光学技术的应用范文

光学技术的应用范文第1篇

关键词 CCD技术 光学实验 教学演示 分光计

中图分类号：G424 文献标识码：A DOI：10.16400/ki.kjdks.2017.02.057

Abstract The need to use CCD technique in optics experiment teaching is discussed. Two examples of CCD technique in optics experiment teaching demonstration and explanation are introduced. Conclusion that CCD technique in optics experiment teaching demonstration and explanation plays an important role is drawn. The paper proposes to improve other traditional optics experiments by the use of CCD technique.

Keywords CCD technique； optics experiment； teaching demonstration； spectrometer

0 引言

大学物理实验是大学物理教学的重要组成部分，物理实验课是学生进行科学实验训练的一门基础课程，是学生进入大学后接受实验方法、技能训练的开端，对培养学生实验能力具有十分重要的作用。大学物理实验包括力、热、光、电等方面的实验内容，光学实验是大学物理实验重要组成部分。光学实验的特点是：必须掌握光学原理才能进行实验，而且光学仪器结构复杂，难于调节，因此做光学实验需要在理论指导下，耐心地反复操作，难度较大。对于基础实验，在学生做实验之前，教师一般会介绍实验所用到的仪器，简单讲解实验步骤。有些实验，眼睛可以直接观察到，比如力学实验，教师就比较容易讲解，学生也容易理解。而对于一部分光学实验，需要用眼睛贴近显微镜的目镜去观察实验现象，学生不能直接观察，教师讲解时要把实验想象用语言描述，所以这类实验教师难讲，学生也难懂，学生做实验很困难，容易造成对光学实验的畏惧心理。近几年，CCD技术在教学中的应用越来越广泛，将CCD技术引入到光学实验中来，通过显示器可以让每个学生直接观看实验现象，使其更具直观性。这种方式让每个人都感受到现场操作，学生更容易理解，有助于提高实验的效率。

1 在光学实验中引入CCD技术的必要性

随着现代教育技术的迅猛发展，计算机辅助教学的应用越来越广泛，教师根据自己的教学内容自制教学课件，通过屏幕展示出来，学生通过屏幕进行观看。一些枯燥、难懂的知识变得生动、直观，不仅节省了时间，也提高了教学效果。在大学物理课程教学中，计算机辅助教学的应用获得了良好的教学效果，不仅知识更容易理解，教师在课堂上有更多的时间增加更丰富的知识，开阔了学生的视野。在大学物理实验教学中，计算机辅助教学也得到了一定的应用。应用计算机辅助物理实验教学，教师编制实验教学课件，在学生操作实验之前，教师先用课件对实验进行讲解，如：实验的仪器调节及需要注意的实验步骤等，教学内容都通过大屏幕显示，每位学生都能通过大屏幕进行观看，之后学生进行现场操作，对于操作简单的实验，计算机辅助教学可以取得良好的效果。但对于一些光学实验，仪器结构复杂而且难于调节，学生没有看到真实的现场操作，仅凭教学课件很难理解实验，课堂效率不高，因此，传统的现场操作演示与讲解是非常必要的。但是，现场操作有其不可避免的缺点，即直观性差。采用F场操作演示与讲解，有一些光学实验，需要用眼睛靠近显微镜的目镜去观察现象，如果教师每讲一步学生都依次去直接观察，需要的时间较多，后面做实验的时间就少了，因此很难做到让每个学生观看。这就要求教师讲解时要把实验现象用语言描述出来，所以这类实验教师讲起来比较难，学生在头脑中也不容易建立起清晰的图像，学生做实验遇到问题，虽然已经讲过，但仍然要用很长时间解决，或无法解决而向他人求助，错误操作也比较多，这样就使学生对做光学实验逐渐失去了信心。而CCD技术可以弥补这一缺点。CCD是电荷耦合器件的简称，具有光电转换、信号存储与传输功能，在实验教学中的应用越来越广泛。将CCD技术引入到光学实验中来，光学仪器的目镜与CCD连接，通过彩色监视器可以让每个学生直接观看。教师操作实验的每个步骤，所有学生都能通过显示器观看。这种方式不仅让学生感受到现场操作，而且每个人都能观察到，学生更容易理解，大大提高了课堂效率。

2 CCD技术在光学实验教学中的应用

2.1 CCD技术在分光计中的应用

分光计是一种基本光学仪器，掌握分光计的基本结构和基本调节方法，对学习其它光学仪器具有指导作用，对培养学生对光学实验的操作能力有重要作用。分光计是一种测定光线偏转角度的仪器，可以测量三棱镜的顶角，还可以通过测量最小偏向角求三棱镜的折射率等。它主要由四部分组成：望远镜、 平行光管、载物台和读数圆盘。分光计在测量之前要进行调节，分光计的结构很复杂，调节过程步骤也比较多，而且对调节的要求很高。调整要求：望远镜能接收平行光、平行光管能发出平行光、望远镜光轴与载物台转轴垂直及平行光管光轴与载物台转轴垂直，其中望远镜光轴与载物台转轴垂直是最难调节的。在传统的教学中，教师现场演示并讲解时，仅依靠语言描述实验现象，学生在头脑中很难想象出来，而如果让每个学生轮流观察，实验步骤较多，每一步都这样做，耗时太长，影响后面的实验操作时间。因此，学生做实验时经常会遇到问题，特别是调节望远镜光轴与载物台转轴垂直这一步，有的用很长时间不能调整好，还要求助他人。学生普遍感觉此实验难度大。如何让这个实验更容易学习是一个需要解决的问题，将CCD系统引入此实验，让这个问题得到了解决。将CCD系统与分光计连接，教师边操作仪器边讲解，学生在彩色监视器上可以同时观察实验现象，学生更容易理解，做实验比较顺利，最难调节的望远镜光轴与载物台转轴垂直，经过耐心地调节也能做好。采用CCD系统，提高了课堂效率，也增强了学生进一步学习光学实验的信心。

2.2 CCD技术在牛顿环实验中的应用

牛顿环实验是光学实验中的基础实验，牛顿环仪由一个平凸透镜和一个平面玻璃组成。此实验用读数显微镜对干涉圆环进行观察与测量，经计算得到光源的波长或待测透镜的曲率半径。教师在实验讲解过程中， 要介绍读数显微镜的调节方法和牛顿环的测量步骤，因为有些学生对显微镜接触很少，因此对显微镜的调节要介绍得详细些。用传统的方法，要边操作边描述实验现象，即便如此，学生在头脑中也很难建立清晰的图像，由于时间限制也不能每个人都去现场观察，在自己操作时就会遇到各种问题。在调节读数显微镜寻找干涉圆环时，有些学生经过长时间调节，仍然观察不到干涉环。在牛顿环的测量过程中，要避免回程误差，用传统的方法，教师虽然已提示学生注意，但学生不能完全理解，测量时有的学生仍然会出现错误，不得不重新y量。将CCD系统应用到牛顿环实验中，这些问题得到了有效解决。CCD系统与读数显微镜的目镜相连，学生在显示器上观察实验现象。在讲解显微镜的调节方法时，教师操作的每一步，学生都能在监视器上观察到，学生更容易理解，学生自己操作就更顺利。在讲解牛顿环的测量时，对于如何避免回程误差，教师通过实际操作并在监视器上显示出来，学生很容易理解，而且教师还可以把学生容易出现的错误操作演示出来，提醒学生，这样测量时的错误也明显减少了。通过将CCD系统应用到牛顿环实验，不仅减少了错误操作，节省了时间，也提高了学习效率。

3 CCD技术的应用展望

CCD技术的优势使其应用越来越广泛，我们将尝试把其应用在其它光学实验，例如：旋光仪。当偏振光通过一些透明物质时，光矢量的振动面绕着光传播的方向旋转，此现象为物质的旋光性，具有旋光性的物质为旋光物质。旋光仪用来研究物质的旋光性，研究物质旋光性的实验包括旋光仪的调整与测量。与分光计、牛顿环相比，旋光仪的调整比较简单，主要是调节目镜，使视场清晰，容易出现问题之处是数据测量。当旋光仪调整好时，目镜中能清晰看到“三分视场”，再转动偏振片，观察到“弱的零位视场”，就可以测量读数了。虽然教师已经详细讲解什么是“弱的零位视场”，但是实验操作时，有的学生由于动作太快仍然观察不到“弱的零位视场”，有的学生则找的位置不够准确，实验的误差比较大。如果我们把CCD系统连接到旋光仪的目镜，每位学生在大屏幕上观看实验现象。教师边操作边讲解如何调节“弱的零位视场”，学生既知道如何操作，也观察到标准的图像，必将提高实验的效果。

4 结束语

以上是CCD技术在光学实验中应用的几个实例，通过应用CCD技术，教师的讲解更生动、直观，学生更容易理解、掌握，不仅提高了课堂效率，也增强了学生做光学实验的信心，对提高学生的实验能力有明显促进作用。在其它光学实验中也可以引入CCD技术，让先进的教育技术在传统实验中发挥其独特的优势，进一步完善传统实验。

参考文献

[1] 林智群.大学物理实验教程[M].北京：中国科学文化出版社，2003.

[2] 吴锋.大学物理实验教程[M].北京：化学工业出版社，2003.

[3] 蒋达娅，王世红.大学物理实验[M].北京：北京邮电大学出版社，2002.

光学技术的应用范文第2篇

 

1 光电子技术科学的概述

 

1.1 光电子技术科学的概念

 

光电子技术自从在20世纪60年代诞生开始之后，在各个领域中得到了广泛的应用。具体来说，光电子技术科学是一项将光子、电子两项技术进行有效结合的高新技术科学，与微电子技术相对，光电子技术具有一定的优点。而光电子技术科学包括了光电子学、电子学、光学和计算机技术等众多学科，其将各学科进行相互的融合、渗透，是光电信息产业的基本和核心。

 

1.2 我国光电子技术科学的发展现状

 

随着我国信息技术产业的不断发展和规模的扩大，在各地中大量的兴建产业园区，为国家经济结构的调整起到了保障的作用，尤其是在我国加入了 WTO之后，对于光电信息产业的发展和规模提出了更加严峻的考验。目前在我国的各个地域中都建立了具有合理性的光电子产业园区，使我国的光电子产业格局得到初步的确定，但是对于光电子产业园区来说，其仍然处在发展阶段中。在时代和社会不断发展的环境下，尤其是信息时代的来临，光电子技术在众多领域中起到了重要的作用，并且对我国的科技水平和综合国力具有非常重要的意义。

 

2 光电子技术科学的实际应用(见图1)

 

图1 光电子技术科学的应用

 

2.1 光电子技术科学应用于民用领域

 

(1)液晶显示器。利用光电子技术对有源阵列液晶显示器进行制造，其主要是利用光刻技术，对薄膜晶体管着、色滤波器的阵列进行制作，并且通过对光学检测技术的利用，对显示器产品进行最后的监视。在显示器的制作中，光电子技术一直贯穿着整个过程，尤其是在诊断工艺的时候，对微粒的控制和检测则利用光学之后，还利用紫外光解决液晶在密封上的问题，最后，在对加工中存在的缺陷问题上利用了激光对其进行查找定位、处理。(2)信息储存。在进行信息储存的时候，主要采用的是DVD、CD等方式，其主要采用的技术就是利用光储存信号来进行储存的，而储存的容量大小则需要由写入的光源来进行决定，光盘储存量则和光斑之间具有反比的关系。从刚开始的时候，对于光电子激光器来说，主要采取的是气体激光器，随着社会的发展，逐渐发展成为半导体激光器。此时，当写入的光源产生的光斑则会与激光波的平方产生反比例的关系，使VCD、CD的储存量得到有效扩大。(3)通信技术。在通信技术领域中，应用光电子技术具有保密性高、信号容量大、结构轻便、通信距离远等优点，主要是利用激光技术，将信息都加载于激光束之上，利用激光束快速传播的方式来进行通信，与无线电技术相比，激光通信多了光电和光电转换过程，经由信号的转变其，将已有的影像、声音等进行转换，使其转成为电信号之后，将信号利用调制器进行调制成为一束激光，由于此调制成的激光参数会受到信号控制的影响，从而使信号在激光上得到加载。此时将激光利用发射端进行发射，在接收端进行接收，利用光检测器对电信号检测，最终使用调节器对信号进行还原。

 

2.2 光电子技术科学应用于军事领域

 

(1)激光测距仪。在飞机、坦克、火炮和舰艇中，激光测距仪是这些武器装备的重要组成技术装备，使各战术武器装备在系统上具有更强的攻击力，并且具有更高的准确性。通常情况下，能够使其首发的命中率高于80%，使各武器装备能够充分发挥自身的作用。(2)热摄像仪。在目前的热摄像仪中，GaAlAs/GaAa QW IRFPA是热摄像仪应用最为广泛的技术，而非制冷IRFPA的热摄像技术，不仅使在极度低温冷却的工作问题得到解决，而且还使热像仪在密度和成本上更具优势。在目前，非制冷热像仪主要应用在低中挡的传感器中，其所采用的阵列主要分为640×480、320×240，其可以进行探测的温差为0.05K。(3)预警和干扰设备。利用飞机对目标进行一系列的侦测，其主要利用的是加载在飞机上的光电子预警设备，其可以对空间坐标、技术参数等进行确定和侦测，经过相关判断之后，对存在的危险目标进行预警。其主要是利用在不同的物质上、背景上所产生的光电子电磁波存在不一致的反射，将四周反射出来的电磁波与目标进行差异性的比较，以此来得以识别和发现目标之后对其进行跟踪、预警。目前在火箭、导弹中的红外预警器得到应用。

