提高动态光散射测量系统信噪比的一种方法

通过对光电倍增管计数统计特性的分析,提出了由于光电倍增管的光电子发射是一个随机过程,在计算光子自相关函数时,就会引入一个Poisson噪声.因此,根据Wiener-Khintchine定理,将时域自相关函数转换为频域的功率谱密度,采用数字滤波的方法滤除Poisson噪声及无效直流信号,可明显提高系统的信噪比,并通过实验证实了该方法的合理性.     

动态光散射技术

MODEL 802型动态光散射（DLS）设备展示出Viscotek公司的双衰减技术（DAT），该技术可控制进入样品的光的级别，并能够控制射入探测器的散射光。因此，研究者能够在最适宜的情况下对激光器和探测器进行操作，不必考虑样品的类型。带有DAT技术的MODEL 802 DLS设备通过OmniSize 3．0软件，可将仪器按样品调整至最佳状态。     

用动态光散射现代谱估计法测量纳米颗粒

为了解决目前动态光散射软件信号分析法采用的自相关和功率谱估计存在分辨率和方差较低,以及能谱泄漏问题,提出了基于现代功率谱估计的动态光散射信号分析法。对该系统所采用的现代功率谱估计算法和测量系统进行了研究。首先,介绍了动态光散射测量法涉及的光子相关光谱理论和散射光谱估计理论。接着,描述了基于现代功率谱估计的动态散射光谱法,特别是其中阶数p的计算方法。然后,介绍了测量系统,包括硬件部分的光学系统和信号采集处理系统,软件部分的系统开发流程。最后,对粒径分别为30、50、100nm的乳胶球标准颗粒溶液(透光率为96%)进行了实验。实验结果表明:现代谱估计分析法的测量均值误差和重复性误差的平均值分别为1.88%和1.62%,满足国标要求的均值误差和重复性误差2%。     

光子带隙光纤背向散射次波建模及实验验证

光子带隙光纤有着独特的结构形式、传输介质和导光机制,这使其具有传统光纤无法比拟的优点,是未来光纤陀螺的理想选择。但光子带隙光纤粗糙的纤芯内壁导致其产生强烈的背向散射次波,会使光子带隙光纤陀螺产生额外的非互易误差。为了定量分析光子带隙光纤背向散射次波强度大小,论文基于电偶极子辐射理论建立了一种简单的光子带隙光纤背向散射次波理论模型。通过聚焦离子束微纳加工法和原子力显微镜测量得到了准确的纤芯内壁表面形貌功率谱密度,进而计算得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数理论值为2.61×10-9/mm。通过光频域背向反射散射仪得到HC-1550-02型光子带隙光纤背向散射系数测量值为～1.82×10-9/mm,初步验证了背向散射次波模型的正确性,为背向散射次波抑制技术研究奠定了基础。     

颗粒动态散射光信号模拟器

介绍基于虚拟仪器的颗粒动态散射光信号模拟器的软件设计方法，并给出了模拟结果。     

动态光散射颗粒分布软测量

考虑传统动态光散射颗粒粒度分布测量用的反演算法复杂、精度不够、抗噪能力差,本文基于大数据思想,提出了一种动态光散射颗粒分布软测量方法。该方法通过调节颗粒粒度分布形状参数获得大量自相关函数及其对应颗粒分布的数据;使用这些数据对子学习机进行训练。最后,针对训练数据维数较高的特点对传统Bagging算法进行改进,并利用改进的Bagging集成算法集成子学习机以提高软测量模型的精度及泛化能力。通过模拟单峰数据和对300nm标准粒径进行软测量开展了验证实验。结果表明,该方法能够较好地测量出不同动态光散射颗粒分布的峰值及分布宽度,模拟单峰数据测量峰值精度可达1nm,300nm和503nm,标准粒径测量精度分别可达3nm和4nm,优于一般的反演算法。该软测量方法为动态光散射颗粒分布测量开辟了新的途径。     

