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微流控芯片通道的全息显微检测方法

红外与激光工程 2022年第9期51卷 341-348页

作者：徐佳男孔明刘维王道档谢中思中国计量大学计量测试工程学院浙江杭州310018

针对微流控芯片通道和缺陷的检测要求,设计构建了一套基于预放大离轴光路的反射式像面数字全息显微实验系统。探讨了数字全息显微测量中横向尺寸在视场占比较大的低空间频率物体的相位畸变矫正方法,提出两步相位相减法更适用于该类型物... 详细信息

针对微流控芯片通道和缺陷的检测要求,设计构建了一套基于预放大离轴光路的反射式像面数字全息显微实验系统。探讨了数字全息显微测量中横向尺寸在视场占比较大的低空间频率物体的相位畸变矫正方法,提出两步相位相减法更适用于该类型物体的相位畸变矫正。通过宽度为55μm、高度为65 nm的台阶标准样板实验对两步相位相减法、一般多项式曲面拟合法和Zernike高阶多项式曲面拟合法在相位畸变矫正效果上进行对比分析,分析结果表明两步相位相减法矫正畸变后的台阶平均高度相对误差为1.1%,较其他方法的误差更小,畸变矫正效果更好。另外,实验以通道宽度为80μm的微流控芯片为被测样件,实现了芯片通道以及通道表面断裂型和缺损型缺陷的三维形貌检测,并得到定量结果:断裂型缺陷的宽度为14.1μm,深度为431.7 nm;缺损型缺陷的宽度为33.6μm,深度为295.1 nm。实验结果表明:像面数字全息显微实验系统为微流控芯片通道及表面缺陷的快速无损测量提供了新的途径,对于微流控实验系统质量评价具有重要意义。

关键词：全息显微相位畸变补偿两步相位相减法微流控芯片缺陷检测

基于激光等离子体X光源的软X射线全息显微成像实验的模拟研究

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中国激光 2002年第2期29卷 164-168页

作者：张长学程静韩申生吴衍青汤宇辉中国科学院上海光学精密机械研究所强光光学研究实验室上海201800

对目前实际可获得的台式激光等离子体X射线光源各种性能进行了分析 ,论证了利用这类设备获得有实际应用价值的X光全息图的可行性。并在此基础上进行数值模拟 ,讨论了各种参数对实验结果的影响 ,讨论了缩短实验时间及获得更高分辨率的可... 详细信息

对目前实际可获得的台式激光等离子体X射线光源各种性能进行了分析 ,论证了利用这类设备获得有实际应用价值的X光全息图的可行性。并在此基础上进行数值模拟 ,讨论了各种参数对实验结果的影响 ,讨论了缩短实验时间及获得更高分辨率的可能途径。

关键词：全息显微 X射线激光等离子体实验 X光源模拟研究

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基于解码技术的全息显微术研究

光学技术 2008年第2期34卷 257-258,261页

作者：仲明礼潍坊学院物理与电子科学系山东潍坊261061

提出了一种利用解码技术对全息显微畸变图像进行校正的方法。把全息记录中的显微镜预放大过程作为物光波产生畸变的编码过程;在波前再现过程中,用全息记录中的预放大显微镜对再现的赝实像再次放大进行解码,从而获得清晰的全息显微图像... 详细信息

提出了一种利用解码技术对全息显微畸变图像进行校正的方法。把全息记录中的显微镜预放大过程作为物光波产生畸变的编码过程;在波前再现过程中,用全息记录中的预放大显微镜对再现的赝实像再次放大进行解码,从而获得清晰的全息显微图像。实验验证了该方法的有效性。

关键词：全息显微波前再现赝实像编码/解码

磁场作用下铁/硫酸体系阳极过程全息显微研究

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腐蚀科学与防护技术 1999年第1期11卷 13-23页

