一、用于潜指纹检测的激光扫描成像系统（论文文献综述）
蓝浩洋[1]（2021）在《基于高强度准单能伽马源的光致蜕变和核共振荧光无损检测研究》文中研究表明近年来,随着激光功率的不断攀升和先进加速器技术的持续发展,利用高功率激光和相对论电子束之间的康普顿散射（LCS）产生高强度射线源已成为国际先进光源技术的重要选项之一。相较于传统的伽马光源,LCS伽马源同时具备了高强度、短脉冲、准单色、能量连续可调、高偏振度等优良特性。目前,不少国际着名的研究机构都已发展或正在发展LCS伽马源,如中国的SLEGS、美国的HIγS、日本的New-SUBARU、欧盟的ELI-NP等。随着世界范围内LCS伽马源的陆续投建与运行,其相关的关键技术、实验测量以及应用研究已成为国际上的研究热点。能量在粒子分离能以上的LCS伽马源可用于测量光致蜕变反应,进而为解开p-核素的核合成之谜提供必要的核物理输入量;同时,能量在粒子分离能以下的LCS伽马源诱发的核共振荧光反应（NRF）可以为核同位素提供独特的物理指纹,是实现同位素含量识别和断层扫描成像的理想物理探针,在违禁品无损检测方面具有巨大的发展前景。本论文的工作主要是围绕LCS伽马源在两个方面的应用展开理论分析和蒙特卡罗模拟:一方面,探究利用LCS伽马源对涉及带电粒子的光致蜕变反应进行测量的可行性,分析相关测量对p-核素核合过程中的光致蜕变反应率的影响;二是利用LCS伽马源诱发NRF反应,进而对违禁品（如毒品和特殊核材料）进行元素比识别以及断层扫描成像的应用研究。在涉及带电粒子的光致蜕变的研究中,我们探讨了通过（γ,p）和（γ,α）反应测量对带电粒子光学模型势进行约束的方案。综合考虑复合核和预平衡反应机制,计算了p-过程相关的3000个核素的（γ,p）和（γ,α）反应的截面和天体反应率。通过系统性的比较发现,光致蜕变反应率—尤其是（γ,α）反应率—受到了光学势（OMP）的显着影响。因此,更好地确定OMP对于减少涉及带电粒子的光致蜕变反应率的不确定性至关重要。考虑到在以往的核合成研究中确定的重要反应,同时出于补充涉及p-核素光致蜕变反应的实验结果的目的,我们基于ELI-NP伽马光装置和硅微条阵列探测器提出了的6个（γ,p）和8个（γ,α）反应的测量方案,并用Geant4进行了模拟。在同时满足最小可探测产额以及质子/α粒子能谱分辨的情况下,估计了测量这些反应所需的伽马源最小能量。研究结果表明,在p-过程发生的典型天体温度（T9=2.5）的Gamow能区内,对这些光致蜕变反应进行直接测量是可行的。此外,预期的实验结果可用于约束带电粒子的OMP,并最终减少p-过程核合成反应速率的不确定性。在天体环境中,相当一部分的原子核都处于激发态,要完全确定p-核素的核合成过程,仅仅获得基态靶核的俘获和光致蜕变反应率是不够的,还需要准确获取涉及激发态的俘获和光致蜕变反应率。因此,我们进一步探讨了对（γ,pi）和（γ,αi）反应进行测量的可行性。研究发现,在入射光能量Me V时96,98Ru（γ,p1）反应的出射粒子探测是可行的,因为它们的第一激发态带电粒子发射占主导地位（95%）。在Me V时,八个（γ,p）反应的截面比明显增大。在Me V时,可探测到123Te（γ,α）反应的和125Te（γ,α）反应的;而在Me V时可探测到87Sr（γ,α）反应的。相应地,根据细致平衡原理,推导出它们的反俘获反应的分截面比。由于光致蜕变逆反应的直接实验只能在基态原子核上进行,以上的光致蜕变测量可以为带电粒子俘获反应提供补充结果,并有助于从实验上对带电粒子OMP进行约束。在基于LCS-NRF的化合物无损检测方面,我们结合NRF信号探测和元素比分析,提出了一种能够对毒品（如冰毒、可卡因、海洛因、氯胺酮和吗啡）进行无损检测的新方法。通过NRF探测,可以获得样品中核素的组成和含量,进而对毒品进行鉴别和检测。数值模拟结果显示,在康普顿光子束流为1011的条件下,12C、14N和16O的四个NRF信号峰均可被探测到,其显着性水平为7–24σ。利用元素比方法,提取了毒品中14N/12C和16O/12C的比值,预测得到的元素比与理论值吻合较好。此外,探讨了在铁盒/咖啡因等良性材料屏蔽下的毒品无损检测可行性。研究结果表明,该方法可以在实际可行的测量时间内识别毒品和爆炸物,在违禁品的在线无损检测方面具有较大潜力。在基于LCS-NRF的特殊核材料断层扫描成像方面,探讨了通过NRF探测对特殊核材料进行同位素级别的断层成像的可行性。首先,我们结合散射NRF（s NRF）和透射NRF（t NRF）探测,提出了一种可以对多种同位素进行无损识别以及成像的新方法。蒙卡模拟表明,通过对被测物体进行一维的s NRF扫描,可以判断235,238U同位素的存在与否,并可推导出被测物体中的同位素比值235U/238U。经同位素识别和同位素比值预测后,用t NRF探测方法实现了235U的断层扫描成像。重建图像显示,隐藏在铁棒中的235U的空间分布可以被清晰地显示出来。另一方面,我们结合s NRF探测和发射型断层成像算法（ECT）,提出了一种可以同时获取多种SNM同位素断层图像的新方法。在s NRF探测中,在NRF反应的作用下,不断放出伽马退激辐射的目标同位素可被视为一个形状未知的伽马放射源,其空间分布可以通过ECT算法进行有效重建。研究表明,从s NRF-ECT图像中可以同时获取隐藏在铁棒中的235U和238U的空间分布。研究结果表明,我们提出的方法能够有效地筛选出隐藏在金属材料中的特殊核材料,并且具有实现同位素成像的潜力。
胡传真[2]（2021）在《快速和高分辨拉曼成像技术及高通量光谱分析方法研究》文中进行了进一步梳理拉曼光谱是一种无损、无标记、高灵敏的物质化学信息表征手段,而拉曼成像则是探知化学信息在物理空间分布状态的功能性成像技术。超光谱拉曼显微成像在细胞代谢、组织病理分析（例如肿瘤组织鉴定）等众多生命医学研究领域中扮演着重要的角色。本文通过对标准拉曼成像光学系统和成像方法进行改进,以实现更快、更高分辨率和更准确的拉曼光谱图像获取。本文围绕快速共聚焦点扫描拉曼成像、超分辨率超光谱拉曼成像以及大批量光谱数据快速分析方法等拉曼成像技术与光谱分析方法展开研究。本文的主要研究内容和成果如下:1.针对广泛使用的共聚焦激光扫描拉曼成像系统成像速度慢的问题,本文首次提出一种基于样品明场先验空间分布的快速先验拉曼压缩成像方法,用以提高超光谱拉曼成像速度。该快速拉曼成像方法的具体实现是:利用明场成像通道提供的样品空间分布先验信息,将有样品区域和无样品的空白玻片区域分别分割出来,然后对有样品区域进行压缩感知拉曼成像,并使用优化的压缩感知图像重建算法重建出超光谱拉曼图像,从而实现共聚焦激光扫描拉曼成像系统成像速度的提高。本文使用所提的快速先验拉曼压缩成像方法分别对一微米标准微球样品和裂殖酵母细胞生物样品进行拉曼成像,成像结果表明:与经典的共聚焦点扫描拉曼成像相比,这种快速先验拉曼压缩成像方式可以实现五倍到十倍成像速度的提升,并且成像质量高度接近点扫描成像结果。2.针对实现全二维物理空间超分辨超光谱拉曼成像的问题,本文首次提出一种扫描振镜调制虚拟结构光照明的共聚焦线扫描超分辨拉曼成像方法。该超分辨成像方案的具体实施是:首先是使用二维扫描振镜利用时间累积效应于单次采集曝光时间内,在样品面上生成任意照明角度的正弦强度分布虚拟结构线照明光;经过二维扫描振镜“去扫描”的拉曼散射光被一个独立的一维同步扫描振镜进行“重扫描”处理,进而将叠加任意照明方向结构光的“线”样品像耦合进狭缝拉曼光谱仪,从而实现对二维样品进行结构线照明拉曼光谱图像采集;最后,使用相应的结构光照明超分辨成像重建算法重建出分辨率显着提升的超分辨拉曼图像,例如Wiener-SIM或者TV-SIM方法。本文使用均一的标准聚苯乙烯材质塑料板测试结构照明光的质量,并且使用标准物理尺寸的纳米微球测试所设计超分辨拉曼成像方法的可靠性,初步取得一些成果:使用扫描振镜基于时间累计效应实际生成的虚拟结构照明光与理论模拟仿真结果保持高度一致;本文提出的结合振镜调制虚拟结构光照明的二维空间超分辨拉曼成像方案能够突破成像系统的光学衍射极限,实现分辨率理论1.6倍的提升。3.最后,本文研究了使用卷积神经网络来分析混合拉曼光谱独立组分含量的可行性,针对当前浓度预测卷积神经网络无法同时预测混合拉曼光谱中多个纯净组分含量的问题,本文首次提出一种优化设计的多输出混合光谱浓度预测卷积神经回归网络。该多组分含量预测卷积神经网络模型的实现过程是:根据已有的卷积神经网络浓度预测模型提出优化的多组分预测模型,首先使用预先测得的纯净物质拉曼光谱人工模拟生成混合拉曼光谱数据,并将其作为所提含量预测网络的训练集,设置合理的网络训练超参数,训练出高灵敏和高效的混合拉曼光谱亚组分含量预测模型。本文使用实验测得的混合物质的拉曼光谱来验证训练好的多输出混合光谱浓度预测卷积神经回归网络的预测精度和高效性,初步验证结果表明,基于卷积神经网络含量预测方法的预测结果与当前标准分析方法（非对称最小二乘拟合）的分析结果保持良好的一致性,同时在相同的测试条件下,所提方法比标准的非对称最小二乘拟合分析法快约45倍。因此,这种基于卷积神经网络的组分分析方法极其适用于大型拉曼数据集的量化分析,例如可用于批量分析在本文中生成的用于训练所提卷积神经网络的,包含一百万个独立混合拉曼光谱的模拟光谱数据集。
