应用光电阴极探测灵敏度为0.5 cps/mm2的超高灵敏度的光电成像系统,获得了绿豆芽和活体昆明鼠的超微弱生物发光图像,并用统计理论研究了极弱光强条件下光子图像的信号检验问题。文中在信号和噪声均为泊松分布的条件下,分析了从光子噪声中检验是否有信号的判据以及影响到检验的5个因素对检验结论的影响。以此判据成功地检验到实验获得的昆明鼠发光光子图像中的信号。

研制了一种可探测细胞微弱荧光图像的数字化高灵敏度荧光显微镜，采用视频数字化增强型CCD系统作为高灵敏度的接收系统，像增强器亮度增益为41，000，因而这种荧光显微镜可探测到普通荧光显微镜不能观察的微弱荧光图像，并可减少荧光物质的浓度和激发光的强度，减少对细胞自然生理环境的影响。数字化高灵敏度荧光显微镜在给出细胞微弱荧光图像的同时，并可给出图像上每一像元的发光强度和细胞平均发光强度。使用此仪器已首次直接得到了：1)光敏竹红菌甲素(HA)在HeLa细胞(人体宫颈癌细胞)中的分布，证实HA主要分布在HeLa的细胞膜中；2)HeLa细胞在有HA存在时受强光照射后的光损伤现象；3)加入三种细胞抗氧化剂维生素E、丁羧基甲苯(SF)和阿魏酸钠(BHT)后获得不同程度保护的细胞状态；4)一定浓度的HA在HeLa细胞随时间的摄取曲线；5)不同HA浓度一定时间内在HeLa细胞中被吸收量的曲线。

应用超高灵敏度的光电成像系统，获得了活体昆明鼠的超微弱生物发光图像，并用概率统计理论研究了光子图像中的光子频数分布，得到了一种去除噪声的原则。文中首次提出了用Ｘ2准则拟合实际图像中的信号区和背景区分布，并根据得到的统计估计值对光子图像进行处理的方法。该法对实验获得的昆明鼠的超微弱生物发光有较好的处理效果，提高了图像的信噪比，得到了好的观察效果。