光子学报
2021, 50(10): 1011001
1 西安电子科技大学物理与光电工程学院, 陕西 西安 710071
2 西安市计算成像重点实验室, 陕西 西安 710071
3 西安电子科技大学前沿交叉研究院, 陕西 西安 710071
为了克服光电成像系统中广域和高分辨率相互制约的问题,想要在获得更大成像视场范围的同时获取更多的细节信息,广域高分辨率计算光学成像技术应运而生。截至目前,计算光学成像系统已有大量研究成果,且在多个领域中被广泛应用。对国内外相关的广域高分辨率计算光学成像系统中的单镜扫描系统、多探测器拼接系统、多尺度成像系统及多镜头拼接系统进行了系统阐述,分析总结了优缺点,并对广域高分辨率计算光学成像系统的未来发展做了展望。
激光与光电子学进展
2021, 58(18): 1811001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
为了防止傅里叶变换红外(FTIR)光谱仪在车载运动过程中产生的振动对光谱仪造成 不良影响,保证光谱仪的信噪比及测量精度,采用角镜式干涉仪结构与单自由度减振系统相结合的FTIR光谱仪系统来提高仪 器抗振性能。对FTIR光谱仪系统进行了几组桌面振动测试实验,验证了角镜式结构具有一定抗振性能,其中单自由度减振系 统对系统抗振性能有明显提高。最后,进行了FTIR光谱仪系统车载实验,结果表明运动中测量的光谱平均信噪比达到静止过 程中平均信噪比的94%,整机系统能够在移动平台上平稳运行,具有良好的抗振性,为FTIR光谱仪的车载运行 检测提供了应用条件。
光谱学 傅里叶变换红外光谱仪 角镜 单自由度减振系统 抗振 信噪比 spectroscopy Fourier transform infrared spectrometer angle mirror single degree of freedom damping system vibration resistance signal-to-noise ratio
Author Affiliations
Abstract
1 Department of Electronic Information and Electrical Engineering, Hefei University, Hefei 230601, China
2 State Environmental Protection Key Laboratory of Optical Monitoring Technology, Anhui Institute of Optics and Fine Mechanics, Chinese Academy of Sciences, Hefei 230031, China
Using a measurement system based on fluorescence induced by variable pulse light, photosynthesis parameters of
chlorella pyrenoidosa are obtained, employing single-turnover and multiple-turnover protocols under dark-adapted and light-adapted conditions. Under the light-adapted condition,
σPSII′ is larger, and
Fv′/Fm(ST)′ and
Fv′/Fm(MT)′ are smaller than those of the dark-adapted condition, but the corresponding parameters possess good linear correlations.
Fm(MT),
Fm(MT)′,
Fv/Fm(MT), and
Fv′/Fm(MT)′, which are measured using the multiple-turnover protocol, are larger than those of the single-turnover protocol. The linear correlation coefficient between
Fm(ST) and
300.6280 Spectroscopy, fluorescence and luminescence 010.4450 Oceanic optics 120.0120 Instrumentation, measurement, and metrology Chinese Optics Letters
2018, 16(1): 013001
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
4 桂林电子科技大学, 广西 桂林 541004
针对活体荧光光谱不稳定引起的蓝藻门活体藻类定量误差问题，以实验室培养的4种类6个生长期的48个蓝藻样品为研究对象，通过测量样品叶绿素a和藻蓝蛋白的含量，结合藻类活体三维荧光光谱，研究了不同藻种种类、生长期和生长环境下蓝藻细胞色素组成和色素荧光效率的差异；定量分析不同条件对藻类活体荧光光谱不稳定性的影响，获得了不同条件下的光谱不稳定性权重谱；在此基础上，构建基于加权平均方法的蓝藻门活体藻类加权荧光光谱；比较了加权荧光光谱与不同条件下归一化荧光光谱对样品集的测量结果。结果表明：加权荧光光谱能有效降低荧光测量法对藻种种类、生长期、生长环境的依赖性，提高蓝藻门叶绿素浓度的测量准确性；测量结果的相对误差为0.1%~30.4%，平均相对误差为12.8%，相对误差最大可降低104.1%。
光谱学 三维荧光光谱 活体荧光 加权平均法 蓝藻 叶绿素a
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
