利用离子-中性光解碎片符合成像研究离子光解动力学（英文）

本文对最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪进行升级,实现了探测离子光解反应的离子产物和中性产物速度影像的符合探测.实验上利用自制的低温圆柱形离子阱对制备的离子样品进行富集和冷却.从离子阱中引出的离子束准直后进入一组电势切换电极和离子速度聚焦成像系统开展激光光解实验.利用一组新设计的离子引出、加速和聚焦电场,离子束可以被加速至4500 eV以上,使中性解离产物获得足够的平动能而被位置灵敏的影像探测器直接探测.本文利用Ar_2~+离子的355 nm光解反应对升级后的装置进行测试.结果表明,光解产生的中性Ar原子和Ar~+离子产物的速度影像分辨率分别为△v/v≈1.6%和1.5%.     

利用时间切片离子速度成像技术对AlO在193 nm的光解反应动力学研究

本文利用时间切片离子速度成像技术对AlO分子在193 nm下的光解反应动力学进行了研究. 实验通过产物Al⁺的离子速度和角度分布分析，发现了两个光解离反应通道，分别为中性AlO分子的单光子解离生成产物Al(²P_u)+O(³P_g)的通道，和AlO分子吸收两个光子电离产生AlO⁺进而解离生成产物为Al⁺(¹S_g)+O(³P_g)的反应通道. 每一个解离通道包括了AlO(v=0∽2)振动态的贡献，其中中性解离反应通道与离子解离反应通道相比，产物的各向异性参数对AlO的振动态依赖更大.     

乙醛光解动力学的离子速度成像

利用时间切片离子速度成像技术在275～321 nm能量范围内重新研究了乙醛自由基通道CH₃+HCO的光解动力学. 通过共振增强多光子电离的方法探测甲基碎片. 对甲基的伞形振动基态和激发态(v₂=0和1)进行了影像探测. 乙醛通过T₁电子态系间窜越到S₁电子态的解离产物具有很高的动能释放和很低的内能激发,碎片的振动能和转动能随激发能量的增加而增加. 乙醛T₁电子态的势垒高度经测量高于基电子态3.881±0.006 eV.     

HNCO在201 nm的离子成像光解动力学:CO(X1Σ+)与NH(a1Δ)

本文通过时间切片离子速度成像技术在201 nm附近研究了HNCO分子在S₁电子激发态的光解动力学. CO产物通过共振增强多光子电离的方法进行了选态探测,获得了CO产物的振动基态和激发态切片影像. 从CO的影像得到了解离产物的能量分布和空间角分布,确定了NH(a¹Δ)产物的振转态分布信息. 研究发现¹NH的振动分支比(v=1/v=0)随CO(v=0)转动能的增大先增大后下降,展现了¹NH与CO之间特殊的态态相关性. 大约一半的可资用能分配给解离产物的平动自由度. 负的各向异性参数表明HNCO的光解是个快速的直接解离过程.     

225∽260 nm波段溴化氰光解动力学系统性研究

本文报道了在自行搭建的时间切片离子速度成像装置上进行的225∽260 nm波段内溴化氰光解动力学的研究. 在该波段内选取了若干溴原子(²P_3/2或²P_1/2)的共振线对产物溴原子的共振电离并采集其切片影像,得到了光解产物的总平动能谱,进而获得了产物氰基的振转态布居等信息. 本文发现了在Br^*通道,产物氰基的内能激发比Br通道低;Br和Br^*通道产物氰基振动的最高布居分别为v=0和1. 另外,还发现对于Br通道,溴化氰分子在长波处与短波处解离时,氰基产物的振转激发差异很大,这揭示了其显著不同的光解动力学.     

CS分子在207 nm的光解动力学研究：S(1D2)+CO(X1Σ+)产物通道

利用直流时间切片离子成像技术对OCS分子在紫外波段207 nm的光解产物S(¹D₂)进行了偏振实验研究. 通过在两种不同的共振增强多光子电离中间态，¹F₃和¹P₁, 以及四种不同的泵浦-探测激光偏振几何构型下探测了光碎片S(¹D₂)的角动量极化特性. 使用分子坐标系极化模型和实验室坐标系各向异性模型提取和分析出对应产物CO(X¹Σ⁺)的角分布.观测到的总平动能释放谱表明解离过程存在三种解离通道，分别对应于低、中、高平动能解离通道. 低、中平动能通道的来源与光解波长在较长波长下得到的双峰分布来源一致. 高平动能通道是一种新的解离通道，它来自于单重排斥态A(2¹A'')的直接解离.     

