考虑细胞形态的小球藻光散射特性模拟_马春阳
Hybird散射特性
180°混合网络（Hybird ）散射特性分析 041110211 王之光 摘要：随着微波技术的发展，对定向耦合器也越来越有高标准的要求。本文着重介绍了耦 合器中的180°混合网络（Hybird ），主要对环形混合网络和渐变耦合线混合网络进行了散射特性的分析。 关键词：定向耦合器 180°混合网络 散射特性 环形混合网络 渐变耦合线混合网络 一、前言 定向耦合器是一种无源微波器件，用于功率分配或功率组合（如图1）。耦合器可以是有耗或无耗三端口器件或四端口器件。三端口网络采用T 型结和其他功分器形式，四端口网络采用定向耦合器和混合网络形式。定向耦合器可以设计为任意功率分配比，混合结一般是等功率分配，混合结在输出端口之间有90°（正交）或180°（魔T ）相移。 我们着重要讨论的是180°混合网络。180°混合结是一种在两个输出端口间有180°相移的四端口网络图2（b ）。它也可以工作在同相输出。180°混合网络所用的符号如图2（ａ）所示。施加到端口1的信号将在端口2和端口3被均匀分成两个同相分量，而端口4将被隔离。若输入施加到端口4，则输入将在端口2和端口3等分成两个有180°相位差的分量，而端口1将被隔离。当作为合成器使用时，输入信号施加在端口2和端口3，在端口1将形成输入信号的和，而在端口4将形成输入信号的差。因此端口1称为和端口，端口4称为差端口。 耦合器 耦合器 1 P 21P P α= ()31 1P P α=- 123P P P =+ 3 P 2P 图1 图2（ａ）
理想的3dB 的 180°混合网络的散射矩阵有如下形式： []?? ??? ?? ??? ??= 011-010011-00101102j -S 180°混合网络有几种形式。图3和图4（a ）所示的环形混合网络或称为环形波导可制成平面（微带线或带状线）形式，也可以制成波导形式。另一种平面型180°混合网络使用渐变匹配线和耦合线，如图4（b ）。此外，还有一种类型的混合网络是混合波导结或魔T ，如图4（c ）。 二、散射特性分析 1.散射矩阵S 在与高频网络打交道时，等效的电压和电流，以及相关的阻抗和导纳在概念上变得有些抽象。由散射矩阵给出的入射波、反射波和透射波的概念是与直接测量更为符合的表示方法。 对于N 端口网络，其中n V +是入射到n 端口的电压波振幅，n V -是自n 端口反射的电压波振幅。散射矩阵由这些入射和反射电压波之间的联系确定： []V S V -+ ????=???? []S 矩阵元可确定为 图3 图4（c ） 图4（a ） 图4（b ） 图２（b ） 定向耦合器的常用表示符号和常规功率流向
气溶胶的光学特性参数
气溶胶的光学特性参数 （1）气溶胶光学厚度 气溶胶光学厚度,英文名称为AOD（Aerosol Optical Depth）或AOT（Aerosol Optical Thickness），表示的是单位截面的垂直气柱上的透过率，有时候又叫大气混浊度，它是一个无量纲的正值。数值范围在0-1之间，0代表完全不透明大气，1代表完全透明的大气，气溶胶光学厚度越大，大气透过率越低。值的大小主要由气溶胶质粒的数密度、尺度分布、气溶胶类型等物理、光学属性来决定。 气溶胶光学厚度的反演： 公式：L=L0+F*T*P/[1-S*P] L：传感器收到的辐射；L0：大气路径辐射；F：下行辐射 P：地表反射率；T：大气透过率；S：大气半球反射率 F*T*P/[1-S*P]：地表反射辐射 对于大气路径辐射项L0,它只是大气气溶胶光学厚度和几何参数的函数,假如地表反射辐射比较小或为零,就可以通过大气路径辐射项来反演获得气溶胶光学厚度,对于地表反射辐射（F*T*P/[1-S*P]）来说，仅是气溶胶光学厚度的函数,如果消去路径辐射信息,便可以通过它来反演气溶胶光学厚度。 （2）散射相函数 散射相函数反映的是电磁波入射能量经粒子散射后在方向上的分布，或者称相函数是粒子(散射体)将某个方向的入射波散射到其他方向的概率。定义相函数P(θ)为在θ角方向的散射辐射能量与各向同性散射时该方向的散射辐射能量之比。目前，常用的相函数有Mie散射相函数、HG相函数、双HG相函数和改进的HG*相函数等，这些函数各有优缺点。 Mie散射相函数： P Mie(θ)= [S1(θ)2 +S2(θ) 2]/ 2πα2 Qsca α=2πR/λ：球形气溶胶粒子的尺寸参数； S1(θ)、S2(θ)：散射振幅矩阵元； Qsca：气溶胶粒子的散射效率因子； S1(θ)、S2(θ)和Qsca可由Mie展开系数求解，Mie散射相函数适合于球形粒子求解。 （3）单次散射反照率 单次散射反照率（single scattering albedo,SSA），在随机介质中传播的光将会被介质中的粒子散射和吸收而衰减，我们称之为消光，其中因散射而导致入射光消光在总消光中所占的比例，可以用粒子的平均单次散射反照率来表示，其定义为： 0（x，m）= Cs（x，m）/C（x，m） C、Cs：粒子的消光截面和散射截面，消光截面是粒子或粒子群在电磁波传播路径上对电磁波衰减能力的度量； x=2πr/λ：为粒子的尺度因子，r、λ分别为粒子的半径和入射光的波长； m：复折射率，为复数m=n–ki，式中实数部分n为介质的折射率，虚数部分的k为介质的吸收系数； 如果用Ca表示粒子的吸收截面，则应满足C=Cs+Ca；如果粒子对入射光完全无吸收，即Ca=0，于是C=Cs，反照率为1，达到它的最大值。粒子有吸收时，反照率介于0到1之间。
吸收性海水中气泡光散射特性的理论研究
第１９卷第１２期２００７年１２月 强激光与粒子束 ＨＩＧＨＰＯＷＥＲＬＡＳＥＲＡＮＤＰＡＲＴＩＣＬＥＢＥＡＭＳ Ｖ０１．１９，Ｎｏ．１２ Ｄｅｃ．，２００７ 文章编号：１００１—４３２２（２００７）１２—１９７９—０４ 吸收性海水中气泡光散射特性的理论研究。 赵卫疆１，苏丽萍２，任德明１，胡孝勇１，曲彦臣１，刘西站１ （１．哈尔滨工业大学光电子技术研究所可调谐激光技术国家级重点实验室，哈尔滨１５００８０｝ ２．哈尔滨工程大学理学院，哈尔滨１５０００１） 摘要：给出了一种适合于吸收性介质内粒子散射的Ｍｉｅ级数新的表示形式。利用Ｍｉｅ理论研究了吸收性海水中气泡的单散射特性和气泡群的相位函数。与非吸收性海水中气泡的光散射特性相比，分析了海水 折射率虚部对气泡光散射的影响。结果表明：１８０。后向散射的增强是气泡固有的光学性质，与所处介质无关， 可以利用后向散射的增强来探测气泡。 关键词：Ｍｉｅ理论；吸收性介质；气泡；相位函数；后向散射 中图分类号：０４３６．２文献标识码：Ａ 海水中波的破碎以及鱼群和舰船等物体的运动都会产生大量的气泡。气泡的存在严重影响了光在水中的传播特性，气泡的光散射对水下目标的探测以及遥感技术的应用具有重要的作用，但气泡光学特性的研究起步较晚。Ｄａｖｉｓ最早于１９５５年利用几何光学方法研究了水中单个大尺度气泡（半径大于几个入射光波长）的散射光强度随散射角的分布特性Ｅ¨。Ｍａｒｓｔｏｎ等人利用物理光学近似方法研究了单个气泡的临界角（８２．８。）散射、布儒斯特角（１０６．２。）散射和辉光（１８０。）散射以及脏气泡的临界角散射［２。５］。Ｓｔｒａｍｉｓｋｉ于１９９４年应用Ｍｉｅ理论首先研究了海水中半径在１０～１５０肛ｍ内干净气泡群的散射和后向散射系数［６］，发现这些气泡对海水后向散射的贡献可达１０％。Ｚｈａｎｇ应用Ｍｉｅ理论研究了脏气泡群的散射和后向散射系数以及体散射函数［７。８］。最近，又有关于利用光线跟踪法研究气泡介质散射光的强度和偏振特性以及利用多层蒙特卡罗方法模拟水下气泡群后向散射信号的报道［９‘１０１。 Ｓｔｒａｍｉｓｋｉ仅研究了干净气泡的光散射特性嘲，Ｚｈａｎｇ虽然将重点放在了脏气泡上［７］，但他们都将海水当作非吸收性介质来考虑。实际上，海水是一种吸收性介质，海水对光的吸收会影响到气泡的光散射。本文利用Ｍｉｅ理论研究了气泡在吸收性海水中的光散射特性，同时，给出了适合计算吸收性介质内粒子散射的Ｍｉｅ级数新的表示形式。 １理论基础 Ｍｉｅ理论是麦克斯韦电磁波方程组在一定的边界条件下经过严格的数学推导得到的匀质球形颗粒在平面单色光照射下散射的精确解。Ｍｉｅ理论的核心是散射系数‘１１３ 式中：ｍ为粒子相对于周围介质的复折射率；ｘ＝２，ｒｎａ／Ａ．为粒子的相对尺度，口为粒子半径，Ｙｌ—ｉｒｌＲ。一ｉ挖ｈｎ为介质的复折射率；咖，邑，妒７；和拿７。分别为Ｒｉｃａｔｔｉ－Ｂｅｓｓｅｌ函数及其导数。 。从式（１）可以看出，Ｍｉｅ系数是粒子相对复折射率ｍ和尺寸参数ｚ的函数。海水中气泡的折射率一般为实数，当海水为非吸收性时，ｍｘ和ｚ均为实数；当海水为吸收性时，ｍｘ为实数，ｚ为复数。可见，海水折射率虚部将影响Ｍｉｅ散射系数，从而影响球形粒子的光散射。 当气泡半径较大时，咖和＆可能会超过计算机的处理字长，使计算结果溢出。为此，我们引进两个新的函数陋１３３ Ｄｆ（懈）一船，Ｒｊ（ｚ）一器（２） －收稿日期：２００７－０５－１７≯修订日期：２００７－１０－０９ 基金项目：哈尔滨工业大学优秀团队支持计划资助课题 作者简介：赵卫疆（１９７１一），男，黑龙江人，副教授，博士，主要从事激光技术及应用研究ｆｃ０２＠ｈｉｔ．ｅｄｕ．ｃｎ。
