[發(fā)明專利]液態(tài)環(huán)境下微粒三維位置納米級(jí)分辨力測(cè)量方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510018116.2
• 申請(qǐng)日: 2015-01-14
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104567682B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-08-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡小唐;雷海;胡曉東;常新宇;胡春光;李宏斌
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 天津大學(xué)
• 主分類號(hào): G01B11/00
• 分類號(hào): G01B11/00
• 代理公司: 天津市北洋有限責(zé)任專利代理事務(wù)所12201
• 代理人: 劉國(guó)威

1.一種液態(tài)環(huán)境下微粒三維位置納米級(jí)分辨力測(cè)量方法，其特征是，包括如下步驟：

搭建同軸數(shù)字全息顯微成像系統(tǒng)；

將微粒放置于樣品池中，樣品池由蓋玻片、載玻片及封口膜組成，由環(huán)氧樹(shù)脂密封；

利用上述成像系統(tǒng)對(duì)微粒進(jìn)行實(shí)時(shí)跟蹤并記錄微粒全息圖像；

對(duì)微粒的全息圖進(jìn)行預(yù)處理，利用二維整體經(jīng)驗(yàn)?zāi)B(tài)分解(BEEMD)方法消除微粒全息圖的散斑噪聲以及背景噪聲；

對(duì)上述處理得到的全息圖進(jìn)行全息重構(gòu)，得到微粒的三維重構(gòu)強(qiáng)度分布信息；

對(duì)上述得到的重構(gòu)信息進(jìn)行去卷積運(yùn)算，減少離焦信號(hào)及孿生像所產(chǎn)生的噪聲影響；

利用質(zhì)心法得到微粒的橫向位置；

通過(guò)上述得到的微粒質(zhì)心位置，得到其在縱向的強(qiáng)度分布曲線；

采用多項(xiàng)式擬合對(duì)上述曲線進(jìn)行擬合，其峰值則為微粒在縱向的位置。

2.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)環(huán)境下微粒三維位置納米級(jí)分辨力測(cè)量方法，其特征是，利用質(zhì)心法得到微粒的橫向位置進(jìn)一步具體步驟是，全息圖中微粒的圓心即為位置的X-Y方向的位置，由下述方程計(jì)算得到：

其中，(x_c,y_c)為圓心的坐標(biāo)，I_i為相機(jī)測(cè)量的第i個(gè)像素的光強(qiáng)度，(x_i,y_i)為圖像中像素的位置。

3.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)環(huán)境下微粒三維位置納米級(jí)分辨力測(cè)量方法，其特征是，對(duì)得到的全息圖進(jìn)行全息重構(gòu)進(jìn)一步具體步驟是，按照瑞利-索末菲傳播原理對(duì)全息圖進(jìn)行三維重構(gòu)，得到硅球在三維空間中的強(qiáng)度分布信息，其計(jì)算公式如下：

u_r(r,z)＝FT^-1(FT(I_s(r,0))·H(q,-z)) (2)

其中，h(r,-z)為瑞利-索末菲傳播函數(shù)，為h(r,-z)的傅里葉變換；式中r為全息平面內(nèi)坐標(biāo)，z為軸向坐標(biāo)，I_s為步驟7得到的全息圖的強(qiáng)度，F(xiàn)T^-1、FT分別表示傅里葉逆變換與傅里葉變換，j表示虛數(shù)單位，k為波數(shù)，q為頻域坐標(biāo)，R為光傳播距離。

4.如權(quán)利要求3所述的液態(tài)環(huán)境下微粒三維位置納米級(jí)分辨力測(cè)量方法，其特征是，對(duì)重構(gòu)三維空間強(qiáng)度信息進(jìn)行去卷積運(yùn)算，計(jì)算公式如下，減弱離焦信號(hào)和孿生像等產(chǎn)生的噪聲對(duì)硅球三維重構(gòu)光場(chǎng)的影響；

式中α為一個(gè)相比于FT(|h(r,-z)|²非常小的常數(shù)，一般取值范圍為0.001～0.01。

5.如權(quán)利要求1所述的液態(tài)環(huán)境下微粒三維位置納米級(jí)分辨力測(cè)量方法，其特征是，微粒包括細(xì)胞、病毒、磁珠、硅球、聚苯乙烯小球、納米棒。