 

3 结语

 

综上所述，光电子技术科学作为一项新兴的高新技术，其是在微电子技术之后进行发展的，可以说，光电子技术科学主要的重心点和中心点是光子学的研究，而为其进行支撑的则是电子学的研究。由于光电子技术科学的产生能够促进产业结构和技术的调整和改造，因此在民用领域和军用领域中得到普遍的应用，对社会经济发展、军事现代化作战中起到了促进作用。

光学技术的应用范文第3篇

【关键词】光化学 光催化氧化 羟基自由基 TiO2 Fenton试剂

【中图分类号】TK511+.4 【文献标识码】A 【文章编号】1009―9646(2008)08-0136-02

1 国内外光化学技术研究概况

1972年,Fujishima和Houda在《Nature》杂志上发表了《TiO2电极上光分解水》的论文,可以看作是光化学氧化技术的里程碑,标志着光化学氧化技术新时代的到来[1]。由此推进了有机物和无机物光化学氧化还原反应的研究。光化学降解反应包括无催化剂和有催化剂的光化学降解,后者称为光催化降解。光催化氧化是光化学技术的一个核心研究领域,它是一种高级氧化技术,利用该法去除废水中有机污染物的过程简便,而且在使用该法过程中形成的中间产物(主要是一些活性自由基)的氧化能力极强且无选择性,通常能将废水中有机物彻底氧化成CO2、H2O及无机盐等,避免了常规处理可能带来的二次污染,且运行条件温和(在常温常压下反应),处理过程本身具有很强的杀菌作用,因而是一种极富吸引力的污水处理新方法[2,3]。对于光催化氧化的研究不在局限于理论上的深入,在实践应用中也形成新的飞跃。如武汉科技学院与武汉方元环境科技股份有限公司联合开发了国内唯一的工艺与核心技术“无极紫外光催化氧化技术”已经成功的应用于印染废水的处理,取得了巨大的经济、环境和社会效益[4]。利用纳米催化技术处理有机污染物,特别是“三致”有机污染是近年来最活跃的研究领域之一,研究表明,光催化是具有较强的杀菌消毒作用,能分解藻毒素,对藻类也具有一定的杀灭作用[5]。

2 光化学氧化原理及技术特点

光化学氧化系统大致可以分为以下几类：UV/H2O系统、UV/O3系统、UV/O3/H2O2系统等。

2.1 ・OH的性质

羟基自由基具有高的氧化电极电位,・OH的标准电极电位与其它强氧化剂的比较见表1。

表中数据表明,羟基自由基比其他一些常用的强氧化剂具有更高的氧化电极电位,因此,・OH是一种很强的氧化剂。而且氧化的比较彻底,基本上所有的有机物都可以・OH彻底氧化成CO2、H2O等无机物或小分子有机物。

2.2 UV/O3/H2O2系统

一般认为UV/O3/H2O2的反应机理是：1分子的H2O2首先在紫外光的照射下产生2分子的・OH,如下式所示：

生成的・OH对有机物的氧化作用可分为三种反应进行：

脱氢反应:

亲电子加成：

电子转移:

2.3 UV/O3的反应机理

UV/O3中的氧化反应为自由基型,即液相臭氧在紫外光辐射下会分解产生・OH自由基,由・OH自由基与水中的溶解物进行反应,其中对自由基产生的机理如下所示：

2.4 UV/O3/H2O2系统的反应机理

在UV/O3/H2O2的反应的过程中,・OH的产生机理可归结为以下几个反应式：

2.5 光化学氧化系统的优缺点

光化学氧化系统的优点主要有:①降解有机物彻底、无害化。②一次能同时处理多种有机物、经济。③可移动性、方便即在短时间内可装配用于不同地点废水处理。

光化学氧化系统的缺点主要有:①不适合于处理土壤内的污染物,因为紫外光不能穿透土壤粒子。②Ca、Mg等盐的沉淀物质或污水中的悬浮物质可能影响其处理效果。③不适合处理高浓度的污染废水。④受pH值影响,pH的提高可使臭氧更容易分解产生・OH。⑤受・OH自由基清除剂的影响,・OH自由基清除剂如CO32－等的存在必然会削弱有机物的去除效果。

3 光化学与其它工艺组合在水处理中的应用及展望

光氧化技术被认为是在环境保护领域内一种有前途的新型高级氧化技术,与其他处理技术组合成为处理水中污染物的一个热点。

3.1 光催化与电化学组合

人们研究发现通过电场协助来提高其光催化反应效率是一个有效的手段, 即电化学辅助光催化降解技术。这种组合方法是与电极相结合,即在阳极上施加一个偏电压,使光生电子更容易离开催化剂表面,简单而有效地分离电子．空穴对,从而提高二氧化钛粒子的光催化效率,以求取得最佳效果。冷文华等研究了水中苯胺的光催化和光电催化降解行为,结果表明：外加阳极偏压可提高二氧化钛薄膜电极的光催化活性[6]。

3.2 光催化与超声组合

声化学近年来随着超声技术的发展和成熟,取得了突破性进展。人们把光催化和超声技术结合起来考察,发现它们之间存在协同效应。超声技术与光催化组合技术对污染物的降解机理一般认为超声空化作用引起光催化剂粒子间的高速碰撞,可能使光催化剂微粒活化,同时超声能清洗表面,使附着在光催化剂微粒表面上的氢能快速离开催化剂表面,光催化剂微粒表面又与溶液形成新的界面进行电子和空穴的传递、分离,从而增强了多相光催化反应。Kado等进行了超声辐射下悬浮二氧化钛光催化氧化丙醇二酸的实验,发现在超声辐射的存在下光催化的反应速率显著增加[7]。

3.3 光催化与磁化技术组合

光催化氧化技术与磁化作用组合是一种新的尝试。张雯等研究了磁场对光催化反应羟基自由基生成速率的影响,采用荧光技术考察外加磁场对羟基自由基(・OH)生成速率的影响,结果表明,与常规的光催化反应相比,外加磁场可使样品表面羟基自由基的生成速率提高11.7%[8]。

3.4 生物法强化光催化

生化工艺强化光催化氧化在废水进行进一步深度处理上取得了很好效果,特别是处理那些对微生物有毒的物质,光催化氧化与生物技术组合更显示出强的优点。光催化氧化和生物氧化对污染物有去除作用,光催化法对色度的去除作用和生物氧化法对溶液COD 的去除作用分别显示出各自的优势,因此光催化法和生物氧化法的组合可以起到互补的优势。王怡中等将多相光催化氧化法与生物氧化法相结合,探讨两种组合技术对染料化合物的降解,采用不同的组合顺序进行研究。结果证明先生物氧化、后光催化氧化是一种比较好的联合处理方式,这种组合方式可以体现出两种反应的互补性,尤其对生化处理后的残留色度有明显的改善[9]。

3.5 前景与展望

虽然光催化氧化技术发展不是很完善,还没有达到工业化的程度,但是由于反应条件温和、操作条件容易控制、氧化能力强、无二次污染,加之Ti化学稳定性高、无毒等优点,光催化氧化技术仍是一项具有广泛应用前景的新型的污染处理技术。它与超声波、电、微波和生物技术的联合,更能促进它在水处理中的应用,特别是对于那些有毒、生物难以降解的污染物、污水的后续深度处理。在基础研究方面,光催化技术和其他方法的联合还需更多的理论支持,需更深入地研究其各自作用机理和相互协同机理。在应用研究上,对于各参数的影响情况还需作进一步的研究,以优化反应体系。其次,还应不断扩大研究应用的范围。另外,优良催化剂的制备、高效反应器的优化、太阳能的应用等都是尚待解决的问题。总之,对于这些技术的研究尚处于探索阶段,但可以预见,光催化法与其他方法的联用将会极大地促进光催化技术地发展和应用,也是水处理技术发展的需要。

参考文献

[1] 郭宝东,邢杨.光催化氧化技术在废水处理中的应用进展[R].辽宁省环境科学研究院沈阳.辽宁省清洁生产中心沈阳.

[2] 齐建,陈亮,周琏.TiO2光催化氧化技术处理环境污染物的研究进展[J].水资源保护,2006,22(1):15-18.

[3] 陈威,刘艳萍,江小林,等.太阳能光催化氧化水处理技术研究进展[J].市政技术,2005,23(6):364-367.

[4] 夏东升,施银桃,张钱根,等.微波诱导催化氧化一无极紫外光催化氧化联用技术处理印色废水[J].武汉科技学院学报,2004,17(4):1-4.

[5] 刘军.固载型TiO2光催化反应器对富营养水体杀藻作用研究[J].环境工程学报,2007.3(1):41-45.

[6] W inblade N D,Schmokel H Baumann M,et a1 Sterically blocking adhesion of ceHs to biological surfaces with a surface-active copolymer containing poly(ethylene glyco1) and phenylboronic acid[J].ofBiomed.Mater.Res.,2002,59(4):618-631.

[7] SenelS,CamliST,TuncelM・eta1.Nucleotide adsorption-desorption behaviour of boronic acid functionalized uniform―porous particles[J]Aroclor1260的影响[J].重庆环境科,2002,24(5):29―31.

[8] 张雯,王绪绪,林华香,等.磁场对光催化反应羟基自由基生成速率的影响[J].化学学,2005,63(18):1765―1768.

[9] 王怡中,陈梅雪,胡春,等.光催化氧化与生物氧化组合技术对染料化合物降解研究[J].环境科学学报,2000,20(6):772―775.

光学技术的应用范文第4篇

1色素痣生长在面部或身体暴露部位的色素痣，从美容和防止其恶变等方面考虑，应予激光去除，目前通常采用CO2激光汽化的方法。激光汽化应以色素完全去除为度，一般汽化至真皮浅层，特殊情况需汽化至真皮中层，若超过此深度，创面愈合后会留下疤痕。

激光治疗色素痣可能会出现：①色素残留这主要是痣细胞残留所致，操作不熟练，激光光斑不合适均可引起，一般经第二次激光治疗即可除去；②疤痕由激光汽化过深引起，一般三个月后未见改善者，可考虑用激光方法进行整复；③创面感染可用抗感染类软膏外涂。但须注意疤痕体质患者不宜用激光汽化去除色素痣。

2血管瘤血管瘤临床上可分为鲜红斑痣、单纯性血管瘤、海绵状血管瘤、混合性血管瘤、血管角皮瘤、老年性血管瘤、血管球瘤、其它类型血管瘤等。血管瘤的激光治疗常采用Ar＋激光、CO2激光和Nd:YAG激光，Ar＋激光易为血红蛋白吸收，可以选择性地破坏色素性皮肤损害，故能在真皮内产生热固效应，使真皮浅面约1mm深度范围内扩张的毛细血管闭塞，而为一弥漫性的胶原性沉积物所取代；Nd:YAG激光机理与Ar＋激光相似，但Nd:YAG激光在组织表面产生的热效应较小，而在组织深部引起的升温较大，故Ar＋激光常应用于浅表血管瘤，而Nd:YAG激光应用于深部血管瘤；CO2激光是气体激光器中连续输出功率最高的激光之一，CO2激光器的输出功率可以在几十瓦到数千瓦，它的热效应好、血管封闭好、止血效果显著，广泛应用于治疗各类血管瘤。

3外源性皮肤色素性疾病外源性皮肤色素性疾病，指患者主动或被动对某一部位进行有颜色文刺、加工但效果不满意而欲复原者，常见于面部及四肢易暴露部位。包括刺青、洗眉、洗眼线、洗唇线、洗文身等，传统方法采用烧灼、腐蚀、皮肤磨削或手术切除，常留有疤痕，采用激光治疗可取得满意疗效。因色素性疾病的颜色不同，往往应采取特异的治疗方案，如用532mm波长治疗红色病区，用1064mm波长治疗黑色病区等。

操作过程：先麻醉，小面积如洗眉基本不用麻醉，洗眼线用2.5％利多卡因2ml局麻，面积较大的刺青，术前30分钟可口服撒利痛片2片，并用自制冰袋外敷；患者术前应清洗面部化妆物及油脂；双方均须戴激光防护眼镜；激光机预热20钟后打开启动开关，根据不同色素性疾病调节特定波长，根据深浅设定能量、频率及光斑直径；激光手柄应垂直于治疗部位，手柄头距治疗部位约1.5mm,一般以不出血时的最小剂量为最佳剂量，洗眉、洗眼线时可用针头将眉、睫毛拔开，以免全部变白。

光学技术的应用范文第5篇

关键词：曙光油区 水驱动 堵水技术 凝胶堵剂

一、项目概述

稠油潜山油藏为高角度裂缝发育油藏，边底水能量充足，随着蒸汽吞吐轮次的增加，底水快速锥进，油井含水急剧上升，造成很多油井因高含水关停。针对这一开发矛盾及油井高温蒸汽吞吐的生产特点，开发出高温化学堵水技术，可有效封堵高渗透层，抑制边底水快速锥进，同时调整油井吸气剖面，提高油藏纵向动用程度，改善油井吞吐效果。该项技术能有效解决区块开发后期因底水锥进造成的油井高含水等开发矛盾，并为区块开发后期的剩余油挖潜、保持区块稳产提供一套有效的技术手段。

