Ar+激光和532 nm激光及其线偏振激光辐照光学模型下人正常小肠组织光学特性

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理以及运用生物组织的光学模型 ,研究了 4 76 5 ,4 88,4 96 5 ,5 14 5 ,5 32nm激光及其线偏振激光辐照人正常小肠组织的光学特性。结果表明 :组织对激光及线偏振激光的衰减系数和散射系数随着波长的减小而增大 ,而 5 14 5～ 5 32nm波长之间 ,线偏振光与非线偏振光入射则开始有明显差异。吸收系数是随着波长的减小而缓慢地增大 ,而 5 14 5～ 5 32nm波长之间吸收系数的改变则明显变小 ,与是否线偏振光入射无明显差异。平均散射余弦也是随着波长的减小而增大 ,光学穿透深度则是随着波长的增大而增大 ,折射率在这五个波长范围内的值在 (1 38～ 1 4 8)之间。Kubel ka Munk二流模型下组织对同一波长的激光及其线偏振激光的吸收系数、散射系数、总衰减系数、有效衰减系数没有显著性差异 (P >0 0 5 )。组织对不同波长的激光或其线偏振激光的吸收系数、散射系数、总衰减系数、有效衰减系数是有差异的。而在 5 14 5～ 5 32nm波长之间其光学特性参数有较为明显的差异。     

人膀胱癌组织对不同波长的激光及其线偏振激光的衰减特性比较研究

采用双积分球系统和光辐射测量技术的基本原理以及运用生物组织的光学模型,研究了4765,488,4965,5145,532nm激光及其线偏振激光辐照人膀胱癌组织的光衰减特性。结果表明在5个不同的激光波长范围内,KubelkaMunktwoflux模型下的人膀胱癌组织对不同波长的激光及线偏振激光的衰减特性是不同的,人膀胱癌组织对4765,4965,532nm激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数均具有显著性差异(P<005),而对488,5145nm波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数则均没有显著性差异(P>005),人膀胱癌组织对532nm激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数均明显大于其他4个波长的Ar 激光及其线偏振激光的总衰减系数或有效衰减系数。在传输理论下人膀胱癌组织对5个不同波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数均随着波长的增大而减小,人膀胱癌组织对4765,4965,5145nm波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数均有显著性差异(P<005),其对488,532nm波长的激光及其线偏振激光的总衰减系数均没有显著性差异(P>005)。     

良性前列腺增生组织对钛宝石激光的吸收和散射特性

研究了经尿道等离子体双极电切除术(PKRP)切除和经尿道前列腺电切术(TURP)切除的前列腺增生(BPH)组织对640, 660, 680, 700, 720, 740, 760, 780, 800, 820, 840, 860和880 nm波长的钛宝石激光的光学特性及其差异,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的吸收和散射特性参数。结果表明：PKRP和TURP切除的BPH组织对这1３个不同波长的激光的吸收系数和约化散射系数都是随着激光波长增大而明显减小的,PKRP切除的BPH组织对这同一波长的激光的吸收系数和约化散射系数都明显较TURP切除的BPH组织对相应的波长的激光的吸收系数和约化散射系数要小,PKRP和TURP切除的BPH组织的吸收系数以及约化散射系数的最大值都在640 nm,其值分别为(0.885±0.022)和(0.955±0.024)mm-1以及(1.564±0.039)和(1.658±0.042)mm-1,其差异分别为7.91%以及6.01%,其最小值都在880 nm,其值分别为(0.443±0.011)和(0.455±0.011)mm-1以及(1.117±0.028)和(1.197±0.030)mm-1,其差异分别为2.71%以及7.16%。PKRP和TURP切除的BPH组织对660 nm的吸收系数的差异最大,其值为8.95%,其差异最小在860 nm,其值为1.75%,PKRP和TURP切除的BPH组织对800 nm的约化散射系数的差异最大,其值为9.13%,其差异最小在640 nm,其值为6.01%。     

圆柱坐标系下生物组织中激光传输的七流模拟

提出了圆柱坐标系下生物组织中激光传输的七流模型,根据此模型进行的计算结果与直角坐标系下七流模型的计算结果比较,二者吻合较好.在此基础上,研究了组织光学性质对激光在组织内传输过程的影响,结果表明:散射效应使入射激光分布到更大的组织范围内,并使激光的穿透率降低,但其影响是有限的,即当散射系数增大到一定程度后,组织内的激光能量分布就不再有明显的变化.相对而言,吸收系数对组织内激光能量分布的影响比散射系数要大,各向异性系数增大使组织内的散射趋于前向散射,激光能量分布也更深入组织内部.     