陈霖娜[3]（2021）在《基于SERS标签的新型防伪织物标识设计及其应用研究》文中进行了进一步梳理假冒伪劣给全球经济造成了重大的打击,为了克服传统防伪方法的不足,表面增强拉曼散射（surface enhanced Raman spectroscopy,SERS）技术近年来逐渐被引入到防伪应用中,SERS技术可以对应于贵金属纳米粒子表面的物质分子提供高度特异性的识别信息,作为防伪应用具有极大的价值和潜力。本文首先使用晶种生长法制备了具有不同长径比的单层金纳米棒（gold nanorods,AuNRs）,将三种有机小分子拉曼报告分子（DTNB;4-MBA;MMTA）和四种染料拉曼报告分子（CV;MG;Rh B;MB）分别或同时附着于AuNRs表面并封装一层金壳以获得具有纳米核壳间隙的双层金纳米棒（gold@gold nanorods,Au@AuNRs）,核壳结构不仅可以显着地增强间隙内部报告分子的SERS信号,还可以保证其不被环境干扰,从而提高了信号的稳定性和防伪信息的重现性,将纳米核壳间隙内包覆有单组分或多组分报告分子的Au@AuNRs称为SERS标签（SERS Tag）。进一步地,对携带有单组分报告分子的Au@AuNRs溶液进行相互复配和自组装以获得SERS标签复配金纳米膜,对携带有多组分报告分子的Au@AuNRs溶液直接进行自组装以获得多元SERS标签组装金纳米膜,大面积易于转移的SERS标签组装薄膜更接近于实际应用场景,其中SERS信息就来源于核壳间隙内的报告分子。SERS标签组装薄膜不仅具有优异的SERS效应和独特的SERS信号,所得到的SERS谱图特征峰峰位和峰强还会随着携带的报告分子类型和比例的变化而呈现出规律性变化,基于该规律创造了一种SERS光谱波数-强度联合编码和转化体系,SERS谱图的编码结果可以直接或与自组装薄膜结合进行防伪,且报告分子和特征峰的选择以及编码规则任一步骤的改变都可以极大地增加防伪编码容量,只需要利用少量的拉曼报告分子就能创造出大量具有极高识别精度和不可复制性的防伪SERS标识。使用蘸涂法将SERS标签组装膜转载整理到不同织物（机织棉、针织棉、羊毛、蚕丝、涤棉）上,并辅以聚二甲基硅氧烷（PDMS）膜层的封装,该方法不仅具有普适性,可以推广应用于多种织物,还可以在蘸涂过程中进行一定图案的刻制,赋予所构建防伪织物一定的美观性。此外,该防伪织物标识在保留SERS标签组装薄膜特异性SERS防伪信息的同时,其转载可以改善织物的防紫外性能,PDMS膜层的包覆可以带给织物良好的拒水性。
吕思航[4]（2021）在《基于OCT的激光焊接质量在线检测技术研究》文中认为激光焊接作为一种高效精密的加工方法,在汽车制造、电子加工等领域发挥着重要作用。焊缝质量对于加工工件的整体质量有着极其重要的影响,激光焊接受工件状态、加工工艺、环境等因素的影响,焊缝成形过程中焊缝成形尺寸可能会不符合要求,甚至可能出现焊接缺陷,而焊缝形状尺寸和焊接缺陷是影响焊接质量可靠性和稳定性的重要因素。因此对焊缝形状尺寸和焊接缺陷的精密检测在加工工件整体质量的评价标准中是十分重要。本文主要研究工作是提出了一种基于光学相干层析技术（Optical Coherence Tomography,简称OCT）的焊缝尺寸和焊接缺陷的在线检测方法,在该方案中扫描装置和测量装置共用一部分光学元件,减少了对于加工头的改装。首先,本文通过对利用谱域OCT系统原理的分析确定了焊缝质量在线检测系统方案。设计搭建了一台中心波长为850nm的谱域OCT系统,具体分析了光源、光纤耦合器、线阵CCD等组件对于谱域OCT检测系统成像质量的影响,根据实际需求确定了各元器件的参数和型号。其次,通过数字图像处理算法对扫描得到的金属焊缝轮廓图像进行优化处理,更加精确地测量出焊缝尺寸,具体流程为:消除图像噪声、修复焊缝轮廓线断裂、提取焊缝轮廓中心线、提取焊缝最高（低）点和焊缝边界点,之后利用搭建的谱域OCT系统完成了对金属焊缝尺寸的测量和焊接缺陷的检测,并将检测结果与人工检测结果进行了比较分析。最后,本文通过对塑料焊缝尺寸、两母材间隙和焊缝中气泡缺陷的检测,完成了对塑料焊缝质量的检测,验证了利用光学相干层析技术对焊缝质量在线检测的可行性,为焊缝质量检测提供了一种稳定可靠的新方法。
王方雨[5]（2020）在《反射式共聚焦与受激拉曼散射系统显微成像技术研究》文中研究指明在生物化学、工业材料、医学等基础科学领域,探寻物质的微观结构,越来越需要高分辨率（微米、纳米级）、大视场、视频级成像速度、实时、低成本、易搭建、可三维成像、生物免标记、生物活体成像等特点的光学显微镜。围绕这些问题,本文最终搭建了含有受激拉曼散射显微成像、荧光成像、共聚焦光谱采集的生物活细胞显微成像平台,本文开展的相关研究如下:1.研究了共聚焦显微镜系统结构组成,介绍了光学成像原理特点,研究了光路的4f结构,分析了系统光学放大倍数、光学分辨率、扫描角度、成像面积、针孔大小,各参数之间的关系与推导过程,简要描述了zemax的光学设计过程,同时在变尺度方法评价整机性能方向进行了理论探索与仿真。2.研究了共聚焦显微镜的二维扫描成像机制,以关键器件高频共振振镜和多面体转镜Polygon实现了两种方案。一种是共振振镜与检流计振镜组合完成x-y扫描成像,另一种是Polygon转镜与检流计振镜组合完成x-y扫描成像,并详细了数据采集卡的双触发工作模式（行信号+帧信号）的优点、时序同步关系。3.为了获取较大视场范围图像拼接,共聚焦显微镜中,在x-y面使用了两个步进电机扩大视场,受激拉曼散射显微镜中,x-y面使用了高精度位移台。4.研究了共聚焦显微镜系统中的高频噪声消除、激光器等特殊器件的散热等工程技巧问题。5.研究了受激拉曼散射显微镜,使用商业器件和开源软件二次开发完成了整套系统的搭建,实现了受激拉曼显微镜的活细胞长时间成像装置。本文共聚焦显微镜的研制与受激拉曼显微镜成像平台的搭建过程,在相关行业内具有一定的创新性和工程实用价值。
孙良栋[6]（2021）在《基于三维激光直写的可控微结构针尖制备及应用》文中提出微纳米尺度的微观构造对于具有新颖特性的新型功能化材料研发有着至关重要的作用,一直是当代科学技术的研究热点。近年三维增材制造领域的快速发展促使微结构从传统的二维排布向三维尺度拓展,使得定制化的微结构形貌及功能成为重点研究方向。本论文以探究可控微结构的特性作为中心,以三维激光直写作为加工手段,围绕“构造方法”和“构造形态”两个方面,对微结构制备流程,形态依赖的特征及其内在关系进行讨论,重点解决了微结构在表面等离激元聚焦,表面形貌扫描成像和近场光学扫描成像的可控应用。具体研究内容如下:1.设计并制备三维非对称结构用于表面等离激元聚焦。等离激元聚焦具有偏振依赖和结构依赖两种特性,为了在线偏振光入射的条件下能够实现表面等离激元聚焦并提高其聚焦效能,波导结构需要加强结构依赖的属性以弱化对入射偏振条件的需求。因此,结合有限元分析,我们从理论上分析了表面等离激元聚焦的物理特性,对比了不同对称度结构的聚焦性能,提出以结构破对称为指导准则,设计一种非对称的三维结构用于实现表面等离激元聚焦。表面增强拉曼信号表明,非对称结构的拉曼峰强度为平面金属基底的400倍,在内照明模式下拉曼增强因子是外照明的19倍,而相应的信噪比则提升了大约3.5倍,证实了基于激光直写的非对称微纳结构用于表面等离子体聚焦的优良效果。2.设计并制备多孔微结构扫描探针用于表面形貌成像。在探针扫描过程中,探针尖端与样品表面频繁撞击。为了减少进针过程对基底表面的挤压而造成的形变,实验基于三维激光直写技术设计并制备了多孔微结构探针,通过探针自身形变对撞击能的吸收,减弱能量向样品的转移,从而保护样品并优化成像质量。激光直写探针尖端曲率半径约为47-77 nm,探针成像的高度误差小于4%。通过结构参数调整可以调控探针头硬度分布于4.2-199.75 N/m,使探针的峰值应力为0.23-0.72 MPa,平稳应力为0.1-0.54 MPa,吸收能量效率为0.55-0.69。实验结果表明微结构探针的施加平均应力约为0.07 MPa,为实体探针应力水平的9.8%-18.3%,有效减少了探针样品间的机械作用并大幅提升了成像质量。3.设计并制备微孔近场探针用于对近场光学成像。传统加工工艺难以对近场光学探针的几何构造做出有效调节,限制了近场成像的效率。我们发展了一种基于激光直写的倾斜式微孔探针的制备方法,解决了探针制备过程中弯曲成型及微孔尺寸可控的问题,以实现对样本近场光学分布的扫描成像。实验表明,通过改变光纤的固定方式,并且精确地调控激光直写功率及速度,可以控制探头弯曲范围为0-60°,微孔口径为50-500 nm,对样品近场光学分布进行有效的成像,为三维打印构建光学器件的方向提供了一个新颖的应用实例。
