные линии Шрегера (рис. 7а).Поверхность с тангенциальным изломом, наблюдаемая с помощью SEM, показывает, что форма поперечного сечения трубы и двухмерное расположение одинаковы через каждые 1 мм. Участки 500 мкм между двумя пересечениями линий Шрегера подробно показывают это расположение и форму поперечных сечений канальцев (рис. 7c), которые имеют эллипсоидальную форму, длину 2 мкм и ширину в среднем 1,2 мкм. Эллипсоиды постепенно меняли свою ориентацию от наклона 20 ° к вертикали образца с левой стороны (рис. 7d) до наклона 90 ° (рис. 7g).Это изменение ориентации имело периодичность в 1 мм, что показано на рисунке A на S6, рис. Периодическое изменение ориентации поперечных сечений эллипсоидных трубок убедительно свидетельствует о непрерывном фазовом сдвиге на π каждые 1 мм в тангенциальном направлении спиральных трубок. канальцы (см. рисунок B в S6 Fig для более подробной информации).
Рис. 7. Двумерная трубчатая микроструктура тангенциальной плоскости.
(a) Трещина клыка слона (1,6 см от цемента) с ударом трещины, представленной крестом и стрелкой, указанными поперечной и тангенциальной плоскостями, а также линиями Шрегера и пересечениями линий Шрегера поперечная плоскость также отображается, (b) увеличение тангенциальной плоскости (a), (c) области, указанной в b, между двумя пересечениями линий Шрегера и наблюдаемой с помощью SEM, и (dg) увеличение зон, указанных в c.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g007
3D-данные.
Наши двумерные данные показывают, что канальцы имеют диаметр ~ 2 мкм, имеют спиралевидную форму с шагом ~ 1 мм и расположены на расстоянии ~ 6 мкм. Чтобы визуализировать ожидаемые спирали в 3D и различить отдельные канальцы, требовался анализ больших объемов с высоким разрешением.
Согласно экспериментам SR-μCT с более низким разрешением был рассчитан спиральный тренд средней ориентации основного направления нескольких канальцев с шагом примерно от 1 до 1.5 мм (S7 Рис). Однако разрешение здесь было недостаточным, чтобы позволить трехмерную реконструкцию отдельных канальцев, что было возможно с более высоким разрешением экспериментов SR-μCT. В этом последнем эксперименте трубчатая сеть была реконструирована в 3D и визуализированы мосты (или соединения), которые часто соединяют канальцы (S8, рис.). Канальцы выглядели изогнутыми, но анализируемый объем был здесь слишком мал, чтобы можно было идентифицировать завершенный спиральный тренд.
Обсуждение
Из-за своего поразительного внешнего вида и кажущейся сложности источник паттерна Шрегера на протяжении десятилетий вызывал споры в литературе [2–6, 16].Биологические цвета могут возникать в результате множества механизмов, либо из-за пигментов, как для раковин моллюсков, либо из-за взаимодействия света со структурой поверхности, как в случае перламутра, некоторых перьев птиц, крыльев бабочек и кожи хамелеона [22, 23]. Во всех предыдущих исследованиях [2–6], за исключением одного [16], предполагалось, что происхождение паттерна Шрегера происходит от трубчатой микроструктуры дентина бивня [2–6], в котором его источником было расположение минерализованных коллагеновых волокон. Однако убедительной связи между макроскопическим рисунком Шрегера и микроструктурой слоновой кости, трубчатой или волокнистой, ранее не было установлено.
Связь между макроскопическим узором Шрегера и двумерной микроструктурой слоновой кости: откуда берется цвет?
