自制微成像系统的Spiral快速成像实现

自制了一种核磁共振微成像系统,本系统只需4根通用的I/O并行口线,就可以利用常规的NMR谱仪进行核磁共振微成像实验. 文中给出了相关的控制软件、螺旋（Spiral）快速成像相关软件以及实现过程,最后给出实验结果.     

显微热成像系统自适应位置标定方法

利用光学微扫描技术,可在不改变探测器结构的情况下,提高显微热成像系统空间分辨率。但为了获得高质量过采样重构图像,微扫描位置需要标定。基于零点定标,提出一种各点自适应定标的微扫描位置标定方法。模拟实际系统在定标前后的欠采样图像,采用不同重构方法进行仿真对比验证;完成了实际采集的欠采样显微热图像序列的重构对比实验。实验结果表明该方法明显改善了显微热成像系统的过采样重构图像质量,提高了系统空间分辨率。此方法还可以应用在其他光电成像系统中。     

光学微扫描显微热成像扫描零点定标方法研究

为改善已研制光学微扫描显微热成像系统的空间分辩力,微扫描零点需要确定.基于几何原理,研究提出了一种利用数字图像处理技术进行零点定标的方法.给出了微扫描零点的定义、详细分析了零点定标原理及方法,完成了实际显微热成像系统的微扫描零点定标.针对红外热图像,模拟零点定标前后的实际系统,采用不同重构方法进行了仿真研究,给出了评价参数;利用零点定标后的光学微扫描显微热成像系统采集低分辨力显微热图像序列进行过采样重构研究,仿真和实验结果表明了该方法的有效性,从而得到了高分辨力光学微扫描显微热成像系统,可应用于需要显微热分析的场合.     

微扫描显微热成像系统的降采样高分辨力图像重建算法

提出了一种基于降采样模型的显微热图像高分辨力重建算法,该算法通过与三次样条插值放大得到的像素点相比较以补偿微扫描产生的系统误差。仿真和实验结果表明,提出的方法减少了由于微扫描误差所带来的图像重建质量下降,提高了光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,具有较强的实用价值。提出的方法还可以应用到其他光电成像系统中以提高系统空间分辨力。     

电荷云尺寸对紫外光子计数成像探测器性能的影响

微通道板出射电荷云尺寸与微通道板增益、微通道板输出面和楔条形阳极间距离以及阳极加速电压等因素有关.到达阳极的电荷云尺寸对紫外光子计数探测器的成像性能有重要影响.本文研究了电荷云尺寸对紫外光子计数成像系统成像性能的影响,论述了调制畸变和"S"畸变两种图像畸变及其产生的原因,采用蒙特卡洛方法模拟了不同尺寸的电荷云对阳极解码的影响.实验测试了微通道板和阳极间距离、微通道板增益以及阳极加速电压对紫外光子计数成像系统成像性能的影响,并给出了实际解决调制畸变和"S"畸变的有效方法. 关键词： 光子计数成像 楔条形阳极 微通道板 阳极探测器     

显微热成像系统像素相关度插值微扫描图像重建技术

显微热成像技术根据温度变化对细微目标进行热成像,是国内外光电成像领域重要的研究方向。由于加工技术精度有限,前期研制的光学微扫描显微热成像系统存在扫描位置误差,该误差使基于微扫描图像直接融合形成的图像质量下降。提出一种结合图像预处理思想、微扫描原理和通过计算像素相关度进行微扫描图像插值重建的算法。仿真及实验表明:方法能改善图像重构质量,提高系统的空间分辨力,还可应用于其他带有微扫描的光电成像系统以提高其系统性能。     

一种光学成像垂轴几何畸变校正方法

光学成像系统非线性几何畸变的校正仍是一个未能很好解决的课题，一些方法还不能很好地实用。本文对成像系统主要因镜头的失常导致的非线性几何畸变，分析了成像过程。提出一种以径向几何畸变为主的非线性几何畸变模型。依据此模型，提出一种通用的校正方法，应用计算机处理，可对实际的非线性几何畸变图像进行校正。文中用所提出的方法对实际成像的畸变进行了校正，给出了校正实验结果，校正效果良好，有一定的实验价值。     

