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一种植被多/高
光谱
成像
装置
一种植被多高光谱成像装置,其特征在于它包括一滤色片壳体、一光学镜头、一成像单元、放置在所述滤色片壳体中的滤色片、一滤色片更换装置、一计算机和一电源其中,所述滤色片壳体、光学镜头和成像单元顺序排列,且各中心同轴所述光学镜头与成像单元固连,且所述成像单元位于所述光学镜头的成像面上所述滤色片更换装置的控制端电连接所述计算机,所述成像单元与计算机进行数据及控制信号通信所述电源为各用电设备供电。
北京大学
2021-02-01
激光诱导击穿
光谱
元素分析
仪
激光诱导击穿光谱(Laser-induced Breakdown Spectroscopy,LIBS)技术是一种原子发射光谱分析技术,其基本原理是利用脉冲激光在待测样品表面激发产生等离子体,通过等离子体发射的光谱波长和强度信息,分别获得待测元素的种类及含量。LIBS技术因具有无需制样、分析速度快、远程非接触、可实现对任何物质的多元素同时分析等特点,被誉为分析领域的“未来超级巨星”,在航空航天、智能制造、生物医药、环境保护、能源、地质、深海探测等领域都极具应用前景,特别是2021年我国“祝融号”火星车搭载LIBS系统登陆火星开展地质勘探,使得该技术再次成为国内外的研究热点。LIBS系统主要由激光器、光谱仪、探测器和时序控制器等核心单元组成,典型的LIBS检测系统如图1(左)所示,光谱图如图1(右)所示。 图1典型的LIBS检测系统(左)与LIBS光谱图(右) 本团队对LIBS技术进行了长达15年的攻关,在一系列关键技术上取得了重大突破,成功研制了从台式、移动式到手持式的系列国产LIBS元素分析仪,实现了6种LIBS成分分析仪器的国产化,并成功推动其在金属材料、环境保护和生物安全等领域的应用。研究工作从基础研究、装备研发到工程应用全链条展开(如图2),取得的创新成果如下。 图2团队对于LIBS技术从基础研究-装备研发-工业应用的全链条攻关 (1)高灵敏度、高稳定性和高精度LIBS分析新方法 针对LIBS技术存在自吸收效应、基本效应和光谱波动性大等问题导致其探测极限低、灵敏度差和分析精度低的难题,团队提出了一系列新技术新方法。 1)提出采用OPO波长可调谐激光对等离子体中基态粒子进行能态选择性激发的新方法,从源头上阻止了LIBS自吸收效应产生,从而获得自吸收免疫的LIBS本征光谱。 2)提出采用微波对等离子体进行瞬时加热,获得温度场均匀分布的等离子体,实现宽光谱多元素的自吸收效应遏止。 3)提出一种基于等离子体图像-光谱融合的图像辅助LIBS技术,有效克服了基体效应对定标曲线建立的影响,大幅度提高了LIBS的定量分析精度。 4)针对工业现场物质的快速高精度定量分析需求,提出一种仅需一个标准样品就可完成定量的LIBS单标样法和一种可克服自吸收效应影响的LIBS无标样定量方法。 5)针对生物体、食品、中药等疏松含水组织基体复杂,导致光谱信号微弱且波动大的问题,提出了从光谱预处理-特征提取-机器学习模型的全链条定性定量分析算法,相比于传统分析方法,可将分析精度提高10%。 6)提出一种面向金属3D打印构件的激光谱-超声同时检测技术,可同时对金属3D打印构件的表面元素分布、内部缺陷、残余应力和晶粒度进行同步分析。 (2)高精度LIBS成分分析仪研制 针对LIBS的光机电系统难以集成的难题,团队通过构筑模块化“笼式”光路系统,研制了共聚焦显微光学系统、同轴信号采集、放大装置等新技术,成功将OPO共振激发和等离子体图像-光谱融合新技术集成到LIBS成分分析仪中,实现了10-7量级的LIBS探测极限,将LIBS探测灵敏度提高了2个数量级,探测稳定性优于2%。所研制的系列激光探针元素分析仪如图3所示。 图3台式到便携式系列LIBS分析仪
华中科技大学
