Super-high sensitivity systems for detection and spectral analysis of ultraweak photon emission from biological cell cells and tissues

Summary In this paper we summarize and discuss the modern technology and systems, studied and established by our research group, for performing the detection and special analysis incorporated with the super-high senstivity photon counting method for the study of ultraweak photon emission; for example, extra-weak bioluminescence and chemiluminescence from living cells and tissues, closely related to biochemical and biophysical processes and activities. An excellent sensitivity of the basic photon counting system, making it possible to achieve count rates in the very low range of one photoelectron per second to one per minute, allowed us to carry out in vivo as well as in vitro measurements, and analyses of ultraweak bioluminescence and chemiluminescence. Recent results concerning ultraweak photon emission from blood samples and organ homogenates of rats are presented and reviewed as one of the interesting and valuable applications of our modern technology for studying ultraweak cell and tissue radiation.     

相干态双模∑型三能级J－CM模型中辐射场的量子统计性质

用数值计算研究了相干态双模［Ｈ］型三能级Ｊａｙｎｅｓ－Ｃｕｍｍｉｎｇｓ模型（以下简称Ｊ－ＣＭ）中两辐射场的二阶关联函数的性质，揭示出每一模的光子反聚束效应和亚泊松分布的出现与时间、原子初态、初始平均光子数和失谐量的关系。     

平衡辐射统计理论的探讨

运用经典统计物理理论对平衡辐射进行研究,存在着致命的缺陷,主要原因是经典统计物理理论把平衡辐射场看作是由无穷多个单色平面波的叠加,按能量均分定理,每个单色平面波具有一定的能量值,因而平衡辐射场的总能量将趋于无穷大。要正确解决经典统计物理对平衡辐射的缺陷,需要用量子统计物理理论来研究。量子统计理论认为,平衡辐射是由大量光子组成,光子的自旋量子数为1,满足玻色分布,从而能得到与实际完全相符的结论,即普朗克公式。利用普朗克公式还可以得出瑞利-金斯公式以及维恩公式等其他一些重要结论。     

时域光学拓扑成像方法的模拟和实验研究

针对现有的以修正的朗伯-比尔定律(modified Lambert-Beer law,MLBL)为理论模型的光学拓扑方法存在量化度不准确的问题,提出了一种基于最小二乘拟合算法的时域光学拓扑成像方法.该方法利用时域扩散方程在半无限空间条件下的解析解和测量曲线实现最佳匹配以计算相邻的源点与探测点之间的待测组织吸收系数变化值.对该时域光学拓扑成像方法进行了一系列的模拟验证,并以基于时间相关单光子计数(time-correlated single photon counting,TCSPC)技术的多通道时间分辨测量系统为平台进行了实验验证.结果表明:所提出的最小二乘拟合算法总体上优于传统的基于经验值光程的MLBL方法.     

The Effects of Environmental Variables on Gas Exchange of Several Tree Species Under Boreal Field Conditions

１９９４年和１９９５年夏季在加拿大Ｓａｓｋａｔｃｈｅｗａｎ省ＰｒｉｎｃｅＡｌｂｅｒｔ市北部森林测定环境条件对欧洲杨（ＰｏｐｕｌｕｓｔｒｅｍｕｌｏｉｄｅｓＭｉｃｈｘ．）,胶杨（ＰｏｐｕｌｕｓｂａｌｓａｍｉｆｅｒａＬ．）,榛子（ＣｏｒｙｌｕｓｃｏｒｎｕｔａＭａｒｓｈ．）,短叶松（ＰｉｎｕｓｂａｎｋｓｉａｎａＬａｍｂ．）和黑云杉（Ｐｉｃｅａｍａｒｉａｎａ（Ｍｉｌ）ＢＳＰ）气体交换的影响。气体交换率的测定使用便携式气体交换系统（ＬＩ－６２００）。结果表明光合作用光流动量（ＰＰＦＤ）、气温（Ｔａ）、蒸气压差（ＶＰＤ）和体内二氧化碳浓度（Ｃｉ）均对气体交换有显著影响,但对不同树种影响程度不同。在大气二氧化碳浓度（Ｃａ）和相对稳定的气温和蒸气压差下,欧洲杨比短叶松和黑云杉有较高光饱和点、同化量子产量（Φ）、在饱和ＰＰＦＤ下最高同化率（Ｐｍ）和较低的光补偿点（ＬＣＰ）。对欧洲杨树,幼龄树比老龄树有较高光合能力,且生长季早期光合能力比后期高。欧洲杨和短叶松的气孔导度（ｇｓ）随ＰＰＦＤ增加而增加。但黑云杉ｇｓ不受ＰＰＦＤ影响。在高光强下（ＰＰＦＤ＞１０００μｍｏｌ·ｍ－２ｓ－１）,欧洲杨幼树被光叶片比曝光叶片表现较低的净二氧化     

