基于时间相关单光子计数的非接触式荧光层析成像系统

基于时间相关单光子计数(TCSPC)技术原理,研究了一套面向早期乳腺癌检测的时域荧光层析成像系统.系统采用非接触式空间光扫描测量方式,相对于传统的光纤接触式测量方法,可增大空间采样量、减小测量误差、提高空间分辨率.通过仿体实验对系统的成像质量进行了验证,结果表明:单目标仿体实验能较好地对荧光产率与寿命进行重建;在双目标仿体荧光产率的重建中,可有效对中心距为20 mm、边距为15 mm的目标体进行分辨,且对不同浓度荧光剂目标的重建具有较好的线性.实验结果证明系统应用于乳腺检测的可行性,进一步发展可有望应用于临床乳腺成像中.

PMT光子计数系统的非线性误差及灵敏度

本文简单介绍了光子计数系统的工作原理和特点。重点从理论上分析了非线性误差的来源,导出了相应的误差估计公式。文章还对光子计数测量结果的信噪比、灵敏度和线性应用之条件等问题进行了一些讨论,并给出了相应的实验结果。

基于单光子探测的LiDAR三维点云数据处理方法设计

针对移动曲面拟合法在处理三维点云数据时需要人为干预阈值的主要缺点,引入数学形态学的腐蚀运算,在处理采用TCSPC技术的机载激光测绘雷达获取的曲面目标物形成的三维点云数据的背景下,提出了"基于数学形态学改进的移动曲面拟合算法"。同时,为了提高数据利用效率,避免信息丢失,提出了"先去噪,再补点,后迭代"的去噪处理思想,在不降低数据密度的情况下,高效、稳健地进行噪声处理,在噪声水平为50%的情况下,总误差可以降至3.9%。

基于单光子阵列相机的激光测速

提出一种基于单光子阵列相机的激光测速方法,该方法可以在单光子量级的回波强度下,同时实现对目标横向速度和径向速度的测量。搭建了一套室内阵列测速激光雷达系统,验证了阵列时间相关单光子计数技术对运动目标进行横向和径向测速的可行性。通过信号预处理方法从空间和时间两个维度滤除背景噪声,利用质心检测和峰值检测确定目标的时变三维空间坐标,利用最小二乘法进行数据的线性拟合获得目标的横向和径向速度值。结果表明,帧积累数与最佳的测速性能有关。该方法可以在微弱的光照环境下实现对远距离运动目标的速度测量,未来还有望实现目标速度图像的获取,为远距离复杂运动目标的识别提供技术支撑。

基于模板的光辐射分析攻击

根据密码芯片光辐射的数据相关性,利用时间相关单光子计数技术搭建了光辐射分析实验平台,对基于模板的光辐射分析攻击进行分析。通过对光辐射迹进行模板刻画、构建策略和匹配方法的讨论,结合密码芯片光辐射的数据相关性,采用基于光辐射汉明重量模型的方法进行模板构建,并选取高级加密标准(AES)加密算法第一轮加密的S盒输出作为攻击点,结果表明基于该方法的模板匹配相较汉明距离等其他模型具有更加精确的匹配度。成功实施基于模板的光辐射分析攻击。

苯并噁唑类荧光增白剂加和增效的研究

加和增效效应(synergestic effect)表现为两种物质加和之后性能的相互叠加,可通俗地表达为“1+1】2”。加和增效效应已被应用于染料、颜料、表面活性剂、医药及感光材料等许多领域。例如荧光增白剂的加和增效,可提高其鲜艳度,超增感剂与增感染料的加和,可大大改善卤化银感光体系的光谱敏感范围和感光度。然而。

铝离子对辅酶NADH分子荧光增强和构象变化的影响

烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)是生物体内重要的辅酶分子,在细胞能量代谢中发挥着关键作用。金属离子可以影响NADH所参与的酶促反应,其中铝离子(Al^(3+))对神经系统具有毒性,可以引发神经退行性疾病。因此,Al^(3+)和NADH分子间相互作用的研究有助于了解Al^(3+)对生物体内TCA循环和酶促反应的影响,具有重要的生物学意义。本文采用紫外-可见吸收和稳态荧光光谱,结合时间相关单光子计数技术(TCSPC),研究了Al^(3+)对水溶液中NADH的本征荧光光谱和分子构象变化的影响。紫外-可见吸收光谱显示,NADH与Al^(3+)的结合不会改变NADH分子腺嘌呤和烟酰胺两个本征发色团的吸收特性。为避免NADH分子内两个本征发色团之间的荧光共振能量转移效应的影响,采用340 nm作为激发波长,比较了NADH与Al^(3+)作用前后的荧光特性。实验结果证实,Al^(3+)可以与NADH焦磷酸盐桥上的两个氧原子相结合,使NADH分子的结构变得相对更加刚性,从而抑制NADH分子在溶液中的转动等非辐射过程,导致NADH分子平均荧光寿命增加,最终引起NADH分子荧光强度随Al^(3+)浓度的增加而线性增强。进一步,采用NADH本征荧光寿命振幅比的研究方法表征了NADH分子在溶液中的两种主要构象形式:腺嘌呤和烟酰胺相互堆积的折叠构象以及腺嘌呤和烟酰胺相互分离的展开构象。研究发现,Al^(3+)会打破溶液中NADH分子展开构象和折叠构象的平衡状态,促使辅酶NADH分子的展开构象转变为折叠构象,最终达到新的动态平衡,并且当NADH和Al^(3+)以不大于1∶2的浓度比结合时,NADH分子两种构象的振幅比与铝离子浓度的对数间存在线性关系,在Al^(3+)浓度检测等领域具有良好的应用前景。

光谱仪器

TH744.1//O657.319 2003042456皮秒分辨荧光光谱测量的延时分幅扫描单光子计数技术=Picosecond-resolving of fluorescence spectrum measurementwith delay-frame-scanning single photon counting tech- nique[刊,中]/任兆玉(西北大学光子学与光子技术研究所.陕西,西安(710068)),王水才…∥激光杂志.-2002,23(2).-42-44介绍并分析了一套以雪崩光电二极管(APD)为探测手段的皮秒分辨延时分幅扫描单光子计数荧光光谱测量装置,该装置具有高信噪比和高灵敏度,可对5 pW的荧光信号快速响应。创新性地采用了延时分幅扫描技术,最大限度地发挥光电探测器优越性,将系统的时间分辨率提高了16.7倍。该技术可以广泛地应用于光生物和光化学反应中的超快过程研究6图2参8(李瑞琴)TH744.1 2003042457小型线形可变滤光片分光的可见成像光谱仪及其特性研究:Research of image spectrometer using linear variable interferencefilter[刊,中]/徐晓轩(南开大学光子学中心.天津(300071)),林海波…∥光谱学与光谱分析.-2002,