二、技术原理

根据井况不同，目前稠油高温化学堵水技术主要有颗粒型堵剂和凝胶型堵剂两种。其技术机理体现在以下两方面：

1.颗粒型堵剂

体膨型植物纤维颗粒在挤入油层后，遇水膨胀，卡封孔隙喉道与裂缝，达到堵水目的；由油溶性树脂组成的暂堵剂，遇水结晶析出封堵高吸汽层，改善吸汽剖面，遇油溶解，具有良好的选择性。

2.凝胶堵剂

高分子聚合物溶液在一定温度下交联成胶后，凝胶体系强度增加，封堵高渗透层；随着注汽时间的延长，凝胶体系逐渐水化，释放出的高温表面活性剂及氮气在蒸汽及蒸汽冷凝水作用下，形成良好的泡沫体，因在地层中的“贾敏效应”而形成二次调剖作用，控制、改变蒸汽走向；一般在2～3周期内，凝胶体系能逐渐水化降解，对地层污染性小。

三、堵水配套技术

1.油井找水工艺技术

油井堵水要取得良好的增油效果，首先要准确的判断出油井出水层位。尽管地质动态分析在一定程度上能够确定油井出水情况，因此运用各种找水工艺技术就成为堵水成功的关键。

为此，我们拓展思路，不拘于一隅，运用井温、DDL—Ⅲ、C/O比、中子寿命、机械找堵水管柱、测产出剖面等多种找水工艺手段找水，配合地质动态分析，堵水有效率与增油量都获得了理想的效果。

2.施工工艺技术

2.1合理选井选层

2.1.1堵水井选井原则

a.油层含油饱和度高，剩余油潜力大，油井产液量大于15t/d；

b.油井含水高，含水率一般大于85%，特别是在多油层的油井中，有明显的高渗透层或出水层；

c.出水层封堵后，在现有技术条件下能够动用差层；

d.井况较好，无套管损坏现象。

2.1.2堵水层位的选择

出水层位的正确与否直接关系到堵水的成败。因此在堵水前必须先弄清出水层位。出水层位一般由动态分析和测试结果综合地确定。

2.2一般施工步骤

2.2.1下挤堵管柱至设计深度；

2.2.2试挤清水确定视吸水指数；

2.2.3用泵车的低排挡、小排量（0.15～0.2m3/min）连续挤注堵剂，依泵压上升速率确定顶替清水时机；

2.2.4关井扩散压力；

2.2.5控压反洗井一周；

2.2.6关井反应48～72h；

2.2.7处理井筒；

2.2.8自喷或下泵完井。

四、现场应用情况

采油作业六区曙1-35-045井2012年4月进行第9周期注汽吞吐，注汽压力15.3Mpa，注汽温度339℃，注汽干度69%，注汽量1200t，周期产量1370t，周期产水5124t。注汽前产量1.5t，后期含水达到90%以上，决定进行下一周期注汽吞吐，为了有效控制油层底水上锥，降低油井含水，决定在下一轮注汽吞吐前实施化学堵水措施。

施工步骤：

1.起出井内全部管柱，下Φ73mm管柱底带笔尖探砂面冲砂。

2.由作业队负责测试油层吸收性，并将结果返回工艺所；

3.实施化学堵水措施，由作业队连接地面管线，试压，要求井口及地面管线承压25Mpa，不刺不漏；

4.依次反挤前置液15.0方，正挤前置液5.0方、正挤高温暂堵剂200T（PR-HTTB/LY-VI）。

5.正挤顶替液5.0方，反替液15.0方；

6.关井候凝24h。

该井2013年4月4日挤注高温暂堵剂209.64t，正挤压力12Mpa，措施后初期日产液30.3t，日产油14.5t，含水52%，截止目前平均日产油9.2t，累计增油512.7t。

五、总结

油井化学堵水是油田中高含水开发期的一种重要的增产措施。油井化学堵水同其他增产措施不同，投资大，风险大，影响措施效果的各种因素多，这就需要我们在开展油井化学堵水工作时，牢固树立效益第一的观念，坚持用最低的投入获得较好的效益。本着这个原则，在堵水工作的各个环节严格把关，精细堵水方案，深入研究地下油水分布规律及堵水机理，从而使堵水工作做到有的放矢。我们的主要做法是：

1.不断完善和优化找水技米，提高堵水有效率

堵水先找水是堵水成功的关键环节，如果堵水前出水层位不明确，堵水是盲目的，没有目的的。为此我们对造成堵水有效率低的原因进行剖析，提出了油井找水的工作思路：

a.地质人员细化层系管理，加强动态分析，将认识明确的井直接进行挤堵措施。

b.对认识模糊的井先进行DDL一Ⅲ或者中子寿命找水，DDL一Ⅲ找水由于受气举、层间压力的影响，找水结果也存在偏差。因此，在资料的分析过程中结合动态分析结果，排除了DDL一Ⅲ找水影响因素的干扰。

2.精细方案设计、丰富施工工艺手段

首先我们理顺方案设计程序，出水层位统一论证共同确定，工程技术人员积极参与到出水层位的确定、潜力层的评价、施工工序的优化工作中，以使方案设计更加科学。在堵剂浓度方面，根据施工管柱的不同，使用的浓度及顶替量也随之不同，主要以不卡管柱，尽量不留塞为原则。

3.优化堵剂配方及施工工艺，满足不同出水状况的堵水要求

依据近年来堵水存在的问题，我们加大了对堵剂性能的优化，首先对出水层渗透率较高的油井采取粗粒径、高浓度的堵剂配方；对低渗透率的出水层采取超细堵剂，或者将有机堵剂与无机堵剂有机地结合。

参考文献

[1]王彦玲，王勇进，孙镛，姜庆利，辛寅昌，张智.多羟基化合物堵水调剖剂的研制[J].化工科技，2001，（02）.

[2]国郅，武力军，梅启太，房宝才.葡萄花油田北部聚合物驱可行性研究[J].大庆石油地质与开发，2001，（02）.

光学技术的应用范文第6篇

【关键词】 临床检验；应用；化学发光免疫技术

doi：10.3969/j.issn.1004-7484（s）.2013.11.826 文章编号：1004-7484（2013）-11-6802-02

化学发光免疫技术具有标本用量较少、稳定性较高、标记物制备较容易、不污染环境、操作简便以及便于实现自动化等优点，主要将免疫分析与化学反光分析相结合，被广泛应用到临床医学和基础医学中。化学发光免疫技术是继酶免疫、发射免疫以及荧光免疫测定之后的免疫技术，在临床检验中经常需要检测和分析表征性物质，以判断疾病以及身体病理特征[1]。通过在临床检验中应用化学发光免疫技术，快速分析各种物质，能够提高检测的灵敏度与准确度。

1 化学发光免疫技术的概况

化学发光免疫技术主要包括化学发光分析和免疫分析系统，用于抗原、抗体、酶、激素、维生素以及脂肪酸等检测分析技术。化学发光分析是根据免疫反应情况，待免疫反应完之后加入酶或氧化剂等发光底物，发光底物经过氧化会形成处于激发状态的中间体，通过发射光子来释放能量，以达到稳定状态。而免疫分析是在抗体或抗原之上利用标记物进行直接的标记，标记物为化学物质或酶，待抗体或抗原发生反应后，会产生带有抗体免疫的复合物。

化学发光免疫技术的原理是以化学发光剂对抗体或抗原进行直接标记，待磁颗粒性、抗体或抗原发生反应之后，在磁场的作用下，分离处于游离状态和结合状态的化学发光剂，将发光促进剂加入到结合状态的部分，使其进行快速的发光反应，并以定性或定量的方式检测处于结合状态的发光强度。化学发光免疫技术系统具有操作较为简单，结果较为准确可靠，且自动化程度较高以及试剂储存的时间较长等优点，可根据激发态分子能量的来源，将化学发光的过程分为生物发光、光照发光和化学发光。

2 化学发光免疫技术在临床检验中应用的类别

化学发光免疫技术在临床检验中，主要分为酶催化化学发光的免疫分析、直接标记发光物质的免疫分析以及电化学发光的免疫分析。酶催化化学发光的免疫分析是通过抗体或抗原在标本中发生反应之时，采用发光的酶作为标记物。直接标记发光物质的免疫分析是采用吖啶酯对体或抗原进行直接标记，待抗体或抗原发生免疫反应后会产生一种复合物，加入氢氧化钠和带有双氧水的氧化剂后呈碱性，出现发光、分解等现象[2]。而电化学发光的免疫分析过程包括化学反光和电化学，将三丙胺作为电子供体，对抗体或抗原用三联吡啶钌进行标记，在电场的作用下，通过电子转移而产生发光反应。

3 在临床检验中应用化学发光免疫技术的分析

3.1 应用化学发光免疫技术分析传染性疾病 乙型肝炎病毒是血清学的标志物，是治疗和评价机体免疫功能的重要指标。诊断乙型肝炎病毒中的抗体或抗原的表面部分是否受到感染，这样的诊断为常规酶法，但常规酶法会使低病毒含量的携带者出现漏检的情况。化学发光免疫技术和以前的常规酶法相比，具有线性范围宽和高灵敏度等特点，在临床检验中应用化学发光免疫技术对传染性疾病进行分析，如对于已感染免疫病毒的儿童，应对其体内的甲型肝炎病毒、乙型肝炎病毒、丙型肝炎病毒以及单纯疱疹病毒以Bowser等进行测定，检测出的灵敏度较高。

3.2 应用化学发光免疫技术分析肿瘤标志物 肿瘤标志物指肿瘤肿瘤在发生与增殖的过程中，通过肿瘤细胞进行合成、释放或者是机体与肿瘤细胞发生反应，产生酶、激素、白质以及癌基因产物等物质。患者的细胞、血液以及组织中都会有肿瘤标志物，利用化学发光免疫技术能够快速的寻找到难以发现的肿瘤标志物。通过对患者进行体外的辅助诊断以及术后监测，能够缓解患者的病痛。采用Mac等诊断和监测食管癌患者的病情，如对血清中的癌胚抗原浓度、鳞状细胞癌的抗原浓度等进行检测。以Raslan和Shabin对健康孕妇德阴道液和胎膜早破中的人绒毛膜促线性激素和AFP标志物进行比较，AFP的特异性和敏感度较高。

3.3 应用化学发光免疫技术分析心脏疾病 在临床检验中，经常以同丁酶对心脏疾病患者进行定量测定。心肌损伤的标志物包括肌酸激酶、肌红蛋白和肌钙蛋白T，应用化学发光免疫技术分析心脏疾病的标记物，能够提高检测的准确度。通过采用Dutra等将肌钙蛋白T（cTnT）的受体分子制成免疫传感器，应用于早期心肌梗死的临床检测，其方法较好，具有相关性，可以应用到临床中对标本进行检测。

3.4 应用化学发光免疫技术分析激素 激素是细胞和细胞间进行信息传递的媒介，主要指散在内分泌细胞中或内分泌腺所分泌出来的高效能的活性物质。在临床检测中应用化学发光免疫技术分析和测定性激素、甲状腺激素等激素，能够为临床诊断和治疗提供比较可靠、准确的实验室数据，提高检测的灵敏度和特异性[3]。通过以Vutyavanich等对血清中的促黄体生成素、素、促卵泡生成素以及催乳素等进行检测，以Karlsson对患者甲状旁腺进行检测，以Gayk和Schmidt对骨代谢标志物中的降钙素进行测量，并和放射免疫法相比，其精密度和准确度较高。

3.5 应用化学发光免疫技术分析其他物质 在临床检验中，应用化学发光免疫技术还可以分析细菌、维生素、免疫球蛋白、细胞因子、酶以及基因等。通过Dasgupta等对血清中高辛含量进行检测，以Quan等对食物中含有的盐曲霉毒素B1进行检测。

综上所述，化学发光免疫技术具有不污染环境、操作简便以及便于实现自动化等优点，被广泛应用到临床医学和基础医学中。在临床检验中应用化学发光免疫技术，能够为临床检验提供数据依据，提高检测的精密度和准确度。

参考文献

[1] 施丽娟.发光免疫分析技术及在临床检验中的应用[J].检验医学与临床，2012，6（4）：57-58.

