光照检测

无创检测体内肿瘤病灶对于临床医学肿瘤诊疗至关重要。医学成像技术如计算机断层扫描、核磁共振或正电子发射计算机断层扫描等虽然能诊断体内深层病灶，但存在采集时间长、仪器昂贵或辐射剂量大等原因，更常用于术前检查。与之相比，光学检测和成像方法具有实时、高灵敏、非电离辐射、采集方便等优势，结合外源性造影剂可以提供生物体结构、功能和分子的精确信息，是肿瘤诊断的绝佳工具。但是，现有的肿瘤光学检测技术的进一步发展也面临着瓶颈：组织穿透深度较低，无法检测深层病灶。由于生物组织对光子强烈的散射和吸收作用（如图1），光在生物组织中的穿透深度受限一直是这个领域中的巨大挑战。例如，近红外区域肌肉组织的传输平均自由程只有1~2 mm，目前广泛使用的荧光成像技术的组织穿透深度通常只有几毫米。临床结果发现，基于吲哚菁绿的分子影像无法检测到距离胸膜深度超过1.3 cm的肺结节，容易造成假阴性。图1. 生物组织对光子的散射与吸收表面增强拉曼光谱（SERS）对金属纳米颗粒附近的分子的拉曼信号实现极大地增强，具有高特异性和高灵敏度等优点，非常适合用于生物光谱检测。为了获取更高的检测深度，已经报道了光源和探测器间具有一定空间偏移的空间偏移拉曼光谱装置。它利用了生物组织的高散射特性，即来自深层的光子到达表面时会有更大的横向偏移。空间偏移拉曼光谱抑制了表层的背景信号，因此提高了来自深层信号的信噪比。它的一种特殊形式是透射拉曼光谱，它将激光和拉曼探测器放置在样品的两侧。据报道，透射拉曼光谱技术可以实现具有高组织穿透能力的无创检测。尽管如此，透射拉曼光谱技术的最新水平仍未能满足实际生物医学应用的需求。首先，目前文献报道的透射拉曼光谱技术的检测深度或组织厚度仍远低于与人体相关的厚度值。例如，人类的腹背距离超过10 cm。然而，使用透射拉曼光谱技术穿透超过10 cm厚的体外组织或活体动物的可行性迄今尚未得到证实。其次，光子在透射拉曼检测中的传播过程以及测量因素如何决定信号尚不清楚。透射拉曼信号不仅受组织散射系数和吸收系数的影响，还可能与SERS纳米探针的亮度、病灶埋深、组织总厚度等因素有关。评估这些决定性因素之间的关系至关重要。第三，激光的安全性是光学模态临床转化中一个长期关注的问题。临床激光的光安全性通常由最大允许照射量来评估，即对暴露的身体表面造成损伤的风险可忽略不计的最高激光辐射水平。然而，目前大多数体内SERS研究使用的激光剂量远远高于光安全剂量限值，这在很大程度上阻碍了SERS技术的临床转化。图2. 使用透射拉曼装置和超亮SERS探针对小鼠深部肿瘤进行无创成像（示意图)以及透射拉曼光谱信号的理论计算为了解决本领域的上述重要问题，上海交通大学生物医学工程学院叶坚团队首先从透射拉曼光谱测量过程中拉曼光子传播的理论建模和计算入手，研究了实验参数（组织厚度、SERS纳米探针位置、纳米探针亮度、激光功率和光束尺寸）对透射拉曼光谱探测深度的影响（如图2）。理论计算表明，透射拉曼信号与信号源的埋深之间呈不对称的U型关系，说明病变位于组织中部时信号最弱，对透射拉曼信号的检测是最具挑战性的。而提高SERS纳米探针的亮度是增加检测深度/透射组织厚度最直接有效的途径。此外，光束尺寸的增大对深部病灶的透射拉曼检测强度几乎没有影响。因此，可以采用较大的激光束尺寸来降低功率密度。图3. 扩散光束照明的体外透射拉曼光谱检测基于这些发现，该团队设计制备了超亮SERS纳米探针与自制的透射拉曼装置相结合，开发了一个拉曼检测/成像系统。该系统具有以下优点:（1）深度检测能力，使用了低至单颗粒检测水平的超亮SERS纳米探针 （2）临床光安全，样品表面的激光功率密度低于安全光照剂量阈值。利用该系统，团队成功地在安全光照剂量内通过体外14cm厚的组织实现了对包埋在其中的SERS纳米探针的检测（图3），与目前已报道的透射拉曼光谱检测研究相比，穿透深度提高了约97%。进一步地，团队在安全光照剂量内实现了1.5 cm厚未剃毛活鼠体内深层SERS纳米探针的体内无创成像（图4），相比之下，传统的背散射拉曼成像无法获得显著信号。这项工作为透射拉曼光谱技术在体内非侵入性生物医学检查方面的发展提供了新的见解，证明透射拉曼光谱有望成为未来临床癌症诊断的可行工具。图4. 活体小鼠无创光安全透射拉曼光谱检测

