Спекл-коррелометрия полного поля: методы и приложения в диагностике случайно-неоднородных сред

• Автор: Виленский, Максим Алексеевич
• Шифр специальности: 01.04.21
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2010
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 175 с. : ил.

Оглавление
ВВЕДЕНИЕ
Цель и задачи исследований :
Научная новизна работы:
Положения и результаты, выносимые на защиту:
ГЛАВА I. ОБЗОР ОПТИЧЕСКИХ МЕТОДОВ ЗОНДИРОВАНИЯ СЛУЧАЙНО-НЕОДНОРОДНЫХ СРЕД
ГЛАВА II. СПЕКЛ-ДИАГНОСТИКА МНОГОКРАТНО РАССЕИВАЮЩИХ СРЕД С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ ЧАСТОТНО-МОДУЛИРОВАННОГО ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ
2.1. Методы низкокогерентного зондирования многократно рассеивающих сред
2.2. Эффект подавления спеклов в условиях многократного рассеяния частично модулированного лазерного излучения: феноменологическая модель
■ 2.3. Методика проведения эксперимента
2.4. Обсуждение полученных результатов
ГЛАВА III. ИССЛЕДОВАНИЕ КРИТИЧЕСКОГО ПОВЕДЕНИЯ ГРАНИЦ РАЗДЕЛА ФАЗ В ПОРИСТЫХ СЛОЯХ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ СПЕКЛ-КОРРЕЛОМЕТРИЧЕСКОГО МЕТОДА
3.1 Критического поведения границ раздела фаз в пористых средах.
3.2 Методика проведения эксперимента
3.2.1 Анализ макроскопической динамики фронта на начальном и конечном временах капиллярного подъема
3.2.2 Анализ микроскопической динамики фронта на стадии закрепления (результаты анализа бинаризованных изображений при некогерентном освещении)
3.2.3 Анализ микроскопической динамики фронта (результаты спекл-корреляционного анализа)
3.4. Интерпретация полученных экспериментальных результатов
3.5 Краткие выводы

ГЛАВА IV. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ АПРОБАЦИЯ ЭНДОСКОПИЧЕСКОГО МЕТОДА СПЕКЛ-КОРРЕЛОМЕТРИИ ПОЛНОГО ПОЛЯ ДЛЯМОИИТ О РИНГА МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ КРОВИ в ПОВЕРХНОСТНЫХ СЛОЯХ ВНУТРЕННИХ ОРГАНОВ
4.1. Методы изучения микроциркуляторного русла
4.2. Методика проведения эксперимента
4.3. Калибровка спекл-коррелометрической системы
4.4. Оценка метода спекл-коррелометрии полного поля в исследованиях на животных
4.5. Обсуждение экспериментальных результатов
4.6 Краткие выводы
ГЛАВА V. ИССЛЕДОВАНИЕ КОРРЕЛЯЦИОННЫХ СВОЙСТВ ФЛУКТУАЦИЙ ИНТЕНСИВНОСТИ ЛАЗЕРНОГО ИЗЛУЧЕНИЯ, РАССЕЯННОГО СЛОЯМИ ДПЖК КОМПОЗИТОВ НА РАЗЛИЧНЫХ СТАДИЯХ ФОРМИРОВАНИЯ ИХ СТРУКТУРЫ В ПРОЦЕССЕ РАЗДЕЛЕНИЯ ФАЗ
5.1 Квазиупругое рассеяние света нестационарными случайнонеоднородными средами
5.2. Методика проведения эксперимента
5.4 Модели квазиупругого рассеяния лазерного излучения слоями ДПЖК композитов
5.4.1. Режим однократного рассеяния
5.1.2. Режим многократного рассеяния
5.4.3. Моделирование статистических и корреляционных свойств рассеянного излучения при зондировании ДПЖК слоев
5.5 Краткие выводы
Заключение
Список литературы:
ВВЕДЕНИЕ

В настоящее время методы статистического и корреляционного анализа динамических спеклов широко применяются в материаловедении, медицине, биологии, химии и других областях современной науки. Данные методы, предполагающие анализ флуктационной составляющей лазерного излучения, рассеянного зондируемым объектом, излучения, базируются на совокупности наиболее значимых фундаментальных и прикладных результатов, полученных в последние десятилетия в статистической оптике и оптике случайно-неоднородных сред. В них используются различные подходы к анализу многократно рассеянных световых полей, формируемых при взаимодействии когерентного или частично когерентного зондирующего излучения с объектами со слабоупорядоченной структурой. Формируемые при многократном рассеянии лазерного излучения спекл-поля обладают высокой чувствительностью к изменениям конфигурации ансамбля рассеивающих центров в зондируемом объеме, обусловленным нестационарным характером исследуемой среды. Анализ последовательностей изображений динамических спеклов, отображающих эволюцию структуры зондируемого объекта в процессе зондирования, позволяет на основе решения обратной задачи многократного квазиупругого рассеяния лазерного света в зондируемой среде определить структурные и динамические характеристики рассеивающих центров (в частности, установить тип их движения, определить их подвижность, выражаемую в зависимости от типа движения через значения средней скорости или коэффициента трансляционной диффузии, оценить эффективные значения концентрации и среднего размера рассеивателей и т.д.). С учетом возможностей современных специализированных ПЗС и КМОП устройств для обработки изображений, обработку и анализ последовательностей спекл-модулированных изображений можно осуществлять в режиме реального

объекта может быть получена в результате анализа зависимости контраста (получаемых спекл-модулированных изображений поверхности объекта) от времени экспозиции.
Методические основы данного подхода, называемого в англоязычной литературе LASCA (Laser Speckle Contrast Analysis, анализ контраста лазерных спеклов) или full-field speckle technique, впервые разработаны А. Фершером и Д. Дж. Брайерсом [51,52]. Схема диагностической системы, реализующей данный принцип, приведена на рис. 1.7.