Здесь мы рассмотрели природу паттерна Шрегера, сначала показав, что химический состав вряд ли будет участвовать в его формировании, поскольку основные составляющие элементы слоновой кости равномерно распределены на больших площадях. Во-вторых, мы установили, что в среднем на поперечных срезах бивня слона темные области рисунка соответствуют канальцам, наклонным к поперечной плоскости под углом 70 ° (отображаются как точки), тогда как светлые области относятся к канальцам, выровненным с ним (отображаются как линий).Размер и ступенчатое расположение точечных и линейных областей хорошо соответствуют в целом цветному образцу шахматной доски, подтверждая предыдущие утверждения [2-6], что микроструктура канальцев диктует формирование рисунка Шрегера. Однако стоит отметить, что шаблон упрощался и абстрагировался в течение многих лет, описанный большинством авторов как идеальный шаблон шахматной доски [2–5]. Однако мы заметили, что некоторые неоднородности действительно существуют, что узор не такой периодический и идеальный, как утверждается, как на макроскопическом, так и на микроскопическом масштабе, а точное соответствие между двумерной микроструктурой и узором Шрегера иногда отсутствует.Например, яркие зоны рисунка Шрегера на поперечной плоскости иногда относятся к участкам с точками в середине ромбов и линиями на их периферии (например, рис. 3e и 3g).
В продольных сечениях периодические удлиненные точечные и линейные области также, кажется, соответствуют чередующимся темным и ярким полосам рисунка Шрегера соответственно. По аналогии с поперечной плоскостью участки линий соответствуют светлым полосам, а точечные — темным. Кроме того, мы показали, что узор Шрегера — это не явление, изолированное от двухмерных плоскостей сечения, а, скорее, непрерывный трехмерный узор по всему бивню слона, причем узор не прерывается от одной плоскости к другой, хотя углы Шрегера меняются в зависимости от плоскости сечения.Углы Шрегера меняются в пределах поперечного сечения от цемента к пульпе и зависят от расположения поперечного сечения вдоль оси клыка [10–13]. Здесь мы дополнительно показываем, что углы Шрегера меняются в 3D. Большинство резных предметов искусства из слоновой кости имеют сильные рельефы. Следовательно, углы Шрегера, наблюдаемые на поверхности таких объектов, зависят не только от таксонов Elephantoidea, но и от того, где в бивне были созданы объекты, что обычно неизвестно. Таким образом, углы Шрегера необходимо использовать очень осторожно для идентификации различных типов слоновой кости слоновой кости на резных предметах, а также следует использовать дополнительные методы для эффективной борьбы с незаконной торговлей слоновой костью.
Физические причины того, почему области точек и линий образуют темные и светлые области, соответственно, требуют дальнейшего изучения. Однако мы сначала показали, что средняя доля пересекаемых канальцев одинакова в областях точек и линий. Другими словами, пороговые изображения областей линий или точек в черно-белые изображения, где черный цвет соответствует областям внутри канальца, показали постоянную среднюю плотность черных пикселей. Это показывает, что различия в плотности канальцев не могут быть ответственны за появление паттерна Шрегера, как это предлагается некоторыми авторами [3, 4].Во-вторых, мы определили три двумерные характеристики микротрубочек, которые различаются между двумя областями точек и линий: средний интервал, длина поперечного сечения трубы и ориентация главной оси трубы к плоскости разреза. Однако разница в расстоянии между областями точек (10 мкм) и линиями (17 мкм) и разница в длине поперечных сечений канальцев (10–50 мкм для линий и 6 мкм для точек), обнаруженная в поперечной плоскости также, похоже, не являются источником паттерна Шрегера.В самом деле, эти различия слишком малы, чтобы их можно было увидеть человеческим глазом, и все же слишком велики по сравнению с длиной волны света, чтобы быть источником любого вида структурного цвета.
