原位成形微透镜制造质控系统及透镜聚光性的研究

发布时间：2017-08-04 17:33

  本文关键词：原位成形微透镜制造质控系统及透镜聚光性的研究

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【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
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TH74;V445
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本文编号：620889