干细胞生物特性及其应用
子抗体相关性研究[J ]1中国男科学杂志,2006,20(2):57～591 [7] Berger RE 1Eti ol ogy manifestati ons ang therapy of therapy of acute ep i 2 didy m itis:Pr os pective study of 50cases [J ]1J U r ol ogy,1979,750:754～7611 [8] Hales RB ,D ie mer T,Hales KH 1Role of cyt okine in tesicular functi on [J ]1Endocrine,1999,10(1):201～2071 [9] 朱应武,卢芳国,伍参荣等1解脲脲原体感染对精子质量的影响 [J ]1实用预防医学,2003,12(10):931～9331 [10]史海军,常永超1支原体感染与男性不育症患者精液质量状况分 析[J ]1中国皮肤性病学杂志,2005,19(6):358～3591 [11]Nunez CR,Caballer o P,Redondo C,et al 1U reap las ma U realyticum re 2 duces motility and induces me mbrane alterati ons in human s per mat o 2z oa [J ]1Hum Rep r od,1998,13(10):2756～27611 [12]林成楚,许恩赐,汪志伟等1解脲脲原体感染与精子凋亡的关系 [J ]1中国人兽共患病杂志,2005,21(4):3661 [13]ZiniA,FischerMA,Sharir S,et al 1Prevalence of abnor mal s per m P NA denaturati on in fertile and infertile men [J ]1U r ol ogy,2002,60(6):1069～72 [14]徐 晨1解脲支原体引起男性不育的机理研究I 1精子形态学观 察[J ]1男性学杂志,1992,6(2):661 [15]徐 晨,王一飞1支原体与男性不育的研究进展[J ]1男性学杂 志,1992,6(1):541 [16]石建莉,鲁梅格,王一飞1溶脲脲原体与人精子膜蛋白交叉反应 性抗原的研究[J ]1生殖与避孕,2003,23(3):153～1571 [17]Desil Va 1Patticja A Q 1Localizati on of endogenous activity of phos pho 2 li pases A and C in ureap las ma urealyticum [J ]1Jchn M icr obi ol,1991,29:14981 [18]胡 涛,王海燕,高美华1沙眼衣原体、溶脲脲原体感染致精浆 T NF 2a,Il 26升高在男女不育发病中的意义[J ]1生殖与避孕,1999,19(2):80～841 [19]王光荣,周曾娣,郭争鸣1精子凋亡与男性不育关系的初探[J ]1 中华男科学,2002,8(1):25～271 [20]Dousset B,Hussenet F 1Cyt olines in the human se men 1A ne w ap 2 p r oach t o male fertility [J ]1Presse Med,1997,26(1):24～291[21]Forrest VJ,Kang YH,Mcclain DE,et al .Oxidative stress 2induced ap 2 op t osis p revented by Tr ol ox [J ]1Free Radic B i olMed,1994,16(6):675～6841 [22]Halli w ell B,Gutteridge Jm,Role of free radicals and cataiytic metal 2 li ons in human disease:an overvie w methods [J ]1Enzy mol ogy,1990,186(1):1～31 [23]杨 欣,王 琦1溶脲脲原体感染与精液不液化症的相关性研究 [J ]1中国男科学杂志,1998,12(4):222～2241 [24]逯 越,陈国卫1解脲脲原体感染对附睾上皮分泌功能影响的研 究[J ]1解剖学研究,2003,25(4):277～2781 [25]马春杰,唐立新,蒋 敏1供精者解脲脲原体感染与精液参数的 相关性研究[J ]1广东医学,2006,27(1):59～611 [26]W ang Y,L iang CL,W u JQ,et al 1Do U reap las ma urealyticum infec 2 ti ons in the genital tract affect se men quality [J ].A sian J Andr ol,2006,8(5):562～568. [27]ReichartM,Levi B ,Kahane I,et al 1Dual energy metabotis m 2depend 2 ent effect of ureap las ma urealyticum infecti on on s per m activity [J ]1J Andr ol,2001,22(3):404～4121 (收稿日期:2008210206) 作者简介:余文静,泸州医学院2006级研究生 △ 通讯作者:李著华(指导老师) 干细胞生物特性及其应用 余文静 综述,李著华△ 审校(泸州医学院病理生理教研室,四川泸州646000) 【摘要】 近年来人们对干细胞的认识逐渐增加,当知道干细胞具有独特的分化潜能,能治愈组织难以自愈的创伤,能治疗临床上难以治愈的疾病,甚至可以使人返老还童,让青春永驻时,人们便开始企盼着干细胞时代的到来。本文就干细胞近年来在其生物学特性及应用方面进展做一综述。 【关键词】 干细胞;生物特性;应用 【中图分类号】 R 392-33 【文献标识码】 A 【文章编号】 167227193(2009)0120094203 近年来人们对干细胞的认识逐渐增加,当知道干细胞具有独特的分化潜能,能治愈组织难以自愈的创伤,能治疗临床上难以治愈的疾病,甚至可以使人返老还童,让青春永驻时,人们便开始企盼着于细胞时代的到来。本文就干细胞近年来在其生物学特性及应用方面进展做一综述。 1 干细胞的概念 干细胞是一种具有自我复制功能和多分化潜能的早期未 分化细胞,医学界称之为“万用细胞”。按照干细胞的分化潜能,分化层次及其所具有的功能,大致可分为三种类型:胚胎干细胞、组织干细胞和专能干细胞。胚胎干细胞又称全能干细胞,是从哺乳动物包括人的早期胚胎分离培养出来的。其分化潜能大、增殖能力强,既是胚胎发育的基础,又是机体各种细胞最早的祖先,由它可形成完整的生物个体,如早期的卵裂球细胞、胚泡中的内细胞群中的细胞、早期生殖嵴的胚芽细胞等。从某种意义上说受精卵也可视为特殊的全能干细胞。胚胎干 ? 49?
散射原理
散射原理 透射光强为l l h K e I e I I α-+-==0)(0 h ：散射系数 K ：吸收系数 α：衰减系数（实际测量中得到的） 散射是指电磁波通过某些介质时，入射波中一部分能量偏离原来传播方向而以一定规律向其他方向发射的过程。散射可以用电磁波理论和物质电子理论解释：入射的电场使粒子中的电荷产生振荡，振荡的电荷形成一个或多个电偶极子，它们辐射出次级的球面波，因为电荷的振荡与入射波同步，所以次级波与入射波有相同频率，且有固定的相位关系。在大气散射过程中，散射粒子的尺度范围很大，从气体分子（约10-4μm ）到气溶胶（约 1μm ）、小水滴（约 10μm ）、冰晶（约 100μm ），以及大雨滴和雹粒（约 1cm ）。通常以尺度数α = 2π/λ作为判别标准，其中r 为粒子半径，λ为波长。按α的大小可以将散射过程分为三类： (1) α << 1，即 r < λ 时的散射，称为 Rayleigh 散射或分子散射； (2) 1< α < 50，即 r ≈ λ 时的散射，称为 Mie 散射或大颗粒散射； (3) α > 50，即 r>> λ 时的散射，属于几何光学散射范畴。 对于大气中的粒子（假设是各向同性的），散射光分布型式相应于入射光方向 是三维空间对称的，依赖于尺度数 α，其典型情况如图 3.1 所示