Эти два пункта означают, что наблюдаемые различия в цвете могут быть обусловлены другими характеристиками. Один может быть коррелирован с ориентацией канальцев, как, например, взаимодействие падающего света с материалом слоновой кости и его специфической микроструктурой (пустые канальцы, специально ориентированные на плоскость разреза) (см. S9 Fig. И S3 Text для более подробной информации).Вторым может быть количество и тип ярко-темных границ раздела между пустыми канальцами (темные) и матрицей цвета слоновой кости (светлые) в двух типах областей. Действительно, наше восприятие серых шкал тесно связано с наличием границ раздела между темным и ярким в соответствии с хорошо известной иллюзией Корнсвита [24]. Хотя анализ этого эффекта выходит далеко за рамки данной статьи, не исключено, что более яркое появление областей линий по сравнению с областями точек может быть связано с этим оптическим эффектом.Действительно, эти интерфейсы сильно различаются по количеству и структуре между двумя регионами. В областях линий они почти прямые и четко видны, тогда как в областях точек они менее выражены, что может привести к тому, что области линий будут более яркими, чем точечные.
3D модели микроструктуры слоновой кости
Наши двумерные экспериментальные наблюдения можно резюмировать по одной ключевой особенности для каждой из трех плоскостей небольшого объема среднего дентина бивня: 1) структурный шахматный узор с разделенными ромбами точек и линий размером 500 x 500 мкм 2 для поперечной плоскости, 2) чередующиеся вертикальные полосы (шириной ~ 500 мкм) из участков линий длиной 100 мкм и удлиненные точечные области, имеющие синусоидальный тренд (длина волны 1 мм) для продольной плоскости, и 3) периодическое изменение ориентация эллипсоидальных сечений через каждые 1 мм для тангенциальной плоскости.Поскольку модели Майлза и Уайта и Вирага не смогли описать наши экспериментальные данные, полученные на современных образцах слоновой кости, мы предложили третью модель со спиральными канальцами, имеющую комбинацию непрерывного сдвига π через 1 мм со ступенчатым сдвигом π / 2 через 500 мкм.
В то время как большинство предыдущих моделей предполагали наличие синусоидальных канальцев [2, 6], наши результаты успешно расширяют понимание морфологии канальцев в трех измерениях. Как наши 2D-наблюдения за формой поперечного сечения трубчатых элементов из трех ортогональных плоскостей, так и наши данные 3D SR-μCT предполагают, что канальцы имеют спиралевидную форму.Размеры спирали определены по амплитудам и периодам синусоидальных трендов, наблюдаемых в продольной и поперечной плоскостях. Продольная составляющая спирали в 2,5 раза больше тангенциальной. Шаг спирали (радиальная составляющая) составляет около 1 мм, а ее амплитуда (осевая составляющая) составляет 230 мкм. Следовательно, спиралевидная форма канальцев не правильная, а скорее искаженная. Трехмерная модель искаженной спиральной модели показана на рис. 8. Также представлены сечения трехмерной модели вдоль продольной и тангенциальной плоскостей, они показывают характерные экспериментальные особенности, наблюдаемые для этих плоскостей и дополнительно обсуждаемые ниже.Другие виды трехмерной модели показаны на рис. C на рис. S6 на рис.
.Рис. 8. Изображение трехмерной искаженной спиральной модели.
Представлен набор спиральных канальцев. Для визуализации модели диаметр канальцев и расстояние между ними были увеличены в 5 и 10 раз соответственно. Однако размер спиралей и непрерывный фазовый сдвиг π после 1 мм масштабируются должным образом. От красного канальца к бирюзовому наблюдается непрерывный фазовый сдвиг на π через 1 мм.
