生物组织的光学特性及其测量技术

从物理学的角度系统地分析了生物组织的光学特性及组织光学特性参数测量的基本原理和方法,重点讨论了积分球测量技术．     

多层生物组织中的光分布研究

利用蒙特卡罗方法模拟了五层皮肤组织中光的传输的分布情况。将准直的高斯光束垂直入射于皮肤组织表面,得到了径向分辨的漫反射率R（r)、角向分辨的R和T随着角度α（光子出射方向和组织表面法向的夹角）的一维变化关系。也得到了吸收能量密度A和组织内光能流率F随组织厚度z和r的二维变化关系,并分析了变化的原因。     

一种测量组织光学特性的新方法：超快时间分辨漫反射法

从时域中的漫射理论出发，推导获得光在组织中传输的特性参数方程，应用超快时间分辨漫反射法测量的漫反射率曲线Ｒ（ρ，ｔ）可以得到μｓ＇和μａ该方法可望在临床上无损、快速、实时地测量活体组织光学特性，具有广泛的应用前景。     

生物组织光学性质与表面反射率的相关性

从漫射理论出发,推导出了组织体漫 反射率与约化散射系数和吸收系数之间的唯一性关系,利用组织光学液体模型模拟组织体,实验验证了理论推导的正确性,这些结论对于无损测定生物组织光学特性具有重要的应用价值。     

水果组织光学参数的激光图像无损测量技术

为得到水果组织的光学特性参数,设计了用激光散射图像测量水果组织光学特性参数的试验装置,分析了苹果、梨、脐橙等水果组织的空间分辨漫反射光分布与距入射光源点的半径之间的相关性,采用基于漫射光传输理论研究了漫反射光分布,并应用偏最小二乘拟合方法确定了水果组织的光学参数,用此参数进行了水果组织中光子传输的蒙特卡罗模拟;将图像灰度测量结果与蒙特卡罗模拟结果进行了比较．结果表明,两者有很好的吻合性,最大误差为3．21％．光谱图像技术能准确地用于测量水果组织光学特性参数。     

强散射生物组织光学特性参数的重构

生物组织光学特性参数无损测量技术的研究在医学诊断和治疗中有着重要意义和广泛应用前景.为求取最优化的光学特性参数,基于准直激光束通过均匀生物组织时所形成的表面漫反射光分布,提出利用退火遗传算法重构生物组织的光学特性参数,用此方法成功地实现了对强散射均匀生物组织多个光学特性参数的联合重构.     

生物组织光学特性参数无损测量的实验研究

通过测量生物组织表面的漫射光分布,利用漫射近似得到的解析表达式,反演其光学特性参数,实现光学特性参数的无损测量。无损测量结果与其它文献报道的结果进行了比较,证明了试验设计的可行性。     

基于f可调δ-P1近似的生物组织光学特性参数的解析

呈现一种基于可调f参数的δ-P1近似理论,结合自适应遗传算法和非线性曲线拟合,获得生物组织光学特性参数(吸收系数、散射系数和各向异性因子)的多步非线性优化算法;其中关键步骤是第一步采用自适应遗传算法精确地确定自由程,而优化用到数据来源于蒙德卡洛模拟(MC).结果表明,结合可调f参数的δ-P1近似理论,采用以自适应遗传为主的算法可以大大减少生物组织光学特性参数的估计误差.     

皮肤组织光学参数的变化对漫反射率、吸收比和光能流率的影响

根据皮肤结构特点,构建皮肤组织四层结构模型,采用Monte Carlo方法模拟计算光在皮肤中分布及皮肤组织光学参数变化对光分布的影响.得到如下结论：光在皮肤组织中的光能流分布与入射光束的形状和光束宽度有关,高斯光束在组织中的吸收和光能流率峰值都较均匀平面光束的大,高斯光束的能量更加集中;光在皮肤内的吸收、反射和分布与光照射参数及皮肤的光学参数有关.对于多层结构皮肤组织,第一层组织光学参数对光分布的影响要大于其它各层,越深层的组织参数对光分布的影响越小;光能流率随组织的吸收和散射系数及厚度增大而减小,但在组织表面附近出现微小的上升,且在同一层面,光能流率沿光轴向和径向都逐渐减小;漫反射率随吸收系数、各层折射率、各向异性因子和组织厚度的增大而减小,随散射系数的增大而增大;吸收比随吸收系数、折射率、各向异性因子和厚度的增大而增大,随散射系数的增大而减小.     