基于动态光散射信号分形的颗粒测量技术研究

颗粒的动态光散射信号具有分形特征，通过对其特征值的分析，可以得到颗粒粒径信息。采用100nm、200nm、500nm和1000nm4种亚微米粒径范围的标准聚苯乙烯乳胶颗粒样品，分别求取了它们的动态光散射信号的分形维数。实验结果表明，颗粒粒径越小，对应的动态散射光分形维数越大；粒径越大，分形维数越小。从而证明了用分形维数表征颗粒粒径的可行性。与相关方法相比，分形方法具有所需的采样数据少、计算简便、适于实时测量等特点。     

动态光散射激光粒度仪的特点及其应用

本文简要阐述了动态光散射激光粒度仪的基本原理,并介绍了美国BECKMAN COULTER公司的DelsaTM Nano C的主要性能。着重分析了影响测量结果准确性的主要因素,其中包括仪器选择、样品分散、设置测量参数等,并举例说明不同条件处理样品对测试结果的影响。最后概括了该仪器在纳米材料研究领域的应用情况。     

共振光散射法测定痕量铝(Ⅲ)

研究了Al3+对金橙G(OG)共振光散射光谱的影响,发现Al3+对OG的共振散射光谱有增强效应,且在一定条件下,其增强值(△I)与加入Al3+的质量浓度呈现良好的线性关系,据此建立了一种定量测定Al3+的新方法.该方法线性范围为0.033～0.90 ug·mL-1,检出限为0.0167 μg·mL-1.该方法简便、快速,用于茶叶中痕量Al3+的测定,结果满意.     

光散射在线分析系统

光散射在线分析系统是以斯坦教授的小角光散射法为理论基础，主要用于高分子材料内部结构的在线分析测试与研究。它是由硬件──光散射在线分析仪和软件──数据采集处理系统两大部分组成。该系统首创了高聚物内部结构的在线分析，并且成功地将数字图象处理技术应用于光散射图象的分析处理；由于计算机的优势和潜力，使得整个计算处理准确、快速，形象、直观，而且易于统一标准，从而提高了计算结果的可比性和可信度。     

光纤压力传感器在流体压力测试中的应用

介绍了光纤压力传感器的工作原理和特点；对其在流体压力测试中的应用理论和实践进行了研究和探索。     

Resonance enhanced dynamic light scattering

We present a novel light scattering setup that enables probing of dynamics near solid surfaces. An evanescent wave generated by a surface plasmon resonance in a metal layer is the incident light field in the dynamic light scattering experiment. The combination of surface plasmon resonance spectroscopy and dynamic light scattering leads to a spatiotemporal resolution extending a few hundred nanometers from the surface and from microseconds to seconds. The comparison with evanescent wave dynamic light scattering identifies the advantages of the presented technique, e.g., surface monitoring, use of metal surfaces, and biorelevant systems. For both evanescent wave geometries, we define the scattering wave vector necessary for the analysis of the experimental relaxation functions.     

超声研磨光纤连接器端面工艺分析

超声波加工作为一种新型的精密加工方法被广泛应用于精密加工中,特别在硬脆材料的精密加工中取得了普通加工所不能达到的效果。本文主要介绍了光纤连接器端面超声研磨的主要工艺因素并分析了超声研磨的工艺效果及研磨机理。     

连续体手术机器人光纤导航技术现状和展望

连续体机器人在微创介入手术中逐渐得到广泛应用,其精准导航控制成为医学影像和手术机器人领域的研究热点和难点。光纤导航被视为最具潜力的连续体机器人导航技术之一。经过四十多年的研究发展,国内外在相关理论和方法、技术与系统和临床试验等方面都取得了较大进展,推动了该技术的临床应用。但是,目前仍然存在若干问题限制了该技术的应用发展,亟待探讨解决方法。为此,梳理了光纤导航技术的研究发展历程,分析了光纤导航的主要技术类型、技术优缺点和关键核心算法,指出了需要研究解决的关键问题,并从高精度定位、力触觉信息反馈、多模态影像融合识别、智能化和产品化等方面探讨了未来发展方向。     

Miniaturized dynamic light scattering instrumentation for use in microfluidic applications

Five designs for a miniaturized dynamic light scattering (DLS) instrument are described that incorporate microfluidic flow of the sample volume and fiber optic probes directly embedded into the sample. These instruments were demonstrated to accurately determine the size of 10-100 nm particles dispersed in organic and aqueous solvents with most sample sizes less than 150 microl. Small stir bars were incorporated directly into the instruments, and enabled blending of different solutions immediately prior to DLS measurements. Demonstration of the instruments' capabilities include high throughput measurements of the micelle to unimer transition for poly(styrene-b-isoprene) in mixed toluene/hexadecane solvent, obtained by systematically blending toluene-rich and hexadecane-rich polymer solutions. The critical solvent composition was quickly identified with less than 20 mg of polymer. Further capabilities include temperature control, demonstrated by identification of a critical micelle temperature of poly(ethylene oxide-b-propylene oxide-b-ethylene oxide), as well as multiangle DLS measurements.     