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g008
Предложенная искаженная спиралевидная форма канальцев в случае слоновой кости, которая отражает миграцию одонтобластов [25] во время образования слоновой кости, может рассматриваться как нестандартная. -Экономичный способ работы клеток. Однако канальцы в дентине млекопитающих имеют простейшую форму, s-образную [26]. Было высказано предположение, что это искривленное движение происходит из-за скученности одонтобластов, когда они движутся от периферии к пульпе, вызывая межклеточное давление [4].Недавно было высказано предположение, что генетическая регуляция у Elephantoidea отвечает за синусоидальные канальцы [6]. В зубной эмали волнистые структуры также очень распространены [27], и недавние работы по моделированию показали, что изогнутые пути миграции амелобластов могут быть результатом деформации стимула [28]. Наконец, в природе обычны не только изогнутые, но и спиральные движения, от молекулярных до макроскопических уровней. Хиральность существует на разных уровнях организации в биологических материалах, таких как усики растений и раковины улиток [29, 30].Микрохиральность морфологии канальцев может быть биологической реакцией на определенный механический стресс и биологические функции. Точная хиральность пути клетки, левая или правая, еще предстоит определить.
Идея о том, что канальцы из слоновой кости сдвинуты по фазе, не нова: хотя никаких экспериментальных данных представлено не было, Майлз и Уайт [2] предположили на схематическом поперечном сечении современного бивня слона, что синусоидальные канальцы излучают со ступенчатым фазовым сдвигом π в тангенциальном направлении каждые 500 мкм (S1 Рис.).Вираг [6] расширил модель Майлза и Уайта, предложив дополнительный непрерывный фазовый сдвиг π между канальцами через каждые 1 мм также в тангенциальном направлении, основываясь на наблюдениях оптической и электронной микроскопии в трех плоскостях (поперечной, продольной и тангенциальной) от тонкие и потрескавшиеся срезы мамонта и вымершей слоновой кости. Наши результаты в тангенциальных сечениях подтверждают модель Вирага, касающуюся непрерывного фазового сдвига π на каждые 1 мм в тангенциальном направлении (S6, рис.). Как и почему клетки создают такой сдвиг — очень интересный биологический вопрос, который требует дальнейших исследований.Например, регулярное морщинистое соединение цемент-дентин, наблюдаемое на поперечном срезе, может быть связано с фазовым сдвигом (Рис. 1b).
Наконец, ступенчатая 2D-микроструктура, наблюдаемая на поперечной плоскости, вероятно, связана с наличием ступенчатого фазового сдвига π / 2 в тангенциальном направлении каждые 500 мкм (в отличие от π в модели Майлза и Уайта).
Хотя Майлз и Уайт [2] и Вираг [6] попытались согласовать существующие двухмерные микроструктурные наблюдения с паттерном Шрегера, предложив трехмерные модели расположения канальцев, им не удалось установить четкие связи между особенностями трехмерной морфологии канальцев и паттерном, который мог бы результат их разделения.На рис. 9 и 10 мы сравниваем наши экспериментальные данные (рис. 9a) с виртуальными срезами из серии трехмерных моделей (рис. 9b, 9c и 10), включая модели Майлза и Уайта и Вирага, а также с несколькими новыми моделями с спиральные канальцы, которые различаются по характеру фазового сдвига их канальцев (подробное описание моделей см. в тексте S2 и рис. S3). Чтобы облегчить сравнение, пять наиболее ярких областей (32 x 32 мкм 2 ) каждого сечения были увеличены, чтобы обеспечить подробный вид микроструктуры, а именно формы и размера поперечных сечений канальцев и их расположения. (подробное описание см. в S4 Text).
Рис. 9. Двумерные разрезы поперечной, продольной и тангенциальной плоскостей (а) экспериментальных данных, (б) модели Майлза и Уайта и (в) модели Майлза и Уайта с фазовым сдвигом (PS) π / 2 после 500 мкм вместо π и (г) модель Вирага.
Параметры, использованные для модели Майлза и Уайта, представляли собой синусоиды с 250 sin (2π / 1000t) в качестве уравнения с диаметром 2 мкм, с интервалом 6 мкм и имеющим одну ступенчатую PS канальца π после 500 мкм; для модели Вирага: синусоиды с 300 sin (2π / 1000 t) в виде уравнения с диаметром 2 мкм, с интервалом 13 мкм и имеющим одну непрерывную PS π через 1 мм и ступенчатую π через 500 мкм.Под каждым 2D-сечением показаны пять увеличенных областей (34 x 34 мкм 2 ).
https://doi.org/10.1371/journal.pone.0166671.g009
Рис. 10. Двумерные разрезы поперечной, продольной и тангенциальной плоскостей спиральной модели.
