用Monte Carlo方法研究光源附近的空间分辨漫反射

论文题目: 用Monte Carlo方法研究光源附近的空间分辨漫反射

论文类型: 硕士论文

论文专业: 光学

作者: 田会娟

导师: 刘迎

关键词: 生物光学,光学参数,相函数,模拟,空间分辨漫反射

文献来源: 天津大学

发表年度: 2005

论文摘要: 生物组织的空间分辨漫反射问题在实验和理论上已被研究了许多年,这些研究已经证实空间分辨漫反射率的测量能够用来测定生物组织的光学特性。目前普遍采用的理论方法包括漫射近似和Monte Carlo模拟。由于漫射近似理论本身的局限性,在论文中我们主要采用Monte Carlo方法研究光源附近的漫射光子的分布,深入、系统地研究了不同的光学参数以及不同光源对空间分辨漫反射率的影响,并与解析的理论模型作了比较。首先对不同的相函数进行了系统地介绍,由相似关系引入了各个相函数的各阶参数,重点介绍了二阶参数和三阶参数。根据二阶参数与一阶矩的关系,我们提出了各个相函数的适用范围。其次,我们系统地介绍了Monte Carlo方法发展的历史及其作用,详细地描述了Monte Carlo模拟光子在生物组织中传输过程。接着,我们采用Monte Carlo方法研究了光源附近的空间分辨漫反射。提出了在光源与探测器间距不同的范围内,描述组织光学特性的参数不同,在光源与探测器间距远大与几个输运平均自由程时,可以用三个参数来描述:吸收系数、有效散射系数和平均折射率;在几个平均自由程范围内,需要引入新的参数——二阶参数γ;在近光源附近,为了提高求解的精确性,除了二阶参数外,我们还需要引入更高阶参数来描述。最后,为了解决不同的问题,我们修改了原有模拟程序,用介质内的各向同性点光源来代替笔型光束。本论文中,我们首次比较了不同光源对空间分辨漫反射率的影响,并且验证了漫射近似、P3近似理论在一定范围的有效性。

论文目录:

摘要

ABSTRACT

第一章绪论

1.1 生物组织中光子传输问题研究

1.2 本论文的主要工作与创新

第二章生物组织的散射相函数

2.1 光与组织相互作用的物理现象及组织光学参数

2.2 散射相函数及其Legendre 矩

2.3 几种常用的散射相函数

2.4 相似关系和组织参数

2.5 相函数的选择

小结

第三章 Monte Carlo 方法及其在生物组织中的应用

3.1 Monte Carlo 方法的主要思想

3.2 模拟光子传输的主要步骤

小结

第四章空间分辨漫反射近似解

4.1 空间分辨漫反射

4.2 漫反射率的漫射近似解

4.3 漫反射率的P_3 近似解

小结

第五章用Monte Carlo 方法研究空间分辨漫反射

5.1 组织光学参数对空间分辨漫反射率的影响

5.2 相函数及其参数对空间分辨漫反射率的影响

5.3 不同光源对空间分辨漫反射的影响

5.4 P_3近似与模拟结果相比较

小结

第六章总结与展望

参考文献

硕士期间发表论文和参加科研情况说明

致谢

发布时间: 2007-04-17

参考文献

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用Monte Carlo方法研究光源附近的空间分辨漫反射

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