超细Ni80Cr20合金丝冷拉拔烧头及穿模工艺

采用冷拉拔技术制备超细Ni80Cr20合金丝,探索了电化学法烧头和超景深显微镜辅助穿模方法,开展了直径25.60μm的超细丝拉拔至21.14μm的烧头和穿模工艺研究。实验结果表明:采用电解电压为5V,0.2mol/L的HCl溶液,烧头时间为1s,超景深显微镜200倍放大模式,成功拉制直径为21.14μm的微丝;电化学法可以精确控制烧头电压和时间,同时超景深显微镜可以放大金刚石模具孔径,解决了烧头时间控制不准确和人工穿模的难题,显著提高了穿模效率和成功率。     

基于非周期多层膜的X射线成像研究

设计了惯性约束聚变（ICF）诊断实验用X射线Kirkpatrick-Baez（KB）显微镜,给出了系统的结构参量.使用ZEMAX光学软件对KB型显微镜进行了性能模拟,结果表明：在8 keV能点,放大率为8倍时,轴上点的最佳空间分辨率小于2 μm,200微米视场的空间分辨率优于10μm.采用磁控溅射方法制备了W/B4C非周期多层膜,经X射线衍射仪（XRD,工作能量8 keV）测量,其反射率为20％,带宽为0.3°,达到了KB型显微镜成像系统的要求.使用Cu靶X射线管进行了成像实验,得到了放大倍数分别为1倍和2倍的一维X射线像.     

结合去卷积的艾里光束片状光显微成像研究

为了解决传统高斯光束片状光照明显微成像技术高轴向分辨率时视场范围(FOV)小的问题,结合艾里光束片状光照明样本成像与去卷积算法,实现了光片显微镜对样本的高轴向分辨率大视场成像。数值模拟了高斯光束与艾里光束经过物镜聚焦后的光强分布。搭建实验光路系统,在液晶空间光调制器上加载三次相位图生成艾里光束,并扫描光束生成片状光照明荧光微球、染色的斑马鱼肌肉组织进行成像实验。在艾里光束光片显微镜成像结果基础上,建立去卷积算法进行图像恢复,克服了艾里光束光片显微镜成像范围大但轴向分辨率不高的问题,对荧光微球成像,探测放大倍率为42倍,FOV从高斯光束光片显微镜的25μm扩大到208μm;对染色的斑马鱼肌肉组织进行成像,探测放大倍率为53倍,FOV由20μm扩大到167μm。仿真和实验表明,通过艾里光束光片显微镜与去卷积算法的结合可以在扩展光片显微镜成像视场的同时提高轴向分辨率。     

超细Ni80Cr20合金丝冷拉拔烧头及穿模工艺

采用冷拉拔技术制备超细Ni80Cr20合金丝,探索了电化学法烧头和超景深显微镜辅助穿模方法,开展了直径25.60 m的超细丝拉拔至21.14 m的烧头和穿模工艺研究。实验结果表明：采用电解电压为5 V,0.2 mol/L的HCl溶液,烧头时间为1 s,超景深显微镜200倍放大模式,成功拉制直径为21.14 m的微丝;电化学法可以精确控制烧头电压和时间,同时超景深显微镜可以放大金刚石模具孔径,解决了烧头时间控制不准确和人工穿模的难题,显著提高了穿模效率和成功率。     

基于梯度折射率透镜的管道内窥镜设计

针对管道测试的需求,将梯度折射率透镜的光学性能与显微镜相结合,设计了具有大景深的管道内窥镜光学系统.在保证所需放大倍率的同时,利用梯度折射率透镜介质折射率渐变的特点,使该系统的景深增大为原来的200倍.该系统像面近似球面的特点使其更适合圆形管道内壁的检测,当它与CCD等器件相结合,不仅实现管道内窥镜的数字化测试,而且能通过监视器在更大景深范围内、方便的监测管道内壁的裂痕、磨损等清晰的图像.     

基于梯度折射率透镜的管道内窥镜设计

 针对管道测试的需求,将梯度折射率透镜的光学性能与显微镜相结合,设计了具有大景深的管道内窥镜光学系统.在保证所需放大倍率的同时,利用梯度折射率透镜介质折射率渐变的特点,使该系统的景深增大为原来的200倍.该系统像面近似球面的特点使其更适合圆形管道内壁的检测,当它与CCD等器件相结合,不仅实现管道内窥镜的数字化测试,而且能通过监视器在更大景深范围内、方便的监测管道内壁的裂痕、磨损等清晰的图像.     

基于微透镜阵列的光场显微镜实验研究

为了解决传统光学显微镜景深小的局限性,结合光场成像技术,搭建了基于微透镜阵列的光场显微镜试验平台.实验获取了绿光照明下碎玻璃片的光场显微镜照片,利用光场成像技术数字重聚焦得到了清晰成像与不同距离的图像序列.通过几何光学的成像原理以及物理光学相关理论,分析了传统显微镜和光场显微镜的空间分辨率和景深.结果表明,光场显微镜的景深较传统显微镜大幅度增加了38倍,而空间分辨率减小了8/9.实验得到的光场图像序列同样表明光场显微镜能够大幅度增加景深.     

