基于米氏散射細(xì)胞粒徑分布的測量.pdf

1、目的:
　　 1.通過把細(xì)胞等效成球形散射體,探討了細(xì)胞的米氏散射特性。
　　 2.通過MATLAB程序語言編寫細(xì)胞散射光強(qiáng)算法,探討細(xì)胞米氏散射影響因素。
　　 3.通過模擬細(xì)胞散射光強(qiáng),探討應(yīng)用光學(xué)散射的方法來反演細(xì)胞大小的可行。
　　 4.通過CCD測量人紅細(xì)胞的散射光強(qiáng),設(shè)計(jì)一種測量紅細(xì)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(xì)胞的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)出發(fā),提出用等效散射顆粒模型描述人細(xì)胞的光散射特性,并引入經(jīng)典的Mie散射理論對人紅細(xì)胞等效為球形散射顆粒的散射體對光的散射進(jìn)行理論分析,同時(shí)運(yùn)用瑞利散射和夫瑯和費(fèi)散射對細(xì)胞顆粒進(jìn)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(jìn)行了理論分析。
　　 2.根據(jù)人細(xì)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(xì)胞大小對前、后向散射光強(qiáng)分布的

3、影響,同時(shí)分析了細(xì)胞散射光強(qiáng)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(xì)胞分成十二個(gè)大小等級,其大小設(shè)為1至12微米等級,每個(gè)微米等級代表一種不同大小的細(xì)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(xì)胞散射的反演算法。
　　 4.應(yīng)用2160個(gè)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(xì)胞的散射光強(qiáng),通過測量人紅細(xì)胞散射光強(qiáng)的五次,取其散射光強(qiáng)平均值作為紅細(xì)胞散射的實(shí)際光強(qiáng)值,在MATLAB算法程序下進(jìn)行細(xì)胞粒徑分布測量。
　　 結(jié)果:
　　 1.當(dāng)無因次粒徑接近0時(shí),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(xì)胞的散射光強(qiáng)主要集中在前向散射上,后向散射非常弱,在醫(yī)學(xué)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(xì)胞溶液中,散射光強(qiáng)的大小主要來自于粒徑

5、最大的那些細(xì)胞。
　　 2.隨著無因次粒徑的增大,散射光強(qiáng)的垂直分量和平行分量逐漸重合,當(dāng)無因次粒徑達(dá)到5以上時(shí),可以用任一分量來代表散射光強(qiáng)。
　　 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(xì)胞

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

7、0微米間,精確到1微米,細(xì)胞主要分布在4～11微米間,細(xì)胞大小分布三個(gè)較大值為5微米、7微米、10微米,其中大小為5微米的細(xì)胞其數(shù)量個(gè)數(shù)為1226個(gè),大小為7微米的細(xì)胞其數(shù)量個(gè)數(shù)為1231個(gè),大小為10微米的細(xì)胞其數(shù)量個(gè)數(shù)為1243個(gè)。
　　 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(fèi)衍射理論,瑞利散射理論的實(shí)用范圍及相互關(guān)系進(jìn)行了歸納。
　　 2.給出了Mie散射理論的基本公