一、基于LabVIEW的纳米颗粒动态散射光模拟（论文文献综述）
陈宁[1]（2021）在《基于光子相关光谱技术的散射光谱测量方法研究》文中指出湍流运动对天气气候的形成具有重要的作用,湍流的产生与发展过程都具有高度无序性和随机性,并且其对大气湍流运动强度大小和时空结构因素的影响较为复杂。温度脉动作为描述湍流的参数中最主要的物理量之一,对其数据探测的准确性及精确性都直接影响着感热及潜热通量的获取。温度脉动是指大气温度在短时间内微小温度变化量的叠加。目前,针对大气温度脉动数据的探测方法,超声波温差风速仪和白金丝温度脉动仪由于其响应时间短的特点,己被广泛应用于湍流通量的直接测定。然而,采用上述快速响应的设备测量单点温度脉动时,探测高度受到一定限制。利用搭载温度脉动仪等高响应、高灵敏度测温设备的探空气球实现大气温度脉动廓线探测时,探测时间较长,并且由于探空气球质量较小,导致在高空中会受到风的干扰,测量的数据的离散性较大。本文提出了基于光子相关光谱技术的温度脉动探测方法,温度脉动的实质是由分子热运动平均速度的瞬时变化引起。由于在大气中,分子受到周围不同介质的碰撞从而发生布朗运动,使得分子散射光频率相对于入射光频率产生多普勒频移,宏观表现为在一定散射角度下,散射光强随时间不断起伏涨落。通过测量瞬时变化的散射光信号强度,可获得包含被测气体分子的布朗热运动平均速度瞬时变化信息。为验证通过光子相关光谱技术测量散射光谱的可行性,论文从光子相关光谱的理论出发,基于布朗运动特性得到了散射光强度的归一化时间自相关函数与瑞利散射谱宽的关系。采用小波变换的信号模拟方法仿真得到颗粒的散射信号,验证了理论与反演算法的可行性。搭建了光子相关光谱测量系统,该系统主要由光源、入射和散射光路、光电倍增管、放大器、光子计数器和数字相关器组成。通过测量超细颗粒粒径标定了实验系统精度,最后利用大气模拟标定箱测量不同温度的瑞利散射谱宽,并与理论进行误差分析,最终证明了基于光子相关光谱的探测方法的可行性,为后续探测边界层的温度脉动廓线奠定了基础。
曹靖[2]（2021）在《基于反射矩阵分析法的光学相干层析成像技术的研究》文中进行了进一步梳理光学相干层析成像技术因具有高分辨,非入侵和实时成像的特点,被广泛应用于各种基础研究和临床医学中。但光在通过无序的生物组织时,由于折射率不均匀而发生的多次散射,限制了OCT的成像深度为1～2 mm。近些年来,随着使用空间光调制器优化入射光的波前、样品反射/传输矩阵测量和时间反演等技术的出现,人们提出了很多新型的穿透散射介质成像和聚焦的技术,这其中就包括反馈式的波前整形、光学反射/传输矩阵的测量、光学记忆效应、光学相位共轭和基于神经网络深度学习等技术。为了克服散射带来的畸变和实现穿透高散射介质的成像,本论文把散射介质成像和聚焦等理论与OCT技术相结合,在实现更深的成像深度、提高系统的采样速度、提高波前整形的速度、研究光束在介质内部的传输特性和实现光束位于介质内部的聚焦等方面,一共做了以下四部分的工作:1.通过把光学反射矩阵的测量、奇异值分解和基于光外差探测的OCT技术相结合,实现了从样品深度位置处占主导地位的多次散射光子中对携带与成像平面有关的单次散射光子的提取,并最终验证了该新型的基于反射矩阵的OCT技术具有穿透高散射介质的成像能力。在采样速度方面,使用锁相探测代替了最初的四步相移法来实现对样品光复电场的测量,每个点的采样时间从原来的4.15 s缩短到了0.37 s。在成像深度方面,新型OCT系统的成像深度达到了15.2倍的平均散射自由程,而传统的OCT一般为6～7倍的平均散射自由程。2.搭建了一台高灵敏度的相位敏感干涉仪来准确重构光的复电场信息,并在此基础上提出了基于单次输入到输出光场的分析法来实现最优化波前的高速测量,最后通过在空间光调制器上加载这一波前实现了光束位于散射介质后的聚焦,整个波前整形过程只需113 ms。无论是实现穿透高散射介质后光束的聚焦还是无畸变的成像,波前整形技术的最大意义在于它证明了光的散射是可以被克服和补偿的。而传统的波前整形方法,不论是迭代式的回馈算法还是传输矩阵的测量,往往需要花费大量的时间。因此,不管是为了提高成像分辨率还是为了增加成像深度,只有提高波前整形中最优化波前的测量速度,才能更好的把该技术应用在各类光学成像方法中。同时,对于所有基于点扫描的光学成像技术来说,实现光束位于成像平面的汇聚是成像的首要条件。因此,把波前的测量时间从初始的几分钟缩短到了几百毫秒这一工作,为将来突破光学成像深度的极限提供了一定的基础。3.在能够准确测量样品反射矩阵的基础上,通过引入时间反演算法计算出了位于介质内部不同深度和横向位置处的空间分辨率矩阵。首次实现了对样品不同位置处实际分辨率的客观评估,和传统意义上的空气中的横向和轴向分辨率不同,实际分辨率矩阵的测量可以更好的帮助人们认识物质的微观结构。最后,通过提出了成像贡献量的概念,从客观数值上解释了随着成像深度加深图像逐渐变模糊的原因。4.提出了一种不依赖于导星、具有更普遍适用性的方法实现光束在散射介质内部的聚焦。光束在介质内部的传输和能量的再分布是一个十分复杂的过程,首先通过时间反演算法得到了光束在样品内部不同深度位置处的能量分布,这一反演结果的重要意义在于它就像在介质内部放入了一个相机一样,可以实现了对介质内部光束的观察。再基于样品反射矩阵的测量和对其求逆来找到最优化的波前,通过使用空间光调制器按照这一波前对入射光进行相位调制。最终,实现了在样品200μm深度位置处光束的再次汇聚。同时,在位于样品300μm深度位置时,虽然没有获得完美的汇聚光斑,但光的汇聚度有所提高且相对能量也有一个数量级的提升。
潘自宇[3]（2021）在《单银纳米颗粒暗场成像探针在光化学反应光散射研究中的应用》文中指出光散射为自然界中常见的光学现象,纳米颗粒具有较好的光散射性质,其局域表面等离激元共振散射的光学信号强,稳定性好,散射光波段可调以及易标记等优势,为其作为优异的光学散射探针奠定了坚实的基础。暗场显微镜成像技术由于采用斜照明的光入射方式,从而使其在研究或检测目标物时呈现出无背景,信噪比高等大多数技术无与伦比的优点。因此,使用暗场显微镜成像技术不仅可以在单个纳米颗粒水平上研究各种纳米材料的共振光散射性质,而且还可以在单颗粒水平上实时深入研究一些物理或化学的动态过程,使贵金属纳米颗粒成为更加优异的暗场光散射光谱成像探针。将暗场显微镜成像技术与光学性质优异的纳米材料相结合,拓展仪器的使用范围,使得纳米材料的应用前景变得更加广阔。然而,利用暗场显微镜成像技术在单颗粒水平研究纳米材料的光学性质以及应用依然存在一些局限,例如,对单个纳米颗粒的共振光散射性质深入研究以及开发探针的多样性仍不十分完善,对实时物理或化学反应过程的研究依然不够深入等。基于此,本文从探索新型暗场光散射探针、深入研究单颗粒共振散射性质、对实时化学动态过程的深入研究等方面出发,开展了如下工作。1、原位研究具有尺寸依赖散射特性的单个银纳米立方体的传感灵敏度变化规律。深入理解纳米探针大小依赖的光学特性和精确的规律对局域表面等离激元（LSPR）传感的发展和应用至关重要。因此,在本研究中,我们成功合成了三种不同粒径的银纳米立方体,分别命名为1号银纳米立方体,棱边长度为59.84±7.97nm,2号银纳米立方体,棱边长度为75.70±9.05 nm,3号银纳米立方体,棱边长度为110.32±14.63 nm。通过使用暗场显微镜,LSPR散射光谱和扫描电子显微镜联用的单颗粒多模式共定位方法,我们原位研究了不同棱边长度对银纳米立方体散射特性和折射率传感灵敏度的影响。随着单个纳米立方体棱边长度的增加,其散射光的颜色发生从单色到多色的红移现象。1号和2号银纳米立方体的LSPR散射光谱分别呈现单峰以及带有来自于四级共振模式肩峰的单峰形状。与1号和2号银纳米立方体相比,3号银纳米立方体出现了一个有趣的现象,其单个纳米颗粒的LSPR散射光谱的谱峰出现了两个裂分的峰。此外,本实验还原位研究了单个银纳米立方体的散射特性对周围介质变化的响应情况以及使用单个银纳米立方体作为光学探针来探测其表面的小分子吸附物,结果表明,由于2号银纳米立方体探针的光散射性质具有较好的变化规律以及更高的传感灵敏度,因此更适合用作光学纳米传感器。2、单银纳米颗粒用于等离激元驱动光催化质子耦合电子转移反应监控。