热作用致良性前列腺增生组织的光学特性变化

研究了热作用下的良性前列腺增生(BPH)组织对808和980 nm的半导体激光的光学特性的变化及其差异。实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取良性前列腺增生组织的光学特性。结果表明,热作用下的良性前列腺增生组织对808 nm和980 nm的吸收系数、约化散射系数和光学穿透深度都是随着加热温度的变化而变化的,在20~80℃的温度范围内,良性前列腺增生组织对808 nm的吸收系数和约化散射系数都分别明显地较其对980 nm的吸收系数和约化散射系数要大,而其对808 nm的光学穿透深度却明显地较其对980 nm的光学穿透深度要小,吸收系数的最大值都在20℃,分别为0.528 mm-1和0.448 mm-1;最小值分别在50℃和70℃,分别为0.436 mm-1和0.326 mm-1,吸收系数的最大差异在70℃,其值为34.1%;约化散射系数的最大值都在80℃,其值分别为1.45 mm-1和1.43 mm-1,最小值分别在20℃和70℃,分别为1.15 mm-1和0.973 mm-1,最大差异在70℃,其值为24.4%;光学穿透深度的最大值分别在50℃和70℃,其值分别为0.684 mm和0.887 mm,最小值都在80℃,其值分别为0.608 mm和0.696 mm,最大差异在70℃,其值为30.4%。在70℃的热作用下良性前列腺增生组织达到完全热凝固,吸收系数、散射系数和光学穿透深度的差异达到最大值。     

渗透剂对小鼠皮肤光学特性影响的实时动态监测

自行研制了一套双积分球系统,应用该系统对离体小鼠皮肤在渗透剂无水甘油作用下,光学特性参量的变化进行了实时监测。实验结果表明：在无水甘油作用下,随着时间的延长,小鼠皮肤的约化散射系数明显减小,吸收系数略有增加,并最终导致了有效衰减系数的减小;但当作用时间超过25min后,样品的光学特性参量会趋于恒定。为生物组织光学特性控制作用提供了新的方法,这对组织光学成像研究是非常重要的。     

近红外光谱范围人肝癌变和热凝固导致组织吸收和散射特性的变化

研究了人肝的癌变及热凝固导致其对710,730,750,770,790,810,830,850,870和890 nm的钛宝石激光的吸收和散射特性的变化,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取肝组织的吸收和散射特性参数.结果表明:人肝的癌变导致其吸收系数发生了显著的减小,其变化的最大值在850 nm,其值为86.12%,而变化的最小值在750 nm,其值为82.65%.正常人肝组织热凝固导致其吸收系数明显变化,其吸收系数的变化的最大值在710 nm,其值为79.55%,而变化的最小值在790 nm,其值为0.72%.人肝癌组织热凝固导致其吸收系数显著地增大,其变化的最大值在810 nm,其值为78.69%,而变化的最小值在710nm,其值为38.16%.人肝的癌变导致了肝组织的散射系数发生了显著的增大,其变化的最大值在710 nm,其值为158.37%,而变化的最小值在890 nm,其值为136.03%.正常人肝组织热凝固导致其散射系数显著地增大,其变化的最大值在890 nm,其值为632.92%,而变化的最小值在710 nm,其值为587.40%.人肝癌组织热凝固导致其散射系数显著地增大,其变化的最大值在810 nm,其值为384.25%,而变化的最小值在710 nm,其值为330.86%.肝组织的吸收和散射特性的变化也随着激光波长的变化而变化.     

