岩心显微拉曼光谱成像方法的研究

虽然用激光拉曼光谱显微探针研究岩心中碳质物的工作已有很大进展,但是通常对诸如岩心等样品物性的光谱学(红外、拉曼和荧光等)微探针实验研究多是局限于对经过复杂处理分离出的微小样品或样品中个别点得到的结果,缺乏对复杂样品各组分(或基团)的空间分布及其相互关系的研究。近年来新发展起来的光谱成像分析系统将光谱技术与成像技术有机地结合起来融为一体,可在光谱和空间两个方面对目标样品进行分析和识别,但是用拉曼显微成像光谱研究岩心的工作则少有报道。文章报道了应用“串行-成像”(series-or indirect-imaging,Mapping)和“并行-成像”(parallel-or direct-imaging, Imaging)两种方式对含油岩心进行了显微拉曼光谱成像的研究。从光谱分辨率和空间分辨率以及工作效率等方面对两种方式所得试验结果进行了比较和评估。     

光谱成像信息的数据融合技术在储层表征中的应用

光谱成像技术在矿物学和岩石学方面已得到广泛应用,然而,面对数量巨大、覆盖范围广阔的目标成像光谱数据,如何从中获取所需要的信息,并对其进行信息增强是需要亟待解决的问题。将显微红外光谱成像分析系统得到的实验结果,利用显微光谱成像信息的数据融合技术进行了数据处理,得到岩心样品中不同化学组分、基团的空间分布图。结果表明,利用该技术更好地揭示了不同烃类在岩石中的分布情况、孔隙的连通性等信息,显微光谱成像信息的数据融合技术为储层表征提供了一种新方法。     

含油岩心显微红外光谱成像方法的研究

虽然用红外光谱显微探针方法研究岩心中碳质物已有很多工作,但是通常对诸如岩心等样品物性的光谱学微探针实验研究多是局限于对经过复杂处理分离出的微小样品或样品中个别位点所得的结果,缺乏对复杂样品各组分(或基团)的空间分布及其相互关系的研究。近年来新发展起来的光谱成像分析系统将光谱技术与成像技术有机地结合起来融为一体,可在光谱和空间两个方面对目标样品进行分析和识别并已得到广泛应用,但是用红外显微成像光谱研究岩心的工作则少有报道。文章报道了应用透射和衰减全反射(ATR)两种方式对含油岩心进行了显微红外光谱成像(Mapping)的研究。从灵敏度、信噪比、光谱分辨率和空间分辨率以及工作效率等方面对两种方式所得实验结果进行了比较和评估。     

两种相似塑料材料的显微近、中红外成像方法研究

显微近、中红外成像不仅可以获得样品的光谱信息,而且可以获得样品的空间分布信息,这是传统的近、中红外光谱分析所无法比拟的。该文以外观非常相似的聚乙烯膜(材料Ⅰ)和封口膜(材料Ⅱ)为研究对象,分别采集了样品的显微近、中红外图像。针对两种材料进行化学成像和相关光谱成像,比较并讨论了每种材料的两种成像方法。结果表明,材料Ⅱ的显微近、中红外化学成像中,两种材料化学成像值相差分别为0.004 8和0.254 8;材料Ⅰ的显微近、中红外化学成像中,两种材料化学成像值相差分别为0.002 6和0.326 5;近、中红外谱区的显微成像皆可得到两种材料清晰的成像,从而可区分两种材料。对两种材料相关光谱成像的研究表明,分别以两种材料的近、中红外光谱作为参比光谱的相关光谱成像可以明显地区分两种材料,成像结果较清晰;显微中红外相关光谱成像中,两种材料的光谱和参比光谱的相关系数差异大于0.12,成像结果更清晰;而显微近红外相关光谱成像图可利用图像中两种材料光谱和参比光谱相关系数的细微差异区分两种材料。该研究为农产品包装材料安全性的快速判别提供一定的参考,并为显微近、中红外成像分辨不同材料提供一定的成像方法参考。     

