客户成功案例
利用激光光片成像深海生物
挑战
完全的黑暗、极端的高压和低温交织在一起，使深海成为一个独特的环境，但令人惊讶的是，这里却孕育着一个异常繁忙且复杂的生态系统。这里栖息着令人惊叹且种类繁多的生物，科学家们正致力于深入了解它们。 蒙特雷湾科研 （MBARI）的一个跨学科科研 （生物启发实验室）致力于研究这些生物的形态与功能，包括其生物力学特性及其与流体环境的相互作用。 这项工作面临诸多挑战，因为这些生物通常结构纤细、半透明，极易因物理联系 被带到水面而受损。虽然团队在轻柔采集标本并迅速在实验室环境中进行研究方面取得了一些成功，但能够在这些生物原生的深海栖息地对其进行成像和分析仍是必要的。
解决方案
科研 Joost科研 ）表示：“我们在实验室中开发了一套用于成像的实验台光学装置，其中包括一种标准的粒子成像测速法（PIV），用于观察因生物游动及其他动作而产生的水流细节。随后，我们着手将这一系统整合到一款紧凑、坚固的仪器中，该仪器可安装在遥控潜水器（ROV）上，下潜深度可达4公里。” 这款名为DeepPIV的仪器利用一束厚度仅1毫米的激光照射样本，并通过数码相机捕捉二维图像。通过移动整个载具及仪器相对于目标生物的位置，再结合图像重建技术，即可生成三维扫描图像。该团队选用了连续波（CW）激光器（高意 Genesis）作为光源，该激光器在639纳米波长下具有2瓦的低噪声输出，选择理由如下。丹尼尔斯解释道：“抵达深海生物体上的微弱光线多为蓝光或绿光——它们从未接触过红光，且绝大多数对红光完全不敏感。因此，我们的技术绝不会以任何方式干扰它们的自然行为。” 他补充道，为了以每秒高达60帧的速率照亮55厘米×30厘米的图像，他们需要至少2瓦的功率。此外，激光器必须坚固可靠，且不会出现意外停机。他还指出，指向稳定性和TEM00光束剖面是实现从防水保护外壳到ROV关节臂末端高效光纤耦合的另外两个关键要素。
结果
深海中最精致的结构之一，是如水螅虫等动物分泌的粘液状结构，这些结构既用于捕食，也用于躲避捕食者。 MBARI团队利用其DeepPIV系统成功开展的一项研究，生成了一些此类粘液结构的高分辨率3D图像，揭示了它们在结构和功能方面的细节（参考文献）。该系统主要部署在蒙特雷峡谷深处，额定工作深度为4000米。在近6000磅每平方英寸（psi）的压力下，这无疑是一个高压科研 ！
“我们利用波长为639纳米、功率为2瓦的连续波激光，对微小生物的结构和运动进行成像，并在数千米深的海底运行该系统。”
——乔斯特·丹尼尔斯，科研 ，蒙特雷湾水族馆科研 ，加利福尼亚州莫斯兰丁
图1：一种巨型水螅虫——深海水螅虫（Bathochordaeus stygius）——栖息在其黏液巢中，被DeepPIV激光片照亮。版权归Kakani Katija / MBARI所有。