基于纯相位液晶空间光调制器的三维扫描共焦显微技术的研究

《基于纯相位液晶空间光调制器的三维扫描共焦显微技术的研究》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、硕士学位论文基于纯相位液晶空间光调制器的三维扫描共焦显微技术的研究RESEARCHOFCONFOCAL3-DSCANNINGMETHODBASEDONPHASE-ONLYLIQUIDCRYSTALSPATIALLIGHTMODULATOR庞明姝哈尔滨工业大学2015年6月国内图书分类号：TP212.9学校代码：10213国际图书分类号：681.5密级：公开硕士学位论文基于纯相位液晶空间光调制器的三维扫描共焦显微技术的研究硕士研究生：庞明姝导师：邹丽敏教授申请学位：工程硕士学科：仪器科学与工程所在单位：自动化测试与控制系答辩日期：20

2、15年6月授予学位单位：哈尔滨工业大学ClassifiedIndex:TP212.9U.D.C.:681.5DissertationfortheMasterDegreeRESEARCHOFCONFOCAL3-DSCANNINGMETHODBASEDONPHASE-ONLYLIQUIDCRYSTALSPATIALLIGHTMODULATORCandidate：PangMingshuSupervisor：Prof.ZouLiminAcademicDegreeAppliedfor：MasterofEngineeringSpeciality

3、：InstrumentScienceandTechnologyAffiliation：DepartmentofAutomaticMeasurementandControlDateofDefence：June,2015Degree-Conferring-Institution：HarbinInstituteofTechnology哈尔滨工业大学工学硕士学位论文摘要目前对样品实现三维扫描的方式大多停留在利用机械移动部件进行扫描的阶段，但是机械式扫描方法由于受机械特性的限制，对于生物观察活体细胞成像以及材料内部物理过程检测等要求较高的领域

4、，机械扫描方法是不适用的；另一方面，共焦显微测量技术凭借其高分辨率与轴向层析能力广泛应用于生物医学等微观样品三维微结构测量领域，因为引入了针孔探测，而失去了视场，所以共焦系统需要与三维逐点扫描方法进行结合来完成三维扫描。为了实现共焦显微三维无机械扫描，课题“基于纯相位液晶空间光调制器的三维扫描的共焦显微技术的研究”，深入分析了利用纯相位液晶空间光调制器进行横向扫描及轴向变焦扫描的方法原理，并且分别对其扫描特性进行研究，在此基础上设计了基于液晶空间光调制器的共焦显微三维扫描系统，并且搭建实验平台对本课题提出的扫描方法进行实验验证，最后

5、完成对微结构样品的三维扫描及轮廓复原。本课题主要完成了以下内容：(1)利用液晶空间光调制器模拟“棱镜相位分布”模型，来实现连续、均匀的光束偏转，并对该光束偏转技术几个重要参数包括可以实现的最大偏转角度、偏转精度和偏转效率等比较重要的特性参数进行了研究分析。(2)对利用液晶空间光调制器来实现轴向变焦扫描的方法进行深入研究，并且对该方法的轴向扫描范围以及扫描精度等扫描特性进行分析；在此基础上提出了一种新颖的轴向无机械扫描方式以提高扫描范围和效率，即利用液晶空间光调制器实现轴向多个焦点同时扫描，并对其特性进行分析。(3)利用液晶空间光调制

6、器模拟“棱镜-透镜复合相位分布”模型来实现对入射光聚焦后的焦点位置进行三维控制，并且对其控制精度进行了仿真与分析，而且搭建了实验装置对该部分内容进行验证实验研究。(4)搭建了基于液晶空间光调制器的三维扫描共焦显微系统实验平台，对该扫描方法进行实验研究，并且分别对横向扫描的扫描特性、扫描范围和最小扫描步进，轴向的扫描特性、扫描范围以及最小扫描步进进行测量；又对轴向多个焦点的同时扫描的扫描方法进行验证实验以及特性分析实验研究；利用LabVIEW和MicrosoftVisualC对三维扫描模块和数据处理模块的程序进行编写。最后利用该扫描系

7、统对典型的微结构样品进行三维扫描并且对其进行了三维轮廓重构复原。关键词：液晶空间光调制器；无机械三维扫描；共焦显微技术-I-哈尔滨工业大学工学硕士学位论文AbstractCurrently,3-Dscanningtosamplesisstillachievedmainlybyusingmachinery.However,suchamethodisnotsuitableforthecaseswithhighrequirementsuchasobservinglivingcellsandinternaltestingformateria

8、l,duetothemechanicalcharacteristics.Ontheotherhand,confocalmicroscopytechnologyiswidelyusedinthefieldsof3-Dmicrostruc