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光镊技术中的纳米位移探测及其测量误差讨论 总被引:9,自引:3,他引:6
光镊系统可以实现微米粒子的纳米精度位移测量,对该测量装置和方法及各种误差来源进行了分析。着重讨论了动态图像分析法,包括灰度重心法和新发展的幂次重心法、二次曲线拟合法。提出了一种对图像分析法边行评估的数值模拟方法,对这三种算法引起的误差进行了数值模拟。结果表明,方法误差与随机噪声的性质有关:在本底噪声为主时,二次曲线拟合法精度高,计算量小。用四像限探测器和图像分析法对固定的微米小球进行了位置测量,二者的标准偏差分别为1nm和0.3nm。在纳米精度的位移测量的基础上,可以实现光阱刚度的测量,并进而测量了微米小球所受到的亚皮牛顿力。基于位移和刚度的精密测量,微小力的测量可以达到飞牛顿量级。 相似文献
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粒子的轴向位移对光阱力学参数标定的影响 总被引:1,自引:1,他引:0
作为力探针的光阱有两个重要参数,在垂直光束轴的横向上的刚度和逃逸力。对它们的标定精度直接影响到光阱测力的精度。利用信息熵方法,研究了基于流体力学法标定的光阱刚度和光阱逃逸力。结果表明,光阱中的小球在不同横向速度的水流作用下,不仅有横向位移,而且有不同的轴向位移,即所标定的光阱刚度不是同一水平面的光阱刚度,而是一定轴向范围内的平均横向刚度。这是流体力学法标定光阱横向刚度的主要误差来源之一。在逃逸速度下小球从光阱中沿轴向向上逃逸,所以这样测得“代表光阱的捕获能力的参数——光阱逃逸力”只是在轴向逃逸的临界条件下的横向光阱力(等待此时的横向粘滞力),小于最大横向阱力。 相似文献
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