微波致热超声成像原型系统

相对微波和超声成像系统, 微波致热超声扫描成像(MITAT, microwave-induced thermo-acoustic tomography)技术在对比度和分辨率方面具有明显优势, 因此该技术在生物组织成像领域受到了越来越多的关注. 介绍了一个完整的MITAT原型系统, 并利用该系统对埋入脂肪中的高含水量生物组织目标进行了一些基础性的实验. 在这些实验中, 通过由截面为毫米尺度的猪肌肉组织样条所产生的热超声波信号, 获得了同时具有高对比度和高分辨率的MITAT图像. 为了验证MITAT的优势, 一个商用的超声线阵成像系统也对同一实验目标进行了超声成像对比实验研究; 两种系统的成像结果表明所搭建的MITAT原型系统在对类肿瘤的高含水目标探测方面具有良好的性能.     

有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应

有限振幅超声在生物组织中传播时将出现非线性效应。对在生物医学超声频率和强度范围下的有限振幅超声波在生物组织中传播的非线性效应进行理论预言和实验研究,结果表明：由于非线性效应存在,使得超声效率因子、有效传播距离较小,声衰减系数增加,理论曲线和实验结果基本吻合,说明用有效传播距离和效率因子可以定量描述非线性效应对有限振幅超声波在生物组织中传播的影响。     

光学相干层析及其在实验力学中的应用

光学相干层析(optical coherence tomography, OCT)是一种基于低相干干涉原理的层析成像方法,具有非侵入和快速成像等优点,可用于透明和半透明生物组织和材料内部微米级分辨率和毫米级深度的层析成像.与数字图像相关方法或位相测量等技术相结合之后, OCT还可作为一种弹性成像方法,用于载荷作用下物体内部位移与应变的全场测量,且灵敏度可分别达到纳米级和微应变级.目前, OCT弹性成像已广泛应用于眼角膜、皮肤、肿瘤、高聚物、复合材料等多种生物组织与非生物材料的测试,为定量评价组织与材料内部微观力学特性的分布提供有效的实验手段.本文在介绍OCT成像原理、位移与应变场重构方法的基础上,总结了OCT在实验力学中的典型应用,并探讨了该方法目前存在的问题与挑战.     

动物软组织非线性声参量B/A的研究

由于超声医学的迅速发展,近年来对超声医学所使用的频率和强度范围内产生的非线性效应的研究受到重视。众所周知,超声波具有渗透人体组织的能力,然而非线性效应的存在加速了超声波的传播衰减并且使声功率在生物组织中的传递受到限制。非线性参量B/A是度量媒质非线性效应的重要参量,因此研究生物媒质特别是高衰减生物组织的B/A值是生物医     

妊娠期超声图像诊断安全吗

一、引言频率在20kHz以上的声波叫超声波,因为它已超出了人耳的听觉上限。超声波在医学临床上的应用可分为两大类,即超声诊断和超声医疗。用于诊断时,超声波只作为信息的载体,把超声波射入人体的目的是通过它与人     

多层成分调制膜结构的低角X射线衍射研究

组分调制多层膜(ML)是由两种不同组元的纳米量级的薄膜交替沉积形成的,它有两个重要的结构特征:纳米级的调制周期和高密度界面。这种独特结构使得ML具有很多独特的性能,在应用及基础研究上都具有重要意义。ML在垂直膜面方向的层状结构在X射线辐照下也产生Bragg衍射,但它产生的调制峰出现在低角位置(2θ<10°)。调制峰包含多层膜的结构信息。本文报道了用低角X射线衍射(LXRD)对不同系列的多层膜的研究结果,结合光学原理精确地确定了其平均调制周期、平均成分,对界面粗糙度进行了评估,同时还     

金纳米管结构的等离子体光子学性质

应用离散偶极子近似方法计算了金纳米管结构的消光光谱及其近场电场分布, 并与金纳米柱的计算结果进行了比较. 结果发现, 当以等离子体共振峰波长入射时, 管状纳米结构拥有更大面积的强电场分布. 故管状纳米结构更适合作为表面增强拉曼散射的衬底, 用于生物分子或者化学分子的探测. 另外, 我们还研究了纳米管结构参数对其等离子体共振峰的影响, 以调节等离子体共振峰的位置, 从而满足其在表面增强拉曼散射等等离子体光子学方面的应用.     

金属材料的超声衰减特征及辨识的新方法

利用超声技术研究了辨识金属材料的方法.以成分相近、热处理温度相同和成分相同但热处理温度不同的多个金属材料为例,计算了金属材料对不同频率超声波的衰减系数,分析了同一频率下采样率对超声衰减谱稳定性的影响,研究了金属材料的微观组织对超声衰减的影响.结果表明,采样率越高,衰减谱的多次实验计算越趋于稳定;金属材料的超声衰减谱与其微观组织结构密切相关,其携带有金属材料的微观组织特征信息;利用金属间超声衰减谱相关系数可辨识金属材料,对贵重金属、金属文物等的防伪与辨识提供了一定的参考依据.     