光学技术的应用范文第7篇

关键词：光学技术；数字电影放映；应用

进入数字电影时代以来，传统胶片电影的放映系统已经逐步淡出了电影舞台，影院工作者们曾经轻车熟路的放映胶片电影的技术也几乎没有用处了，因此，要了解数字电影放映系统，发展完善其放映技术，就必须深入开展数字电影放映系统工作原理和程序的研究。21世纪以来，光学技术的应用范围日益增加，研究和探讨光学技术在电影放映系统的应用不但可以了解光学技术在该领域的应用实效，而且可以增加人们对数字电影放映系统的知识累积，促进电影行业的稳健发展。

一、光学技术

光学，即研究光的科学，它的主要研究对象为光的产生、本质以及光与物质的相互作用。虽然光学是一门专门的学科，但是就光学的发展性来说，光学及自身工程学的应用领域已经发生了很大的变化。光学技术是一种应用极为广泛的载体，几乎所有大型系统都需要发挥其载体作用，信息技术、医疗行业、能源应用等诸多领域都需要光学技术的支持和传载。

二、数字电影放映系统

数字电影系统最重要的部分就是放映系统，它是决定数字电影放映实际效果的最终技术关口。绝大多数观众认为只有好的电影放映机加上最原始的拷贝电影，电影画面才能栩栩如生。然而，传统的胶片电影因为放映次数的增加，质量会随之下降，数字电影的效果不如将原始胶片电影进行拷贝的效果，但是他们也不得不承认数字电影的质量不会随着放映次数的增多而有所改变。

虽然传统胶片电影已经淡出电影舞台，但是从电影院发展放映技术的历程来看，数字电影放映系统的工作原理和使用的技术同传统的胶片电影的放映技术之间并不存在不可逾越的差距。同传统胶片电影相比，数字电影放映方式有所变化的是：胶片电影的放映机被数字电影的放映机和服务器所取代，卫星、光纤、硬盘等数字载体取代了传统的胶片拷贝。

三、光学技术在数字电影放映系统中的应用

（一）光学原理在数字电影成像中的应用

1.光学技术在数字电影投影成像中的应用

现今使用最为广泛的电影投影技术主要有数字光处理、直接光放大影像以及液晶显示三种，发展最为成熟的是数字光处理技术。数字光处理技术的关键部分是数字微镜器件[2]。它的工作原理：通过集合半导体晶片的“偶极”效应来驱使电路内部的微小动量围绕某一固定的轴进行偏转，以达到使在转向结构中位置相对固定的所有微镜都发生有规律的偏转的目的，在这种情况下，如果能够对电场电路进行控制，这些微镜就能按照电路控制进行预定的方向偏转，而照在微镜上面的光线也会随之反射在不同方向。把其中同一方向的光线经过镜头投射在银幕上，就形成了微镜在银幕上组成的图像了。

2.光学技术在数字电影彩色成像中的应用

光学技术应用在投影成像中虽然能得到图像，但是要得到完整的彩色图像，必须要将一个过滤光波的彩色轮应用在照射至靶面的光路中，如图1，2所示。彩色轮是由扇形的红色、绿色和蓝色的滤光片组成，它的旋转频率为60Hz，一秒内能刷出180个彩场。在该结构中，数字处理技术在确定彩色模式的顺序后，其被分解为RGB的数据会按照对应顺序存储入DMD。随后，彩色轮接收到聚光系统聚集的白光后，会将白光以单色光的形式照射到DMD的表面，随着彩色轮的旋转，红光、绿光和蓝光都会依序投射到DMD表面（如图2所示）。因为视频信号同彩色轮是同步的，因此当红光投射到DMD表面时，微镜就会根据红光的强度和位置等信息而决定“开启”状态，其他两种光线也是如此。DMD的图像被投射到屏幕以后就会形成方形的像素，这些像素就构成了数字投影的图像。人眼的“暂留视觉”将红光、绿光和蓝光的信息进行综合以后，就能得到全部的彩色图像了。微镜在“开启”状态（-10°）时，投射和聚焦的镜头就会将微镜反射出来的光线投射到屏幕上；相反，在“关闭”状态时，吸收表面就会将反射出来的光线吸收干净，从而消除无效光线干扰图像的可能性（如图1所示）。

（二）光学技术在终端投影镜头中的应用

1.光学技术在镜头工作环境中的应用

任何使用光学技术进行投影的系统，都必须有关于工作环境参数的具体要求，如镜头焦距、投影孔直径和安装尺寸等[1]。数字电影的放映镜头需要考虑的工作参数则更多，如投射靶面的尺寸、靶面反射彩色轮单色光线的光程、聚合镜片的有效厚度、分离色彩光线、镜头鉴别靶面像素的极限值等等。同时，在实际操作过程中，一旦图像亮度超过5000流明，就要考虑氙灯使用时产生的过高温度，提高镜头耐高温的水平。

2.确定镜头焦距

按我国目前使用最为广泛的BARCO公司出产的有2K像素水平的DP100的机型来说，依据以往设计和使用放映电影镜头的经验，影院都是在固定距离下进行放映，因此固定镜头的设计符合绝大部分影院的要求。从上面提到的DP100来看，有35mm-41mm， 42mm-52mm，40mm-67mm以及70mm-95mm这几种从35mm到95mm都有覆盖的焦距镜头可供选择，以最少的镜头达到了大多数使用者的要求。然而，虽然变焦镜头的种类较少，但是其价格相当昂贵，增加了使用者的消费成本。所以，通过自行设计变焦镜头，我们生产出了从40mm到120mm的10钟变焦镜头，在涵盖范围同上述机型基本一致的前提下，大大降低了使用者的采购成本。

3.确定光学镜头后工作的距离

要确定后工作距离有两种方法，第一种就是对放映机的光学引擎进行实际测量，但是因为光学引擎作为放映机的关键部分被存放在一个密封的地方，我们很难对其进行实际测量[3]；第二种方法则是在了解靶面的长和宽以及分离色光和聚合镜片的形式后，根据逆向运算其对应比例得出相近的后工作距离的数值。这种运算方式能够实现，最主要的原因是分离色光和聚合镜片的形式都是固定的，其计算尺寸也是根据光束的尺寸而进行比例缩放的，在整个逆向计算过程中，唯一的可变因素就是分离红光和绿光的角度差异，而这个差异可以从放映机的外型结构获得，无需进入机器内部，相对第一种方法更为方便。

4.确定镜头结构

所有对光学技术了解透彻的工程师们都清楚的知道，当电影放映镜头的后工作距离同焦距的比例在0.5-0.7的范围内时，镜头的结构设计比较简单。然而，一旦镜头焦距达到40mm，两者之间的比例接近于3，这种情况下就只能选择远心光路的镜头结构。因为远心光路的镜头孔径相对较小，其设计难度较大，再加上要将镜头要承受照度为6000流明时的高温纳入考虑范围，因此，只能将远心光路进行权全分离式的改进，以期使改进后的结构满足以上所有要求。

（三）像差

使用光学技术形成的投像画面，画质效果会受到光学像差的影响，电影放映机也不例外[3]。光源、分离色光、靶面投射、聚合镜片以及投射镜头都会影响最终放映图像的效果，影响观众观看影片的效果。因此，研究投影像差、根据光学原理减少像差就变得极其重要。

四、结语

数字电影是以数码技术为工具进行拍摄、传播和保留的具有广大观众源的新型电影，光学技术对数字电影放映系统领域的发展有着至关重要的作用。了解光学技术在数字电影系统中的应用范围和应用原理是符合社会需要的具有实际意义的课题，它不但能满足学者们研究光学技术领域的要求，而且能为人们不断发展和完善数字电影放映系统提供技术支持和保障。

参考文献：

[1]陈琛，左治君，李臣友.数字电影放映系统中的光学技术[J].现代电影技术，2007（10）：39-43.

[2]胡威捷.光学技术的新概念及其发展趋势的探讨[J].光学技术，2011（06）：11-14.

[3]邹静娴.数字光处理（DLP） 投影系统[J].电视技术，2003（1）：4-8.

光学技术的应用范文第8篇

关键词：三维建模 教学 光电设备 模拟训练

中图分类号：G71 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）01（c）-0144-03

Abstract： With virtual three dimension modeling technique， this paper aim to solve the conflict of limited teaching device and training time in the course of optoelectronic device teaching which is considerably difficult for junior cadet. Application requirements of this technique and process of designing and developing are introduced. Finally， this technique is used to simulate trouble shooting training of optoelectronic device.

Key Words： Three dimension modeling； Teaching； Optoelectronic device； Simulation training

随着装备信息化程度的不断提高，基于前沿探测技术和干扰技术的光电设备越来越多地得到应用。光电设备具有功能模块单元多、光路结构精密以及装配连接复杂等特点，因而对光电设备的教学训练提出了更高的要求。

目前士官技师作为装备和技术保障的一线人才，存在着专业领域较窄、知识面不够宽广、前沿技术了解不够等突出问题。由于光电设备对光电技术原理基础要求较高，士官技师对于新型光电装备普遍不熟悉、不敢用、不会用，因而光电设备相关的院校教学和任职培训面临任务紧、需求大的现实要求。针对上述矛盾需求，该文提出采用虚拟三维建模技术来解决光电设备教学中所面临的现实难题。

1 虚拟三维建模技术在光电设备教学中的应用需求分析

目前对于光电设备教学培训面临着较大困难，主要表现在如下几个方面。

（1）目前使用的光电设备普遍价格昂贵，配发供教学使用的数量有限，学员在校学习期间安排的操作使用课时较少。在岗技师的装备学习往往仅凭借设备技术说明书和相关培训文档，在没有系统教学和指导的条件下，在岗位工作中重新学习认识设备单元及其器件，降低了学员培养的效益。

（2）光电设备属精密仪器设备，其中的光路和光学器件精密复杂，且一般需要密封安装，难以进行实物拆开单元讲解。而从事技术保障岗位的士官技师，对于设备实物特别是内部单元结构认识较浅，难以判断故障及其成因，因而无法对设备进行修理和有效维护。

（3）教学参考资料往往是机械设计二维平面图纸，对于复杂结构的光电设备没有空间可视性，教学使用不直观，也不便于空间想象力差的学员理解。而任职培训课时紧、信息量大，难以在有限的课堂教学时间内，达到使学员深入透彻理解前沿技术和设备的教学效果。

（4）教学训练缺乏对抗性和实战情景。通过虚拟技术虚拟对抗目标和对抗手段，可以设置交互性较强的对抗训练内容；立体维度包含声光视觉效果的情景能够有效地模拟实战环境，促进学员实战环境的认知和适应性。

随着虚拟现实、三维建模和仿真交互等技术的不断发展与应用，在传统课堂的演讲式教学方法基础上，辅以各种形式的现代教育技术，正逐步形成新的教学手段。采用计算机虚拟三维建模技术可以克服目前教学实装少、缺口大的问题，同时三维模型使得教学的内容更直观、更具启发性，虚拟现实技术还可以有效地帮助学员进行操作维护训练和对抗训练，因而可以有效地提高教学授课的效率与操作训练的质量。

2 光电设备虚拟三维模型设计开发与实现

这里以光电设备配电箱为例，介绍虚拟三维模型教学库的设计开发与实现过程：采用SolidWorks和CAD等建模软件建立设备单元与环境单元模型库（包括该配电箱的按钮、液晶屏显示、空气开关、拨动开关单元等），根据该设备结构以及训练科目要求采用虚拟现实软件3D-quest建立原型模型，然后添加设备运行数据以及环境和视觉合成数据到虚拟引擎中（如按钮和空气开关的拨动以及屏幕的数码显示等），最后采用桌面式虚拟现实集成系统来模拟设备工作状态，通过系统调试后，将不同的训练科目以及相关的数据进行存储归档便于后续的开发和应用，即可完成光电设备教学三维模型库的开发，如图1所示。

根据该开发流程进行光电设备配电箱的设计开发效果如图2所示。基于该模型即可以直观地进行该配电箱结构和功能模块以及操作流程的讲解，并可以结合3D-quest等虚拟现实软件引擎进行开关机流程及运行操作训练，使学员在虚拟模拟器上熟练掌握装备的操作要领。

3 模拟训练光电设备内部故障维修

采用虚拟三维模型技术并结合虚拟引擎可实现设备故障及维护维修训练。通过在光电设备各个单元的数据库中建立较为典型和常见的故障现象，在虚拟环境下利用动画视频、声音合成、仪表指示、对话框提示等方式来模拟操作维护及其效果，通过反复自主训练使学员能够掌握光电设备故障现象和排除方法的一般规律和特点。

光路传输装置一般结构复杂精密，表面密封，难以进行拆卸练习。图3为光路传输装置的虚拟三维模型，通过虚拟三维模型来模拟其详细的内部结构，使学员通过模型熟练掌握设备单元的内部结构及其主要特点，可模拟其中光电器件单元装配和维护的顺序、方法以及注意事项，通过反复自主的训练使学员掌握拆卸方法、器件特点以及维护要领。

如图4所示，可对其中的电机及轴连接部件设置故障现象并进行分析排故训练，通过模拟训练，可以熟练掌握设备各功能单元的常见故障现象及处理方法，从而能有效判断故障成因并进行针对性的修理和日常维护。

4 结语

针对目前光电设备教学中存在的教学条件限制与岗位任职能力要求之间的矛盾问题，提出了采用虚拟三维模型技术来进行光电设备的教学和模拟训练，有效提升了教学质量和学员岗位任职能力，为培养学生成为光电设备保障和维护技师打下良好基础。

参考文献

[1] 涂望明，魏友国，谢存，等.可视化教学系统在装备教学中的应用[J].科技创新导报，2008（30）：244-245.

[2] 胡亚敏，邓斌，方其庆，等.装备教学中分布式交互模式的设计[J].空军预警学院学报，2014，28（6）：447-450.

[3] 胡晓琴，李晓峰，焦晓丽.视频反馈在士官雷达装备教学中的应用[J].空军预警学院学报，2014，29（4）：307-309.

[4] 周建钊，王斌，胡成贺.虚拟现实技术在机械课程教学中的应用[J].机械管理开发，2011（3）：177-183.

[5] 张平霞，朱永强.虚拟现实技术在《汽车造》教学中的应用研究[J].拖拉机与农用运输车，2010，37（2）：78-79.

[6] 郭光立，段雪涛，刘万强，等.采用三维软件Solidworks的工程图学教学实践[J].科技资讯，2009（32）：149-150.

[7] 印松，童梁，陈竞新，等.基于Solidworks的机器人离线示教方法[J].上海电机学院学报，2012，15（2）：111-114.