微聚焦管硬x射线位相衬度成像

利用微聚焦管硬x射线光源进行同轴位相衬度成像实验，所用的光源聚焦尺寸最小可达0.5μm.根据微聚焦硬x射线管的光学传递函数，对光源尺寸、相干长度等因素对成像分辨率的影响进行了分析.对新鲜的未经任何处理的生物样品进行了位相衬度成像，分辨率在10μm左右，并和吸收衬度成像进行了对比.实验结果表明利用微聚焦管作为硬x射线光源，多色硬x射线位相衬度成像可以得到比吸收衬度成像高得多的分辨率. 关键词： 位相衬度成像 微聚焦管x射线源 吸收衬度成像 光学传递函数     

紫外单光子成像系统增益特性研究

介绍了基于微通道板和楔条形阳极的紫外单光子成像系统的组成和工作原理.利用该系统分别研究了两块和三块微通道板在不同电压下的暗计数特性.实验和拟合结果表明微通道板的暗计数脉冲幅度呈负指数型分布,暗计数率随电压升高而增大.通过测试不同电压下的脉冲幅度分布曲线,发现微通道板增益在较高电压下更加均匀.研究了两块微通道板情况下,微通道板电压和间距对系统分辨率的影响.结果表明,系统分辨率随微通道板电压增加而提高;另外,适当增加微通道板间距也可以提高系统分辨率. 关键词： 单光子计数成像 微通道板 楔条形阳极 分辨率     

一种基于改进频域图像配准技术的超分辨力图像处理方法

为提高光电成像系统的空间分辨力,提出了一种基于改进的频率域图像配准技术的超分辨力图像处理方法。首先利用改进的频域图像配准方法估算出低分辨力图像之间的微位移量,然后采用Papoulis-Gerchberg超分辨力处理方法完成图像复原。利用不同重构方法进行了仿真及实验研究,给出了评价参数。模拟和实际显微热图像的处理结果表明:该算法可使图像质量得到改善,分辨的细节更多,可有效地提高光电成像系统的空间分辨力;处理算法简单,计算量小,可实现快速处理。该算法还可应用于其他不可控光学微扫描成像系统中,具有广泛的应用前景。     

通用的NMR软脉冲单元研制

介绍了一种较为通用的NMR软脉冲激发单元(SEU)的设计方案,它具有结构简单、易于自行研制、成本低廉和性能优异的特点,详细讨论了各个主要部件的研制问题,最后给出NMR实验结果.     

An NMR technique for measurement of magnetic field gradient waveforms

Almost all NMR imaging and localized spectroscopic methods fundamentally rely on the use of magnetic field gradients. It follows that precise information on gradient waveform shape and rise-times is often most useful in experimental MRI. We present a very simple and robust method for measuring the time evolution of a magnetic field gradient. The method is based on the analysis of the NMR signal in the time domain, and requires no specialized field measurement probes for its implementation. The technique makes use of the principal that for small flip angles the excitation profile is a good approximation to the Fourier transform of the radio frequency pulse shape. Creation of the NMR signal can be considered as an inverse Fourier transform and thus variation of the gradient strength during the excitation pulse influences the shape of the NMR signal. Although originally designed for measurement of the rise time only, we have now extended the technique to measure the exact time course of the gradient. The theory is confirmed by experimental results for gradient waveform field measurements in a high-field vertical bore system.     

A new positron annihilation lifetime spectrometer based on DRS4 waveform digitizing board

A new simple digital positron lifetime spectrometer has been developed. It includes a DRS4 waveform digitizing board and two scintillation detectors based on the XP2020Q photomultiplier tubes and LaBr₃ scintillators. The DRS4 waveform digitizing can handle small pulses, down to few tens of millivolts, and its time scale linearity and stability are very good. The new system has reached a 206 ps time resolution, which is better than the conventional analog apparatus using the same detectors. These improvements make this spectrometer more simple and convenient in comparison with other spectrometers, and it can be applied to the other scintillation timing measurements with picosecond accuracy.     

高功率叠阵二极管激光器光束整形

采用光线追迹法详细分析线阵二极管激光器经微球面柱透镜快轴准直后的光强变化情况,利用快轴准直微球面柱透镜的球差可调整输出激光光强分布的特性,得出了快轴准直输出发散角约5°时光强分布具有较好的平顶形式。根据叠阵二极管激光器输出光的特点,设计了由25个二极管激光器组成的叠阵二极管激光器的光束整形输出系统,该系统由快轴准直微透镜、快轴耦合透镜和慢轴耦合透镜组成,把需要泵浦的激光介质薄片设计在快轴耦合透镜的焦点上,并且在慢轴耦合透镜的成像面附近,得到了7mm×8mm的泵浦光斑,光强不均匀性约10%,输出效率达到85%。     

