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利用近红外二区窗口单光子荧光的共聚焦检测实现厚生物组织中的三维细胞成像
摘要： 近年来，第二近红外光学窗口（NIR-II，900-1700纳米）的荧光成像已成为非侵入式活体成像的首选技术。该波段因自发荧光低且长波长光子散射减弱，可实现穿透深度大、空间分辨率高且背景低的成像效果。本文展示了一种专为NIR-II窗口设计的共聚焦激光扫描显微镜新方案，并通过系列实验验证其卓越的穿透性能：采用峰值发射波长1276纳米的硫化铅量子点标记的HeLa细胞，能穿透3.5毫米厚的0.8%脂质乳剂散射介质清晰成像；首次将市售有机染料IR-1061（发射峰1132纳米）以原始形态用作细胞成像的NIR-II荧光标记物，我们的共聚焦系统可在固定动物软骨中实现深度达800微米的光学切片成像，对IR-1061标记的软骨细胞保持约2微米的优异空间分辨率。
关键词： 散射、近红外二区、分辨率、穿透深度、共聚焦
更新于2025-09-23 22:53:41
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可见光与近红外激光及发光二极管光穿透动物和人类头部组织的深度分布：文献综述
摘要： 背景与目的：光生物调节（PBM）疗法是一种极具前景的非侵入性手段，可刺激神经元功能并促进大脑修复。优化PBM参数对实现最佳疗效和耐受性至关重要。多项研究报道了可见光至近红外（NIR）光穿透不同动物及人体组织的情况。由于照射参数差异及受试对象特征（如物种、年龄、性别）不同，关于PBM光穿透性的科学发现存在分歧。 材料与方法：本文综述了动物与人头部组织中PBM穿透性的已发表数据?；谝韵卵芯坎问芙峥杉庵罭IR光的穿透规律：波长、相干性、工作模式、光束类型与尺寸、照射部位、物种、年龄及性别。 结果：经颅红光/NIR光（630-810nm）的平均穿透率为：C57BL/6小鼠（颅骨）60-70%、BALB/c小鼠（颅骨）1-10%、Sprague-Dawley大鼠（头皮+颅骨）10-40%、兔（颅骨）20%、猪（头皮+颅骨）0.11%、人类（头皮+颅骨）0.2-10%。报道数值的差异源于研究者采用的光波长、相干性、组织厚度及解剖照射部位等参数不同。这些数据对动物模型经颅PBM数据向人类的适用性提出挑战，但两种动物模型显示出较好的人体穿透近似性：（1）猪头部头皮+颅骨对808nm激光的穿透率为0.11%；（2）BALB/c小鼠完整颅骨对810nm激光的穿透率为1.75%。 结论：需特别指出，由于脑部PBM疗效高度依赖到达目标神经元的光能量，应进一步量化评估光穿透深度以验证当前发现。
关键词： 光学特性、穿透深度、颅骨、低水平激光（光）疗法、脑组织、经颅光生物调节
更新于2025-09-12 10:27:22
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基于蒙特卡罗模拟的漫射介质中不同波长激光光路校正方法
摘要： 近红外光谱技术（NIRS）通常利用多波长光源获取功能信息。当采用不同波长时，光在介质中的传播路径存在差异，可能引发误差。本研究提出了一种激光光源条件下的光路校正方法：在漫射介质中，激光可近似为点光源且其穿透深度与波长相关。通过计算不同点光源发射权重的检测比值并进行乘积运算，理论上可将各光源调整至同一位置。研究采用蒙特卡洛模拟法累积所需数据，以脑白质光学特性为例进行验证，模拟了四种波长（400、550、700和850纳米）与六种源-探测器间距（0.5毫米至3.0毫米，间隔0.5毫米）的所有组合。在相同条件下，本方法与模拟结果的差异约为1.28%。结果表明该方法适用于短源-探测器间距场景。
关键词： 蒙特卡罗模拟，点源近似，近红外光谱，光扩散，光路，穿透深度
更新于2025-09-12 10:27:22
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[美国激光学会ICALEO? 2016：第35届国际激光与电光应用大会 - 美国加利福尼亚州圣地亚哥（2016年10月16-20日）] 国际激光与电光应用大会 - 利用毛细管深度测量进行过程控制
摘要： 激光束焊接的一个重要特性是熔深。传统上，熔深通过耗时且具有破坏性的横截面检测来确定，但人们期望实现在线监测并最终建立控制系统。研究表明，利用光学相干断层扫描（OCT）这一干涉测量方法来测量深熔激光焊接中的毛细管深度，是一种能够实现在线原位测量的传感原理。该方法适用于广泛的工业应用场景，并能提供精确数据。本文研究了该方法的性能并确定了其局限性。
关键词： 光学相干断层扫描、穿透深度、干涉测量法、毛细管深度、激光束焊接
更新于2025-09-11 14:15:04