(a) без фазового сдвига (PS) канальцев, (b) с непрерывным PS π через 1 мм и (c) как с непрерывным PS π через 1 мм, так и ступенчатым PS π после 500 мкм.
https: // doi.org / 10.1371 / journal.pone.0166671.g010
Таблица 1 суммирует соответствующие параметры из всех поперечных сечений 3D-модели в качестве средства сопоставления каждой модели с нашими экспериментальными данными. Срезы из предложенных нами трехмерных спиральных моделей дали морфологические параметры, наиболее похожие на экспериментальные (параметры выделены жирным шрифтом в таблице 1), при этом спиральная модель с непрерывным фазовым сдвигом π лучше всего воспроизводит экспериментальные наблюдения. Хотя мы не нашли идеального соответствия между 2D экспериментальными наблюдениями и спиральной моделью, теперь мы лучше понимаем роль формы канальцев и их фазового сдвига в двумерной трубчатой микроструктуре в трех плоскостях:
- Шатание, наблюдаемое в поперечной плоскости, было воспроизведено только ступенчатым фазовым сдвигом на π / 2 после расстояния 1/2 длины трубчатой волны.
- Хотя периодичность участков линий (и точек) в 1 мм не была полностью воспроизведена с трубчатой длиной волны 1 мм, комбинация спиральных канальцев и непрерывный фазовый сдвиг π после расстояния трубчатой длины волны (1 мм ) позволил модели аппроксимировать эту периодичность.
- Та же комбинация (спиральные канальцы и фазовый сдвиг π после 1 мм) воспроизводит характерную особенность, которую мы наблюдали в тангенциальной плоскости, где ориентация поперечных сечений эллипсоидных канальцев менялась каждые 1 мм.
Смоделированные наборы спиральных канальцев показали перекрытия, которые возможны только в том случае, если канальцы более взаимосвязаны, чем первоначально предполагалось. Это перекрытие в канальцах возникает, когда среднее расстояние между канальцами достаточно мало, так что фазовый сдвиг вызывает пересечение спиралей спиралей, подчеркивая геометрические ограничения упаковки спиралей в 3D. Чтобы решить эту проблему, потребуется подробное трехмерное изображение, чтобы увидеть упаковку канальцев в узком, но длинном объеме из слоновой кости.
Здесь наша 3D-модель, основанная на экспериментальных данных, полученных с помощью различных методов характеризации с высоким разрешением, фокусируется на особенностях узора Шрегера в небольшом объеме среднего дентина от середины бивня. Однако необходимо помнить, что слоновая кость происходит из очень больших биологических структур, клыков, где, несомненно, присутствуют неоднородности в 3D на более длинных масштабах. Действительно, Паломбо [10] и Вираг [6] упомянули изменение длины волны синусоидальных канальцев от цемента к пульпе, показав, что длина волны увеличивается по направлению к полости пульпы.Это подтверждается нашими наблюдениями за изменением формы и размеров ромбовидной формы Шрегера от цемента к пульпе (S1 Рис.). Изменение в продольном направлении, по-видимому, гораздо менее изучено из-за технических проблем, связанных с анализом особенностей микроскопических масштабов на макроскопических масштабах длины. Учитывая недавние достижения в доступности методов определения характеристик материалов с высоким разрешением, есть надежда, что вскоре станет возможным более детальное понимание того, как эти сложные ткани изменяются и растут в 3D.
