1 山东理工大学物理与光电工程学院, 淄博 255000
2 滕州市羊庄中心卫生院, 枣庄 277526
光声成像和激光诱导击穿光谱技术(LIBS)是近些年在成像领域发展非常迅速的两种技术, 在医学影像学方面有着巨大的潜力。当激光照射到组织时, 组织表面会同时产生光声信号和等离子体, 光声信号携带着生物组织内光吸收的特征信息, 等离子体特征光谱也可以示踪组织内的元素信息。本文总结了两种技术的研究背景和成像原理, 然后, 通过对光声成像和LIBS成像模式进行分析, 进一步展现了两种技术结合的可能性, 并介绍了它们在病理切片成像和组织金属元素示踪等领域的应用。最后, 我们对两种技术结合的双模态成像系统进行了深入的探讨和展望, 以期其在医学诊断和图像领域发挥重要作用。
光声成像 激光诱导击穿光谱技术 病理切片 元素示踪 双模态成像 photoacoustic imaging laser-induced breakdown spectroscopy pathological section element tracer bimodal imaging
1 山东理工大学物理与光电工程学院, 山东 255000
2 中国科学院上海高等研究院, 上海 201204
3 新疆医科大学中亚高发病成因与防治国家重点实验室, 乌鲁木齐 830001
X射线诱导声学计算机断层成像(XACT)作为近几年来发展起来的生物医学成像手段之一, 因其具有低X射线辐射剂量、快速三维成像以及多角度可选采集等优点而受到广泛的欢迎, 在生物医学成像方面具有很大的发展潜力。本文总结了XACT的发展背景及研究进程, 并对成像原理进行了详细阐述, 然后分别对基于单元探测器、环形探测器、半球形探测器以及平面矩形探测器的四种成像模式进行了系统的介绍, 同时简单介绍了该技术在乳腺、前列腺及骨密度成像等生物医学领域中的应用。最后, 我们对该技术在X射线剂量监控、质子治疗过程监控以及与同步辐射光源结合进行多模态成像等方面做出展望。多模态成像提供的多维、多尺度的影像学信息将为相关疾病的早期发现、诊断以及治疗监控、效果评估等提供重要参考。
X射线 诱导声 断层成像 医学成像 多模态成像 X-ray induced acoustics tomography medical imaging multi-modal imaging
中国科学院西安光学精密机械研究所，陕西 西安 710119
提出了一种基于像差特征分析的变焦系统共轴性装调方法。针对某型20倍变焦光学系统的装调，在分析变焦光学系统装调要求的基础上，通过采用光学定心加工技术，提高变焦系统各镜组内光学元件的同轴度；采用Zygo干涉仪，检测变焦系统在长短焦位置的像差特性分布；借助CodeV软件仿真计算各光学元件在系统中的公差灵敏度分布，并确定产生像差影响的敏感光学元件；在中心偏测量仪上，完成最终光学系统像质的调整。此外，还设计了一种变焦光学系统各动组间同轴度调试装置，对变焦相机主镜筒机械内孔轴线与直线导轨的平行性进行了精确测量，保证了动组组元光轴的同轴精度。装调结果表明：变焦系统成像质量有明显改善，像面一致性得到保证，长短焦轴上传递函数值分别优于技术要求值0.45和0.55，长短焦轴外0.7视场传递函数值优于0.25和0.35，实现了高精度装调，验证了该方法的可靠性。
光学装调 变焦系统 定心装配 敏感元件 像差分析 optical alignment zoom system centering assembly sensitive element aberration analysis
1 中国科学院 宁波材料技术与工程研究所 浙江省机器人与智能制造装备技术重点实验室, 浙江 宁波 315201
2 中国科学院大学 材料与光电研究中心, 北京 100049