医学超声技术——疾病无损诊断的好帮手

超声技术渗透到医学领域始于二十世纪３０年代到４０年代。４０年代末发表的将脉冲超声波用于脑部疾病诊断的论文，是最初的Ａ型超声诊断技术，从此Ａ型超声诊断仪在临床上得到广泛的应用。不久，Ｂ型超声、Ｍ型超声和超声多普勒诊断法相继出现。特别是７０年代开始，随着计算机、微电子和其他技术的发展及其在医学超声领域的应用，Ｂ型成像技术发展更加迅速，并在临床诊断中占有十分重要的地位。８０年代初，又有脉冲多普勒技术和彩色血流成像技术相继问世，使得超声诊断的方法更加丰富。 组织鉴别 Ｂ型超声所提供的图像在医学诊断上已取得…     

人血自然凝固过程中的超声性质研究

在血液学中,有关血液凝固现象的研究一直是引起广泛兴趣的研究课题。凝血时间的检测在临床上已成为诊断某些疾病的必要项目。在血液凝固过程中,一系列生物、化学与物理性质的变化导致血液声学参量,诸如声速、声衰减及声散射等的明显变化,因此,通过超声参量的检测无疑可以获取有关血液凝固过程中的变化信息。事实上,有关这方面的基础研究工作早在60年代就已开展;在临床方面,超声技术亦在诊断婴儿心脏内凝血及颅内出血等方面发挥     

耦合反馈激光混沌振幅调制全光逻辑门及光电复合逻辑门研究

理论研究耦合反馈半导体激光器混沌同步及其在光学数字逻辑门中的应用, 构建了三种基本的全光XNOR, NOR, NOT 门以及光电复合NOR 光学数字逻辑门的物理模型, 定义了这些逻辑门的计算原理和方法. 基本物理方法是, 让外部光注入到2 个激光器中产生激光混沌输出, 通过两激光器激光的相互耦合及反馈实现混沌同步. 在此基础上, 利用光的外部调制方法让两相互耦合激光分别在振幅调制下控制混沌同步或非同步, 实现了全光逻辑门的功能与计算. 然后联合激光的外部调制和激光器电流调制, 控制混沌同步或者非同步, 实现了光电复合逻辑门的功能与计算. 另外, 详细地数值分析了激光混沌再同步与再非同步对逻辑输出影响等问题, 结果证明了该方案的科学合理性与可行性.     

荧光相关光谱技术的研究进展

荧光相关光谱技术(fluorescence correlation spectroscopy, FCS)将单分子荧光探测技术与统计光谱方法相结合,通过共聚焦荧光测量光学设计与单光子计数方法,测量微小探测体积内由于荧光分子运动所产生的荧光信号涨落,进而对此涨落信号进行关联函数分析,获得分析扩散运动速率、探测空间内平均分子数等重要参数,是研究生物学和生物化学的重要手段.与其他荧光成像和生物物理方法相比, FCS具有高分辨率和高灵敏度等优势,已成为用于量化分子动力学的强大技术,广泛应用于生物医学、生物物理学和化学等领域.本文首先介绍了单点FCS和荧光交叉相关光谱(fluorescence cross-correlation spectroscopy, FCCS)的基本原理,并对FCS和FCCS的实施提供了建议;然后介绍了扫描FCS和图像相关光谱(image correlation spectroscopy, ICS)的基本原理与方法,并对其不同的衍生技术进行了讨论;最后介绍了FCS在膜蛋白、DNA染色体、蛋白质和核酸、酶和多细胞生物及组织中的应用.我们相信,随着技术的发展, FCS有望为生物...     

生物介质中非线性声参量对温度依赖关系的研究

近年来，在超声医学中，由于高强度聚焦超声（HIFU）的快速发展，人们更多的关注无损测量组织温度，准确地确定超声灼烧的范围和程度。无损测量灼烧部分的温度和实时的反映生物组织中的温度分布状况，已成为人们关注的热点。本文研究生物组织的非线性声参量B/A与温度的关系，并同理论和热电偶的实验结果相比较，结果表明B/A是进行监测生物组织温度的有效工具。     

