[發明專利]一種亞納米光學檢測系統及其檢測方法

有效

• 申請號: 202010629503.0
• 申請日: 2020-07-03
• 公開（公告）號: CN111965142B
• 公開（公告）日: 2022-03-29
• 發明（設計）人: 肖波濤;劉洋
• 申請（專利權）人: 華南理工大學
• 主分類號: G01N21/47
• 分類號: G01N21/47;G01N21/01
• 代理公司: 廣州市華學知識產權代理有限公司 44245
• 代理人: 李斌

1.一種亞納米光學檢測系統，其特征在于，包括：控制單元、樣品池、光輸送單元和成像單元；

所述控制單元包括永磁鐵和電機，所述電機帶動永磁鐵旋轉及移動；

所述樣品池用于盛放單分子樣品，單分子樣品溶液置于環境溶液中并形成樣品腔，單分子樣品一端連接有樣品池的蓋玻片，另一端連接有磁珠；

所述光輸送單元包括光源、彎頭光纖、光處理單元和物鏡，所述光處理單元包括準直器和分束器；

所述光源的光束經過彎頭光纖后射入準直器，準直器將射入的光轉變為平行光后射入分束器，分束器將射入的平行光分為光強相同的反射光與折射光，形成全反射光路，反射光豎直照射樣品池上，使單分子樣品的磁珠形成多個衍射環；

所述成像單元包括研究級相機和計算模塊，所述研究級相機采集單分子樣品的磁珠圖像，并傳輸至計算模塊，所述計算模塊將研究級相機采集的磁珠圖像轉化為二維光強分布，轉化為磁珠的實時三維位置，得出被測磁珠的Z軸數值，將二維光強分布在X、Y坐標軸方向上的徑向光強分布與其鏡像分布做互相關運算，以獲得并校準磁球在平面坐標軸上的坐標值；通過不同的Z軸數值對應的磁珠圖像建立參考庫，將被測磁珠的圖像與參考庫進行對比，得出被測磁珠的Z軸數值。

2.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述永磁鐵還連接有承載零件，所述承載零件另一端連接有支撐桿，所述電機包括第一電機與第二電機，所述第一電機控制支撐桿沿中心軸旋轉，所述第二電機控制支撐桿沿樣品池豎直方向移動。

3.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述單分子樣品的一端與樣品池的蓋玻片化學連接，另一端與磁珠化學連接。

4.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述光源采用環形LED光纖照明器。

5.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述彎頭光纖的光纖口徑設置0.5cm以上。

6.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述分束器采用50/50分束器。

7.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述物鏡的位置采用準焦螺旋進行粗調，壓電陶瓷進行微調，所述物鏡采用放大倍數為100的油鏡。

8.根據權利要求1所述的亞納米光學檢測系統，其特征在于，所述光輸送單元與研究級相機之間采用T型管進行排列及固定。

9.一種根據權利要求1-8所述亞納米光學檢測系統的檢測方法，其特征在于，包括下述步驟：

將研究級相機采集的磁珠實時圖像轉化為二維光強分布，即圖像中每一個像素點的光強數值，然后再將光強數值轉化為磁珠的實時三維位置；

對被測磁珠不同的Z軸位置建參考庫，將實時采集的圖像與參考庫中的磁珠圖像進行對比，選出一個與當前被測磁珠圖像最相近的圖像，得出其關聯的Z位置，輸出被測磁珠的Z軸數值，具體步驟包括：將二維光強分布在X、Y坐標軸方向上的徑向光強分布與其鏡像分布做互相關運算，以獲得并校準磁球在平面坐標軸上的坐標值；然后通過不同的Z軸數值對應的磁珠圖像建立參考庫，再將被測磁珠的圖像與參考庫進行對比，最后得出被測磁珠的Z軸數值。

10.根據權利要求9所述的亞納米光學檢測系統的檢測方法，所述對被測磁珠不同的Z軸位置建參考庫，具體步驟包括：采用固定步長移動物鏡，采集不同Z軸位置上被測磁珠的圖像。