在193 nm关于Si2分子的离子解离动力学的成像研究

在193 nm的单色激光实验中,本文利用时间切片离子速度成像技术,研究了经193 nm双光子电离得到的Si₂⁺的解离反应动力学过程. 根据实验得到的Si⁺离子的速度成像,观测到了两种离子直接解离通道：Si(³P_g)+Si⁺(²P_u)和Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 电子基态的Si₂分子处于v=0∽5的振动态上,其经过双光子电离后激发到Si₂⁺离子的多个电子激发态势能面,生成主要通道Si(³P_g)+Si⁺(²P_u),其中v=1的解离信号最强. 此外,由于势能曲线2²Π_g与3²Π_g相同对称性引起的避免性势能面交叉,生成次要反应通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u). 通道Si(¹D₂)+Si⁺(²P_u)的产物亦可以由生成的基态Si₂⁺(X⁴Σ_g^-)吸收一个193 nm光子后解离得到,其对应产物则具有更大的动能.     

OCS经由F 31Π里德堡态生成CO(X1Σ+)+S(1D2)产物的波长相关性光解离

本文利用时间切片离子速度成像技术在134∽140 nm波段研究了OCS分子经由F 3¹Π里德堡态的真空紫外光解离动力学. 在选取的5个分别对应OCS(F 3¹Π, v₁=0∽4)的伸缩振动激发的光解波长，实验测得了来自CO(X¹Σ⁺)+S(¹D₂)产物通道的SS(¹D₂))实验影像，并获得了总平动能谱和CO(X¹Σ⁺, v)共生产物的振动布居及角分布. 结果分析表明OCS分子解离生成CO(X¹Σ⁺)+S(¹D₂)产物的过程经历了上态F 3¹Π 与C_?v和C_s构型的下电子态间非绝热耦合过程. 实验结果显示了很强的波长相关性：OCS (F 3¹Π, v₁)的较低转动激发态(v₁=0∽2)和较高转动激发态(v₁=3, 4)的CO(X¹Σ⁺)产物的振动布居和角分布具有显著差异，表明该解离过程中具有不同的解离机理. 本结果提供了振动耦合可能对真空紫外光解离动力学产生关键作用的相关证据.     

Br2+分子离子[1+1]双光子解离动力学

本文利用最近研制的低温离子阱-离子速度成像谱仪在冷离子束中研究了同位素质量分辨的⁷⁹Br₂⁺分子离子的[1+1]双光子激光解离动力学. 借助其1⁴Σ^-_u,3/2态为中间态使⁷⁹Br₂⁺共振吸收两个光子至4∽5 eV区域的高激发态并发生解离. 利用离子速度成像技术获得了光解产物⁷⁹Br⁺的二维速度分布和平动能释放谱. 通过平动能释放谱确定了不同解离能量处量子态分辨的解离产物通道分支比. 光碎片产物的角分布表明⁷⁹Br₂⁺分子离子的双光子解离是1⁴Σ^-_u,3/2态的ΔΩ=0平行跃迁至一个Ω=3/2高解离态发生的. 由于分子激发态中的强自旋-轨道耦合作用,高激发的四重态很可能参与到实验观测的光解过程.     

高分辨的一氧化二氮光解离实验研究

利用"时间切片"离子速度成像技术研究了N₂O分子在134.20、135.20和136.43 nm波长下的真空紫外光解动力学. 实验中通过采集解离产物O(¹S_J=0)的离子影像来研究O(¹S_J=0)+N₂(X¹∑_g⁺)这一解离通道. 从各个波长下的实验影像可获得产物N₂(X¹∑_g⁺)的振动态分辨的结构,进而得到产物的总平动能谱和产物N₂的振动态布居. 实验结果表明在实验的光解波长下,产物N₂(X¹∑_g⁺)主要布居在v=2和v=3. 此外,还得到了产物N₂的振动态分辨的各向异性参数β,从中发现产物N₂的β值在三个解离波长下均表现出相似的特征,即随着振动量子数的增大,β值从趋近于2逐渐减小至1.4. 这一现象表明低振动态产物是通过一个以平行跃迁解离为主的解离过程产生的,而高振动态的产物来自于一个更加弯曲的中间构型的解离. 此推论与在平动能谱中所见到的最强转动态布居随着振动量子数的增大而出现的位移是相一致的.     

