吸收散射性三维矩形介质内辐射源项的反问题

提出了一种由边界出射辐射强度反演吸收散射性三维矩形介质内辐射源项分布的方法。该方法是在辐射传递方程离散坐标近似的基础上，用求目标函数极小值的共轭梯度法进行反演计算。通过对介质辐射特性、光学厚度等参数对反演精度影响的分析，结果表明，即使存在测量误差，本文所提出的方法可较精确地反演辐射源项。

含吸收散射粒子半透明介质层的容积吸收特性分析

将 Mie散射理论与蒙特卡罗法相结合分析了含吸收散射粒子半透明介质层的容积吸收特性。考虑了半透明入射表面的折射与反射、不透明壁面的漫反射、半透明介质的吸收以及粒子系的吸收和独立多次非规则各向异性散射。直接由粒子复折射率、粒径及入射辐射波长等基本参数 ,根据 Mie散射理论确定粒子系的吸收、散射因子以及非规则的各向异性散射分布。计算分析了介质层光学厚度、粒子复折射率、尺度参数、粒子系特征参数以及锥形入射时的入射倾角和锥形角对介质层容积吸收性能的影响。

介质吸收散射对半透明涂层表面双向反射特性的影响

对表面光滑、基底面漫射的吸收-散射性半透明涂层,通过建立入射光谱的辐射传递模型,采用蒙特卡罗法求解分析了涂层光学厚度、介质散射及基底面反射对涂层表面双向反射特性的影响.结果表明,即使在不考虑涂层表面Fresnel反射的条件下,吸收-散射性半透明涂层的反射也呈现明显的各向异性,其BRDF分布与吸收性半透明涂层的BRDF特性有明显差别.

基于CMPCC二维面波的吸收散射综合分析法

多道瞬态面波方法(MASW)在铁路路基质量及岩溶注浆检测中有许多应用,但分辨率不高限制了MASW更广泛的应用.针对MASW存在的问题,共中心点互相关(CMPCC)二维面波方法显著地提高了横向分辨率.但在复杂地下结构的情况下,CMPCC通过对频散曲线一维反演重构获得的二维横波断面,有可能畸变或损失大量地下信息,造成分析解释错误.通过大量数据对比分析研究,首次定义了表征面波传播的动力学参数——吸收散射系数,提出了基于CMPCC二维面波的吸收散射综合分析法(ASCA):(1)将表征面波传播动力学性质的吸收散射系数(AS)和运动学性质的相速度c一并综合分析,提高了空间分辨率及对异常性质解释的准确性;(2)继承了CMPCC方法优点,放弃了对频散曲线进行一维反演,数据处理没有人为影响,图件简单直接,易于分析;(3)在地基沉降与塌陷、地基处理与注浆检测、黄土湿陷、活动断层位置确定等浅层勘察中有着广泛的应用前景.

近红外光谱范围人肝癌变和热凝固导致组织吸收和散射特性的变化

研究了人肝的癌变及热凝固导致其对710,730,750,770,790,810,830,850,870和890nm的钛宝石激光的吸收和散射特性的变化,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取肝组织的吸收和散射特性参数。结果表明人肝的癌变导致其吸收系数发生了显著的减小,其变化的最大值在850nm,其值为86.12%,而变化的最小值在750nm,其值为82.65%。正常人肝组织热凝固导致其吸收系数明显变化,其吸收系数的变化的最大值在710nm,其值为79.55%,而变化的最小值在790nm,其值为0.72%。人肝癌组织热凝固导致其吸收系数显著地增大,其变化的最大值在810nm,其值为78.69%,而变化的最小值在710nm,其值为38.16%。人肝的癌变导致了肝组织的散射系数发生了显著的增大,其变化的最大值在710nm,其值为158.37%,而变化的最小值在890nm,其值为136.03%。正常人肝组织热凝固导致其散射系数显著地增大,其变化的最大值在890nm,其值为632.92%,而变化的最小值在710nm,其值为587.40%。人肝癌组织热凝固导致其散射系数显著地增大,其变化的最大值在810nm,其值为384.25%,而变化的最小值在710nm,其值为330.86%。肝组织的吸收和散射特性的变化也随着激光波长的变化而变化。