显微成像光谱仪技术的研究及应用

显微成像光谱仪技术是一种生物组织检测方法,目前广泛应用于生物医学检测和疑难病症分析,已成为组织检测领域的研究热点。论述了显微成像光谱仪各结构功能模块的工作原理及特点,并对其各主要技术指标进行了分析。介绍了目前的发展现状,并对所出现的多种显微成像光谱仪的技术方案及特点做了详细的总结。研究结果表明,显微成像光谱技术作为一种新的技术手段,必将在临床医学、生物学、材料学以及分析化学等领域得到广泛的应用。     

利用显微红外光谱技术表征非均质油气储层裂缝特征——以任丘潜山蓟县系雾迷山组碳酸盐岩储层为例

油气储层裂缝既是重要的储油空间,又是油气运移的主要通道,因此,裂缝表征非常重要。然而储层岩石具有强烈的非均质性,如何精确表征非均质储层裂缝是需要亟待解决的问题。利用显微红外光谱技术可以对矿物分子的光谱曲线进行分析,得到不同的峰值特征,精确获得岩石介质成分、裂缝的大小、裂缝充填物特性等。以任丘潜山型碳酸盐岩非均质储层为例,基于显微红外光谱技术,通过分析岩心光片显微红外成像光谱图和不同特征区域的光谱曲线,获得了目标样品岩石介质的物化特性和空间分布特征,预测了裂缝可能发育的区域, 并分析了裂缝的有效性。结果表明,岩心样品主要介质为白云岩;储层裂缝中含有烃类有机物和盐水包裹体,它们主要赋存于白云岩介质中;裂缝充填物中盐水包裹体所占比例为51.7%,烷烃有机物所占比例为26.0%,裂缝发育从岩心样品左上方区域延伸至右下方区域,表明该延伸区域可能是流体运移的通道;盐水包裹体会阻碍油气的运移,导致裂缝的渗透率降低;实验测得岩石裂缝宽度为1~1.5 mm,属于大裂缝,油气可以顺利通过,因此,裂缝的有效性好。研究表明利用显微红外光谱成像技术表征非均质储层裂缝特征是切实可行的,为非均质油气储层精确表征提供了一种新方法。     

阿达玛变换光谱显微成像分析乳腺癌组织肿瘤标志物的分布

自行研制的多功能阿达玛变换光谱成像显微系统具有获取微小组织样品的高分辨荧光光谱和荧光图像的能力。由于量子点具有激发区域宽、可以一元激发多元发射、荧光峰形狭窄、亮度高、抗光漂白能力强等特点,非常适合作为荧光标记物应用于光谱显微成像分析领域。采用荧光发射波长为610 nm的量子点荧光探针分别免疫标记乳腺癌标志物人表皮生长因子受体2(HER2) 和雌激素受体(ER),通过激光诱导荧光法和荧光原位光谱成像法分析癌组织中HER2和ER的光谱特征和定量信息,采用阿达玛变换光谱显微成像系统对阳性乳腺癌组织与阴性正常乳腺组织进行对比分析,其结果表明该仪器可有效用于肿瘤标志物在癌组织内的定量研究,是定量检测乳腺癌HER2和ER分布的新技术。该技术建立的针对肿瘤标志物的半定量和定量分析方法,所得结果优于常规的定性分析方法。     

多光谱成像技术分析彩色艺术品的相关基础研究

多光谱成像技术集数字成像和光谱测量技术于一体,是一种记录光学信息的新型无损分析技术。基于对国内外文化遗产领域多光谱成像技术研究现状的分析,使用自行搭建的多光谱成像系统对敦煌壁画颜料模拟试板和现代国画在300~1000 nm范围内进行光谱图像采集,检验多光谱成像系统的适用性。结果显示多光谱图像能对外观相近的不同颜料做出快速区别,结合激光显微拉曼光谱技术,可进一步识别样品中颜料的种类;同时,多光谱图像还能够揭示具有紫外激发可见荧光特性的物质分布、画稿中的底稿信息、水渍痕迹等信息。实验表明多光谱成像技术可以有效获取彩色艺术品的多样化信息,在彩色艺术品研究领域具有良好的应用前景。     