贾春涛[7]（2020）在《基于太赫兹时域光谱的菌落菌种检测技术研究》文中认为太赫兹（Terahertz,THz）波是指频率在0.1-10THz（波长为30-3000μm）范围内的电磁波,结合了电子学和光学的优势,具有安全性、指纹性、穿透性、对水的吸收性、高信噪比等特性。太赫兹时域光谱技术（Terahertz time-domain spectroscopy,THz-TDS）是利用飞秒脉冲产生皮秒级时间分辨的太赫兹电场,获得物质的时域光谱图,进一步可算出样品的吸收率等参数的技术。太赫兹波非侵入和非电离的特性使得其在医学成像、无损检测、以及物质鉴别等领域都有着非常广阔的应用前景。本文首先对太赫兹的相关理论进行介绍,然后尝试搭建THz-TDS系统,通过菌落无损生存状态评估及菌种鉴别两个方面的工作对太赫兹时域光谱成像技术和太赫兹时域光谱检测技术进行研究。一是对不同光学参数的太赫兹时域光谱图像进行对比、讨论和分析,通过强度和反射率图像进行菌落无损生存状态评估,研究太赫兹时域光谱成像技术。采用反射成像模式对样本菌落进行强度和反射率成像,综合对比和分析强度和反射率图像,并且对强度和反射率数据进行取值,做出0.2-2 THz频率范围内四种菌种的强度和反射率谱线进行分析。记录下每个时间段的菌落图像并进行生长率、含水率和死亡率等一系列参数的计算进行定量分析,最后得到结果:图像直观观察与菌落实际统计数据完全吻合,反射率图像与可见光图像边缘拟合性高,更适用于菌落无损生存状态评估。二是通过太赫兹时域光谱提取样品的折射系数和吸收系数等指纹性信息,结和支持向量机对菌种进行分类,研究太赫兹时域光谱检测技术。在THz波段内,物质的吸收与色散特性均呈现指纹性。利用太赫兹时域光谱检测技术进行菌种检测是直接以菌落作为实验对象,简化样品制备流程,将样品准备时间缩短5倍以上。通过对样本采取加热干燥、压片的方式减少水分对太赫兹时域光谱检测结果的影响。得到结论:虽然处理过后的样本仍然含有水分（THz波的吸收率较高）,且样本为复杂混合物,达不到THz指纹谱的要求,但是仍可以看到四种菌种的强度谱和反射率谱差异性明显,包含的菌种特异性信息。利用支持向量机（Support Vector Machine,SVM）模型对四种菌种的强度谱进行分类识别,当半径参数σ2≥0.3,正则化系数γ≥0.9时,准确率可以达到100%,证明THz强度谱包含了不同菌落的特征,也验证了 THz-TDS系统用于菌落直接鉴别的可行性。
耿乙迦[8]（2020）在《拉曼光谱及非线性光学成像仪器的研制与应用探索》文中研究表明先进仪器方法的开发能够为研究人员提供全新的工具来探索未知世界,帮助理解物质的许多特殊性质,从而开创更多的应用领域,是推动科技发展的重要因素之一。而光学仪器是较为常见的一类设备,在众多领域的科学研究中应用广泛。现有的光学仪器包括不同种类的光源、适用于从宏观到微观不同尺度观察的成像设备、光学操纵与加工设备等。由于光的能量与分子的能级处于同一数量级,光与物质相互作用时,能够产生能量交换,并携带分子的组成结构信息,通过对光的成分进行分析,能够达到对物质组分、状态识别的目的,因此光学仪器在分析检测领域也是最为常用的仪器种类之一,尤其是光谱类仪器,在人们认识世界的过程中占据着举足轻重的地位。目前常见的商品化光谱仪器包括:紫外可见吸收光谱仪、荧光光谱仪、红外吸收光谱仪、拉曼光谱仪等,除此之外还有许多基于光谱效应的成像仪器,如荧光显微镜、多光谱相机等。研究人员基于不同种类的光谱仪器开发了许多分析方法,适用于不同类别的样品检测。虽然这些仪器已经能够为科学研究提供大量的数据,但依然难以满足许多特定应用场景下的适用性与功能需求,因此,利用新的物理原理、结合技术创新设计和开发针对特殊体系或具有探索功能的光谱仪器具有非常重要的意义。本论文中将以光谱检测及成像仪器作为主线,对现有仪器设备的功能结构进行分析总结,并开发了三台不同种类的仪器设备,其着眼点分别为:面向特殊应用场景的小型化拉曼光谱仪、通过仪器的联用对现有拉曼光谱仪进行功能拓展,以及基于非线性效应的多模式光谱成像仪器。论文中将针对仪器的基本原理、工程设计与设备的搭建过程进行详细介绍,最终通过实际样品的测试对仪器的基本功能进行验证。主要包含以下几个方面:1)集成化微流控芯片拉曼光谱分析仪的研制。生活中的真实样品通常成分极为复杂,其分析检测往往无法直接利用现有仪器实现,常需要借助一定的前处理步骤,如分离、富集、反应等才能完成。微流控芯片是一种集化学实验室各种常规操作于一体的化学芯片,能够极大的提高样品的前处理效率,而拉曼光谱则是一种快速、非接触的检测方法,能够对样品的指纹光谱进行采集,特别是表面增强拉曼光谱技术的出现使其具有极高的检测灵敏度,更加适合于痕量样品的检测。因此,论文中充分考虑了这两种技术的特点,通过开发具有倒置探头、集成化显微成像光谱采集模块、样品固定而探头可移动的专用于微流控芯片检测的拉曼光谱仪实现这两种技术的优势结合。新型仪器具有集成度高,集样品处理与检测于一体的特点,并且在仪器的设计中通过采用一块二向色镜回避了传统仪器中的成像切换结构,极大提高了系统的稳定性,其研制将有助于推动复杂体系现场快速检测技术的进步与发展。2)拉曼光谱和相位型表面等离子体共振联合传感仪器的研制。表面等离子体共振技术对于样品折射率的变化极为敏感,常被应用于表面吸附物质的检测,但这一技术只能反映出物质的吸附状态,对于所吸附样品的精细结构变化却无从得知,拉曼光谱作为指纹光谱能够准确的反映出物质的分子结构变化,然而其效率较低,信号极弱。在表面等离子体共振现象发生时,传感表面由于电磁场的增强会使样品的拉曼信号极大增强,使表面吸附的痕量样品得以检测,为此人们将这两种技术相结合,实现联合传感。本文中对现有的联用仪器进行了改进,传统方法中多采用角度扫描配合光强检测的方式实现吸附样品的传感,而本文中引入了相移干涉成像检测技术,以相位作为传感依据,当表面等离子体共振现象发生时,反射光的相位改变与样品的拉曼光谱均能够达到极高的灵敏度,从而避免传统方法中角度反复扫描所带来的光路不稳定问题,同时相移干涉成像技术能够获得传感界面处不同位置的相位变化信息,配合增强后的拉曼光谱,能够同时实现痕量样品的成像监测与光谱采集,对于表面反应这一特殊体系具有一定的应用潜力。3)非线性光学成像系统的搭建及其生物学应用。提高待观察样品的对比度是各种成像技术追求的重要指标,而许多样品自身具有体系复杂,对比度较低的问题,使其难以通过传统光学成像方法进行清晰观察。光谱成像技术利用样品自身微观结构的不同以及对不同光谱效应响应的差异使待观察样品能够从周围复杂的环境中凸显出来,达到对样品进行区分的目的。在强激光激发下,许多样品还会对不同的非线性效应产生影响,使其光谱发生改变,或使一些在弱光照射下存在的效应灵敏度大幅度增强,对于传统线性光学成像具有一定的补充作用。本论文中对非线性光学成像仪器进行了深入研究,分析总结了几种非线性光学效应的激发与检测条件,通过合理选取硬件设备,开发了具有单/双光束激发、脉冲延迟调节、振镜扫描、光强和光强变化量检测于一体的非线性光学成像系统,在一台机器上实现多种不同模式的非线性光学成像功能,并选取了其中一种非线性光学效应——四波混频作为研究手段,利用银纳米粒子对细胞表面进行标记,实现对细胞表面唾液酸含量及分布的检测,证明了仪器在生物体系中的应用能力。
孙忠成[9]（2019）在《太赫兹光谱与反射式成像技术在脑外科疾病检测中的应用研究》文中提出太赫兹波处于电子学与光子学的过渡区域,具有对水的敏感性、对生物大分子的指纹谱特性和非电离性等特殊的性质,在生物医学检测领域有明显的优势。当前,太赫兹时域光谱和成像技术被广泛应用于生物组织病变的检测中。脑缺血、脑胶质瘤等脑部疾病的发病率和致死率极高,现有技术手段在这些疾病的早期诊断和病灶检测方面面临诸多问题。因此,本文利用太赫兹时域光谱和成像技术,对以脑缺血和脑胶质瘤为代表的脑部疾病的诊断和边界提取进行了深入的研究,主要内容及创新点如下:1.利用透射式太赫兹时域光谱技术对不同缺血时间的新鲜和石蜡包埋的脑缺血组织进行检测,实现了缺血两小时的早期脑缺血组织的检测;设计并制作了基于人工超材料结构的生物传感器,研究了传感器在表面生长了不同浓度的PC12神经细胞时的太赫兹波透过率。通过检测透过率曲线中谐振峰的漂移量和谐振峰处太赫兹波透过率的变化量均实现了PC12神经细胞浓度的高灵敏度检测,检测的灵敏度分别约为10 GHz/(104·m L-1)和0.49 d B/(104·m L-1)。2.针对连续波太赫兹图像的信噪比和对比度差的问题,综合图像去噪、模糊C均值聚类、数学形态学处理和“Canny”算子边缘提取等算法,准确提取出了掩膜版的太赫兹图像中的字母区域,其准确率、灵敏度和特异性分别为94.3%、91.6%和95.5%。进一步将算法应用于离体脑胶质瘤的太赫兹图像,实现了肿瘤区域的准确提取,算法的准确率、灵敏度和特异性分别为95.6%、84.5%和97.7%。3.将太赫兹-拉曼光谱应用于脑胶质瘤的检测中,实验结果表明,脑胶质瘤组织和健康脑组织的太赫兹-拉曼光谱在拉曼峰的强度、个数和拉曼频移等方面有明显的差异,这可能是组织癌变时生物大分子的结构和含量发生变化导致的。
