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光学微操纵技术及应用研究

光学微操纵技术及应用研究

作者：窦会庆山东师范大学

学位级别：硕士

光学微操纵技术又称光镊,是利用高度聚焦激光微束的动力学效应来捕获和操纵尺度从几十纳米到几十微米的微粒的一种技术。从上世纪七十年代问世以来得到了迅速的发展和广泛的应用。利用光镊可以实现对微粒的亚接触、无损伤捕获,所以光镊... 详细信息

光学微操纵技术又称光镊,是利用高度聚焦激光微束的动力学效应来捕获和操纵尺度从几十纳米到几十微米的微粒的一种技术。从上世纪七十年代问世以来得到了迅速的发展和广泛的应用。利用光镊可以实现对微粒的亚接触、无损伤捕获,所以光镊在生物医学、物理学、化学乃至食品科学等领域已成为一个重要的研究工具。单纯的激光捕获理论已发展地相对完善,而由激光捕获理论而衍生出的新技术正在成为研究的热点。例如利用光镊和激光光刀形成的精密微加工技术已在实验上得到了验证,利用光致旋转实现的微型转子加工及微机械马达的研究也在逐步展开。随着激光光镊技术与其它技术的不断结合,以激光微束的动力学效应为基础的光镊技术会逐渐成为生命技术、纳米技术等微操纵研究领域的有力工具。围绕光学微操纵技术,全文共分六章:第一章介绍了光学微操纵技术的研究背景、分类、国内外研究现状和研究目的、意义;第二章介绍了激光捕获技术的基本原理,光镊系统的构造并阐述了激光微束形成三维光学势阱及捕获的基本条件;第三章从两种基本模型出发,对微粒在高斯光束中所受的光阱力进行了计算和分析;第四章是本文的核心,分析了光致旋转技术的理论及其应用;第五章从应用的角度出发,介绍了光学微操纵技术在物理学及其它科学领域中的的实际应用优势;第六章对全文进行了总结并对下一步的工作进行了展望。

关键词：微操纵光镊光阱力光致旋转

二维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台的研究

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二维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台的研究

作者：张宝龙浙江大学

学位级别：硕士

本文在对超声辐射力及其合成场进行分析计算的基础上，设计实现了一套二维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台，然后应用该实验平台开展了微操纵实验，并对实验结果进行了分析。第一章，在综合论述微操纵技术及其发展现状，以及... 详细信息

本文在对超声辐射力及其合成场进行分析计算的基础上，设计实现了一套二维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台，然后应用该实验平台开展了微操纵实验，并对实验结果进行了分析。第一章，在综合论述微操纵技术及其发展现状，以及它对国民经济作用的基础上，提出本论文的研究内容和各个章节的安排。第二章，在提出超声辐射力的相关计算公式的基础上，首先对超声辐射场的合成技术进行理论建模和分析，然后研究通过频率和相位变化实现对微构件的微操纵，最后对微构件所受超声辐射力的影响因素进行分析。第三章，采用二级分布式的体系结构，在进行两通道超声信号发生器总体设计，以及相关模块和关键技术研究的基础上，结合微视觉系统的开发，实现一套二维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台。第四章，应用所开发的实验平台开展微操纵实验研究，对实验结果进行分析，以证实本论文研究的可行性和有效性。第五章，对全文的工作进行总结，并对超声辐射场及其合成技术在微操纵中的应用前景进行展望。

关键词：微操纵超声辐射力信号发生器微视觉

三维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台的研究

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三维超声辐射力场合成及其微操纵应用实验平台的研究

作者：丁伟森浙江大学

学位级别：硕士

为满足微机电系统对微构件操纵技术的强烈需求，本文结合国家自然科学基金项目《基于三维可控超声辐射力场的微构件遥操纵的研究》(50375144)和国家高技术研究发展计划(863计划)《基于超声辐射力的微纳构件三维遥操纵关键技术研究》(200... 详细信息