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在脉冲模式激光焊接过程中使用声学方法监测熔透状态的可行性
摘要： 本文通过测定脉冲模式激光焊接过程中采集声音的特征，研究了采用声学方法监测熔深可行性的问题。为实现该目标，在2毫米结构碳钢板上进行脉冲激光焊接时采集了声音信号。实验过程中，激光峰值功率和脉冲宽度设置为可变参数，而焊接速度恒定为2毫米/秒。实验结果表明：当采用2毫秒脉冲宽度时，所采集声音的声压级与脉冲能量及焊接熔深呈线性关系；但随着脉冲宽度增加，当脉冲能量达到特定值后，声压级对熔深变化的响应不再显著。研究指出这种现象源于飞溅物的产生——高脉冲能量产生的等离子体羽流相关信息被飞溅物抑制。本工作证实：在特定条件下，声学方法具有作为在线监测焊缝熔深手段的潜在适用性。为增强该方法在更广参数范围内的适用性，需采用其他后处理方法从采集声音中提取与熔深相关的特定信息。
关键词： 穿透深度、声学方法、声压级、等离子体羽流、脉冲模式激光焊接
更新于2025-09-11 14:15:04
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[IEEE IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 西班牙瓦伦西亚（2018.7.22-2018.7.27）] IGARSS 2018 - 2018年IEEE国际地球科学与遥感研讨会 - 格陵兰冰盖Tandem-X穿透深度研究
摘要： 持续的全球变暖正引发全球范围内的显著变化，尤其是对极地地区影响深远。在此背景下，数字高程数据对大多数冰川学应用具有重要价值。本文研究了TanDEM-X系统在格陵兰冰盖雪冰层上的穿透深度问题，重点探究了后向散射强度与干涉相干性同X波段InSAR信号穿透深度的关系，以提高TanDEM-X高程数据的可靠性。分析表明后向散射强度、相干性与穿透深度之间存在明确关联。此外，还阐述了TanDEM-X干涉数据模糊高度的影响。通过在格陵兰北部实验场地的验证，我们利用线性回归模型实现了基于后向散射强度和干涉相干性的TanDEM-X穿透深度估算。
关键词： TanDEM-X，干涉合成孔径雷达（InSAR），格陵兰冰盖，穿透深度
更新于2025-09-10 09:29:36
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外延氮化铟中存在极薄超导层的实验证据
摘要： 氮化铟是已知少数几种在临界温度Tc > 1 K时具有超导相的半导体之一。其超导性出现在载流子密度约为10^18–10^20 cm^-3的范围内。与其他超导体（如金属、合金、高温氧化物）相比，这一密度极低，因而引发了有趣的基础科学问题和技术可能性。本文通过角度依赖的临界场测量，探讨了氮化铟超导态维度性的关键问题。我们采用两种不同生长技术（化学气相沉积和等离子体辅助分子束外延）在c面蓝宝石衬底上制备样品，部分含GaN缓冲层，部分不含。研究发现：当薄膜厚度远大于相干长度d ? ξ时，临界场相对于c轴的角度依赖性（直至T < 280 mK）仍呈现明显的二维特性——当角度跨越c轴90°时会出现特征性尖峰。这表明超导电子很可能被限制在比氮化铟薄膜厚度薄得多的层中。此外，我们测得能隙值为2Δ(0)/kBTc = 3.6，与BCS理论预测值非常接近。
关键词： 氮化铟、穿透深度、角度依赖的临界磁场、相干长度、临界电流、超导性
更新于2025-09-09 09:28:46
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[工程技术学会第十二届欧洲天线与传播会议（EuCAP 2018）- 英国伦敦（2018年4月9-13日）] 第十二届欧洲天线与传播会议（EuCAP 2018）- 基于活体微波反射率与超声测量的开口环谐振器传感器穿透深度评估
摘要： 本文聚焦于基于开口环谐振器传感器的下肢创伤患者术后康复监测应用。该传感器主要监测下肢皮肤、脂肪、肌肉及骨骼等组织的介电特性变化。作为微波传感器表征的关键环节，评估信号在活体组织中的穿透深度至关重要。本研究提出一种新方法，用于探究股骨区域活体环境下开口环谐振器传感器的穿透深度，该方法通过超声图像测量皮肤、脂肪和肌肉组织厚度，结合四位志愿者的超声检测与微波反射系数（S11）测量推导活体组织有效介电常数。基于超声测量的组织厚度数据，在CST Studio 2017中建立三维仿真模型，并利用实测S11值优化模型有效介电常数。通过优化模型的电场分布仿真计算穿透深度，数据分析表明大腿区域可实现最大17.5毫米的穿透深度，该结果对验证离体穿透深度测量及未来其他测试具有重要参考价值。
关键词： 微波、超声波、传感器、穿透深度、开口环谐振器
更新于2025-09-04 15:30:14