武汉工程大学光学信息与模式识别湖北省重点实验室, 湖北 武汉 430205
还原态烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH)在维持细胞生长、 分化、 能量代谢以及细胞保护方面起着非常重要的作用, NADH的无创在体检测具有非常重要的意义。 运用激光拉曼散射实验和密度泛函理论(DFT)计算研究了200~3 300 cm-1光谱范围内NADH分子的振动模式特性。 DFT计算采用了B3LYP杂化方法, 并选用了极化6-311+G(d,p)基组。 为了准确的分析NADH分子的振动模式和频率, 首先运用B3LYP/6-311+G(d,p)理论对NADH分子的基态结构进行了几何优化, 并计算了基态结构NADH分子的各个键长和键角。 同时考虑到DFT计算中的非谐性, 运用波数线性标度方法对所有计算所得振动模式波数重新进行了标度。 重新标度后, DFT计算所得的振动模式波数与激光拉曼散射实验观测到的拉曼峰波数吻合的很好: 在200~3 300 cm-1整个光谱范围内, 计算与实验结果具有非常好的线性相关性, 而且大部分振动模式的计算与实验之间的偏差都小于5 cm-1。 此外, 讨论了实验观察所得拉曼光谱的分子振动模式归属, 分析了NADH分子中腺嘌呤、 烟酰胺、 及二核苷酸的特征振动模式, 并初步提出了运用拉曼光谱实现NADH快速准确无创在体检测的方法。 位于732 cm-1处的拉曼峰是腺嘌呤的特征振动模式, 而且可以选为检测NADH分子的最特征拉曼峰。 位于1 690 cm-1处的拉曼峰是烟酰胺的特征振动模式, 可以选为进一步准确检测NADH分子的另一个特征拉曼峰。 位于1 086和1 339 cm-1两处拉曼峰的组合可以作为二核苷酸的特征振动模式, 用于进一步更准确的检测NADH分子。 所以在运用拉曼光谱法实现NADH快速准确无创在体检测时, 可以首先运用位于732 cm-1处NADH分子的最特征振动模式进行快速检测, 然后再运用位于1 690 cm-1及1 086和1 339 cm-1组合等特征振动模式进行准确分析。
拉曼光谱 Raman spectroscopy DFT NADH DFT NADH 光谱学与光谱分析
2022, 42(6): 1679
1 中国科学院安徽光学精密机械研究所通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
2 中国科学技术大学, 安徽 合肥 230026
同时偏振成像系统可获取动态物体的瞬态偏振特性,具有广泛的应用前景。然而各偏振探测通道存在空间和辐射响应差异,对准确建立仪器穆勒矩阵造成干扰。针对分束型同时偏振成像系统,分析了误差来源,提出了定标及预处理方法。通过成像非均匀性、辐射响应不一致性、检偏角度误差、瞬时视场像差的标定和校正,消除了偏振成像探测的系统误差。结果显示:经过定标和校准处理,各通道图像非均匀度平均降低了2.24%,辐射响应差异率绝对值平均降低了17.22%,偏振相对快轴方向平均纠正了1.71°,成像几何偏差平均纠正了1.87个像元。校正后,系统偏振度和偏振角测量误差分别降低0.47和32.84°。对室外场景进行测量实验,经过预处理正确解算斯托克斯参量,并通过偏振图像融合处理,突出了不同材质的物性差异。
成像系统 偏振成像 同时 定标 预处理 光学学报
2020, 40(20): 2011002
南京航空航天大学自动化学院，江苏 南京 210016
在电子稳像中合理的选择参考帧是全局运动估计和运动补偿的基础。为了解决传统参考帧选择策略带来的帧间跳变的缺陷，给出一种基于累积变换的参考帧更新策略，通过相邻帧间运动参数的累积变换得到当前帧相对于第一帧的累积全局运动参数，统一了补偿基准，并针对过程中产生的累积误差问题，通过设定匹配阈值调整参考帧更换条件，减少参数的传递次数。实验结果表明，改进算法能够有效解决帧间跳变问题，缓解误差的累积进程，输出平稳的结果视频。
全局运动估计 参考帧选取 累积变换参数 累积误差 global motion estimation reference frame selection cumulative transformation parameter cumulative error