在暗场显微系统下,可视化监测了银纳米颗粒在对硝基苯硫酚（4-NTP）二聚为4,4’-二巯基偶氮苯（DMAB）的等离激元驱动光催化反应过程中LSPR光学性质的变化。根据实验测定的连续LSPR散射光谱以及微观电子计数的理论规律,我们在微观上对等离激元驱动光催化反应过程中的相对电子密度和电子得失速率进行了详细计算。根据在不同酸度下的反应动力学监测,得出4-NTP二聚为DMAB的等离激元驱动光催化过程是依赖于质子耦合电子转移的结论。在反应过程中,银纳米颗粒的电子得失先交替进行,然后同时发生。为了进一步证明反应过程中电子得失的不平衡以及热电子转移,在整体溶液中对4-NTP二聚为DMAB的等离激元驱动光催化反应过程中消光光谱变化,监控了光催化反应前后的光电响应,瞬态吸收光谱,充分证明在4-NTP二聚为DMAB的等离激元驱动光催化反应过程中,电子得失依赖于质子耦合电子转移以及时间依赖的交替与同时过程的发生,为提高光能转换和光电转换效率提供了新的机会,也使暗场显微镜有望在异质催化、光电转化研究等涉及电子转移的纳米催化过程中实现单纳米颗粒的微观电子计数。3、单银纳米颗粒上研究汞（Ⅱ）的介观反伽伐尼反应。利用主要散射绿色和黄色光的银纳米立方体作为光散射探针,在单颗粒水平上实时研究分析了汞（Ⅱ）的介观反伽伐尼反应。实验证明,处于宏观和小于10 nm的介观区间,银和汞（Ⅱ）能发生反伽伐尼反应,且反应最快在1 min即可达到终点,银纳米探针的散射光发生蓝移,为剧毒物质汞（Ⅱ）的检测提供了新机制,为快速单颗粒检测平台的发展奠定了理论和实验基础。本论文合成多种粒径和不同形状的银纳米颗粒,在暗场显微系统下,实现了单个立方形、球形的银纳米颗粒的光散射成像,系统研究了不同棱边长度的银纳米立方体的光学散射性质以及传感灵敏度变化规律、并可视化监测了在4-NTP二聚为DMAB的等离激元驱动光催化反应过程中化学反应的连续过程以及球形纳米颗粒的光学散射性质的变化情况。最后,筛选出合适的纳米探针并将其应用于研究汞（Ⅱ）的介观反伽伐尼反应。本论文的相关研究对后续单色到多色、高灵敏的光学纳米探针的筛选,化学反应中间过程、电子转移本质的深入研究以及单颗粒快速分析检测平台的建立来说具有重要意义。
夏畅[4]（2020）在《金-铂复合纳米结构的纳米加工及单颗粒光散射成像分析》文中认为金属复合纳米结构是指将两种或两种以上金属元素整合在一个纳米结构中,由于其原子的排列、晶体结构、晶面类型和组成配置等不同,可以形成各种各样的纳米结构,比如合金结构、核壳结构、核-骨架结构和异质结构等。金属复合纳米结构相比于对应的单一金属来说具有更高的催化活性、可调的光学性质、更优异的检测性能和更好的稳定性等优势。因此金属复合纳米结构在纳米光学器件、催化、生物探针、生化传感、载药、光热治疗和增强光谱（荧光、拉曼、红外）等领域都取得了快速的发展和惊人的成就。目前来说,虽然金属复合纳米结构的形成方法十分丰富,但是都普遍存在着步骤繁琐、需要大量还原剂、耗时长等缺点。并且研究工作者更多的关注特定结构、形貌、尺寸和性能的金属复合纳米结构的可控形成,但是对于形成过程中结构和光学演变信息的获取较为匮乏。不仅如此,贵金属纳米颗粒的局域表面等离激元共振（Localized surface plasmonic resonance,LSPR）特性所带来的光电子效应和光热效应可以被用于增强光催化反应,然而热载流子超短的寿命严重地制约了其成像技术的发展,阻碍了等离激元增强光催化的机理探讨,极大地限制了贵金属纳米颗粒的实际应用。针对上述提出的金属复合纳米结构的研究问题和难点,借鉴前人的工作基础,本论文主要围绕Au-Pt复合纳米结构的形成过程以及光散射成像进行研究。本论文具体的工作如下:1.镂空Au@Ag Pt核骨架纳米结构的形成及单颗粒光散射成像中空的纳米结构是由空心的内部和表面壳层结构组成,近些年由于其优异的物理化学性质受到了广泛的关注,因此通过纳米级雕刻中空的纳米结构具有十分重要的意义。首先制备了Au@Ag核壳纳米立方体（Au@Ag CSNs）并以此为牺牲模板,由于Pt Cl62-/Pt的标准电位为（0.74 V vs.SHE）远高于Ag Cl/Ag（0.22 V vs.SHE）,因此,可以自发地发生四个Ag原子被氧化和一个Pt原子被还原的电置换（GR）反应。由于Au@Ag CSNs的包被剂是CTAC,在含有Cl-的介质中,Ag原子从{100}晶面开始被腐蚀,Pt原子则在立方体的{110}晶面上沉积,基于纳米立方体的{100}和{110}晶面反应活性的不同,最终形成了镂空的Au@Ag Pt核-骨架纳米结构（Au@Ag Pt CFNs）。结合电镜表征和暗场光散射成像（DFM）,探究了从Au@Ag CSNs到Au@Ag Pt CFNs的形成过程,对其结构形貌和散射性质的演变过程进行了详细的研究。并且还利用DFM和拉曼光谱在单纳米颗粒水平实时和原位的监测LSPR性质的变化和反应动力学。此外,通过时域有限差分法（FDTD）模拟证实了GR反应过程中单个颗粒的散射光谱的变化。最后,通过GR反应得到的镂空的Au@Ag Pt CFNs,具有优异的等离激元增强电催化活性且远远超过了Ag-Pt纳米骨架结构。这表明纳米级雕刻,特别是晶面选择性策略为雕刻镂空的Au@Ag Pt CFNs提供了一种有效的途径,可广泛应用于设计具有优异光学性质和催化性能的复杂纳米结构。通过单颗粒光散射成像对纳米结构形成过程的监控,有望成为有效的反应机理探讨研究手段。2.Au-Pt多孔界面热电子转移的成像分析由于热电子能够收集并转化太阳能并且具有高催化活性,因此通过热电子双金属异质结构进行等离激元光催化已引起了广泛关注,而金属-金属界面上热电子转移的机理仍不完全清楚。因此,借助DFM对Au-Pt多孔界面之间的热电子转移进行了成像研究并讨论其转移距离。首先选择了具有优异LSPR特性的47 nm金纳米球（Au NSs）,在等离激元共振光的激发下,Au NSs产生热电子,热电子将紧密吸附在Au NSs表面的Pt Cl62-还原成零价Pt原子,然后Pt原子沉积在Au NSs表面上形成Au@Pt多孔核-壳纳米结构（Au@Pt NS）。正是由于Au NSs形态的转变,引起等离激元共振光散射（PRLS）强度的增加和PRLS波长的红移,所以可以实现原位和实时地对热电子在金属界面转移的过程进行成像。结合原位DFM成像和电镜,可以量化反应过程中单个Au NS上的热电子转移数量,并研究了电子供受体对、等离激元共振光以及空穴消耗剂对Au-Pt界面上热电子转移的影响因素。值得注意的是,借助于超快速瞬态吸收光谱和瞬态光电流响应,热电子可以在多孔Au-Pt界面上转移超过20 nm进一步驱动光催化反应。本研究提供了一种在单个等离激元纳米颗粒的水平下研究界面热电子转移成像的方法,进一步加深了对金属界面上热电子转移距离机理的理解,从而提高了热载流子的利用效率,并为设计和构建高性能等离激元催化剂提供了新的思路。3.热电子涂刷Au@Pt核壳纳米结构的形成及其在过氧化物测量中的应用贵金属纳米颗粒的LSPR特性所带来的热电子可以被用于驱动和增强光催化反应。本研究首先制备了三种不同形貌的金纳米颗粒（Au NPs）,分别是金纳米球（Au NSs）、金纳米棒（Au NRs）和金纳米双锥（Au NBPs）。在等离激元共振光的激发下,由于Au NSs可以受激产生热电子将Pt Cl62-还原成零价Pt原子,因此热电子纳米刷子可以将Pt原子涂刷在原来的Au NPs表面上,形成Au@Pt多孔核-壳纳米结构（Au@Pt NPs）。基于此原理,在ITO上修饰适量的Au NPs,通过热电子纳米刷进一步刷上Pt层,制备出三种不同形貌的Au@Pt NPs/ITO电极,结合电镜和DFM,详细的表征了Au@Pt NPs/ITO电极的形貌和散射性质。考察了研究对象H2O2在修饰电极界面的电化学氧化还原反应,发现三种Au@Pt NPs/ITO电极都能够促进H2O2在修饰电极界面的电化学氧化还原反应和提高H2O2电化学氧化还原峰电流的强度,并详细地考察了H2O2在电极界面的反应动力学过程。最后,基于Au@Pt NRs较高的电催化活性构建了检测H2O2的分析平台。本研究采用了一种新的方法形成具有优异催化性能的金属复合纳米结构,为按需设计和精确调控具有优异性能的金属复合纳米结构提供了新的思路。总之,本论文以Au-Pt复合纳米结构的形成以及光散射成像为核心,提出了基于晶面选择性及热电子驱动还原策略去形成Au-Pt复合纳米结构,并且对于Au-Pt复合纳米结构的形成过程以及热电子在Au-Pt界面的转移进行了成像研究。最后,探究Au-Pt复合纳米结构的电催化性能,并应用于HER和过氧化物的测量中。本研究为金属复合纳米结构的形成、光散射成像和生化分析检测分析应用提供了新思路。
