光學(xué)共焦顯微鏡振鏡掃描策略研究.pdf_第1頁
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文檔簡介

1、光學(xué)共焦顯微鏡以其特有的噪聲抑制特性和高軸向分辨力而廣泛應(yīng)用于微結(jié)構(gòu)表面形貌測(cè)量及生物樣品觀察,是最具影響力的測(cè)量儀器之一。目前,基于振鏡掃描的光學(xué)共焦顯微鏡采用的掃描策略是光柵式掃描策略,該掃描策略具有掃描運(yùn)動(dòng)重復(fù)性好、三維表面形貌測(cè)量數(shù)據(jù)重構(gòu)容易的優(yōu)點(diǎn)。但是由于光柵式掃描策略采用的掃描控制波形是鋸齒波,導(dǎo)致掃描速度提高困難,并且在振鏡掃描運(yùn)動(dòng)中,振鏡加速度突然增加會(huì)對(duì)振鏡造成沖擊,損傷振鏡,減小振鏡使用壽命,從而導(dǎo)致系統(tǒng)可靠性提高困

2、難。光柵式掃描策略的掃描視場(chǎng)是方形的,而光學(xué)系統(tǒng)有效視場(chǎng)是圓形的,采用光柵式掃描策略存在著對(duì)于光學(xué)視場(chǎng)利用不充分的問題。
  本課題針對(duì)上述問題開展了振鏡控制模型建立、光柵式掃描控制波形特點(diǎn)分析等工作,目的是提出能夠擴(kuò)大掃描視場(chǎng)、提高掃描速度和系統(tǒng)可靠性的掃描策略,解決光柵式掃描策略存在的問題,為光學(xué)共焦顯微鏡振鏡掃描策略提供新思路。
  本課題完成的主要內(nèi)容如下:
 ?。?)完成了光學(xué)共焦顯微鏡三維掃描成像畸變分析。

3、依據(jù)光學(xué)共焦顯微成像原理,分析了基于檢流式振鏡光學(xué)共焦顯微鏡橫向掃描畸變產(chǎn)生的主要原因,即振鏡偏轉(zhuǎn)角度與掃描視場(chǎng)非線性映射關(guān)系。
 ?。?)建立了檢流式振鏡系統(tǒng)控制模型。首先分析檢流式振鏡系統(tǒng)工作原理,基于對(duì)振鏡工作原理的分析建立了其控制模型,并用MATLAB進(jìn)行仿真實(shí)驗(yàn),完成了振鏡系統(tǒng)動(dòng)態(tài)特性分析。仿真實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明檢流式振鏡系統(tǒng)對(duì)正弦信號(hào)的跟蹤性能優(yōu)于鋸齒信號(hào)。然后針對(duì)光柵式掃描存在的問題,提出了圓周式掃描策略,實(shí)驗(yàn)表明,圓周式

4、掃描策略掃描視場(chǎng)擴(kuò)大了57%,數(shù)據(jù)有效利用率可達(dá)100%,掃描速度提高了9%,振鏡在掃描運(yùn)動(dòng)中,沒有沖擊產(chǎn)生,不會(huì)對(duì)振鏡造成損傷,因而提高了振鏡系統(tǒng)可靠性。
  (3)設(shè)計(jì)并搭建了光學(xué)共焦顯微鏡振鏡掃描單元。首先完成了光學(xué)共焦顯微鏡振鏡掃描單元硬件設(shè)計(jì),包括光路設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)及控制系統(tǒng)設(shè)計(jì),并進(jìn)行了安裝調(diào)試;然后使用LabVIEW軟件編寫了光學(xué)共焦顯微鏡測(cè)量軟件,包括三維掃描模塊、傾斜校正模塊、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)與處理模塊及臺(tái)階高度計(jì)算模塊

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