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基于离心染色全血分析系统光路及算法设计

仪器仪表学报 2014年第6期35卷 1315-1324页

作者：段浩陈锋李抄顾彪吴太虎军事医学科学院卫生装备研究所天津300161

针对现有湿式全血分析仪在环境适用性方面存在的不足以及干式分析仪在信号提取方式上的缺点,提出一种全新的基于毛细管离心和细胞染色技术的干式血液分析系统设计,以满足复杂环境下血液的快速分析,主要阐述了新型干式全血分析系统信号... 详细信息

针对现有湿式全血分析仪在环境适用性方面存在的不足以及干式分析仪在信号提取方式上的缺点,提出一种全新的基于毛细管离心和细胞染色技术的干式血液分析系统设计,以满足复杂环境下血液的快速分析,主要阐述了新型干式全血分析系统信号提取的光路设计和自适应处理算法的原理。所设计分析系统在红、蓝光源照射下采用彩色线阵CCD(电荷耦合器件)提取离心后染色毛细管一维图像,通过算法处理提取边缘信息,最终由层厚转化为血液成分参数,并实现白细胞两分类。实验结果表明,相比于同类干式分析仪器,该系统和湿式测量结果一致性较高,重复性更好,多复杂环境适应性大大增强,所设计的一维信号处理算法具有良好的自适应性和通用性。

关键词：离心染色信号提取算法设计重复性自适应

掺杂镍、铁对V2O5薄膜电极性能影响的研究

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掺杂镍、铁对V2O5薄膜电极性能影响的研究

作者：李抄重庆大学

学位级别：硕士

由于其嵌锂性能好,理论容量高,资源来源丰富,成本低等特点,VO作为锂离子电池正极材料具有很大的应用前景和研究价值。但结构稳定性差、循环寿命短、充放电过程中会发生电解质氧化等缺陷限制了VO在锂离子电池中的实际应用。目前的一些研... 详细信息

由于其嵌锂性能好,理论容量高,资源来源丰富,成本低等特点,VO作为锂离子电池正极材料具有很大的应用前景和研究价值。但结构稳定性差、循环寿命短、充放电过程中会发生电解质氧化等缺陷限制了VO在锂离子电池中的实际应用。目前的一些研究发现,优化合成工艺和掺杂改性能够有效地改善VO的性能。因此,本文采用溶胶-凝胶法合成掺镍、铁VO薄膜电极材料,并采用XRD、SEM、XPS和电化学测试技术,研究了VO薄膜的结构和形貌特征,以及薄膜电极的电化学性能,同时浅析了掺镍、铁对VO薄膜电极性能的影响。XRD、SEM分析表明:与纯VO一样,掺镍、铁VO都具有典型的正交晶型结构。而且,掺镍VO是由分布均匀、形状规则、界面清晰、堆积密集,长度为35010 nm,宽度为30nm0 nm,厚度为100 nm的长方体纳米棒构成的均匀薄膜。而构成掺铁VO薄膜是长度为36040 nm、宽度15020 nm、厚度9060nm类椭圆形的纳米片。掺杂使VO薄膜具有更大的比表面积,从而增加了薄膜与电解液之间的接触面,提高了薄膜电极的比容量及循环稳定性。XPS分析结果表明:掺杂镍有利于提高VO薄膜V4+的比例,使电极活性材料的结构更加稳定,明显改善电化学性能。循环伏安法和恒电流充放电测试表明:掺杂镍、铁均可以提高VO薄膜电极的比容量,并抑制其衰减。VO薄膜电极的比容量随着掺镍量的增加呈现先增大后减小的变化趋势,最佳掺镍量为2%。在电流密度为33.20μA/cm2时,其首次充放电比容量分别达到725 m Ah·g-1和764 m Ah·g-1,经过100次充放电循环后,充放电比容量降低为458 m Ah·g-1和431 m Ah·g-1,平均每周期的容量衰减率为0.57%和0.35%。当电流密度增大了4倍时,掺镍VO薄膜电极的首次放电比容量仅仅减少18%,表现出了较优的倍率性能。VO薄膜电极的比容量随着掺铁量的增加而增加,但是当掺杂量超过1.2%时,溶胶不稳定,易形成絮状物,所以最佳掺铁量为1.2%,在电流密度为33.20μA/cm2时,首次充放电比容量分别可达到744 m Ah·g-1和767 m Ah·g-1,经过45次充放电循环后,充放电比容量降低为548 m Ah·g-1和529 m Ah·g-1,平均每周期的容量衰减率为0.58%和0.54%。当电流密度增大了3倍时,掺铁VO薄膜电极的首次放电比容量只减小了6%,也表现出了较优的倍率性能。掺入适量的镍、铁增大了VO薄膜的比表面积,使其结构稳定性增强,显著地改善了VO薄膜电极的电化学性能。但是,掺镍VO薄膜电极的比容量衰减率低于掺铁VO薄膜电极的。所以,掺镍VO薄膜电极表现出更优的电化学性能。