余超[5]（2020）在《面向激光雷达应用的单光子探测技术研究》文中研究说明激光雷达作为一种重要的遥感手段,具有方向性强、分辨率高等特点,广泛地应用在人工智能、大气科学、环境监控等领域。其中,1.5 μm激光雷达具有人眼安全、大气透过率高、太阳背景辐射弱等优势,特别适合地表附近人员密集的应用场合,比如远距离单光子三维成像、城市污染监控、机场风速测量等;240～280 nm的中紫外激光雷达具有日盲的特点和较强的瑞利散射,可以用于飞行器尾焰探测和平流层大气风场的探测等应用。激光雷达出射的激光传播到较远距离的时候,对接收望远镜张开的立体角迅速减小,并且由于大气的吸收和散射,能量逐渐降低,导致远距离处的回波信号非常微弱。使用单光子探测器接收激光雷达回波信号可以显着提高信噪比、提升探测距离,同时降低激光雷达对激光能量和望远镜口径的需求,有利于雷达系统向小型化和集成化发展。然而,目前较为成熟的商用硅单光子探测器对1.5 μm和中紫外的光子没有响应。1.5μm激光雷达和中紫外激光雷达的发展迫切需求实用化、高性能、高集成度的单光子探测器的诞生。在此背景下,本文围绕面向激光雷达应用的近红外和中紫外单光子探测技术进行了如下研究:在近红外单光子探测方向,本文作者研制了基于InGaAs/InP负反馈雪崩光电二极管的自由运行模式单光子探测器样机,分别针对单模光纤耦合和多模光纤耦合的探测器搭建了各自的性能标定系统。尝试将InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器应用于高精度气溶胶激光雷达系统,提出了计数率修正算法和后脉冲修正算法,经修正后的激光雷达信号与高性能超导纳米线单光子探测器探测信号的平均误差仅1.3%。在此基础上,发展了小型化、实用化的云激光雷达和无人机载气溶胶激光雷达。在远距离单光子三维成像应用中,发展了多模光纤耦合的小型化超低噪声InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器,并在探测器中实现了对探测信号的高精度时间测量,为实用化超远距离单光子三维成像激光雷达的研发提供了有力支撑。在中紫外单光子探测方向,本文作者研制了基于4H-SiC单光子雪崩光电二极管的单光子探测器样机,并设计了自由空间耦合的自动化性能标定系统,对4H-SiC单光子雪崩光电二极管的光敏面探测效率分布、雪崩信号幅度分布、暗计数率、探测效率和后脉冲概率等性能进行了表征。本文的主要创新点如下:1.针对1.5μm激光雷达的应用需求,设计了集成化、实用化的InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器,最大探测效率达到40%;2.针对高精度气溶胶激光雷达应用,提出了一套适用于自由运行模式单光子探测器的后脉冲修正及计数率修正算法,有效降低了探测器所引起的雷达信号畸变;3.针对超远距离单光子三维成像激光雷达的需求,设计并研制了多模光纤耦合的小型化超低噪声InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器,实现了国际上最远主动成像距离。
李灿[6]（2020）在《彩虹折射二维测量方法及含杂液滴/瞬态蒸发液滴串测量研究》文中研究指明准确地测量流场中雾化液滴的多种关键参数,对提高燃烧效率、减少污染物排放和精细优化控制等具有重要的指导优化作用。微小颗粒分散到不混溶的液体形成的含杂液滴广泛存在,却因表征测量难度大受到较少关注。液滴串瞬态蒸发研究能很好地数学模型化液滴群蒸发中的液滴间相互作用,同样缺乏这方面的高精度实验研究。上述研究的难点在于面向含杂液滴和瞬态蒸发液滴串的先进测试手段缺乏。作为一种先进光学测量技术,彩虹折射技术能同时测量热力学参数（折射率、温度和组分等）和几何学参数（粒径）,极具解决上述难点的潜力。同时对复杂多相流的测量要求,也促使测量技术朝着高维度等方向发展。提升待测场空间维度,极大利于雾化场液滴关键参数的演变测量,这促使了彩虹折射技术从1D“线”到2D“面”测量的研究。目前没有算法能同时处理标准和全场彩虹信号的反演,同时还缺乏对基于不同迭代方法的彩虹信号反演算法在精度和速度上表现的评估。针对上述问题,本文通过理论分析、模拟和实验验证结合等手段,开展了彩虹折射技术的二维化、含杂液滴表征、液滴串瞬态蒸发测量及彩虹信号反演算法的研究。基于理论分析提出了二维彩虹折射测量方法,包括设计配置简单可靠的二维彩虹测量系统,提出一种二维散射角面标定方法和标定系数高精度反演算法,搭建了液滴发生系统和二维彩虹测量系统。对测量系统进行了二维散射角标定和在室温为8°C下测试了平面视场为130.5 mm×81.5 mm的去离子水气动喷雾。对一张典型二维彩虹实验图像进行图像识别和定位等处理,通过彩虹信号轮廓获得了两个待测液滴的平面位置信息。结合二维散射角的标定,成功实现了二维彩虹折射法对二维平面雾化液滴的在线测量。来自算法和图像识别的误差综合导致折射率最大测量误差估算为7×10-4,粒径相对误差为1.4%。基于彩虹二阶折射信号的拟合反演和消光作用分别表征液相参数（宿主液滴折射率和粒径）和固相参数（内含物体积浓度和尺寸）的思路,提出二阶与零阶折射信号强度比方法消除强度随机的影响,并理论推导出计算公式。基于蒙特卡洛的光线追踪方法模拟分析了多种因素对含杂液滴几何彩虹角附近光散射信号的影响。搭建单/双波长的标准彩虹测量系统和液滴发生系统,分别开展内含物尺寸已知和未知的系列实验。实验验证了消光彩虹折射法表征测量含纳米颗粒物液滴的可行性和有效性。采用相位彩虹折射法PRR和高速显微阴影法相结合的方法,对喷射到空气中的微米级运动乙醇液滴串的瞬态蒸发进行了定量研究。搭建带温控的液滴串发生和高速显微阴影成像系统,生成粒径、速度、间距参数和温度可控的乙醇液滴串。搭建简单紧凑的改进性PRR测量系统,记录不同激励频率、流量和初始加热温度下液滴串的PRR图像。实现了测量线范围内100～180 nm量级粒径减小的分辨和乙醇液滴串蒸发速率测量为（0.7～4.4）×10-8（m2/s）。通过测量的液滴串蒸发速率与由Abramzon&Sirignano模型预测的单液滴蒸发速率之比来量化液滴串中液滴间相互作用的影响,统计大量实验测量数据归纳出了一种改进的经验关联式。针对标准/全场彩虹信号的反演处理,提出了一种基于局部最小的通用性反演算法。该算法基于带修正系数的CAM理论建立带不等式约束的非线性最优化目标函数,并采用不同迭代方法进行迭代求解。对于标准彩虹信号,Active-set法在精度(折射率误差<2×10-4,粒径相对误差<1.3%)和速度（平均耗时0.45 s）上表现最佳;对于全场彩虹信号,采用Active-set方法作为对反演精度要求高且对速度不关注的反演迭代方法,折射率反演误差小于1×10-4,平均粒径相对误差小于2.0%,平均耗时13.2 s;反之采用Brent方法,其反演的折射率最大误差在3.5×10-4左右,粒径相对误差绝大部分小于10%,但平均耗时不到1 s。
