复杂结构的离散介质表面光漫反射特性

发布时间：2020-08-10 07:05

【摘要】： 本论文结合国家自然科学基金项目“活体组织光学性质无损确定及其在血糖实时检测中的应用”的研究需要，以开发生物组织光学性质参数的无损测量方法或微创光学检测技术为工作目标，立足在生物组织作为一种离散随机介质的本质以及光在此类介质中的传输规律上，通过理论和实验两条技术路线，着力于对复杂结构离散介质表面漫反射光的特性及其与组织光学参数的关系进行深入细致全面的研究，相关结果对将来组织光学性质参数的漫反射无损测量有重要意义。在理论上主要采用有蒙特卡罗方法，此外，实验上的工作也是本文极其重要的部分。 介绍了Monte Carlo方法的起源，基本思想及物理模型，并对其在组织光学中应用的研究状况进行了评述。最后还利用Monte Carlo方法讨论了漫射理论中的相似性原理，指出该原理只能说明在足够深的地方不同的曲线以相同的衰减幅度下降而已。 应用Monte Carlo方法研究了离散介质在几种常用光束照射下表面漫反射光的空间分布特性，得到离散介质(亦或生物组织)表面并非理想朗伯表面的重要新结论，设计出的合理实验方案已初步得到了与该结论符合的结果。据此指出利用置换法来测量组织漫反射率，是不够准确的一种做法，更科学的做法应该是要对漫反射进行全空间积分。 采用矩阵表示方法，对光经离散介质(生物组织)传输后表面漫反射光的偏振特性，做了较详尽的探究，计算得到了一定条件下离散介质(组织模型)的解偏度大小，同时，还探索了解偏度的角度分布，以及解偏度与内层介质光学参数的变化关系，初步获得了一些有意义的新结果。 实验研究了复杂结构(双层)离散介质表面漫反射光分布及其与内层光学参数的变化关系，与通过大量数值模拟得到的相关结果完全一致，得到了若干有重要意义的规律：组织表面漫反射亮度和内层散射系数的变化关系是非线性的，其中，内层介质 ABSTRACT 为低散射系数时，变化斜率非常大。同样存在，在低内层吸收系数悄况下，表面漫反 射亮度也可以很灵敏的反映吸收系数的微小变化，可望在不久之后的血糖浓度、组织 内吸收情况（如含血量变化）的实时监测应川上有着重大应川价值。
【学位授予单位】：福建师范大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2003
【分类号】：Q632

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本文编号：2787743