2022-10-11
全自动血涂片显微
成像
仪
深圳国际研究生院何永红课题组研制了全自动血涂片显微成像仪,可以对血细胞显微结构成像、分类、计数进行分析,利用成像仪对血涂片细胞形态显微图像进行全自动化的大量采集,利用神经网络算法对这些高清图像进行半监督学习,进而识别新冠肺炎血细胞的特征,用于辅助诊断。 为了尽快将该项技术应用于新冠肺炎的临床诊断,研发人员与合作者已组织了临床实验,成像仪被应用于新冠肺炎患者血涂片检测并发现了“吞噬细胞变大、淋巴细胞减少、 破裂细胞增多” 异常变化,为新冠肺炎快速诊断提供了重要线索。
清华大学
2021-04-10
超高速流式
成像
分析
仪
超高速流式成像分析仪是数字显微技术、微流体力学和图像处理技术的综合应用,用于自动分析颗粒或液体中的悬浮细胞。当样品流过检测区时,仪器会捕捉样品的影像,影像中的每个颗粒将被分析,生成关于颗粒的数量、尺寸、透明度、形态等方面的数据。也能用于实时分析颗粒的动态过程。形态分析软件还可用于分析特殊形态的颗粒,或者用于分离一些亚颗粒群体。该成像仪器利用高速重复频率的激光脉冲作为主动照明光源,利用时空频映射对成像区域进行频分扫描,该扫描完全利用光源本身的光谱特性实现,没有使用机械或电子的扫描装置,因此可以大大提升扫描成像的速度。目前实现了超高速成像仪的帧率可以达到1 百万帧/秒至 20 亿帧/秒的帧率,可以连续记录 10 万帧以上的影像数据,成像分辨率小于1 微米,可以连续观察非周期性的无规律的偶发事件。在应用方面,已经进行了超高速无标记流式细胞成像实验,可以实现对血液细胞当中的早期癌细胞(CTC)进行高精度高通量的筛查,成像通量超过 100 万细胞/秒,是目前常用的流式细胞仪的 1000 倍。另外,在高速气溶胶(PM2.5、PM10)成像机制上也进行了应用,可以实现气溶胶喷口速度在 10 米/秒的情况下进行颗粒成像,目前国际上还没有类似的仪器出现。因此,超高速激光扫描显微成像仪拥有传统检测仪器不具备的特殊功能,通过高速成像,获取传统仪器无法得到的信息,解决多个交叉领域的关键问题。
清华大学
2021-04-11
超高速流式
成像
分析
仪
高速细胞检测一直是生物、医学领域非常有挑战性的工作,而流式细胞检测以其较大的 检测通量成为高速细胞检测的首选方案。本成果超高速流式成像分析仪灵活运用了高速光纤通信、微波光子技术及光信号处理技术,结合高速数据处理和生物医学技术,实现了对传统 细胞成像速度的巨大突破。与此同时,在获取了海量的细胞图像之后,根据具体应用的需求 进行快速数据压缩、人工智能图像分类处理、细胞特征提取等操作。通过细胞图像获取每一 个细胞的核心参数,从而将复杂的生物学现象(细胞)快速转换为直观可读的信息呈现形式, 为细胞特性的分析以及疾病的诊断提供第一手的,准确的资料。 创始团队基本来自于清华大学,拥有雄厚的研发能力,并与北京大学、武汉大学、东京 大学、加州大学洛杉矶分校、北京天坛医院实验室等知名高校及科研机构建立项目合作。同时获得天使轮投资,拥有发明专利两项,并获得第二十二届全国发明展览会—金奖,第十二届北京发明创新大赛—金奖,受到业内一致好评。 超高速流式成像分析仪是数字显微技术、微流体力学和图像处理技术的综合应用,用于自动分析颗粒或液体中的悬浮细胞。当样品流过检测区时,仪器会捕捉样品的影像,影像中的每个颗粒将被分析,生成关于颗粒的数量、尺寸、透明度、形态等方面的数据。也能用于实时分析颗粒的动态过程。形态分析软件还可用于分析特殊形态的颗粒,或者用于分离一些 亚颗粒群体。该成像仪器利用高速重复频率的激光脉冲作为主动照明光源,利用时空频映射 对成像区域进行频分扫描,该扫描完全利用光源本身的光谱特性实现,没有使用机械或电子 的扫描装置,因此可以大大提升扫描成像的速度。目前实现了超高速成像仪的帧率可以达到 1 百万帧/秒至 20 亿帧/秒的帧率,可以连续记录 10 万帧以上的影像数据,成像分辨率小于1 微米,可以连续观察非周期性的无规律的偶发事件。
