基于高光谱干涉技术珍珠层成像分析方法上

基于高光谱干涉技术珍珠层成像分析方法上

研究团队成功研发出一种创新的光学技术 —— 高光谱干涉断层扫描技术。这项技术融合了多角度与偏振分辨高光谱成像以及光学干涉建模，能够快速且无损地从众多珍珠母贝和其他层状材料样本中，精准提取纳米级别的结构信息。

研究人员以红鲍鱼和彩虹鲍鱼这两种不同物种的软体动物壳内的珍珠母贝为研究对象，惊喜地发现了软体动物的年龄和珍珠母贝中霰石片厚度之间，存在着一种此前未被认知的关联。

高光谱干涉断层扫描技术具有广阔的应用前景。在气候科学领域，化石壳里珍珠母片的厚度能够反映古代海水温度，该技术可助力相关研究；在仿生力学方面，珍珠母贝的层状结构为研发具备出色强度和韧性的工程材料带来灵感，这项技术也将发挥重要作用。

理解和表征珍珠层和其他生物材料的结构具有深远而令人惊讶的意义。

珍珠层中相邻小片的横向间隙在纳米级，远小于可见光波长，所以文石 / 有机结构类似薄膜组装体，贝壳表面颜色主要源于薄膜干涉效应。但珍珠层在小片厚度和表面形貌上并不均匀，这使其拥有彩色外观。

HIT 技术利用高光谱相机，从壳的多个区域同步获取与角度相关的反射光谱，进而推断出物理布拉格结构。在 HIT 中，用准直宽带光源捕获主要镜面反射光，舍弃因表面不均而散射或反射的光，相机前的线性偏振器能独立捕获 s 和 p 偏振反射。所得测量光谱可通过薄膜光学技术建模，避免了对复杂散射过程的建模，并将结构参数拟合到光谱。

在贝壳各点，珍珠层片厚度未知但预计呈正态分布。HIT 在每个像素处测得的光谱反射率，是众多珍珠层片堆的宏观响应，因单个片堆面积远小于每个像素的测量面积。给定 MTT 和片厚度无序度等输入变量，就能得出珍珠层的模拟反射光谱。

我们依据给定的 MTT 和 σ 值，生成薄膜模拟，其中交替的霰石 / 有机层厚度从正态分布随机选取，计算各模拟反射光谱时考虑高光谱相机收集光学元件的角度分布，生成的集合光谱是特定 MTT 和 σ 值所有模拟的平均值。针对 150 至 600nm 内 91 个 MTT 值和 14 个从 5 到 70nm 的 σ 值进行操作。

通过对一个贝壳上多个位置的珍珠层横截面进行扫描电子显微镜（SEM）测量来验证 HIT 准确性，SEM 和高光谱测量的 MTT 误差在约 15 纳米以内，σ 误差在 5 纳米以内。

以象科技由西安光机所光学博士团队，行业资深专家，光谱软件算法团队，光学应用博士等相关人员共同发起成立的科技型公司，目前投产市场可见光、近红外、短波中红外高光谱相机，实现国产化，突破进口技术壁垒，打破进口短波红外高光谱相机的技术限制。

以象科技是一家集研发、生产、销售于一体的科技型公司。目前经营产品有激光共聚焦，激光散斑血流成像仪，光谱仪，高光谱相机等光学产品。研发中心设立于西安，销售网络、完善售后服务机构设立覆盖全国。

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        以象科技凭借其团队、创新的产品以及完善的运营模式，在光学技术领域正稳步前行，未来有望在国内乃至全球市场上取得更为辉煌的成就，为推动光学科技的进步与应用普及做出更多的贡献。