几种非光学显微镜介绍

电子显微镜（ｅｌｅｃｔｒｏｎ ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ） 电子显微镜是一种利用电子束照射物体并形成像的非光学显微镜．电子束通过作为电子折射媒质的静电透镜或磁透镜进行聚焦,通过加速电压,能够产生波长比普通光要短若干倍的电子波．根据显微镜原理,波长愈短,其分辨本领愈大．所以电子显微镜的放大倍数是普通光学显微镜的放大倍数的几千至数十万倍．电子显微镜一般有：透射电子显微镜、扫描电子显微镜和发射式电子显微镜等多种．透射电子显微镜的原理如图１所示． 它由以下几部分构成：产生等速电子束的电子源,把电子集中在样品上的…     

显微图像的计算机采集及其应用

显微图像的计算机采集是由显微镜、CCD摄像头、视频采集卡和计算机完成的,它实现了显微图像的计算机采集与管理,最高放大倍数可达1000倍,分辨率可达1μm。该系统可以在科学研究和分析中发挥重要作用。     

KBA显微镜成像系统的成像模拟及X光成像实验的研究

KBA显微镜是一种非轴对称、非共轴的掠入射成像系统。其结构复杂,调节精度要求很高,在实际成像实验操作中难以掌握其成像特性。利用光学设计软件模拟其成像,对系统的调节和成像分析提供有益的参考。利用光学设计软件ZEMAX模拟了KBA显微镜对点源的成像过程,给出了KBA显微镜成像系统的焦深约为1 mm,景深为50 mm左右。并且由模拟可知,掠入射角对成像的影响很大。对像素尺寸约10μm的探测设备,模拟得出KBA成像系统的空间分辨力上限为3μm左右。基于星光Ⅱ装置对周期为20μm的网格靶成像,获得了KBA显微镜较为清晰的X光图像。该项工作为进一步开展掠入射成像系统的研究奠定了基础。     

微球透镜对亚波长表面结构的显微成像研究

为了研究微球透镜对亚波长物体的成像特性,利用直径为3.4μm的二氧化硅微球透镜对刻录蓝光光碟的亚波长表面结构进行了显微成像实验,观察了不同排列方式和液体浸没深度下微球透镜的成像特性。实验结果表明:微球透镜在不同浸没深度下对亚波长表面结构具有放大作用,放大率为1.2~1.8倍,并且通过微球透镜的密排列,可以获得更大的视场;浸没液体深度增大时,图像的放大率减小,视场增大。基于时域有限差分的电场仿真表明,微球透镜可以将光场汇聚成半高全宽为260nm,纵向可持续几个微米的高强度光区域,引起强的背景散射,从而获得普通光学显微镜不能分辨的亚波长表面结构图像。     

扫描近场光学显微镜的原理与有源光纤探针

 传统的光学显微镜是以光学透镜为主体,利用透镜能将物体放大成像的功能而制成的。一般地,单级透镜能将物体放大几十倍,级联使用可达到千倍以上。制造放大倍数更大,分辨率更高的显微镜系统将遇到许多不可逾越的技术上的困难。从根本上说,光的衍射效应限制了光学显微镜进一步提高分辨率的可能性。     

适用于激光聚变实验的短焦距高放大倍率Wolter显微镜设计

围绕内爆压缩及阻滞阶段相关物理实验的诊断需求,提出了一种满足阿贝正弦条件的短焦距高放大倍率Wolter-Ⅲ型X射线显微镜的光学设计。详细介绍了Wolter-Ⅲ型显微镜的结构特点和设计方法,与Wolter-Ⅰ型相比可以通过将主平面向靠近物点方向移动的方式减小系统焦距,从而获得更大的放大倍数,实现显微镜与探测器的像质匹配,提高诊断系统的空间分辨。由光线追迹可以得出,在±190 μm的视场范围内,空间分辨率优于3 μm;在±240 μm范围内分辨率优于5 μm;在±300 μm范围内分辨率优于8 μm,几何集光立体角约为5×10?6 sr。     

显微镜总放大倍数的准确测量

两年前,在我校普通物理光学实验课的《显微镜》实验中,有测量显微镜总放大倍数的内容。方法是一只眼睛通过(自己组装的)显微镜看放大象,一只眼睛在显微镜外直接看一支放在明视距离的尺,当它们二者没有视差时再进行读数,测出象长,进而算出显微镜总放大倍数。这方法虽然简单,但准确度太差,而且学生不易掌握。为解决此问题,我们设计了一个新的测量方法,并已面向学生进行了两年的教学实践,效果还好,现作如下介绍。 (一)测量方法及原理 用测微尺某两根刻线(已知其距离为y)作为生物显微镜的物,经显微镜放大后,其距离为x,那么该显微镜的总放大倍数…     

