高速调焦荧光光谱层析成像法重建微流动三维温度速度场

微流动状态下流体的温度、速度等相关物理参数的测量对理解物质在微米尺度下的状态和行为，揭示微尺度系统中能量输送与转换的基本规律具有重要的意义。本项申请提出高速调焦荧光光谱层析成像技术，采用逐层调焦成像方式弥补了现有的微流体中体光源照射方式带来非聚焦层杂散光干扰的固有缺陷。利用Rhodamine B不同光谱段光强比值以消除微流体中荧光染料的浓度和激光强度变化的影响。将新颖的液体变焦透镜融入微流动光学系统，解决了传统的机械调焦方式速度慢的问题，对微流动系统三维温度、速度场分布实现在线可视化表征。该测量方法和技术对微流动系统的理论研究和工程应用极具重要的作用和广泛的应用前景。

提出了基于计算光学分层显微成像法与激光诱导荧光测温法相结合的方法，实现了微通道三维温度场的重建。该方法不仅可以应用于微流体温度场的测量，还可以推广到对火焰三维温度场进行重建。当微通道内示踪粒子浓度较大时，流体的透光性大大降低，光学方法由于不能对非透明的流场进行成像，这限制了它们的应用。结合超声成像和粒子图像测速技术，通过分析微泡或其它示踪粒子的背向散射射频数据，获得了非透明流场的速度信息。对超声声束扫描速度及扫描方向引起的速度计算值的误差进行了定量分析。同时，针对所产生的误差提出了矫正方法并通过实验对该矫正方法进行了验证。. 已在国内外学术刊物上发表论文共 10 篇，其中被SCI 收录3 篇，SCI 刊源录用1 篇，EI 收录5 篇，申请发明专利一项。课题组还积极开展国内外的学术交流和合作，申请人周宾博士于2010年和2012年先后应邀访问了英国Leeds大学，帝国理工大学，对所开展的多相流测试技术进行了学术交流，参加国际会议1 人次，参加国内学术会议6 人次。