Выводы
Большинство предыдущих исследований предполагали, что паттерн Шрегера происходит от организации трехмерной трубчатой сети, хотя, насколько нам известно, никаких доказательств не было. С помощью вычислительных подходов мы демонстрируем, что предыдущие модели не полностью воспроизводят экспериментальное расположение микротрубок в трех ортогональных плоскостях (поперечной, продольной и тангенциальной). Используя систематические наблюдения за тремя плоскостями одного и того же сечения слоновой кости от макро до микромасштаба, а также используя дополнительные аналитические методы (SEM, LM в отражении и пропускании и SR-μCT), мы выявили предыдущие несоответствия и заполнили пробелы в нашем понимании Во-первых, трехмерное трубчатое расположение слоновой кости и, во-вторых, его возможная роль в происхождении узора Шрегера.
Во-первых, мы обнаружили, что спиральные канальцы, имеющие фазовый сдвиг π через 1 мм в тангенциальном направлении (фазовый сдвиг № 1) в сочетании со ступенчатым сдвигом π / 2 через 500 мкм также в тангенциальном направлении (фазовый сдвиг № 2) лучше представить двухмерную трубчатую конструкцию, наблюдаемую экспериментально в трех плоскостях. Фазовый сдвиг №1 отвечает за изменения ориентации поперечных сечений эллипсоидных трубок в тангенциальной плоскости, тогда как фазовый сдвиг №2 отвечает за появление шахматной микроструктуры в поперечной плоскости.Фазовый сдвиг № 2 отличается от предложенного Майлзом и Уайтом [2], который лежит в основе шахматной картины Шрегера. Как спиральная форма канальцев (с длиной волны 1 мм), так и фазовый сдвиг № 1 позволяют лучше аппроксимировать экспериментальную периодичность шахматной трубчатой микроструктуры в поперечной плоскости. Это несоответствие между длиной волны трубки 1 мм и микроструктурной периодичностью, наблюдаемой в поперечной плоскости, было одним из основных несоответствий предыдущих 3D-моделей [2, 6].
Во-вторых, мы впервые четко определили прямую связь между паттерном Шрегера и устройством двумерных микротрубочек. Темные области рисунка Шрегера в основном соответствуют областям, где канальцы срезаны под углом к их главной оси, тогда как светлые области в основном соответствуют канальцам, разрезанным вдоль их главной оси. Эта установленная связь между паттерном и структурой, а также определение различных характеристик микротрубочек являются очень важными отправными точками для будущих исследований происхождения паттерна Шрегера.
В целом, наши находки способствуют не только нашему пониманию морфологии канальцев и ее связи с паттерном Шрегера, но и нашим знаниям о механизмах роста тканей слоновой кости, поскольку канальцы остаются свидетельством пути одонтобластов во время формирования слоновой кости. Более того, благодаря нашему лучшему пониманию того, как узор Шрегера распределяется и изменяется в трехмерном пространстве, мы советуем, что одних только углов Шрегера недостаточно для идентификации различных видов слоновой кости слоновой кости, используемой в резных предметах, как это предполагали Эспиноза и Манн [3, 14 ].Для разработки таких диагностических инструментов потребуются будущие исследования, включающие структурные и химические вариации в макроскопических масштабах длины.
Благодарности
Авторы благодарны Биргит Шонерт за подготовку образцов и Себастьяну Турко за помощь в использовании программного обеспечения 3D Rhinoceros / Grasshoper из отдела биоматериалов Института коллоидов и интерфейсов Макса Планка. Мы благодарны докторантуре ED388 Университета Пьера и Марии Кюри за получение докторской степени.D (2011–14) и Немецкой службе академических обменов для получения стипендии доктора философии (DAAD, A1270967) для магистра медицины, а также для программы PHC Procope (28576YC) для исследовательской группы. Мы благодарим Клэр Пачеко, Лорана Пишона, Квентина Лемассона и Бриса Муаньяра из микролучей AGLAE за их поддержку во время эксперимента и анализа данных. Наконец, мы благодарны Аттиле Вирагу за рецензирование нашей рукописи и за очень конструктивные и полезные замечания.
