激光扫描实时共聚焦显微成像系统设计

共聚焦扫描显微镜已成为生物医学和材料科学领域研究中非常有价值的一种工具.本文给出了一种反射型激光扫描共聚焦显微成像系统的系统结构和具体设计.采用多面体转镜进行水平扫描,摆镜进行垂直扫描.利用商品透镜设计了光学扫描中继系统,采用光电倍增管作为激发出的荧光探测器,同时给出了数据采集和扫描同步控制系统的组成与设计.利用CODE V优化光学扫描系统以获得尽可能小的扫描光斑尺寸和较大的视场,并综合考虑了采样频率、扫描速度和探测器对整个系统性能的影响,从而给出了该型共聚焦显微成像系统的相互匹配的设计参量.分析结果表明:共聚焦扫描系统设计合理可行|从光学扫描系统到PMT探测单元的各项技术指标得到优化,满足实时探测的要求|该系统具有适应性强,易升级,低成本的技术特点,同时可达到同类商品的技术性能.     

面阵扫描型警戒系统目标探测方法

根据红外面阵探测器的成像特点,提出了一种面阵扫描型警戒系统,该系统的新颖之处在于面阵的旋转会带来目标探测有效像元数目的增加,并使得目标探测信噪比得到提高.描述了使用面阵探测器扫描型警戒系统的系统参数和工作过程,推导了该系统的点扩散模型,分析了目标的成像特点,重点描述和分析了针对本系统特点的目标探测算法,并介绍了其信号处理的硬件结构.实验结果表明,基于面阵探测器的红外搜索系统具有很高目标探测概率,并且能够在强杂波环境中检测弱目标.     

基于衍射光栅的FBG传感系统解调算法分析

研究并实现了一种基于衍射光栅的FBG解调系统,针对该解调系统从理论上分析了光纤内的模式分布,分析了由FBG引起的模式间耦合效应。根据高斯光束经过该系统后的空间光强分布,采用多项式拟合的方法实现了反射光谱峰值定位算法。通过与高精度光谱仪的测量结果对比表明,该解调方法具有较高的波长解调精度和稳定性。由于系统中不存在扫描机构,该技术可以实现较高的动态扫描频率。     

斜光束反射镜扫描系统结构参数的分析

本文针对斜光束反射镜扫描系统一些结构参数的选择作了分析,推出了适合于斜光束反射镜扫描系统的计算公式。并在现有的一些共平面的反射镜扫描系统的计算方法的基础上,根据斜光束的反射镜扫描系统的特点,提出了适于倾斜狭缝像面为圆柱面的情况下的代替圆参数计算方法。因为这一方法是借助于计算机,使用最优化技术进行计算的,所以具有省时,易得到最优结果的特点。故这一方法为该类型的高速摄影机的设计计算提供了方便。     

单模光纤共焦扫描显微系统研究

本文探讨一种使用单模光纤同时作为点源与点探测器的激光共焦扫描显微系统。该系统具有与传统共焦扫描相同的功能，但更容易操作，结构更简单，系统更稳定，文中给出系统的原理设计方案，并对其光学特性进行分析。     

反射式光纤共焦扫描成像的研究

建立了反射式光纤共焦扫描成像系统,分析了光纤－集光透镜参数Ａ及物透镜有效数值孔径等对系统成像分辨率的影响。并在此基础上选择了合适参数的透镜,获得了优化的反射式光纤共焦扫描成像系统,测试结果表明,该系统具有亚微米级横向成像能力,微米级向层析能力,成像稳定性那,它将应用于材料及生物组织三维成像检测中。     

基于局部梯度插值的显微热成像系统微扫描误差修正技术

显微热成像系统可观测、记录分析细微目标的温度变化过程,在需要细微热分析的诸多方面有着广泛的发展前景。由于设备加工及工作过程中存在误差,影响微扫描系统的精度,使得微扫描系统扫描过程中偏离标准位置,故采集得到的四幅低分辨力图像会存在误差,最终影响显微热成像系统高分辨力图像的重建质量。为尽可能降低微扫描误差,文章提出了基于局部梯度插值与预处理相结合的微扫描误差修正技术,通过进行模拟仿真和实验证实该技术可以降低系统微扫描误差,提高系统的空间分辨力。     

