牙齿组织光学穿透深度有限元仿真分析

利用有限元方法对光在二维牙齿双层有限尺寸模型中传输的扩散方程进行求解,获取了光能在组织体内部的分布情况,并对牙釉质和牙本质在不同光学参量模型下的光学穿透深度进行仿真分析.结果发现,穿透深度随牙釉质散射系数的增大而减小,随牙本质的散射系数增大而增大.但牙釉质的穿透深度随散射系数的变化率(βe=0.00797)要远远大于牙本质(βd=0.000828).采用MonteCarlo随机统计方法验证了本文有限元求解扩散方程的正确性.

一种新的光学角度测量与补偿

石英晶体在切片过程中由于加工误差会引起两表面的不平行,从而影响对其晶向的判断.为了弥补这种缺陷,需要对上下两表面的倾角进行测量.本文对全自动X射线分选仪的晶体倾角测量问题进行了研究,用位置灵敏探测器探测被晶体反射的激光光斑,推导出了位置灵敏探测器探测到的坐标点随上下晶面夹角的关系式,并进一步分析了不同入射角,不同晶体厚度情况下位置灵敏探测器上的光斑形状.最后得出位置灵敏探测器纵坐标轴上的高度差和上下晶面夹角的近似线性的关系,发现当入射角为20°时误差最小,为5.306 2×10-6mm,选用这一入射角时的系统分辨率和测量范围分别为1.033″和15′.

基于面阵探测器的绝对轴角编码器的细分技术

为了解决码盘尺寸和分辨率之间的矛盾,提出一种基于面阵探测器的绝对式轴角编码及细分技术。该细分技术能够在不改变码盘现有编码方式的基础上提高编码器的分辨率,并且有利于码盘的安装和调节.码盘经过准直光束照明之后经过成像物镜放大,经光学放大后的码盘图像被面阵光电探测器接收,然后分别利用图像处理技术读取粗码和利用探测器像素的空间均匀性进行细分,得到由粗码和精码共同构成的角度信息.根据编码原理组建编码器系统并通过实验验证该细分技术的可行性.此外,对影响角度测量准确度的一些因素也进行了分析,分析表明,光照和对焦是2个影响测量的主要因素.实验中,系统可以将角分辨率由13位提高到18位.

两维悬浮式生物芯片及其检测方法研究

在目前悬浮生物芯片检测技术的基础上,提出了一种新颖的悬浮式生物芯片并行检测分析方法。液流推射装置产生平稳、均匀的悬浮式生物芯片溶液薄层二维微流场,使微球探针并行流入测试区域后暂时停止流动;用连续激光激发荧光,高灵敏度CCD凝结成像,实现悬浮式生物芯片的并行检测分析。采用液流周期性停止时间(100ms)与CCD曝光时间(100ms)相匹配的方法并行检测悬浮式生物芯片,每秒可检测约2000个微球探针信号。入射激光斜入射到检测面使激光光路与收集的荧光光路分离,极大提高了信噪比。采用窄带(带宽22nm)、高截止率(10-8)的滤色片有效地抑制了信号的串扰,相对误差可达3?0-5。

一维PSD瞬态响应特性的有限差分方法研究

基于有限差分方法 ,提出了一种新的PSDRC网络传输线模型模拟算法 利用该算法 ,得到了一维PSD在不同光信号激励下 ,从开始响应到进入稳态后的各个阶段的精确数值解 揭示了PSD电极对不同照射点的起始响应时间的差异正相关于光入射点与PSD几何中心之间的距离 在高速瞬态探测时 ,PSD器件参数限制了激励光脉冲信号的频率 ,其最高调制速率为 1/ (3.75Tc)

利用红外光谱和渐进因子分析研究牛血清白蛋白的热动力学过程

利用红外光谱和渐进因子分析（Evolving factor analysis,EFA）对水溶液中牛血清白蛋白（Bovine serum albu-min,BSA）的热动力学过程进行了研究.三因子EFA的结果表明加热导致了牛血清白蛋白的结构变化经历了轻微变化和剧烈变化两个阶段,它们分别发生在温度区间56-76℃和68-82℃.研究显示了渐进因子分析在解析水溶液中蛋白质温度相关红外光谱中的重大作用.