为了在线预测硬脆材料磨削加工引起的亚表面损伤深度, 本文利用概率统计法对磨粒高度进行分析, 建立了刀具切削力与亚表层裂纹扩展深度之间的理论关系模型。首先, 基于硬脆材料的压痕断裂力学理论, 分析了中位裂纹扩展长度与磨粒压痕深度之间的内在关联。随后, 对刀具端面边缘的磨粒数目进行了数理统计, 建立了刀具切削力与单个磨粒切削深度之间的理论关系。在此基础上, 提出了工件亚表层损伤深度的在线预测模型SSDmax=1.284×SSDmaxtheo－36.23, 并结合BK7玻璃的实际磨削实验验证了其正确性。通过对比实验结果与理论模型的预测结果发现, 该方法可以在线、准确地预测磨削加工引起的工件亚表层损伤深度。
亚表层损伤深度 中位裂纹 在线预测 概率统计 BK7玻璃 subsurface damage depth median crack online prediction probability and statistics BK7 glass
1 上海大学 材料科学与工程学院, 上海 200444
2 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所, 江苏 苏州 215123
3 苏州科技大学 物理科学与技术系, 江苏 苏州 215009
采用离子注入法在GaN薄膜中实现了Er3+和Eu3+离子的共掺杂.以阴极荧光光谱仪为主要表征手段, 研究样品的光学特性和能量传递机理.在300 K温度下, Er3+和Eu3+共掺杂GaN薄膜能够实现绿光和红光的同时发射.随着Er3+离子掺杂剂量的增加, Eu3+离子相关发光峰的强度减弱, Er3+离子对应的两个相关发光峰强度比值减小, 表明Er3+和Eu3+离子之间发生了能量传递, 能量传递的方向为Eu3+→Er3+.变温阴极荧光光谱显示, Er3+离子的2H11/2和4S3/2两个能态相关的跃迁峰相对强度比值随着温度升高而降低, 主要是由两个能级之间的热耦合导致.改变Er3+离子的掺杂剂量, 能够调控GaN: Er3+/Eu3+样品的光学色度坐标和色温, 表明此材料可用于发光器件.
光电子学 阴极荧光 光学特性 能量传递 Optoelectronics GaN GaN Cathodoluminescence Optical properties Energy transfer
华南师范大学生物光子学研究院激光生命科学研究所、暨激光生命科学教育部重点实验室, 广东 广州 510631
提出一种反演生物组织粘弹信息的新型无损光声粘弹显微成像方法, 它是以强度调制激光作为激发源, 通过检测光声(Photoacoustic, PA)信号的相位重建组织粘弹特性分布的成像方法。实验利用不同浓度的琼脂样品来验证光声粘弹显微测量中相位随浓度变化的依赖关系。利用埋有头发丝的琼脂样品来测试这种显微方法的成像分辨率。利用具有不同粘弹性的离体生物组织来验证系统的成像能力。实验结果表明, 这种新方法能够高分辨率和高对比度地重建出具有不同粘弹性的生物组织的光声粘弹显微图像, 有望实现组织结晶类病变水平的显微在体检测。
光声粘弹成像 显微成像 相位延迟 photoacoustic viscoelasticity imaging microscopy phase delay
北京大学环境科学与工程学院, 环境模拟与污染控制国家联合重点实验室, 北京100871
乙二醛是大气中一种重要挥发性有机物。 它在大气中气相、 水相及二次无机酸性颗粒物表面反应均可生成二次有机气溶胶（SOA）。 然而乙二醛与沙尘非均相反应研究却未见报道。 本研究选取二氧化硅（SiO2）和三氧化二铝（α-Al2O3）颗粒作为实际沙尘模型, 探讨了乙二醛与沙尘颗粒非均相吸附与转化机理。 利用透射傅里叶变换红外光谱（T-FTIR）原位跟踪反应进程, 再结合色谱和质谱分析了反应产物。 结果发现, 在无光照和无氧化剂参与条件下, 乙二醛在以上两种沙尘组分颗粒表面吸附后均生成了低聚物, 在α-Al2O3上还能生成有机酸; 水汽能促进颗粒对乙二醛摄取, 并有利于低聚物生成, 但会抑制有机酸生成。 这些发现对于认识大气乙二醛与沙尘非均相反应生成SOA具有重要意义。
非均相反应 乙二醛 沙尘 二次有机气溶胶 FTIR FTIR Heterogeneous reaction Glyoxal Dust Secondary organic aerosol 光谱学与光谱分析
2012, 32(11): 2946