光学技术的应用范文第9篇

【关键词】ITO；TCO；AZO；电导率

由于薄膜产品特别是各种光电产品薄膜，在太阳能电池、等离子技术、光学薄膜期间、微电子器件等方面有着广泛应用，因此收到光学材料界的高度重视。能否准备无误测量出各种薄膜的光学厚度也成为人们关注的焦点，尤其是在光电子产业的生产中，薄膜的光电特性参数――膜厚多少直接关系到薄膜产品是否能正常工作，能否对镀膜工艺有所改进等诸多问题，可见膜厚测量的重要性。而椭偏技术在测量薄膜的厚度和介质折射率等参数方面得到了广泛应用。在现代科学技术中，薄膜有着广泛的应用，因此测量薄膜的技术也有了很大的发展。膜厚的测量方法有电阻法、放电电压法、电容法、激光衍射法、光纤位移传感器法、椭偏法以及超声共振法等等。随着由于电子计算机的广泛应用而发展起来的目前已有的测量薄膜的最精确的方法之一就是椭偏法。膜厚测量方法一般是从两个角度出发，要么从光学理论出发，用光的波动性包括干涉、衍射、偏振等方法来测量膜厚；要么从具体实际出发，根据测量厚膜的实验环境和条件不同，例如根据光源的不同，是激光源进行测量还是用普通白光源进行测量等等，选用不同的测量方法。不同的测量方法所带来的膜厚测量的精确度也不一样。

一、椭偏技术原理

当振幅为A的面偏振光入射到石英晶体做成的1/4波片时，若振动方向与波片光轴夹角为θ，o光和e光的振幅分别为A0=Asinθ和Ae=Acosθ。从波片出射后的o光和e光的合振动方程为椭圆方程，合振动矢量的端点轨迹一般为椭圆，即获得椭圆偏振光，再将其经过待测薄膜产品表面反射，反射光是线偏振光。由之前的椭偏到后来的线偏，光振动的相位和振幅发生了改变，通过这些参数变化即可判定薄膜产品的表面光学特性。

图1 （a）光滑下表面 （b）粗糙下表面

如上图，待测件是玻璃薄膜产品。入射光束以某一角度入射，根据菲涅尔公式，光在两种介质的交界面上反射与透射时，垂直纸面的s分量和平行于纸面的p分量可根据r■=■，r■=■计算得到。式中，n■、n■分别为入射介质与折射介质的折射率，θ■、θ■分别为入射角和折射角。而反射系数P=■也是复数，可根据干涉原理计算出来。测量膜厚之前，首先需将根据椭偏技术制成的椭偏仪的光路进行调节，使得光源经过反射镜后成平行光，经过偏振片后得到线偏振光。线偏光入射到待测薄膜表面后所得到的反射光，其偏振状态必将发生变化。可用单色仪将光路分光，再用光电探测器将光信号变成电信号，送入计算机软件分析。测量时，先确定光路经过的第一个偏振片是否放在通光轴为零度的位置，然后将待测薄膜放在起偏器和检骗器的中间，插入1/4玻片并旋转至消光。此时薄膜的快轴与设备的光轴平行。最后将起偏器的通光轴放在45度的地方，开始用软件取样、测量。由计算机分析计算出薄膜各光学性能参数。

二、几种测量方法的比较

（1）根据激光透射法测量膜厚，以光在基体内不产生干涉为前提。用这种方法可以获得相当高精度的膜厚测量，数量级为几nm，能测量膜厚为1到几百nm的薄膜。但由于设备复杂，环境要求高，只能在实验室进行。（2）采用激光反射法测量膜厚，有很大的优势――测量范围大，从微米级到纳米级都可以，但是调试过程繁琐，难于实现。（3）基于白光光源的颜调检测法制成的椭偏仪测量膜厚时，实施起来不难，但不能用来测量均匀膜厚，而只能用来测量不均匀膜厚，测量范围虽和透射法测量膜厚的范围差不多，但精度低，系统误差较大。（4）采用分光光度测量法做成的椭偏仪，测膜厚的效率较高，设备成本也不高，容易实现。测量膜厚范围虽然是微米级别，但精度比较高。（5）采用激光光源进行激光干涉法的椭偏仪中，激光束通过显微镜，入射到放在焦点处的薄膜产品后，薄膜的上面两个表面分别反射出的光在特定的位置发生等倾干涉，在观察面用CCD接收，根据与CCD相连的计算机软件分析干涉图样，即可计算出薄膜产品的膜厚。这种椭偏仪结构简单、测量迅速，很适合在工业生产线上测量10～100um的膜厚，但精度只能达到um数量级。通过上述分析和比较，不难发现，利用薄膜上下两表面反射光干涉原理制成的椭偏仪测量范围适中，但精度很高，而且设备简单，容易在实验室以外的地方实现，适合工业检测。

三、应用

利用椭偏技术作成的椭偏仪在不断发展，测量的光谱范围越来越宽，可以满足不同镀膜材料的测量要求，针对在红外、紫外波段要进行特殊材料的测量要求，也出现了专用椭偏仪；椭偏技术覆盖了半导体、大面积光学薄膜、有机薄膜、金属、玻璃等各种材料的工业实时检测领域。同时随着计算机技术的迅速发展，使得椭偏仪的自动化程度得到提高，也促成了椭偏仪的自动控制系统和计算机的深入结合。由于椭偏测量技术的高精度、高效、设备简单等特点广泛地应用于科学研究与工业生产中，例如对材料的光学性质测量。被测的材料可以是固体或是液体，可以是各向同性或异性。根据菲涅尔公式，椭偏测量技术也可用于不同材料交界面的分析。在微电子与半导体产业中，椭偏测量技术常用于半导体加工或微电子研究中薄膜生长的监控与分析，现代新材料的研究开发也常常使用椭偏技术作为研究手段。在生命科学领域里，椭偏测量技术可用于细胞表面膜相互作用、蛋白质等大分子的测量。

四、结论

随着光电技术以及微电子技术的快速发展，表面和薄膜科学，微电子器件及纳米技术等迅速发展，将使一起开发和检测方法体系研究成为真空镀膜技术中的发展重点。薄膜的应用领域越来越广，各种厚度只有几百甚至数十纳米的单层或多层功能薄膜成为当前材料研究的热点。薄膜的厚度、折射率和消光系数决定了薄膜的投射、反射和吸收等各种光学特性。椭偏法具有无损非接触、高灵敏度、高精度的特点、无需特别制备样品，能对数纳米厚的超薄薄膜测量，无疑是比较可靠的测量方法。当然，在测量膜厚时依然存在某些问题，例如膜厚范围的扩大等，都有待于进一步探索和研究。

参 考 文 献

[1]陈国平．薄膜物理与技术[M]．南京：东南大学出版社，1993（1）

[2]尚石煊等．近代物理实验技术（II）[M]．北京：高等教育出版社，1993

[3]F.A.Jenkins，H.E.White著，杨光熊，郭永康译．光学基础（上）[M]．北京：高等教育出版社，1990

[4]L.Eckertora．Physics of thin films[M]．New York：plenum press，1977

[5]黄佐华，何振江，杨冠玲等．多功能椭偏测厚仪[J]．光学技术．2001（8）

[6]王晓栋等．椭偏光谱法研究溶胶凝胶TiO 8029 2 薄膜的光学常数[J]．物理学报．2009（11）

[7]周毅等．椭偏与光度法联用精确测定吸收薄膜的光学常数与厚度[J]．物理学报．2010（4）

[8]母国光，战元龄．光学[M]．北京：人民教育出版社，1978（9）

[9]R.M.A.Azzam，N.M.Bashara．Ellipsometry and Polarized Light[M]．North-Holland Publishing Company，1977

光学技术的应用范文第10篇

一、前言

随着光电子技术的快速发展，其应用越来越深入到社会生活的各个方面。传统的理论教学已经不适合新的教学形式。因此，要打破原有的教学方法，改革原有的人才培养模式，着力提高学生实践能力。项目教学法[1]是以项目为主线，以授课教师为主导，以学生为主体的教学模式。它是将具体项目贯穿于教学始终，以项目的形式引入基本原理[2]，在组织课堂教学过程中采用案例教学法注重对基本概念和基本原理的掌握，在进行实践教学过程中以项目和任务为主要形式，为学生提出循序渐进、由表及里的学习方法和途径，提高学生的创新精神与实践能力，为社会培养优秀的应用型人才。

二、基于光电子技术课程的项目教学法的教学思路

在传统的光电子技术教学过程中，以课堂为中心、以光电子技术理论知识点为线索，教师向学生单向讲授理论知识。实践教学环节多采取简单模拟与验证的方式进行，学生的实践能力较差，创新精神薄弱。

为彻底改革上述教学模式上的不足，我们将项目教学法融入光电子技术的实际教学过程中。通过案例分解、项目递进优化、项目完善完成等手段与方法，促使学生主动学习光电技术的基本概念、基本原理，掌握基本公式与基本计算，掌握光电技术的基本应用。在此过程中培养学生认真学习的钻研精神，提高实际光电工程技能。按照项目的实际要求，从原理上进行综合归纳与分析，确立方案。并根据方案进行具体的项目实施，在实施过程中，学生以学习小组的形式，充分发挥每个成员的潜能与素质，通力合作，最终完成项目的任务。

三、基于光电子技术课程的项目教学法的教学流程

1.第一阶段：项目预备阶段。首先，将项目的任务导入课堂教学中。教师在光电子技术课程整体上设计出一个或几个基于光电子技术教学大纲基本要求的科研项目。此科研项目应该基本包括光电子技术的全部基础理论的主要知识点，或者说涵盖光电子技术教材的全部章节的主要内容，并且将项目分解成若干模块，每一个模块可以视为整体项目的子项目。每一个模块应该是光电子技术教材的一个章节或几个章节的内容的高度浓缩，而子项目为与本模块相对应的需要具体解决的问题，其举例说明见表1所示。表中所列的几个子项目，又可以形成一个完整的较大项目：“可实现激光传声摇控即时显示的海底机器人多功能探测系统”。其次，开始制订项目的任务方案。在制订过程中，学生小组成员要积极查阅各种学习资料，并进行详细讨论，深入分析本小组的项目任务。教师必须做出引导，指导学生采用正确的光电原理知识，建立并制订合理的项目计划。

2.第二阶段：项目实施阶段。要培养学生的协同创新思想，强调团队的角色定位能力，确保协同沟通创新能力的培养。首先，需要进行项目分工与角色扮演，各个项目小组成员可以根据自己的兴趣爱好进行分工，并确定好各自所扮演的角色与需要完成的任务，让每一位成员都能参与其中。其次，需要创设情景并提出项目任务，教师可以通过多媒体教学手段，将学习内容与项目紧密结合，激发学生的学习热情。最后，分组执行项目任务，教师根据每位同学的兴趣爱好及自身的能力进行分组，以便在项目任务执行过程中能够更好地发挥优势互补作用。例如：“设计并制作一个激光传声装置”小项目组共有六位同学，有两位同学性格内向，对基本理论知识很扎实，主要负责资料的查阅与原理的理解；另外两个同学对电路比较感兴趣，热衷于电路元器件及电路的搭建与调试；最后两位同学注重整体的把握与项目进度的调整和掌控。他们各有侧重，但又互相协调、通力合作，保证了项目的顺利实施。

教师之间、学生之间、老师与学生之间形成协同创新关系。这时，学习过程已经初步成为人人参与的创造性的实践活动，它注重的不是最终的结果，而是完成项目的全过程。其目的是在“项目优化”过程中把理论与实践教学有机地结合起来，充分发掘出学生的创造潜能，培养学生的自学能力、观察能力、动手能力、科学研究和分析问题能力、协作和互助能力、交际和交流等综合能力[3]。要求学生对每个模块及模块间进行多次的分析、设计与优化，循序渐进，最后圆满完成项目。在项目分解、设计、分析、优化和完成的过程中，可以使原本模糊的理论知识更加清晰，从而加深学生对理论知识的深刻理解，更好地完成实际项目的优化与实际问题的解决。

3.第三阶段：项目完善与总结阶段。在第二阶段结束之后，要求对整体项目进行递进优化，从项目全局角度来分析、优化与提升。学生需要充分理解和掌握项目任务，运用互联网技术对项目成果进行阶段性小结，各个小组之间互相交流讨论，从解决项目任务的关键点着手，完成项目实施工作。在项目实施的过程中进行组内的学习交流，并进一步完善项目任务学习成果。教师在这一阶段主要扮演引导者的角色，确保各小组项目任务的顺利完成。还是以“设计并制作一个激光传声装置”小项目为例。在第二阶段已经初步完成了项目之后，就要对项目结果进行完善与总结，包括电路性能、器件功能、激光调制方式、激光传输效率、项目作品外观及其实用性等等方面；在提升项目作品性能与拓宽光电功能方面下功夫。在顺利完成项目任务后，每一位学生都需要对自身的角色扮演以及项目完成情况进行回顾和总结，通过总结、报告或者主题演讲等方式完成项目成果的交流。最后进行项目评价，评价的形式主要包括学生的个人评价、小组评价以及教师评价三种，通过评价结果对学生的学习成果进行最终的总结。