为满足微机电系统对微构件操纵技术的强烈需求，本文结合国家自然科学基金项目《基于三维可控超声辐射力场的微构件遥操纵的研究》(50375144)和国家高技术研究发展计划(863计划)《基于超声辐射力的微纳构件三维遥操纵关键技术研究》(2006AA04Z330)，在对平面活塞换能器所产生的超声辐射力及其合成场进行分析计算的基础上，发展了一种基于超声辐射力的微纳构件三维遥操纵技术，并以ARM为中心测控单元，FPGA为接口模块，结合机器微视觉及图像处理单元，开发了一套基于三维超声辐射力场合成及其微操纵实验平台，利用该实验平台验证了本文所提出技术的可行性和有效性。具体工作在于：第一章，综合论述了开展微操纵应用研究的重要意义，对微操纵技术及其系统的发展现状与趋势进行了系统地概括，指明了基于超声辐射力微操纵应用的可行性和优越性，提出了本论文的研究内容及各章节的安排。第二章，在简要介绍声学基础知识和详细分析单个平面活塞换能器声场分布及其声场和辐射力关系的基础上，利用声波合成原理，建立了按不同空间位置放置的两个及多个平面活塞换能器合成声场及辐射力势分布理论和技术基础，并通过MATLAB仿真分析了利用超声辐射力实现三维微操纵的可行性和有效性。第三章，在提出基于三维超声辐射力场合成及微操纵应用实验平台总体方案的基础上，详细分析了各功能模块的具体实现过程，并结合机器微视觉及图像处理单元，开发了一套基于三维超声辐射力场合成及微操纵应用实验平台。第四章，应用本文所开发的基于三维超声辐射力场合成及微操纵应用实验平台，开展微操纵实验研究，并对实验结果与理论研究结果进行对比分析，验证了超声微操纵的可行性和优越性。第五章，对全文的工作进行全面总结，并展望了下一步的研究方向。

关键词：微操纵超声辐射力活塞换能器微视觉

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光镊与介电泳微操纵技术

激光生物学报 2007年第1期16卷 119-126,F0003页

作者：周金华龚錾李银妹中国科学技术大学物理系安徽合肥230026

光镊和介电泳技术都是非侵入式微操纵技术,发展迅速,应用广泛。而不同的研究目的需要选择合适的研究手段,鉴于两种技术具有一些相似的特点而又有着不同优势,简要介绍其工作原理,从微粒的俘获、分选、旋转和相关物理量测量等方面进行比较... 详细信息

光镊和介电泳技术都是非侵入式微操纵技术,发展迅速,应用广泛。而不同的研究目的需要选择合适的研究手段,鉴于两种技术具有一些相似的特点而又有着不同优势,简要介绍其工作原理,从微粒的俘获、分选、旋转和相关物理量测量等方面进行比较,阐明各自优势所在,并展望光镊和介电泳技术的结合发展。

关键词：介电泳光镊微操纵

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一种纳米级生物微操纵技术的研究

中国血液流变学杂志 2002年第4期12卷 298-300页

作者：冯秀舟苏州大学物理系苏州215006

利用激光陷阱技术可以对纳米级到微米级的粒子实现捕获和操纵。文章阐述了激光捕获粒子的基本原理 ,用激光器、生物显微镜、CCD传感器和计算机图像处理系统构成了激光陷阱装置 ,并且用该装置成功地对生物细胞进行了捕获。该装置可应用... 详细信息

利用激光陷阱技术可以对纳米级到微米级的粒子实现捕获和操纵。文章阐述了激光捕获粒子的基本原理 ,用激光器、生物显微镜、CCD传感器和计算机图像处理系统构成了激光陷阱装置 ,并且用该装置成功地对生物细胞进行了捕获。该装置可应用于细胞生物学、分子生物学和物质结构的研究。

关键词：光学陷阱微操纵细胞激光

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光镊在生物细胞及生物大分子中的应用研究

激光与红外 2011年第1期41卷 31-36页

作者：窦红星朱艳英沈军锋郝雪娟燕山大学理学院河北秦皇岛066004

利用光镊技术研究生物微粒是目前生物领域的一个研究热点,介绍了光镊基本装置及在生物大分子中力的一般标定法,同时系统地归纳了光镊技术在生物细胞和生物大分子上的理论和实验研究成果。主要有细胞的操控、细胞的应变能力和细胞膜弹性... 详细信息

利用光镊技术研究生物微粒是目前生物领域的一个研究热点,介绍了光镊基本装置及在生物大分子中力的一般标定法,同时系统地归纳了光镊技术在生物细胞和生物大分子上的理论和实验研究成果。主要有细胞的操控、细胞的应变能力和细胞膜弹性方面的实验研究成果;对于生物大分子中的DNA,RNA等方面的实验研究;最后介绍了光镊结合其他技术在生物领域中的应用。

关键词：光镊技术微操纵生物细胞生物大分子