陈晓雅[7]（2020）在《利用定量化的便携式暗场成像系统实现纳米级精度的红细胞尺寸测量》文中进行了进一步梳理作为免疫系统的一部分,血液与体内各部分关系密切,当疾病袭来,体内的变化也常最先在血液中显现出来。同时,血液检测简单低创,故而常见于在医学的初步诊断中。血常规（complete blood count,CBC）是使用面最广的血液检测方法之一,它通过检测红细胞数量、白细胞数量、血小板数量、血红蛋白浓度、血细胞容积和红细胞体积分布宽度等血细胞参数来获悉病人的健康状态。目前大部分医院常用的血液检测仪器是流式细胞仪,它功能强大,可自动检测,但体积大、复杂度高,操作和维护需要专业人员,因而不便于现场检测。标准的成像方法可以更紧凑、更经济、校准要求更少。但是由于衍射极限的限制,不能达到血细胞所需的纳米精度。为了克服这一挑战,在前人的工作基础上,我们设计了一种利用米氏散射原理,实现平均红细胞容积（mean corpuscular volume,MCV）、平均红细胞血红蛋白浓度（mean corpuscular hemoglobin concentration,MCHC）和红细胞体积分布宽度（red blood cell distribution width,RDW）测量的光路系统。这个系统是自行设计搭建的暗场显微镜,该显微镜在固定角度的环形倾斜照明下获取稀释后的球化血液样本的暗场图像信息。通过数字图像处理进行图像分割可以获得各细胞在三个照明波长下的散射强度。通过米氏散射原理和机器学习方法,可以利用散射强度来测量红细胞的尺寸和血红蛋白信息。经过90个临床血液样本的验证,该系统可以精确地得到样本的平均红细胞容积、平均红细胞血红蛋白浓度和红细胞体积分布宽度。而基于现有数据的模拟结果也显示该系统可广泛用于贫血筛查。
冯祺[8]（2020）在《基于遗传算法的反馈型波前整形多点光聚焦技术研究》文中提出当光透过牛奶、浓雾、云层、涂料、生物组织等无序介质时,我们很难看清事物。因为光在经由这些折射率不均的介质时发生散射作用致使原先的波前产生畸变,从而失去事物原有的信息。目前,这种光透过无序介质发生散射的现象在许多领域中都是亟待解决的问题,如卫星探测、航天飞行、航海探索、生物医学成像等。近年来发展起来的波前整形技术有望解决该问题。波前整形是一种极具前景的光场调控技术。它可以通过对入射光波前的振幅或者相位进行调制,以实现光透过散射介质的重新聚焦或成像。波前整形技术最大优势在于可以应用在较厚的强散射介质中,并且经过算法优化获得的光聚焦点具有超衍射极限分辨率,最高可达纳米级别。迄今为止,在众多学者的探索研究下波前整形技术已有了大量的新应用,如光学捕获、超分辨率成像、内窥镜、密码学、光动力治疗、光遗传学以及光通信等等。在波前整形研究领域,不断提高光控性能一直是研究者努力的目标。过去的许多研究主要集中于单点聚焦,而关于多点聚焦的研究还很少。实际上,在一些特定领域中多点聚焦比单点聚焦更有意义。尤其在光遗传学中（光遗传学有望解决帕金森症、抑郁症、癫痫、阿兹海默症等神经系统疾病）,利用多点聚焦技术可以控制光束透过生物组织生成任意所需的激活图案,结合光化学探针可实现同时激活多个深层神经元细胞,从而控制神经元连接及光敏蛋白基因的表达。多点聚焦实际上是一个多目标优化问题。多点聚焦优化与单点聚焦优化有所不同,它不仅要考虑聚焦点的强度,还有聚焦点强度的均匀性。然而,现有的一些反馈型波前整形的多点聚焦方法是通过对单目标优化遗传算法的适应度函数进行更改来实现,并且都存在诸多缺陷,无法实现完美的多点聚焦,即同时保证聚焦点的强度和均匀度都足够好。因此,本文研究的最主要目的在于开发一种更适用于多点光聚焦的反馈型优化算法以实现尽可能完美的多点光聚焦。此外,本文还针对反馈型波前整形的系统及多点光聚焦的应用进行了一系列的研究。本文主要的工作内容概述如下:1.反馈型波前整形系统优化速度的提高不仅有利于算法的研究开发,更有助于该技术的推广和应用。为此,本文采用MATLAB和Lab VIEW联合编程的手段搭建了一套反馈型波前整形自动控制闭环系统,主要解决了其中的掩模显屏,图片采集与时序同步三大难题。该系统的运行速度由过去的5Hz提高到了 11Hz,并且该系统还具有可视化效果好、操作简单等优点。2.增强因子是用来评价聚焦效果的一个重要指标,更高的增强因子也就意味着更好的聚焦效果（更高的信噪比）。本文基于单点聚焦的遗传算法同时结合传输矩阵模型分析了相位优化和振幅优化的根本区别,并提出SBR判别式来代替传统的TPI判别式作为遗传算法的适应度函数,从而使振幅优化相对增强因子的理论值增加了 4～7个百分点。模拟结果表明,该判别式的改进可以有效地提高基于振幅优化的单点聚焦或多点聚焦的增强因子。3.在波前整形领域,目前仍未见有真正意义上的多目标优化算法应用于多点光聚焦。带精英策略的非支配排序遗传算法（NSGA2）是当前最好的多目标优化算法之一。本文首次提出了一种新的基于混合优化方案的NSGA2,并称之为混合型非支配排序遗传算法（NSGA2-H）。其中,混合因子H和几何平均判别式的引入使得该算法不仅可以确保所有的聚焦点具有可接受的均匀度,还能获得尽可能高的增强因子。均匀强度聚焦以及定制强度聚焦的模拟与实验结果皆表明,NSGA2-H在多点光聚焦中具有很强的光控能力。4.多色光聚焦和三维空间聚焦是多点光聚焦的两个重要的拓展功能应用。本文利用NSGA2-H进行了多色光聚焦和三维空间聚焦的实验研究,其中还包括可行性的原理分析及系统的改造等相关工作。实验的结果一方面证明了在频域和空域中多点光聚焦的可行性,另一方面也进一步反映了NSGA2-H在多点光聚焦优化中的优异表现。
王颖[9]（2020）在《基于迭代优化波前整形实现快速高质量散射成像的研究》文中研究说明光在海洋、大气湍流以及生物组织等不均匀介质中传输时,介质中粒子导致光发生散射而不能以直线传播,在介质内部经历多次散射并传输扩散后,光携带的信息也会丢失。波前整形技术可以抑制散射光对成像质量造成的不良影响且与光学记忆效应结合后可以实现实时散射成像。其中,基于迭代搜索法的波前整形技术因其光路简单,易实现且不易受噪声干扰等优点受到广泛关注。但迭代搜索恢复散射介质前方目标图像的速度限制了整体成像速度,阻碍了该技术的发展。基于上述背景,针对当前常用的迭代搜索算法速度较慢的问题,本论文开展了关于提高迭代搜索的速度与成像质量的理论与实验研究,主要内容与研究成果如下:（1）提出使用粒子群遗传混合算法进行波前调制相位的迭代搜索,并基于该算法建立了波前调制相位实现散射成像的模型。从成像速度与质量两方面,对比分析了粒子群遗传混合算法与常用于波前整形技术的遗传算法、粒子群算法的搜索过程与结果。结果表明粒子群遗传混合算法在成像速度与图像质量上的表现要优于其他两种算法。随后以几种常见图像质量评价指标作为评价函数,基于该算法讨论了不同的评价函数对散射成像效果的影响。（2）基于LABVIEW程序,搭建了实时迭代搜索反馈的散射成像的实验装置。在实验中对比分析了遗传算法、粒子群算法与粒子群遗传混合算法在成像速度与质量方面的表现,并验证了理论模型。实验结果表明:在任一种群数量下,粒子群遗传混合算法在收敛后获得的饱和值都要高于其他算法,且与遗传算法相比,该算法能够减少15%左右的运行时间。基于粒子群遗传混合算法,通过多组散射实验研究了图像质量评价指标的选取对目标图像恢复效果的影响,可以发现相比于PSNR与PCC,SSIM从结构与对比度等多个维度评价图片质量,更有利于在成像过程中分析和描述图像的细节。（3）模拟并分析了不同传输距离下散射成像的效果,且在实验中研究了相同调制力度下,不同的传输距离对成像效果的影响。结果表明平均散射成像效果随着散射光传输距离的增大而降低。本论文基于粒子群遗传混合算法与评价函数开展了关于提高散射成像速度与质量的研究,为提高散射成像效率以及长距离散射成像的研究提供了新的参考,在生物医学成像和激光治疗等实际应用中具有指导意义。
王杉杉[10]（2020）在《应用于DBD降解尾气气溶胶研究的多角度光散射浊度计系统设计》文中指出在挥发性有机物化合物（Volatile Organic Compounds,VOCs）的处理技术中,低温等离子体降解技术因具有应用范围广、能耗低、降解效率高、使用成本低的特点而备受关注。由于低温等离子中的活性粒子种类复杂,影响因素众多,因此研究低温等离子体挥发性有机物降解尾气中的成分及其物理化学性质,对研究挥发性有机物反应的机理、优化反应条件具有重要意义。目前,对低温等离子体降解VOCs尾气的研究多集中于气态副产物,而对其中的气溶胶颗粒物的研究较少。本文搭建了介质阻挡放电（Dielectric barrier discharge,DBD）挥发性有机物降解装置,自行研制了多角度光散射浊度计,为测量DBD降解尾气中气溶胶的散射相函数,反演气溶胶的粒径分布、折射率等物理参数奠定了基础。主要工作和结论总结如下:（1）基于Mie散射理论,利用Matlab软件对颗粒物粒径大小及折射率对光散射分布的影响进行了模拟研究。结果显示,散射光强度作为散射角的函数,对单个粒子的大小和折射率非常敏感。因此,对于满足单次散射条件的均匀球形颗粒,只要能够精确获得颗粒的散射光强随散射角的变化情况,就可以运用Mie散射原理反演颗粒物的折射率和粒径等物理信息。（2）设计并加工了线筒式介质阻挡放电反应器,搭建了低温等离子体放电降解甲苯实验系统,并对介质阻挡放电降解甲苯的实验过程及实验分析方法进行了研究,为对低温等离子体降解挥发性有机化合物尾气气溶胶的研究创造了条件。（3）在调研了国内外光散射浊度计方案的基础上,设计并搭建了一套多角度光散射浊度计测量系统,可以实现对15°～165°的散射角度范围内散射光相对光强的测量,且其角度分辨率为0.7°。分别对偏振光源部分、扫描探测部分和浊度计腔体部分进行了研究和设计,并利用Labview平台完成了电机控制和光电检测系统的上位机软件编写。其次,研究了系统的调试与校准方法,并以DEHS标准颗粒为例对系统的准确性进行了验证,实验结果表明,测量值与理论模拟结果具有良好的相关性,相关系数达到了0.996。
