本文關(guān)鍵詞：基于液體透鏡的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置

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【摘要】：激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)技術(shù)是用于微流控芯片檢測(cè)的靈敏度最高的檢測(cè)技術(shù)之一。但是當(dāng)激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置用于微流控芯片時(shí),現(xiàn)有的檢測(cè)方法有兩個(gè)不足之處,一是對(duì)芯片的加工制造和檢測(cè)安裝精度要求較高,還有實(shí)際操作過(guò)程中的磨損以及加工一致性等問(wèn)題在一定程度上限制了檢測(cè)的可重復(fù)性;二是現(xiàn)在的檢測(cè)方法限制了微流控芯片檢測(cè)窗口的數(shù)量和檢測(cè)位置,也限制了微流控芯片的設(shè)計(jì)靈活性。針對(duì)以上的問(wèn)題,本文采用液體透鏡和電控位移臺(tái)研制了一種具備聚焦位置三維可微調(diào)的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置,它可以根據(jù)視頻圖像的反饋信息自動(dòng)調(diào)整聚焦點(diǎn)的三維位置,以保證最優(yōu)的激發(fā)與誘導(dǎo)熒光收集。本文主要完成的工作有:1.完成了基于液體透鏡的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置系統(tǒng)設(shè)計(jì),采用液體透鏡變焦系統(tǒng)代替?zhèn)鹘y(tǒng)機(jī)械調(diào)整機(jī)構(gòu),結(jié)合自動(dòng)調(diào)焦算法實(shí)現(xiàn)微流控芯片溝道的自動(dòng)對(duì)焦,采用電控位移臺(tái)實(shí)現(xiàn)微流控芯片在芯片平面方向的移動(dòng),實(shí)現(xiàn)激光光斑與檢測(cè)溝道的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。2.完成了基于液體透鏡的變焦距激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì),實(shí)現(xiàn)了4.87~8.39mm的焦距調(diào)節(jié),可以實(shí)現(xiàn)激光光斑和檢測(cè)位置在光軸方向的自動(dòng)調(diào)節(jié)。3.設(shè)計(jì)并完成了光斑三維自動(dòng)調(diào)整的算法。采用基于SUSAN算子的清晰度評(píng)價(jià)函數(shù),結(jié)合登山式的控制算法,并根據(jù)液體透鏡的控制參數(shù)控制液體透鏡變焦,實(shí)現(xiàn)了微流控芯片溝道圖像的自動(dòng)對(duì)焦;設(shè)計(jì)并完成了檢測(cè)圖像坐標(biāo)系和位移臺(tái)坐標(biāo)系的標(biāo)定,采用PCA直線(xiàn)提取算法完成了微流控芯片溝道中線(xiàn)的提取,控制位移臺(tái)實(shí)現(xiàn)光斑和溝道的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)。4.搭建了基于液體透鏡的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置實(shí)驗(yàn)原型裝置,設(shè)計(jì)并完成了激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置的自動(dòng)調(diào)焦的實(shí)驗(yàn)和自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明我們?cè)O(shè)計(jì)的基于液體透鏡的激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置可以實(shí)現(xiàn)微流控芯片溝道的自動(dòng)對(duì)焦和激光光斑與微流控芯片溝道的自動(dòng)對(duì)準(zhǔn),提高了實(shí)驗(yàn)的可重復(fù)性,也使微流控芯片的設(shè)計(jì)更具靈活性,達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【關(guān)鍵詞】：微流控芯片 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè) 液體透鏡 自動(dòng)調(diào)焦 自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)
【學(xué)位授予單位】：北京理工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TN249
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-21
• 1.1 微流控芯片的發(fā)展應(yīng)用及其檢測(cè)技術(shù)概要10-13
• 1.2 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)器原理及發(fā)展概況13-19
• 1.3 當(dāng)前存在的問(wèn)題以及解決方法19-20
• 1.4 本文的主要工作20-21
• 第2章 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置方案設(shè)計(jì)21-38
• 2.1 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置總體設(shè)計(jì)21-28
• 2.1.1 共聚焦激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置三維光斑調(diào)整解決方案21-26
• 2.1.2 共聚焦激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置功能分析和總體設(shè)計(jì)26-28
• 2.2 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)28-34
• 2.2.1 光源及聚焦模塊29-31
• 2.2.2 熒光采集模塊31-32
• 2.2.3 CCD成像模塊32-34
• 2.3 基于液體透鏡的變焦距光學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)34-37
• 2.4 本章小結(jié)37-38
• 第3章 光斑自動(dòng)調(diào)整模塊設(shè)計(jì)38-62
• 3.1 共聚焦型激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置自動(dòng)調(diào)焦模塊39-53
• 3.1.1 自動(dòng)調(diào)焦算法原理39-40
• 3.1.2 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)圖像分析和清晰度評(píng)價(jià)函數(shù)的選擇40-47
• 3.1.3 自動(dòng)調(diào)焦控制算法實(shí)現(xiàn)47-53
• 3.2 共聚焦型激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)模塊53-61
• 3.2.1 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)圖像分析和對(duì)準(zhǔn)判斷依據(jù)53-54
• 3.2.2 熒光檢測(cè)圖像的溝道及光斑自動(dòng)提取算法54-56
• 3.2.3 電控平移臺(tái)自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)的算法設(shè)計(jì)和控制實(shí)現(xiàn)56-61
• 3.3 本章小結(jié)61-62
• 第4章 激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)裝置的系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)62-77
• 4.1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)及實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建62-68
• 4.1.1 毛細(xì)管電泳片及其檢測(cè)要求62-63
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)平臺(tái)的搭建63-67
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)工作控制界面67-68
• 4.2 自動(dòng)對(duì)焦實(shí)驗(yàn)68-73
• 4.3 光斑自動(dòng)對(duì)準(zhǔn)標(biāo)定及實(shí)驗(yàn)73-76
• 4.4 本章小結(jié)76-77
• 結(jié)論77-78
• 參考文獻(xiàn)78-82
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單82-83
• 致謝83

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本文編號(hào)：540522