极紫外成像仪实验室仿真实验

地球等离子体层中He+对太阳辐射中的30.4 nm波长的极紫外(EUV,extreme ultraviolet)辐射形成共振散射。由于等离子层中的He+的30.4 nm辐射近似满足光学薄假设,因而其强度反映了He+的柱密度。因此,对地球等离子体30.4 nm极紫外辐射成像可以直接对地球等离子层进行探测,是研究地球空间磁层空间暴的触发机制和物理模型的重要手段,是进行精确磁暴预测、地球空间环境研究、空间天气预报、自然灾害预测等研究的重要途径。极紫外成像仪(EUVI)通过对30.4 nm的He+共振散射分布进行成像,实现对于地球等离子体层的冷等离子体分布进行研究的目的。首先对极紫外成像仪的工作原理以及成像机理进行了简要描述,对其成像过程进行了介绍。之后根据已研制完成的极紫外成像仪原理样机实验室仿真实验情况,对波形发生器仿真实验与实验室光源-探测器成像仿真实验两种实验方式的原理及实验结果进行了分析研究。根据实验结果,进一步验证了极紫外成像仪信号处理系统原理设计的可行性与正确性。同时,根据实验结果中出现的问题,也为对成像仪系统的进一步优化提供方向。     

利用电磁诱导透明建立强Kerr非线性和光子开关的单光子失谐容限

在三能级介质中,产生电磁诱导透明的条件是双光子共振,对单光子失谐没有限制．本文得到的结果显示：将微扰引入电磁诱导透明产生强非线性光学效应时,给单光子失谐带来明显限制．具体来说,当电磁诱导透明效应用于制备强Kerr非线性介质和设计光子开关时,单光子失谐量的取值范围应远小于耦合场和信号场的强度比与微扰跃迁的失谐量或衰减速率之积．     

基于PCS的纳米颗粒粒度测量系统设计

引入不同孔径的光纤传输激光和散射光子,不同孔径的Y形光纤传输入射光和散射光,采用光子相关光谱法（PCS）设计了纳米颗粒测量系统.讨论了光纤芯径、显微物镜的数值孔径、温度和散射角度对测量结果的影响.实验结果表明,温度在13~22 ℃超净间中,该系统能准确地测量纳米颗粒粒度.     

一种新型吡啶盐的合成、结构表征及光学性质研究

合成了一种新型有机荧光染料4-[4′-(N,N-二丁基胺基)苯乙烯基]-N-甲基吡啶四氟硼酸盐,并通过元素分析、红外光谱、热重(TGA)分析、电喷雾质谱等对其进行了表征,并测试了其紫外-可见电子光谱和在8种不同溶剂中的单光子荧光光谱等线性光学性质,同时对其进行了初步的研究.     

光子圈(链)图传播子重整化有限量严格计算(Ⅱ)

采用"复变函数积分法",对γ光子与电子(反电子)相互作用的最小电磁耦合模型中的"γ光子单圈图传播子与链图传播子"(在动量重整化中的)"有限量"--由"大动量积分极限法"所计算导出的"一重积分"表达式,作了严格解析计算和极限ε(＞0)→0处理,获得了这个"有限量"的最终严格解析表达结果.同时,还对这种微小的"辐射修正"作了具体数值计算和相关讨论.