基于AOTF的成像光谱仪及其在同色异谱目标鉴别中的应用

为了同时获得同色异谱目标的光谱信息和空间分布信息,设计了基于声光可调谐滤波器(acoustooptic tunable filter,AOTF)的成像光谱仪,主要包括前置成像透镜组、AOTF滤光成像模块、AOTF驱动器、CCD图像检测器、图像采集卡和计算机。在计算机的控制下,实现波长的快速扫描,获取每个设定波段下的灰度图像,构建一个光谱图像立方体,因此可以获得图像中任意一点的光谱信息。所设计的成像光谱仪,光谱范围为550~1 000nm,光谱分辨率2.6nm(@632nm),光谱扫描速度快,任意两个波长之间的切换时间小于80μs,整个仪器无机械运动部件,功耗低,抗振能力强。利用该仪器对真假玫瑰花进行了鉴别试验,对涂改物证进行了信息复原实验,并成功地辨别出真假玫瑰花和复原出涂改物证,证实了该成像光谱仪具有优异的同色异谱目标鉴别本领,在同色异谱物质的鉴别上具有广阔的应用前景。     

傅里叶红外光谱仪分束器自动装调系统设计

为了提高傅里叶红外光谱仪干涉系统的精度,设计了一种基于一体化分束器的自动装调系统。使用光学胶水将棱镜与分束器固定在一起组成一体化分束器,在一体化分束器上设置三点调整机构,O点位置进行固定作为参考点,在X点、Y点位置装入压电陶瓷,利用压电陶瓷驱动分束器进行微小位移的调整。在动镜匀速运动的情况下,利用四象限检测器检测三路携带相位差信息的信号,对信号进行放大滤波和数字化处理后,采用DSP的ECAP模块捕捉三路相位差信号,并利用增量式PID算法根据相位差来对三个点位的调整幅度进行实时控制,使用DSP的AD模块采集三路信号,并利用USB2.0与上位机进行通信,在上位机上实时显示三路信号图形及相位差信息。利用光学胶水的紫外固化特性,在支架上安装紫外照射灯,调整过程中不断增加照射强度使光学胶水进行深度固化,从而制作出符合傅里叶变换红外光谱仪应用需求的一体化分束器。实验结果表明,所设计的基于一体化分束器的自动装调系统具有结构简单,调整精度高等优点,其能够满足常规红外分束器装调需求。     

Determination of elastic, piezoelectric, and dielectric constants of an R:BaTiO3 single crystal by Brillouin scattering

From the sound velocity measured using the Brillouin scattering technique, the elastic, piezoelectric, and dielectric constants of a high-quality monodomain tetragonal Rh：BaTiO3 single crystal are determined at room temperature. The elastic constants are in fairly good agreement with those of the BaTiO3 single crystal, measured previously by Brillouin scattering and the low-frequency equivalent circuit methods. However, their electromeehanical properties are significantly different. Based on the sound propagation equations and these results, the directional dependence of the compressional modulus and the shear modulus of Rh：BaTiO3 in the （010） plane is investigated. Some properties of sound propagation and electromechanical coupling in the crystal are discussed.     

软门限去噪法在X射线能谱分析中的应用

从函数空间的剖分和理想滤波器组的角度分析了多分辨率信号的分解与重构，提出了一种X射线能谱去噪的方法，即应用Mallat算法对谱信号进行小波分解，然后应用一个非线性软门限函数在小波域内将噪声抑制和消除，最后重构得到去噪后的能谱。该方法明显改善了能谱定量分析的结果。     

正交偏振多光谱成像术应用于活体微循环观察研究

构建一种小型、简洁的活体微循环多光谱成像系统,将正交偏振光谱成像术OPS Imaging及液晶可调谐滤光片LCTF应用于活体微循环多光谱成像。LCTF具有较高的成像质量、较低的功耗、且没有移动部件和图像移动,能够连续、随机地在可见-近红外波段上快速实现波长的任意调谐。利用该系统,对活体裸鼠的耳廓采用检偏角为90°(正交偏振方式)与0°两种方式进行了试验,获取了裸鼠耳廓微血管的多光谱图,得出采用正交偏振成像方式的图像的对比度及图像细节均优于检偏角为0°时的图像。试验验证了正交偏振多光谱成像技术能增强活体微循环观察效果。     