瞿芳芳[10]（2020）在《太赫兹光谱在农产品农药残留检测中的关键技术研究》文中研究表明近年来由于农药残留导致的农产品质量与安全问题堪忧,因而研究快速精准的农药残留检测技术对于防控农药滥用现象尤为重要。太赫兹（Terahertz,THz）技术作为二十一世纪重大新兴科学技术之一,具有指纹性、穿透性,以及相干性等诸多独特优势,在农药残留检测领域具有可观的发展潜力与应用前景。本文采用太赫兹光谱技术对18种农药的指纹峰解析、单组分农残的定量检测、多组分微量混合农残的定性识别,以及痕量农残的定量与定性检测等关键技术进行了研究,对于保障农产品安全与人类健康具有重要的意义。主要研究内容和成果如下:（1）基于密度泛函理论（DFT）和太赫兹光谱预处理算法,完成了农药标准品的分子动力学模拟及其太赫兹指纹峰的精准解析。（1）采用小波阈值去噪与基线校正方法对农药的太赫兹吸收谱（0.1～3.5 THz）进行优化处理;（2）采用DFT模拟计算农药分子的理论光谱;（3）将优化处理后的太赫兹光谱与DFT光谱进行匹配,完成农药指纹峰的理论解析。所研究农药的太赫兹指纹峰包括:毒死蜱（1.47、1.93与2.73 THz）、氟虫腈（0.76、1.23与2.31 THz）、克百威（2.72与3.06 THz）、乐果（1.05、1.89与2.92 THz）、灭多威（1.01、1.65、1.91、2.72与3.20 THz）、噻苯隆（0.99、1.57、2.17与2.66 THz）、溴氰菊酯（0.90、1.49与2.32 THz）、氰戊菊酯（1.13、1.43、1.61、1.98与2.58 THz）、高效氯氰菊酯（1.27、1.84、2.12与2.92 THz）、6-苄氨基嘌呤（2.08与3.00 THz）、多效唑（0.71、1.30、1.88与2.67 THz）和青鲜素（2.34 THz）。（2）利用基线校正算法消除了太赫兹吸收谱的基线漂移特性,增强了农产品基质中单组分2,4-二氯苯氧乙酸（2,4-D）的指纹峰信号,提升了其定量检测的精确度与检测限。（1）采用DFT中B3LYP/6-31G（d,p）基组对2,4-D的指纹峰进行解析（1.35、1.60、2.37和3.00 THz）;（2）分析散射基线对农产品基质（茭白、大米和玉米）中2,4-D检测能力的影响;（3）采用非对称最小二乘平滑法（As LS）、自适应重加权惩罚最小二乘法（Air PLS）、背景校正法（Backcor）和稀疏度基线估计去噪法（BEADS）进行吸收谱基线校正;（4）根据1.35 THz处的吸收峰强度建立2,4-D含量的定量回归曲线,结果表明经过基线校正后,2,4-D在茭白、大米和玉米中的检测限分别由7%、5%与7%均提高到1%,回归系数分别有R2≥0.9706、R2≥0.9671、R2≥0.9277;（5）根据模型回收率与预测误差值,外部验证了太赫兹吸收谱基线校正对于提高农产品中2,4-D定量检测精度的有效性与可靠性。（3）结合太赫兹成像技术与深度学习算法,实现了对新鲜植物叶片表面微量、多组分混合农药残留类型的高精度定性识别与图像可视化。（1）采用DFT中B3LYP/6-311G基组对苯菌灵（0.70、1.07和2.20 THz）、多菌灵（1.16、1.35和2.32 THz）和噻菌灵（0.92、1.24、1.66、1.95和2.58 THz）的指纹峰进行解析;（2）将不同类型的农药溶液（浓度为10mg/L）滴加在香椿叶片表面,获取叶片的太赫兹图像并从中提取0.2～2.2 THz的光谱;（3）采用模糊聚类模型,探究区分香椿叶片表面不同农药残留类型的可分性;（4）建立深度卷积神经网络（DCNN）模型和基于四种学习算法（Train CGB、Train CGP、Train CGF、Train RP）的反向传播神经网络（BPNN）模型,对香椿叶片上农药残留的类型进行定性识别,结果表明DCNN得到最优训练与预测识别准确率（分别为97.27%和96.74%）;（5）利用DCNN模型实现了对叶片上农药残留类型及其分布情况的图像可视化。（4）采用一种基于开口谐振环结构的太赫兹超材料吸收器,增强了辣椒提取液中痕量农药的传感信号,实现了对痕量农残的定量与定性检测。（1）分别采用DFT中B3LYP/6-311G与B3LYP/6-31G+dp基组对吲哚-3-乙酸（IAA,2.50 THz）与三环唑（0.85、1.11和2.17 THz）进行指纹峰解析;（2）根据吸收器在横向磁性（TM）偏振态下的双波段完美吸收特性（在0.918 THz和1.575 THz处吸收率分别达到90.05%和94.68%）,利用超材料吸收峰振幅和频率对农药浓度的高灵敏度响应,建立农药定量检测标准曲线。结果表明基于1.575 THz处吸收峰振幅的传感响应规律较好,对IAA与三环唑的定量结果分别为R2=0.9544与R2=0.7837,检出的农药浓度均达到10 ng/L;（3）采用偏最小二乘线性判别分析（PLS-LDA）模型实现了基于超材料的辣椒提取液中IAA与三环唑的定性鉴别。以上研究成果探明了太赫兹光谱技术在农产品农药残留检测中的巨大优势。本研究探讨的关于农药太赫兹指纹峰的解析、单组分农残定量检测精度的提升、微量多组分混合农残的定性识别与可视化,以及痕量农残的定量与定性传感增强检测等关键技术,为基于太赫兹技术的农产品安全检测提供了一套完整的理论基础与指导方案。
二、用于潜指纹检测的激光扫描成像系统（论文开题报告）
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
本文主要提出一款精简64位RISC处理器存储管理单元结构并详细分析其设计过程。在该MMU结构中,TLB采用叁个分离的TLB,TLB采用基于内容查找的相联存储器并行查找,支持粗粒度为64KB和细粒度为4KB两种页面大小,采用多级分层页表结构映射地址空间,并详细论述了四级页表转换过程,TLB结构组织等。该MMU结构将作为该处理器存储系统实现的一个重要组成部分。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
三、用于潜指纹检测的激光扫描成像系统（论文提纲范文）
（1）基于高强度准单能伽马源的光致蜕变和核共振荧光无损检测研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 伽马源的产生方式 |
| 1.1.1 轫致辐射 |
| 1.1.2 俘获核反应 |
| 1.1.3 正电子飞行湮灭 |
| 1.1.4 激光康普顿散射 |
| 1.2 运行和在建的激光康普顿伽马源装置 |
| 1.2.1 美国的高强度伽马源(HIγS) |
| 1.2.2 日本的New SUBARU |
| 1.2.3 罗马尼亚的欧盟强激光基础设施-核物理部(ELI-NP) |
| 1.2.4 中国的上海激光电子伽马源(SLEGS) |
| 1.3 论文选题 |
| 1.3.1 研究背景 |
| 1.3.2 研究现状 |
| 1.3.3 研究意义 |
| 1.4 内容安排 |
| 第2章 光致蜕变反应率对光学势的敏感性研究 |
| 2.1 前言 |
| 2.2 光致蜕变反应的理论分析 |
| 2.2.1 反应机制及模型 |
| 2.2.2 光学模型势 |
| 2.3 光致蜕变反应截面及反应率 |
| 2.3.1 计算方法 |
| 2.3.2 计算结果 |
| 2.3.3 光致蜕变测量提议 |
| 2.4 基于ELI-NP伽马装置的光致蜕变反应模拟 |
| 2.4.1 物理建模 |
| 2.4.2 带电粒子能谱 |
| 2.4.3 光致蜕变反应产额 |
| 2.4.4 光致蜕变测量可行性分析 |
| 2.5 小结 |
| 第3章 产生激发态剩余核的光致蜕变反应研究 |
| 3.1 前言 |
| 3.2 (γ,p)_(L0i)和(γ, α)_(L0i)反应的理论分析 |