关键词： V2O5 正极材料掺杂溶胶-凝胶锂离子电池

微脉冲激光雷达中的光子计数死区时间瞬态效应

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光学精密工程 2015年第2期23卷 408-414页

作者：杨子健陈锋李抄吴太虎军事医学科学院卫生装备研究所天津300161

建立了光子计数器的模型,对光子计数器的死区时间效应进行了理论分析和实际测量,并提出了校正光子计数效应对微脉冲雷达信号影响的方法。利用马尔科夫链对微脉冲雷达的探测过程进行理论分析,并利用MATLAB对死区时间对光子计数产生的影... 详细信息

建立了光子计数器的模型,对光子计数器的死区时间效应进行了理论分析和实际测量,并提出了校正光子计数效应对微脉冲雷达信号影响的方法。利用马尔科夫链对微脉冲雷达的探测过程进行理论分析,并利用MATLAB对死区时间对光子计数产生的影响进行了计算和分析,描述了计数死区对探测结果产生的瞬态形态变化。在此基础上,搭建了微脉冲激光雷达光子计数的测量平台,实验验证了死区时间对于光子计数采集的影响。最后,测量了不同光强下死区时间对探测结果的抑制情况,给出了微脉冲激光雷达信号的校正方法。基于提出的方法对真实微脉冲激光雷达信号进行了校正实验。实验结果表明:在峰值功率为100mW的405nm激光照射下,光子计数在采集频率100 MHz时的散射光计数效应减少了50%。文中的方法较好地解释了小尺寸目标的探测信号形态,实现了对光子计数探测结果的校正。

关键词：微脉冲激光雷达光子计数死时间瞬态效应马尔科夫链

用于自适应光学视网膜成像的平场校正方法研究

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光学学报 2011年第12期31卷 50-57页

作者：孔宁宁李抄夏明亮齐岳李大禹宣丽中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所江苏苏州215163 中国科学院研究生院北京100049

采取平场校正的方法消除薄型背照式电荷耦合器件(CCD)相机在对视网膜细胞成像时由于多光束干涉效应在输出图像上产生了干涉条纹。在分析CCD芯片多光束干涉效应产生机理的基础上,根据视网膜细胞成像的特点,提出将未进行像差补偿的视网膜... 详细信息

采取平场校正的方法消除薄型背照式电荷耦合器件(CCD)相机在对视网膜细胞成像时由于多光束干涉效应在输出图像上产生了干涉条纹。在分析CCD芯片多光束干涉效应产生机理的基础上,根据视网膜细胞成像的特点,提出将未进行像差补偿的视网膜图像作为平场校正的参考图像对像差补偿之后的图像进行校正,解决了标准反射率白板图像作为平场校正参考图像时残留有干涉条纹的问题。通过计算平场校正前后视网膜细胞图像的平均功率谱验证消除干涉条纹的效果,在空间频率70～90lp/(°)范围内,校正之后图像的功率谱的平均值比校正之前提高了132.1%。实验结果表明,利用未进行像差补偿的眼底图像作为平场校正参考图像可以有效地消除视网膜细胞图像上的干涉条纹,提高视觉细胞的对比度,所获得的图像质量有了明显的改善。

