生物芯片扫描仪CCD背景噪声研究

冷CCD(Cool CCD)是生物芯片扫描仪的核心检测器件,其背景噪声直接影响到检测精度。CCD背景噪声可分为光子噪声、热噪声、读出噪声和量化噪声。其中热噪声Hn与读出噪声Rn最为核心,采用拍摄暗场帧的方法对其进行实验研究。实验表明对于某一指定曝光时刻,背景噪声图像各像素的强度可认为符合正态分布,并可将均值与标准方差的估计值即■与■作为其相应正态分布的表征参数。■与■的95%置信区间较小,最大区间长度分别占■与■的0.16%和28.36%。在此基础上讨论了温度、曝光时间对均值与方差的影响。     

基于偏振激光辅助照明的ICCD探测技术研究

为了验证偏振激光辅助照明ICCD探测目标的可行性,I以偏振成像探测原理为基础,提出一套基于偏振激光辅助照明的ICCD探测系统。该系统采用808 nm人眼不可见偏振激光辅助照明,ICCD对后向散射激光进行检偏和光电信息转换,实现背景中目标的偏振成像探测。通过在野外环境中对该系统的探测能力进行实验测试,结果表明,在0、45和90检偏角下,人造金属涂漆目标对照射偏振激光退偏小于10%;绿色背景对照射偏振激光退偏度约50%;沙土地面退偏度约30%,人造金属涂漆目标相对于自然背景随检偏角增大图像对比度也越大。     

ICCD紫外告警系统能量传递过程分析

从目标的辐射能量传递出发,针对紫外告警系统的作用距离估算问题,分析了辐射照度与辐射通量两种形式下的能量在ICCD紫外告警系统中的传递过程。分别将上述过程用于实例的计算,得到了CCD靶面能量与作用距离的关系。此过程的分析为建立基于点源探测和基于成像探测的紫外告警系统作用距离估算模型提供了理论依据。     

透镜耦合ICCD相机级联模型和探测量子效率

利用线性系统理论,建立了透镜耦合ICCD相机的级联模型,用一级虚拟散射过程来等效像增强器对量子的散射过程.用探测量子效率和量子统计曲线分析系统的性能,发现系统在高增益状态,低频时探测性能基本不变,高频时随着频率的增加,性能下降很快;在低增益状态时,散射对系统性能影响明显,在散射级前端存在高增益级有助于提高系统性能.     

微光ICCD参数校准装置的弱光均匀光源系统

在微光ICCD参数校准装置中,为了获得分辨力、信噪比、最低照度及像面均匀性等参数测试中光源输出不同光照度,需要大动态范围积分球微弱光均匀光源。通过对传统的光源结构以及存在的局限性进行分析,根据微光ICCD综合参数测试中对光源照度的不同要求,设计了弱光均匀漫射光源系统。光源系统采用双积分球模式,利用楔形渐变光阑及可变孔径光阑实现在色温恒定下照度的连续变化,形成不同照度范围的均匀漫射光源,对微光ICCD参数校准装置的弱光均匀漫射光源照度输出范围及均匀性进行了测量,得到该光源的出射光照度范围为（10-7～103）lx,出射光照度均匀性优于98%,光源满足微光ICCD性能参数测试的要求。     

光锥耦合对ICCD成像系统分辨力的影响分析

对耦合过程中的每个环节的分辨力变化情况进行了实际测试和对比分析。阐述了制约ICCD分辫率的瓶颈因素,提出了通过耦合高清数码相机CCD来提高ICCD分辨力的方案。     

生物芯片扫描仪研究进展

介绍了生物芯片及其检测、扫描的基本原理。详细讨论了在生物芯片扫描仪中的关键技术及国内外的研究现状和目前存在的技术难点以及最新发展趋势和研究热点。着重分析了共聚焦光路与非共聚焦光路在生物芯片扫描仪中的应用特点,以及CVR技术指标。最后提出了生物芯片扫描仪的未来研究重点以及发展方向。     

生物芯片检测系统中荧光信号强度及系统灵敏度分析

从生物芯片荧光信号检测系统结构出发,分析了荧光信号强度与激发光光学系统特性,荧光收集光学系统特性及构成系统的各元件的参量间的关系.建立了荧光信号强度与检测系统中各参量间的表达式,以及对系统灵敏度进行了分析.建立了系统最少可检测的荧光分子数与各参量的函数关系,并对所设计的悬浮生物芯片检测装置的系统灵敏度进行了估算,其灵敏度在曝光时间为1 s时可达7.9个荧光分子/μm2.     