快速准确获取水体细菌微生物浓度信息,对饮用水卫生安全监管具有重要意义。基于多波长透射光谱技术研究了水体细菌微生物浓度定量反演方法,并重点研究了光谱数据的归一化处理方法(颗粒浓度归一化、最大值归一化、积分归一化、平均归一化)对水体细菌微生物浓度反演结果准确性的影响。基于Mie散射理论建立了大肠埃希氏菌(大肠杆菌)多波长透射光谱解析模型,通过对归一化后的光谱进行解析,获取了大肠杆菌的结构信息,并以此构建出单种细菌的多波长透射参考光谱;根据测量光谱与单种细菌参考光谱的相关性反演细菌浓度,并对比分析了不同归一化处理方法下细菌浓度反演结果的准确性。研究结果表明:与平板菌落计数法相比,平均归一化光谱反演细菌浓度的最大相对误差为0.92%,平均相对误差为0.70%,线性相关系数达到0.9984,其准确性和稳定性均为最优。本研究为水体细菌微生物的快速定量检测与预警提供了基础数据。
光谱学 多波长透射光谱 细菌微生物 光谱归一化处理 定量检测
1 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 中国科学院安徽光学精密机械研究所, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
研究细菌的生长规律，快速获取细菌在生长过程中浓度、结构、化学组分等特征参数的变化，能够为环境评估、微生物研究等领域的细菌快速检测提供依据。采用紫外-可见光分光光度法测定水体常见大肠埃希氏菌（大肠杆菌）在生长过程中240~900 nm波段的透射光谱，基于Mie散射理论对测量得到的可见光波段的透射光谱进行解析，得到细菌的浓度和大小等信息；以核酸、发色团氨基酸吸收特性为基础，根据细菌紫外吸收光谱计算了细菌的核酸含量。结果表明：通过透射光谱反演出的参数能够反映细菌在生长过程中浓度、大小和化学组分的变化，这些变化表明大肠杆菌在适宜的生长条件下经历了不同的生长时期，符合细菌生长规律。多波长透射光谱技术可以对细菌在生长过程中进行动态跟踪检测，获得细胞形态学和化学组分信息，为研究细菌多参数测量提供了一种新方法。
生物光学 光谱学 Mie散射 多波长透射光谱 细菌检测 细菌生长
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
3 安徽省环境光学监测技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
细菌多波长透射光谱包含有细菌结构、组分、浓度等信息,这些特征信息的有效提取是实现细菌微生物快速识别与检测的基础。以水体常见的大肠埃希氏菌(大肠杆菌)为研究对象,采用紫外-可见分光光度法获得了其多波长透射光谱;基于Mie散射理论,在充分考虑水体大肠杆菌散射和吸收特性的基础上,构建了240~900 nm波段范围内细菌微生物多波长透射光谱的解析模型;基于该模型对250~750 nm特征波段范围内的光谱进行解析,获得了大肠杆菌的体积、粒径、结构及浓度等相关参数,并将这些参数与文献及实验得到的结果进行了对比验证。结果表明,建立的多波长透射光谱解析模型能够准确表征水体细菌微生物的光谱特征,该模型可为水体细菌微生物的快速识别分析和检测提供关键数据。
光谱学 多波长透射光谱 Mie散射 细菌微生物 解析模型
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所安徽省环境光学监测技术重点实验室， 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学 安徽 合肥 230026
3 桂林电子科技大学计算机与信息安全学院， 广西 桂林 541004
4 合肥学院电子工程系， 安徽 合肥 230601
根据生物膜能流理论和电子传递模型，结合快相与弛豫两种激发条件，对复杂的光合作用过程进行分析并简化计算，提出植物光合作用参数反演方法。利用滑动窗口斜率判定法确定最大荧光产率；利用线性最小二乘算法解析快相荧光过程获得光化学量子效率和功能吸收截面；利用离散迭代算法解析弛豫荧光过程获得质体醌平均还原时间常数。对对数生长期以及铜离子胁迫条件下的平裂藻和斜生栅藻进行实验测量，结果表明该方法反演结果具有良好的稳定性和重复性，光化学量子效率、功能吸收截面和质体醌平均还原时间常数的测量结果相对标准偏差分别为1.25%、1.50%和1.83%，其中光化学量子效率与脉冲振幅调制技术的测量结果线性相关系数达到0.9714。该方法为研究植物生理研究提供一种光学分析手段。
光谱学 叶绿素荧光动力学 光合作用参数反演 线性最小二乘算法 快相与弛豫荧光
中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院环境光学与技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
设计实验研究多种重金属胁迫藻类的联合毒性,更有利于阐明真实环境中重金属与藻类的毒性作用过程和机理。 采用叶绿素荧光分析技术结合24析因设计方法研究重金属Hg2 + 、Cd2 + 、Cu2 + 和Zn2 + 胁迫蛋白核小球藻的联 合毒性作用,得到主效应Hg、Cd、Cu、Zn以及交互作用Hg*Cu、Hg*Zn和Hg*Cu*Zn对蛋白核小球藻潜在最大 量子效率Fv/Fm具有显著性影响(Sig.<0.05)的结论:通过多元线性回归拟合得到联合重金属浓度与藻 类光合活性抑制率间的剂量-效应关系,得到模型表达式: y［%］=－22.557+19.926Hg+5.282Cu+0.015Zn+0.029Hg*Zn－0.002Hg*Cu*Zn,并对 联合重金属胁迫蛋白核小球藻的机理做出解释;通过对模型进行统计 学检验和实验验证,证明该模型可用于实验室条件下已知种类重金属Hg2 + 、Cd2 + 、 Cu2 + 、Zn2 + 胁迫蛋白核小球藻的联合毒性估计。
蛋白核小球藻 析因设计 重金属联合毒性 多元线性回归 chlorella pyrenoidosa factorial design joint toxicity of heavy metals multiple linear regression 大气与环境光学学报
2015, 10(5): 376