1 中国科学技术大学环境科学与光电技术学院, 安徽 合肥 230026
2 中国科学院安徽光学精密机械研究所 中国科学院通用光学定标与表征技术重点实验室, 安徽 合肥 230031
偏振探测系统定标对于大气探测有着重要意义,是基于偏振探测的大气参数高精度反演的必要基础。中科院安徽光机所研制了星载大气同 步校正仪的航空样机,它是一种多光谱偏振探测设备。利用该仪器可获取多光谱偏振信息,从而反演出与遥感成像时空同步的大气参数,实现 大气校正。该仪器的定标处理对于准确获取大气参数至关重要。针对大气校正仪多通道偏振探测的特点,设计了定标方案。通过光谱定标、辐射 定标和偏振定标,获取探测系统的Muller矩阵,建立仪器各通道探测值DN与斯托克斯参量间的联系,从而为系统的实际应用提供重要基础。
偏振 多光谱 大气探测 定标 polarization multi-spectral atmospheric detection calibration 大气与环境光学学报
2015, 10(4): 350
南京航空航天大学自动化学院, 江苏 南京 210016
户外拍摄的视频图像经常会受到雾的影响, 被影响区域的图像往往清晰度差, 在进行视频稳像时不能正确地提取出特征点。如果采用去雾算法进行预处理, 也会造成特征点的误提取以及位置偏移等, 因此, 采用半逆法对图像进行分割, 分割出无雾区域以便在这些区域获得准确的特征点。由于半逆法采用固定阈值的方法, 无法满足不同图像的要求, 并且分割后的图像中存在多个孤立点, 因此, 采用自适应阈值和八邻域法对算法进行了改进。实验结果表明, 改进后的算法能够快速准确地分割无雾区域, 提高了特征点提取的准确率。
视频稳像 半逆法 自适应阈值 八邻域法 video stabilization semi-inverse approach adaptive threshold eight-neighborhood method
南京工业大学 材料科学与工程学院, 江苏 南京210009
采用高温溶剂热法制备了一系列不同Yb3+掺杂浓度的上转换发光纳米粒子β-NaYF4∶Yb,Tm和核壳结构的β-NaYF4∶Yb,Tm@β-NaYF4∶Yb纳米粒子。 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、光致发光(PL)谱对材料的物相结构、形貌特征和发光性质进行了表征和研究, 并特别研究了温度对材料发光性能的影响。结果表明: 保持Tm3+浓度不变, 随着Yb3+掺杂浓度的增加,β-NaYF4∶Yb,Tm的发光强度先增大后减小。当Yb3+掺杂摩尔分数为30%时,474 nm和645 nm处的发光强度达到最大值; 当Yb3+掺杂摩尔分数为50%时,450 nm和692 nm处的发光强度达到最大值。在β-NaYF4∶Yb(30%),Tm上包裹一层β-NaYF4∶Yb壳层后, 其发光显著增强, 随壳层Yb3+摩尔分数的增加, 发光强度也是先增大后减小。当壳层Yb3+摩尔分数为10%时, 核壳结构纳米粒子的发光强度达到最大值; 当壳层Yb3+摩尔分数达到40%时, 核壳结构纳米粒子的发光强度已经低于未包裹时。将样品进行热处理后, 荧光增强。样品的发光强度随环境温度的升高, 红光变弱, 蓝光增强。采用原位聚合法将β-NaYF4∶Yb,Tm纳米粒子与PMMA制成复合材料后, 仍能保持较好的透明度和发光强度。
上转换发光 掺杂浓度 核壳结构 upconversion luminescence doping concentration core-shell NaYF4 NaYF4
材料化学工程国家重点实验室 南京工业大学材料科学与工程学院， 江苏 南京210009