用于光学显微成像的无像差双二维微机电系统振镜光束扫描方法

光束扫描系统在光学显微成像中扮演着重要的角色,针对现有光束扫描中继系统尺寸、像差较大以及装调精度要求高的问题,提出一种双二维微机电系统（MEMS）振镜光束扫描方法。该方法采用两片二维MEMS振镜进行光束远心扫描,其中,一片MEMS振镜替代传统中继系统中的scan lens和tube lens,避免像差的引入,缩减系统尺寸,最终完成了小型化、结构简单和无像差的光束扫描系统设计。基于该方法构建了小型化共焦扫描显微镜,并对台阶样品进行扫描成像,验证了该方法的可行性。该方法为光学显微成像提供了一种新型的光束扫描手段,可为光学显微成像技术在深空探测、现场检测和生物医学等领域的进一步应用提供一种新的技术途径。     

飞秒激光倒锥微孔加工的反射式扫描装置设计

基于道威棱镜扫描原理,设计了由高速旋转电机驱动三片K字形排布反射镜组成的反射式扫描装置,并分析了扫描钻孔准确度.结果表明:该扫描装置可用于飞秒激光高准确度环切钻孔系统,钻孔准确度不受光束质量影响,钻孔扫描速度二倍于电机转速且钻孔效率高、兼容多光谱波段;与道威棱镜系统相比,该系统装调准确度要求低,能避免透射系统中色散引起的飞秒激光脉宽展宽现象.测试结果显示该装置可以实现直径0.05~0.2mm、加工准确度小于±2μm倒锥孔的高效率加工.     

以反射物镜作为卫星二维扫描成像扫描镜的新思路

对卫星成像系统的扫描机构的发展概况作了简单的介绍。在此基础上提出了另一种以反射物镜作为成像系统二维扫描机构的新的实施方案 ,并对系统的构成与工作原理、方案的优缺点和可行性进行了分析和讨论。与以往的同类扫描系统相比 ,方案思路新颖 ,方法巧妙 ,具有很高的参考与实用价值     

DG型电子加速器自校正扫描系统的研制

为了提高DG型电子加速器束流扫描均匀度、解决束流中心偏移、提升束流引出效率,开发了一种既可实现X,Y两相互垂直方向均匀扫描又可以实现束流中心自动对中调节的扫描系统。介绍了扫描磁铁及其电源参数的选取依据,阐述了将扫描磁铁和束流校正线圈进行整体式设计的扫描系统扫描电流成形方式及自动对中电路信号调制过程,包括为提高加速器运行安全性而设计的连锁保护信号。产业化现场使用事实已证明,该系统设计完全达到了设计要求,具有优良的扫描均匀度和长时间工作稳定可靠性。     

采用光纤技术实现拉曼光谱和扫描隧道显微镜实时联用测试

设计并制作了与扫描隧道显微镜（ＳＴＭ）探头和拉曼光谱仪相适配的光纤探测装置，该装置采用配有不很短焦距的自聚焦透镜以获得较大的相对孔径，并使用多束光纤以充分利用扫描隧道显微镜探针周围有限空间，提高了拉曼散射光的收集效率，获得具有较高信噪比的拉曼谱图，在该装置的基础上进一步建立拉曼－扫描隧道显微镜联用系统，初步实验表明该联用系统用于实时研究固／气和固／液界面体系是可行的，即利用扫描隧道显微镜可获得固体     

Windows环境下的ICP-AES信息系统

在本实验室开发的ＭＳ－ＤＯＳ下的ＩＣＰ－ＡＥＳ分析信息系统的基础上,进一步发展了Ｗｉｎｄｏｗｓ下图形用户界面的ＩＣＰ－ＡＥＳ信息系统。该系统不仅包括了２８０００余条谱线的信息,还可作ＩＣＰ发射光谱模拟,因而对谱线选择有很大帮助。该系统还有可进行光谱峰位优化的卡尔曼滤波和因子分析的应用程序,并包括了大量的实际光谱扫描实例可供使用中参考,使该系统具有更强的实用性     

共焦显微镜扫描工作台的系统建模与动态分析

共焦显微镜扫描工作台动态模型是研究控制系统的重要依据,它直接影响工作台的重复定位精度.提出了将机械部分和电气部分分开建模的方法,建立了系统数学模型,该方法具有较好的可移植性,建模过程简单,有利于分析系统各环节对系统控制性能的影响.在MATLAB/Simulink下进行仿真,2 s内系统达到了稳定状态,证明了系统具有很好的动态特性,满足控制的要求.     

