基于激光诱导荧光光谱技术的生物质热反应过程研究进展

深入了解生物质的热解、燃烧特性以及碱金属的生成特性是生物质清洁高效利用的理论基础。传统的测量手段由于测量精度低以及时间滞后等问题,对于生物质热反应过程认识存在不足。激光诱导荧光(LIF)技术具有非接触、实时在线、高空间分辨率、连续性等优点,其用于生物质热反应过程的研究报道越来越多。本研究主要综述了近年来LIF技术在生物质热解过程、燃烧过程及燃烧过程中碱金属释放特性的应用进展,分析了不同反应条件下生物质热解过程中挥发分的生成演化行为及其形成机理,阐述了生物质燃烧过程中火焰结构信息及碱金属的释放迁移转化特性,提出了当前研究存在的一定不足及未来研究方向。

激光诱导组织自体荧光光谱技术在消化道恶性肿瘤早期诊断中的应用

激光诱导自体荧光(laserinducedauto-fluorescence,LIAF)光谱是近年发展起来的肿瘤诊断新方法,与其他传统诊断方法相比,具有灵敏、快速、简便、无创伤及无毒副作用等优点。该文综述LIAF光谱技术在消化道恶性肿瘤早期诊断中的应用。

激光诱导自体荧光技术与大肠癌的早期诊断

就激光诱导自体荧光技术的历史发展、基本原理及其用于大肠癌早期诊断的科学依据和使用方法进行了阐述 ,并说明荧光早期癌诊断技术在临床工作中的实际应用 ,对建立大肠癌早期实时诊断专家系统提出展望 ,揭示了在诊断领域新技术与医学结合的重要性。

利用平面激光诱导荧光技术测量燃烧场内NO的浓度分布

介绍了平面激光诱导荧光的原理及实验装置,利用可调谐OPO激光器,在甲烷 空气火焰及一些高能燃剂燃烧火焰中测得了NO分子在不同压力、不同燃烧时刻的系列荧光谱线及二维浓度分布,并给出实验结果分析。

面激光诱导荧光技术用于快速液液微观混合研究

建立了面激光诱导荧光技术研究液液微观混合过程的实验方法,在无干扰流场条件下,研究了毫米尺度流道内、错流接触的两股液膜的时空混合行为,以可视化的手段揭示了液液微观混合过程的二维瞬态浓度场,发现了液膜快速错流接触后形成的有序波形涡结构,涡的尺度大小为1～2mm,涡的发展过程是影响两股流体混合的主要因素.同时建立了混合过程的定量表征方法,用混合液膜中组分的离析度(intensityofsegregation,IOS)定量描述了混合过程所达到的程度,获得了不同液膜流速下液液混合过程IOS值随着液体流动方向的变化趋势图,并分析了两股液膜之间的速率比以及混合液膜的Reynolds数对混合过程的影响.

激光诱导荧光技术在液体混合可视化研究中的应用

在研究混合过程的多种实验方法中,定量的可视化测量技术不仅可同时显示流场中各位置混合效果的差异,还可直观地反映混合过程随时间的变化规律。其中,激光诱导荧光技术具有测量精度高、无干扰流场、实现方式简单等优势,是用于检测化工过程流动-混合行为的先进测试技术。对该技术的测试原理、实现方式进行了详细的介绍,探讨该技术在可视化液体混合过程以及反应流混合过程的研究进展。

激光诱导大肠癌自体荧光光谱实验研究

本研究采用激光诱导自体荧光诊断系统对30例大肠癌组织标本荧光光谱随机信号进行采集,并基于M atlab软件,通过功率谱法和神经网络感知器法,进行信号处理及自动诊断分类,获得了较好的临床诊断敏感性和特异性,为大肠癌自体荧光光谱智能诊断系统的开发打下坚实的基础。

复合激光诱导荧光定量标定技术及其对喷雾特性研究的应用Ⅰ:燃油喷雾当量比定量标定方法

应用复合激光诱导荧光技术建立了定容燃烧弹中荧光强度和喷雾浓度间关系的定量标定方法,获得柴油喷雾气相、液相浓度量化数值,并针对影响定量标定的各种环境因素开展了深入的量化研究。试验中分析了荧光强度和气相喷雾浓度间的系数(Kvapor)随环境条件改变时的变化情况并发现:系数Kvapor随环境压力升高而降低;环境气体成分的变化对系数Kvapor并没有明显影响;环境温度升高使得系数Kvapor呈现先上升后下降的趋势,600K左右是拐点位置,600K以前随温度升高而升高,600K以后随温度升高而快速下降。最终,根据试验结果建立了系数Kvapor随环境温度和环境压力变化的三维Map图,并应用其获得喷雾气相当量比浓度数值和液相浓度数值的定量结果。

