基于vc纳米分辨远场光学共焦成像系统扫描控制

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1、基于VC++纳米分辨远场光学共焦成像系统扫描控制摘要：为降低纳米分辨远场光学共焦成像系统的出错率和提高此系统的实验效率，设计了纳米分辨远场光学共焦成像系统的扫描控制子系统。纳米分辨远场光学共焦成像系统的主要组成器件为纳米移动平台，被测物体置于此平台上随平台移动而运动。如何使被测物体作有规律的运动是实验能否成功的关键。采用VC++开发平台设计的扫描自动控制子系统即为解决这一问题而开发。子系统使用方便、界面友好。关键词：共焦成像；扫描控制；VC++开发平台中图分类号：0433文献标识码：A引言共焦显微镜一种是以光学系统的

2、共焦成像为基础，利用光扫描技术对样品进行动态测量的装置，具有很高的分辨力和层析能力［1］。目前，它已成为半导体，微电子器件，陶瓷元件的生产检测和生物学，医学研究珍断的重要工具［2］,为开拓新学科和促进各学科领域向更高层次发展起了重要作用。它利用单点成像，从而突破了限制传统光学显微镜的瑞利衍射极限，大幅度提高了成像分辨力，共焦显微镜有很好的层析能力，采用适当的图像处理技术，对样品纵向连续层析，再将二维图像进行重构，可以得到物体的三维图像，其特点是可以对样品进行断层扫描和成像，进行无损伤观察和分析细胞的三维空间结构［3］

3、。共焦显微镜的横向扫描方式起初以单点扫描为主，之后发展为以nipkow盘扫描和微透镜阵列扫描为主的多点并行扫描等阶段［4］。2011年，官志超等人设计了基于DMD共焦显微并行检测系统，该系统光能利用率高，具有高分辨、非接触、速度快和可柔性测量等优点［5］。综上所述，实验开展了纳米分辨远场光学共焦成像系统研究，其中控制软件的合理设计可提高系统的自动化程度，既节省时间，又能降低人工操作的出错概率。根据系统的界面控制特点，鉴于VC++在Windows界面开发中的优势，采用VC++设计和开发了控制系统的控制程序和操作子系统。

4、软件平台设计如下［6］：1系统硬件介绍1.1实验原理纳米分辨远场光学共焦成像系统采用激光作为光源。在传统光学显微镜的基础上采用了共辄聚焦原理和装置。并利用计算机对所观察的对象进行数字图像处理的一整套观测、分析和输出系统。系统硬件主要包括激光光源、物镜、纳米移动平台、光电倍增管、计算机等。原理如图1所示。共焦系统利用物镜使光束聚焦形成的小光点对样品逐点成像。该系统采用共辄焦点技术，使光源、被测物点、探测器处于彼此对应的共辄位置，光源经物镜在样品表面锐聚焦成衍射限制的斑点，其反射光再次通过物镜或聚光镜在空间滤波器的共焦针

5、孔平面成像，由靠近像面位置的探测器接收光信号。出于焦面以外的光线在成像针孔前和成像针孔后聚焦，使得焦面以外的光信号被大大抑制，极大地提高了共焦显微镜的纵向分辨力，故共焦显微镜具有很好的层析能力；采用适当的图像处理技术，对样品纵向连续层析，再将二维图像进行重构，可以得到物体的三维图像。共聚焦显微镜常见的扫描方式有三种：一是物体移动，而聚焦在被测物上的光点保持不动；二是利用反射镜构成的扫描系统；三是利用声光偏转器。现采用物体移动的扫描方式，将被扫描的物体放置于PI纳米平台中，通过VC++编程控制纳米平台运动，从而带动被扫

6、描物体的运动，再通过计算机进行控制和操作。1.2纳米控制平台介绍现采用的纳米移动控制平台型号为E-517.i3,由两部分组成：控制器和移动平台，如图2所示。控制器通过输出电压信号来控制三维运动平台在XYZ三个方向上的运动，运动的最大幅度为200umo其输出有三个通道a、b、c,其中通道a控制X轴的运动，b控制Y轴，c控制Z轴。PI控制器通过输出电压信号的变化来控制三维运动平台的运动。实验通过RS232口将计算机和控制器相连。为了让三维运动平台按照要求的方式进行扫描运动，实验前需对控制器进行一些初始设置。设置过程的流程

7、图如图3所示。要实现计算机与控制器间的通信，以及对控制器模式的选择主要用到三个函数：(1)intPI_ConnectRS232(intiPortNumber,intiBaudRate)此函数用途是建立计算机与控制器的连接。如果连接成功将返回控制器的ID值；如果连接失败将返-1。参数iPortNumber是一个整形变量，其含义是连接到控制器上的串口的编号。参数iBaudRate是一个整形变量，其含义是所设置的控制器的波特率。(2)BOOLPI_ONL(longID,intiPiezoChannels,intpdVala

8、rray,intiArraySize)此函数的用途是设置控制器的控制模式。参数ID就是控制器的ID值，此值是函数PI_ConnectRS232()返回得来的。参数iPiezoChannels是一个整形变量，此变量的含义是选择要设置的控制器的通道，控制器总共有三个通道，其中数字'1'代表通道1,'2'代表通道2,'3'代表通道3。参数pdVala