多光谱荧光图像技术检测农药残留

多光谱成像技术是一种结合传统的二维成像技术及光谱技术的新兴无损检测技术。本文利用有机磷农药的荧光特性,结合多光谱成像技术和荧光激发技术,研发了叶片农药残留快速检测的多光谱荧光成像系统。结果表明,在190~300 nm的紫外光激励下,配置好的有机磷农药氧乐果会在440 nm附近产生显著的荧光发射,并且荧光发射光谱峰值与农药浓度具有良好的线性关系。滤光片可置换的多光谱成像系统研发以及实验检测结果为开发实时在线的农药残留快速无损检测系统提供了技术保障和理论依据。     

新型显微成像光谱仪系统中线阵针孔离焦研究

显微成像光谱仪技术是最近新兴的一种生物组织检测方法,它可以广泛应用在生物医学检测,疑难病症分析、预防、诊断中,已经成为当今生物组织检测领域研究的热点。提出了一种新型的基于线阵针孔阵列的激光扫描共焦显微成像光谱仪系统LP-LSCMIS方案,介绍了其工作原理及优点,讨论了该装置中线阵针孔阵列离焦对系统性能的影响,分析了离焦对生物组织荧光图像的光谱分辨和自体荧光光谱的调制深度的影响。推导出了光谱分辨和调制深度与离焦量的关系式。结果表明,离焦对仪器的性能有较大的影响,因此在装置装调时要求有更高精度的调整机构。     

小型线形可变滤光片分光的可见成像光谱仪及其特性研究

本文设计了一种使用线形可变干涉滤光片的小型成像光谱仪。使用CCD摄像头作图像传感器，通过微动平台带动线形可变干涉滤光片，横向扫描通过面阵CCD的每个像元，每扫描一步所得到的总体图像中不同列的像元是由不同波长的单色部分像元组成，随着扫描步进，这些单色部分像元的波长随之变化，最后采用图像重构的文教是到一系列单色图像（或见光波段400－700mm）。扫描间隔由所需的单色图像的光谱分辨率和各单色图像间的波长间隔来确定。经过试验证明，此成像光谱仪充分利用了线型干涉滤光片的性能，其光谱分辨率为16nm，同后者的光谱带宽相差无几，仪器的空间分辨率由成像系统和CCD来确定，论仪器装置具有结构简单，高空间分辨率，较主光谱分辨率，扫描速度快等特点，通过一个伪装识别试验，验证了仪器的性能指标。     

显微荧光成像光谱技术在录井中的应用

利用显微成像光谱仪对岩芯样品进行荧光显微成像,所得信息构成光谱成像立方体,从而同时采集到含油岩芯样品表面组构的空间信息和所含烃类的荧光光谱信息,克服了目前通用的显微荧光技术的某些局限性,得到一定波长范围内岩芯表面荧光各波长的单色图像,利用相应的软件做进一步的数据处理,得到发光波长、发光强度及发光部位等多维信息,从而可以更直观、科学地揭示岩石中的石油烃类分布含量及岩石结构和构造等,对石油录井及油气水层的判别和评价具有重要的实用价值。     

Piezospectroscopic imaging with a tunable Fabry-Perot filter and Tikhonov reconstruction

By combining two well-established techniques--multispectral imaging with a tunable filter and regularized data inversion--a fast and accurate method for measuring, at each pixel of a CCD array, the spectrum emitted by a radiating object is obtained. The method is demonstrated with ruby R(1)- and R(2)-line fluorescence, using a narrowband tilt-tunable Fabry-Perot interference filter for data acquisition. Since the data inversion problem is badly ill conditioned, regularization is essential to obtain meaningful results. The reconstruction is capable of a peak wavelength accuracy of 0.01 nm, sufficient to measure the small wavelength shifts encountered in rubylike materials due to changes in the local crystal lattice stress. Thus, the technique presents a novel approach to piezospectroscopic imaging and offers 2 to 3 orders of magnitude faster mapping of local stress than current techniques.     

Incoherent digital holographic spectral imaging with high accuracy of image pixel registration

Fresnel incoherent correlation holography(FINCH) is a unique three-dimensional(3 D) imaging technique which has the advantages of scanning-free,high resolution,and easy matching with existing mature optical systems.In this article,an incoherent digital holographic spectral imaging method with high accuracy of spectral reconstruction based on liquid crystal tunable filter(LCTF) and FINCH is proposed.Using the programmable characteristics of spatial light modulator(SLM),a series of phase masks,none of whose focal lengths changes with wavelength,is designed and made.For each wavelength of LCTF output,SLM calls three phase masks with different phase constants at the corresponding wavelength,and CCD records three holograms.The spectral images obtained by this method have a constant magnification,which can achieve pixel-level image registration,restrain image registration errors,and improve spectral reconstruction accuracy.The results show that this method can not only obtain the 3 D spatial information and spectral information of the object simultaneously,but also have high accuracy of spectral reconstruction and excellent color reproducibility.     

