基于超声散射回波功率谱的热疗无损测温模型

在随机起伏介质超声散射理论下,基于组织超声散射问波功率谱,提出一种无损获取组织温度信息的新方法。组织中声速及密度的随机起伏引起超声散射,散射回波声压谱的均方值与组织中声速c、声速对温度的梯度dc/dt和组织的平均温度T等有关。分析组织散射超声回波信号平均归一化功率谱与组织温度的关系,可以从超声散射回波中有效提取组织温度信息。理论分析和模拟实验为医学上肿瘤热疗提供了一种新的无损测温的方法和思路。     

Xe(4d~(10))(e,2e)反应三重微分截面的理论研究

采用修正后的扭曲波玻恩近似理论,计算了共面不对称几何条件下Xe(4d~(10))(e,2e)反应的三重微分截面.散射电子能量为1000 eV,敲出电子能量为20 eV,散射电子角度分别固定在2°,4°和7.5°.理论计算与Avaldi等人的实验结果和扭曲波玻恩近似理论计算进行了比较,发现出射电子之间的后碰撞相互作用较弱,极化效应在反应过程中起着重要作用.     

基于离散随机介质平均散射声功率的无损测温方法

生物组织中超声散射回波的平均功率与其温度有关.该理论包含:(1)生物组织近似为离散随机介质.(2)离散随机介质的平均散射功率与组织的衰减系数α和声速c有关。对于似水生物组织(如:猪肝),当温度升高时,衰减系数的减小使平均散射声功率增加,但其影响大小与时间窗△t有关,而声速的增大则使平均散射声功率减小。实验结果表明:生物组织的平均散射声功率随温度变化趋势明显,该结果提供一种肿瘤热疗无损伤检测温度的新方法。     

Xe（4d10）（e, 2e）反应三重微分截面的理论研究

采用修正后的扭曲波玻恩近似理论,计算了共面不对称几何条件下Xe（4d10）（e, 2e）反应的三重微分截面。散射电子能量为1000eV,敲出电子能量为20eV,散射电子角度分别固定在2o,4o和7.5o。理论计算与Avaldi等人的实验结果和扭曲波玻恩近似理论计算进行了比较,发现出射电子之间的后碰撞相互作用较弱,极化效应在反应过程中起着重要作用。     

太赫兹波在雾中的多重散射特性

太赫兹(THz)波作为微波和毫米波的延伸,它所提供的通信带宽和容量远大于毫米波。在随机介质中传播时,不但会发生时域和空域的形变,介质中的粒子还会对入射波发生散射,这些都会使得脉冲信号发生衰减。根据Mie理论与随机离散分布粒子的波传播与散射理论,计算了THz波信号入射下雾滴粒子的消光系数。结合雾滴粒子谱分布,得到了雾媒质的平均体系散射特性,采用蒙特卡罗法得到了平流雾对THz信号的多重散射特性,计算了THz波段信号对平流雾的透过率与反射率,分析了THz波段信号的前向、后向散射特性随散射角的分布。结果表明,低能见度大气环境中,雾对THz波产生的吸收和衰减不容忽视。相关研究结果对THz在大气传输、通信等方面的应用具有重要意义。     

随机起伏冰面三维声散射的Kirchhoff近似数值计算模型

针对随机起伏冰面的声散射问题,建立了随机起伏冰面三维声散射的Kirchhoff近似数值计算模型。利用Delaunay三角剖分方法对随机起伏冰面进行三角面元剖分,然后采用Z-buffer算法进行面元的遮挡消隐,得到处于声波照射亮区的面元,最后采用Gordon面元积分的板块元方法计算得到随机起伏冰面的散射强度。数值计算模型中,将冰面认为是局部阻抗表面,直接代入起伏冰面局部反射系数进行散射声场的计算,避免了解析计算模型中对反射系数的近似处理。对比分析了数值和解析计算模型在小粗糙起伏冰面、大粗糙起伏冰面及不同声波入射角和不同声波频率时的散射强度。相比解析模型计算结果,数值模型计算结果与实测结果更吻合。     