二、基于LabVIEW的纳米颗粒动态散射光模拟（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、基于LabVIEW的纳米颗粒动态散射光模拟（论文提纲范文）
（1）基于光子相关光谱技术的散射光谱测量方法研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| Abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 课题研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究进展 |
| 1.3 论文主要工作 |
| 2 理论依据 |
| 2.1 瑞利散射光谱与动态光散射理论 |
| 2.1.1 瑞利散射光谱 |
| 2.1.2 动态光散射理论 |
| 2.2 自相关理论 |
| 2.3 本章小结 |
| 3 动态光散射测量系统信号仿真分析 |
| 3.1 动态光散射测量仿真设计 |
| 3.2 信号仿真原理 |
| 3.3 仿真程序设计 |
| 3.4 仿真结果分析 |
| 3.5 本章小结 |
| 4 测量系统构建与验证 |
| 4.1 测量系统结构 |
| 4.2 光学系统 |
| 4.2.1 光源 |
| 4.2.2 入射与散射光路 |
| 4.3 信号检测装置 |
| 4.4 信号处理装置 |
| 4.4.1 单光子计数 |
| 4.4.2 光子计数器 |
| 4.4.3 数字相关器 |
| 4.5 测量系统精度标定 |
| 4.5.1 超细颗粒粒径测量方案 |
| 4.5.2 测试数据分析与对比 |
| 4.6 本章小结 |
| 5 光谱测量实验与数据分析 |
| 5.1 测量方案设计 |
| 5.1.1 大气模拟标定箱 |
| 5.1.2 采样方案设计 |
| 5.2 瑞利散射光谱测量 |
| 5.2.1 噪声测量 |
| 5.2.2 强度标定 |
| 5.2.3 实验结果与数据分析 |
| 5.3 本章小结 |
| 6 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间主要研究成果 |
（2）基于反射矩阵分析法的光学相干层析成像技术的研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| abstract |
| 缩略词表 |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究工作的背景与意义 |
| 1.2 散射介质成像和聚焦技术的国内外研究历史与发展现状 |
| 1.2.1 基于波前整形的光场调控技术 |
| 1.2.2 基于反射/传输矩阵的散射介质成像和聚焦技术 |
| 1.3 本文的主要贡献与创新 |
| 1.4 本论文的结构安排 |
| 第二章 基于光学相干层析技术的散射介质成像和聚焦的理论基础 |
| 2.1 光学相干层析技术 |
| 2.1.1 OCT的应用 |
| 2.1.2 基本原理 |
| 2.1.3 不同类型的OCT |
| 2.2 基于反射矩阵分析法的散射介质成像技术 |
| 2.3 穿透和位于散射介质内部的聚焦技术 |
| 2.3.1 波前整形技术 |
| 2.3.2 传输矩阵法 |
| 2.3.3 光学相位共轭 |
| 2.3.4 光学记忆效应 |
| 2.4 本章小结 |
| 第三章 基于反射矩阵测量的光学相干层析成像 |
| 3.1 简介 |
| 3.2 光在散射介质中的传播 |
| 3.2.1 单次和多次散射的光 |
| 3.2.2 散射平均自由程和传输平均自由程 |
| 3.2.3 单次和多次散射光子的成像技术 |
| 3.3 反射矩阵的基本原理 |
| 3.3.1 反射矩阵的重构 |
| 3.3.2 奇异值分解 |
| 3.4 基于反射矩阵分析法的OCT系统 |
| 3.4.1 飞秒光源 |
| 3.4.2 光场的重建 |
| 3.4.3 整体实验系统设计 |
| 3.5 实验结果和分析 |
| 3.5.1 单次散射区域的成像实验 |
| 3.5.2 多次散射区域的成像实验 |
| 3.5.3 穿透类生物组织的成像实验 |
| 3.6 本章小结 |
| 第四章 基于高速最优化波前测量的散射介质聚焦技术 |
| 4.1 简介 |
| 4.2 穿透散射介质的聚焦技术 |
| 4.2.1 基于迭代的回馈式算法 |
| 4.2.2 传输矩阵法 |
| 4.2.3 波前整形技术中的各项评估参数 |
| 4.3 高速最优化波前测量的实验方案 |
| 4.3.1 实验设计 |
| 4.3.2 锁相探测 |
| 4.3.3 基于单次输入输出光场重建的高速波前测量技术 |
| 4.4 实验结果和分析 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 基于反射矩阵OCT的成像分辨率的研究 |
| 5.1 简介 |
| 5.2 光学成像系统的分辨率 |
| 5.2.1 显微成像系统中的分辨率 |
| 5.2.2 宽场OCT的理论轴向和横向分辨率 |
| 5.3 时间反演运算 |
| 5.3.1 基尔霍夫正则化修正 |
| 5.3.2 模型分辨率矩阵和分辨率半径 |
| 5.4 实验结果和分析 |
| 5.4.1 正则化修正后的实验结果 |
| 5.4.2 样品内部不同位置的实际分辨率测量和成像质量评估 |
| 5.5 本章小结 |
| 第六章 基于反射矩阵逆的光束位于散射介质内部聚焦技术 |
| 6.1 简介 |
| 6.2 基于导星辅助的光束位于散射介质内部聚焦技术 |
| 6.2.1 基于反馈导星的波前整形技术 |
| 6.2.2 基于共轭导星的波前整形技术 |
| 6.3 基于反射矩阵逆的光束位于散射介质内部汇聚技术 |
| 6.4 总结 |
| 第七章 全文总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 后续工作展望 |
| 致谢 |
| 参考文献 |
| 攻读博士学位期间取得的成果 |
（3）单银纳米颗粒暗场成像探针在光化学反应光散射研究中的应用（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 论文选题依据及研究内容 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 贵金属纳米颗粒的局域表面等离激元共振性质 |
| 1.2.2 暗场光散射成像技术 |
| 1.2.3 存在的主要问题 |
| 1.3 研究目标、内容及拟解决的关键科学问题 |
| 1.3.1 研究目标 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 拟解决的关键科学问题 |
| 1.3.4 技术路线 |
| 第2章 原位研究具有尺寸依赖散射特性的单个银纳米立方体的传感灵敏度变化规律 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 仪器设备 |
| 2.2.2 化学试剂 |
| 2.2.3 银纳米立方体的合成 |
| 2.2.4 暗场显微镜测试样品的准备以及单个银纳米立方体共定位测量的步骤 |
