InGaP光学微盘的显微荧光图像观测及分析

利用一套ＣＣＤ显微荧光图像观测和采集分析系统,分别在室 液氮温度下对半径为５μｍ发射波长０．６５μｍ的ＩｎＧａＰ半导体光学微盘的光图像进行了观测。     

激光共焦扫描显微镜系统中的图像处理方法

激光共焦扫描光学显微镜（LCSM）是近10年来迅速发展起来的一种高精度显微成像技术，它是以光学为基础，融机械、电子、计算机为一体的高精度现代化显微测试仪器。文中针对LCSM系统所采集的图像进行了一系列的处理，就其二维断层图像的噪声去除、图像增强提出了相应的处理方法，提高了图像质量，奠定了进行三维信息重构的二维处理基础。     

高分辨率405 nm激光显微成像系统研究

 研究了405 nm短波长激光作为照明光源、数值孔径0.65显微物镜组成的显微成像系统。采用该系统对CD-R及DVD-R盘片进行了显微成像,并对激光成像散斑进行了消除,同时利用CCD图像传感技术和图像采集技术对显微图像进行实时观察与存储,与卤素灯白光作为照明光源时的显微图像进行了比较。结果表明：该系统在卤素灯白光作为照明光源时对CD-R盘片信息点可清晰分辨,但对DVD-R盘片信息点的图像不可分辨;而在405 nm激光照明时信息点均可清晰分辨,系统分辨优于400 nm,明显高于普通卤素灯白光照明系统。     

基于MATLAB的表面三维微观形貌图像处理分析

表面形貌影响光学元件的机械性能、物理性能、成品率;在特定应用场合下,通过检测光学元件表面三维微观形貌来检测光学元件的加工质量。将工件表面置于光学显微镜焦面上观测,如观测到工件表面某处存在明显缺陷,通过光学显微镜上下数次微移动,对工件表面该处采集多幅对焦图像并进行图像处理,根据处理结果判别工件是否符合加工要求。文中提出了一种基于MATLAB6.0高级语言编写的图像处理软件,实现对数幅对焦图像进行分析处理进而拟合出表面微观形貌的三维图形。     

合肥光源新的束团截面及发射度测量系统的研制

介绍了合肥光源储存环紫外光束团截面及束流发射度测量系统. 本系统采用光学探测, 由光学成像和图像采集处理两大部分组成. 光学成像部分利用光学成像将中心波长366.1nm紫外光1:1成像于CCD探测器上. 图像采集处理部分将CCD探测器采集的视频信号由电缆输出到图像采集卡进行图像采集, 然后由LabVIEW程序进行数据处理获得束团截面尺寸以及束流发射度和耦合度, 最后给出了实验结果.     

基于嵌入式的数字显微镜图像采集系统的研究

提出了一种在ARM9开发平台上构建数字显微镜图像采集系统的实现方案。通过CMOS图像采集模块把显微镜下物体的图像信息转换成数字信号,输入到S3C2410的开发平台,然后图像被显示到LCD液晶屏上或存储到SD卡上。系统通过相应的程序可以实现显微图像的采集、显示、存储等操作。实验结果表明,该系统采集的图像清晰,并且具有性能稳定、体积小、成本低等优点。     

显微标本无损分析仪的研究

将传统光学显微镜和CCD、计算机相结合,实现对标本的无损显微观察.在介绍系统硬件组成的同时,着重说明了图像清晰度评价与图片重建的核心算法,并用VC++加以验证和实现.清晰度评价函数采用自行设计的类灰度方差算法,即采用图像的灰度值方差作为图像的清晰度.无损显微分析仪通过精密位置控制机械结构上下移动载物台,采集样本和显微物镜在不同距离时的多幅局部清晰的图像,通过清晰度评价算法找到满足清晰度要求的局部图像,再对多个清晰的局部图像进行合成,得到清晰的整体图像.     

“禁戒光”近场光学显微镜原理与系统

扫描近场光学显微术是８０年代后期发展起来的一种分辨率超过衍射极限的新型光学显微镜技术。本文介绍了国外最近出现的“禁戒光”近场光学显微镜系统的工作原理及结构。透射式ＳＮＯＭ中部分光沿着光轴向前传播；部分光沿着大于全内反射临界角的方向传播。前者称为允许光；后者称为禁戒光。应用“禁戒光”近场光学显微镜可同时获得三幅图像，即允许光像、禁戒光像和反映样品表面形貌的剪切力图像。禁戒光图像能够提供很好的对比度和分辨率。     

