原位成形微透镜制造质控系统及透镜聚光性的研究

《原位成形微透镜制造质控系统及透镜聚光性的研究》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、中文图书分类号：TN247密级：公开UDC：535学校代码：10005硕士学位论文MASTERALDISSERTATION论文题目：原位成形微透镜制造质控系统及透镜聚光性的研究论文作者：刘文操学科：光学工程指导教师：吴坚副教授论文提交日期:2015年6月25日UDC：535学校代码：10005中文图书分类号：TN247学号：S201213023密级：公开北京工业大学工学硕士学位论文题目：原位成形微透镜制造质控系统及透镜聚光性的研究英文题目：RESEARCHANDDEVELOPMENTOFLIGHTGATHERINGABILITYOFUVCURABLEADHESIVEMIC

2、ROLENSANDQUALITYCONTROLSYSTEM论文作者：刘文操学科专业：光学工程研究方向：激光微技术申请学位：工学硕士指导教师：吴坚副教授所在单位：激光工程研究院答辩日期：2015年6月授予学位单位：北京工业大学独创性声明本人声明所呈交的论文是我个人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得北京工业大学或其它教育机构的学位或证书而使用过的材料。与我一同工作的同志对本研究所做的任何贡献均已在论文中作了明确的说明并表示了谢意。签名：刘文操日期：2015年6月

3、25日关于论文使用授权的说明本人完全了解北京工业大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留送交论文的复印件，允许论文被查阅和借阅；学校可以公布论文的全部或部分内容，可以采用影印、缩印或其他复制手段保存论文。（保密的论文在解密后应遵守此规定）签名：刘文操日期：2015年6月25日导师签名：吴坚日期：2015年6月25日摘要摘要随着我国载人航天技术的不断突破，航天周期逐渐增长，面向空间应用的生物危害实时自动报警系统变得十分必要和迫切。该系统的核心是生物核酸荧光微检测技术，传统光电检测器件由于体积大或灵敏度不够而无法嵌入到芯片中。采用原位成形光学微透镜的制造技术，加工的

4、非球面微透镜可实现高精度同光轴且光洁度好，有效增加荧光检测微系统中的光子采集总量，提高荧光检测灵敏度。在原位成形法制造光学微透镜技术中，由于非均匀固化或内部与表面收缩张力差异以及控制接触角基底特异性差异等因素的影响，制造出的微透镜将产生尺寸和非球面曲率形状的精度问题。对于上文中的问题，本文进行了以下相关研究：（1）针对原位成形微透镜制造技术中微透镜曲率形状的技术要求，提出了一种原位成形式光学微透镜制造的实时监控和质量控制系统。该系统通过改变液滴表面的气流（如可调整强度的吹风和倒吸）改变液滴表面的气压可以引导透明液滴表面形状的变化，使得微透镜的曲率形状和尺寸精度达到最优，提

5、高原位成形微透镜对光子的采集总量。（2）对原位成形式光学微透镜制造的实时监控和质量控制系统的装置进行了软硬件研究。采用了基于ARM内核的STM32F103ZET6微处理器，并嵌入UCOS-II系统进行软件和硬件开发，采用TFT-LCD电阻触摸屏作为人机显示和控制界面。实现了通过人工操作工作平台旋转、X轴和Y轴移动功能，控制工作蓬头内九个通气管的吹吸气和风力大小调节功能，气体压力采集等功能。并进行了相关电路板的制作。（3）研究了原位成形光学微透镜的聚光性能。利用Young方程、拉普拉斯方程和几何光学原理，推导光激发单元和光检测单元微透镜的光学追踪方程，通过光学追踪方程得到了

6、光线经过光学微透镜的照射点分布情况，并画出了相应的分布曲线。讨论了不同形状参数的微透镜对聚光性能的影响。研究表明，减小光学胶与玻璃之间的接触角，加大微透镜的形状参数，对提高微透镜的聚光效率和光子采集效率都是有利的。关键词：原位成形光学微透镜；UV胶；质控系统；聚光性能；IAbstractAbstractWiththecontinuedbreakthroughsofChineseaerospacetechnologyandtheperiodspacemissionincreasing,real-timeautomaticalarmsystemofbiologicalhaza

7、rdshasbecomeverynecessaryinSpaceApplicationProgram.Thekeycomponentofthissystemisthemicro-detectorofbiologicalnucleicacidfluorescentspectrum.Traditionalphotoelectricdetectorcan’tbeimplantedinchipforitslargesizeorlowsensitivity.Asphericmicro-lensmoldedonneedingpositio