紫外ICCD面均匀性测试技术研究

以辐射度学为理论基础,研究了紫外ICCD(UV-ICCD)面的响应均匀性测试技术。论述了200～300nm UV-IOED面均匀性的测试方案。使用入射口径为100μm的光谱仪对UV-ICCD靶面处的均匀性进行了测试。测试结果表明,靶面处辐照度场的不均匀性不高于1.6%。在对靶面处的均匀性进行测试的基础上,对UV-ICCD面的均匀性进行了实际测量,并进行了不确定度分析。结果表明,该方案可应用于UV-ICLD光电探测器件的面均匀性测量。     

基于CCD的生物芯片扫描分析系统的设计

根据免疫胶体金标记的蛋白质芯片的特点,利用CCD、数字图像处理等技术,设计了一套生物芯片扫描分析系统.概括了整个系统的结构,介绍了生物芯片扫描分析系统的软件结构和设计,详细描述了生物芯片图像分析和处理的方式.     

新型生物芯片扫描仪光学系统设计

传统生物芯片检测扫描仪光学系统的特点是分辨率高、孔径大,但工作距离较短,一般只有1mm左右,有的甚至更短。由于组织芯片、细胞芯片等需要进行实时添加药物与试剂,工作距离越大操作越方便,因此扫描仪光学系统需要具有很长的工作距离。介绍了一种用于组织芯片、细胞芯片扫描仪的新型光学系统。该光学系统的工作距离为15mm,数值孔径为0 67,物方分辨率<350nm。这种新型光学系统首先是要确定物镜的光学结构,然后再通过计算机辅助设计方法设计出成像质量优良的物镜。     

ICCD系统中对像增强器制冷降噪效果的分析

在ICCD摄像机上加装一个半导体制冷器,对像增强器进行实时降温处理,以降低系统时空域噪声。为了评价半导体制冷器对ICCD系统噪声的影响,运用三维噪声模型对制冷前后系统的时空域噪声和信噪比进行了分析,发现半导体制冷器能够有效地降低像管的噪声。     

翻修贴片设备在ICCD光锥耦合中的应用

为了提高光锥耦合ICCD成像系统的成品率和成像质量,提出了一种将通用BGA翻修系统中的高精度贴片设备ERSA PL550A用于光锥和CCD耦合工艺的方法。利用光锥或光纤面板与CCD的耦合实例描述了这种技术方案的系统构成、操作流程和耦合精度,证明了它在简化耦合工艺、降低操作难度、控制耦合操作的重复性和提高生产效率方面具有良好的性能。对CCD玻璃窗的开启方法和光锥形状尺寸的二次修改也进行了简要说明。     

用ICCD作光开关测量储存环中光学速调管谐波超辐射

 用高通断比ICCD作为快速光开关,在中国科学技术大学的800MeV电子储存环上建造了一套光学速调管谐波超辐射测量系统,从每隔106个自发辐射脉冲1个谐波超辐射脉冲所形成的脉冲链里选出超辐射脉冲,测量谐波辐射的相干增强因子和谱宽。     

CCD型生物芯片扫描仪光学检测系统设计

介绍了一种基于制冷型CCD相机的生物芯片扫描仪光学检测系统。通过对生物芯片扫描仪工作原理的分析,总结出了CCD选型原则和光学检测系统荧光收集物镜的重要设计参数。借助于ZEMAX光学设计软件设计出了具有大数值孔径(0.4)、长工作距离(7mm)、适用于可见光全光谱下的荧光物镜,提高了扫描仪荧光收集效率。评价了该荧光收集物镜的成像质量,各方面参数符合扫描仪设计要求。     

利用ICCD定位宇宙线来测量探测器时间分辨的方法研究

本研究采用双层150 mm×150 mm闪烁条阵列定位宇宙线的入射和出射位置. 阵列信号光使用波移光纤吸收传输,在ICCD相机前插入前置像增强器,使信号光延迟大于200 ns, 使ICCD可以由外部高速触发信号控制,有效记录随机触发事例.该宇宙线定位系统可以同时多点密集测量 通用探测器测试平台的时间分辨和闪烁光的渡越时间.该新方法与传统时间分辨测量方法相比提高了30倍以上 的效率.实验结果显示:时间探测器的时间分辨好于200 ps,满足通用探测器测试平台的设计要求.