Monte-Carlo仿真酒精特征波长光子在皮肤中的传输规律及光纤探头设计

来源 :山东大学学报(理学版) | 被引量 : 0次 | 上传用户:hljsd
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用蒙特卡罗(Monte-Carlo)方法研究酒精特征波长的光子在皮肤组织中的传输规律,从而确定酒精光谱的最佳检测距离,为应用近红外光谱进行人体酒精无创检测提供理论依据。通过建立皮肤4层结构模型,确定了在酒精特征波长(1 694 nm、1 735 nm、2 266 nm、2 308 nm)下该模型的光学参数。利用Monte-Carlo方法对该模型仿真可得到结论:1 694 nm、1 735 nm波长光子的最佳检测半径为650μm,2 266 nm、2 308 nm波长光子的最佳检测半径为450μm;半径在200~1000μm之间时,出射点的光子密度随检测半径的增加呈幂函数形式递减,检测到的光子数随检测宽度的增加大致呈线性递增。利用上述结果,设计了用于人体酒精无创检测的光纤探头,选用TE制冷型的InGaAs检测器作为光子检测器。 The Monte-Carlo method was used to study the transmission law of photons in the characteristic wavelength of alcohol in the skin tissue to determine the optimal detection distance of the alcohol spectrum and provide a theoretical basis for the noninvasive detection of human alcohol using near infrared spectroscopy. The optical parameters of the model at the characteristic wavelength of alcohol (1 694 nm, 1 735 nm, 2 266 nm, 2 308 nm) were determined by establishing a 4-layer skin model. The Monte-Carlo simulation results show that the best detection radius of photon at 1 694 nm and 1 735 nm is 650 μm, the best detection radius of photon at 2 266 nm and 2 308 nm is 450 μm, and the radius at 200 ~ 1000μm, the photon density at the exit point decreases with the increase of the detection radius as a power function, and the detected photon number increases linearly with the increase of the detection width. Based on the above results, a fiber probe for human noninvasive detection of alcohol was designed. TE-cooled InGaAs detector was chosen as photon detector.
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