生物组织光学特性参数无损测量实验研究

通过测量生物组织的表面漫射光分布,利用漫射近似得到的解析表达式,反演其光学特性参数,实现光学特性参数的无损测量;用透射法测量了生物组织模拟液Intralipid-10％的散射系数,用其作为验证无损测量的标准。无损法和透射法对同一种样品所测的结果进行了比较,比较结果证明了试验设计的可行性。     

生物组织光学特性参数无损测量的模拟研究

生物组织的吸收系数和散射系数决定了组织表面的漫射光分布,但其理论关系式由于推导过程的近似及假设的边界条件不同,有几种不同的表示形式。为确定哪种表达形式更能精确地描述实际问题,本文给出了一种通过 Monte Carlo模拟进行校验的方法,确定了不同表达式的精确度,为进一步进行生物组织光学特性参数的无损测量打好基础。     

时间分辨反射确定生物组织光学参数的研究

从半无限大生物组织出发．研究了从总时间分辨反射确定组织光学参数的方法：将总时间分辨反射漫射理论的结果与Monte Carlo模拟的结果进行了比较．零边界条件(ZBC)和外推边界条件(EBC)的漫射方程对Monte Carlo模拟的数据作非线性拟合确定了约化散射系数和吸收系数．对所确定的光学参数误差作了较详细的分析。研究结果表明．两个漫射模型确定吸收系数的误差小于10％,采用EBC的模型拟合约化散射系数其误差与光学参数有关,ZBC则产生较大的误差。     

生物组织光学参数的校准模型及测量

在intralipid 墨水(ink)液体模型中,通过改变intralipid溶液和墨水的浓度就可以灵活地获得不同的光学参数。制作了一种可以长期重复使用的光学特性稳定的Si树脂模型,它是利用TiO2 粉末作为散射颗粒,同时加入C粉颗粒来改变模型的吸收特。为了验证intralipid 墨水液体模型制作中基于Mie散射理论的近似计算公式,利用多波长的时间分辨(TRS)方法对不同intralipid浓度的液体模型进行了测试。实际测量结果和Mie散射理论计算的误差在5%以内,这可能是由于所作用的intralipid溶液之间的差别造成的。利用频域的相位调制系统(PMD)对Si树脂模型进行了多间距测量,斜率的线性回归拟合结果显示了良好的线性度(R2>0.99),从而保证了光学参数测量结果的准确性。     

利用近红外扩散相关谱同时测量生物样品光学特性和动态特性

由于近红外光对于大多数生物样品具有较高的穿透深度,因此近红外光谱技术广泛用于生物医学、化工、食品安全以及农产品等领域的无损检测,但是多局限于生物样品的光学性质测量,即光吸收测量.利用最新研制的近红外光扩散相关谱系统和采用脂肪乳作为生物样品的替代物,同时测量了国产30%脂肪乳的光学特性和动态特性,约化散射系数约为303 cm~(-1),吸收系数约为0. 037 cm~(-1),30%脂肪乳稀释为0. 85%(体积比)浓度后的布朗扩散系数约为8. 40×10~(-9)cm~2/s,根据Stokes-Einstein关系可推算出脂肪乳的颗粒半径约为253 nm;研究了脂肪乳随时间演化特性,在七天时间内约化散射系数上升106%,布朗扩散系数下降到63%,研究表明利用近红外扩散相关谱系统的光强衰减可以获得生物样品的光学特性(约化散射系数和吸收系数),利用光强随时间的波动可以获得生物样品的动态特性(布朗扩散系数),因此能够更加准确的测量生物样品的性质变化,为生物样品检测提供一种新的技术手段.     

基于激光散射图像小麦叶片叶绿素检测研究

为了实现叶绿素含量的无损检测研究,采用激光后向散射图像技术来测量小麦叶片光学特性参量的方法,进行了理论分析和实验验证。利用670nm和970nm的半导体激光器和视频成像系统获得了小麦叶片的激光后向散射图像,通过漫反射理论分析了叶片组织表面的漫射光分布和在这两个波长下绿叶、黄叶、干叶的激光后向散射图像的变化特征,取得了其光学特性参量数据(约化散射系数和吸收系数),并与叶片的叶绿素相对含量值建立对应的函数关系。结果表明,小麦叶片的光学特性参量与叶绿素相对含量值呈现线性相关,其中利用约化散射系数建立的叶绿素相对含量值预测模型中,预测集样本的相关系数为0.9095,预测均方根误差为5.9;利用吸收系数建立的叶绿素相对含量值预测模型中,预测集样本的相关系数为0.8366,预测均方根误差为7.5,说明激光后向散射图像技术测定植物叶绿素含量是可行的。这一结果对激光散射图像实现农作物长势诊断是有帮助的。     

