部分相干圆刃型位错光束在生物组织中的偏振特性

以推导的在生物组织中部分相干圆刃型位错光束传输时的交叉谱密度矩阵元,研究了传输中不同光束参数(光束波长λ、位错数目n_dis、空间自相关长度σ_yy)对不同场点之间偏振特性的影响。部分相干圆刃型位错光束波长和位错数目不影响偏振态的初始值,而不同空间自相关长度的光束初始偏振态不同。随着传输距离增加,空间同一点的偏振态经历明显的起伏变化后最终趋于与源处一致,空间不同两点间的偏振态最终趋于一不同于初始值的定值。与远红外光和紫外光相比,可见光和近红外光更适合作为生物医学疾病诊疗的目标光束。位错数目越大,各偏振特征参量极值间距越大。空间自相关长度σ_yy与σ_xx的相对大小会影响偏振度的大小及变化趋势。     

长江中游地区战国青铜箭镞的锈蚀形态

利用扫描电子显微镜（SEM）、能谱仪（EDS）、显微硬度等分析测试技术从材料科学和物理学的角度对长江中游地区战国晚期占楚墓中出土地的青铜箭镞的锈蚀现象进行了较为全面的研究和分析．发现由于锈蚀程度不同,青铜箭镞的组织结构可分为完全矿化层、过渡层和心部原始材料等3个特征层,其中主要成分为氧化物的完全矿化层的结构最疏松,硬度最低;另外,由于埋藏环境的不同,不同地区的锈蚀分层又有差异．实验还对两种类型的开裂裂纹进行了分析,认为一种裂纹是由矿化层氧化物膨胀引起的剥离开裂,进一步发展形成所谓的“粉状锈”;另一种裂纹是当圆柱形箭镞杆膨胀时,矿化层的塑性差,抗变形能力低而产生的开裂．     

皮肤组织容积脉搏波400~1000 nm光谱特性仿真研究

根据皮肤组织解剖结构特性建立了六层层状模型,并给出了皮肤组织各层的特性参数;考虑了氧合血红蛋白和还原血红蛋白的吸收特性,依据皮肤组织各层的水、血、脂肪、血氧饱和度含量以及血管大小给出了皮肤组织各层的光谱吸收系数;对不同波长散射系数做了适当简化,给出了皮肤组织各层的光谱散射系数。利用蒙特卡罗方法仿真血管组织在收缩与舒张两种状态下, 400~1 000 nm波长光在皮肤组织多层模型中的传输过程,并通过统计大量光子的分布特性,获得了皮肤组织光谱反射系数,并利用模拟所得的两种状态下的反射系数计算得到了光谱容积脉搏波幅度。仿真结果表明,当入射光强一定时,绿光的容积脉搏波幅度优于红光和蓝光。通过计算不同波长光沿皮肤组织深度方向光能流率衰减为1/e时对应的皮肤组织深度,获得了皮肤组织光谱穿透深度。结果显示,血管舒张状态下蓝光和绿光的穿透深度较小,蓝光大部分只能达到表皮层,绿光能到达微循环层,红光可直达真皮层。考虑到光在皮肤组织中传播包含了一个从收缩到舒张的动态过程,基于此,根据穿透深度定义了脉搏波信号产生深度,利用血管舒张与收缩两种不同状态下的穿透深度计算得到了光谱产生深度。结果表明,不同波长光产生深度大于其穿透深度,蓝光产生深度较浅,且其受到的血液吸收调制较小,因而其获得的脉搏信号易受噪声干扰;红光的容积脉搏波产生深度较大,但是相比于绿光其受血液吸收调制较小,且绿光产生深度足够达到真皮血管层,因而红光容积脉搏波的幅度小于绿光。上述仿真结果明确了皮肤组织部分光谱特性,为皮肤组织多光谱容积脉搏波的精确获取及其他相关研究提供了一定的理论基础。     

用人工神经网络方法测量生物组织光学参数γ

提出了一种利用亚扩散空间分辨漫反射预测生物组织约化散射系数μ_s'和相函数参量γ的人工神经网络方法 .采用蒙特卡罗方法得到光子经生物组织漫反射的数据样本,利用这些数据样本训练反向传播神经网络,用于从亚扩散散射光中预测γ的信息.为了解决同时预测μ_s'和γ两个参数时会产生较大误差的问题,分段数据训练两个BP网络,依次识别μ_s'和γ.研究发现3.64l_(th)(l_(th)表示平均输运自由程)是对γ的不敏感点,可用该点附近的数据样本训练网络用于预测μ_s',用2l_(th)范围内的数据样本训练网络用于预测γ.蒙特卡罗仿真结果表明,在1.3≤γ≤1.9范围内,预测结果与真实值的相对均方根误差在1%以内.与现有的测量方法相比,所提的人工神经网络方法更加简单,且提高了预测精度.     