良性前列腺增生组织对钛宝石激光的吸收和散射特性

研究了经尿道等离子体双极电切除术(PKRP)切除和经尿道前列腺电切术(TURP)切除的前列腺增生(BPH)组织对640,660,680,700,720,740,760,780,800,820,840,860和880nm波长的钛宝石激光的光学特性及其差异,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的吸收和散射特性参数。结果表明:PKRP和TURP切除的BPH组织对这13个不同波长的激光的吸收系数和约化散射系数都是随着激光波长增大而明显减小的,PKRP切除的BPH组织对这同一波长的激光的吸收系数和约化散射系数都明显较TURP切除的BPH组织对相应的波长的激光的吸收系数和约化散射系数要小,PKRP和TURP切除的BPH组织的吸收系数以及约化散射系数的最大值都在640nm,其值分别为(0.885±0.022)和(0.955±0.024)mm-1以及(1.564±0.039)和(1.658±0.042)mm-1,其差异分别为7.91%以及6.01%,其最小值都在880nm,其值分别为(0.443±0.011)和(0.455±0.011)mm-1以及(1.117±0.028)和(1.197±0.030)mm-1,其差异分别为2.71%以及7.16%。PKRP和TURP切除的BPH组织对660nm的吸收系数的差异最大,其值为8.95%,其差异最小在860nm,其值为1.75%,PKRP和TURP切除的BPH组织对800nm的约化散射系数的差异最大,其值为9.13%,其差异最小在640nm,其值为6.01%。

气溶胶粒子散射和吸收特性对复折射率依赖性的数值研究

利用米散射理论数值计算分析了尺度参数为0.1~100时球形典型气溶胶粒子的散射和吸收特性对复折射率的依赖性关系。气溶胶粒子复折射率的实部和虚部是一个有机的整体,粒子复折射率的实部和虚部可以分别影响其散射和吸收特性。若实际大气气溶胶粒子大多是成核模态和积聚模态的小粒子,基于气溶胶的散射和吸收特性可以获得其复折射率的唯一解。但是,如果大气中存在大量的粗模态粒子时,气溶胶散射和吸收特性对其复折射率的依赖性较为复杂,只有选择有限的合适复折射率库区间,才有可能获得更合适的有效复折射率。

热凝固致良性前列腺增生组织在590～1064nm的吸收和散射特性的变化

研究了自然的和热凝固的良性前列腺增生(BPH)组织在590～1064nm光谱范围的光学特性及其差异,实验采用带积分球附件的分光光度计以及反向倍增法获取组织样品的吸收和散射特性参数。结果表明:热凝固导致BPH组织在590～1064nm光谱范围的吸收系数明显地减小的,自然的和热凝固的BPH组织的吸收系数都有一个峰值在990nm处,其值分别为0.438和0.416mm-1,自然的和热凝固的BPH组织的吸收系数的最大差异在1064nm,其值为86.79%,其最小差异在920nm,其值为4.74%。热凝固导致BPH组织在600～1064nm光谱范围的约化散射系数明显地增大,而在590nm处,热凝固导致BPH组织的约化散射系数却是明显地减小,自然的和热凝固的BPH组织的约化散射系数都有一个峰值在970nm处,其值分别为1.090和1.449mm-1,其另一个峰值都在1050nm处,其值分别为1.116和1.627mm-1,自然的和热凝固的BPH组织的约化散射系数的最大差异在1060nm,其值为47.73%,其最小差异在600nm,其值为4.86%。

热作用致良性前列腺增生组织对KTP/Nd:YAG激光的吸收和散射特性变化

研究了热作用下的良性前列腺增生(BPH)组织对532 nm的KTP和1064 nm的Nd:YAG激光的吸收和散射特性的变化及其差异,实验采用双积分球测量系统以及反向倍增法获取BPH组织的吸收和散射特性。结果表明:热作用下的BPH组织对532 nm和1064 nm的吸收系数和约化散射系数都是随着加热温度的变化而变化的,在20℃到80℃的温度范围内,BPH组织对532 nm的吸收系数和约化散射系数都分别显著地较其对1064 nm的吸收系数和约化散射系数要大,其对532 nm和1064 nm的吸收系数的最大值都在20℃,其值分别为1.663 mm-1和0.127 mm-1,最小值分别在50℃和70℃,其值分别为0.864 mm-1和0.034 mm-1,其对532 nm和1064 nm的吸收系数的最大差异在70℃,其值为2647%,其对532 nm和1064 nm的约化散射系数的最大值都在80℃,其值分别为2.036 mm-1和1.421 mm-1,最小值分别在50℃和70℃,其值分别为1.499 mm-1和0.246 mm-1,其对532 nm和1064 nm的约化散射系数的最大差异在70℃,其值为555%,在70℃的热作用下BPH组织达到完全热凝固,其对532 nm和1064 nm的吸收和散射特性的差异达到最大值。