电子、X光和固体的相互作用(Ⅱ)

五、X光的吸收和X光电子1.实验远规律 X光强度的衰减率和X光经过的试样厚度dz。成正比,即 积分后得这里以是X光的线衰减系数,是X光的质量衰减系数(等于是密度),是入射到试样表面的X光强度. X光的衰减包括X光的散射和X光的吸收(有些文献把这里的衰减称作吸收,而把这里的吸收称作真吸收),可以将衰减系数写成 和是线吸收系数和质量吸收系数,和是线散射系数和质量散射系数. 对于所有元素和不同波长的X光均约为0.20cm而却随原子序数和波长的增加而迅速增加,当X光波长约为1A0时,相对可以忽略,如(铬)时,是的350倍. 和电子束衰减类似,X光线吸…     

激光在准球形边界卷云中传输的衰减和透过特性

高空卷云主要由各种不同形状的冰晶粒子组成,是地空链路上激光信号传输的重要影响因素。依据高空卷云中冰晶粒子的分布特征和散射特性,采用C版本的离散纵标法（CDISORT）,充分考虑地球球形曲率及云层冰晶粒子多次散射影响因素,研究准球形边界云层的激光透过率和衰减特性,并比较了太阳天顶角不同时平面平行模式和准球面模式下卷云大气激光透过率的差异,数值计算了三种激光波长（0.65,1.06和3.8 μm）在卷云中传输时的衰减和透过特性。计算结果表明：较小太阳天顶角（小于80°）入射时,两种模式下卷云大气激光透过率相对误差很小,其中0.65 μm激光波长入射时两种模式下的相对误差仅为1.72%,较大太阳天顶角（大于80°）入射时,两种模式下卷云大气激光透过率相对误差明显增大,0.65 μm激光波长入射时两种模式下的相对误差最大达到69%;卷云粒子单次散射时,激光在云层的衰减与卷云粒子有效半径、传输距离、光学厚度及激光波长等因素有关,随光学厚度的增加,云层的激光透过率减少,1.06 μm激光波长入射时透过率最大,3.8 μm激光波长入射时透过率最小;0.65和1.06 μm激光波长入射时,随云层粒子有效半径的增加激光透过率逐渐增加,而3.8 μm波长激光,随云层粒子有效半径的增加激光透过率逐渐减少,随相对方位角的增加,云层的激光透过率减少,且不同卷云传输模型对激光透过率也存在不同的影响。该研究工作将为开展地空链路星载、机载激光通信、激光雷达探测等工程系统中的激光信号云层传输特性的应用提供理论支持,同时也可进一步拓展为地空链路激光遥感、制导和预警等应用提供预先理论研究基础。     

沙尘天气下大气能见度对激光光强的影响

基于米氏理论,分别研究了不同波长的激光信号在沙尘天气中发生单次散射和多次散射时光强与能见度间的变化关系.推导出发生单次散射时光强与能见度间的解析表达式,同时采用蒙特卡洛方法分析了发生多次散射时光强与能见度间的关系,并与单次散射时的结果进行对比.结果表明:在激光信号波长固定时,接收光强会随着沙尘能见度的增大而增加,并趋于稳定值;在能见度固定时,接收光强会随着激光信号波长的增大而减小;随着传输距离的增加,多次散射的影响会越来越明显.     

飞秒激光在6H SiC晶体表面制备纳米微结构

激光诱导周期性纳米微结构在多种材料包括电介质、半导体、金属和聚合物中观察到。研究了800nm和400nm飞秒激光垂直聚焦于6H SiC晶体表面制备纳米微结构。实验观察到800nm和400nm线偏光照射样品表面分别得到周期为150nm和80nm的干涉条纹,800nm圆偏振激光单独照射样品表面得到粒径约100nm的纳米颗粒。偏振相互垂直的800nm和400nm激光同时照射晶体得到粒径约100nm的纳米颗粒阵列,该纳米阵列的方向随400nm激光强度增加而向400nm偏振方向偏转。利用二次谐波的观点对以上纳米结构的形成给出了解释。     

Laser Compton scattering for a linearly polarized laser

Laser Compton light sources are potential candidates for the next generation of high-brightness X or γ-ray sources. When increasing the laser power to obtain intense X-ray laser, nonlinear Compton scattering happens. Nonlinear Compton scattering of linearly polarized laser beam is discussed in this paper. A complete transition probability formula is introduced and the polarization properties of final photons are discussed for different conditions.     