西安相机将助“嫦娥”览月

不久前,我国绕月探测卫星主载荷“光学成像探测系统”在中科院西安光学精密机械研究所研制完成,并交付国家探月工程应用系统总体部。此系统将搭乘我国“嫦娥一号”绕月探测卫星,飞行38万km后到达月球上空,为中国人拍下自己的第一张“月球标准照”。在我国探月一期工程即“嫦娥一号”绕月工程中,西安光学精密机械研究所承担了“光学成像探测系统”的研制任务。这套系统由2台具有独立功能的光学遥感设备组成,包括1台“CCD立体相机”和1台“干涉成像光谱仪”。作为“嫦娥一号”绕月探测卫星的主载荷,这套系统将参与我国首次绕月探测工程的科…     

金纳米棒:性能、制备、修饰、生物成像技术及应用

随着生物医学的发展,对生物成像技术和成像分辨率的要求越来越高,纳米材料和技术被越来越多地应用到生物医学领域.各向异性的金纳米棒由于具有较高的电子密度、较大的吸收截面、特殊的表面等离子共振光学特性、优良的生物相容性和化学稳定性而被广泛应用于生物成像领域.本文结合本课题组在该领域的研究经验,综述了金纳米棒的制备方法、光学性能和表面修饰方法;并从金纳米棒局部等离子共振特性出发,综述了金纳米棒的暗场散射成像、双光子荧光成像、光声断层成像、光学相干断层扫描、X射线计算机断层扫描、表面增强拉曼散射成像等生物成像技术.同时阐述了金纳米棒在生物成像、医学诊断和联合治疗等领域中的应用进展.     

液体中的激光超声脉冲

强度调制的光束或脉冲光束投射到媒质中（可以是固态、液态、气态或等离子体等各种物态的媒质)，媒质吸收光能而激发出声波的效应酶为光声效应．早在1880年贝尔[M)首先在固体中观察到光声效应．但在此后很长的一段时间里，光声效应的研究进展缓慢．这主要是因为当时缺乏强光源和检测弱信号的手段，以致光声效应的实际应用价值未能充分显示．随着强光源的相继问世，例如各种激光器和强氙灯光源，以及弱信号检测技术的不断发展，从20世纪70年代以后，光声效应的研究取得迅速进展．由于光可以在各种媒质中激发声波，而利用检测到的声波反过来可获得有关媒质的光学、热学、力学以及媒质内部结构等特性的信息，光声效应已广泛应用于物理、化学、生物、医学以及海洋、环境和材料科学等多个领域．本将介绍脉冲激光在液体中激发超声脉冲方面的研究现状，特别着重于液体中脉冲激光激发超声脉冲的机制及其应用前景．     

手性无机纳米粒子:生物应用的新机遇

近年来,以手性生物分子和无机纳米粒子为基元构建的手性纳米结构因其具有新颖而独特的物理化学性质受到研究人员的广泛关注.手性分子与无机纳米粒子的耦合实现了手性从分子尺度向纳米尺度的跨越,将为光学和生物应用带来新的机遇.本文介绍了生物分子诱导的半导体纳米粒子的手性,系统阐述了手性无机纳米结构的构筑及光学性质,对手性纳米粒子的生物效应进行了简要介绍,并展望了手性纳米结构未来发展的前景和挑战.     

2,2′菁染料聚集体表面增强拉曼散射效应

菁染料常用于感光敏化剂和生物荧光探针。但近年来,实验发现菁染料的J聚集体表现出特殊的光学和非线性光学性质,这对光通讯、光计算机等领域的应用具有潜征的意义,因而又引起了人们的兴趣。目前人们对菁染料J聚集体的动力学发光行为的研究做了大量工作。本文则研究了1,1′-二乙基-2.2′菁染料(简称2,2′菁染料)J聚集体吸附于银胶体的表面增强拉曼散射(SERS)效应,首次观察到增强的泛频和组合频等高阶拉曼散射,讨论了其增强机理及J聚集体的吸附特点。     

新型差分速度调制激光光谱技术

报道新型差分速度调制激光光谱技术的实验研究工作。利用这种新型差分速度调制激光光谱技术,测量了Ｎ２＾＋Ａ＾２Πｕ－Ｘ＾２Σｇ＾＋（２,０）带的跃迁谱线,得到的谱线信噪比超过５００：１,较非差分速度调制光谱技术提高６０倍左右。利用这套光谱仪,观测到了ＣＳ＾＋Ａ＾２Π３／２－Ｘ＾２Σ＾＋（１,０）带的高分辨电子吸收光谱,表明这种激光光谱技术在探测分子离子方面有着广阔的应用前景。     

光学蛋白质芯片

本文介绍一种新型光学蛋白质芯片技术。它通过表面格式化、表面改性和配基固定形成多元生物活性感应表面;借助蛋白质的特异结合性和高分辨率的生物光学显微成像技术达到识别和检测蛋白质的目的。它是一种标记的多元蛋白质定量分析方法。