清华大学
2021-05-08
超高速流式
成像
分析
仪
项目成果/简介:高速细胞检测一直是生物、医学领域非常有挑战性的工作,而流式细胞检测以其较大的 检测通量成为高速细胞检测的首选方案。本成果超高速流式成像分析仪灵活运用了高速光纤通信、微波光子技术及光信号处理技术,结合高速数据处理和生物医学技术,实现了对传统 细胞成像速度的巨大突破。与此同时,在获取了海量的细胞图像之后,根据具体应用的需求 进行快速数据压缩、人工智能图像分类处理、细胞特征提取等操作。通过细胞
清华大学
2021-01-12
基于水下距离选通
成像
的水下考察勘探
成像
观察
仪
Ø 成果简介:距离选通技术利用脉冲激光器和选通摄像机,脉冲发射和开启成像时间的先后分开不同距离上的散射光和目标场景反射光,使被目标场景反射回来的辐射脉冲刚好在摄像机选通开启时间内到达摄像机并成像。利用激光距离选通夜视成像技术,研制水下考察勘探成像观察仪,实现对海洋、湖泊、水库等的水下观察、勘探和救援等。实现水下图像的对比度增强,适合深水或夜间使用,其观察距离较裸眼远5-7倍,较传统摄像装置远2-4倍。Ø 项目来源:自行开发Ø&n
北京理工大学
2021-04-14
细胞分析的光纤共聚焦显微
光谱
与
成像
装置
光纤共聚焦显微光谱与成像装置是将光纤共聚焦光谱分析技术和显微光学成像技术相融合的细胞检测装置,此装置能够同时获得被测细胞的形态结构信息和反映细胞形态和成分特性的光谱信息,得到被测细胞定性、定量、定位的综合分析信息。 光纤共聚焦显微光谱与成像装置包括光源照明系统、光纤共聚焦光谱分析系统、显微成像和定位系统、数据分析系统,照明光源系统给光纤共聚焦光谱分析系统提供光源;光纤共聚焦光谱分析系统传输照明光照射细胞,开接收携带细胞信息的背向散射的光信号,获取光谱信息进入数据分析系统分析;显微成像和定位系统由照明系统照明,获得反映细胞形态和结构的图像信息进入数据分析系统;数据分析系统同时获取被测细胞的显微图像和反映细胞形态和成分特性的光谱信息。 光纤共聚焦显微光谱与成像装置结合光纤共聚焦技术、后向散射光谱分析技术和显微成像技术,提出了适用于同时获取特定细胞的显微图像和光谱信息的细胞检测装置,能够实时的获取细胞的综合信息。这就解决了目前技术不能够在细胞水平上获取特定位置的组织形态信息和光谱信息的技术问题。对于癌症除检测癌变细胞的显微形态信息外,同时获取相应细胞生化成分的光谱,光谱信息中既包括了形态变化对光的散射特性变化,也包括了细胞中成分变化导致的光吸收特性的变化信息,结合这两种检测技术的细胞分析装置,能及时发现细胞的早期癌变,以便对癌症实施全面而及时的诊断。而且,当前显微成像技术和CCD光谱技术都是比较成熟的检测技术,且CCD光谱技术可以进行实时分析,所以,本发明提供的装置利用现有先进技术,大大提高癌变细胞的检测精度,同时可以大大降低检测成本。
上海理工大学
2021-04-11
动量空间
成像
光谱
设备的研制与产业化应用
复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用,与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。 一、项目分类 显著效益成果转化 二、成果简介 当今,光,作为几乎所有远程探测的手段和信息传播的媒介,对光的多维度测量分析和自由调控,既直接关系到未来信息收集、处理和传输的灵敏度和速率,也与先进微纳制造的精度、效率和能耗等诸多国家核心技术的竞争力息息相关。 复旦大学光子晶体课题组长期聚焦光子晶体等微纳光子材料的光场调控研究和针对微纳材料和器件的先进光学量检测技术的开发和应用,与上海复享光学股份有限公司合作在基础创新、技术突破和产学研转化方面取得了一系列成果。 