利用大气能见度获取多波长气溶胶光学特性

介绍了一种利用测量得到的大气能见度获取多波长气溶胶光学特性(主要探讨气溶胶的消光系数、散射系数和吸收系数)的新方法。首先，由能见度求出波长0.55 μm的大气消光系数，在减去大气分子的消光系数后得到0.55 μm气溶胶的消光系数，使用Mie散射理论求出气溶胶粒子的数密度；因为同一时间大气状态下气溶胶的数密度是不变的，所以再次使用Mie散射理论即可得到其他波长下气溶胶的光学特性。以1.06、1.536、3.75 μm为例，给出了合肥2003年近地面层的气溶胶光学特性，该方法对于研究大气环境和大气中光传输模式具有重要意义。     

超声调制光信号的调制深度与组织光学特性关系

超声调制光学成像技术融合了光学成像和超声成像的优点,已实现对浑浊介质内隐藏异体的成像,是一种很有前景的医学成像技术。通过实验探究超声调制光信号与组织光学特性的关系、超声焦区内外组织的光学特性对调制信号的影响,发现超声对光信号的调制深度与超声焦区组织的光学性质呈简单的线性关系,调制深度随样品散射系数的增大而减小,随样品吸收系数的增大而增大。超声区信号调制深度基本不受超声调制区域外复杂组织的光学特性的影响。这为超声调制光学成像提供必要的图像重构依据。     

生物组织光学特性参量的图像测量研究

为了测量生物组织的光学特性参量,采用CCD漫反射法和透射法,通过分析CCD摄取的待测样品表面的漫反射光分布图像,利用漫射近似理论,实现了漫反射法对生物组织模拟液(intralipid-20%稀释液)、牛肌肉、猪肌肉和鸡胸肉光学特性参量的测量,获得了样品的吸收系数和有效散射系数;测量了不同浓度生物组织模拟液的透射光强度,根据Beer-Lambert定律,实现了透射法对光学特性参量的测量,获得了样品的散射系数,进而得到了有效散射系数;并将漫反射法和透射法对同种样品光学特性参量的测量结果以及他人的测量结果进行了比较。结果表明,漫反射法和透射法的测量结果有很好的吻合性,测量生物组织光学特性参量采用的CCD测量装置和处理方法具有较高的精度。     

激光医学中的组织光学

本文在提出开展“组织光学“研究的重要性之后给出了生物组织光学特性的各项参数，同时简要地介绍了光在组织中传输的理论模型，并评述了当前该领域的主要研究内容。     

混浊液态食品介质中脂肪的近红外光学特性研究

脂肪是多数食品中含有的典型且重要的营养成分,同时从光学测量的角度分析,也是决定食品光学特性的重要组成成分。本文对混浊液态食品介质中脂肪在近红外波段的光学特性进行研究。采用牛奶作为基体通过添加稀奶油得到的样品作为复杂液态食品介质的模拟物,应用双积分球技术在10000~6000cm-1的近红外波段范围测量脂肪含量变化引起的光学特性变化。结果表明,脂肪含量的变化会使吸收系数和散射系数都发生改变,而且散射系数的变化更大。本文的工作为应用近红外光谱技术进行混浊液态食品介质的测量提供了光学上的理论指导。     

高折射率材料吸收特性对193 nm HfO2/SiO2,Y2O3/SiO2,Al2O3/SiO2多层膜反射特性的影响

由单层HfO2，SiO2，Y2O3，Al2O3膜求出其折射率和消光系数色散曲线，据此计算出HfO2／SiO2，Y2O3／SiO2，Al2O3／SiO2的193nm多层膜反射膜曲线，并用电子束热蒸发的方法进行镀制。由分光光度计测量样品的透射率和绝对反射率，求出了各种膜层的吸收曲线。结果发现HfO2／SiO2，Al2O3／SiO2反射率实验结果与理论结果吻合得很好，而Y2O3／SiO2的理论曲线偏高。通过模拟Y2O3／SiO2的反射率曲线发现Y2O3的消光系数远大于由单层膜实验得出的结果。这说明Y2O3膜层的吸收特性与薄膜的制备工艺密切相关。     