| 2.2.5 大小依赖的银纳米立方体的折射率灵敏度变化规律的研究方法 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 不同棱边长度的银纳米立方体的表征 |
| 2.3.2 不同粒径的单个银纳米立方体的光学特性研究 |
| 2.3.3 不同大小的单个银纳米立方体的光谱研究 |
| 2.3.4 单个银纳米立方体的三维时域有限差分(3D-FDTD)理论计算模拟 |
| 2.3.5 多色银纳米立方体的折射率灵敏度变化规律的研究 |
| 2.3.6 探测单个银纳米立方体表面的小分子吸附物 |
| 2.4 结论 |
| 第3章 单银纳米颗粒用于等离激元驱动光催化质子耦合电子转移反应监控 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 仪器设备 |
| 3.2.2 化学试剂 |
| 3.2.3 银纳米颗粒的合成 |
| 3.2.4 4-NTP二聚为DMAB的PPR过程的实时监测 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 微观电子计数的理论规律 |
| 3.3.2 实时微观监测发生于单个银纳米颗粒表面的4-NTP二聚为DMAB的PPR过程 |
| 3.3.3 4-NTP二聚为DMAB的PPR过程中电子转移的机理以及证据 |
| 3.3.4 4-NTP二聚为DMAB的等离激元驱动光催化质子耦合电子转移过程的研究 |
| 3.4 结论 |
| 第4章 单银纳米颗粒上研究汞(Ⅱ)的介观反伽伐尼反应 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 仪器设备 |
| 4.2.2 化学试剂 |
| 4.2.3 银纳米立方体的合成 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 银纳米立方体的表征 |
| 4.3.2 利用黄色但不纯的银纳米立方体作为光学探针研究汞(Ⅱ)的介观反伽伐尼反应 |
| 4.3.3 汞(Ⅱ)的介观反伽伐尼反应干扰因素的探究 |
| 4.3.4 汞(Ⅱ)的介观反伽伐尼反应的普适性探究 |
| 4.3.5 汞(Ⅱ)的介观反伽伐尼反应的光学探针的形貌变化探究 |
| 4.4 结论 |
| 第5章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.1.1 主要结论 |
| 5.1.2 论文创新点 |
| 5.2 前景展望 |
| 5.2.1 暗场光散射探针的开发及应用 |
| 5.2.2 暗场散射单纳米颗粒分辨率的提高及应用 |
| 参考文献 |
| 缩写符号对照表 |
| 博士期间科研成果 |
| 致谢 |
（4）金-铂复合纳米结构的纳米加工及单颗粒光散射成像分析（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 选题依据及研究内容 |
| 1.1 研究意义 |
| 1.2 研究现状 |
| 1.2.1 金属复合纳米结构的类型 |
| 1.2.2 金属复合纳米结构形成过程的监控 |
| 1.2.3 金属复合纳米结构的光学性质以及分析应用 |
| 1.2.4 金属复合纳米结构的电催化性质以及分析应用 |
| 1.2.5 存在的主要问题 |
| 1.3 研究内容和拟解决的关键性问题 |
| 1.3.1 研究目的 |
| 1.3.2 研究内容 |
| 1.3.3 拟解决的关键问题 |
| 1.3.4 技术路线和研究手段 |
| 第2章 镂空Au@AgPt核骨架纳米结构的形成及单颗粒光散射成像 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 实验部分 |
| 2.2.1 仪器 |
| 2.2.2 试剂 |
| 2.2.3 30 nm AuNSs的制备 |
| 2.2.4 Au@Ag CSNs的制备 |
| 2.2.5 Ag-Pt NFs的制备 |
| 2.2.6 非原位探究Au@AgPt CFNs形成过程中形貌以及光学性质的变化 |
| 2.2.7 原位监控Au@AgPt CFNs形成过程散射性质的变化 |
| 2.2.8 理论模拟 |
| 2.2.9 电催化HER性能测试 |
| 2.3 结果与讨论 |
| 2.3.1 纳米加工镂空的Au@AgPt CFNs的原理 |
| 2.3.2 从Au@Ag CSNs到Au@AgPt CFNs的形貌演变过程 |
| 2.3.3 从Au@Ag CSNs到 Au@AgPt CFNs表面组成的变化 |
| 2.3.5 非原位探究Au@Ag CSNs到 Au@AgPt CFNs的光学性质的变化 |
| 2.3.6 原位观察Au@Ag CSNs到 Au@AgPt CFNs的散射性质的变化 |
| 2.3.7 FDTD理论计算 |
| 2.3.8 Au@AgPt CFNs在 HER的应用 |
| 2.4 总结 |
| 第3章 Au-Pt多孔界面热电子转移的成像分析 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 实验部分 |
| 3.2.1 实验仪器 |
| 3.2.2 实验试剂 |
| 3.2.3 Au NSs的制备 |
| 3.2.4 制备修饰Au NSs的载玻片 |
| 3.2.5 表征Au@Pt NSs |
| 3.2.6 热电子还原PtCl_6~(2-)的实时暗场成像 |
| 3.2.7 FDTD模拟 |
| 3.2.8 瞬态吸收光谱的测定 |
| 3.2.9 瞬态光电流响应 |
| 3.3 结果与讨论 |
| 3.3.1 热电子转移成像 |
| 3.3.2 热电子转移定量分析 |
| 3.3.3 热电子转移的影响因素 |
| 3.3.4 热电子的长距离传输 |
| 3.3.5 热电子的长距离转移的应用 |
| 3.4 总结 |
| 第4章 热电子涂刷Au@Pt核壳纳米结构的形成及其在过氧化物测量中的应用 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 实验部分 |
| 4.2.1 实验仪器 |
| 4.2.2 实验试剂 |
| 4.2.3 Au NSs的制备 |
| 4.2.4 Au NRs的制备 |
| 4.2.5 Au NBPs的制备 |
| 4.2.6 Au@Pt NPs/ITO电极的制备 |
| 4.2.7 Au@Pt NPs/ITO阻抗测试 |
| 4.2.8 Au@Pt NPs/ITO电催化H_2O_2 过程 |
| 4.3 结果与讨论 |
| 4.3.1 热电子涂刷Au@Pt NPs/ITO电极的原理 |
| 4.3.2 三种Au NPs的表征 |
| 4.3.3 三种Au@Pt NPs/ITO的表征 |
| 4.3.4 三种Au@Pt NPs/ITO的电催化性能探讨 |
| 4.3.5 Au@Pt NRs/ITO应用于H_2O_2 的检测 |
| 4.4 总结 |
| 第5章 全文总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 论文创新点 |
| 5.3 展望 |
| 5.3.1 构建具有LSPR特性和催化性能的金属复合纳米结构 |
| 5.3.2 暗场散射分辨率的提升 |
| 参考文献 |
| 附录 中英文名称及缩写符号对照表 |
| 科研成果 |
| 致谢 |
（5）面向激光雷达应用的单光子探测技术研究（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 激光雷达简介 |
| 1.1.1 三维成像激光雷达 |
| 1.1.2 大气激光雷达 |
| 1.2 面向激光雷达应用的单光子探测器简介 |
| 1.2.1 1.5μm单光子探测器 |
| 1.2.2 紫外单光子探测器 |
| 1.3 本文研究内容 |
| 第二章 自由运行模式光子探测器设计 |
| 2.1 自由运行模式单光子探测器读出电路 |
| 2.2 低噪声InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器设计 |