| 3.3 (γ,p)_(L0i)和(γ, α)_(L0i)反应的蒙卡模拟 |
| 3.3.1 带电粒子产额的探测阈值 |
| 3.3.2 各反应道的产额贡献率 |
| 3.3.3 出射带电粒子的能量 |
| 3.3.4 出射带电粒子能谱 |
| 3.3.5 俘获反应截面 |
| 3.4 小结 |
| 第4章 基于核共振荧光(NRF)的毒品无损检测 |
| 4.1 前言 |
| 4.2 NRF的理论分析与模型构建 |
| 4.2.1 NRF反应截面 |
| 4.2.2 出射光子角分布 |
| 4.2.3 NRF物理建模 |
| 4.3 结果 |
| 4.3.1 背散射检测的NRF产额 |
| 4.3.2 毒品的NRF特征信号 |
| 4.3.3 毒品的元素比分析 |
| 4.3.4 屏蔽状态下的毒品检测 |
| 4.3.5 元素比方法的系统误差 |
| 4.4 小结 |
| 第5章 基于透射NRF探测的特殊核材料成像 |
| 5.0 前言 |
| 5.1 物理模型构建 |
| 5.1.1 特殊核材料的NRF截面及角分布 |
| 5.1.2 散射NRF探测布局 |
| 5.1.3 透射NRF探测布局 |
| 5.2 结果 |
| 5.2.1 散射NRF信号 |
| 5.2.2 透射NRF信号 |
| 5.2.3 透射型断层成像算法 |
| 5.2.4 成像结果 |
| 5.3 讨论 |
| 5.3.1 漏检率与探测时间 |
| 5.3.2 角分布 |
| 5.4 小结 |
| 第6章 基于散射NRF探测的特殊核材料断层成像 |
| 6.1 前言 |
| 6.2 物理建模 |
| 6.2.1 探测布局 |
| 6.2.2 参数设置 |
| 6.3 结果 |
| 6.3.1 散射NRF信号 |
| 6.3.2 成像算法 |
| 6.3.3 成像结果 |
| 6.4 小结 |
| 第7章 总结与展望 |
| 7.1 总结 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 攻读学位期间的研究成果 |
| 致谢 |
（2）快速和高分辨拉曼成像技术及高通量光谱分析方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 拉曼散射及拉曼光谱简介 |
| 1.1.1 非弹性拉曼散射原理概述 |
| 1.1.2 拉曼光谱及其在生物医学研究中的应用 |
| 1.2 拉曼成像及光谱处理与分析研究现状 |
| 1.2.1 拉曼光谱成像概述 |
| 1.2.2 拉曼光谱处理与分析概述 |
| 1.3 拉曼成像方法的瓶颈与突破讨论 |
| 1.4 论文研究内容与章节安排 |
| 1.4.1 论文研究内容 |
| 1.4.2 论文章节安排 |
| 第2章 拉曼成像光学系统设计基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 共聚焦拉曼成像系统设计及功能验证 |
| 2.2.1 共聚焦拉曼成像系统的光学设计 |
| 2.2.2 控制程序设计及关键参数标定 |
| 2.2.3 标准微球样品的共聚焦拉曼成像 |
| 2.3 线扫描拉曼成像系统设计及功能验证 |
| 2.3.1 线扫描拉曼成像系统的光学设计 |
| 2.3.2 控制程序设计及关键参数标定 |
| 2.3.3 标准微球样品的线扫描拉曼成像 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于先验信息的快速拉曼压缩成像研究 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 压缩感知理论基础及应用 |
| 3.3 新型共聚焦先验拉曼压缩成像研究 |
| 3.3.1 点扫描拉曼成像稀疏采样设计与实现 |
| 3.3.2 压缩感知成像重建算法设计及仿真验证 |
| 3.3.3 实验设计与结果分析 |
| 3.4 本章小结 |
| 第4章 结合结构光照明的超分辨拉曼成像研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 结构光照明超分辨显微技术基础 |
| 4.3 结构光照明超分辨拉曼成像技术研究 |
| 4.3.1 线扫描拉曼成像系统时空调制结构光照明验证 |
| 4.3.2 超分辨拉曼成像重建算法优化及仿真验证 |
| 4.3.3 实验设计与结果分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第5章 基于卷积神经网络的光谱成分分析研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 卷积神经网络简介 |
| 5.3 混合拉曼光谱成分量化研究 |
| 5.3.1 训练与验证数据集设计 |
| 5.3.2 卷积神经网络模型构建与训练 |
| 5.3.3 光谱成分预测与结果分析 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 工作总结 |
| 6.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 附录A 标准化拉曼光谱处理与分析常用算法的数学描述 |
| A.1 Whittaker Smoother去噪算法 |
| A.2 非对称最小二乘回归去基线算法 |
| A.3 无监督的顶点成分分析算法 |
| 附录B 用于拉曼光谱测量和拉曼成像的样品制备 |
| B.1 标准尺寸小球样品的制备 |
| B.2 生物细胞样品制备 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（3）基于SERS标签的新型防伪织物标识设计及其应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景 |
| 1.2 金纳米粒子的制备 |
| 1.2.1 常规金纳米粒子的制备 |
| 1.2.2 金纳米棒的制备 |
| 1.3 金纳米粒子基于SERS效应的应用 |
| 1.3.1 纺织领域的应用 |
| 1.3.2 检测领域的应用 |
| 1.3.3 防伪领域的应用 |
| 1.4 金纳米粒子的自组装 |
| 1.5 金纳米粒子组装膜基于SERS效应的应用 |
| 1.6 本课题研究目的及意义 |
| 第二章 核壳结构双层金纳米棒Au@Au NRs的制备与表征 |
| 2.1 简介 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 实验材料 |
| 2.2.2 实验设备 |
| 2.2.3 实验方法 |
| 2.2.4 测试与表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 单层金纳米棒的表征 |
| 2.3.2 双层金纳米棒的表征 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 多种SERS标签组装薄膜的制备及其拉曼光谱特征信息表征 |
| 3.1 简介 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验材料 |
| 3.2.2 实验设备 |
| 3.2.3 实验方法 |
| 3.2.4 测试与表征 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 SERS标签单组分组装膜的光学照片 |
| 3.3.2 SERS标签单组分组装膜的形貌表征 |
| 3.3.3 SERS标签单组分组装膜的拉曼光谱表征 |
| 3.3.4 SERS标签双组分复配组装膜的SERS特征信息 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 基于多种SERS标签组装薄膜的防伪编码体系构建 |
| 4.1 简介 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验材料 |
| 4.2.2 实验设备 |
| 4.2.3 实验方法 |
| 4.2.4 测试与表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 SERS标签双组分复配组装薄膜的特征峰信息及防伪编码构建 |
| 4.3.2 SERS标签三组分复配组装薄膜的特征峰信息及防伪编码构建 |
| 4.3.3 三元拉曼报告分子SERS标签组装膜的特征峰及其防伪编码 |