作者：王超陈慎豪山东大学化学系

利用电化学和全息显微摄影技术研究弱磁场（Ｂ≤２００ｍＴ）作用下，０．５ｍｏｌ·ｄｍ－３Ｈ２ＳＯ４溶液中铁的阳极溶解、恒电位电流振荡以及钝化铁再活化等过程，并从电极／溶液界面现场显微动态观察的角度探讨了磁场对上述过程的... 详细信息

利用电化学和全息显微摄影技术研究弱磁场（Ｂ≤２００ｍＴ）作用下，０．５ｍｏｌ·ｄｍ－３Ｈ２ＳＯ４溶液中铁的阳极溶解、恒电位电流振荡以及钝化铁再活化等过程，并从电极／溶液界面现场显微动态观察的角度探讨了磁场对上述过程的影响．磁场的存在主要通过增加液相传质速度影响电化学过程．外加磁场对铁的活化溶解没有明显的影响，但加快了预钝化区铁的溶解，从而显著改变铁的电化学振荡行为；钝化铁再活化过程主要取决于电极电位，与外加磁场没有关系；研究表明全息显微术是磁电化学研究中一种十分有效的方法．

关键词：铁磁场全息显微阳极过程阳极溶解

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无透镜片上全息显微成像关键技术研究

无透镜片上全息显微成像关键技术研究

作者：黄云聪浙江师范大学

学位级别：硕士

数字全息显微术是由数字全息术和光学显微术相结合的定量相位成像技术,由于其具有无标记、无损伤、全场定量测量等特点,具有其它显微技术不可替代的优势。然而,传统的数字全息显微镜价格昂贵、体积笨重、操作复杂、对环境要求严格,这些... 详细信息

数字全息显微术是由数字全息术和光学显微术相结合的定量相位成像技术,由于其具有无标记、无损伤、全场定量测量等特点,具有其它显微技术不可替代的优势。然而,传统的数字全息显微镜价格昂贵、体积笨重、操作复杂、对环境要求严格,这些缺点制约了全息显微镜的广泛应用。无透镜片上全息显微镜抛弃了传统的显微镜结构,不再使用笨重且昂贵的光学透镜和复杂的机械结构,而采用数字计算成像技术,具有成本低、体积小、便携性好,并且能够同时兼顾大视场、高分辨率等特性,有望成为即时诊断医疗工具。但由于其是新兴技术,仍有许多问题亟需改进,其中最为关键的两个技术问题是如何实现高质量相位恢复和提高系统的分辨率。因此,本论文旨在解决这两个关键问题,以实现高质量高分辨率无透镜片上全息显微相位成像。多高度无透镜片上全息相位恢复中最为关键的步骤之一,是对不同距离拍摄的无透镜片上全息图进行配准。针对现有配准算法在对齐多高度无透镜片上同轴全息图时配准速度慢,配准精度低等缺点,提出了一种快速精确的多高度无透镜片上同轴全息图配准算法。并根据理论构建了一套多高度无透镜片上全息显微成像系统,开发了系统的硬件控制系统和软件系统。以10μm聚苯乙烯微球作为标准样品进行定量相位成像实验。实验结果表明该系统具有高准确度的定量相位成像能力,同时也证明了提出的配准算法可以准确对齐全息图,实现高质量的相位恢复。然后对三种形态特点各异的生物样品展开实验研究,并将提出的新配准算法和传统的SIFT算法和傅里叶—梅林算法相比较。结果证明,提出的配准算法不仅可以更加精确地配准不同距离的片上全息图,从而可以更加有效的提升相位恢复的质量,而且运行速度快于传统的SIFT算法,也略快于傅里叶—梅林算法。针对现有的无透镜片上像素超分辨率系统需要精密的机械位移装置或者高精度的可调谐激光器等昂贵设备,本论文提出了一种新型的亚像素位移无透镜片上全息成像系统,该系统可以在厘米级位移下,实现亚像素位移的无透镜片上全息图获取,通过像素超分辨融合算法,实现了系统的亚像素超分辨成像。该系统使得对亚像素机械位移装置的精度要求降低,因此可以采用价格便宜的低精度机械位移装置,降低了成像系统的成本。对USFA1951分辨率板以及酵母菌样品的实验研究表明,该系统可以实现图像的亚像素位移,也能够实现亚像素超分辨成像。

