[发明专利]基于磁性荧光微球的随机重构微尺寸测量装置的微尺寸测量方法

说明书

基于磁性荧光微球的随机重构微尺寸测量装置及方法，属于工业样品微尺寸测量领域，目的是为了解决现有技术的不足之处。激发光光束射至二向色镜，使得激发光光束经物镜能够照射磁性荧光微球，并使其发射出荧光多次随机改变两层可控磁极的磁场强度和磁场方向，使得样品室内产生随机变化的磁场，控制磁性荧光微球在溶液内随机移动；利用CCD采集多幅不同时刻荧光光斑的像，根据光斑的光强分布获得磁性荧光微球沿光轴轴向的位置，根据光斑的位置获得磁性荧光微球沿光轴径向的位置，进行图像重构，获得样品信息，完成被测样品的尺寸测量。本发明适用于化学和生物医学领域。

技术领域

本发明属于工业样品微尺寸测量领域，主要涉及一种基于磁性荧光微球的随机重构微尺寸测量方法。

背景技术

目前磁性荧光微球主要应用于化学和生物医学领域，常用于生物样品的提纯，细胞分离以及单分子力谱等，而本发明将磁性荧光微球应用于工业样品尺寸三维测量。

目前最为有效的微尺寸工业样品三维测量方法是利用微型三坐标测量机和接触式探针传感系统相结合来进行测量。该测量方法测量原理为外部运动机构带动探针接触被测件产生触测信号，探针传感系统检测到该信号，并记录下此时探针测头的位置坐标。按照此实验过程更换位置再次进行测量，最终得到大量测头位置坐标，对位置坐标进行拟合重构得到被测工件的三维尺寸信息。

参考文献(武志超.基于三维微触觉测头的纳米坐标测量系统[D].天津大学,2011.)中论述了纳米坐标测量机及三维微触觉测头的发展现状，提到了多种应用于微尺寸工业样品测量的探针传感系统，其探针都具有细长杆状结构。

上述文献中所描述的现有探针不足之处在于：(1)探针制作难度大且其测头尺寸较大，应用范围受限；(2)测量受到被测工件深径比和探针固有频率限制；(3)测量依赖高精度运动机构的承载。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术存在的问题，设计提供一种基于磁性荧光微球的随机重构微尺寸测量方法。

本发明所述的基于磁性荧光微球的随机重构微尺寸测量装置包括二向色镜2、物镜3、样品室5、两层可控磁极7、收集透镜9和CCD10；

沿光轴由上至下依次设有CCD10、收集透镜9、二向色镜2、物镜3和样品室5；

激发光光束1射至二向色镜2，经二向色镜2反射后，经过物镜3入射至样品室5中，样品室5内盛有含有多个磁性荧光微球6的溶液，

两层可控磁极7上下平行对齐且均匀设置在样品室5周围，

磁性荧光微球6在激发光光束1作用下激发出的荧光光束8依次经过物镜3和二向色镜2后经收集透镜9会聚，成像于CCD10，所用磁性荧光微球(6)粒径尺寸小于50微米。

基于上述装置的微尺寸测量方法为：

将被测样品4待测量的部分浸没在含有磁性荧光微球6的溶液中，调节激发光光束1的光强，并使激发光光束1射至二向色镜2，使得激发光光束1经物镜3能够照射磁性荧光微球6，并使其发射出荧光光束8，多次随机改变两层可控磁极7的磁场强度和磁场方向，使得样品室5内产生随机变化的磁场，控制磁性荧光微球6在溶液内随机移动；

磁场变化过程中，利用CCD10采集多幅不同时刻荧光光斑的像，

根据每一幅图像中荧光光斑的光强分布获得磁性荧光微球6沿光轴轴向的位置，根据每一幅图像中荧光光斑的位置获得磁性荧光微球6沿光轴径向的位置，

根据每一幅图像中磁性荧光微球6沿光轴轴向和径向的位置进行图像重构，获得样品信息，完成被测样品4的尺寸测量。