| 4.3.4 染料报告分子SERS标签四组分复配组装薄膜的特征峰信息及防伪编码构建 |
| 4.3.5 四元染料报告分子SERS标签组装膜的特征峰及其防伪编码 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 SERS标签组装薄膜在不同织物上的图案化转载及防伪标识性能评价 |
| 5.1 简介 |
| 5.2 实验部分 |
| 5.2.1 实验材料 |
| 5.2.2 实验设备 |
| 5.2.3 实验方法 |
| 5.2.4 测试与表征 |
| 5.3 结果与讨论 |
| 5.3.1 SERS标签防伪标识在不同织物上的图案化转载 |
| 5.3.2 SERS标签组装薄膜在不同织物基底上的防伪编码构建 |
| 5.3.3 防伪标识织物的PDMS封装 |
| 5.3.4 PDMS封装后防伪编码获取 |
| 5.3.5 防伪织物接触角测试 |
| 5.3.6 防伪织物防紫外性能测试 |
| 5.4 本章小结 |
| 第六章 结论与展望 |
| 6.1 结论 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文与参加科研情况 |
| 致谢 |
（4）基于OCT的激光焊接质量在线检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 选题背景及研究的目的和意义 |
| 1.2 焊缝质量检测的国内外研究现状 |
| 1.2.1 超声波检测 |
| 1.2.2 射线检测 |
| 1.2.3 激光视觉检测 |
| 1.2.4 红外辐射检测 |
| 1.2.5 渗透检测 |
| 1.3 光学相干层析技术发展国内外现状 |
| 1.4 本文主要研究内容和章节安排 |
| 1.5 本章小结 |
| 第2章 激光焊接质量在线检测系统测量原理 |
| 2.1 激光焊接质量在线检测系统总体方案 |
| 2.2 检测系统成像原理 |
| 2.2.1 低相干干涉原理 |
| 2.2.2 深度信息提取原理 |
| 2.3 检测系统性能 |
| 2.3.1 焊缝图像分辨率 |
| 2.3.2 焊缝成像深度 |
| 2.3.3 焊缝扫描成像速度 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 谱域OCT检测系统 |
| 3.1 光源及光纤耦合器选择 |
| 3.2 成像光谱仪设计 |
| 3.2.1 准直模块 |
| 3.2.2 色散模块 |
| 3.2.3 光谱采集模块 |
| 3.2.4 光谱分辨率 |
| 3.3 振镜扫描装置 |
| 3.4 同步信号控制及采集信号处理 |
| 3.5 谱域OCT系统搭建 |
| 3.6 本章小结 |
| 第4章 金属焊缝表面焊接质量检测 |
| 4.1 金属焊缝表面轮廓图像预处理 |
| 4.1.1 噪声滤波 |
| 4.1.2 图像分割 |
| 4.1.3 形态学处理 |
| 4.2 金属焊缝轮廓中心线提取 |
| 4.3 金属焊缝特征点提取 |
| 4.4 金属焊缝尺寸测量 |
| 4.5 焊接缺陷检测 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 塑料焊缝质量检测 |
| 5.1 塑料焊缝制备 |
| 5.1.1 焊接母材 |
| 5.1.2 焊接工艺设置 |
| 5.1.3 激光透射焊接形式选择 |
| 5.2 塑料焊缝检测 |
| 5.2.1 焊接缝形貌缺陷检测 |
| 5.2.2 焊接板空隙测量 |
| 5.3 本章小结 |
| 第6章 总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间取得的成果 |
| 致谢 |
（5）反射式共聚焦与受激拉曼散射系统显微成像技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 课题研究的背景意义 |
| 1.2 显微镜的发展概况 |
| 1.3 论文组织结构 |
| 第二章 显微镜的基础理论 |
| 2.1 光与生物组织的相互作用 |
| 2.2 激光共聚焦显微镜基本原理 |
| 2.3 国外竞品皮肤反射式共聚焦显微镜概况 |
| 2.4 皮肤组织疾病检测相关技术原理比较 |
| 2.4.1 皮肤镜成像 |
| 2.4.2 超声成像 |
| 2.4.3 光学相干断层成像OCT |
| 2.4.4 双光子成像与二次谐波 |
| 2.4.5 光声成像 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 皮肤共聚焦显微镜光学成像技术 |
| 3.1 共聚焦光路总体设计 |
| 3.1.1 基于共振振镜结构的光路设计 |
| 3.1.2 基于多面镜Polygon的光路设计 |
| 3.2 远心成像光路与照明光路设计 |
| 3.3 参数计算与光学设计仿真 |
| 3.4 变尺度评价方法 |
| 3.4.1 基本推导 |
| 3.4.2 数值仿真 |
| 3.4.3 试验验证 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 共聚焦显微镜的声热传导特性研究 |
| 4.1 结构组成与关键件力学特性分析 |
| 4.2 热特性分析 |
| 4.3 噪声分析 |
| 4.4 本章小结 |
| 第五章 共聚焦显微镜扫描成像控制方法研究 |
| 5.1 组合振镜控制方法 |
| 5.2 数据信号采集模块 |
| 5.3 图像算法处理 |
| 5.3.1 图像畸变校正算法 |
| 5.3.2 图像重建与拼接算法 |
| 5.4 多面体转镜Polygon控制方法 |
| 5.5 成像试验 |
| 5.6 本章小结 |
| 第六章 受激拉曼散射显微镜系统搭建研究 |
| 6.1 SRS原理 |
| 6.1.1 成像机制 |
| 6.1.2 高光谱与多色成像 |
| 6.1.3 灵敏度与可探测性 |
| 6.1.4 穿透能力 |
| 6.1.5 SRS在生物学领域的应用 |
| 6.2 生物光子显微镜系统平台设计与搭建 |
| 6.2.1 锁相放大器的基本原理 |
| 6.3 活细胞成像装置设计 |
| 6.4 活细胞成像试验 |
| 6.5 本章小结 |
| 第7章 结论与展望 |
| 7.1 结论 |
| 7.2 展望 |
| 参考文献 |
| 图表目录 |
| 致谢 |
| 作者简介及攻读学位期间发表的学术论文与研究成果 |
（6）基于三维激光直写的可控微结构针尖制备及应用（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 基于三维激光直写的微纳米增材制造 |
| 1.1.1 三维激光直写技术原理 |
| 1.1.2 基于三维激光直写技术的研究应用 |
| 1.2 表面等离子体探针技术 |
| 1.2.1 表面等离子体原理及波导结构设计 |
| 1.2.2 表面等离子体结构设计及应用 |
| 1.3 表面形貌扫描成像技术 |
| 1.3.1 基于探针扫描的表面形貌成像原理 |
| 1.3.2 基于探针扫描的研究应用 |
| 1.4 近场光学探针技术 |
| 1.4.1 近场光学探测原理,探针设计及制备 |
| 1.4.2 近场光学探针相关研究及应用 |
| 1.5 本论文的主要研究工作 |
| 参考文献 |
| 第二章 基于三维激光直写制备的非对称表面等离激元聚焦微结构 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 材料与仪器 |
| 2.2.2 非对称聚焦结构电场特征的数值模拟 |
| 2.2.3 基于三维激光直写的非对称结构制备 |
| 2.2.4 拉曼增强测试的样本制备及实验设置 |
| 2.2.5 表面等离激元聚焦表征 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 实验背景及原理讨论 |
| 2.3.2 表面等离激元聚焦与波导聚焦对比 |
| 2.3.3 “半对称”微结构的表面等离激元聚焦效果 |
| 2.3.4 非对称微结构几何设计及其聚焦特征 |
| 2.3.5 非对称聚焦微结构的加工工艺探索 |
| 2.3.6 表面等离激元聚焦的实验表征 |
| 2.3.7 表面等离激元聚焦的优化与展望 |
| 2.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第三章 基于三维激光直写制备的多孔微结构扫描探针 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 材料与仪器 |