皮肤鳞状细胞癌声光滤波显微光谱成像研究

TeO_2非共线声光可调滤波器(AOTF)是一种优良的电调谐分光器件,具有体积小巧、稳定性高、调谐快速、可实现便携等优点,在超光谱成像领域具有很高的应用价值。通过非共线AOTF与光学倒置显微镜有机结合,建立了声光滤波超光谱显微成像系统;在可见光范围内,开展了人体皮肤鳞状细胞癌组织的超光谱显微成像实验研究,获得了一系列不同衍射光中心波长下的皮肤鳞状细胞癌组织的光谱和对应的显微图像。系统性能检测实验结果显示,在超声频率为110～180 MHz范围内的衍射光带宽仅为1.28～2.84 nm,表明本研究中的AOTF具有很高的光谱分辨率,达到10~2个光谱通道量级,完全可以满足超光谱显微成像对生物组织结构进行精确识别的需要。本系统采用高质量的TeO_2晶体、双胶合透镜以及优化的射频驱动源,有效地抑制了衍射光光谱的旁瓣。分析了超声频率与衍射光中心波长的调谐关系,以及超声频率与对应衍射光谱带宽的关系曲线,实验结果与理论计算结果有着较好的一致性。系统实验获得的皮肤鳞状细胞癌组织显微图像随光波长漂移不显著,表明超光谱成像系统的图像稳定性高。通过对比,分析了不同中心衍射光下的皮肤鳞状细胞癌组织显微图像的清晰度随光波长的变化规律,在522.52 nm时,皮肤鳞状细胞癌组织内部各精细结构区分明显,图像最为清晰。通过定义透射差异系数,分析了图像整体亮度曲线和透射差异系数随光波长变化曲线,其变化规律与直观观察结果相符合;对皮肤鳞状细胞癌组织图像进行了边缘提取分析,得出在497.87～551.29 nm内,可在整体视野较为明亮的情况下对皮肤鳞状细胞癌组织进行观察和研究,在509.69～527.59 nm范围内,组织边缘明亮清晰且完整,是进行皮肤鳞状细胞癌组织结构精确识别与分析的最佳窗口。该研究为人体皮肤鳞状细胞癌组织结构简便、灵活、快速地检测与识别提供了一种新方法。     

一种三维变形光学测量系统及微结构力学性能测试应用

描述了一种使用显微栅线投影技术和数字图像相关技术同时测量微结构三维形貌和变形的光学测量系统.在此系统中,正弦栅线通过相移投影器投影到被测物体表面,变形的条纹图由高分辨率的CCD相机和显微镜头采集并保存.相移技术处理条纹图得到形貌和离面变形,同时从相移图像中提取出被测物表面纹理,数字图像相关技术处理变形前后表面纹理得到面...     

具有存储功能的衍射图像光刻系统的研制

研制了一种在衍射光变图像器件上进行信息存储的新型数字化激光光刻系统。采用空间光调制器作图形自动输入,双远心投影成像系统在光刻记录面上缩微图形。通过光栅干涉光学头对记录面上的微图形进行干涉调制,使微图形上产生干涉条纹,条纹空间频率范围为500-1200lp／mm。在光刻胶干版上的存储实验表明,在衍射光变图像上的单角度存储信息密度大于3．7Mbit／cm^2。改变干涉条纹取向、条纹间隔和需要存储的图形,光刻系统可实现信息的旋转复用存储。上述光刻系统将会在防伪和衍射光变图像器件制造领域有良好应用。     

Near-infrared Raman spectroscopy using hollow-core photonic bandgap fibers

We report a NIR Raman spectroscopy system incorporating hollow-core photonic bandgap fibers (HC-PBFs) in both the excitation and collection paths. Raman excitation was achieved at NIR laser wavelength of 785 nm. We demonstrate that using HC-PBFs, Raman spectroscopy can be performed without the use of an additional longpass filter on the collection side. A narrow bandpass filter on the excitation side is also not required. These results provide a framework where HC-PBF based Raman probes can be developed and used in space restricted biomedical and sensing applications.     

用于眼检的光学相干层析成像技术研究

利用光学相干层析（OCT-Optical Coherent Tomography）技术可以透过低透明介质,特别是生物组织成像,介绍了基于1310nm波长稳定光源的OCT实验装置,实验装置采用SLD超辐射二极管光源,利用该装置对番茄皮进行了实际OCT图样采集,研制成的实验系统具有10μm左右的纵向分辨率,最后对进一步提高眼检OCT系统的性能进行了研究。     

分子超光谱成像系统及其生物医学应用

设计出一种基于AOTF(acousto-optic tunable filters)的分子超光谱成像系统(MHSI).整个系统由显微镜、分光计、CCD镜头、数据采集卡和计算机等几部分组成.系统的光谱范围为550～1 000 nm,可采集225个波段,光谱分辨率优于2nm,空间分辨率达到0.3μm.由于系统的光源对样本的...     

An Artificial Compound Eye Using a Microlens Array and Its Application to Scale-Invariant Processing

An artificial compound eye corresponding to apposition eyes of insects has been demonstrated using a two-dimensional array of gradient-index rod lenses known as a Selfoc lens plate (a SLP). A single erect Moiré image is reconstructed from a number of inverted micro-images by an experimental optical system composed of the SLP, a pinhole array and a plano-concave lens. Characteristics of the compound eye is briefly discussed from the viewpoints of space-bandwidth product, viewing angle, and focal depth. Capability of a scale-invariant image sensor that has been proposed as an application of the compound-eye-type imager was also proved experimentally.     