关键词：图像处理自适应光学平场校正视网膜成像薄型背照明

液晶自适应光学在人眼眼底高分辨率成像中的应用

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中国激光 2009年第10期36卷 2524-2527页

作者：程少园胡立发曹召良穆全全李鹏飞李抄宣丽(指导) 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所应用光学国家重点实验室吉林长春130033 中国科学院研究生院北京100039

为了获得人眼眼底高分辨率图像,将液晶自适应光学(AO)技术引入到传统检眼镜中。采用基于夏克-哈特曼波前探测器(SHWS)和硅基液晶空间光调制器(LCOS-SLM)的自适应光学系统来校正人眼的高低阶像差,获得了细胞量级的高分辨眼底图像,为眼科... 详细信息

为了获得人眼眼底高分辨率图像,将液晶自适应光学(AO)技术引入到传统检眼镜中。采用基于夏克-哈特曼波前探测器(SHWS)和硅基液晶空间光调制器(LCOS-SLM)的自适应光学系统来校正人眼的高低阶像差,获得了细胞量级的高分辨眼底图像,为眼科疾病及其相关疾病的早期诊断提供了有力工具。采用闭环和开环两种校正模式,都获得了清晰的眼底图片,认为液晶自适应光学系统在活体人眼眼底高分辨率成像上具有巨大潜力。

关键词：自适应光学眼底成像液晶空间调制器夏克哈特曼波前探测器

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痕量微生物快速检测系统

光学精密工程 2015年第11期23卷 3061-3068页

作者：吴太虎毛佳文陈锋顾彪李抄军事医学科学院卫生装备研究所天津300161

针对微生物检测中存在的耗时多、结构复杂、探测精度低等问题,提出了一种快速、简单、检测下限低的微生物检测方法。通过结合荧光标记物标记、微孔滤膜过滤、激光扫描及荧光成像技术,设计了痕量微生物快速扫描检测系统,使用大视场、大... 详细信息

针对微生物检测中存在的耗时多、结构复杂、探测精度低等问题,提出了一种快速、简单、检测下限低的微生物检测方法。通过结合荧光标记物标记、微孔滤膜过滤、激光扫描及荧光成像技术,设计了痕量微生物快速扫描检测系统,使用大视场、大景深、长焦距扫描物镜,结合二维扫描振镜,完成了对痕量微生物样本的快速检测。描述了检测系统的基本原理及光路系统的设计与优化,对采集信号进行了分析,并对检测系统的检测性能进行了论证及测试。实验结果表明,该检测系统可以在10min内完成对10～2.5×10^3 cfu/mL的微生物的准确检测,检测下限为10cfu/mL,可以满足医用高纯水、饮料用水、微电子加工高纯水等领域的水体快速检测需求。

关键词：激光扫描微生物检测痕量检测光学系统设计荧光成像

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基于离心分层技术的便携式血液检测系统

仪器仪表学报 2013年第9期34卷 2124-2129页

作者：崔秀美陈锋顾彪李抄段浩吴太虎军事医学科学院卫生装备研究所天津300161 武警后勤学院天津300162

介绍了一种基于干式化学法的便携式血液检测系统。该系统以高精度数字信号处理器TM320VC5509A为控制核心,以线光斑半导体激光器为光源,以电荷耦合器(CCD)为光电转换器件,实现血细胞参数的检测。系统稳定性测试结果表明,血细胞参数的相... 详细信息