后向拉曼散射材料色散的位置匹配法误差校正

分布式光纤拉曼温度传感器中存在的色散效应造成升温峰中心位置的测温结果偏高,特别在温度突变的情况下影响尤为严重。针对此问题,详细分析了分布式光纤拉曼温度传感器的色散效应引起的光纤中各点反斯托克斯光和斯托克斯光传输速度差异,提出了基于两路背向散射光功率数据位置误差的分段配对方法,将反斯托克斯光功率与比它早散射回的斯托克斯光功率适当配对,再代入温度解调公式进行解调,从而减小了温度测量误差。最后,利用3 km分布式光纤拉曼测温系统进行了验证,实验结果表明,经过配对修正后,升温峰中心位置的温度测量误差减小了0.3~0.8℃。     

基于瑞利散射的分布式光纤传感器的研究现状

主要介绍了几种分布式光纤传感技术中的基于瑞利散射的光时域反射(OTDR)技术、相干光时域反射(COTDR)技术和相敏光时域反射(-OTDR)技术的基本工作原理,并分别介绍了这三种技术的发展现状及优缺点,提出了今后的发展方向和展望。     

In vivo dynamic light scattering microscopy of tumour blood vessels

We present a study investigating the use of dynamic light scattering microscopy based on the temporal laser speckle's contrast that is produced over time by red blood cells (RBCs) flowing inside tumour blood vessels. The proposed noninvasive methodology is capable of producing high‐resolution images of tumour vasculature. The technique is effective at producing images from tissue at a significant depth, as well as potentially having the ability to monitor tumour perfusion. An advantage of this methodology is that it has improved depth penetration compared with conventional imaging techniques (such as reflected‐light microscopy), and one can avoid the use of any fluorescent or artificial chemicals for labeling. This is advantageous since labeling materials can affect imaging and animal welfare with respect to experiments that require continuous and repetitive monitoring.     

干涉式光纤电流传感器

高压输电线中的电流测量大都采用铁芯式电流互感器。由于铁芯的非线性特性，一次测电流过大或含有高次谐波分量时，会出现磁路饱和现象，使电流互感器二次测电流数值和波形发生失真，从而引起测量精度下降。文中，设计了一种干涉式光纤电流传感器，提出了使用Rogowski线圈进行电流-电压转换，利用压电晶体实现相位调制，用迈克尔逊干涉仪进行相位检测的方法，解决了在高压端无源情况下，由电流转换的电压小的问题，提高了传感器的精度、可靠性和测量范围。     

Tikhonov正则化与多重网格技术相结合的动态光散射反演

针对单尺度反演方法中存在的精度偏低问题,结合Tikhonov正则化与瀑布型多重网格技术,提出了一种多尺度Tikhonov正则化(ML-TIK)动态光散射反演方法.该方法利用多重网格技术将原反演问题分解到多尺度的网格空间,按着网格从粗到细的顺序,采用单尺度Tikhonov正则化(TIK)对每个子反演问题进行求解,获取颗粒的粒度分布.分别采用TIK和ML-TIK法对噪声水平为0、0.005、0.01的200～650 nm模拟双峰分布颗粒数据进行了反演.结果表明:ML-TIK法的反演结果与理论分布吻合,平滑性更好;相对于TIK法,ML-TIK法最多可减少粒径峰值误差8.19％,粒径反演误差0.448 2;而TIK法在噪声水平为0.005、0.01时,反演结果双峰特征不明显.因此,ML-TIK方法的反演精度更高、抗干扰能力更强.最后,用60 nm与200nm实测数据的反演结果验证了该结论.