吸波微粒的散射和吸收特性

利用Lorenz-Mie散射理论,解出了吸波涂层中吸波微粒的散射、消光和吸收特性.讨论了吸波微粒在粒径不大于100μm范围内的散射与吸收特性:吸波微粒在此粒径范围内吸收远大于散射,在考虑涂层中的辐射传输时散射可以忽略不计;磁性粒子由于磁损耗,其吸收远大于具有相同介电常数和粒径的非磁性粒子;与非磁性粒子不同,在此范围内磁性粒子具有很强的前向散射性质.

用于16.7MeV脉冲高能γ探测的散射吸收方法研究

在理论分析计算的基础上，提出了基于康普顿效应的散射吸收探测方法，该方法能实现高低能γ灵敏度比值达10^6～10^8，且对高能γ灵敏度较大，为10^21-10^16C·cm^2，其性能指标在一定程度上优于目前使用的基于磁分析器与Cherenkov探测器的高能叮探测方法指标。

X射线与非晶硒作用中的散射光子重吸收研究

本文对光电吸收占优的条件下 ,X射线与非晶硒作用中产生的散射光子重吸收作了较为详细的研究 .结果显示 ,有相当一部分散射光子被非晶硒重吸收 ;随着入射光子能量的升高和非晶硒膜层厚度的加大 ,因散射重吸收而增加的能量吸收与初级作用中能量吸收的比值增大 .这表明对于能量较高的入射 X射线光子和厚的非晶硒膜层 ,散射重吸收将对 X射线成象过程产生一定的影响 .

具有核壳结构球形微粒的电磁波散射与吸收

基于核壳双层结构球形微粒的电磁波散射与吸收理论,对空心核壳、实心核壳的电磁波散射、吸收特性进行分析,讨论了电磁波波长与微粒粒径不同比例下的核壳结构几何参数、物理参数对入射电磁波散射和吸收的影响．

强吸收弱散射介质下的鬼成像实验研究

为了提高复杂环境下的成像质量,通过鬼成像的方法,设计出相应的实验架构。为了更直观地描述成像质量,引入参数峰值信噪比(PNSR)来具体衡量成像质量。实验结果表明,散射噪声对鬼成像没有影响,同时,在散射不变而吸收性不断增强的情况下,鬼成像相比于传统成像,成像质量更加稳定,抗干扰能力更强。

团聚形核壳结构冰晶粒子的激光散射特性

地空链路无线光通信链路上,云层是影响激光传输散射特性的主要因素之一,主要是由水滴、冰水或者具有其他混合的核壳结构冰晶粒子等组成。建立了考虑晶核以及中间混合层结构的2、8和39个球形核壳结构团聚冰晶粒子模型,分析了晶核尺寸对于理想团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数的影响;且通过对均匀混合层折射率的计算,对比了纯冰晶、理想核壳和考虑中间混合层的核壳三种多球团聚形冰晶粒子散射强度随散射角度的变化情况。数值结果表明:理想核壳结构和中间混合层的核壳结构对冰晶粒子的散射特性影响较大;相同条件下,三种不同团聚形核壳结构冰晶粒子消光、吸收和散射系数存在显著差异。该研究结果对冰晶粒子的散射特性研究结果更为精确,为开展无线光信号在随机分布冰云中的传输分析奠定理论基础。

乳蛋白溶液的表观光散射特性研究

根据吸收介质中近场散射辐射的非指数形式吸收及牛乳中乳蛋白的类球形结构,应用表观吸收参量从理论上分析乳蛋白溶液的表观散射、表观吸收以及它们的总和,即表观消光等光散射特性。所得表观理论值与实际消光值在粒度参数小于10的情况下误差小于0.1%,若将表观散射参量应用到乳蛋白含量的测量,将大大提高测量结果的准确度。

