光在透过散射介质后发生散射现象,在成像系统焦平面形成无序的随机散斑图像,因此人们无法直接观测到隐藏在散射介质后的目标的图像信息与光谱信息。利用基于光学记忆效应的散斑相关成像技术,可以实现透过散射介质的目标重建,但当前研究主要针对单波段照明条件下的图像信息恢复,而目标的光谱信息在成像过程中易丢失。提出采用快照式微滤光片阵列多光谱探测器进行多光谱散射成像的方案,通过实验得到宽谱氙灯光源照明条件下的穿透散射介质成像结果。提出了基于光学记忆效应的穿透散射介质目标多光谱信息重构方法,实现了对隐藏在散射介质之后的目标多光谱信息的探测成像。针对多光谱探测器所造成的成像质量差的问题,提出了利用自相关预处理方法提升穿透散射介质多光谱成像质量的方法。

TeO2非共线声光可调滤波器（AOTF）是一种优良的电调谐分光器件, 具有体积小巧、 稳定性高、 调谐快速、 可实现便携等优点, 在超光谱成像领域具有很高的应用价值。 通过非共线AOTF与光学倒置显微镜有机结合, 建立了声光滤波超光谱显微成像系统； 在可见光范围内, 开展了人体皮肤鳞状细胞癌组织的超光谱显微成像实验研究, 获得了一系列不同衍射光中心波长下的皮肤鳞状细胞癌组织的光谱和对应的显微图像。 系统性能检测实验结果显示, 在超声频率为110～180 MHz范围内的衍射光带宽仅为1.28～2.84 nm, 表明本研究中的AOTF具有很高的光谱分辨率, 达到102个光谱通道量级, 完全可以满足超光谱显微成像对生物组织结构进行精确识别的需要。 本系统采用高质量的TeO2晶体、 双胶合透镜以及优化的射频驱动源, 有效地抑制了衍射光光谱的旁瓣。 分析了超声频率与衍射光中心波长的调谐关系, 以及超声频率与对应衍射光谱带宽的关系曲线, 实验结果与理论计算结果有着较好的一致性。 系统实验获得的皮肤鳞状细胞癌组织显微图像随光波长漂移不显著, 表明超光谱成像系统的图像稳定性高。 通过对比, 分析了不同中心衍射光下的皮肤鳞状细胞癌组织显微图像的清晰度随光波长的变化规律, 在522.52 nm时, 皮肤鳞状细胞癌组织内部各精细结构区分明显, 图像最为清晰。 通过定义透射差异系数, 分析了图像整体亮度曲线和透射差异系数随光波长变化曲线, 其变化规律与直观观察结果相符合； 对皮肤鳞状细胞癌组织图像进行了边缘提取分析, 得出在497.87～551.29 nm内, 可在整体视野较为明亮的情况下对皮肤鳞状细胞癌组织进行观察和研究, 在509.69～527.59 nm范围内, 组织边缘明亮清晰且完整, 是进行皮肤鳞状细胞癌组织结构精确识别与分析的最佳窗口。 该研究为人体皮肤鳞状细胞癌组织结构简便、 灵活、 快速地检测与识别提供了一种新方法。

为提高碳点对汞离子光化学识别的选择性及检测方法的可行性, 以柠檬酸和磺胺为原材料采用热解法制备一种新型氮、 硫共掺杂碳点(NS-CDs)。 用红外光谱仪、 紫外-可见光吸收光谱仪、 透射电镜、 元素分析仪和荧光光谱仪等对其结构和光学性能进行表征。 结果表明: 该量子点水溶性和分散性高, 平均粒径4.78 nm左右, 具有类石墨结构; 其在3 446和3 261 cm-1处存在N—C和O—H键振动吸收峰; 2 966和2 923 cm-1处为C—H键振动吸收带; 1 630和1 570 cm-1处吸收峰归属于苯环骨架CC双键振动; 1 388 cm-1处为—CH3剪式振动峰; 1 268, 1 192, 1 146及1 071 cm-1处的振动吸收峰表明存在为C—N, C—S, C—O, C—O—C及—SO-3键, 912 cm-1处为环氧基的特征吸收峰, 739 cm-1处吸收带归属于N—H键变形振动, 可见, 该碳点不仅含有苯环骨架结构, 还有N和S等元素参与的成键结构存在。 其在21.4°处出现一个明显且宽的(002)晶面衍射特征峰, 晶格间距为0.41 nm, 稍大于石墨晶格间距(0.34 nm)。 NS-CDs的C, N, S和O元素含量分别为68.72%, 7.37%, 6.24%及17.67%, 与红外分析结果吻合。 NS-CDs在309 nm处有一个由CC键的π→π*电子跃迁产生的较强吸收峰, 且在可见光区域内有一个很长的拖尾; 同时在335 nm处出现了一个由CO键的n→π*电子跃迁而产生的吸收肩峰。 当激发波长小于390 nm时, NS-CDs原液荧光发射峰值随激发波长增大而逐渐增大, 且在390 nm时, 荧光强度最强; 大于390 nm时, 随激发波长增大而逐渐减弱。 同时发现随激发波长增加, 发射峰逐渐红移。 当NS-CDs溶液逐渐稀释时, 其最佳激发峰也由390 nm蓝移至360 nm; 当pH值＜11.0时, NS-CDs的荧光强度变化很小, 在pH值为7.0时荧光峰最强; 在pH＞12.0时, 荧光强度急剧下降, 故选用PBS缓冲溶液(pH 7)进行金属离子检测实验。 在16种金属离子中只有Hg2+对NS-CDs荧光强度具有极其显著的影响, 使碳点荧光完全猝灭, 基于NS-CDs对Hg2+具有高选择性及Hg2+对NS-CDs强荧光猝灭作用, 建立了其对Hg2+的荧光化学识别方法。 该识别方法的线性方程为y=5.559 02x-13.860 39, 其线性范围为1×10-3~1×10-9 mol·L-1, R2为0.9947, 检出限为7.11×10-3 nmol·L-1, 相对标准偏差小于2.5%, 对实际样品检测精度和回收率高, 可用于实际水样中Hg2+的检测, 在生物和环境分析领域具有良好的应用前景。