基于干涉原理和數(shù)字圖像處理技術(shù)的動態(tài)濃度監(jiān)-檢測方法研究.pdf

1、溶液濃度變化的檢測和測量是化學(xué)，生物學(xué)，材料學(xué)等領(lǐng)域十分關(guān)注的研究課題。在生物領(lǐng)域，可以利用測量細(xì)胞體內(nèi)的濃度分布及其變化來分析活體細(xì)胞；在晶體生長過程中，晶體表面濃度分布變化的監(jiān)測是制備高質(zhì)量晶體的關(guān)鍵技術(shù)之一。在電化學(xué)領(lǐng)域，當(dāng)電極發(fā)生陽極溶解、陰極沉積等電極過程時(shí)，電極/溶液界面溶液濃度發(fā)生改變，分析這種隨電極反應(yīng)過程的溶液濃度動態(tài)變化和溶液擴(kuò)散層厚度變化對闡明電極反應(yīng)機(jī)理有重要的意義。 本文結(jié)合數(shù)字全息干涉技術(shù)和數(shù)字圖像處

2、理方法測量了電化學(xué)反應(yīng)中電極/溶液界面處溶液的濃度變化分布。由于在全息干涉測量中引入載波條紋，所以能夠方便地應(yīng)用傅里葉分析方法分析計(jì)算干涉條紋的動態(tài)變化。通過對全息干涉圖像序列的分析計(jì)算得到了電極反應(yīng)過程中溶液濃度變化所引起的物光相位變化，并把相位差分布用來描述濃度變化分布。重建的相位差分布圖像比較直觀地再現(xiàn)了電極反應(yīng)過程中電極/溶液界面處溶液的濃度變化，擴(kuò)散層厚度等信息，從而為動態(tài)半定量分析和檢測濃度變化提供了一種新的方法。另外，本文

3、還利用該方法定量測量了單溶質(zhì)溶液的濃度變化。根據(jù)溶液濃度和折射率的對應(yīng)關(guān)系，由相位差分布得到了單一溶質(zhì)溶液的濃度變化分布，從而實(shí)現(xiàn)了對單一溶質(zhì)溶液濃度變化二維分布的定量測量。 為了實(shí)現(xiàn)濃度分布變化的實(shí)時(shí)觀測，本文提出用TI公司生產(chǎn)的視頻處理芯片DM642處理干涉條紋視頻圖像的設(shè)想。結(jié)合光學(xué)干涉測量系統(tǒng)，由DM642完成圖像信號的分析，處理等過程，并通過液晶顯示器顯示測量結(jié)果以實(shí)現(xiàn)對濃度變化的實(shí)時(shí)監(jiān)/檢測。本文以金屬電極的模擬腐蝕