| 2.2.1 读出电路 |
| 2.2.2 温控系统 |
| 2.2.3 偏压控制 |
| 2.2.4 硬件逻辑 |
| 2.2.5 整机设计 |
| 2.3 4H-SiC自由运行模式单光子探测器设计 |
| 2.3.1 读出电路 |
| 2.3.2 整机设计 |
| 第三章 自由运行模式单光子探测器性能测试 |
| 3.1 自由运行模式单光子探测器性能指标 |
| 3.1.1 单光子探测效率 |
| 3.1.2 暗计数率 |
| 3.1.3 后脉冲概率 |
| 3.1.4 最大计数率 |
| 3.1.5 时间抖动 |
| 3.2 InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器性能标定 |
| 3.2.1 单模光纤耦合的单光子探测器标定光路设计 |
| 3.2.2 多模光纤耦合的单光子探测器标定光路设计 |
| 3.2.3 电子学系统设计 |
| 3.2.4 数据分析方法 |
| 3.2.5 性能测试结果 |
| 3.3 4H-SiC自由运行模式单光子探测器性能标定 |
| 3.3.1 标定光路设计 |
| 3.3.2 电子学系统设计 |
| 3.3.3 性能测试结果 |
| 第四章 1.5μm单光子气溶胶激光雷达 |
| 4.1 高精度1.5μm气溶胶激光雷达的实验验证 |
| 4.2 1.5μm气溶胶激光雷达的实际应用 |
| 4.2.1 云探测激光雷达 |
| 4.2.2 无人机载偏振激光雷达 |
| 第五章 远距离单光子三维成像激光雷达 |
| 5.1 小型化超低噪声InGaAs/InP自由运行模式单光子探测器 |
| 5.1.1 热声制冷机简介 |
| 5.1.2 基于热声制冷机的小型化单光子探测器设计 |
| 5.2 高精度时间数字转换器 |
| 5.2.1 精密时间测量技术简介 |
| 5.2.2 Cyclone Ⅳ FPGA内的延迟链设计 |
| 5.2.3 基于Cyclone Ⅳ FPGA的进位链时钟内插TDC设计 |
| 5.3 远距离单光子三维成像实验 |
| 第六章 总结与展望 |
| 6.1 总结 |
| 6.2 展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（6）彩虹折射二维测量方法及含杂液滴/瞬态蒸发液滴串测量研究（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 引言 |
| 1.2 研究背景及国内外研究现状 |
| 1.2.1 含杂液滴研究 |
| 1.2.2 液滴串瞬态蒸发研究 |
| 1.2.3 液滴测量技术简述 |
| 1.2.4 彩虹折射技术 |
| 1.3 本文研究思路与内容 |
| 第2章 二维彩虹折射测量方法 |
| 2.1 引言 |
| 2.2 单点彩虹与一维彩虹简介 |
| 2.2.1 测量系统 |
| 2.2.2 散射角标定 |
| 2.3 二维彩虹折射法 |
| 2.3.1 测量系统 |
| 2.3.2 二维彩虹信号特征 |
| 2.3.3 散射角面标定方法 |
| 2.3.4 喷雾实验验证 |
| 2.3.5 误差分析 |
| 2.3.6 特点难点和应用展望 |
| 2.4 本章小结 |
| 第3章 含杂液滴表征测量 |
| 3.1 引言 |
| 3.2 测量原理 |
| 3.2.1 二阶折射信号衰减的测量原理 |
| 3.2.2 内含物参数的测量原理 |
| 3.3 含杂液滴光散射信号模拟 |
| 3.3.1 模拟程序 |
| 3.3.2 模拟结果 |
| 3.4 含杂液滴表征实验 |
| 3.4.1 单波长测量实验 |
| 3.4.2 双波长测量实验 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 液滴串瞬态蒸发测量研究 |
| 4.1 引言 |
| 4.2 单组分单液滴蒸发模型 |
| 4.2.1 Maxwell& Stefan–Fuchs模型 |
| 4.2.2 Abramzon& Sirignano模型 |
| 4.2.3 Yao,Abdel–Khalik& Ghiaasiaan模型 |
| 4.2.4 经验关联式 |
| 4.2.5 物性参数计算 |
| 4.3 相位彩虹折射法测量原理 |
| 4.4 实验装置 |
| 4.4.1 液滴串发生和成像系统 |
| 4.4.2 PRR测量系统 |
| 4.4.3 标定 |
| 4.5 结果和讨论 |
| 4.5.1 液滴串的PRR信号特性 |
| 4.5.2 反演的粒径、粒径变化和温度变化 |
| 4.5.3 液滴串速的测定 |
| 4.5.4 液滴间的相互作用的影响 |
| 4.5.5 其它问题 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 基于局部最小的彩虹信号反演算法研究 |
| 5.1 引言 |
| 5.2 算法介绍 |
| 5.2.1 CAM理论 |
| 5.2.2 目标函数的建立 |
| 5.2.3 迭代方法 |
| 5.2.4 信号预处理 |
| 5.2.5 反演算法流程 |
| 5.3 数值验证 |
| 5.3.1 高精度迭代方法对比 |
| 5.3.2 快速迭代方法对比 |
| 5.4 本章小结 |
| 第6章 全文总结与展望 |
| 6.1 全文总结 |
| 6.2 创新点 |
| 6.3 工作展望 |
| 附录 液滴串发生原理及装置 |
| 参考文献 |
| 作者简历 |
（7）利用定量化的便携式暗场成像系统实现纳米级精度的红细胞尺寸测量（论文提纲范文）
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第1章 绪论 |
| 1.1 课题背景与意义 |
| 1.2 血常规方法简介 |
| 1.2.1 光散射技术 |
| 1.2.2 流式细胞术 |
| 1.2.3 基于显微成像的血常规系统 |
| 1.2.4 其他血液检测系统 |
| 1.2.5 国内研究进展 |
| 1.3 主要内容 |
| 第2章 基于米氏散射的暗场成像理论分析 |
| 2.1 本章小结 |
| 第3章 系统搭建与样品制备 |
| 3.1 入射角与入射波长的选择 |
| 3.2 系统元器件选型与参数计算 |
| 3.3 系统控制 |
| 3.4 样品制备 |
| 3.5 本章小结 |
| 第4章 实验结果与讨论 |
| 4.1 暗场图像的分割与计数 |
| 4.2 聚苯乙烯微球的尺寸测量 |
| 4.3 基于米氏定理的临床实验 |
| 4.4 基于偏最小二乘(PLS)经验公式的临床实验 |
| 4.5 根据历史数据对贫血筛查的应用性分析 |
| 4.6 本章小结 |
| 第5章 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 改进与展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 在读期间发表的学术论文与取得的研究成果 |
（8）基于遗传算法的反馈型波前整形多点光聚焦技术研究（论文提纲范文）
| 学位论文数据集 |
| 摘要 |
| ABSTRACT |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景及意义 |
| 1.2 国内外研究现状 |
| 1.3 本文的结构和创新点 |
| 1.3.1 论文的主要研究内容与结构安排 |
| 1.3.2 本文的特色和创新点 |
| 第二章 光在随机散射介质内传播的原理 |
| 2.1 光的多重散射特性 |
| 2.2 随机散射介质中的光传播原理 |
| 2.3 传输矩阵模型 |
| 2.4 光学散斑 |
| 2.5 本章小结 |
| 第三章 反馈型波前整形实验系统研究 |
| 3.1 波前整形闭环反馈系统 |
| 3.2 核心器件原理及使用方法 |
| 3.2.1 数字微镜器件 |
| 3.2.2 相机 |
| 3.3 反馈系统自动控制的实现 |
| 3.3.1 掩模显屏 |
| 3.3.2 图片采集 |
| 3.3.3 时序同步 |
