基于米氏散射細胞粒徑分布的測量.pdf

1、目的:
　　 1.通過把細胞等效成球形散射體,探討了細胞的米氏散射特性。
　　 2.通過MATLAB程序語言編寫細胞散射光強算法,探討細胞米氏散射影響因素。
　　 3.通過模擬細胞散射光強,探討應用光學散射的方法來反演細胞大小的可行。
　　 4.通過CCD測量人紅細胞的散射光強,設計一種測量紅細胞粒徑分布的方法。
　　 方法:
　　 1.根據(jù)顆粒等效散射模型及理論,給出了光散射的多種常用模

2、型,并從生物細胞的結(jié)構(gòu)特點出發(fā),提出用等效散射顆粒模型描述人細胞的光散射特性,并引入經(jīng)典的Mie散射理論對人紅細胞等效為球形散射顆粒的散射體對光的散射進行理論分析,同時運用瑞利散射和夫瑯和費散射對細胞顆粒進行了近似處理,還引入了近似Eikonal理論對等效為旋轉(zhuǎn)橢球體的散射體對光的散射進行了理論分析。
　　 2.根據(jù)人細胞的散射特性,用MATLAB程序語言編寫了Mie散射的MATLAB程序,討論了細胞大小對前、后向散射光強分布的

3、影響,同時分析了細胞散射光強的垂直分量和平行分量隨角度的變化情況,模擬了消光系數(shù)在不同折射率下隨無因次參量x的變化曲線。
　　 3.把細胞分成十二個大小等級,其大小設為1至12微米等級,每個微米等級代表一種不同大小的細胞,取散射角為3～7.5度,3.7～8.2度,4.5～9度,5.2～9.7度,用MATLAB程序語言來編寫細胞散射的反演算法。
　　 4.應用2160個像敏單元,像敏單元大小為14umX14um,相鄰像元中

4、心距為14um的CCD來測量人紅細胞的散射光強,通過測量人紅細胞散射光強的五次,取其散射光強平均值作為紅細胞散射的實際光強值,在MATLAB算法程序下進行細胞粒徑分布測量。
　　 結(jié)果:
　　 1.當無因次粒徑接近0時,前向散射和后向散射幾乎相等。隨著無因次粒徑的增大,生物細胞的散射光強主要集中在前向散射上,后向散射非常弱,在醫(yī)學測量上前向散射光的探測更具有可行性。在不同粒徑的多種細胞溶液中,散射光強的大小主要來自于粒徑

5、最大的那些細胞。
　　 2.隨著無因次粒徑的增大,散射光強的垂直分量和平行分量逐漸重合,當無因次粒徑達到5以上時,可以用任一分量來代表散射光強。
　　 3.非吸收性顆粒消光系數(shù)曲線振蕩明顯,呈現(xiàn)一系列極大值和極小值,二極值中還有很多毛刺,隨著無因次粒徑的增大消光系數(shù)趨向于2。吸收型顆粒的消光系數(shù)曲線的振蕩顯著減弱,曲線較平滑,隨著無因次粒徑的增加,消光系數(shù)也很快趨向于2。
　　 4.反演角度為3～7.5度間,細胞

6、等級為1、2、3、4、5微米的細胞其實際分布與理論分布出現(xiàn)了一定的波動,反演角度為3.7～8.2度問,細胞等級為1、2、3、4微米的細胞其實際分布也與理論分布出現(xiàn)了一定的波動,而在反演角度為4.5～9和5.2～9.7間,細胞等級的理論分布都與實際分布吻合較好。尤其反演角度取5.2～9.7度時,細胞粒度分布擬合精確度已達99％,效果很好。
　　 5.MAILAB算法程序計算人紅細胞粒徑分布結(jié)果為:可以測出人紅細胞的大小尺寸為1～2

7、0微米間,精確到1微米,細胞主要分布在4～11微米間,細胞大小分布三個較大值為5微米、7微米、10微米,其中大小為5微米的細胞其數(shù)量個數(shù)為1226個,大小為7微米的細胞其數(shù)量個數(shù)為1231個,大小為10微米的細胞其數(shù)量個數(shù)為1243個。
　　 結(jié)論:
　　 1.介紹了微粒光散射理論的基本原理,對Mie氏散射理論、夫朗和費衍射理論,瑞利散射理論的實用范圍及相互關系進行了歸納。
　　 2.給出了Mie散射理論的基本公