随机起伏冰面三维声散射的Kirchhoff近似数值计算模型

针对随机起伏冰面的声散射问题,建立了随机起伏冰面三维声散射的Kirchhoff近似数值计算模型。利用Delaunay三角剖分方法对随机起伏冰面进行三角面元剖分,然后采用Z-buffer算法进行面元的遮挡消隐,得到处于声波照射亮区的面元,最后采用Gordon面元积分的板块元方法计算得到随机起伏冰面的散射强度。数值计算模型中,将冰面认为是局部阻抗表面,直接代入起伏冰面局部反射系数进行散射声场的计算,避免了解析计算模型中对反射系数的近似处理。对比分析了数值和解析计算模型在小粗糙起伏冰面、大粗糙起伏冰面及不同声波入射角和不同声波频率时的散射强度。相比解析模型计算结果,数值模型计算结果与实测结果更吻合。     

粗糙面上粒子层矢量辐射传输方程的二阶迭代解法

为了探究典型粗糙面上随机粒子层中能量传输的多次散射机制,提出了一种基于矢量辐射传输方程的建模二阶计算方法.该建模方法将建模场景(粗糙面上粒子层)在高度维(Z轴)划分为多个传输散射层,基于矢量辐射传输理论中的一阶迭代散射解,利用典型粗糙面的半经验半解析方法,求解出整个场景的二阶迭代散射解.同时,研究粒子层能量在粒子与粒子间的多次散射机制,以及粒子与地表粗糙面间的多次散射机制.数值结果表明,该二阶迭代解法相较于矢量辐射传输方程的一阶迭代散射解,能够更完整地探究互作用的散射特性,且可从能量传输角度解译建模场景中物体间的相干作用,从而可用于植被地物环境下的多次散射机制的解析以及散射系数变化趋势的预估.     

随机介质中的矢量辐射传输理论

本文讨论了极化电磁波在随机介质中多次散射,传输和热辐射的斯托克斯矢量的辐射传输理论。其中包括随机分布离散的球形和非球形粒子的矢量辐射传输方程,离散坐标-特征分析法,付利叶变换,迭代法等数值解。讨论了非球形粒子的穆勒矩阵。并研究了密集分布的散射粒子介质的辐射传输理论,考虑了密集粒子散射的相干性,计算了有效传播常数。理论及数值结果与实验作了很好的比较。     

随机非球形粒子全极化散射的时间相关Mueller矩阵解

从与时间相关的矢量辐射传输方程推导一阶Mueller矩阵解,用来模拟Gauss型平面脉冲波入射下,一层随机、非均匀取向非球形粒子的全极化双站散射.数值计算了同极化和去极化脉冲响应,与入射脉冲进行了比较,说明了随机介质的物理参数,如粒子的取向和占空比、入射角、极化以及层厚等对脉冲响应的影响 关键词： 平面脉冲波 非球形粒子 Mueller矩阵     

随机介质中的矢量辐射传输理论

本文讨论了极化电磁波在随机介质中多次散射，传输和热辐射的斯托克斯矢量的辐射传输理论。其中包括随机分布离散的球形和非球形粒子的矢量辐射传输方程，离散坐标——特征分析法，付利叶变换，迭代法等数值解。讨论了非球形粒子的穆勒矩阵。并研究了密集分布的散射粒子介质的辐射传输理论，考虑了密集粒子散射的相干性，计算了有效传播常数。理论及数值结果与实验用了很好的比较。     

模拟短脉冲激光在介质中传输的扩散综合有限元法

建立有限元模型,通过求解瞬态辐射传输方程模拟短脉冲激光在半透明介质中的传输.针对散射占优性半透明介质内辐射传输求解效率较差的问题,采用扩散综合加速迭代算法,提高计算效率,缩短计算时间.结果表明:采用精确解析式描述脉冲激光散射源项的求解策略可以获得准确的计算结果,精确地模拟快速变化的波前,不会产生数值扩散和数值振荡.此外,扩散综合迭代算法的计算时间仅为源项迭代的50%~60%.     

二维随机介质中柱面波传播及其局域性的随机泛函分析

分析了二维各向同性均匀随机介质中柱面波的传播特性及局域化现象.用随机泛函理论,在频域内将随机介电起伏展开成柱坐标系下的Wiener积分式,将波场表示为内外行柱面波的线性和,求解二维Helmholtz波动方程,得到随机介电起伏对柱面波幅度与相位调制的解析表达.由柱面波能量的空间分布验证了波的局域化现象,并求解局域化长度.二维随机介质中平面波按柱面波展开的波转换方程与非随机介质中的情形有相似的表达,但具有随机介电起伏对幅度和相位的调制,并给出数值模拟结果.     