不同偏振飞秒激光经块状材料传输后的脉宽压缩

实验研究了线偏振和圆偏振状态下的飞秒强激光脉冲在块状材料中的传输过程。不同偏振的激光脉冲在传输过程中得到了不同程度的光谱展宽,经色散补偿后,脉冲时域宽度均得到了压缩。详细分析了压缩脉冲的脉宽以及啁啾情况与入射激光脉冲能量之间的关系,比较了飞秒激光在线偏振及圆偏振情况下的不同压缩效果。在线偏振入射光情况下得到了最短21fs的压缩脉冲宽度,在圆偏振情况下得到的最短脉冲宽度为22fs。实验结果表明,这种光谱展宽与色散补偿方式对圆偏振光同样适用,而且圆偏振的入射激光将更有利于对更高能量的脉冲进行压缩。在色散补偿量相同的情况下,压缩效果随入射脉冲能量变化的规律符合理论估计。     

Sub-wavelength surface structures on silicon irradiated by femtosecond laser pulses at 1300 and 2100 nm wavelengths

We present periodic ripples and arrays of protrusions formed on the surface of silicon after irradiation by low-fluence linearly polarized femtosecond laser pulses. Laser-induced periodic surface structures (LIPSS) are observed for irradiation at center wavelengths of 800, ∼ 1300, and ∼ 2100 nm, with the structure periods somewhat less than the incident wavelengths in air. Additionally, we observe structures with spatial periods substantially less than the incident laser wavelengths. These sub-wavelength periodic structures form only when the photon energy is less than the silicon bandgap energy. We discuss a number of factors which may contribute to the generation of this surface morphology.     

激光诱导玻璃内部金纳米颗粒的析出及光谱

使用钛宝石飞秒激光引发和热处理相结合，实现了在含有金离子的硅酸盐玻璃内部，有空间选择性地析出金纳米颗粒。对吸收光谱的研究表明，随着热处理温度的升高，吸收峰强度增大且红移；随着激光功率密度的增大，金纳米颗粒也增大。在特定的激光和热处理条件作用下，可以在玻璃内部有空间选择性的使金离子还原后聚集，形成金纳米颗粒，具有量子尺寸效应。改变激光功率和热处理温度可以控制所析出的金属纳米粒子的尺寸，从而实现多色显示，飞秒激光诱导金纳米颗粒具有稳定性，颜色具有持久性。     

紫激光辐射人肺组织的光学特性

应用光纤探测系统和自行研制的光纤探针深度针,成功实现了Ｋｒ＾＋紫激光辐射新鲜离体人肺组织体表面漫反射率和内部光能流率分布的精确测定,并利用漫射理论和加倍（ＡｄｄｉｎｇＤｏｕｂｌｉｎｇ）方法的部分结论,获得了紫光从肺癌组织和正常组织的主要光学特性参数,与蒙特卡罗法拟合实验的光分布曲线得出的结果一致秋临床实际应用提供了重要的原始参数。     

The fractal interpretation of the weak scattering of elastic waves

Nondestructive methods, in particular the measurement of elastic waves, have become increasingly important in determining the microstructure of many materials in recent years. One of these methods is observing the attenuation of ultrasonic waves of known amplitude and direction, e.g., in granular metals. The waves are exponentially attenuated with distance with a frequency-dependent attenuation fractor. The attenuation factor can be decomposed into two parts: absorption and scattering. Experimentally, the absorption part varies linearly with frequency, while the scattering part has a noninteger power law behavior, the exponent of which is related to the strength of the material. Theoretically, at long wavelengths the exponent is 4 (Rayleigh scattering) while for grain-sized wavelengths it is 2 (diffusive scattering). We relate the attenuation factor to the forward scattering amplitude which is related to the frequency dependence of the scatterers and their cross sections. We attribute the noninteger attenuation exponent to a fractal distribution of grain shapes and sizes.Supported by the Defense Advanced Research Projects Agency.