1维光子晶体中TM波的传输公式及其辨析

为了得到1维光子晶体中TM波的传输公式,采用传输矩阵的方法和电磁波的边界条件,推导出TM波在介质层中的特征矩阵及其反射系数和透射系数公式。结果表明,用TE波反射系数和透射系数公式做代换的方法不能得到正确的TM波的反射系数和透射系数公式;对推导出TM波的反射系数和透射系数公式进行了分析,由TM波的反射系数和透射系数公式得出的光强透射率和反射率满足能量守恒;并且推出的TM波反射系数公式不仅能够反映反射波与入射波的数量关系,且能够反映反射波与入射波的位相关系。这些结果对研究1维光子晶体中TM波的传输性质是有帮助的。     

滤光器特性的实验研究

用实验方法研究了滤光器的性能。给出了在环境温度变化和入射角偏离正常值(0)时,滤光器中心波长和整个通带形状的变化规律,并对实际操作过程中应注意的问题进行了论述。     

The characteristics of pump light in side-coupled cladding-pumped fibers

The propagation and absorption characteristics of pump light in the side-coupled cladding-pumped active fiber were investigated. A model taking both the absorbing and coupling coefficients into account was established. It is revealed that the absorbing effect of the active fiber enhance the pump-light coupling from the passive fiber to the active fiber, while the coupling effect reduce the absorbing process compared to the common double-cladding fiber. The study also considers the effect of the coupling coefficient ratio. It is found that higher effective absorption coefficient requires bigger absorption coefficient and smaller coupling coefficient ratio.     

Study on the thermal properties of doped PMMA systems

The thermal optical coefficient (TOC) and volume thermal expansion coefficient (TEC or β) of poly(methyl methacrylate) (PMMA) polymers doped with azobenzene dyes were investigated. A novel approach for determining the TEC has been suggested and a non‐linear variation in the TOC with increasing wt% of the dopant has been observed and tentatively explained. In addition, the refractive index (RI) contrast necessary for forming a waveguide was demonstrated to be easily achievable by adding a higher‐refractive‐index material to the blank polymer. Copyright © 2000 John Wiley & Sons, Ltd.     

有限周期频率选择面的电磁特性分析

从工程测量技术出发提出了一种有限尺寸频率选择表面反射系数和透射系数的数值计算方式,同时使用矩量法及多层快速多极子方法进行了数值仿真.仿真结果表明这一计算方式是可行并可靠的.     

Permittivity and Conductivity Measurements of Building Materials at 5.8 GHz and 41.5 GHz

The results of various experiments performed to characterize electromagnetic properties of typical building materials at BRAN (Broadband Radio Access Networks) and MVDS (Multipoint Video Distribution System) bands are presented and compared. Transmission and reflection coefficients were measured as functions of the angle of incidence, using a wideband sounder based on the swept frequency technique. A high precision angular positioning system was built and used in co-ordination with the measurement equipment.The dielectric constants (_r) were estimated by comparing values predicted with a multiple successive internal reflection model and measured transmission and reflection coefficients. It has been found that the variation of the dielectric constant value with the frequency does not necessarily follow the same trend for different materials. For example, the measured _r for plasterboard presents an increment withfrequency (2.02 at 5.8 GHz, 2.5 at 41.5 GHz – measured by theauthors –, 2.58 at 59.5 GHz, and 2.81 at 60.2 GHz – given byliterature –), while the values for glass follow a wanderingpattern (6.06 at 5.8 GHz, 5–10 at 10 GHz, 3.41 at 41.5 GHz, 7.51at 57.6 GHz, and 5.29 at 60.2 GHz). Moreover, the measured_r for a brick wall at 5.8 GHz (3.58) shows differenceswith values reported at 2 GHz (4.44).     

LiCe掺杂对铋层材料K0．5Bi2．5Nb2O9的影响

用传统固相烧结法获得了含A位空位的(KBi)0.5-x(LiCe)x/2 x/2Bi2Nb2O9(其中为A位[KBi]空位)系列铋层陶瓷,研究了A位LiCe掺杂替代对K0.5Bi2.5Nb2O9系列陶瓷性能的影响。LiCe掺杂改性明显提高了K0.5Bi2.5Nb2O9系列陶瓷的压电活性,(KBi)0.44(LiCe)0.03 0.03Bi2Nb2O9陶瓷的压电系数d33、平面机电耦合系数kp和厚度振动机电耦合系数kt分别为31 pC/N、5%和22%。