烃相态评价技术在薄差储层中的创新应用

随着资源劣质化程度加剧,储层呈现薄、低渗、低丰度及强非均质性等特点,薄差层油气显示的发现成为随钻解释评价的难点。烃相态评价技术采用红外非散射吸收光谱检测地层中烃类物质组成及含量变化规律来定性定量快速评价储层的流体性质,该技术分析速度快(分析周期≤8 s)、采集参数维数多、分析谱图可视化程度高、效果直观,经实践检验对高钻速下的薄差层油气显示、储层非均质性及油层底部见水的评价效果显著,具有较好的现场推广价值。

非球形簇团核壳结构粒子的激光散射特性

在冰晶粒子异质核化理论基础上,建立了椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子模型,利用离散偶极子近似法(DDA)数值计算同一入射波长下,有效尺寸对核壳结构冰晶粒子消光效率、吸收效率和散射效率的影响、中间均匀混合层对核壳结构冰晶粒子散射强度的影响以及Mueller矩阵元素随散射角度的变化情况。数值结果表明:随着有效尺寸的增大,椭球形、六角平板和六角棱柱3种簇团形核壳结构冰晶粒子的消光效率、吸收效率和散射效率随着有效尺寸的增大分别呈现不同的变化趋势;在相等尺寸条件下,散射强度随散射角度的变化情况与粒子形状有密切关系,且相比于椭球形和六角平板两种簇团形核壳结构冰晶粒子,六角棱柱核壳结构冰晶粒子的前向散射强度最大,散射强度随散射角度的变化曲线振荡更明显。根据Mueller矩阵元素随散射角度的分布情况,可以看出六角棱柱簇团形冰晶结构的散射方向最明显,前向散射强度最大,六角平板和六角棱柱簇团形冰晶结构的Mueller矩阵元素相对球形和椭球形在后向散射场区域的偏差更明显。论文的研究结果为进一步分析复杂冰晶粒子的散射特性,开展高空云层中各种复杂几何形状簇团冰晶粒子的散射特性研究和分析提供支持。

基于Kubelka-Munk的矿物颜料分布映射模型研究

矿物颜料作为我国古代彩绘所用的主要颜料,部分颜色经过岁月洗礼发生褪变色现象,其色彩复原已成为研究的重点之一,矿物颜料的识别和分布映射是色彩复原的重要依据。本研究首先阐述了矿物颜料的光学特性,并构建了土红、雌黄等矿物颜料的吸收散射数据库;其次,基于人眼的视觉感知特性,构建修正的双常数Kubelka-Munk模型以获得色块的浓度分布映射图谱;最后,通过吸收散射数据库计算出各匹配色的光谱反射率以及色度值,以光谱匹配度和CIEDE2000色差来验证模型的精度。实验数据表明,本研究所提出的模型能够较好表征色块的浓度值,模型预测浓度误差的平均值为1.838%。该方法能够较好地反映矿物颜料的浓度分布情况,对古代彩绘的计算机复原有一定的参考价值。

核壳结构粒子与群粒子光学散射特性研究

为探究近红外波段下气溶胶粒子的散射特性,基于离散偶极子近似法,对黑碳和硫酸盐气溶胶内混合核壳结构粒子及同种气溶胶粒子的2种假设结构的光学散射特性进行研究。编译构建以黑碳为核、硫酸铵为壳的核壳结构粒子模型,模拟计算特定入射方向的入射波长(875、1020、1640、2000 nm)下粒子的消光效率因子、散射效率因子、吸收效率因子、不对称因子及单次散射反照率随有效粒径的变化。数值计算结果表明:在同一入射波长下,随着有效粒径的增大,单核核壳粒子、二核团簇粒子、三核团簇粒子的消光、散射、吸收效率因子主要呈先增后减趋势,且3种粒子的散射、消光效率因子相差不超过10%。随着核粒子数增加,粒子结构半径增大,效率因子峰值后移。在4个波长下,多核团簇粒子的不对称因子平均比单核核壳粒子大0.1777、0.1960、0.2900和0.3131,而2种多核粒子的不对称因子平均仅相差0.096。在有效粒径相同的情况下,单核核壳粒子的单次散射反照率基本高于多核粒子,波长越大差异越明显。该研究结果可对复杂大气环境下气溶胶粒子的光学散射特性、污染物及气候效应监测等领域的分析提供一定的参考价值。