鲜红斑痣光动力治疗的荧光光谱监测

应用荧光光谱技术监测了鲜红斑痣(PWS)光动力治疗(PDT)中的光敏剂血药浓度与光产物生成。以532 nm倍频Nd∶YAG激光器作为PDT照射光源与荧光激发光源,以光谱仪与ICCD采集荧光光谱。在系统验证实验中,构建含有血卟啉单甲醚(HMME)的小鼠正常皮肤的荧光基本光谱,通过最小二乘光谱拟合区分HMME荧光(624 nm)与光产物荧光(652 nm)。含有PSD-007的病人患区荧光光谱拟合采用相同基本光谱,获得不同病人个体具有显著差异的光敏剂血药浓度曲线与光产物生成漂白曲线。所建立的荧光光谱监测系统与光谱拟合方法可为PDT精确量化剂量学方法的建立提供技术手段,所得结果有利于制定个性化的PDT治疗方案。     

Experimental Study of a Nanoparticle Virtual Impactor

A nanoparticle virtual impactor was constructed and its performance under different operating conditions was investigated. Experimental evaluations showed that the nanoparticle virtual impactor has a 50% cutoff size ranging from 15 to 60nm. Further, the cutoff size of 60nm can be achieved at an impactor chamber pressure of 220torr when the nozzle upstream pressure is 760torr. This pressure level is much higher than that of thin-plate orifice nozzle impactors, which require 12torr to achieve the cutoff size of 66nm. Thus, the proposed virtual impactor can be operated with a small vacuum pump, which is more preferable for practical applications.In this study, the effects of design parameters on the impactor performance have also been experimentally investigated. The parameters include the separation distance between the collection probe and the acceleration nozzle, the pressure ratio of the upstream and downstream chambers, the diameter ratio of the collection probe and the nozzle, the flow ratio of the minor and total flows, total mass flow rates and the upstream pressure. The experimental data obtained were then scaled with the Stokes number defined by previous researchers. The performance of the proposed nanoparticle virtual impactors can therefore be estimated when the operating variables are given or measured. An important finding in this parametric study is that the optimal diameter ratio of collection probe to nozzle is around 1.8. It is different from the value of 1.4 recommended in previous studies with virtual impactors for submicron particle applications.     

新型分子高光谱成像系统性能分析及数据预处理

将分子成像技术和高光谱技术相结合,研制了基于AOTF(Acousto-optic Tunable Filters)的分子高光谱成像系统。系统由显微镜、分光仪、CCD镜头、图像数据采集卡和计算机等几部分组成。在综合考虑各功能部件的性能及相互的制约关系的基础上,分析了系统的性能指标,系统的光谱范围从550～1 000 nm,可采集200个波段,空间分辨率可达0.061 5 μm,光谱分辨率可达2 nm,当CCD工作在积分模式下采集速度可达到2.612 5 s·B-1,当CCD工作在非积分模式下可达到约0.11 μs·B-1。由于受系统光源和光路中透镜及传感器性能的影响,采集到的图像数据需要进行预处理,文中提出一种空间维和光谱维联合校正的灰度校正系数算法,并给出算法的具体实现。以白血病的血液作样本,通过对比校正前后的单波段图像、伪彩色图像和光谱曲线,说明校正算法的有效性,为后续的光谱图像数据分析提供了有效的数据。     

Design of axisymmetric multi-mirror grazing incidence system to increase the numerical aperture of neutron and X-ray microscopes

An axisymmetric multi-mirror system for neutron and X-ray microscopes is proposed to increase their numerical aperture and collection efficiency. A Wolter type-I mirror is used as the basis of the multi-mirror system at grazing incidence. The addition of an even number of hyperboloid mirrors to the Wolter type-I mirror can satisfy both an equal optical path length and Abbe’s sine condition. The numerical aperture increases in proportion to the number of mirrors. The optical parameters of the system with four tandem mirrors are calculated for neutrons and X-rays with a wavelength of 0.4 nm by assuming that the average grazing angle of incidence is 5.4 mrad and the magnification is 10. The inner diameters of the mirrors are limited to <10 mm considering the total length of the optical system. Tolerance of off-axis distance was calculated using a ray-tracing computer simulation. Ray tracing shows that a blur size <14 nm will be possible at an off-axis displacement of 10 μm.     

飞秒时间分辨近场光学系统实现及其应用

结合飞秒光脉冲和近场光学显微镜，成功实现了飞秒时间分辨近场光学系统.系统通过高频声光调制和差频锁相探测，极大提高了信噪比并消除了抽运、探测光本底信号，从而在收集模式下测得了飞秒时间分辨的透射光微弱信号变化.同时获得了80nm的空间分辨和小于200fs的时间分辨测量.利用该实验系统，研究了金纳米结构的热电子弛豫动力学过程，观察到不同位置间热电子弛豫动力学的差异. 关键词： 飞秒近场 扫描近场光学显微镜 飞秒光脉冲 金纳米颗粒