光学技术的应用范文第11篇

关键词：Proteus；仿真；光电传感器；教学

作者简介：刘丹（1976-），男，湖南长沙人，湖南商务职业技术学院电信系，讲师。（湖南 长沙 410205）

基金项目：本文系高等职业学校专业骨干教师部级培训项目电气自动化技术企业顶岗培训（项目编号：18122302）的研究成果。

中图分类号：G712 文献标识码：A 文章编号：1007-0079（2013）30-0130-02

光电传感器是传感器与检测技术的一项重要内容，广泛应用于各种光控电路。光电传感器能够将光信号转换为电信号，利用一些特定材料的光电效应来实现对光信号的检测。由于是对光信号的检测，光电传感器在教学中搭建实物试验比较困难，内容显得较为抽象，有一定的教学难度，学生学习也有难度。笔者经过教学实践，利用计算机仿真技术，通过Proteus软件，搭建光电传感器虚拟实验，取得了较好的教学效果。

一、Proteus仿真教学简介

Proteus是世界上著名的EDA工具（仿真软件），从原理图布图、代码调试到单片机与电路协同仿真，一键切换到PCB设计，真正实现了从概念到产品的完整设计。使用Proteus 软件进行传感器及其检测电路设计是虚拟仿真技术和计算机多媒体技术相结合的综合运用，有利于培养学生的电路设计能力及仿真软件的操作能力；在教学实践中，通过使用 Proteus 软件对学生进行教学，在不需要硬件投入的条件下，学生普遍反映对传感器的学习比单纯学习书本知识更容易接受，更容易提高。实践证明，使用 Proteus进行系统仿真开发成功之后再进行实际制作能极大提高系统设计效率。

二、光电效应及光电器件的Proteus仿真

1.光电效应

光可以认为是一种能量传递的方式，它是由一定能量的粒子组成，这种粒子叫做光子。光的频率越高，光子的能量越大，用光照射物体，可以看做是光子对该物体的一系列撞击，物体的粒子接受光子的撞击后获得能量，产生的电效应就是光电效应。光电效应分为内光电效应和外光电效应。光照射在某一物体上，使电子从这些物体表面逸出的现象称为外光电现象，也叫做光电发射。当光照射于某一物体上，使物体的导电能力发生变化，这种现象叫做内光电效应，也叫做光电导现象。利用内光电效应可以制成光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光敏晶闸管等光电转换器件，这些都是常见的光电传感器。

2.光电器件的Proteus仿真

利用光电效应可以制作出各种类型的光电转换器件，即光电传感器。常见的光电器件有光敏电阻、光敏二极管、光敏三极管、光电池、光电管等。

（1）光敏电阻。光敏电阻是基于内光电效应的光敏传感器，当有光照射时，其电阻值降低；光照越强，阻值越小。其暗电阻一般为1MΩ，其亮电阻（当光照为10lX时）一般为几百欧姆到几千欧姆。光敏电阻一般是将半导体材料粉末烧结在陶瓷衬底上面，形成一层膜，用两个引线引出。有的在外部用防潮材料或者玻璃外壳将其密封，起到保护作用。按照光谱特性及其工作波长，光敏电阻可分为紫外光、红外光和可见光光敏电阻。通过Proteus提供的光电元件，搭建的光敏电阻电路如图1所示，可以通过调节图中模拟的灯照强度来仿真光照的强度，箭头向上调节是光照加强，向下调节是光照减弱。通过调节光照强度可以在LDR1中获得一个随光照变化的电流，加上电阻分压电路，就可以构成一个光电电阻的仿真模型。当光照强度越大时，电流越大，电阻越小。此电路中，电流经电阻转换成电压，光照越强，输出电压越大。

（2）光敏二极管和光敏三极管。光敏二极管是一种利用PN结的单向导电性的结型光敏传感器，与一般的二极管不同的是，PN结上装有透明的外壳，用来接受光照。光敏三极管与普通三极管一样，有PNP和NPN两种类型，有两个PN结，其中集电结具有光敏特性，相当于一个光敏二极管。在应用时，集电结反偏、发射结正偏，在光照的影响下可以等效看成是光敏二极管产生的光电流在三极管中进行放大，其光电流比光敏二极管的光电流要大很多，也就是光敏三极管的灵敏度比光敏二极管要高。光敏三极管常用的材料一般是硅，一般只引出集电结和发射结，外形和发光二极管相同。光敏三极管的Proteus仿真电路如图2所示，光敏三极管跟光敏二极管类似，一般只有E和C极，没有光照时暗电流非常小，有光照时，电流随着光照强度增大而增大。在本电路中，发光二极管与光敏三极管是成对出现的，通过RV1来调节发光二极管中的电流，从而达到模拟调节光照强度的目的。电流越大，说明光照越强。光敏三极管感受发光二极管中的光照强度变化，E极和C极间的电流随着光照强度进行相应变化，通过调节RV1就可以调节光敏三极管的输出电流。

三、光电传感器的应用仿真

光电传感器的应用非常广泛，直接影响被测对象的光量变化的参数都可以直接检测，而现实中引起光亮变化的因素有很多，可以是光强、光照度、辐射测温、气体成分分析等；也可以把其他被测的非电量参数转换成光量变化来进行检测，这些参数可以是零件直径、表面粗糙度、应变、位移、振动、速度、加速度。光电传感器还可以应用于物体的形状、工作状态的识别等。光电式传感器具有非接触、响应快、性能可靠等特点，因此在工业自动化装置和机器人中获得了广泛应用。

上面已经搭建好了光敏电阻和光敏三极管两个光敏器件的仿真模型，利用这两个光敏器件再设计出适当的电路就可以制作出光敏传感器的应用电路。在实际教学中，通过分析两个光控电路实例可以加深对光敏传感器的理解，掌握被测参数怎样转换为电信号进行处理，对掌握光敏器件的使用、光电传感器的实际应用、掌握光控电路的设计方法都有很大的帮助，可以引导学生进一步设计和制作出光电传感器应用的实际产品。

1.光电报警电路

很多场合需要根据光照的实际情况实现不同控制，完成不同的工作。本实例是利用光敏电阻设计一个弱光报警电路，可以根据光线的强度发出报警信号。如图3所示，LDR1为光敏电阻，可以通过调节强、弱按钮来调节光照的强度，同时调节光敏电阻内电流的大小。LDR1、RV1、R1构成了光电测量电路，将光信号转换为电压信号。Q1、Q2组成的是开关电路，控制下一级自激振荡电路，Q3、Q4是自激振荡电路，输出脉冲信号。当光照较强时，光敏电阻内的电流较大，经过电阻RV1转换为电压后，输出的电压较小（电压与光照强度成反比），此时三极管Q1、Q2截止，Q3、Q4电路不工作。当光照变弱，输出的电压变大，在该电路中，电压约为2.1V，三极管Q1、Q2导通，Q3、Q4电路工作。Q3、Q4电路为自激振荡电路，电路工作时产生脉冲信号，如图4所示，此信号加载在扬声器上，发出“滴滴”的报警声音。这样就实现了光照较弱时自动报警的功能。

2.光电路灯控制电路

利用光敏三极管来实现路灯的控制，白天光线较强，路灯熄灭，晚上光照弱，路灯亮。该电路也可以采用光敏二极管来实现，光敏二极管和光敏三极管在应用上除了光电流不同之外，其应用的电路的结构基本是一样的。不管是光敏二极管还是光敏三极管都是将光信号转换成电流，其检测电路的设计应该是将电流转换成电压，利用电压来控制相应的电路，实现自动控制的目的。电路设计如图5所示，U1（OPTOCOUPLER-NPN）为光电耦合型NPN三极管模型，可以通过调节输入电流模拟光照强度的变化来控制光敏三极管的输出电流。RV1、U1组成光电检测电路，通过RV1来调节光电三极管的输入电流，模拟光照变化。U2（施密特非门40106）、三极管Q1构成开关电路，直流继电器LR1是驱动电路，作用是驱动路灯D2。

电路工作原理分析：在白天，光照较强，光敏三极管输出的电流较大，转换成电压后输出的电压比较高，经过40106这个施密特非门，变成低电平加在三极管的基极，此时三极管截止，路灯不亮。在晚上，光照较弱，光敏传感器输出地电压较低，经40106非门后变成高电平加在三极管基极，三极管导通，继电器线圈得电，路灯被点亮。

四、小结

光敏传感器是将光信号转换为电信号的器件，在实际教学中，实物实验搭建比较困难，学习内容抽象，不易理解。通过计算机仿真技术，用Proteus软件设计光电器件的模型，模拟其将光信号转换为电信号的过程，能够很好地理解光电传感器的性能及其工作原理。在两个实例电路的分析中，光电传感器的使用方法、光控电路的设计、电路参数的调节、变化规律都很直观。通过教学实践证明，在光电传感器的教学中采用Proteus仿真教学能够降低教学难度，提高学生的学习兴趣，教学效果有较大提高。

参考文献：

[1]百度百科. Protues[EB/OL]. http：///link？url=Xrw

bqeAcGIFvVyMirQD6cgjGNIGJXh6QQLCGzibiHKPor_RcESzQdEBUMwb

TPqIKwg309D2dJ5koAH-cAsymB_.

[2]冯成龙，刘洪恩.传感器应用技术项目化教程[M].北京：清华大学出版社，2009.

光学技术的应用范文第12篇

【关键词】AOI；LED；光学检测

随着电子工业的日益发达，不论是消费性电子产品或是需要高精确度的电子计算机均需以优良的印刷电路板为基础。自动光学检测是在批量生产中采用的一种在线检测方法，AOI检测系统是将PCB板上的器件或者特征比如焊点捕捉成像并且通过软件处理，判断这一器件或者特征是否完好，然后得出检测结果判断诸如元件缺失、极性反转、焊接锡桥或者焊点质量问题等。随着高密度PCB电路布线和高产量的要求，PCB板的检测最早采用人工目测方式，人工目测方式不能满足可靠性的要求。自动光学AOI的检测技术不仅能检查人工目测无法查出的缺陷外，还可以检测到在线测试针床无法接触到的元器件和焊接点，提高缺陷覆盖率。自动光学AOI的检测技术还能把生产过程中各工序的工作质量以及出现缺陷的类型等情况收集并反馈回来，供工艺控制人员分析和管理降低印刷电路板废品率。自动光学AOI的检测技术是一个日益广泛的应用领域，在PCB板领域、半导体、陶瓷基片印刷线路、太阳能以及烟草、布匹、纸张、汽车制造等很多生产领域都发挥作用。自动光学AOI的检测技术已经日益为自动化检测取代人工在很多方面起着越来越大的推动作用。从AOI系统中的多光源照明系统出发，重点研究AOI系统中LED照明光源与驱动电源的设计，避开传统设计的一些弊端，简化设计的过程节约成本提高效率。

1.自动光学检测AOI系统

自动光学检测AOI系统主要有多光源照明系统、高速数字摄像机摄像系统、高速精密机械控制系统和PC机图形处理系统组成。自动光学检测AOI系统框图如图1所示。

图1 自动光学检测AOI系统框图

（1）多光源照明系统

在AOI检测系统中，好的光源和照明方案往往是整个系统成败的关键，起着非常重要的作用，它不是简单的照亮物体而已。光源与照明方案的配合应尽可能地突出物体特征量，在物体需要检测的部分考虑光源与光学镜头的相对位置、物体表面的纹理，物体的几何形状、背景等要素。光源的必须符合所需要的几何形状、照明亮度、均匀度、发光的光谱特性等，同时还要考虑光源的发光效率和使用寿命。

（2）高速精密机械控制系统

在对每一块PCB板进行检测时，AOI系统的工作台都要自动运动到摄像头位置，进行图像摄取动作。因此要实现工作台的精密准确运行，才能完成正确的检测过程。

（3）高速数字摄像机摄像系统

在AOI的CCD摄像系统中，主要解决两大难题：一是CCD摄像系统的集成，包括图像摄取、数据传输、图像处理技术；二是算法，主要涉及到元件识别、图像处理速度等问题。CCD摄像系统可以通过人机界面与数据库系统、控制系统和标定系统交换信息，通过人迹界面可以触发视觉系统，进行图像实时采集、关闭采集、读入图像、显示图像等功能。人机界面发送作业命令时，由CCD摄像系统实现自动扫描。

（4）PC机图形处理系统

AOI系统软件要有强大的安全保护和平稳的数据库、网络支持等特性。软件的核心有运动控制、视觉处理及算法三大部分组成，用户通过视窗界面完成各种运动控制、视觉识别；软件支持工艺数据编程，真正实现了工艺编程的所见所得特性；同时软件支持多种方式的作业模拟与仿真，使操作人员在批量作业前验证和测试作业数据，避免出现漏检和误检。

多光源照明技术、高速数字摄像机摄像系统、高速精密机械控制系统和PC机图形处理系统相互结合，使得PCB的光学检测水平得到极大提高。

多光源照明系统位于检测系统的前端，其性能直接影响着采集图像的质量和后续的图像算法处理。在自动光学检测的实际应用中，光源并不仅仅是为照亮物体而设计的，光源和照明方案的好坏往往直接影响着图像的成像质量，间接决定了整个系统的成败。在对物体的检测过程中，光源起着决定性的作用。常见光源有：白炽灯、卤钨灯、荧光灯、钠灯、金属卤化物灯、氙灯、LED光源，激光等详细参数见表1所示。不同的光学检测系统的照明设计总是不一样的，这是因为影响照明方案的因素非常多。例如光的强度、颜色、均匀性、光源的结构、大小、照明方式以及被测物体的光学特性、距离、物体大小、背景特性等。