光声成像研究进展

本文阐述了光声成像的工作原理,光声信号的产生,传播和探测过程,并总结了光声成像的研究进展,包括时域光声成像和频率域光声成像的研究进展、以及各自的特点,为光声成像领域的研究起到一定的借鉴作用。分析认为光声成像技术有着其他医学成像技术没有的诸多优点,如高分辨率、高对比度、成像深度深等具有广阔的应用前景和较高应用价值,是未来生物医学领域最重要的实时医学成像技术之一,因此得到了国际上的广泛关注。     

一种多重图像融合系统的电配准技术

在多光谱实时图像融合实验系统的基础上,提出一种实现图像融合系统中非共轴光学系统微小量配准的电子学方法,讨论了配准原理、所采用的技术方案及系统实现的技术途径。在机械粗配准之后,系统可快速实现系统微小量的配准功能     

Photoacoustic microscopy

Photoacoustic microscopy (PAM) is a hybrid in vivo imaging technique that acoustically detects optical contrast via the photoacoustic effect. Unlike pure optical microscopic techniques, PAM takes advantage of the weak acoustic scattering in tissue and thus breaks through the optical diffusion limit (∼1 mm in soft tissue). With its excellent scalability, PAM can provide high‐resolution images at desired maximum imaging depths up to a few millimeters. Compared with backscattering‐based confocal microscopy and optical coherence tomography, PAM provides absorption contrast instead of scattering contrast. Furthermore, PAM can image more molecules, endogenous or exogenous, at their absorbing wavelengths than fluorescence‐based methods, such as wide‐field, confocal, and multi‐photon microscopy. Most importantly, PAM can simultaneously image anatomical, functional, molecular, flow dynamic and metabolic contrasts in vivo. Focusing on state‐of‐the‐art developments in PAM, this Review discusses the key features of PAM implementations and their applications in biomedical studies.     

CO2相干激光轮廓成像研究

本文以自制CO_2相干激光成像的实验系统,成功地实现了相干激光的彩色轮廓成像。     

一种可实时化的多光谱图像融合系统

在多光谱摄影和光电成像技术基础上，本文提出了一种可实时化的多光谱图像融合系统。与多光谱摄影相比，不仅可实现多光谱实时化摄像，而且光谱响应进一步向近红外延伸，并引入图像处理技术。实验表明：这种技术对于增加系统的识别能力具有明显的作用，可进一步构成不同用途的新型多光谱图像融合系统。     

Simple data acquisition method for multi-dimensional EPR spectral-spatial imaging using a combination of constant-time and projection-reconstruction modalities

A combination of the constant-time spectral-spatial imaging (CTSSI) modality and projection-reconstruction modality was tested to simplify data acquisition for multi-dimensional CW EPR spectral-spatial imaging. In this method, 3D spectral-spatial image data were obtained by simple repetition of conventional 2D CW imaging process, except that the field gradient amplitude was incremented in constant steps in each repetition. The data collection scheme was no different from the conventional CW imaging system for spectral-spatial data acquisition. No special equipment and/or rewriting of existing software were required. The data acquisition process for multi-dimensional spectral-spatial imaging is consequently simplified. There is also no “missing-angle” issue because the CTSSI modality was employed to reconstruct 2D spectral-spatial images. Extra reconstruction processes to obtain higher spatial dimensions were performed using a conventional projection-reconstruction modality. This data acquisition technique can be applied to any conventional CW EPR (spatial) imaging system for multi-dimensional spectral-spatial imaging.     

3种主动合成孔径成像技术极限探测能力的分析与比较

为了深入研究可行的中高轨成像技术,本文从探测能力角度(用最低发射激光功率表示)深入分析和比较3种主动干涉合成孔径成像技术——傅立叶望远镜(又称为相干场成像或条纹场扫描成像)、成像相关术(又称为强度相关成像)和剪切光束成像。本文利用光电倍增管的信噪比模型和激光作用距离方程,较为细致地分析每种技术在满足单次信噪比(SNR=5)条件下的极限探测能力。通过仿真分析得出:傅立叶望远镜、成像相关术和剪切光束成像所需的最低单光束单脉冲能量分别为11. 4 J、0. 73 MJ和3. 1 MJ。最终得出傅立叶望远镜是上述3种主动成像技术中在目前技术水平下最适合中高轨目标(约36 000 km)高分辨成像的可用技术的结论。     