| 3.2.2 力学可控微结构数值模拟 |
| 3.2.3 压痕测试 |
| 3.2.4 可控微结构探针的制备 |
| 3.2.5 扫描探针规格说明 |
| 3.2.6 可控微结构探针的后处理(碳化和刻蚀) |
| 3.2.7 扫描样本制备说明 |
| 3.2.8 可控微结构成品质量,机械特性及成像功能表征 |
| 3.2.9 探针扫描成像设备及相关反馈控制参数说明 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 微结构设计,制备及探针组装 |
| 3.3.2 基于压痕测试的微结构可控机械响应表征 |
| 3.3.3 可控微结构材料缓冲过程动态分析及相关机械特性表征 |
| 3.3.4 可控微结构的模量及相对密度表征 |
| 3.3.5 扫描探针进针过程分析 |
| 3.3.6 微结构探针扫描成像测试:硅标样(硬) |
| 3.3.7 微结构探针扫描成像测试:PDMS图案(软) |
| 3.3.8 微结构探针扫描成像测试:细胞样本 |
| 3.3.9 探针的耐用性与成像重复性测试 |
| 3.3.10 微结构探针的成像优化拓展:基于垂直力反馈成像 |
| 3.3.11 可控微结构二次加工测试与尖端表征 |
| 3.3.12 打印策略选择 |
| 3.3.13 探针的优化及展望 |
| 3.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第四章 基于三维激光直写制备的微孔近场光学探针 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 材料与仪器 |
| 4.2.2 微孔近场光学探针数值模拟 |
| 4.2.3 微孔近场光学探针制备及组装 |
| 4.2.4 微孔近场探针组装和近场光学测试 |
| 4.2.5 微孔近场光学探针表征 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 微孔近场光学探针理论模拟 |
| 4.3.2 微孔近场光学探针结构设计 |
| 4.3.3 微孔近场光学探针倾斜式加工方案 |
| 4.3.4 可控微孔尺寸表征与光学测试 |
| 4.3.5 微孔近场光学探针的优化与展望 |
| 4.4 本章小结 |
| 参考文献 |
| 第五章 总结与展望 |
| 博士期间研究成果 |
| 致谢 |
（7）基于太赫兹时域光谱的菌落菌种检测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 变量注释表 |
| 1 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 发展状况 |
| 1.3 论文的主要工作 |
| 2 太赫兹技术理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 太赫兹波的产生与探测 |
| 2.3 太赫兹时域光谱与成像技术 |
| 2.4 成像技术及原理 |
| 2.5 太赫兹时域光谱检测技术 |
| 2.6 本章小结 |
| 3 太赫兹时域光谱成像系统设计 |
| 3.1 逐点扫描成像技术原理 |
| 3.2 光学参数计算模型 |
| 3.3 成像分辨率 |
| 3.4 成像实验系统 |
| 4 基于太赫兹时域光谱成像技术的菌落成像 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 Landau-Looyenga-Lifshitz模型 |
| 4.3 样品介绍及实验流程 |
| 4.4 结果分析与讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 5 基于太赫兹时域光谱检测技术的菌种检测 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验参数计算 |
| 5.3 实验设计 |
| 5.4 结果分析与讨论 |
| 5.5 特征选取 |
| 5.6 支持向量机 |
| 5.7 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 本文工作总结 |
| 6.2 研究前景展望 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
| 致谢 |
| 学位论文数据集 |
（8）拉曼光谱及非线性光学成像仪器的研制与应用探索（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 光谱技术简介 |
| 1.2 光谱仪器技术 |
| 1.3 拉曼光谱及其技术发展 |
| 1.3.1 拉曼光谱简介 |
| 1.3.2 拉曼仪器技术 |
| 1.3.3 拉曼光谱仪器的联用技术 |
| 1.4 光谱成像技术 |
| 1.4.1 光谱成像仪器技术简介 |
| 1.4.2 基于非线性光学效应的光谱成像技术 |
| 1.5 本论文的目的与意义 |
| 第二章 集成化微流控芯片拉曼光谱分析仪的研制 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 仪器的总体设计思路 |
| 2.3 显微成像拉曼光谱探头的设计 |
| 2.4 光纤光谱仪光学系统的设计 |
| 2.4.1 光谱仪初始结构的确定 |
| 2.4.2 光谱仪的工程设计 |
| 2.5 仪器的总体装配与性能评估 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 拉曼光谱和相位型表面等离子体共振联合传感仪器的研制 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 仪器的设计原理 |
| 3.3 相移的计算 |
| 3.4 仪器的工程设计 |
| 3.5 仪器的性能评估 |
| 3.6 小结 |
| 第四章 非线性光学成像系统的搭建及应用研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 非线性光学成像仪器的设计思路 |
| 4.3 光源及显微镜平台的选取 |
| 4.4 仪器的改进与非线性成像功能的实现 |
| 4.5 仪器系统的功能评估 |
| 4.6 仪器的应用研究 |
| 4.6.1 实验方法 |
| 4.6.2 结果与讨论 |
| 4.7 小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介及攻读学位期间发表论文 |
| 致谢 |
（9）太赫兹光谱与反射式成像技术在脑外科疾病检测中的应用研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 太赫兹波技术发展概述 |
| 1.1.1 太赫兹时域光谱技术的研究现状 |
| 1.1.2 太赫兹成像技术的研究现状 |
| 1.2 基于太赫兹光谱与成像技术的脑部疾病检测研究概况 |
| 1.2.1 基于太赫兹时域光谱技术的脑缺血检测研究概况 |
| 1.2.2 基于太赫兹成像技术的脑胶质瘤检测研究概况 |
| 1.3 太赫兹主动成像感兴趣区域提取方法研究概况 |
| 1.4 基于拉曼光谱的脑胶质瘤检测研究概况 |
| 1.4.1 基于大波数拉曼光谱的肿瘤检测的研究概况 |
| 1.4.2 太赫兹-拉曼光谱的发展现状 |
| 1.5 本文的主要研究内容 |
| 第2章 基于透射式太赫兹时域光谱技术的脑部疾病检测研究 |
| 2.1 透射式太赫兹时域光谱系统 |
| 2.2 基于透射式太赫兹时域光谱技术的脑缺血检测研究 |
| 2.2.1 脑缺血模型制备 |
| 2.2.2 新鲜脑缺血组织的太赫兹时域光谱检测研究 |
| 2.2.3 石蜡包埋脑缺血组织的太赫兹时域光谱检测研究 |
| 2.3 基于人工超材料生物传感器的神经细胞检测研究 |
| 2.3.1 超材料结构的制备 |
| 2.3.2 基于人工超材料生物传感器的神经细胞浓度检测研究 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 基于综合算法的脑胶质瘤边界提取研究 |
| 3.1 感兴趣区域提取算法原理 |
| 3.1.1 感兴趣区域提取算法 |
| 3.1.2 感兴趣区域提取算法效果评价 |
| 3.2 连续波太赫兹成像系统 |
| 3.3 基于综合算法的太赫兹图像感兴趣区域提取研究 |