光学扫描宏观摄影

在摄影时,如果被摄物体在摄影仪器的景深方向比仪器的景深大,这时可以让一束宽度比景深小的光束投射到被摄物体上,当在仪器的景深方向连续地移动被摄物体时,则可在仪器的成象面上获得被摄物体的整个影象。曝光时,光源是固定不动的,只需通过照象系统的前焦面机械地移动被摄物体即可。因此,焦面以外的物体部分在整个曝光期间是暗的。本文介绍的Dynaphot仪主要是由一个或几个能投射一束细光束的灯泡、一个能沿着摄影仪器的光轴方向移动被摄物体的载物台和一个照相机组成。该仪器的有效放大倍率大约是100倍左右,而4～500倍的放大倍率在技术上也是可以办得到的。     

等离子体诊断用Schwarzschild显微镜的光学设计

基于三级像差理论设计了用于激光等离子体诊断的极紫外Schwarzschild显微镜光学系统。显微镜的工作波长为18.2 nm,数值孔径为0.1,放大倍数为10。光学设计得到中心视场空间分辨力达0.3 μm,±1 mm视场内分辨力约0.4 μm的结果。分析了Schwarzschild成像系统的物镜装配、系统装调及光学元件加工误差对像质的影响,结果显示光学元件局部面形误差是影响系统成像分辨力的主要因素。通过提高系统装调的精度,可以有效补偿像距误差、两镜间距误差及曲率半径误差对像质的影响。综合考虑实际加工和装调能力,制定了系统整体公差方案,考虑公差后光学系统能够在±1 mm视场内获得3 μm的空间分辨力,达到了等离子体诊断的要求。     

侧入式导光板的激光微加工技术的验证研究（英文）

从设计、仿真与加工入手研究液晶背光模组中侧入式导光板的激光微加工技术.通过光学软件构建导光板的光学结构并采用蒙特卡洛光线追迹方法进行模拟仿真,结果表明具有渐变密度分布的微结构能够提供高均匀性的光输出.基于仿真结果,运用激光微加工技术进行验证设计.激光微加工获得的微结构在100倍光学显微镜放大测量下尺寸约为30.14μm,接近于设计值30μm,同时对单个微结构的3D表面形貌特征进行分析.十组采用激光微加工技术与丝网印刷技术加工的导光板分别安装至侧入式背光模组样机中进行对比.对比结果显示,激光微加工的导光板相比于传统的丝网印刷技术具有更好的光学均匀性和更低的色差,均匀性提高了6.2%,而色差下降了0.002 7.激光微加工技术快而简单,且整个加工过程是完全环保的,具备高性能、自动化生产和易于薄型化的优点.     

基于定点旋转的显微三维数字图像相关系统标定方法

显微三维数字图像相关系统中体视显微镜景深小,光路复杂,宏观标定方法不适用于该系统。针对此问题,提出一种适用于显微立体视觉的定点旋转标定方法。基于体视显微镜放大倍率与景深的关系,建立数学模型,得到标定板与XY平面间的最大夹角,设计定点旋转平台对标定板进行旋转标定,通过系列实验对标定参数进行优化,得出使标定参数整体误差最小的夹角。标定结果表明,主点坐标误差不超过1.8pixel,Z分量相对平移向量的最大偏差值小于0.15mm,姿态数为10或10以上时标定结果趋于稳定。借助于精密位移台对标定结果进行了精度验证,结果表明采用所提方法标定后位移测量的平均相对误差为2.2%,平均均方差为0.36μm。     

等离子体诊断用Schwarzschild显微镜的光学设计

 基于三级像差理论设计了用于激光等离子体诊断的极紫外Schwarzschild显微镜光学系统。显微镜的工作波长为18.2 nm,数值孔径为0.1,放大倍数为10。光学设计得到中心视场空间分辨力达0.3 μm,±1 mm视场内分辨力约0.4 μm的结果。分析了Schwarzschild成像系统的物镜装配、系统装调及光学元件加工误差对像质的影响,结果显示光学元件局部面形误差是影响系统成像分辨力的主要因素。通过提高系统装调的精度,可以有效补偿像距误差、两镜间距误差及曲率半径误差对像质的影响。综合考虑实际加工和装调能力,制定了系统整体公差方案,考虑公差后光学系统能够在±1 mm视场内获得3 μm的空间分辨力,达到了等离子体诊断的要求。     

等离子体诊断用18.2 nm Schwarzschild显微镜

研制了用于超快激光等离子体诊断的Schwarzschild型正入射显微镜,该显微镜工作波长为18.2 nm,数值孔径为0.1,放大倍数为10。根据诊断要求设计了Schwarzschild物镜的光学结构,计算了物镜的光学传递函数,结果显示,设计的物镜在±1 mm视场范围内像方空间分辨力可达125 lp/mm。根据系统工作波长和光线在镜面的入射角度设计了Mo/Si周期多层膜反射镜,制作了Schwarzschild显微镜光学元件,镀制的膜系周期厚度为9.509 nm,周期数为30,对18.2 nm波长的反射率约31.1%。利用激光等离子体光源对24 lp/mm网格进行了成像实验,实验结果表明:系统在中心视场的分辨力为3 μm,600 μm内视场的分辨力为5 μm。