脉冲波在空间等离子体介质中传播的矩分析及其应用

根据随机介质波传播理论，开展脉冲波在星际空间等离子体介质中的传播特性的分析方法研究.在强起伏条件下，推导双频互相关函数的二阶矩和四阶矩方程，利用不同电子密度模型，计算双频衍射强度相关函数和闪烁指数，并应用到闪烁的动态谱观测和相关分析中，得到自相关图谱、相关带宽和相关时间等闪烁特征参数，为脉冲在等离子体中的传输特性的分析，提供必要的理论基础.     

随机起伏表面引起的声音传播衰减

假设粗糙表面为具有正态概率分布的平稳随机过程,研究了平面波在不平表面上的散射,求得了平面波在随机起伏表面上的统计平均反射系数,指出与随机表面空间相关的联系。引出“等效反射面”概念,求得了具有起伏表面的分层介质中点声源发射情况下波场的一般表达式,从而建议了对多种实际水文条件下起伏水面所致声音传播的附加衰减问题的解决,并给出表面声道中各级简正波的附加衰减系数。     

非线性光学位相共轭实时补偿大气湍流扰动

利用单色标量光波通过大气湍流的传输理论,在一级玻恩近似下,导出位相共轭波补偿气流扰动的理论,得出在无大气吸收及无限大共轭镜条件下,共轭波可完全补偿大气湍流的结论。实验结果表明,利用受激布里渊散射产生的位相共轭波可得到很好的实时光场恢复。 关键词：     

不同路径下散射介质对计算关联成像的影响

物体和探测器中间存在的散射介质会对传统光学成像造成严重影响,计算关联成像是能够降低散射影响的有效方法之一。本文分析了光源发射路径和接收路径存在的散射介质,建立了存在散射介质的计算关联成像(CGI)模型,对比分析了不同路径段的散射介质对CGI和传统直接成像(TDI)的影响。从理论分析得出,CGI中发射路径的散射介质会引起重建图像质量的衰减,而接收路径中的散射介质几乎不会影响最终的成像结果。实验分析证实,CGI可以降低散射光对成像造成的干扰。实验结果表明,在发射路径和接收路径同时存在散射干扰时,CGI和TDI的衬噪比分别为2.98和2.72。CGI能够降低云、烟、雾或生物组织等介质的散射干扰。     

Monte Carlo方法模拟光在生物组织中传播的新进展

Monte Carlo方法已被广泛用于模拟复杂的随机介质如生物组织中光的辐射传输.在生物光子应用中,早期的Monte Carlo模拟模型忽略了光在组织中传输的波动性,而用中性粒子光子包来模拟其传播过程.然而,许多光学诊断技术是基于光在组织中的偏振效应和多重散射的相干性来揭示组织的生理和病理信息,这就要涉及光辐射的波动性.本文阐述了用Monte Carlo方法模拟光在生物组织中传播的最新进展.     

基于Wigner-Ville分布用超声回波测量随机介质的特征

生物组织微结构具有随机介质的特性,文中构建了生物组织超声散射的一维随机介质模型,提出用Ｗｉｇｎｅｒ－Ｖｉｌｌｅ分布函数方法估计该随机仙擀的空间分布特征,仿真和实验结果表明这一方法具有良好的空间分辨率,能较好地检测出随机介质微小散射元的个数和空间分布同时能精确地保估出散射元平均间距,研究结果表明该方法还具有良好的抗噪声性等优良特性。     

混浊大气介质调制传递函数的一般特征

基于混浊介质的调制传递函数(MTF)和在各向同性漫射光源照射下平行平面混浊介质出射光强度分布之间的等效原理,利用辐射传输算法DISORT数值计算了几种典型的均匀大气混浊介质的MTF,获得了整个空间频域内MTF的一般特征.结果显示,大气介质的MTF不但依赖于介质的光学厚度(散射和吸收),也依赖于介质的散射相函数.给出了大...