K-M模型下的人全血对He-Ne激光的散射与吸收特性

研究了人全血对He—Ne激光的反射和透射传输特性．实验采用单积分球系统及波长为632.8nm的He—Ne激光器，采用Kubelka—Munk模型分析和计算了不同血液样品的吸收系数、散射系数及总光强I(x)随厚度的变化情况.结果表明：K—M模型结合单积分球系统的测量方法可用于研究血液样品光学参数，不同类型的血液样品在K—M模型下的吸收系数或散射系数有差别，散射系数的差异较小，有3例胃癌患者血液的吸收系数与正常人有较大差异。     

多孔阳极氧化钛反射光学性质的研究

利用直流磁控溅射沉积钛膜,以硫酸为电解液进行不同时间的阳极氧化,获得多孔阳极氧化钛(PATO)薄膜.用X射线衍射仪、扫描子显微镜、原子力显微镜分别表征PATO薄膜的结构和形貌特征,用分光光度计测量样品的反射光谱.结果表明,制得的氧化钛薄膜是多晶的Ti10O18;样品的表面有明显的孔洞结构,且粗糙度随着氧化时间的增加而增大.随着氧化时间从10min增加到40,60,90,120min,样品的颜色相应地由蓝色逐渐过渡到黄色、橙色、紫红色和淡紫色.氧化时间为120min的PATO薄膜的在可见光区的折射率低于2.0,孔隙率约为0.32;粗糙的表面及薄膜内部的孔洞增强了光的散射,导致其消光系数大于0.1.     

薄膜厚度对Cu膜光电性能的影响

在室温条件下,用直流磁控溅射Cu靶制备出了不同厚度的Cu膜,测量了Cu膜的光学透过率和面电阻,分析了光电性质薄膜厚度的变化情况．实验结果表明,随着Cu膜厚度的增加,其光学透过率逐渐减小,透过率在波长为580nm处出现峰值．Cu膜的面电阻随薄膜厚度的增加先急剧减小,然后减小变得缓慢,最后趋于定值．理论模拟了Cu膜的光学透过率随薄膜厚度的变化和光学透过率随入射光波长的变化,理论模拟结果与实验结果吻合．     

固相反应法合成纳米氧化锌及其光学性能研究

采用ZnSO4.7H2O和N a2CO3为原料,通过固相反应简便合成了氧化锌纳米晶,X-射线衍射(XRD)图谱证明产物为纤锌矿型晶体结构,粒度在16~25 nm范围之间.紫外吸收光谱(UV)表明产物在波长360 nm处显示很好的激子吸收,与体材料的激子吸收峰(373 nm)相比产生了蓝移,具有明显的量子尺寸效应.光致发光光谱(PL)检测结果发现,产物的紫外发光峰位随着粒径的减小向短波方向移动(蓝移),也表现出强烈的尺寸效应.     

富勒烯衍生物非线性光学及其光限幅研究

应用倍频Nd：YAG脉冲激光,在波长为532nm、脉冲宽度为8ns的条件下,测试了富勒烯衍生物非线性吸收与光限幅特性。测试结果表明,C60衍生物的光限幅性能优于C60的光限幅性能。     

生物组织介电特性测量

本文论述了特别适用于测量生物活体组织介电特性的同轴线开端反射法。本方法不需要对被测物进行特殊加工,只要求一个紧密的接触面,就可极方便地进行宽频带内迅速而大量的测试,并可用于其它材料特性的测量。测试系统使用了计算机控制的网络分析仪,用 ANA 法校准以消除接头等引入的误差网络影响;用迭代法决定等效电路参数致使测试结果具有较高精度。具体的生物组织测试在0.5GHz～2GHz 内进行,将测试结果与已知结果进行比较证明方法之可靠,然后测量出死、活生物组织∈之差异,测出∈随频率、随牺牲时间的变化曲线。     

沉淀-漫反射光谱法测定还原糖

通过测定还原糖与斐林试剂反应生成的Cu2O，建立测定还原糖的沉淀—漫反射光谱分析方法．该方法具有操作方便，灵敏度高，试剂用量少(＜1mL)等优点．还原糖在20—120μg范围有良好的线性关系，用于实际样品测定，结果满意．     

PbSnS3纳米棒的光学性质

本文用拉曼谱和光致发光谱研究了PbSnS3纳米棒的光学性质.PbSnS3纳米棒的拉曼谱可用两种声子模式解析.PbSnS3纳米棒在紫外线激发下发蓝光.