《微納米顆粒的光聲都卜勒效應的理論與實驗研究》是依託南開大學，由方暉擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：微納米顆粒的光聲都卜勒效應的理論與實驗研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：方暉
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
微納米顆粒的光聲都卜勒效應是最近被發現的一種新的都卜勒現象，是光聲效應和都卜勒效應這兩個本無關聯的物理過程聯合作用後的結果。其發現是源自於光聲成像技術的發展,特別是最新的生物醫學光聲成像技術的發展。其最可預見的套用是測量液體的流速。光聲都卜勒測流方法有可能會為測量管壁附近的低流速這一難題提供一種新的解決方案，而更引人之處是可能會為微小血管中的血流測量也即血液微循環的測量打開一個新的途徑。這是因為這種方法是基於顆粒的光吸收特性，而不是如其它都卜勒測流方法中所用的顆粒散射特性，因此可以有效地避免管壁反射信號往往遠強過從而淹蓋來自顆粒的信號這一問題。本項目擬在申請人已經取得的前期研究成果基礎之上，率先在國內對此物理效應展開深入的基礎研究。除了發展相關的理論計算模型外，本項目還將會進行一系列的實驗。其中，對各項關鍵科學問題的圓滿解決將會為後續發展三維光聲都卜勒功能成像技術打下良好的基礎。
結題摘要
目前國際上有關光聲都卜勒實驗研究的報導數量有限，特別是在連續波光聲都卜勒研究方面，包括我們在內只有三個課題組報導了相關成果。在本項目的支持下，我們率先在國內開展了連續波光聲都卜勒效應的理論和實驗研究，取得了明顯的成果和進展。在理論研究方面，我們在國際上首次提出了橢球狀顆粒光聲波理論計算的重要性，報導了橢球顆粒在具有與周圍介質相同聲學性質這個特殊情況下的光聲波產生的嚴格解析表達式，這一詳盡研究為我們接著又發展的普適情況求解提供了一種驗證標準解；我們發展的普適求解是基於橢球坐標下的分離變數法，不僅能夠獲得物理含義豐富的解析表達式，而且還可以在已有的橢球波函式計算程式基礎上進行數值計算，計算的結果很好地符合最近報導的血紅細胞實驗結果，該普適求解將為發展血流光聲都卜勒流速檢測提供重要理論依據。在實驗研究方面，我們克服了在超聲換能器選購、光吸收微米顆粒選購，以及實驗系統機械穩定性改進方面遇到的困難，完成了實驗系統搭建，完成了對之前報導過的光聲都卜勒頻移隨流速變化的復現工作，完成了光聲都卜勒頻移隨流速角度變化的實驗研究。這些進展又促使我們有了一些新的研究構想，針對這些構想我們正在進行相關專利申請以及設計新的實驗。另外在本項目的部分支持下，我們在實驗研究方面還取得了若干相關成果，包括：用彈性散射光譜方法對微米顆粒的尺度進行了精密測量，對水中油污實現了散射光譜線上檢測，對河水湖水水質變化實現了紫外吸收和螢光光譜監測。其中後兩項的研究對我國環境污染治理具有很大意義，也為我們下一步考慮光聲檢測的實際套用提供了新的思路。