图3.1 三种尺度粒子的散射强度的角分布型式 Rayleigh 散射和 Mie 散射的实质，都是大气分子或气溶胶粒子在入射电磁波作用下激发，而产生振动的电偶极子或多极子，并以粒子为中心向四周辐射出与入射波频率相同的散射波，都属于弹性散射。 瑞利散射 瑞利散射解释了大气中气态分子的光学特性，根据瑞利的观点，天空的蓝色是由于大气中圆形、各项同性的、密度大于周围介质、且大小远远小于波长的粒子的散射造成的。 瑞利散射理论的提出是基于以下几个假设条件 （1）粒子尺寸远远小于光的波长，一般 r ≤ 0.03λ时，就认为满足条件。注意这里不包括尘埃、阴霾、以及一些其他粒子，这类粒子的散射特性有其他的理论支撑，如米式散射； （2）粒子处于非电离状态，在大气层中除了电离层之外，大气层的大部分区域均满足这一条件； （3）粒子的折射系数和周围介质的折射系数之间的差异较小； （4）粒子满足各项同性是最简单的一种瑞利散射情况，但是大气中的 N2和 O2 基本不满足各项同性，这也是简单的瑞利散射理论和观测结果之间出现差异的原因之一； （5）光的频率不能引起粒子的共振，如果光的频率能够引起粒子的共振的话，那么散射光的强度会非常大。对于大气中的可见光和长波是不存在这一问题的，因为大部分粒子尺寸都不满足这一条件，但是对于某些稀有气体则会出现这一现象。 米氏散射特点： （1）散射光强与偏振特性随散射粒子尺寸变化 （2）散射光强随波长的变化规律是与波长 λ的较低幂次成反比，即n I λθ1)(∝，其中n 的具体取值取决于微粒尺寸。 （3）散射光的偏振度随λr 的增加而减小，r 为散射粒子的线度，λ是入射光波长。 （4）当散射粒子的线度与光波长靠近时，散射光强度对于光矢量振动平面的对称性被破坏，随悬浮微粒线度增大，沿入射光方向的散射光强将大于逆入射光方向的散射光强。当微粒线
气溶胶光学特性的反演方法研究
气溶胶光学特性的反演方法研究 韩 冰,高 飞,李铜基 (国家海洋技术中心,天津 300111) 摘 要:气溶胶是大气重要组成部分,其对地球的辐射收支平衡以及气候变化均有非常重要的贡献。文中根据非线性辐射传输理论,研究了从自动观测太阳光度计(CE318)多角度的天空扫描数据获取气溶胶粒子谱分布、散射相函数等光学特性的反演方法,并对2000年10月27日、30日南海试验的观测数据进行了分析,取得了较好效果。关键词:气溶胶;粒子谱分布;散射相函数;辐射传输 中图分类号:T P722.4 文献标识码:B 文章编号:1003-2029(2006)03-0055-06 1 引言 气溶胶的严格含意是指悬浮在气体中的固体和(或)液体微粒与气体载体共同组成的多相体系[1]。相应地,大气气溶胶是指大气与悬浮在其中的固体和液体微粒共同组成的多相体系。大气气溶胶粒子的直径多在10-3～102L m之间,包括可溶性的(如海盐粒子)和不可溶性的(如化石燃料的氧化物)粒子。依其形成机制则可分为自然因子与人为因子,前者主要是经由地表的自然风化过程和海洋表面的碎浪过程而进入大气,后者则是来自人类工业文明所产生微小污染物[2]。气溶胶对地球的辐射收支平衡继而气候变化均有非常重要的贡献,但是目前人们对气溶胶的了解非常欠缺。气溶胶的辐射贡献包括两部分:一是直接辐射贡献,即气溶胶对太阳辐射进行吸收、散射等引起的;二是通过改变云的微观物理特性而产生的间接影响。 首先,气溶胶对气候的影响方面,M cCo rm ick和L ud-wig认为[3],气溶胶会增加太阳辐射的反照率,进而导致地球的长期性冷却效果,而Char lso n和Pilat[4]也曾提出气溶胶对大气系统能量收支的影响,即气溶胶透过吸收、散射和放射过程直接影响地球能量的收支。其次,在卫星数据校正方面,气溶胶对卫星信号的贡献是很难准确估算的部分,因而通过研究气溶胶的光学特性必然会提高估算的准确性。 利用地面的光谱辐射计对大气进行观测,是目前广泛使用的研究大气特性的方法之一。其中自动太阳光度计是一种不受天气限制、自动跟踪并存储数据的辐射计,在世界范围内得到认可并大量使用,例如A ERO N ET气溶胶观测网[5]采用的就是这种仪器。CE318具有天空辐亮度扫描的 收稿日期:2006-01-20功能,利用其测量数据可反演气溶胶粒子谱分布、散射相函数等信息。本文以2000年10月27日、30日海南三亚的观测数据为例,利用CE318多角度的天空扫描数据,采用非线性数值方法对气溶胶光学特性反演方法进行了研究。 2 太阳光度计测量原理 CE318是法国CIM EL公司生产的一种自动跟踪扫描太阳辐射计,该仪器在可见近红外设有8个观测通道,它不仅能自动跟踪太阳作太阳直射辐射测量,而且可以进行太阳等高度角天空扫描、太阳主平面扫描和极化通道天空扫描。CE318能自动存储和传输测量数据,实现自动测量采集和远程数据传输。CE318天空扫描主要有两种模式:平维圈扫描和主平面扫描。平维圈扫描是指观测时保持仪器的天顶角与太阳天顶角相同,而仪器与太阳的相对方位角逐渐变化;主平面扫描是指观测时仪器与太阳之间的相对方位角不变,而仪器的天顶角变化[5]。 