基于原油配比混合实验的显微荧光光谱特征研究

显微荧光光谱已经成为流体包裹体系统测试分析中较为成熟的一项技术,可用于区分不同类型的原油与油包裹体,从而为研究含油气盆地的油气成藏历史提供重要依据。不同来源的原油在运聚的过程中可能会发生不同程度的混合作用,为了有效识别这一类地质过程,基于不同比例的原油配比混合实验,研究原油混合后的显微荧光光谱的具体变化特征。结果表明: 原油混源使得显微荧光光谱参数λ_max,QF-535和CIE-XY发生了非线性变化,具体表现为混源后原油的荧光光谱参数均介于两个端元油之间,混源油中某一端元油的比例越大,其荧光光谱参数越靠近这一端元油。在CIE-XY色品图中主要表现为非线性渐变的荧光颜色特征。光谱谱形的改变主要表现为谱形由“单峰型”变为“双峰型”和“三峰型”,同时主峰波长和次峰波长保留了两个端元油的信息;QF-535与混源比例可建立曲线用来定量计算两端元油的相对贡献度。综合上述荧光光谱参数和谱形的变化特征,利用原油和油包裹体的显微荧光分析,识别出东海盆地西湖凹陷A气田有三种不同类型原油充注,中间还发生了一次原油混源作用,即蓝绿色荧光原油和黄色荧光原油发生了混合,定量计算其混源程度为介于47%~55%。     

基于LCTF的多光谱面阵CCD相机的辐射定标

基于液晶可调谐滤光片(LCTF)的多光谱面阵CCD相机是一种新型的多(高)光谱成像系统,它利用液晶的电控双折射效应和偏振光的干涉原理,在面阵CCD上记录任意一个波长的图像信息.由于LCTF和帧转移型面阵CCD工作方式的特殊性,普通的定标方法不能满足遥感应用的精度需求.提出用积分球+标准探测器的定标系统对相机进行性能检测...     

基于内拼接法的宽视场成像光谱仪研制

为了增大成像光谱仪的视场,提高遥感成像的作业效率,开展了内拼接宽视场成像光谱仪的设计和研制。针对推扫成像方式,分析了基于内拼接法的宽视场成像光谱仪的组成。利用两台Offner凸面光栅分光系统进行拼接,研制了原理样机。在实验室中对原理样机的像元对准误差、光谱分辨率和调制传递函数进行测试并进行了室外成像实验。测试结果表明原理样机光谱维像元对准误差约为0.15个像元（波长为479 nm）,交轨方向和顺轨方向空间维像元对准误差分别为0.16个像元和0.19个像元。原理样机的光谱分辨率约为1.6 nm,Nyquist频率处的调制传递函数值约为0.2。通过原理样 机的研制和实验验证了内拼接法增加成像光谱仪视场的有效性。     

兆线元EBCCD微光探测系统

研发了一种兆线元EBCCD微光探测系统。该系统采用了俄罗斯生产的电子轰击CCD传感器,该传感器为倒像式静电聚焦系统,CCD为背照式1000×1000像元,传输模式为帧传输。为了获得高质量的图像,采用了多重滤波、自动去背景噪声以及帧叠加的方法。该系统能在10-5lx照度条件下得到较好的视频信号。该系统具有很高的灵敏度和分辨力,与ICCD微光摄像机作了比较。结果表明,电子轰击CCD微光成像系统性能较为理想。     

透射光谱法测量滤光片参数的实验研究

利用海洋光纤光谱仪将光信号经分光系统和CCD阵列转换为各个波长范围的电信号,用Spectra Suite软件进行分析处理,获得相应的光谱信号曲线。实验结果表明,不同滤光片的透过率曲线不同,分析了滤光片透过的波长范围及其各自的透过率,通过各个滤光片的测试结果,了解各滤光片的应用领域。