Вклад авторов
- Концептуализация: MA AG WW PF IR.
- Обработка данных: MA AG JWCD PF IR.
- Формальный анализ: MA MND AG WW JWCD AS PF IR.
- Получение финансирования: IR PF.
- Расследование: MA AG WW JWCD AS IR.
- Методология: MA MND AG WW JWCD AS PF IR.
- Администрация проекта: IR.
- Ресурсы: ПФ IR.
- Программное обеспечение: JWCD AS.
- Контроль: IR.
- Визуализация: MA MND AG AS JWCD.
- Написание — первоначальный эскиз: MA AG WW PF IR.
- Написание — просмотр и редактирование: MA MND AG JWCD PF IR.
Список литературы
- 1. Миллер WD. Исследования по анатомии и патологии бивней слона. Дентальный Космос. 1890; 5: 337–48.
- 2. Майлз AEW, Белый JW. Слоновая кость. Труды Королевского общества медицины и медицины. 1960; 53: 775–80.
- 3. Эспиноза Э.О., Манн MJ. История и значение паттерна Шрегера в характеристике слоновой кости хоботка. Журнал Американского института охраны природы. 1993; 32: 241–8.
- 4. Раубенхаймер Э.Дж., Босман М.С., Форстер Р., Ноффке К.Э. Гистогенез клетчатого узора слоновой кости африканского слона (Loxodonta Afircana). Архивы оральной биологии. 1998; 43: 6.
- 5. Локк М. Структура слоновой кости. Журнал морфологии. 2008; 269: 423–50.pmid: 18157860
- 6. Вираг А. Гистогенез уникальной морфологии слоновой кости хоботных. Журнал морфологии. 2012; 273: 1406–23. pmid: 22949298
- 7. Цуй ФЗ, Вэнь HB, Чжан HB, Ма CL, Ли HD. Нанофазы гидроксиапатитоподобных кристаллитов в натуральной слоновой кости. Журнал материаловедения писем. 1994; 13: 1042–4.
- 8. Джонс С.Дж., Бойд А. Ультраструктура дентина и дентиногенез. В: Л. А., редактор. Дентин и дентиногенез I. Бока-Ратон: CRC Press; 1984 г.п. 81–134.
- 9. Daubenton LJM. Описание de l’Eléphant. В: GLL B, редактор. Histoire Générale et specialulière, avec la description du Cabinet du Roi. 11. Париж: Imprimerie Royale; 1764. с. 94–142.
- 10. Паломбо М.Р., линии Виллы П. Шрегера как опора в идентификации Elephantinae. «Мир слонов» — международный конгресс; Рим 2001. п. 656–60.
- 11. Трапани Дж., Фишер, округ Колумбия. Дискриминация хоботных таксонов с использованием особенностей рисунка Шрегера в бивневом дентине.Журнал археологической науки. 2003. 30: 429–38.
- 12. Сингх Р.Р., Гоял С.П., Ханна П.П., Мукерджи П.К., Сукумар Р. Использование морфометрических и аналитических методов для характеристики слоновой кости. Международная криминалистическая экспертиза. 2006. 162: 144–51. pmid: 16891073
- 13. Абелова М. Шрегер анализ паттернов бивня Mammuthus primigenius: аналитический подход и полезность. Бюллетень наук о Земле. 2008; 83: 225–32.
- 14. Эспиноза Э.О., Манн MJ.Руководство по идентификации слоновой кости и заменителей слоновой кости: публикации WWF; 1992.
- 15. Кшишковская О., Моркот Р. Слоновая кость и сопутствующие материалы. В кн .: N П, С И, ред. Древнеегипетские материалы и технологии. Кембридж: Издательство Кембриджского университета; 2000. с. 320–32.
- 16. Su XW, Cui FZ. Иерархическая структура слоновой кости: от нанометра до сантиметра. Материаловедение и инженерия. 1999; C7: 19–29.