| 3.4 基于反射式太赫兹成像的脑胶质瘤检测研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 基于太赫兹-拉曼光谱的脑胶质瘤检测研究 |
| 4.1 共聚焦显微拉曼光谱系统 |
| 4.2 基于太赫兹-拉曼光谱的脑胶质瘤检测研究 |
| 4.3 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 总结 |
| 5.2 展望 |
| 参考文献 |
| 发表论文和参加科研情况说明 |
| 致谢 |
（10）太赫兹光谱在农产品农药残留检测中的关键技术研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| Abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.1.1 农产品农药残留的危害 |
| 1.1.2 农药残留限量标准 |
| 1.2 现有农产品农残检测技术手段 |
| 1.2.1 主要检测方法 |
| 1.2.2 现有方法存在的问题 |
| 1.3 太赫兹技术检测农药残留的可行性 |
| 1.3.1 太赫兹技术用于检测农残的原理 |
| 1.3.2 太赫兹技术用于农残检测的优势 |
| 1.3.3 太赫兹技术用于农残检测的研究现状 |
| 1.4 本文研究内容及思路 |
| 1.4.1 研究内容 |
| 1.4.2 技术路线 |
| 1.5 本章小结 |
| 第二章 太赫兹波谱技术理论基础 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 太赫兹波的产生与探测 |
| 2.2.1 太赫兹波的产生技术 |
| 2.2.2 太赫兹波的探测技术 |
| 2.3 太赫兹时域光谱技术 |
| 2.3.1 透射式太赫兹时域光谱系统 |
| 2.3.2 反射式太赫兹时域光谱系统 |
| 2.3.3 太赫兹光学参数获取 |
| 2.4 太赫兹扫描成像技术 |
| 2.5 太赫兹超材料技术 |
| 2.5.1 太赫兹超材料传感原理 |
| 2.5.2 太赫兹超材料吸收器分类 |
| 2.5.3 太赫兹超材料吸收器特性模拟 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 农药的太赫兹指纹峰探测与分子动力学解析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验材料及方法 |
| 3.2.1 农药固体样本制备 |
| 3.2.2 光谱获取 |
| 3.2.3 密度泛函理论计算 |
| 3.3 六种杀虫剂农药的太赫兹指纹谱探测及解析 |
| 3.3.1 杀虫剂农药的太赫兹时域波形与频域光谱 |
| 3.3.2 杀虫剂农药的太赫兹吸收谱与折射谱 |
| 3.3.3 太赫兹吸收谱去噪与基线校正处理 |
| 3.3.4 杀虫剂农药分子结构优化 |
| 3.3.5 实验光谱与理论光谱比对分析 |
| 3.3.6 农药分子太赫兹指纹峰归属解析 |
| 3.4 三种菊酯类农药的太赫兹指纹谱探测及解析 |
| 3.4.1 菊酯农药的太赫兹时域波形与频域光谱 |
| 3.4.2 菊酯农药的太赫兹吸收谱与折射谱 |
| 3.4.3 太赫兹吸收谱去噪与基线校正处理 |
| 3.4.4 菊酯农药分子结构优化 |
| 3.4.5 实验光谱与理论光谱比对分析 |
| 3.4.6 农药分子太赫兹指纹谱归属 |
| 3.4.7 多组分农药分子的指纹谱分析 |
| 3.5 三种植物生长调节剂农药的太赫兹指纹谱探测及解析 |
| 3.5.1 PGRs农药的太赫兹时域波形与频域光谱 |
| 3.5.2 PGRs农药的太赫兹吸收谱与折射谱 |
| 3.5.3 太赫兹吸收光谱去噪处理 |
| 3.5.4 PGRs农药分子动力学模拟 |
| 3.5.5 PGRs农药分子太赫兹指纹峰归属 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基线校正算法提升单组分农残定量检测精度的研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验材料与方法 |
| 4.2.1 农产品基质的样本制备 |
| 4.2.2 样本光谱获取 |
| 4.3 太赫兹吸收谱基线校正算法 |
| 4.3.1 AsLS算法 |
| 4.3.2 AirPLS算法 |
| 4.3.3 Backcor算法 |
| 4.3.4 BEADS算法 |
| 4.4 农产品基质中2,4-D农药的定量检测 |
| 4.4.1 农药2,4-D的太赫兹指纹峰探测与解析 |
| 4.4.2 农产品基质的光谱分析 |
| 4.4.3 农产品基质中2,4-D的检测 |
| 4.4.4 基于基线校正策略的农产品基质中2,4-D的检测 |
| 4.4.5 基线校正策略的可靠性验证 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于太赫兹成像的多组分微量农残定性识别与可视化研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 实验材料与数据提取 |
| 5.2.1 苯并咪唑类农药的固体样本制备 |
| 5.2.2 香椿叶片样本制备 |
| 5.2.3 太赫兹光谱与成像数据获取 |
| 5.2.4 太赫兹成像中叶片光谱数据提取 |
| 5.3 神经网络模型与数据可视化 |
| 5.3.1 深度卷积神经网络模型 |
| 5.3.2 反向传播神经网络模型 |
| 5.3.3 数据可视化方法 |
| 5.4 香椿叶片中多组分微量混合农药的定性检测 |
| 5.4.1 农药分子动力学模拟解析 |
| 5.4.2 多组分混合农药的太赫兹光谱特性分析 |
| 5.4.3 基于指纹峰与全谱的多组分农药的聚类分析 |
| 5.4.4 多组分混合农药的神经网络模型解析 |
| 5.4.5 叶片中多组分混合农药分布的图像可视化 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于太赫兹超材料的痕量农残定量与定性检测研究 |
| 6.1 引言 |
| 6.2 实验样本制备 |
| 6.2.1 农药的固体样本制备 |
| 6.2.2 辣椒提取液中痕量农药的液体样本制备 |
| 6.3 太赫兹超材料与仪器系统 |
| 6.3.1 多波段太赫兹超材料吸收器 |
| 6.3.2 太赫兹透射系统与固体样本光谱获取 |
| 6.3.3 太赫兹偏振系统与液体样本光谱获取 |
| 6.4 农药分子指纹峰解析 |
| 6.4.1 实验光谱与理论光谱对比 |
| 6.4.2 农药分子指纹峰归属 |
| 6.5 痕量农残的信号增强检测 |
| 6.5.1 超材料对IAA的定量传感检测 |
| 6.5.2 超材料吸收器对三环唑的定量传感检测 |
| 6.5.3 超材料吸收器对两种农药的定性检测 |
| 6.6 本章小结 |
| 第七章 结论与展望 |
| 7.1 主要研究结论 |
| 7.2 本文创新点 |
| 7.3 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 作者简介 |
四、用于潜指纹检测的激光扫描成像系统（论文参考文献）
- [1]基于高强度准单能伽马源的光致蜕变和核共振荧光无损检测研究[D]. 蓝浩洋. 南华大学, 2021(02)
- [2]快速和高分辨拉曼成像技术及高通量光谱分析方法研究[D]. 胡传真. 中国科学技术大学, 2021(09)
- [3]基于SERS标签的新型防伪织物标识设计及其应用研究[D]. 陈霖娜. 天津工业大学, 2021(01)
- [4]基于OCT的激光焊接质量在线检测技术研究[D]. 吕思航. 长春理工大学, 2021(02)
- [5]反射式共聚焦与受激拉曼散射系统显微成像技术研究[D]. 王方雨. 中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所), 2020
- [6]基于三维激光直写的可控微结构针尖制备及应用[D]. 孙良栋. 东南大学, 2021(02)
- [7]基于太赫兹时域光谱的菌落菌种检测技术研究[D]. 贾春涛. 山东科技大学, 2020(06)
- [8]拉曼光谱及非线性光学成像仪器的研制与应用探索[D]. 耿乙迦. 吉林大学, 2020(08)
- [9]太赫兹光谱与反射式成像技术在脑外科疾病检测中的应用研究[D]. 孙忠成. 天津大学, 2019(01)
- [10]太赫兹光谱在农产品农药残留检测中的关键技术研究[D]. 瞿芳芳. 浙江大学, 2020