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基于单光子检测技术的宽动态范围高分辨率全光纤浊度测量系统
摘要： 已开发出一种高分辨率光纤检测系统，用于测量浊度的宽动态范围。为获得高分辨率测量结果，该系统采用了高灵敏度单光子探测技术（SPDT）?；诠庀颂匦?，设计了一种紧凑的光纤集成收发探头（FITP）结构，用于传输和收集光信号，具备在狭窄工作空间内检测浊度的能力。通过将比尔-朗伯（B-L）定律传输定律与单光子计数理论相结合，提出了一种新型浊度测量理论模型，该模型在0.01至1000 NTU（散射浊度单位）的整个测量范围内呈现出良好的指数关系。然而，在检测0.01–0.1 NTU低浊度时，实验结果呈现近似线性关系，与所提理论模型高度吻合。最后还讨论了关于光强优化的若干问题及构建户外实用分布式多点水质浊度远程监测系统需注意的事项。研究发现，该系统可实现高达50 dB的测量动态范围，在0.01–1000 NTU范围内分辨率优于0.01 NTU，适用于偏远狭窄工作空间中的特定浊度测量场景。
关键词： 浊度测量、单光子检测技术、光纤检测、宽动态范围
更新于2025-09-23 15:19:57
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一种适用于红外成像系统的宽动态范围非均匀性校正算法
摘要： 均匀性是先进红外焦平面阵列（IRFPA）及红外成像系统的关键特性。与传统红外望远镜设备不同，采用IRFPA的地面红外辐射特性测量系统不仅能提供一系列高信噪比（SNR）红外图像，还能确保辐射测量数据的有效性。通常，长积分时间有利于红外辐射特性辐射测量系统获取高信噪比红外图像。鉴于被测目标能量的可变性与不确定性，切换积分时间与衰减器的操作通常能保障红外辐射特性测量过程中获得的红外辐射数据质量。特定积分时间下的非均匀性校正（NUC）系数往往仅适用于该积分时间，若切换积分时间，红外成像的信噪比将迅速下降。综合考虑红外图像信噪比与上述红外辐射特性测量的影响，我们提出一种宽动态范围NUC算法。此外，本文详细推导建立了该算法的数学模型，并采用?400毫米孔径的地面中波红外（MWIR）辐射特性测量系统进行验证实验。对比了该算法与传统算法在不同积分时间下的实验结果，统计数据显示：在2.5毫秒积分时间下，该算法平均非均匀性从0.77%降至0.21%；在5.5毫秒积分时间下从1.33%降至0.26%。测试结果表明，采用该算法能提升红外成像质量与辐射测量精度。
关键词： 红外辐射，制冷型红外焦平面阵列，非均匀性校正，宽动态范围
更新于2025-09-23 20:30:30
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血清生物分子的多重表面等离子体成像：具有等离子体模拟见解的Fe3O4@Au核壳纳米颗粒
摘要： 不仅需要具备高灵敏度和选择性，还能对临床样本基质中极低浓度的大分子与小分子生物标志物实现多重检测的纳米生物传感器，对体外诊断至关重要。本研究展示了一种基于柠檬酸盐稳定的Fe3O4@Au核壳纳米颗粒（NPs）作为表面等离子体信号放大标记的多重检测微阵列设计，可同步检测血清蛋白与核苷酸标志物。通过在含10%血清（比单纯缓冲液体系的生物传感器更具临床相关性）中检测两种白细胞介素（IL-6和IL-8）及两种微小RNA（miRNA-21和miRNA-155），证实了该多重传感技术的可行性。研究发现：即使在高浓度条件下，大分子蛋白引发的表面等离子体信号变化仍小于相对较小的miRNA分子。由此得出两个结论：(i) 传感器表面选择性结合的待测物数量（即抗体对应的抗原或捕获核苷酸对应的miRNA）影响信号变化幅度；(ii) 携带核壳NP标记的检测探针与传感器表面等离子体的相互作用程度影响信号变化量。结果表明，相较于大分子夹心蛋白免疫复合物，小分子寡核苷酸杂交组装在这两个因素上均呈现更显著效应。该核壳NP体系较未使用标记物的检测方法实现了数倍灵敏度提升和更宽的动态检测范围。随着无创/微创疾病及异常状态体外诊断技术的日益受到重视，本研究成果对设计适用于复杂基质真实样本分析的新型多重生物传感器具有重要价值。
关键词： 血清蛋白、宽动态范围、血清miRNAs、多重成像、核壳纳米颗粒、FDTD模拟
更新于2025-09-16 10:30:52