CI M EL318辐射计测量太阳直射辐射F和漫射辐射E: F=F0ex p(-m S)(1) E(H0,<)≡E(()=m XS P(()F$8+q(()(2)式中:F0是大气层外的辐射通量;S是总的大气光学厚度; m是大气光学质量;H0是太阳天顶角;<是观测的方位角;(是散射角;X是整个大气层内单次反照率;P(()是总的相函数(包括瑞利散射和气溶胶散射两部分);$8是观测辐射计的立体观测角;q(()表示多次散射的贡献[6]。 为了减少仪器带来的系统误差,我们将观测数据用太阳直射辐射进行标准化,即: E(()≡ m XS P(()F$8+q(() Fm$8 =XS P(()+r(()(3) 通过多角度的天空扫描,我们可以通过非线性数值方 第25卷 第3期2006年9月 海 洋 技 术 OCEAN T ECHNOLOGY Vol.25,No.3 Sept,2006
气溶胶光学厚度
第2章 气溶胶光学厚度反演的原理和方法 气溶胶光学厚度（Aerosol Optical Depth ）简称AOD ，定义为介质的消光系数在垂直方向上的积分，描述的是气溶胶对光的消减作用[7]。它是气溶胶最重要的参数之一，表征大气浑浊程度的关键物理量，也是确定气溶胶气候效应的重要因素。。通常高的AOD 值预示着气溶胶纵向积累的增长，因此导致了大气能见度的降低。现阶段对于AOD 的监测主要有地基遥感和卫星遥感两种方法。其中地基遥感又有多种形式：多波段光度计遥感、全波段太阳直接辐射遥感、激光雷达遥感等。其中多波段光度计遥感是目前地基遥感研究中采用的最广泛的方法。美国NASA 和法国LOA-PHOTONS 联合建立的全球地基气溶胶遥感观测网AERONET 所使用的就是多波段太阳光度计（Sun/Sky Photomerers ），在全球共布设1217个站点长期观测全球气溶胶的光学特性，积累了大量的AOD 数据，并用作检测气溶胶光学厚度反演精度的标准。而近年来卫星遥感技术的快速发展，多种传感器被用来研究气溶胶特性，加上经济发展带来的大气污染问题使得利用卫星遥感资料反演AOD 成为热门课题。 2.1 气溶胶光学厚度反演的基本原理 大气光学厚度是指沿辐射传输路径单位截面上气体吸收和粒子散射产生的总消弱，是无纲量值。在可见光和近红外波段，它可以由下列公式计算得出： )()()()()()(a 21m λτ+λτ+λτ+λτ+λτ=λτμωω (2-1) 其中)(λτ表示大气总的光学厚度，)(m λτ表示整层大气的分子散射光学厚度，)(1λτω表示氧气的吸收光学厚度，)(2λτω表示臭氧的吸收光学厚度，)(λτμ表示 水汽的吸收光学厚度，)(a λτ表示气溶胶光学厚度[21; 22]。 卫星遥感反演大气气溶胶是利用卫星传感器探测到的大气顶部的反射率，也称为表观反射率，可以表示为[23]： F /L s s * μπ=ρ (2-2)
光散射的基本理论
绪论 （一）电磁散射及吸收的物理基础： 任何系统的电磁散射和吸收都和该系统的特性有关：比如，有关散射分子的大小或分子群的规模等的特性。其实，尽管有这些具体的特性，其中隐藏的物理本质是相同的。物质都是由质子和电子这些分离的电荷所构成。当一个障碍物(其可为一个电子或质子、一个原子或分子、一个固态或液态微粒)被一束电磁波所照射时，障碍物中的电荷都会被入射波的电场激发而定向移动。加速的电荷将向周围辐射电磁能；这种二次辐射正是我们所讨论的“障碍散射”： 散射= 消光+ 再辐射 (其中，“再辐射”、“二次辐射”及“激发辐射”是对同一个概念的不同称谓)。激发的电荷元除二次辐射电磁能外，还可能会将入射的电磁能转化为诸如热能的其它能量形式，这一过程被称为“吸收”。散射和吸收并非毫不相关的两过程，因此，为了简略起见，我们常只称所讨论的问题为“散射”，而同时在这一概念中暗含“吸收”。 （二）物质波的散射及微粒的散射： 在一定程度上可以认为除真空外任何物质均为非均匀的。即使在我们通常所认为均匀的介质(例如纯净气体、固体或液体)中，仍能通过使用高精度的探针分辨出各处(原子或分子)的不均匀性能。因此，所有的介质均散射电磁波。实际上，好多我们平时并不以“散射”来考察的问题实质上都是散射的结果。例如其中有：(1)粗糙表面的漫反射；(2)尖劈、边缘或光栅的衍射；和(3)光学光滑界面处的反射和折射。此处，我们遇到的是一个电磁的多体问题：散射分子的耦合！这种问题的净结果(依据适当的近似)就是在介质内部次波相互叠加而使得折射波以速度c/n传播。结果介质内部入射波完全消散，即所谓的艾瓦德—欧昔姆消散定理(Ewald-Oseem extinction theorem)；介质外部次波叠加而形成反射波。 