复合激光诱导荧光定量标定技术及其对喷雾特性研究的应用Ⅱ:喷射参数和环境参数对喷雾特性的定量分析

在改变喷射控制参数和环境参数的喷雾特性研究中,应用定量标定的试验结果深入开展了喷油压力、喷孔孔径、环境密度和环境温度对喷雾各个特性参数影响的研究。研究中发现,提高喷射压力能提高喷雾动能,加速液相喷雾的破碎、促进液相蒸发形成气相喷雾,提高贯穿速率,有利于喷雾的扩散和蒸发。小孔径的喷油嘴,虽然能够减少贯穿距离,但也同时减弱了喷雾和空气的混合空间范围;由于小孔径促进了喷雾的破碎和蒸发,气相喷雾分布均匀程度明显提高。环境密度高的条件下明显减小了喷雾的贯穿距离,这样虽然导致喷雾的扩散速率降低,但由于单位体积内气体量的大幅增加,加快了环境气体和喷雾之间的互相作用,更容易形成气相。环境温度对喷雾的蒸发速率起关键作用,液相喷雾贯穿距离随温度升高而减小,同时,气相最大当量比出现时间提前,这些说明环境温度升高,加速了环境气体和喷雾间的热交换,提高了喷雾的蒸发速率,最终促进气相快速形成。

激光诱导自体荧光光谱区分大肠癌组织与大肠正常组织

目的探讨应用激光诱导自体荧光(LIAF)光谱方法诊断大肠癌的可行性,并确立判断依据。方法收集 32 例大肠癌手术切除的离体标本及相对应的大肠正常组织。采用 Nd :YAG 三倍频调Q激光器(波长380nm)和光学多道分析仪(OMA),观察大肠癌标本的激光诱导自体荧光光谱,根据大肠癌组织和大肠正常组织的激光诱导自体荧光光谱特征规律,寻找能够区分两者的光谱差异,得出判断依据,并与病理切片检查结果比较。结果大肠癌组织和大肠正常组织的 LIAF 光谱形状相似,均为双峰结构,大肠癌组织 LIAF 光谱强度及主、次峰强度明显低于大肠正常组织(P <0.001)。LIAF 光谱主峰波长 475 nm,次峰波长 550 nm,且大肠癌组织在 640 nm 处,荧光光谱强度高于大肠正常组织。去除背景光后取上述各点集成荧光强度比值 X1= (I475- I550)/I640,X2=I475/I640,X3= I550/I640 为参数 , 采用改进的神经网络模型 , 建立数学判别方程 W="( 6.184375!X1)2+(1.987699!X2)2+(2.965413!X3)2+0.2,若 W≥12 判为大肠正常组织,若 W<12 判为大肠癌组织。采用 100 个抽样标本进行模型检验,识别的准确率为 94%。结论激光诱导自体荧光(LIAF)光谱可用于区分大肠正常组织与大肠癌组织。

大肠癌组织激光诱导自体荧光光谱规律

目的探讨大肠癌组织激光诱导自体荧光(LIAF)光谱规律。方法以Nd:YAG三倍频调Q激光器(波长380nm)和光学多道分析仪(OMA)系统,自正常大肠组织、癌旁组织至癌组织,分别连续检测18例大肠癌手术标本的LIAF光谱。结果大肠正常组织、癌旁组织和癌组织的LIAF光谱形状相似,均为双峰结构,主次峰波长分别为475nm和550nm;主峰强度由正常大肠组织经癌旁组织至癌组织依次为1413.78±96.46、751.22±76.32和490.84±81.28,癌组织平均降低922.94,与正常组织相比,差异有显著性(P<0.001)。结论正常大肠组织、癌旁组织至癌组织LIAF光谱强度逐渐降低,光谱形状相似,主、次峰波长一致;癌组织的荧光强度低可能与激发光难于穿透癌组织激发到黏膜下层的荧光物质或(和)黏膜下层荧光物质减弱有关。

激光诱导荧光技术测量规整填料内的液体分布

介绍了利用激光诱导荧光技术(LIF)测量规整填料内的液体分布的实验方法,实现了液体分布的可视化,得到了液膜厚度和持液量等定量信息。利用LIF技术分别测量了3种物系在750Y型规整填料的实验装置内的液体分布。结果表明,表面张力和黏度都对填料表面上的液体分布有影响,但表面张力对液膜厚度和持液量的影响较大,是主要影响因素。