悬浮式生物芯片检测中的图像处理研究

介绍了悬浮式生物芯片的特点和检测方法,首次提出了完整的悬浮式生物芯片图像处理解决方案。使用预处理去除图像中的噪声并对图像予以增强,然后通过模式匹配技术识别样点,确定位置坐标,定位误差小于1个像素。用数学形态学方法圈定样点范围,并用掩模技术提取信号强度值。使用整体或局部法处理背景。结合图形化开发环境LabVIEW和IMAQ工具包进行整个图像处理的集成和实现。结果表明,该方法能有效完成悬浮式生物芯片检测中的图像处理任务。

光刻机技术现状及发展趋势

主要介绍了大规模集成电路制造中光刻工艺的技术现状和发展趋势。首先,在调研光刻机的研发和生产情况的基础上讨论了国内外光刻技术的现状;其次,重点分析了目前用于提高光刻机性能的各种关键技术;最后,简要介绍了下一代光刻技术的研究进展和发展方向。

用于傅里叶变换轮廓术的多频光栅设计方法的研究

针对傅里叶变换轮廓术(Fourier transform profilometry,FTP)的实际应用,在介绍FTP的基本原理基础之上,提出了几种多频光栅的设计和实现方法,通过多频光栅的设计,旨在提高FTP的测量精度和速度。

基于正弦相位编码的相机离焦标定

分析了光学系统离焦状态对基于正弦光栅的结构光相位的影响.基于正弦结构光相位与相机对焦状态无关的性质,提出了一种利用相移法正弦结构光编码显示面板对离焦相机进行标定的方法.使用Floyd-Steinberg Dithering算法消除了显示面板gamma变换带来的结构光相位计算误差.实现了相机在离焦状态下对标定物特征点的准确提取.标定结果重投影误差为0.17pixels.相机焦距的标定误差在0.39%以内.与传统方法相比提高了标定精度,为具有特殊成像范围的相机的标定提供了一种解决方案.

基于几何约束的自适应相位解包裹算法

提出一种通过相机和投影仪的空间几何约束来展开相位包裹的方法,只需要对结构光投影测量系统进行标定,不需要进行传统的时间或空间相位展开.通过投影单周期条纹得到物体的大致高度信息以确定虚拟深度平面,在虚拟平面z0min处,根据结构光系统的标定参数创建最小绝对相位图,物体的包裹相位逐像素与进行比较,即确定条纹级数,实现相位解包裹.该方法具有良好的鲁棒性,对硬件要求低,采集图像少并且不需要额外的物体来获得z0min,能够实现自适应动态测量.实验结果表明,在同等条件下,与传统时间相位展开方法相比,该方法的相对误差降低了14.33%,同时简化了测量方法,能够有效实现物体的三维形貌测量.

一种基于LabVIEW的光谱仪设计

利用虚拟仪器开发软件LabVIEW设计了一台光谱仪,使用CCD一次接收整个光谱,同时利用LabVIEW高度集成化的模块进行显示、分析等处理,效率高,开发周期短,仪器使用方便,功能多且易于扩展·

基于空间光调制器的HDR图像获取方法

提出一种利用空间光调制器对物方光线进行调制并多次曝光的方法来获取HDR图像.讨论了该方法的原理,并根据原理搭建实验装置进行了实验.实验装置中以LCOS作为空间光调制器,以CMOS作为成像传感器,通过多次曝光获得系列图像,利用图像合成算法生成HDR图像.该方法具有实时性好、扩展性强、成本较低等优点.

利用强度调制消除零频的傅里叶变换轮廓测量

采用双色正弦条纹投影的傅里叶变换轮廓术中零频分量的扩展对有用基频分量有影响,为此提出一种新型的基于强度调制的零频消除方法提高测量准确度和范围.通过采集一帧变形彩色条纹图并分离颜色通道获得两幅相位差为π的条纹图,对变形条纹做强度调制校正,进而消除零频分量,实现高度解析.理论模拟和实验测试均验证了此方法的有效性.相比传统的相移消除零频分量的方法,此方法具有显著的速度优势,适合于三维物体的实时测量.