微扫描显微热成像系统的降采样高分辨力图像重建算法

提出了一种基于降采样模型的显微热图像高分辨力重建算法,该算法通过与三次样条插值放大得到的像素点相比较以补偿微扫描产生的系统误差。仿真和实验结果表明,提出的方法减少了由于微扫描误差所带来的图像重建质量下降,提高了光学微扫描显微热成像系统的空间分辨力,具有较强的实用价值。提出的方法还可以应用到其他光电成像系统中以提高系统空间分辨力。     

扫描型长波红外连续变焦光学系统

基于斯特林制冷式4×288元光伏型碲镉汞二维探测器, 根据红外扫描成像系统原理, 设计了一个扫描型长波红外连续变焦光学系统。根据系统指标要求对光学指标进行分解计算及光学优化设计得到系统的光学参数和外形结构图, 并对扫描光学系统的冷反射进行分析优化。该光学系统采用三次成像的结构, 由变焦望远镜组、扫描摆镜、中继镜组、成像镜组4部分组成, 包含9片透镜和2片反射镜。为了降低校正色差成本, 系统使用了硫系玻璃镜片。光学仿真结果表明:系统在耐奎斯特频率处的全视场光学传递函数大于0.35, 全视场畸变小于2%。最后, 对系统进行了成像实验验证, 结果表明:该系统可以实现30.8~154 mm范围内连续变焦, 变焦过程中目标景物清晰, 细节分辨率高, 无冷反射现象出现, 该系统具有分辨率高、热灵敏度高、像质清晰等特点。     

超短电子脉冲的时空转换测量方法理论研究

分析了超快电子枪处于扫描状态下电子束的传输特性,对飞秒量级的超短电子束脉冲通过偏转扫描系统时的偏转距离等物理量进行了数值计算。计算结果显示:为确保电子束能够顺利通过偏转扫描系统并最后轰击直径为30 mm的荧光屏,必须加一个700~1400 V的初始电压,以便抵消负斜坡扫描电压的作用;700~1400 V的初始电压和负斜坡扫描电压的共同作用,是扫描实验成功的一个前提。扫描实验成功的另一个前提是激发光电阴极的光路和控制扫描的电路之间的同步。讨论了前提一带给同步实验的巨大困难,并设计了一个可以在扫描实验中以较高效率调节光路延时的实验系统,该系统可解决脉宽测量实验中扫描斜坡电压信号和超快电子脉冲的同步难题。     

双光子和多光子共焦显微镜的成像理论

对双光子和多光子共焦扫描显微镜的成像理论作了系统的理论分析,导出了双光子和多光子共焦显微镜成像系统的三维点扩散函数和三维光学传递函数,研究结果表明：双光子共焦显微镜比单光子共焦显微镜具有更高的横向分辨率和纵向分辨率,而多光子共焦扫描显微镜又比双光子共焦扫描显微镜具有更高的空间分辨率. 关键词：     

上转换发光免疫试纸条扫描检测系统研究

研制了一种以上转换发光材料作为标记物的扫描检测系统，有别于传统的测量方法，可做出定量和多重分析.扫描检测系统以扫描方式逐点测量经生物反应而结合上去的UCP颗粒的含量，记录整个免疫试纸条的信息，计算出被测样品中特定生物分子的浓度.实验结果表明,该系统对兔抗鼠疫免疫球蛋白（IgG）标准样品的检测灵敏度达到百ng/mL量级，且具有变异系数小于6%的重复性，符合生物免疫测定的要求.     

新型折反射式椭球形整流罩光学系统的设计

提出了一种可用于指导非旋转对称、折反射式光学系统设计的Wasserman-Wolf曲面设计方法,并将其用于设计椭球形整流罩光学系统,得到的系统具有结构尺寸小的优点。利用最小二乘拟合的方法使系统初始结构兼顾各个扫描视场的像差校正需求,克服了以往只针对零视场计算校正元件初始参数致使扩展至整个扫描视场时系统评价函数难以收敛的弊端。同时,从平面对称的矢量像差理论出发,分析了平面对称反射镜的像差特性,阐述了在不同扫描视场中,利用反射镜倾斜来进行动态像差补偿的原理。设计了一套工作波段为中波红外的椭球形整流罩光学系统,该系统的调制传递函数(MTF)在整个扫描视场内接近衍射极限。