生物组织等效散射颗粒模型及其对光传输的影响

摘要

论文从生物组织的结构特点出发，提出描述生物组织光散射特性的等效散射颗粒模型。在该模型中，将生物组织中的散射体等效为不同尺寸的球形颗粒或椭球型颗粒，并用经典的Mie散射理论描述其散射特性。与现有的模型相比，可以更加精确地反映组织中散射体的尺度分布以及光学参数差异对光散射的影响。通过大量数值计算详细分析了该影响并给出了单散射体、集群散射体的Mie相函数的数值计算结果。该结果能够合理解释HG相函数所不能描述的生物组织后向散射光增强的实验现象。　　基于等效散射颗粒模型，编制了MonteCarlo程序用于模拟板状生物组织中的光传输特性。利用该程序详细讨论了散射系数、吸收系数以及散射体大小等对生物组织内光传输特性的影响。最后，进一步发展了MonteCarlo模型，用于生物组织中光偏振特性的模拟研究，并且数值模拟了自然光和左旋圆偏光入射生物组织时光偏振特性变化过程。　　研究结果表明，以生物组织等效散射颗粒模型为基础的MonteCarlo模型可更加准确地描述生物组织内的光传输过程，同时又为处理生物组织光传输过程中偏振特性的问题提供了有效理论工具。

目录

文摘

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1.绪论

1.1研究背景

1.2生物组织光散射特性和光传输理论研究现状

1.3本文的主要工作

2.生物组织等效散射颗粒模型

2.1生物组织的结构特点

2.2生物组织等效散射颗粒模型

2.3描述生物组织散射特性常用的理论

2.4 Mie散射理论

2.5旋转椭球体的散射

2.6本章小结

3.基于等效散射颗粒模型的散射相函数的研究

3.1散射相函数

3.2 Mie散射的数值计算

3.3 Mie散射的计算结果分析

3.4旋转椭球体散射光强的数值分析

3.5本章小结

4.光在生物组织内部的传输特性的Monte Carlo模拟研究

4.1 Monte Carlo方法

4.2服从特定概率分布的随机数的产生

4.3光在生物组织内部传输特性的Monte Carlo模拟

4.4基于等效散射颗粒模型的Monte Carlo方法模拟光在板状生物组织内部的传输特性

4.5本章小结

5.Monte Carlo方法模拟光在生物组织内传输时的偏振特性

5.1光在生物组织内传输时的偏振特性的研究进展

5.2光在生物组织内传输时的偏振特性的理论分析

5.3一次散射的数值模拟

5.4光在生物组织内传输时的偏振特性的Monte Carlo模拟

5.5本章小结

6.结论和展望

6.1结论

6.2展望

致谢

参考文献