光照度传感器是一种常用的检测装置，在多个行业中都有一定的应用。在很多地方我们都会看到光控开关这种设备，比如大街上的路灯、各个自动化气象站以及农业大棚里面，但当我们看到这种有个小球的盒子的时候，虽然知道这是光照度传感器，但是对于它还是不太了解，今天我们来了解一下光照度传感器。光照度传感器的工作原理光照度传感器采用热点效应原理，最主要是使用了对弱光性有较高反应的探测部件，这些感应原件其实就像相机的感光矩阵一样，内部有绕线电镀式多接点热电堆，其表面涂有高吸收率的黑色涂层，热接点在感应面上，而冷结点则位于机体内，冷热接点产生温差电势。在线性范围内，输出信号与太阳辐射度成正比。透过滤光片的可见光照射到进口光敏二极管，光敏二极管根据可见光照度大小转换成电信号，然后电信号会进入传感器的处理器系统，从而输出需要得到的二进制信号。当然，光照度传感器还有很多种分类，有的分类甚至对上面介绍的结构进行了优化，尤其是为了减小温度的影响，光照度传感器还应用了温度补偿线路，这样很大程度上提高了光照度传感器的灵敏度和探测能力。光照度传感器的使用方法光照度传感器应安装在四周空旷，感应面以上没有任何障碍物的地方。将传感器调整好水平位置，然后将其牢牢固定，将传感器牢固地固定在安装架上，以减少断裂或在有风天发生间歇中断现象。壁挂型光照度传感器安装方式：首先在墙面钻孔，然后将膨胀塞放入孔中，将自攻螺丝旋进膨胀塞中。百叶盒型光照度传感器安装方式：百叶盒型光照度传感器一般应用在室外气象站中，可通过托片或折弯板直接安装在气象站横梁上。宽电压电源输入，10-30V均可。485信号接线时注意A/B条线不能接反，总线上多台设备间地址不能冲突。光照度传感器使用注意事项1.一定要先检查下包装是不是完好无损的，然后去核对变送器的型号和规格是不是跟所购买的的产品一样；如果有问题一定要尽快与卖家联系。2.使用光照度传感器的时候一定不能有外压力冲压光检测传感器，避免压力冲压下测量元件受损影响光照度传感器的使用或导致光照度传感器发生异常或压坏遮光膜产生漏水现象。一定要避免在高温高压环境下使用光照度传感器。3.用户在使用光照度传感器的时候禁止自己拆卸传感器，更加不能触碰传感器膜片，以免造成光照度传感器的损坏。4.使用光照度传感器之前一定要确认电源输出电压是不是正确；电源的正、负以及产品的正、负接线方式，保证被测范围在光照度传感器相应量程内并详细阅读产品说明书或咨询卖方。5.安装光照度传感器的时候，一定要保证受光面的清洁并置于被测面。6.严禁光照度传感器的壳体被刀或其他锋利的金属连接线及物体划伤，磕伤，砰伤，造成变送器进水损坏。

2011年6月，上海光机所高功率激光单元技术研发中心(光源)研制的太阳电池阵地面光照设备通过了上海811所的现场验收。 　　验收组对设备技术指标进行了现场测试和检查，对有关技术文件资料进行了审查，并听取了该项目负责人李海兵所作的产品研制总结报告。验收组认为产品性能指标满足任务要求，技术文件资料完整有效，一致同意项目通过验收。 　　太阳电池阵地面光照设备主要应用于定性模拟卫星在轨运行时的空间光照环境，用来检测光照状态下太阳电池阵功率输出功能的正确性、太阳电池阵电路之间电连接的匹配性、太阳电池阵与供配电分系统连接的匹配性，以及星上负载工作状态输出的正确性。 　　此前，上海光机所已为航天部门研制开发了多台套同类设备，并已成功应用于卫星电池的地面检测。该套设备交付后将用于相关国际合作项目，进行卫星地面检测和演示工作。