便携式太赫兹时域光谱仪的研制

太赫兹时域光谱分析技术通过测量太赫兹脉冲波形获得宽频带的光谱信息,根据光谱表现的丰富特征可以对危险性或有害性物质进行探测鉴别,在安全检查和质量控制领域有广阔的应用前景。为了将这项技术应用于实际检测中,设计研制了便携式的太赫兹时域光谱仪样机。通过优化光路和机械结构,系统具备良好的便携性;通过连续扫描光学延迟线实现了对太赫兹光谱的快速测量。经测试,光谱带宽达到0.1 THz^2.8 THz,光谱分辨率好于50 GHz,动态范围达到46 dB,测量时间为10 s。与传统的太赫兹时域光谱仪相比,所研制的样机具有结构紧凑和测量速度快的优点,满足实用化需求。

光谱学方法结合化学计量学用于癌诊断研究

对近年来采用多种光谱学方法对癌诊断研究工作进行了简要综述。利用电感耦合等离子体原子发射光谱分析(ICP-AES)法对人血清中微量元素含量进行了测定,将双向联想记忆神经网络(BAM)用于建立微量元素与肺癌、肝癌和胃癌之间的关系,建立了分类鉴定模型;利用近红外光谱技术非破坏无损检测的特性,采用化学计量学方法对子宫内膜癌组织的近红外光谱(NIRS)进行特征变量提取,用模糊规则专家系统建立诊断模型,取得了满意的结果;建立了一种基于粒子群优化(PSO)方法对近红外光谱变量进行选择,然后采用支持向量机(SVM)建立诊断模型;太赫兹时域光谱(THz-TDS)技术是近年来受到重视的一种非破坏无损检测方法,由于其辐射能量低,因此对于生物样品检测具有很好的发展前景。采用THz-TDS技术对子宫颈癌组织进行测试,对这些癌组织的THz光谱采用导数光谱、正交信号校正(OSC)等光谱预处理方法减少干扰成分和变量选择后,分别采用模糊规则专家系统(FuRES)、模糊优化联想记忆网络(FOAM)、支持向量机(SVM)和偏最小二乘判别分析(PLS-DA)等方法建立分类模型,均取得了较满意的结果。这些研究结果为研究癌的发生和发展提供了有用的信息,为癌的早期诊断提供了新的方法。

基于太赫兹时域谱分析的常见包裹物屏蔽下食品药品检测方法

食品和药品的检测在民生领域中具有重要的应用价值,为此提出一种基于太赫兹时域谱分析的检测方法。使用太赫兹时域光谱探测技术研究不同包裹物覆盖下物质的太赫兹谱特性,并对高相对湿度条件下的太赫兹样品探测技术进行研究。采用一种简单有效的谱减法处理样品光谱中的水汽吸收干扰,并计算样品在太赫兹波段的折射率和吸收系数。通过计算不同包裹物屏蔽下样品的折射率和吸收系数,所提方法可以准确分辨样品种类。

基于太赫兹时域光谱技术的伪色彩太赫兹成像的实验研究

提出了一种伪色彩太赫兹成像技术.通过引入频域色彩区间积分,建立了一套基于太赫兹时域光谱技术的伪色彩太赫兹成像系统,实验分别研究了乳糖和对氨基苯甲酸两种不同白色化学粉末的伪色彩成像和灰度成像,研究了不同颜色区间定义对伪色彩图像的影响,讨论了利用不同频率信息成像系统所能达到的空间分辨率.研究结果表明,伪色彩成像技术可以将不同的物质信息同时成像在一张太赫兹图像中,通过不同物质在太赫兹图像中呈现出的颜色差别来区分不同的物质及其分布.克服了传统的太赫兹灰度成像技术中,需要多张图像来区分不同的物质的问题,提高了成像速度,降低了筛选难度.利用高频信息进行伪色彩成像,可以将系统成像的空间分辨率提高到0.4 mm.伪色彩成像方式可以更直观快捷地显示样品的基本属性,对于实现太赫兹安检的初检和快速筛选具有重大的现实意义.