一种基于编码孔径成像原理的三维成像方法

三维成像技术因其应用广泛而备受关注。根据编码孔径成像的基本原理,提出了一种非相干可见光三维成像方法。这种两步成像方法的第一步采用空间位置编码的照相机阵列对物体拍照,在第二步中,首先将照相机阵列拍照得到的物体照片根据拍照时的位置关系合成为一幅图像,然后采用计算机程序模拟光学反投影解码方法解码再现出物体不同深度的表面分层图像。设计了初步的实验,该实验采用1部照相机依次在各编码位置对物体模型拍照,编码形式是包含9个点的无冗余阵列形式,物体模型只包含2个深度层次,布置在距离照相机阵列1.5m的地方。实验得到了信噪比较高的物体模型的分层解码图像,验证了这种三维成像方法的可行性。     

荧光寿命显微成像技术及应用的最新研究进展

由于荧光寿命不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,荧光寿命显微成像技术(fluorescence lifetime imaging microscopy, FLIM)在监测微环境变化、反映分子间相互作用方面具有高特异性、高灵敏度、可定量测量等优点,近年来已被广泛应用于生物医学等领域.然而,尽管FLIM的发明和发展已历经数十年时间,其在实际应用中仍然面临着许多挑战.例如,其成像分辨率受衍射极限限制,而其成像速度与成像质量和寿命测量精度则存在相互制约的关系.近几年来,相关硬件和软件的快速发展及其与其他光学技术的结合,极大地推动了FLIM技术及其应用的新发展.本文简要介绍了基于时域和频域的不同寿命探测方法的FLIM技术的基本原理及特点,在此基础上概述了该技术的最新研究进展,包括其成像性能的提升和在生物医学应用中的研究现状,详细阐述了近几年来研究者们通过硬件和软件算法的改进以及与自适应光学、超分辨成像技术等新型光学技术的结合来提升FLIM的成像速度、寿命测量精度、成像质量和空间分辨率等方面所做的努力,以及FLIM在生物医学基础研究、疾病诊断与治疗、纳米材料的生物医学研究等方面的应用,最后对其未来发展趋势进行了展望.     

Pediatric abdominal masses: diagnostic accuracy of diffusion weighted MRI

Purpose

To retrospectively identify apparent diffusion coefficient (ADC) values of pediatric abdominal mass lesions, to determine whether measured ADC of the lesions and signal intensity on diffusion-weighted (DW) images allow discrimination between benign and malignant mass lesions.

Materials and Methods

Approval for this retrospective study was obtained from the institutional review board. Children with abdominal mass lesions, who were examined by DW magnetic resonance imaging (MRI) were included in this study. DW MR images were obtained in the axial plane by using a non breath-hold single-shot spin-echo sequence on a 1.5-T MR scanner. ADCs were calculated for each lesion. ADC values were compared with Mann–Whitney U test. Receiver operating characteristic curve analysis was performed to determine cut-off values for ADC. The results of visual assessment on b800 images and ADC map images were compared with chi-square test.

Results

Thirty-one abdominal mass lesions (16 benign, 15 malignant) in 26 patients (15 girls, 11 boys, ranging from 2 days to 17 years with 6.9 years mean) underwent MRI. Benign lesions had significantly higher ADC values than malignant ones (P<.001). The mean ADCs of malignant lesions were 0.84±1.7×10⁻³ mm²/s, while the mean ADCs of the benign ones were 2.28±1.00×10⁻³ mm²/s. With respect to cutoff values of ADC: 1.11×10⁻³ mm²/s, sensitivity and negative predictive values were 100%, specificity was 78.6% and positive predictive value was 83.3%. For b800 and ADC map images, there were statistically significant differences on visual assessment. All malignant lesions had variable degrees of high signal intensity whereas eight of the 16 benign ones had low signal intensities on b800 images (P<.001). On ADC map images, all malignant lesions were hypointense and most of the benign ones (n=11, 68.7%) were hyperintense (P<.001).

Conclusion

DW imaging can be used for reliable discrimination of benign and malignant pediatric abdominal mass lesions based on considerable differences in the ADC values and signal intensity changes.