- 17. Стойка A, Zabler S, Müller B, Riesemeier H, Weidemann G, Lange A и др.Рентгенография и томография высокого разрешения на основе синхротрона с использованием жесткого рентгеновского излучения на линии BAM (BESSY II). Ядерные приборы и методы в физических исследованиях Секция A. 2008; 586: 327–44.
- 18. Riesemeier H, Rack A, Zabler S, Goebbels J, Müller BR, Banhart J. Станция визуализации на базе синхротрона для микрорентгенографии и томографии на линии BAM (BESSY). 9-я Международная конференция по рентгеновской микроскопии: Физический журнал: Серия конференций; 2009.
- 19. Пишон Л., Бек Л., Уолтер П., Муаньяр Б., Гийу Т.Новая система сбора и обработки карт для одновременного анализа PIXE-RBS с внешним лучом. Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Раздел B. 2010; 268: 2028–33.
- 20. Пишон Л., Муаньяр Б., Лемассон К., Пачеко С., Уолтер П. Разработка мультидетектора и системы систематической визуализации на внешнем луче AGLAE. Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами. 2014; 318, Часть A: 27–31. http: // dx.doi.org/10.1016/j.nimb.2013.06.065.
- 21. Кэмпбелл Дж. Л., Бойд Н. И., Грасси Н., Бонник П., Максвелл Дж. Программный пакет Guelph PIXE IV. Ядерные инструменты и методы в физических исследованиях Секция B: Взаимодействие пучков с материалами и атомами. 2010. 268 (20): 3356–63. http://dx.doi.org/10.1016/j.nimb.2010.07.012.
- 22. Болл П. Самодельный гобелен: формирование узоров в природе. Оксфорд: Университет Оксфорд Пресс; 1999.
- 23. Тейсье Дж., Саенко С.В., ван дер Марель Д., Милинкович М.С.Фотонные кристаллы вызывают активное изменение цвета у хамелеонов. Nature Communications. 2015; 6: 6368. http://www.nature.com/articles/ncomms7368 - дополнительная информация. pmid: 25757068
- 24. Lotto RB, Purves D, Nundy S. Почему мы видим то, что делаем: Вероятностная стратегия, основанная на прошлом опыте, объясняет замечательную разницу между тем, что мы видим, и физической реальностью. American Scientific. 2002; 90: 236–43.
- 25. Бойд А., Джонс SJ. Электронная визуализация тканей зубов в обратном рассеянии.Анатомия и эмбриология. 1983; 168: 221–6.
- 26. Mjör IA. Морфология дентина и дентиногенез. В: Л. А., редактор. Дентин и дентиногенез I. Бока-Ратон, Флорида: CRC Press; 1984. с. 2–17.
- 27. Macho GA, Jiang Y, Spears IR. Микроструктура эмали — действительно трехмерная структура. Журнал эволюции человека. 2003. 45 (1): 81–90. http://dx.doi.org/10.1016/S0047-2484(03)00083-6. pmid: 128
- 28. Кокс Б. Многомасштабное моделирование органогенеза на дискретных клетках: применение к эффектам деформации стимула на коллективное поведение клеток во время миграции амелобластов.Журнал теоретической биологии. 2010. 262 (1): 58–72. http://dx.doi.org/10.1016/j.jtbi.2009.09.010. pmid: 19765593
- 29. Ван Дж.С, Ван Джи, Фэн Х-Кью, Китамура Т., Кан И-Л, Ю С-В и др. Передача иерархической хиральности в росте усиков тыквы. Научные отчеты. 2013; 3: 3102. http://www.nature.com/articles/srep03102 — дополнительная информация. pmid: 24173107
- 30. Гранд С, Патель NH. Узловая передача сигналов участвует в лево-правой асимметрии у улиток.Природа. 2009. 457 (7232): 1007–11. http://www.nature.com/nature/journal/v457/n7232/suppinfo/nature07603_S1.html. pmid: 1