| 3.4 本章小结 |
| 第四章 单点聚焦遗传算法的数值模拟研究 |
| 4.1 遗传算法的基本原理概述 |
| 4.2 遗传算法与反馈型波前整形的结合要点 |
| 4.3 振幅型优化判别式的改进 |
| 4.4 单点聚焦遗传算法的优化结果讨论 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 多点聚焦遗传算法的数值模拟与实验研究 |
| 5.1 多点聚焦的原理及方法 |
| 5.1.1 多点聚焦的原理及模型 |
| 5.1.2 多点聚焦的优化目标 |
| 5.2 混合型非支配排序遗传算法(NSGA2-H) |
| 5.2.1 NSGA2-H和GA的异同点 |
| 5.2.2 多目标优化遗传算法的重要名词解释 |
| 5.2.3 快速非支配排序和拥挤距离计算 |
| 5.2.4 NSGA2-H的多点聚焦算法流程 |
| 5.3 多点聚焦的实验装置 |
| 5.4 模拟及实验结果讨论与分析 |
| 5.4.1 混合因子H的影响 |
| 5.4.2 算数平均(AM)和几何平均(GM)判别式的对比 |
| 5.4.3 更多点的均匀强度聚焦及定制强度聚焦 |
| 5.5 NSGA2-H优化机理的进一步解释 |
| 5.5.1 混合因子H的作用机理及经验取值范围 |
| 5.5.2 算术平均(AM)与几何平均(GM)判别式的作用机理 |
| 5.6 不同的初始参数对NSGA2-H优化的影响 |
| 5.6.1 初始掩模的开关比例系数的影响 |
| 5.6.2 初始种群大小的影响 |
| 5.6.3 不同噪声强度的影响 |
| 5.7 本章小结 |
| 第六章 多点聚焦的应用研究 |
| 6.1 多色光聚焦 |
| 6.1.1 多色光聚焦的可行性 |
| 6.1.2 多色光聚焦的实验装置及注意事项 |
| 6.1.3 多色光聚焦综合实验结果的讨论与分析 |
| 6.2 三维空间聚焦 |
| 6.2.1 三维空间聚焦的难点及可行性 |
| 6.2.2 三维空间聚焦的自动控制系统 |
| 6.2.3 三维空间聚焦综合实验结果的讨论与分析 |
| 6.3 本章小结 |
| 第七章 总结与展望 |
| 7.1 全文总结 |
| 7.2 研究展望 |
| 参考文献 |
| 致谢 |
| 研究成果及发表的学术论文 |
| 作者和导师简历 |
| 附件 |
（9）基于迭代优化波前整形实现快速高质量散射成像的研究（论文提纲范文）
| 中文摘要 |
| Abstract |
| 第一章 绪论 |
| 1.1 研究背景与意义 |
| 1.2 波前整形技术的发展历程 |
| 1.2.1 波前整形实现散射聚焦的发展历程 |
| 1.2.2 散射成像技术的研究现状 |
| 1.3 论文的主要研究内容 |
| 第二章 波前整形实现散射成像的理论基础 |
| 2.1 散射理论 |
| 2.2 随机散射介质与光学传输矩阵 |
| 2.2.1 散射介质及其形成的光学散斑 |
| 2.2.2 光学传输矩阵 |
| 2.3 波前调制相位恢复图像原理 |
| 2.4 光学记忆效应 |
| 2.5 迭代反馈算法 |
| 2.5.1 遗传算法 |
| 2.5.2 粒子群算法 |
| 2.6 本章小结 |
| 第三章 实现快速高质量散射成像的模拟仿真 |
| 3.1 理论模型的分析与构建 |
| 3.2 实现快速高质量散射介质成像的搜索算法模拟研究 |
| 3.2.1 基于HPG算法实现散射成像的研究 |
| 3.2.2 HPG算法与其他算法的对比 |
| 3.3 基于HPG的评价函数对比研究 |
| 3.4 不同传输距离下散射成像的模拟研究 |
| 3.5 本章小结 |
| 第四章 实现快速高质量散射成像的实验研究 |
| 4.1 实验光路设计 |
| 4.1.1 实验光路构建 |
| 4.1.2 LABVIEW调控软件编写 |
| 4.2 实现快速高质量散射介质成像的HPG算法研究 |
| 4.3 基于HPG算法的评价算法实验研究 |
| 4.4 基于不同的传输距离恢复图像实验研究 |
| 4.5 本章小结 |
| 第五章 总结与展望 |
| 5.1 本文工作总结 |
| 5.2 未来工作展望 |
| 参考文献 |
| 攻读硕士学位期间发表的学术论文 |
| 致谢 |
（10）应用于DBD降解尾气气溶胶研究的多角度光散射浊度计系统设计（论文提纲范文）
| 致谢 |
| 摘要 |
| abstract |
| 1 绪论 |
| 1.1 挥发性有机污染物的处理技术 |
| 1.1.1 挥发性有机污染物的来源与危害 |
| 1.1.2 低温等离子体降解技术概述 |
| 1.1.3 挥发性有机污染物的降解技术 |
| 1.2 低温等离子体降解技术 |
| 1.2.1 介质阻挡放电降解挥发性有机污染物 |
| 1.2.2 降解尾气气溶胶的研究现状 |
| 1.3 气溶胶颗粒物检测技术 |
| 1.4 本文研究内容及研究目标 |
| 2 光散射理论 |
| 2.1 光散射概述 |
| 2.2 Mie散射 |
| 2.3 瑞利散射 |
| 2.4 影响颗粒光散射特征的因素 |
| 2.4.1 颗粒粒径大小对光散射的影响 |
| 2.4.2 颗粒折射率实部对光散射的影响 |
| 2.4.3 颗粒折射率虚部对光散射的影响 |
| 2.5 本章总结 |
| 3 介质阻挡放电装置搭建 |
| 3.1 实验气体及实验设备 |
| 3.2 实验装置 |
| 3.2.1 配气系统 |
| 3.2.2 电源系统 |
| 3.2.3 介质阻挡放电装置 |
| 3.3 实验步骤 |
| 3.4 实验分析方法 |
| 3.4.1 甲苯初始浓度的测定 |
| 3.4.2 放电功率的测定 |
| 3.4.3 能量密度的计算 |
| 3.4.4 气溶胶颗粒的测定 |
| 4 多角度光散射浊度计系统设计 |
| 4.1 光散射浊度计的方案选择 |
| 4.1.1 浊度计发展概述 |
| 4.1.2 本文所选浊度计方案 |
| 4.2 光散射浊度计的实验装置 |
| 4.2.1 偏振光源部分 |
| 4.2.2 扫描探测部分 |
| 4.2.3 浊度计腔体部分 |
| 4.3 电子学系统设计 |
| 4.3.1 硬件设计 |
| 4.3.2 上位机软件设计 |
| 4.4 实验平台的调试 |
| 4.4.1 格兰泰勒偏振棱镜光轴的确定 |
| 4.4.2 转臂位置的确定 |
| 4.4.3 探测器探测范围的确定 |
| 4.5 实验系统的校准与验证 |
| 4.6 系统测试 |
| 5 总结与展望 |
| 5.1 全文总结 |
| 5.2 本文创新点 |
| 5.3 未来展望 |
| 参考文献 |
| 附录1 软件部分程序框图 |
| 攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况 |
四、基于LabVIEW的纳米颗粒动态散射光模拟（论文参考文献）
- [1]基于光子相关光谱技术的散射光谱测量方法研究[D]. 陈宁. 西安理工大学, 2021(01)
- [2]基于反射矩阵分析法的光学相干层析成像技术的研究[D]. 曹靖. 电子科技大学, 2021(01)
- [3]单银纳米颗粒暗场成像探针在光化学反应光散射研究中的应用[D]. 潘自宇. 西南大学, 2021(01)
- [4]金-铂复合纳米结构的纳米加工及单颗粒光散射成像分析[D]. 夏畅. 西南大学, 2020(04)
- [5]面向激光雷达应用的单光子探测技术研究[D]. 余超. 中国科学技术大学, 2020(01)
- [6]彩虹折射二维测量方法及含杂液滴/瞬态蒸发液滴串测量研究[D]. 李灿. 浙江大学, 2020(03)
- [7]利用定量化的便携式暗场成像系统实现纳米级精度的红细胞尺寸测量[D]. 陈晓雅. 中国科学技术大学, 2020(02)
- [8]基于遗传算法的反馈型波前整形多点光聚焦技术研究[D]. 冯祺. 北京化工大学, 2020(01)
- [9]基于迭代优化波前整形实现快速高质量散射成像的研究[D]. 王颖. 苏州大学, 2020(02)
- [10]应用于DBD降解尾气气溶胶研究的多角度光散射浊度计系统设计[D]. 王杉杉. 合肥工业大学, 2020(02)