关键词：数字全息全息显微无透镜片上全息计算成像相位恢复像素超分辨率

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同轴非相干相移数字全息显微成像特性研究

同轴非相干相移数字全息显微成像特性研究

作者：刘亚飞郑州大学

学位级别：硕士

数字全息术诞生于上世纪60年代,因具有同时获取样品相位和振幅的优点,可应用于振动测量、三维形貌测量和相位检测等领域。但数字全息对光源高度相干性的要求使其应用推广受到局限。近年来,随着实用化、商品化的高速率空间光调制器的推广... 详细信息

数字全息术诞生于上世纪60年代,因具有同时获取样品相位和振幅的优点,可应用于振动测量、三维形貌测量和相位检测等领域。但数字全息对光源高度相干性的要求使其应用推广受到局限。近年来,随着实用化、商品化的高速率空间光调制器的推广,基于空间光调制器(Spatial Light Modulator,SLM)的非相干数字全息术受到科研工作者的极大关注。它可以在非相干光源照明下实现待测物体的三维空间信息记录且无需任何扫描设备和移动部件,克服了激光数字全息对系统稳定性要求高的弊端,具有结构简单、重建灵活、可与任何成熟的光学系统匹配的优点,有很高的学术研究和实际应用价值。本文在分析非相干数字全息成像原理的基础上,给出了点扩散函数、横向放大率及重建距离等数学表达式,并探讨了影响系统成像分辨率的因素,运用MATLAB软件编程完成仿真模拟,验证了其三维成像特性;通过优化系统结构参数,得到了高质量的重建像;在此基础上,搭建了反射式和透射式全息显微成像记录系统,验证了其三维显微成像特性;进一步研究了SLM像素复用方式对成像质量的影响;最后,利用SLM实现螺旋相位调制,并在计算机上仿真,验证了螺旋相位调制的非相干数字全息系统可实现图像边缘对比增强的特性,分析了不同拓扑荷值对重建像质量的影响。论文主要从以下四方面进行研究:(1)在介绍传统光学全息记录和重建的基础上,论述数字全息的基本原理;介绍和比较常用的全息图数值重建算法,重点对角谱衍射算法进行分析;概述了数字全息的优点及应用;对比同轴与离轴全息的特点;对同轴全息相移技术进行详细地阐述。(2)以非相干数字全息理论为依据,从波动光学角度推导了基于SLM的同轴非相干数字全息记录光路的点扩散函数(Point Spread Function,PSF),得到系统的横向放大率及全息重建距离的数学表达式,分析影响重建像分辨率的因素。利用计算机对具有不同位置信息的“S”、“L”、“M”字母进行仿真模拟,验证该系统的三维成像特性;对USAF分辨率板进行拍摄,得到了高质量重建像。(3)搭建基于SLM的同轴非相干相移数字全息显微系统,对USAF分辨板进行拍摄,获得了与传统宽场显微镜相同的分辨率;利用透射式全息显微光路对植物细胞成像,验证了其可用于生物细胞观察的特性,并对20μm的针孔进行拍摄,进一步研究了SLM像素复用方式对成像质量的影响;利用反射式全息显微光路对尺寸为300μm 500μm单颗粒金刚钻成像,得到了不同焦平面的最佳重建像,验证了其三维显微成像特性。(4)利用SLM实现螺旋相位调制,在计算机上仿真模拟,验证了螺旋相位调制的非相干数字全息系统可实现图像边缘提取的特性,对20μm针孔进行实验,对比了SLM分别加载双透镜相位掩模和双透镜螺旋相位掩模的重建像,分析了不同拓扑荷数对重建像质量的影响。

关键词：非相干数字全息空间光调制器全息显微螺旋相位调制