基于激光诱导荧光技术的煤矿水源识别研究

快速准确的识别煤矿含水层水源对于煤矿突水预警及灾后救援意义重大,针对传统水源识别耗时较长,不适宜构建在线式预警系统,提出使用激光诱导荧光技术用于煤矿水源类型识别的方法。利用激光激发待测水样,获取其荧光光谱,结合模式识别对水源进行快速辨识。实验采集了淮南矿区谢桥煤矿的两种纯水样本-老空水与砂岩水,并根据不同混合比配成5种混合水样进行实验。首先针对获取的水源荧光光谱中可能会存在的各种噪声及干扰信息,采用SG、 Normalize、 Gapsegment求导、 Detrend和MSC 5种常用的光谱预处理算法对光谱数据进行处理。其次针对荧光光谱数据量过大,对数据进行PCA降维,作为对比6种预处理方式(含原始光谱)主成分数皆取3,结果显示SG预处理累计贡献度最大,为97.26%;其次是原始光谱,为92.38%, Normalize与Detrend累计贡献度相差不大,分别为88.04%和87.59%, MSC为66.41%, Gapsegment最差,为22.65%。最后分别对PCA降维后的数据使用线性LDA以及非线性RBF-SVM模型进行识别对比。使用LDA进行建模, SG-PCA-LDA正确率最高,达到了98.86%,依据建立的LDA模型,对验证集数据进行识别, SG-PCA-LDA的正确率依然最高,为100%。使用RBF-SVM进行建模, Original-PCA-RBF-SVM, SG-PCA-RBF-SVM, Normalize-PCA-RBF-SVM正确率最高,皆为97.14%,依据建立的RBF-SVM模型,对验证集数据进行识别, Original-PCA-RBF-SVM和SG-PCA-RBF-SVM正确率依然最高,为97.14%。对比两类模型可以发现, LDA验证集正确率较建模集有一定的提升,而RBF-SVM验证集正确率较建模集有小幅度降低,说明LDA模型对于此煤矿水源荧光光谱数据的泛化能力较好,且成功率较高。结果表明, SG-PCA-LDA模型结合激光诱导荧光技术是一种较佳的应用于本地煤矿水源识别的方法,且验证了对老空水、砂岩水的纯水样和混合水样识别的可能性,可以推广到煤矿其他混合水源的识别中。

紫外激光诱导组织自体荧光诊断肺癌和肝癌

测量了３０８ｎｍ紫外激光诱导肺正常和癌组织各７例、肝正常和癌组织各６例在３１０ｎｍ至５５０ｎｍ波段的自体荧光，目的是根据光谱建立一种将正常组织与癌组织区别开来的方法。结果提示：癌组织与正常组织荧光光谱的主要区别是４６０ｎｍ附近次峰强度不同，从而导致了３４０ｎｍ处荧光强度与４４０ｎｍ处荧光强度比（Ｉ３４０／Ｉ４４０）不同。肺正常和癌组织平均Ｉ３４０／Ｉ４４０值分别为１．３０４±０．１９５和２．１２４±０．４１２（Ｐ＜０．０１）；肝正常和癌组织平均Ｉ３４０／Ｉ４４０值分别为２．３６３±０．６７０和１．６７５±０．２２０（Ｐ＜０．０５）。根据癌组织与正常组织Ｉ３４０／Ｉ４４０值差异，可把癌组织与正常组织区分出来，为早期诊断恶性肿瘤提供了一种新的方法。

电弧加热射流O_2激光诱导荧光技术温度测量

采用ArF准分子激光器作为激发光源来激励O2 Schumann Runge带系(B3Σ-u←X3Σ-g)193.3nm附近的转动吸收谱线,用紫外光电倍增管探测该带系256nm附近的荧光信号,建立了ArF准分子激光器O2激光诱导荧光流场测试系统。在建立O2单带测温模型和软件的基础上,利用Schumann Runge带系(10,2)带的荧光信号、测量了氧氩混合电弧加热射流的径向温度分布。结果表明:我们建立的ArF准分子激光器O2 LIF测试系统是成功的。

激光诱导荧光检测技术在小型底栖生物分离系统中应用的研究

介绍了激光诱导荧光检测技术在小型底栖生物分离系统的应用。设计小型底栖生物标本荧光检测方案,通过荧光染料虎红(rosebengal)光谱实验和激光诱导荧光检测系统光电信号模型分析,建立实验系统。由数据分析得到小型底栖生物荧光特性,为利用荧光检测技术分离沉积样品提供科学的数据支持。

激光诱导植物荧光寿命校正技术及其特性分析

激光诱导植物荧光寿命测量法是在植物荧光光谱分析法基础上开发的一种评估植物生长状况及环境监测的新技术。根据植物叶绿素荧光信号的物理特性,利用信息仿真技术开发了一种叶绿素荧光寿命校正方法,可提高植物叶绿素荧光寿命的测量精度。利用激光诱导叶绿素荧光寿命测量系统分别测得叶绿素荧光及其背景信号,先用解卷积法叶绿素荧光信号中分离出荧光衰减函数,可获取荧光寿命估计值。再结合叶绿素荧光寿命校正技术就能反演得到高精度的植物荧光寿命。仿真与实验结果表明:该方法可实现高精度的植物荧光寿命实时监测;并对不同含量的叶绿素提取液进行了测试,构建了植物荧光寿命与叶绿素含量的对应关系模型。未来该技术可用于遥感监测海洋、湖泊、河流中藻类植物的生物含量。