Negative Corona Discharge Ion Source Under Ambient Conditions with Mini Line-cylinder Electrodes

提出了一种新型的可在大气环境下工作的离子源．该离子源通过电晕放电产生离子,为线-筒结构,由内电极和外筒电极组成,电极半径分别是0.16和4 mm．采用了一系列夹持方法,保证了内外电极具有较高的同轴度．设计了一套进样系统,可以控制进入离子源的样品浓度．给出了放电启动电压的计算公式．实验表明,在大气环境条件下可以很好地电离甲酸、乙酸等负电性的化学物质．为了减小离子源的体积,引入了微机电系统技术．改进了原线-筒型结构以防止随之而来的沿面放电．该离子源接口简单,可广泛应用于质谱仪、MMS、IMS和FAIMS上．     

Optoelectronic multiplexer for digital data processing based on lipid crystal pixels and optical fiber elements

In this work, we present an optoelectronic digital multiplexer 4:1 based on a multipixel nematic liquid crystal cell. This device uses two optical control signals to select one among four possible optical data inputs. These data signals are generated by four red LEDs, which are guided through plastic optical fiber towards liquid crystal pixels. For our purpose, only four pixels of the cell will be used to modulate the optical signal across them. Each pixel will be addressed by a square waveform coming from the conditioning circuit managed by a microcontroller system. The electronic control allows the multiplexer to work as as simple two input logical gates such as AND, NAND, OR, NOR, XOR and XNOR. The operation time of the device is limited by the response time of LC cell that is in the millisecond range.     

水下气泡高速摄影光学系统设计

为了研究水下气泡的粒径、速度和浓度特性,提出基于高速电荷耦合器件(CCD)的气泡照明和三维摄影光学系统.采用532nm半导体激光器,基于伽利略结构用三个柱面镜设计了厚度1.5mm,宽度44mm的片光源。设计物像距530mm,放大率为0.4,1,2.5倍(×)的摄影光学系统,每组均由共用前组镜和会聚镜组成,中间以平行光中继。通过同步移动片光源和共用前组镜实现60mm×40mm视场内二维高速成像和纵向5mm扫描,具有结构简单、性能可靠的特点。对设计结果进行评价,0.4,1,2.5×成像光学系统在0.707ω,50lp/mm时调制传递函数值分别为0.58,0.55和0.38,能够分辨粒径范围为10～450μm的气泡。     

Terahertz single pixel imaging based on a Nipkow disk

We describe a terahertz single pixel imaging system based on a Nipkow disk. Nipkow disks have been used for fast scanning imaging systems since the first experimental television was invented in 1926. In our work, a Nipkow disk with 24 scanning lines was used to provide an axial resolution of 2 mm/pixel. We also show that by implementing a microscanning technique the axial resolution can be further improved to 0.5 mm/pixel. Imaging of several objects was demonstrated to show that this simple scanning system is promising for fast or real time terahertz imaging applications.     

LED微阵列投影系统设计

为满足便携式投影仪的市场需求,设计了一种基于LED微型阵列的投影系统。该系统由显示单元和投影物镜构成。采用尺寸为12 mm×9 mm的自发光LED微型阵列作为系统的显示单元,利用光学设计软件设计了投影物镜。投影物镜采用反远距光学结构,全视场角为80°,焦距为8 mm,属于强光、广角镜头。在空间频率20 lp/mm处,该物镜的调制传递函数大于0. 85,畸变小于2%,符合投影系统的设计要求。该投影系统具有体积小,结构简单,投影效果好,易加工等诸多优势,可为第三代投影技术的发展提供参考。     

NMR velocimetry with 13-interval stimulated echo multi-slice imaging in natural porous media under low flow rates

Characterization and quantification of root water uptake processes play a key role in understanding and managing the effects of global climate change on agricultural production and ecosystem dynamics. Part of this understanding is related to the flow of water towards plant roots in soils. In this study we demonstrate for the first time, to our knowledge, that fluid flow in the voids of the pore space of a model soil system (natural sand) can be detected and mapped to an NMR image for mean flows as low as 0.06 mm/s even under the influence of internal magnetic field gradients. To accomplish this we combined multi-slice imaging with a 13-interval pulse sequence to the NMR pulse sequence 13-interval stimulated echo multi-slice imaging (13-interval STEMSI). The result is a largely reduced influence of the internal magnetic field gradients, leading to an improved signal-to-noise ratio which in turn enables one to acquire velocity maps where conventional stimulated echo methods fail.