从性价比来考虑，白炽灯光源AOI是一般企业较佳选择，如果参数编辑恰当，假缺陷误报会大幅度降度，漏检率也很低。目前最明显的发展趋势是采用发光二极管（LED）光源，选用高亮度LED作为光源，使用寿命长60000-100000小时，光的单色性好，便于提高测量精度，安装空间较小，可以根据对照明光强的实际需要方便地增加和减少LED数目。由于LED光源是采用多颗LED排列而成，可以设计成复杂的结构，实现不同的光源照射角度，有多种颜色可选，包括红、绿、蓝、白，还有红外、紫外。至于冷光源，是一种近几年发展起来的新型照明光源，用光导纤维传光束（简称光缆）将其发出的光束传至照明的地方。它的输出的可见光具有基本上无热量、高强度、无阴影、无震动、多级可调光等优点，针对不同检测物体的表面特征和材质，选用不同颜色，也就是不同波长的光源，达到理想效果。LED光源的最大优点是发光效率高、响应速度快、体积小、发热小、功耗低、发光稳定、寿命长、易于组成不同形状的光源等等。在照明技术中光源的特性是最重要的。

光源控制器由于LED是特性敏感的半导体器件，又具有负温度特性，因而在应用过程中需要对其进行稳定工作状态和保护，从而产生了驱动的概念。LED作为驱动电路的负载，经常需要几十个甚至上百个组合在一起构成发光组件，选用什么样的LED驱动器，LED作为负载采用什么样的连接方式，直接关系到其可靠性和寿命。LED器件对驱动电源的要求近乎于苛刻，LED不像普通的白炽灯泡，可以直接连接220V的交流市电。LED是2～3.5伏的低电压驱动，必须要设计复杂的变换电路，不同用途的LED灯，要配备不同的电源驱动器。LED灯的发光强度是由流过LED的电流决定的，电流过中会引起LED的衰减，电流过弱会影响LED的发光强度，因此LED驱动需要提供恒流电源，以保证LED使用的安全性，还需要满足预期的亮度要求，并保证各个LED亮度、色度的一致性。所以传统上用于驱动灯泡（钨丝）、日光灯、节能灯、钠灯等光源并不适合直接驱动LED。LED驱动器即供电电路涉及及电源本身效率，电源本身效率低就无法体现节能效果，提高驱动效率也是充分体现半导体照明优越性的关键。同时，LED大规模应用时，常常因为电源寿命不匹配、可靠性不足等问题影响LED产品的可靠性。要充分发挥LED灯的潜能，照明驱动（下转第27页）（上接第25页）电源是关键的支撑因素之一。国际市场上国外客户对LED驱动电源的效率转换、有效功率、恒流精度、电源寿命、电磁兼容、异常保护的要求都非常高，设计一款好的电源必须要综合考虑这些因数，因为电源的作用就好比像人的心脏一样重要，必须要有个好的芯片作为保障，否则就是个华而不实的空壳。

2.光源设计涉及到的重要因素

光源设计涉及到的重要因素有：

（1）光谱特征是由单一的或者多种成分的光谱组成的。光的颜色取决于光源所产生的光的类型，以及覆盖在光源或摄像机镜头上的光学滤色镜。光源的颜色及测量物体表面的颜色决定了反射到摄像头的光能的大小及波长。分析多种颜色特征来选择光源的时候，色温是一个比较重要的因素。在实际的应用中，要考虑到颜色的因数。光的三原色：红、绿、蓝；色彩三原色：青、紫、黄。世界上所有颜色都是由三原色按不同比例组合而成如图2所示。

（2）对比度：对比度对光学检测来说非常重要。对比度定义为在关键特征与其周围的区域之间有足够的灰度量区别。光学检测中照明的最重要任务就是使需要被观察的特征与需要被忽略的图像特征之间产生最大的对比度，从而易于特征的区分。好的照明应该能够保证需要检测的特征突出于其他背景。

（3）亮度：当选择两种光源的时候，最佳的选择是更亮的那个。光源不够亮时，可能有三种不好的情况出现：第一、相机的信噪比不够，由于光源的亮度不够，图像的对比度必然不够，在图像上出现噪声的可能性也随即增大；第二、光源的亮度不够，必然要加大光圈，从而减小了景深；第三、当光源的亮度不够时，自然光等随机光对系统的影响会最大。

图2 三原色按不同比例组合图

（4）均匀性：在自动光学检测中，几乎要求均匀的光照。因为所有的光源随着距离的增加和照射角度的偏离，其照射强度减小，所以在对大面积物体照明时会带来较大的问题。

（5）效率：有些光源效率很高，相对于能量的消耗，其散发出更加多的光能，例如荧光灯。而钨灯，产生相当多的热量，能量消耗也很大。一般，光源的温度越高，其寿命就会缩短，其消耗的能量就相对较高。

3.总结

许多光源需要在自动光学检测AOI系统的使用过程中更换。如果光源很昂贵，在使用过程中可能会增大后期费用。光源控制器采用100-220V交流电压供电，LED光源提供持续稳定的电压，采用高速光耦隔离设计，既实现安全隔离防止了控制器与其他电路系统之间的相互干扰又可以满足高于高速数字摄像机的快门。自动光学检测AOI系统中应用的LED的发光等级或亮度通常与正向电流的大小正比，为满足不同的输入电压、输入电流及不同的LED数量的要求，通过控制光源控制器除了可驱动白光LED外也可驱动蓝光LED或者其它颜色的LED光源的要求。自动光学检测AOI系统的控制光源控制器可以实现为光源提供照明强度的无级调节和灯光颜色的改变。外触发灵活，高低平可选，适应不同的外部传感器。无触发时光源常亮；体积小，操作简单。自动光学检测AOI系统通过LED的电流不应该超过设备规定的额定电流，否则可能造成永久伤害。

参考文献

[1]任博成.电子组装中的复杂技术[J].电子工艺技术，2006， 27（3）：83-86.

[2]邴守东.PCB自动光学检测仪工作台运动控制系统的研究[J].华中科技大学硕士学位论文，2006.

[3]胡水华.SMT生产线中AOi系统的研究[J].西安电子科技大学硕士学位论文，2005.

光学技术的应用范文第13篇

关键词：近场光学 显微技术 发展 应用 展望

中图分类号：O43 文献标识码：A 文章编号：1007—3973（2012）009—066—02

1 近场光学显微技术概述

近场光学的作用主要是对束缚在物体表面的非辐射场进行探测。普通光学的分辨率与近场光学的分辨率存在不同。在理论上，由于衍射极限的限制，使得普通光学成像的分辨率低于入射光波长的一半，根据估算大概在200 nm左右。近场光学的分辨率是根据衍射场的非辐射量而得到提高，大概在一个波长以下，其实它的工作原理是将扫描系统的频带拓宽。

近场光学原理在应用中最常见的便是扫描近场光学显微镜，通过对衍射分辨率的突破，然后收集纳米材料表面的光学信息。扫描近场光学显微镜（SNOM）它主要是由探针、信号采集和处理、探针—样品间距反馈控制、X—Y扫描以及图像处理几部份组成。对于SNOM来说，如果要完成超衍射分辨率的工作，必须要能够精确的掌握及控制探针—样品间距。截至目前为止，实现精确控制探针—样品间距主要有激光光点反馈模式和剪切力反馈模式。这两种模式存在主要的区别便是光的问题。激光光点反馈模式是利用激光在探针接近物体表面时产生的光斑来确定探针—样品间距。剪切力反馈模式就是根据样品间的作用力，使得探针针尖在接近物体表面时发生变化，根据这样的原理使得探针控制在z=5nm～20nm的范围之内。运用剪切力反馈模式的原理得出的光学成像更具有真实性。

另外一种以近场光学原理为主的光学显微镜是光子隧道扫描显微镜，这种显微镜具有更高的分辨力，它的工作原理是利用光线探针接近近场光信号，分辨率取决于物体表面上光线点的面积。

2 近场光学显微技术中的问题

2.1 纳米级探针的制作

进场光学显微技术是利用探针收集光场的信息，分辨率取决于探针尖的粗细和探测信息的精细结构。但是如果探针尖端过细，那么就会导致光的灵敏度降低。因此，在制作纳米级探针时，必须要做到具体问题具体分析，必须要解决两个问题：探针削尖化和亚波长孔径的制造。

（1）探针削尖的方法。

通常情况下，在探针削尖的过程中，可以有两种方法：

腐蚀法。这种方法被广泛使用，可以利用HF酸和氨水对光纤芯进行腐蚀进而制作出不同的探针尖，但是这种方法具有高度的重复性。探针的圆锥角是可以改变的，取决于HF酸和氨水的综合比例（1：X），当X由0.5增大到1.5时，针尖的圆锥角由15霸龃蟮？0啊5窃擞酶捶ㄖ谱魈秸耄沟霉庀呒獯嬖诿绦纬煞稚⑹降纳⑸渲行摹8莶欢涎芯糠⑾郑壳翱梢栽擞靡恢止庀吮；ぬ锥怨饧饨懈矗佣贸龅奶秸爰獗冉瞎饣？

熔拉法。这种制作方法的原理是利用二氧化碳熔融光纤，在光纤两端作用力使其形成丝状，在用大力迅速将其拉断，这样形成的断面是锥面，也可以用作探针尖。运用这种方法形成的探针尖比较光滑，在相同孔径的情况下，腐蚀法却比熔拉法的传输效率更高。熔拉法可以制作不同种类或形状的针尖，但是相对来说成本高，设备昂贵。

（2）亚波长孔径的制造方法。

纳米光刻法：首先对要制作的光纤尖镀膜，然后对其采用化学方法进行腐蚀，进而使用纳米光刻法制成亚波长孔径。

探针制造法：首先以二氧化碳激光加热单模光纤，利用熔拉法使光纤顶端形成抛物面型的传输铝尖，然后以5%的HF腐蚀探针尖端的细纤丝，这样得到的探针的针尖更适合近场光学探测。

2.2 纳米级样品—探针间距的控制

为了保证近场光学中的超高分辨率，必须要保证探针在探测过程中对样品的探测是无接触扫描探测，这就要求必须要掌控好样品—探针的间距。

在样品—探针间距控制的过程中，剪切力调制是一种最常用的方法。它的工作原理是在亚波长范围内保证探针—样品间距的可靠性和稳定性，这种方法是一种非光学调制法。

剪切力通常是通过光纤头与样品表面的振动频率探测得出的。当探针尖靠近样品时，光纤头的振动幅度是随着样品—探针间距和剪切力发生变化的，以此来测得探针—样品间距的大小。在实际生活中，样品—探针间距是通过压电陶瓷的压电效应测得的。

实际中通常采用压电陶瓷的压电效应测控样品—探针间距。将高频振动压电管分为上下两部分，下半部分以交流电压激励振动；上半部分有两个电极，用于探测压电陶瓷管（DPT）的振幅。由于剪切力对于探测振动的阻碍，DPT内部产生张力；又由于压电效应引起感应电压，将感应电压作为反馈信号，经锁相放大器达到控制样品—探针间距的目的。利用这种方法，可以使得近场光学显微技术更简单化。除了此种方法可以测得样品—探针间距，还可以利用电容传感器、电压—声学法等来测得样品—探针的间距

3 近场光学显微技术的应用

3.1 物理领域的应用

近场光学显微技术是物理领域重要的一部分，并且应用范围极广。

（1）光学可以成像，利用近场光学可以使得成像的分辨率达到纳米量级。

（2）应用近场光学显微技术，可以使得物理领域的光谱学研究更加深入。

由于研究发现的限制性，目前的光谱研究都处在宏观水平，即使利用微区光谱也只能达到微米的程度。但是利用近场光谱仪器，可以实现纳米级的测量，并且能够区分纳米量子线的光发射极多个量子线的发射谱。近场光学显微技术可以在研究纳米晶体、量子点、量子球方面发挥独特而优越的作用。

3.2 生物领域的应用

近场光学显微技术在生物领域的应用也是很广泛的。利用近场光学显微技术的超高分辨率，可以更清晰的测得生物标本中细胞膜和细胞壁的厚度以及它们的内部存在结构，并且还可以测得细胞膜内部与外部结构在不同环境下的不同变化。根据生物技术的发展，国外已经利用PSTM测得纳米生物标本噬苗体细菌图像的椭圆头直径为100 nm，圆柱尾直径为10 nm。这样精确的分辨率是以前的生物领域中不能做到的。

4 近场光学显微技术未来前景展望

近场光学显微技术使得衍射分辨率突破极限，并且促进了纳米光学的发展，而且带动了高密度光储存、检测生物单分子、细胞组织生命探测研究等多个领域的发展。

对于近场光学显微技术未来的前景展望，应进一步研究样品表面离激元产生机理，将更深入近场光学成像技术的创新和应用，包括亚波长和纳米材料的应用。表面等离子晶体的新型纳米光子学器件将得到迅速的发展，表面光波导将会引起科学领域的高度重视。在生命科学领域，TIRFM和SNOM的结合应用会获得高分辨率的生物单分子光学图像。另外，在大规模集成电路当中，利用反射式NSOM，对SRAM芯片进行表现成像来测量电路的线宽，将有非常广泛的应用前景。

对于近场光学显微技术的前景展望有着不可估量的飞跃，也必定会为各个领域的科学研究带来更大的作用。

参考文献：

[1] 王海潼，刘斐.近场光学显微技术[J].应用光学，2005（5）.