在基础创新方面: ①动量空间光学测量思想:光与微纳结构的相互作用遵循频率-动量色散关系,也被称为光子能带。在原理上,类似于半导体利用其电子能带操控电子,光子晶体等微纳光子材料也可以通过光子能带操控光。而光子能带的本质存在于动量空间。相比于已经商业化的可探测固体材料动量空间中复杂电子能带的多维度角分辨光电子能谱设备,针对光子晶体等光子材料动量空间中光子能带的多维度光谱测量技术和设备在全世界尚属空白,亟需发展。团队突破了传统光谱测量思路,提出了从动量空间视角量检测微纳光子器件光学性能的思想。 ②适合微纳尺寸器件的动量空间成像技术:微纳尺寸的测量依赖显微镜。但显微技术在追求实空间分辨率的同时丧失了动量空间的分辨能力。此成果将傅里叶光学技术与显微技术相融合,解决了动量空间成像的像差和色差问题,实现了实空间和动量空间的双高分辨率。 ③多维度光学信息提取:相位和偏振态是可供光子器件信息调制的新自由度。团队将时域外差干涉技术延拓到具有显微分辨能力的动量空间外插干涉技术,单次成像实现了在光波长尺寸内40毫弧度的相位测量精度。同时,建立了适合于动量空间成像测量技术的耦合模理论,实现了在非相干的白光照明下任意椭圆偏振态的测量。 ④光学量测中国解决方案:处于芯片产业上游的微纳制程光学量测环节,是芯片良品率控制的关键。在此关键领域,我国远远落后于国际先进水平。动量空间成像光谱技术所采集的多维度光谱信息富含微纳结构的三维形貌信息。团队提出并实现了基于动量空间成像光谱技术的全新光学微纳制程量测新原理和新技术。该原理利用深度神经网络构筑了微纳米尺度结构与动量空间色散的构效关系和映射。同时,由于在所测量的色散关系中包含了冗余的结构信息,因此在实际技术应用中极大优化了量测逆问题中测量噪音带来的病态问题。 ⑤相关成果:团队以通讯作者发表1篇Nat.Photon.,1篇Nat.Commun.,3篇PRL,4篇Light:Sci.&Appl.,1篇Sci.Bull.,1篇Light:Advanced Manufacturing等国内外高水平期刊论文。动量空间成像光谱技术使动量空间得以被直接实验观测,并成为发现新光场调控机制的眼睛。团队利用此技术首次实验揭示了动量空间中存在具有拓扑奇点的偏振场,提出了动量空间中光场调控的新思路,开辟了光子晶体在全偏振态、涡旋光束生成和光束位移操控方面的新应用。由于周期性光子晶体无几何中心,因此不需光学对准,具有应用价值,成果被评为2020年度中国光学十大进展,入选ISI高被引论文。日本NTT首席科学家Notomi在Nat.Photon.上以"动量空间中的拓扑成真"为题对团队工作进行专题报道,给予高度评价。 在技术突破方面: ①在国际上首次实现了广谱符合阿贝正弦关系的动量空间成像光谱设备。其中动量分辨率小于1.7毫弧度,实空间分辨率小于600纳米,相位分辨率小于40毫弧度,最大偏振度误差小于1%,波长分辨率小于0.1纳米。 ②结合产业需求和动量空间成像光谱技术的优势,提供了一系列产业问题的分析解决方案,包括利用动量空间偏振依赖的辐射分布量测发光分子三维取向分布和利用动量空间光子色散关系逆向量测微纳结构纳米精度的三维形貌等。实测结果达到亚纳米分辨稳定性和98%以上的置信度,测量膜厚与计量认证厚度差异小于5埃。 ③相关成果授权发明专利9项,在申请PCT国际专利2项。
复旦大学
2022-08-15
进展 | 电子系崔开宇在超
光谱
成像
芯片方面取得重要进展,研制出国际首款实时超
光谱
成像
芯片
清华大学电子工程系黄翊东教授团队崔开宇副教授带领学生在超光谱成像芯片方面取得重要进展,研制出国际首款实时超光谱成像芯片,相比已有光谱检测技术实现了从单点光谱仪到超光谱成像芯片的跨越。
清华大学
2022-05-30
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