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原文传递可垂直校准像面与光轴的变倍显微颗粒轨迹方法与装置

专利名称：	可垂直校准像面与光轴的变倍显微颗粒轨迹方法与装置
摘要：	可垂直校准像面与光轴的变倍显微颗粒轨迹方法与装置属于纳米颗粒粒径测量领域，本发明将姿态调节台、光纤式激光头、CCD探测器和转接固定板组成了成像端单元，该成像端单元通过转接固定板可固定在长方体基板侧面，也可固定在与位移运动台连接的六自由度微动调节台上；光纤式激光头的所输出的高斯光束入射进能测量入射光束单位方向向量的双光斑位置探测单元；位移台运动至不同位置，凸透镜与CCD探测器可在不同放大倍率下观察和测量纳米颗粒运动轨迹；通过得到的光束方向向量指导六自由度微动调节台对位移引起的成像端单元姿态改变进行姿态回位调节，保证光轴与CCD探测器成像面垂直的同时，还能得到在不同位移位置时的显微放大倍率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	山东;37
申请人：	山东理工大学
发明人：	毛帅;申晋;王雅静
专利状态：	有效
发布日期：	2019-01-01T00:00:00+0800
申请号：	CN201810165151.0
公开号：	CN108387489A
分类号：	G01N15/02(2006.01)I;G;G01;G01N;G01N15;G01N15/02
申请人地址：	255086 山东省淄博市高新技术开发区高创园A座313室
主权项：	1.一种可垂直校准像面与光轴的变倍显微颗粒轨迹方法，其特征在于该方法步骤如下：（1）光纤式激光头输出高斯光束，该高斯光束入射第一块分光镜，被第一块分光镜反射的高斯光束经与第一块分光镜等厚的镜块后入射到光斑位置探测器Ⅰ上，透射过第一块分光镜的高斯光束，入射进空心角锥内，经空心角锥反射后，入射第二块分光镜，被第二块分光镜反射的高斯光束入射到光斑位置探测器Ⅱ上，透射过第二块分光镜的高斯光束，经凸透镜后入射进与凸透镜光轴垂直相交的CCD探测器成像面上；（2）上述分光镜、与第一块分光镜等厚的镜块、光斑位置探测器以及空心角锥都固定在长方体基板上，从而构成了可以探测入射光束方向向量的双光斑位置探测单元，因此可以得到双光斑位置探测单元所决定坐标系内入射其中的高斯光束单位方向向量(，，)，该单位方向向量测量表达式为，，，其中，和为光斑在光斑位置探测器Ⅰ和Ⅱ探测面上的位置值，而、和为已知的参数常量，；（3）通过光纤式激光头的姿态调节台调节光纤式激光头的俯仰和偏摆，使其出射的高斯光束单位方向向量为(‑1，0，0)，然后，将光纤式激光头及其姿态调节台、CCD探测器和转接固定板组成的成像端单元从长方体基板侧面拆下，安装到与位移运动台连接的六自由度微动调节台上，并且使光纤式激光头出射的高斯光束重新入射进双光斑位置探测单元并被探测到其单位方向向量，根据测量得到的单位方向向量，调节六自由度微动调节台，从而使光纤式激光头出射的高斯光束单位方向向量重新为(‑1，0，0)，并且使CCD探测器成像面上入射光斑的中心位置与拆装前相同，位移运动台可以沿X坐标轴方向做往返运动，在每次位移运动后，因位移运动造成的成像端单元俯仰偏摆以及偏移引起的高斯光束单位方向向量和CCD探测器成像面上入射光斑中心位置的改变，都通过该六自由度微动调节台的调节对其进行回位补偿，位移运动台的运动位移范围内能实现凸透镜中心与CCD探测器成像面距离小于等于凸透镜的焦距，也能实现凸透镜中心与CCD探测器成像面距离大于，位移运动台到达某位移位置后，CCD探测器成像面上入射光斑的半径记为，并记其最小值为；（4）由高斯光束束腰定义可知为经过凸透镜后高斯光束的束腰半径，CCD探测器成像面与凸透镜中心距离为像距，它与、关系式为，其中，为高斯光束波长，因此，当位移运动台运动到某位置后，通过该位置得到的，便可以计算得到像距；（5）位移运动台运动到像距大于某位置，将盛有纳米颗粒的样品池放置在凸透镜下方，为了能显微成像样品池中纳米颗粒，根据透镜显微成像时透镜焦距、像距和物距关系式，需要实现样品池上端水平面与凸透镜中心距离小于，即物距位置点处于样品池上端水平面下方，然后，在样品池下方放置折光平面镜组，使高斯光束从样品池侧面入射进样品池中照射其中的纳米颗粒，并保证透射出样品池的高斯光束不与凸透镜和CCD探测器成像面发生光学作用，最后，便可以通过凸透镜与CCD探测器在放大倍率下显微成像观察和测量样品池中距离凸透镜中心位置处的纳米颗粒运动轨迹，位移运动台位移运动至像距大于的不同位置对应不同的放大倍率，从而实现了变倍显微颗粒轨迹跟踪分析。
所属类别：	发明专利