红外与激光工程
2022, 51(7): 20220277
1 浙江大学建筑工程学院，杭州 310058
2 浙江大学平衡建筑研究中心，杭州 310058
3 浙江大学建筑设计研究院有限公司，杭州 310028
水泥基材料基体和骨料之间的界面过渡区是影响材料力学性能和传输性能的薄弱区域，因此解析骨料周围的界面过渡区一直是混凝土研究的重要专题。由于分辨率的限制，工业X射线断层扫描技术(XCT)通常难以解析界面过渡区的三维形貌。而当过渡区孔隙中充满汞后，由于汞的高X射线吸收系数，界面过渡区XCT图像衬度显著提升。利用这一原理，提出压汞联合XCT的可视化表征方法，以石英玻璃棒为骨料制备了连通的水泥-骨料界面过渡区样品。结果表明：压汞后残余汞滴残留在界面过渡区，对界面过渡区的表征起到了显影增强作用，解析出了界面过渡区的三维孔隙结构。为探索水泥基多孔材料基体与集料界面过渡区孔隙分布规律提供全新研究思路。
界面过渡区 孔隙分布 压汞 X射线断层扫描技术 interfacial transition zone pore structure mercury intrusion porosimetry X-ray computed tomography
1 西南石油大学信息学院，四川 南充 637001
2 四川大学物理学院，四川 成都 610064
利用Z扫描技术研究了曙红Y、酞菁锌、曙红Y/酞菁锌复合薄膜的非线性吸收特性。在脉冲能量为130 μJ、脉宽为4 ns、波长为532 nm的激光作用下，实验显示曙红Y具有较强的饱和吸收，酞菁锌具有较强的反饱和吸收，吸收特性随着质量分数的增加而增强，重复测试表明两者都具有良好的稳定性。曙红Y/酞菁锌复合的聚乙烯醇（PVA）薄膜兼备饱和吸收与反饱和吸收特性，通过调整质量分数配比可调控透过率，调节材料的非线性吸收系数，实现材料限幅特性的“加法”。此种复合材料可用于新型光限幅器和光开关等光学器件。
非线性光学 曙红Y/酞菁锌复合薄膜 可调节非线性吸收 Z扫描技术 光学学报
2022, 42(22): 2219003
南京理工大学电子工程与光电技术学院，江苏 南京 210094
全场光学相干层析术(FF-OCT)探测生物组织亚细胞水平折射率扰动的本征信号，为无标记成像提供了丰富的显微结构信息。动态全场光学相干层析技术(D-FFOCT)结合全场OCT低相干层析成像与动态散射光测量原理，可为细胞或组织提供亚细胞动态对比度。介绍了近年来D-FFOCT技术的发展，讨论了基于D-FFOCT的多模态成像技术，分析了成像系统的空间分辨率、信噪比和成像深度。针对目前D-FFOCT干涉信号易受扰动而产生图像伪影缺陷的问题，分析比较了运用高速相机、瞬时移相法、基于希尔伯特变换的算法和基于奇异值分解的图像滤波算法等消除伪影的方法，概述了D-FFOCT在基础生物学、精准医疗领域和药物研究方面的研究，并展望该技术在这些领域的发展前景和未来研究方向。
生物光学 无标记成像 全场光学相干断层扫描技术 动态散射光测量 图像伪影 精准医疗
美国西北大学生物医学工程系，埃文斯顿 82930，美国
超分辨定位成像打破了衍射极限，使得光学成像系统的分辨率可以达到 20~50 nm。传统的超分辨定位成像无法获取荧光分子的光谱信息，因此，研发了一种基于光栅的光谱光子定位超分辨成像技术(SPLM)，能够同时获取单个分子的空间位置信息和光谱信息。 SPLM可以用于多分子超分辨成像，并且能够分辨发射光谱高度重叠的荧光标记物。此外，针对常用的光学诊断技术 OCT，研发了一种可见光 OCT(Vis-OCT)，弥补了传统 OCT无法用于氧代谢成像的缺陷，并将该技术用于致盲性疾病的研究。
超分辨成像 光谱光子定位成像 光学相干断层扫描技术 氧代谢成像 致盲性疾病 super-resolution imaging spectroscopic photon localization microscopy opticalcoherence tomography oxygenmetabolicimaging blindingdiseases
1 重庆大学机械传动国家重点实验室, 重庆 400044
2 重庆大学光电技术及系统教育部重点实验室, 重庆 400044
3 重庆大学工业CT无损检测教育部工程研究中心, 重庆 400044
4 重庆工商大学数学与统计学院, 重庆 400067
双能计算机断层扫描(DECT)技术因能分解和识别材料,并提供定量化的成像结果,广泛应用于医疗、安检、无损检测以及材料科学等领域。DECT技术能提供物体在两种能谱下的衰减信息,可准确分解两种基材料。但当检测对象含有三种材料时,若对DECT图像直接求逆(DIMD)分解多材料,其基图像将含较多噪声和伪影。为此,提出了一种基于双能CT图像域的字典学习(DL)和相对总变分(RTV)的多材料分解算法,简称DL-RTV算法。通过直接求逆获得初始基图像,利用字典学习挖掘基图像的稀疏性,以提高材料分解的准确性;引进RTV进一步降低基图像的噪声和伪影,并保护图像细节;同时引入各基材料质量守恒和像素边界的约束项,提高材料分解精度。仿真和实验研究表明,DL-RTV算法能较准确地分解三种材料,较好抑制基图像噪声和伪影,提高了材料区分度,从而验证了此算法的有效性和实用性,这对DECT技术的发展和应用具有重要的意义。
成像系统 双能计算机断层扫描技术 多材料分解 图像域 字典学习 相对总变分 光学学报
2020, 40(21): 2111004
1 中国人民解放军总医院第四医学中心, 北京 100048
2 锦州医科大学, 辽宁 锦州 121000
3 中国人民解放军总医院第一医学中心, 北京 100853
光学相干断层扫描(Optical Coherence Tomography, OCT)凭借其无创、实时、高分辨率等优势逐步在多个临床领域得到了应用。近年来, 随着技术的不断进步, OCT在技术基础之上发展了很多全新的技术模式, 例如光学相干断层扫描血管造影(Optical Coherence Tomography Angiography, OCTA), 三维光学相干断层扫描(3-Dimensional Optical Coherence Tomography, 3D-OCT), 高清晰度光学相干断层扫描(High-definition Optical Coherence Tomography, HD-OCT)等。文章主要对OCT技术在良恶性疾病的诊断和应用方面进行综述, 客观分析其优缺点, 并对其发展进行展望。
光学相干断层扫描技术 临床应用 Optical Coherence Tomography OCT OCT clinical application
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201800
2 中国科学院大学, 北京 100049
3 中国科学院上海高等研究院上海同步辐射光源先进成像与工业应用研究部, 上海 201204
设计和加工了一台相位补偿的压电变形镜,使用干涉仪离线表征了其压电变形性能,并提出迭代全局优化算法,实现了变形镜对目标面形的快速高精度逼近。结合X射线散斑扫描技术,在光束的聚焦模式下测试了变形镜的在线相位补偿性能和对聚焦光斑尺寸的优化能力,结果显示,初始的43.4 μm焦斑尺寸经相位补偿后被压缩到了12.9 μm。上述研究为上海同步辐射光源的快速相位补偿提供了可能。
X射线光学 X射线变形镜 相位补偿 X射线散斑扫描技术 硬X射线聚焦 同步辐射