摩擦点火Ti-V-Cr阻燃钛合金燃烧产物的组织特征

采用摩擦氧浓度实验方法, 结合原位观察、扫描电镜、能谱仪和X-射线衍射分析, 系统研究Ti-V-Cr 阻燃钛合金燃烧产物的微观组织形貌、燃烧反应过程的合金元素分布规律及微观机理. 结果表明: Ti-V-Cr 阻燃钛合金燃烧过程发出闪亮耀眼的白光, 具有典型金属燃烧的火焰特征. 燃烧产物主要有TiO₂, V₂O₅和Cr₂O₃三种氧化物, 该混合氧化物以分散颗粒和致密连续体存在. 分散颗粒为规则的球形; 致密连续燃烧产物的微观组织具有分区特征, 从合金基体至燃烧表面依次为过渡区、热影响区、熔凝区和燃烧区. 其中, 过渡区存在一些微小的颗粒状凸起, 且有一定方向性; 热影响区中形成大量V基固溶体相和少量的Ti基固溶体相, V基固溶体相上存在Ti的含量远高于基体的针状析出物; 熔凝区中, 大量的Ti基固溶体中存在少量的V基固溶体; 燃烧区主要为Ti, V和Cr的氧化物混合物. 热影响区的V基固溶体相降低了Ti元素向熔凝区的迁移速率, 减慢了燃烧区Ti与O的优先反应; 燃烧区形成的TiO₂, V₂O₅和Cr₂O₃混合氧化物和熔凝区O在Ti中大量固溶共同终止了O向合金基体的继续扩散, 从而使Ti-V-Cr阻燃钛合金表现出优异的阻燃功能性.     

生物组织电穿孔中的热效应研究

本文对生物组织电穿孔中的热效应问题进行了计算研究。结果表明生物组织电穿孔过程中,选用不当的脉冲电压参数,会对组织造成严重的热损伤。若采用相同的烧伤阈值来描述热损伤范围,则相同电脉冲参数条件下在体组织比离体组织受到的热损伤更大。     

通过脉冲超声速度研究谷类茎部组织的生长

超声声速可用来研究谷类茎部组织的发育。通过脉冲波在茎轴线方向上的传播,测量了频率为0.1MHz的纵波声速。样品是薄圆筒,它是在植物生长过程中每3—7天从植物的同一节间位置得到的。植物从生长到成熟过程中,其超声声速由400m/s增加到5000m/s。声速的变化决定于组织发育的不同阶段,厚膜组织中微原细胞纤维素的沉积和细胞壁中生理水的损失对声速的影响最为明显。脉管束纤维的木质化过程将引起脉冲声速的微小变化。由于茎部的发育程度与声速     

基于基底细胞癌的太赫兹波光谱分析

获得了基底细胞癌变组织的太赫兹(THz)光谱和图像,并进行了组织病理学的分析,采用太赫兹时域光谱技术,对石蜡包埋的基底细胞癌组织进行透射式实验研究,获得了透过率和吸收系数的光谱,并利用癌变组织和健康组织区分度明显的1.3THz的吸收系数进行成像得到了与宏观组织较符合的THz图像.从组织病理学的角度阐述了太赫兹谱线及图像的成因,结合生物大分子的THz光谱,分别讨论了细胞密度、DNA的含量、水化作用对太赫兹光谱和成像的影响.实验结果表明:癌变组织与健康组织相比对THz吸收较多.太赫兹光谱和成像技术有望用于术前基底细胞癌的轮廓诊断.     

An Improved Computing Method for Analysing the Spatial Resolved Reflectance from Biological Tissues

A mathematical expression of refiectance point-spread function, which is defined as the spatial distribution of light diffuse-reflected from bio-tissues irradiated by an infinitely narrow photon beam, is derived from the difusion approximation (DA) theory. With the introduction of reflectance point-spread function to describe the reflectance characteristics of bio-tissues, the convolution method is used to calculate the spatial resolved reflectance from dense and thick tissues irradiated by different photon beams. This is called the DA based convolution method and is used to calculate the responses of the semi-infinite bio-tissues irradiated by a Gaussian beam and a flat beam with different beam radius. The calculation results show that the DA based convolution method has much higher computing efficiency compared to the Monte Carlo method.     

基于选择性激光烧结成型的无模具快速精铸工艺

选择性激光烧结技术(Selective Laser Sintering，SLS)是采用红外激光烧结粉末状材料成形的一种快速成型技术。其基于分层制造的崭新思想，在复杂零件的整体成型和结构组织的连续性方面具有独到的优点，从而可以最为有效地与传统地树脂砂造型工艺相结合，实现了无模型精密铸型的快速制造，其工艺流程图见图1。该工艺实现了CAD模型直接驱动下的铸型一体化制造，型芯同时成形，可方便地制造含自由曲面的铸型和混合零件等。突破了传统工艺的许多约束，具有较高的柔性，尤其适合于制造单件小批量的大中型铸件。