采用水热法制备不同醇水比的NaYF4∶20%Yb3+,2%Er3+晶体，通过XRD、FE-SEM、TEM、PL测试手段对合成样品进行表征和分析。样品的FE-SEM图结果表明，随着醇水比的增大，颗粒尺寸越来越小，最小可达纳米级。通过XRD测试表明，醇水比对样品的晶相亦有影响，当醇水比为30/10 mL时，产物中开始出现α-NaYF4晶相。验证了形成机理的正确性并得到一条相转变反应时间与醇水比关系的模拟曲线图。TEM图显示样品属于多晶，且结晶性能良好。在980 nm近红外光激发下，β-NaYF4∶20%Yb3+,2%Er3+上转换晶体发出绿光和红光。
醇水比 颗粒尺寸 上转换发光 volume ratio of diglycol to water α α β-NaYF4 β-NaYF4 particle size up-conversion luminescence
材料化学工程国家重点实验室 南京工业大学材料科学与工程学院, 江苏 南京210009
选用硅酸盐、硼酸盐以及磷酸盐3种常用的玻璃体系, 与β-NaYF4∶Yb3+, Er3+/Tm3+粉体均匀混合压片后在不同的温度(400~700 ℃)下进行热处理。采用X射线衍射技术和荧光光谱技术等测试手段研究不同玻璃形成体以及碱金属离子对β-NaYF4∶Yb3+, Er3+/Tm3+粉体的侵蚀情况以及对发光性能的影响。研究结果表明, 在硼酸盐玻璃体系与β-NaYF4∶Yb3+, Er3+/Tm3+粉体复合热处理过程中, Li+和K+离子会取代β-NaYF4晶体中Na原子的位置。在相同热处理温度下, 不同玻璃体系与β-NaYF4晶体反应剧烈程度: 磷酸盐>硼酸盐>硅酸盐。
离子取代 玻璃液侵蚀 热处理 上转换发光 β-NaYF4 β-NaYF4 ionic substitution solubility heat treatment upconversion
南京工业大学 材料科学与工程学院, 江苏 南京 210009
通过溶胶-凝胶方法对β-NaYF4∶ Eu3+进行了表面SiO2包裹处理, 并将其分散于溶胶中提拉成膜, 制备成发光薄膜。采用XRD、SEM、TEM、FTIR、UVPC、PL等测试手段进行了分析表征。结果表明: NaYF4表面被成功包裹上了一层SiO2, 形成了核壳结构, 并除去了表面油酸等有机物。表面包裹对NaYF4的晶型结构没有产生影响, 但荧光性能略有下降, 形貌趋向于圆形, 这是由于表面SiO2颗粒在形成网络结构的张力和溶剂溶解所致。采用提拉浸渍镀膜后, 发光粒子比较好地分散在薄膜上, 并且具有比较理想的透过率, 呈现出一定的减反射效果。由于SiO2包裹和热处理, O2-空位缺陷增强了Eu3+在420～500 nm波段的发光, 这对整个发光性能是有利的。而因为能量转移, 产生无辐射跃迁, 613 nm处发光产生猝灭。通过实验, 优化确定了制备发光薄膜的最佳工艺。
溶胶-凝胶法 SiO2包裹 发光薄膜 sol-gel method β-NaYF4∶ Eu3+ β-NaYF4∶ Eu3+ SiO2 coating luminescent thin films
南京工业大学 材料科学与工程学院, 江苏 南京 210009
采用高温溶剂热法合成了下转换发光材料NaYF4∶Eu3+ 和NaYF4∶Eu3+,Tb3+ , 采用X射线衍射(XRD)、场发射扫描电镜(FESEM)、激发(PLE)谱和光致发光(PL)谱对材料的物相结构、形貌特征和发光性质进行了表征和研究, 并分析了其发光原理。结果表明：所合成的NaYF4∶Eu3+ 和NaYF4∶Eu3+,Tb3+ 为纯六方相晶体, 尺寸在100 nm左右; 改变Eu3+ 和Tb3+ 的掺杂浓度后晶格结构没有发生明显变化, 说明Eu3+ 和Tb3+ 取代的是Y3+的晶格位置; 在394 nm光的激发下, 检测到Eu3+ 在5D0→7F1 和5D0→7F2跃迁处的特征发射光, 并且可见光强度随着Eu3+ 离子掺杂浓度的变化而变化。另外Tb3+ 离子浓度对NaYF4∶Eu3+ 晶体结构产生了一定的影响, 说明掺杂Tb3+ 离子改变了Eu3+ 离子所处的配位环境, 导致红色发光带增强, 而这主要源于电偶极子跃迁的贡献。
高温溶剂热法 偶极子跃迁 down-conversion β-NaYF4 β-NaYF4 high temperature solvothermal method dipole transition