光学技术的应用范文第14篇

[关键词]近红外光谱分析技术 牛奶 化学分析 应用

中图分类号：TS207.3 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）11-0258-01

近红外光具体指波长在780-2526nm范围内的电磁波，近红外光谱分析技术则是光谱测量技术同化学计量学的有机结合。近红外光分析技术应用范围不断拓展，在食品行业中应用于调味品、酒制品、肉类等成分鉴别以及真伪鉴别，近年来其在牛奶制品化学分析中也得到了较为广泛的应用。分析近红外光谱技术在牛奶及其制品分析检测中的应用，实施对牛奶及其制品的质量安全控制，有着重要的现实意义。

一、近红外光谱分析技术原理

近红外光谱分析技术是近几十年来发展最为迅速的高新分析技术之一。我国从上世纪80年代开始应用近红外光谱分析技术，并逐渐拓展到食品、农业、石化等多个领域，近红外光谱是分子振动光谱倍频与合频吸收光谱，主要为X-H键吸收。由于不同基团（例如苯环，甲基等）所生成的光谱在吸收峰的强度以及位置上有差异性，结合朗伯-比耳吸收定律，光谱特征将锁着样品成分含量的变化而变化。近红外光谱分析技术具体有以下几个优点：传输性能良好，近红外光在光导纤维中传输性能较好，能够实现对生产工艺流程的在线检测；检测手段无损。近红外光谱分析技术检测不对样品产生损伤，特别是在活体检测上有着非常大的优势；分析速度快捷。近红外光谱分析技术不用对样品进行预处理，对于样品的测量通常在1分钟之内可以完成，其分析速度较快，效率较高；绿色环保。近红外光谱分析技术在检测中不对环境产生污染，因而其也被称作绿色检测技术。

二、近红外光谱分析技术在牛奶化学分析中的应用

牛奶是由多种物质所组成的混合物，其具体包括真溶液、胶体悬乳液、高分子溶液以及乳浊液等。而牛奶成分中蛋白质分子、脂肪等对于近红外光有着吸收作用，因而近红外光谱分析技术在牛奶化学分析测定中能够得到良好应用。近红外光谱分析技术在牛奶制品上的应用主要体现在在线检测与离线检测两个方面。在线检测是指借助光纤探头直接在生产线中对样品进行检测；离线检测指用红外反射仪对样品杯或者试管中的样品实施全反射检测。其具体应用包括定性分析牛奶及其制品的产地来源与品种，以及定量分析牛奶及其制品的微生物与理化指标等。

1.在线检测

牛奶生产过程中，因出厂产品一致化的要求，通常需要保证原料成分含量的一致性，而现实生产当中不能使生产停止来满足在线检测。近红外光谱分析技术的应用则实现了对生产过程的实时监控。在线检测中，利用近红外光谱分析技术对牛奶成分中的蛋白、乳糖、脂肪、蔗糖以及水分进行测量，能够取得良好的效果，可广泛应用与鲜奶成品生产以及奶粉生产过程中的质量监控。并且如今近红外光谱技术应用也已经拓展到了牛奶中病菌数以及牛奶体细胞数测定方面。吴静珠等提出了建立包括不同种类奶粉样品集中的脂肪、乳糖、蛋白等的红外模型，并采取全谱分析结合模型优化的方法，简化了近红外技术在奶粉定量分析的步骤。刘蓉（2005）通过最小半球体积法以及半数重采样法来对牛奶成分近红外光谱实施奇异点剔除实验，这两种算法的有效结合有着快速简单的特征，能够适应牛奶成分等的在线检测，可大大提升分析模型的精度与稳定性。朱俊平（2003）通过多元线性回归法构建用近红外光谱分析技术检测儿童高钙奶粉蛋白、乳糖、脂肪的测定模型。其近红外法测定结果与标准法测定结果相一致。但总体来看，目前近红外光谱分析技术在牛奶及其制品在线检测中的应用尚停留在实验室的阶段，要真正实现牛奶及其制品生产的在线检测还需要做更多的工作。

2.离线检测

营养成分检测。牛奶制品营养成分检测主要是指利用近红外光谱分析技术对牛奶中的蛋白质、乳糖、脂肪等营养成分进行快速定量的分析。联邦德国的R.T.Carl早在1991年就利用近红外光谱分析技术以及偏最小二乘法分析牛奶中的脂肪含量，结果也表明利用近红外光谱分析技术分析牛奶中脂肪含量是非常可行的。

掺假物质鉴别。牛奶制品中有许多掺假物质，例如植物蛋白、植脂末、乳清粉乃至三聚氰胺等。奶制品掺假成分检测主要依赖传统方法，而近红外光谱分析技术的应用也能够起到有效作用。韩东海（2006）具体应用近红外光谱分析技术来鉴别纯牛奶中的还原奶，结合判别分析方法构建起还原奶鉴别模型，并利用偏最小二乘法构建起原料奶的ph值以及酸度预测模型，具体误差

致病菌分析。李守军（2007）对利用近红外光谱技术检测牛奶中致病菌方法进行了分析。具体采用最小二乘法、余弦相似度聚类等方法建立利用近红外光谱检测原料乳大肠杆菌、总菌落数的模型，结果表明能够在50分钟内完成，可有效预测原料乳大肠杆菌以及总菌数。

三、近红外光谱分析技术应用展望

我国的奶制品质量水准在食品市场中一直备受关注，牛奶产品的质量也一直是弱项，例如我国奶粉产品质量与西方国家有着巨大差距。究其原因，在于生产监控以及原材料质量控制上的差距。近红外光谱分析技术有着准确、快速、便捷等特性，得到了越来越广泛的应用。而这项技术在牛奶及其制品中的应用，则能够更有效地实施对牛奶制品的质量监控。其对于提升生产质量控制，降低生产成本等发挥着重要的作用。但同时，目前近红外光谱技术在牛奶分析检测中的应用仍存在着诸多问题有待解决：牛奶为多分散体系，由于测量条件以及测量方法等诸多因素影响，测定结果的准确率有待提升，因而需要开发专用的数学模型以及相关配件来提升检测精确度；近红外光谱分析技术定性与定量分析的关键因素在构建准确的校正模型，因而需要进行多种建模方法的对比来获取最优化的模型；此外，近红外光谱分析技术虽然分析成本较低，但其仪器本身较为昂贵，对于我国一些牛奶加工企业、牛奶养殖场所以及牛奶收购站而言，缺乏经济实力与生产规模。因而需要开发出更简便，价格更低的近红外仪器，拓展其在牛奶检测中的应用范围。

结束语

总而言之，近红外光谱分析技术有着简便、快速、绿色等特征，随着我国乳制品工业的快速发展以及社会对于乳制品质量的关注，近红外光谱分析技术有着广阔的应用前景。目前我国乳品市场质量安全方面仍然存在着诸多问题，新形势下，我们应当进一步加快对近红外光谱分析技术在牛奶化学分析应用的研究，促进其在乳品生产检测中的高效应用，从而提升我国乳制品的质量安全水平。

参考文献

[1] 邹强.近红外光谱技术在奶酪品质评价中的应用[J].光谱学与光谱分析，2011，10.

光学技术的应用范文第15篇

【关键词】学发光免疫分析技术；基本原理；分类；应用

文章编号：1004-7484（2013）-01-0463-01

化学发光免疫分析技术（chemiluminescence immuno-assay，CLIA），是在二十世纪八十年展起来的，它是比荧光免疫测定、酶免疫、发射免疫更先进的一种最新的免疫测定技术。这种技术主要用于对各种抗体、抗原、半抗原、脂肪酸、激素和药物的检测分析，下面就介绍一下这种技术的基本原理和分类。

1化学发光免疫分析技术的基本原理

化学发光免疫分析技术是由免疫分析和化学发光分析两个系统构成的。其中免疫分析是用标记物直接标记在抗原或抗体之上的，然后再经过抗原与抗体反应生成抗体免疫复合物，其中标记物可以是化学发光物质，也可以是某种酶。化学发光免疫分析系统是在免疫反应结束后，加入氧化剂或酶的发光底物，待发光物质氧化后就会形成一个处于激发态的中间体，会发射光子释放能量以回到稳定的基态，发光强度可以利用发光信号测量仪器进行检测，其中被测物的含量就是根据化学发光标记物与发光强度的关系利用标准曲线计算出来的。

化学发光的原理是指分子或原子中的电子吸收能量后，发生能级跃迁而释放光子的过程，能级跃迁过程是电子从基态到激发态的过程，实现了从较低能级向较高能级的跃迁。其中可以根据形成激发态分子的能量来源不同将发光过程分为化学发光（chemiluminescence）、光照发光（photoluminescence）和生物发光（bioluminescence）。

化学发光又可分为直接化学发光和间接化学发光，若参加反应的物质是一个反应产物分子，且被激发到能发射光的电子激发态，那么这就是直接化学发光过程。若参加反应的物质激发能传递到另一个未参加化学反应的分子D上，使D分子激发到电子激发态，D分子从激发态回到基态时发光，这种过程叫间接化学发光。

2化学发光免疫分析的分类

化学发光免疫分析根据应用于免疫分析体系中的方式不同，可以分为以下三类：

2.1直接标记发光物质的免疫分析这种分析方式是用吖啶酯直接标记抗体，作为抗原，然后与待测标本中相应抗体发生免疫反应，就会形成固相包被抗体一待测抗原一吖啶酯标记抗体复合物，到这一步后再加入双氧水氧化剂和氢氧化钠，这样环境就会呈碱性，吖啶酯就会在不需要催化剂的情况下分解、发光。

2.2酶催化化学发光免疫分析标本中的抗原（抗体）在发生免疫反应时所用的标记物为发光的酶，这种化学发光免疫分析方法是酶催化化学发光免疫分析。

2.3电化学发光免疫分析（ECUA）这种分析过程包括电化学和化学发光两个过程，具体是以三丙胺（TPA）为电子供体，用电化学发光剂三联吡啶钌标记抗体（抗原），在电场中因电子转移而发生特异性化学发光反应。

3化学发光免疫分析在临床检验中的应用

就目前而言，化学发光免疫分析技术已经成为替代RIA的首选技术，且已经被广泛地应用于基础和临床医学的各个领域。下面就简要地谈谈化学发光免疫分析技术在临床检验中的几个应用。

3.1应用于传染性疾病的病原诊断作为评价和治疗机体免疫功能重要指标的重要血清学标志物乙型肝炎病毒表面抗原、抗体，以前诊断是否感染乙肝病毒用的是常规酶法，常规酶法的缺陷是可能使得部分低病毒含量携带者漏检。但是化学发光免疫分析具有高灵敏度和线性范围宽的特点，在传染性疾病的病原诊断方面其检测灵敏度比常规酶法高，Bowser等在测定感染人类免疫缺陷病毒的围产期儿童体内的单纯疱疹病毒、乙型肝炎病毒甲型肝炎病毒、及丙型肝炎病毒时给出了证明。

3.2应用于肿瘤标志物的分析肿瘤标志物包括蛋白质、酶、癌基因产物、激素等，它是由肿瘤细胞合成释放或机体对肿瘤细胞反应而产生的一类物质。在患者的细胞中，血液中以及组织中都存在肿瘤标志物。化学发光免疫分析可以用于寻找新的肿瘤标志物，也可以进行体外早期辅助诊断和对术后的监测，对恶性肿瘤患者的具有重要意义。Mac等达到了对食管癌患者的诊断和病情监测，他们采用的方法就是检测血清中癌胚抗原的浓度、cyfra21-1的浓度、鳞状细胞癌抗原的浓度。Shabin和Raslan比较了AFP和人绒毛膜促线性激素这胎膜早破和健康孕妇阴道液中的两种标志物，发现AFP的敏感性和特异性最高。Sakaida等通过检测细胞色素C的含量得出C可能成为肝衰竭的新标志物。

3.3应用于心脏疾病的特征标记物测定临床上的心脏疾病常常采用同工酶定量测定，标记物为肌酸激酶和肌钙蛋白T＼肌红蛋白。Dutra等运用心肌肌钙蛋白cTnT受体分子制成了免疫传感器，可用于临床上早期检测心肌梗死。有文献报道同时检测了cTnT肌酸激酶同工酶CK-MB和肌红蛋白，相关系数分别为cTnT0.953-0.982；CK—MB0.835-0.999；肌红蛋白0.776-0.992，具有很好的相关性可用于检测临床标本。

4结束语

化学发光免疫分析技术具有高特异性和高灵敏度的特点，它将化学分析方法和免疫学分析方法的优点融合了起来，用这种方法分析简便、快速，且标记结合物稳定，没有污染，是非放射性免疫分析方法中最有前途的方法。现在在临床诊断和治疗疾病中应用的全自动化学发光免疫分析仪能够实现试剂稳定自动分析，且可以在短时间内得出精确的结果，可以说化学发光免疫分析检测技术的应用必将为未来迎来新的曙光。

参考文献

[1]魏光伟，余永鹏，魏文康，罗胜军，WEI Guang-wei.YU Yong-peng.WEI Wen-kang.LUO Sheng-jun 化学发光免疫分析技术及其应用研究进展[J].动物医学进展，2010，31（3）.

[2]郑开作.化学发光免疫分析技术测定血清TSH及临床评价.福建分析测试研究报告，2001，10（3）：1458-1461.