通常的对波束与光学光滑的界面相互作用的分析中，只是假定折射介质是完全同性均匀的——而实际上，那只可认为是“统计上均匀的”。那即为，对给定体积元，平均分子数是不变的；但对一指定的体积元，在不同的瞬间，其所含的分子数是不同的。其实，正是这种“密物质波”产生光学密介质的散射。虽然，我们很多人为了简化问题，称所研究的问题为“密物质的散射”，并以此角度进行分析；不过，其实这种散射的本质却仍是分子等小粒子对入射波的散射。 此处，物质波散射不在我们研究之列，我们只考察小粒子的散射。其实，物质波散射常常是对粒子散射一种简化和近似的结果，其中之一为瑞利(Rayleigh)散射；不过，读者可以参照杨氏(Young)所写的一篇论文——在这篇论文中，他曾试图找出Rayleigh散射用于处
周期性结构的时频散射特性研究
周期性结构的时频散射特性研究 雷达隐身技术是现代战争中隐蔽和突防的重要技术手段,而雷达散射截面(Radar Cross Section,RCS)又是雷达隐身技术的关键参数。如何更有效地降低目标的雷达散射截面,增强隐身性能,以及如何更准确地探测具有低雷达散射截面的目标,增强反隐身手段,都涉及到对目标时域和频域散射特性的研究。 本文旨在研究周期性结构的频域和时域散射特性,通过对周期性结构时、频域散射特性的分析,揭示周期性结构的散射机理,探索利用结构的周期性缩减雷达散射截面、以及利用结构不同部分的时域响应探测低散射周期性目标的方法。本文工作为提高目标的隐身性能以及为隐身目标的探测提供了新的思路。 本文的主要工作和创新点如下:1.通过对高斯脉冲调制正弦波入射到周期性频率选择表面后产生的时域散射波形进行分析,发现了低散射周期性结构的电磁溅射现象,即其散射波形在开始时有较大幅度、经过一段时间稳定后幅度才变得很小的现象。采用等效电路分析方法对反射和透射电流进行了分析,从电路角度揭示了这种结构产生时域溅射现象的机理:即缝隙阵列等效电路中的电容和电感在散射开始时产生不均衡散射,从而造成总散射出现较大的峰值,如果等效电容增加,其时域溅射现象更显著。 为了验证本文工作,对不同尺寸、相同频率的缝隙阵列的时域溅射特性进行了实际测量,测量结果与理论分析结果一致性较好。2.对带电磁带隙的微带天线和覆盖电磁带隙的棋盘型人工电磁表面的散射特性进行了研究,揭示了其带内的低RCS特性主要是由来自电磁带隙和来自目标自身的散射在后向相抵消形成的。 在此基础上,通过对高斯脉冲调制正弦波入射到低RCS目标后产生的时域散射波形进行分析,发现了低散射周期性结构的电磁溅射现象,探讨了电磁溅射现
干细胞的生物学基本特征及其应用价值
干细胞的生物学基本特征及其应用价值 干细胞是具有多种分化潜能，自我更新能力和高度增殖能力的细胞。由于干细胞可无限扩增、易于遗传操作和冻存，且又不失其全能性或多能性，并在适当条件下，可被诱导分化 为多种细胞组织。因此干细胞的研究在基础研究领域和临床应用中具有重要的理论和实践意 义。1989年首例脐血造血干细胞移植治疗Fancni贫血获得成功后，即引起全球的关注。其后，学者们先后分离出不同组织的干细胞，使干细胞的研究进入新的高潮，生命科学研究的又一热点。 1 干细胞的研究简况 早在1945年临床上就开始对暴露于大剂量射线的人进行干细胞的移植。1961年，Till 和McCulloch提出了多能造血干细胞的概念，并且认为，干细胞就是在单一细胞水平具有自 我更新和多谱系分化的特性。从20世纪80年代开始，造血干细胞移植已经成为治疗许多疾 病的重要手段。1981年，Evans等首次成功地建立了小鼠胚胎干细胞系，后来人们陆续建立了兔、绵羊、山羊等动物和人类胚胎干细胞系。但是由于对于细胞的性质和功能认识的不足 以及研究技术缺乏，因而限制了干细胞研究的发展。 1998年，Science杂志上报道了关于ES细胞的研究后，重新点燃了人们对干细胞的热 情，与之同时，亦引发了有关人类ES研究的伦理学争论，1999年，美国议会许多议员提出：反对人类ES干细胞研究；同时美国许多州的法律规定，杀死胚胎属于犯罪行为。 因此人ES细胞的研究受到很大的阻碍。现在就人们对于细胞的研究状况来看，可按以 下两种方法对干细胞进行分类：第一，根据干细胞分化能力的不同可将其分为三类：①全能干细胞，如ES细胞。②多能干细胞，如成人组织干细胞。③单能干细胞，如出生后肝细胞 的再生来自于肝细胞，若肝细胞再生受阻，则来自于小管细胞。第二，根据分化类别的不同可将其分为：①神经干细胞，包括外周神经干细胞和中枢神经干细胞。②造血干细胞，包括脐血造血干细胞和外周血造血干细胞。③上皮干细胞。④视网膜干细胞。⑤ES干细胞，等等。 