和分别为域均匀分布的独立随机数 ， 散射角则由Henyey-Greenstein相位函数控制 ， 又考虑到散射是关于原传播方向轴对称的 ， 所以方位角为到之间均匀分布 。
根据随机抽样 ， 散射之后的方向角可以由下式决定：5） 散射后位置的决定6） 边界的处 。

14、理光子通过如上(1)(5)过程有可能到达边界 。
如果根据坐标值的判断光子已经到达边界 ， 则必须考虑当光子传输跨越不同组织体边界时将发生的内反射 ， 发生内发射的概率由Fresnel反射系数决定 。
在MC模拟中 ， 光子在边界的内反射的发生由一个域均匀分布的独立随机数决定 。
若， 光子被内反射；否则 ， 光子溢出而对边界测量点作出贡献 。
当发生内反射时 ， 反射光子的新行进方向由反射定律决定 。
组织中光传播的MC simulation 的基本优势：1） 实现简单 ， 模拟准确 ， 其运行过程只需组织体的几个局部光学参数；2） 可模拟任意几何形状、边界条件和光学参数分布下的光传播行为；3） 能够在输出中自然地引入本征的泊松噪声性能 ，。

15、从而有效地建立实验统计模型 。
三、（1）画出双积分球技术测量系统示意图 ， 并说明其与单积分球相比的优缺点；（2）简要描述应用双积分球测量得到生物组织光学特性参数的测量过程 。
（8分）答：（1）双积分球测量系统示意图如下：样品D1D2D3左面接收扩散反射光的积分球被称之为反射球 ， 而右面接收扩散透射光的积分球被称之为透射球 ， 样品位于二球之间 ， 需要三个探测器D1、D2和D3 ， 分别探测扩散反射光、扩散透射光和准直透射光 。
与单积分球相比 ， 双积分球系统的优点是：可以同时测量组织的漫反射、漫透射和准直透射光强；和单积分球相比优点显而易见；缺点如下：1）对两个积分球和三个探测器的一致性要求较高；2）两个球之间可能会 。

16、有“串音”(Cross talk)问题出现：即进入到第二个球的透射光又反射回组织并再次透射入第一个球内 ， 并被作为漫反射光测量到 。
（2）将待测样品放置于反射球和透射球之间 ， 通过D1检测器得到扩散反射光强 ， 通过D2检测器得到扩散透射光强 ， 通过D3检测器得到准直透射光强 。
在已知样品厚度和折射率的情况下 ， 利用逆蒙特卡罗或逆倍增法（IAD ， inverse Adding-Doubling ， 或加倍法）对由上述扩散反射、扩散透射和准直透射光强这些测量量去反算组织的光学参数：吸收系数、散射系数、简化散射系数和各项异性因子 。
四、画图说明photomultiplier tube(PMT) 内部结构 ， 并说明其工作原理 。

17、及PMT的优缺点 。
（10分）光电倍增器利用的是外光电效应 ， 是把微弱的输入光转换为电子并使电子获得倍增的电真空器件 ， photomultiplier tube(PMT) 内部结构简图如下：光电倍增管主要由：1）密封在真空内的光电阴极（photocathode）：把光转换称电子（光电子）；2）打拿极（dynode）：实现电子倍增；3）阳极（anode）：输出电流 。
PMT工作原理为：1）首先光电阴极吸收光子并产生外光电效应而发射光电子；2）光电子在外电场的作用下被加速并撞击到打拿极后产生二次电子发射 ， 二次电子又在电场的作用下被加速碰到下一级打拿极而产生更多的二次电子 ， 随着打拿极数目的增加 ， 二次电子的数 。

18、目也得到倍增；3）最后由光电阳极接收并产生电流输出信号 。
PMT优点为：PMT具有从紫外到近红外区域的很高的光谱响应灵敏度 ， 相当大的动态范围（约为60dB)）和高的响应频率(几百兆赫兹) ；另外 ， PMT还具有大光敏面积,因此适合于较大面积的探测 。
PMT缺点为：体积庞大、量子效率较低、需要高压电源（上千伏） ， 另外为了降低热噪声 ， 有些PMT要加有制冷甚至磁屏蔽.五、（1）根据葡萄糖吸收光谱在NIR区的特点 ， 简要说明近红外光谱测量血糖浓度时测量波段的选择原因 。
（2）并请简述近红外光谱定量测量血糖浓度的流程及步骤 。
（10分）答：（1）葡萄糖是己醛糖 ， 分子式为C6H12O6 。
葡萄糖分子结构中包含有多个羟基 。

19、（OH）和甲基（CH） ， 均为能在近红外光谱区产生吸收的主要含氢官能团 。
根据葡萄糖分子（血糖）吸收光谱在NIR区的特点 ， 为利用近红外光谱测定血糖浓度提供了理论依据：1）葡萄糖吸收比水弱很多；2）在此波段内（10001500nm）内相对比较平坦；3）在2000nm之后有吸收峰（是由基频振动引起的）；4）在11001300nm处存在二阶倍频吸收；5）在15001800nm处存在着一阶倍频吸收 。

稿源：(未知)

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标题：生物医学|生物医学光子学试题及答案( 三 )