适用于离焦状态相机的相位编码标定方法

现阶段通用的相机标定方法需要使用者提供准确的标定板特征点像素坐标。但对某些成像位置特殊的相机而言,一般标定物(如长宽在厘米级别的标定板)的使用范围在其清晰成像范围之外。使用这些相机拍摄一般标定物,只能得到离焦的模糊图像,无法准确提取特征点像素坐标。本文分析了光学系统离焦状态对基于正弦光栅的结构光(简称正弦结构光)相位的影响。利用正弦结构光相位与相机对焦状态无关的性质,提出了一种利用相移法正弦结构光编码的方法,对标定物上特征点进行相位编码,实现了相机在离焦状态下的标定。经过实验验证,标定结果焦距长度与真实值之间最大偏差为0.47%,最大像素重投影误差为0.17 pixels。该方法为具有特殊成像范围的相机的标定提供了一种解决方案。

DNA分析仪的研制及性能考查

自行研制DNA分析仪,采用毛细管电泳分离DNA片段,激光诱导荧光技术进行检测。检测部分设计为共焦光路,488 nm的Ar+激光器激发DNA片段上标记的荧光染料,发射的荧光信号由光电倍增管收集检测,激发光路和收集光路可三维调节。优化毛细管电泳-激光诱导荧光检测装置的设计和分析参数,实现了高分辨率、高灵敏度的DNA样品分析。实验结果表明,对于分析标准DNA样品pGEM-3Zf(+)/HaeⅢMarkers和pBR322 DNA/HaeⅢMarker,标记的2种荧光染料分别为Thi- azole Orange(TO)和SYBR GreenⅠ,本分析仪均获得了高信噪比的毛细管电泳图谱,较好地实现了单碱基分辨,检测灵敏度为2.4×10^(-11)mol/L。

基于遗传算法相位抖动优化的高质量二值条纹产生方法

采用遗传算法在相位域对抖动算法产生的二值条纹图案进行优化,同时,为了解决遗传算法的耗时问题,用对二值块的优化来代替整个条纹图案的优化.实验结果表明:本文方法对不同离焦量具有鲁棒性,能极大改善抖动算法的测量质量;在轻度离焦、中度离焦和重度离焦的情况下,相位均方根误差分别由1.493,1.209,0.989rad,减小到0.972,0.749,0.603rad.

二维水晶光学低通滤波器的研制

为了有效抑制高于影像传感器的采样频率而出现的莫尔条纹,研制了一种二维水晶光学低通滤波器(OL-PF)。其主要由2片双折射晶体平板和1片波片构成三明治结构,并在前、后表面分别镀上红外截止膜和增透膜。对所研制的二维水晶OLPF进行了实验测试,接触角小于20°,在可见光部分的透过率大于90%,红外部分则低于2%,空间频率测试表明对莫尔条纹有良好的抑制效果。结果表明,所研制的水晶二维OLPF具有很高的自洁净性,与后端的影像传感器匹配良好,对空间高频有较强的抑制作用,且能很好地截止红外干扰。

牙齿组织自体荧光光场仿真分析

利用有限元数值方法对扩散方程进行求解,将激发光场作为荧光传输扩散方程的光源,获得了二维牙齿模型内部自体荧光光场的分布。讨论了牙釉质和牙本质不同散射系数时牙齿上表面的荧光能量分布。发现牙齿上表面荧光能量随牙釉质散射系数的增大而降低,随牙本质散射系数的增大而增大。并对牙釉质和牙本质的散射系数的改变量对荧光能量的影响进行了定量分析,结果表明βe=2.62,βd=0.0502,牙釉质散射系数的改变对荧光能量的影响远远大于牙本质。利用Monte Carlo随机统计方法对牙齿组织自体荧光进行仿真,发现与有限元结果吻合较好,验证了有限元求解组织体荧光光场分布的正确性。

APD探测电路脉冲饱和现象及解决方法

验证了雪崩光电二极管（APD）探测电路由于大功率激光脉冲入射而出现脉冲响应饱和的实验现象。分析其原因是光生载流子寿命以及载流子释放速度的限制．在此基础上设计了一种加速释放光生载流子和倍增栽流子的APD应用电路。该电路能够在保持小信号响应幅度不退化的同时，抑制大信号回波导致的饱和现象，使得饱和现象的影响时间缩短到回波激光脉冲宽度，实验结果证明了设计电路的可行性。所做的工作对拓宽激光脉冲测距的近处测距范围有帮助。