2 干细胞的生物学特性 2.1 多能性或全能性 干细胞具有分化为多种细胞类型的潜能，但不同干细胞的分化潜能有所不同。ES细胞具有全能性，可分化发育成构成机体任何一部分组织器官的能力。在体外，ES细胞可被诱导分化出包括3个胚层在内的所有分化细胞，在动物体内，ES细胞可分化产生出由3个胚层细胞构成的畸胎瘤。而多能干细胞，如神经干细胞具有多能性，即一个干细胞能产生出几种不同类型的细胞。若将从成年动物海马获得的神经干细胞扩增后移植回海马，则能产生出新的神经元和神经胶质；若将同样的干细胞移植到嘴侧的迁移流，则能产生嗅球神经元；若将同样的干细胞移植到成年动物通常不产生神经元的区域(如完整的大脑)，则不能产生神经元，但在受损时能产生神经胶质细胞；最引人瞩目的报道是将来自胚胎或成年鼠脑的遗传标 记的干细胞在体外扩增成球团后被移植到照射过的宿主鼠，则产生包括髓系和淋巴系甚至更 原始的造血干细胞。神经干细胞的研究不但说明了成年干细胞具有多能性.而且说明其多向分化的潜能与其所处的微环境有绝对的关系。综上可知，全能性或多能性是干细胞的关键内容。 2.2 自我更新能力 干细胞一旦形成，在机体终生都具有自我更新能力，这完全不同于有限自我更新能力的
心脏心肌的电生理学特性
——心脏心肌的电生理学特性第一节心脏的生物电活动 (The electrical activity of heart) 心脏(heart)的主要功能是泵血，舒张时静脉血液回流入心脏，收缩时心室将血液射出到动脉。心脏的节律性收缩舒张是由于心肌细胞的自发性节律兴奋引起的。胚胎早期的心脏发育过程中，在收缩成份尚未出现前，已经呈现出自发节律（自律）的电活动。发育成熟后正常的心房心室有序的节律性收缩舒张，是由从窦房结(sinoatrial node，SAN)发出的自律性兴奋引起的。因此，为了说明心脏自律性兴奋、收缩的发生原理，必须先了解心肌细胞的生物电活动规律。 心肌细胞(cardiac myocyte)分为两类：一类是构成心房和心室壁的普通心肌细胞，细胞内含有排列有序的丰富肌原纤维，具有兴奋性(excitability)、传导性(conductivity)和收缩性(contractility)，执行收缩功能，称为工作心肌(working cardiac muscle)；另一类是具有自动节律性(autorhythmicity)或起搏功能(pacemaker)的心肌细胞，在没有外来刺激的条件下，会自发地发出节律性兴奋冲动，它们也具有兴奋性和传导性，但是细胞内肌原纤维稀少且排列不规则，故收缩性很弱，这类细胞的主要功能是产生和传播兴奋，控制心脏活动的节律。这一类细胞包括窦房结、房室交界区、房室束、左右束支和浦肯野纤维(Purkinje fiber)，其自律性高低依次递减，合称为心脏的特殊传导系统。正常心脏的自律性兴奋由窦房结发出，传播到右、左心房，然后经房室交界区、房室束、浦肯野纤维传播到左、右心室，引起心房、心室先后有序的节律性收缩。这样，两类心肌细胞各司其职，相互配合，共同完成心脏的有效的泵血功能。 一、心肌细胞的电活动 二、心肌的电生理特性 三、心电图 一、心肌细胞的电活动 (The electrical activity of cardiac myocytes) 心肌细胞膜内外存在着电位差，称为跨膜电位(transmembrane potential)。工作心肌在安静状态时细胞膜外为正，膜内为负，处于极化状态，膜内外的电位差值称为静息电位。特殊传导系统的心肌细胞，因为有自律活动（自动去极），不会有静息状态，只能用其最大极化状态时的膜电位值来代表，称为最大舒张电位。当心肌细胞兴奋时，产生一个可以扩播的电位变化，称为动作电位。动作电位包括去极化和复极化两个过程。心脏各部分心肌细胞的动作电位形态各异，图4-1是一个概略的示意图。 心肌细胞的跨膜电位是由于离子流跨越细胞膜流动而形成的。在电生理学中，正离子由细胞膜外向膜内流动或负离子由膜内向膜外流动，称为内向电流(inward current)，它增加细胞内的正电荷，促使膜电位去极；反之，正离子由膜内向膜外流动或负离子由膜外向膜内流动，称为外向电流(outward current)，它增加细胞内的负电荷，促使膜电位复极或超级化(hyperpolarization)。 跨膜离子流(transmembrane ionic current)大多经由位于细胞膜上的通道蛋白所形成的孔(pore)跨越细胞膜流动，是一种易化扩散。推动其流动的动力是细胞膜两侧的离子浓度差，但能否跨膜流动则取决于离子通道的孔是否开放。离子通道是否开放，有的取决于膜两侧的电位差，