本文關(guān)鍵詞：線掃描型共聚焦生物芯片熒光檢測關(guān)鍵技術(shù)研究

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【摘要】：生物芯片是近年來生命科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展迅猛的一項(xiàng)高新技術(shù),它具有高效、便捷、微量檢測的特點(diǎn),廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)、醫(yī)藥研究、環(huán)境監(jiān)測、生化試劑檢驗(yàn)等多個(gè)領(lǐng)域。傳統(tǒng)的熒光檢測系統(tǒng)采用光電倍增管作為探測器,以單點(diǎn)成像方式進(jìn)行圖像二維掃描分析,但其掃描時(shí)間較長且探測器成本較高�；谥评湫兔嫣綔y器的成像系統(tǒng)無需掃描裝置,具有較高的成像速度和穩(wěn)定的檢測靈敏度,但其探測器本身非常昂貴。基于線列掃描的共聚焦熒光檢測系統(tǒng)采用一維掃描方式縮短了成像時(shí)間,同時(shí)探測器內(nèi)置的半導(dǎo)體制冷器和可積分特性為研制低成本、高性能的熒光檢測系統(tǒng)提供了一種可行的解決方案。在此基礎(chǔ)上,本文利用發(fā)光二級(jí)管(LED)代替常規(guī)的激光器作為系統(tǒng)光源,進(jìn)一步縮小了系統(tǒng)體積且大幅降低了功耗。本文對(duì)成像系統(tǒng)涉及的光學(xué)系統(tǒng)、光源器件、光學(xué)探測器、探測器讀出電路等進(jìn)行了研究,討論了各組件的設(shè)計(jì)特點(diǎn)與設(shè)計(jì)要求,完成了共聚焦光學(xué)結(jié)構(gòu)、機(jī)械結(jié)構(gòu)和電路系統(tǒng)的設(shè)計(jì),搭建了一個(gè)能應(yīng)用于生物芯片檢測的共聚焦熒光檢測系統(tǒng)原理樣機(jī)。此外,本文針對(duì)搭建的共聚焦成像系統(tǒng)進(jìn)行了電路噪聲、熒光信噪比、系統(tǒng)檢測限、系統(tǒng)線性度、系統(tǒng)分辨率等方面實(shí)驗(yàn)。經(jīng)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,系統(tǒng)對(duì)熒光素鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液實(shí)現(xiàn)了0.01μmol/L的最低檢測限,并在0.1μmol/L~10μmol/L具有良好的線性度。利用分辨率板的反射光對(duì)系統(tǒng)的分辨率進(jìn)行測試,結(jié)果表明系統(tǒng)成像分辨率達(dá)到8.77μm。系統(tǒng)具有良好的成像質(zhì)量、可重復(fù)性和工作穩(wěn)定性,滿足熒光成像的實(shí)際需求,具有廣泛的應(yīng)用前景。
【關(guān)鍵詞】：熒光檢測 共聚焦 生物芯片
【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
【分類號(hào)】：TN492;R318
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-25
• 1.1 課題研究背景及意義10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-22
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀11-19
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀19-22
• 1.3 論文研究內(nèi)容及主要章節(jié)安排22-25
• 1.3.1 論文研究內(nèi)容22
• 1.3.2 主要章節(jié)安排22-25
• 第2章 生物芯片檢測原理25-36
• 2.1 熒光檢測原理25-26
• 2.1.1 熒光的產(chǎn)生25-26
• 2.1.2 熒光強(qiáng)度及影響因素26
• 2.2 掃描方式26-29
• 2.3 共聚焦理論29-32
• 2.3.1 共聚焦概念30-31
• 2.3.2 共聚焦理論31-32
• 2.3.3 共聚焦優(yōu)點(diǎn)32
• 2.4 系統(tǒng)性能評(píng)價(jià)32-35
• 2.4.1 成像速度32-33
• 2.4.2 分辨率33
• 2.4.3 信噪比33-34
• 2.4.4 靈敏度34
• 2.4.5 動(dòng)態(tài)范圍34
• 2.4.6 可重復(fù)性34-35
• 2.5 本章小結(jié)35-36
• 第3章 線掃描熒光共聚焦系統(tǒng)設(shè)計(jì)36-63
• 3.1 系統(tǒng)組成36-37
• 3.2 光路設(shè)計(jì)37-45
• 3.2.1 光路結(jié)構(gòu)37-38
• 3.2.2 光源38-40
• 3.2.3 分光系統(tǒng)40-41
• 3.2.4 物鏡41-43
• 3.2.5 聚焦透鏡43-44
• 3.2.6 狹縫44-45
• 3.3 探測器45-46
• 3.4 熒光采集電路設(shè)計(jì)46-55
• 3.4.1 前端采集電路47-49
• 3.4.2 模擬信號(hào)處理電路49-51
• 3.4.3 模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器51-52
• 3.4.4 溫度控制電路52-53
• 3.4.5 位移平臺(tái)控制53-54
• 3.4.6 控制器及數(shù)字接口54-55
• 3.5 電源設(shè)計(jì)55-56
• 3.6 信號(hào)傳輸電路設(shè)計(jì)56-57
• 3.7 軟件設(shè)計(jì)57-59
• 3.7.1 控制器邏輯設(shè)計(jì)57-58
• 3.7.2 PCI Express傳輸58-59
• 3.7.3 圖像采集軟件設(shè)計(jì)59
• 3.8 機(jī)械結(jié)構(gòu)和固定組件59-61
• 3.8.1 系統(tǒng)外型機(jī)械結(jié)構(gòu)59-60
• 3.8.2 系統(tǒng)相關(guān)機(jī)械組件60-61
• 3.9 本章小結(jié)61-63
• 第4章 儀器性能測試與評(píng)估63-81
• 4.1 光穩(wěn)定性和光譜特性64-65
• 4.2 電路噪聲測試65-66
• 4.3 信噪比66-71
• 4.3.1 光源的功率對(duì)信噪比的影響66-68
• 4.3.2 積分時(shí)間對(duì)信噪比的影響68-71
• 4.4 溫度對(duì)探測器的影響71-72
• 4.5 檢測靈敏度和線性度72-75
• 4.6 系統(tǒng)分辨率75-76
• 4.7 可重復(fù)性76-77
• 4.8 成像速度77
• 4.9 芯片掃描實(shí)驗(yàn)77-78
• 4.10 儀器功耗78-79
• 4.11 本章小結(jié)79-81
• 結(jié)論81-83
• 參考文獻(xiàn)83-90
• 附錄90-91
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表論文與研究成果清單91-92
• 致謝92

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本文編號(hào)：651999