面向生物过程的在线式傅里叶变换红外光谱仪

针对生物过程反应底物含量的实时测量,设计了一种在线式傅里叶变换红外光谱仪及衰减全反射(attenuated total reflectance,ATR)探头。(1)光谱仪采用双立体角镜和平面镜相组合的方法,设计了一种高性能干涉仪系统;采用了光路折叠方式,使干涉仪结构紧凑;采用了双立体角镜,大大减少了动镜运动过程中存在的旋转、倾斜等因素影响;采用平行四边形摆动柔性支撑装置来支撑动镜,使动镜移动时无摩擦,无抖动,运行平稳;采用ZnSe分束器,使仪器抗潮湿性能大大增强;采用分束器60°光入射方式,提高了光通量。(2)该工作设计的一种结构简单、光通量大、经济实用的ATR原位测量探头,入射光和出射光的传输均利用了大口径内镀中红外高反膜光导管作为ATR探头的红外光传输介质,从而大大降低红外光在光导管内壁多次反射后的能量损失,使得ATR探头具有高光通量,提高了信号强度,使信号的检出更加容易。最后采用灵敏度高的MCT(碲镉汞)检测器实现红外干涉信号的收集,使得检测效果更好。实验结果表明,系统具有防潮性能出色,光通量大,在线测量等优点。所设计在线式傅里叶红外光谱仪,能够较好的完成生物反应器内甘油等常见反应物底物的实时测量,在生物在线分析、化学物质检测、材料分析学等诸多领域具有较好的应用前景。     

基于多光谱成像技术的宫颈脱落细胞DNA定量分析研究

常用的宫颈癌筛查方法有TBS(the bethesda system)分类法和细胞DNA定量分析法两种,而同时利用多重染色方法在同一张细胞涂片上对细胞质进行巴氏染色和对细胞核进行Feulgen染色进行宫颈癌筛查的研究仍然是空白。多重染色筛查方法的难点在于非DNA物质的吸光度会干扰DNA物质的吸光度。因此建立了一套多光谱成像系统,并基于吸光度的线性叠加特性,利用多元线性回归方法建立了吸光度剥离模型,通过该模型成功地将DNA物质的吸光度剥离出来进行DNA定量分析,实现了两种常用方法的完美结合。通过一系列实验证明了,利用模型剥离出的DNA物质的吸光度与实测的DNA物质的吸光度在检验水平为1%的情况下在统计学上没有显著差异,而且实际应用测试中的统计数据也显示在置信水平为99%的情况下使用该分析方法筛查得到的四倍体细胞的DNA指数的置信区间与癌细胞的DNA指数判别区间没有交集,验证了这种基于多光谱成像技术的多重染色的DNA定量分析方法的准确性和可行性,在宫颈癌乃至其他癌症的早期诊断和筛查中有巨大的市场应用潜力与广阔的应用前景。     

灰铸铁石墨形态的神经网络识别研究

在分析分形维、纹理粗细度及二维回归系数共同组成的纹理特征基础上,本文运用人工神经网络方法实现了对灰铸铁石墨形态的识别．相对于传统方法,该方法识别速度快、重现性强、数据更为客观准确,避免了由于主观判断所引起的人为误差．在识别过程中,本文使用了一种确定隐层节点数的新方法,结果显示良好,对于人工神经网络中隐层节点数确定难的问题具有很好的实用参考价值．     

青海出露油砂沥青的烃类组成分析

利用气相色谱(GC)和气相色谱／质谱联机(GC／MS)检测了青海出露油砂沥青的烃类组成与分布。结果表明，其为陆源湖相有机质生成的原油经生物氧化降解形成的。由于所处的独特地理、地质环境，其生物氧化降解程度低，饱和烃含量甚高，分布规整，轻质组分很多，明显不同于其它地区的油砂沥青。鉴于其特殊的化学组成与分布，该油砂矿必须采用新的方式进行开采。     

电镜联机图象处理与分析系统的研制

设计了一个慢扫描图象结口与通用微机联接。不用帧存贮器，实现了扫描电镜图象采集、数字处理和返回电镜拍照，图象空间分辨率达到１０２４×７６８，图象灰度分辩率达到２５６级；除了图象处理和分析测量功能具有新的特色外，还将目前非常活跃的分形分析方法融入其中；采用浮雕式全汉化菜单（也可用西文），弹出式提示和问答窗口；菜单和图象同屏幕显示，结构紧凑。