介绍了一种基于干式化学法的便携式血液检测系统。该系统以高精度数字信号处理器TM320VC5509A为控制核心,以线光斑半导体激光器为光源,以电荷耦合器(CCD)为光电转换器件,实现血细胞参数的检测。系统稳定性测试结果表明,血细胞参数的相对标准偏差均小于1.7%。与Sysmex XT-1800i血液分析仪的对比性测试实验表明,以红细胞压积(HCT)、血红蛋白(HGB)、淋巴及单核细胞(LM)、粒细胞(GRAN)、血小板(PLT)和白细胞(WBC)作为比对项目,相关系数分别为:0.991、0.972、0.952、0.986、0.979和0.985。该系统检测时间≤60 s,并具备测量记录显示、查询和删除等功能。该系统将在血液现场快速检测和急诊检查中有广泛的应用前景。

关键词：干化学法血液分析仪检测系统电荷耦合器数字信号处理器

用于人眼视网膜成像照明的激光消散斑技术研究

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光学学报 2008年第12期28卷 2245-2249页

作者：李抄姜宝光夏明亮程少园宣丽中国科学院长春光学精密机械与物理研究所吉林长春130033

以近红外激光(808nm)作为人眼波前像差探测的信号光和视网膜成像的照明光,液晶空间光调制器(LCOS)作为波前校正器,用哈特曼波前探测器探测人眼像差,构建了人眼像差自适应校正的视网膜成像系统。利用模拟眼分析了激光散斑对相机成像的影... 详细信息

以近红外激光(808nm)作为人眼波前像差探测的信号光和视网膜成像的照明光,液晶空间光调制器(LCOS)作为波前校正器,用哈特曼波前探测器探测人眼像差,构建了人眼像差自适应校正的视网膜成像系统。利用模拟眼分析了激光散斑对相机成像的影响和对哈特曼波前探测器进行像差探测的影响,同时验证了利用旋转散射体的方法消除激光散斑的可行性和有效性;用活体人眼进行了激光消散斑前后照明视网膜进行成像的对比实验,并进一步利用自适应光学技术实现了对人眼像差的动态校正和视网膜细胞的连续成像。校正后,系统波前像差的均方根值小于0.1λ。实验表明激光消散斑后可以同时作为人眼像差探测的信号光和视网膜成像的照明光,从而可以进行连续自适应校正和成像。

关键词：自适应光学视网膜成像激光散斑液晶空间光调制器

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人眼安全的生物气溶胶短程遥测系统

光学精密工程 2016年第7期24卷 1600-1606页

作者：李抄杨子健杜耀华吴太虎陈锋军事医学科学院卫生装备研究所天津300161 中国人民解放军白求恩医务士官学校检验医学教研室河北石家庄050081

建立了满足激光辐照人眼安全要求的便携式生物气溶胶短程遥测系统,用于实现有人员活动区域生物战剂气溶胶的实时预警监测。以高频调制的405nm半导体激光器为激发光源,200mm口径的卡塞格林望远系统为信号光收集系统,搭建了基于伪随机调... 详细信息

建立了满足激光辐照人眼安全要求的便携式生物气溶胶短程遥测系统,用于实现有人员活动区域生物战剂气溶胶的实时预警监测。以高频调制的405nm半导体激光器为激发光源,200mm口径的卡塞格林望远系统为信号光收集系统,搭建了基于伪随机调制的便携型生物气溶胶激光雷达短程遥测系统。该系统具备平行偏振散射、垂直偏振散射光探测,以及450nm和530nm两个波段荧光探测等四个同步探测通道。以枯草芽孢杆菌、金黄色葡萄球菌和酵母菌为样本对该激光雷达系统进行了初步测试。外场试验表明,该生物气溶胶遥测系统的空间分辨率为1.5m,荧光通道的探测距离为100m;3种被测生物气溶胶种类识别的回代误报率分别为9%、11.5%和14.5%,交叉误报率为11.3%。该遥测系统的激光能量低于激光辐照人眼安全标准的要求,基本实现了生物气溶胶的甄别。

关键词：激光雷达生物气溶胶激光辐照人眼安全伪随机调制