离轴数字全息颗粒物探测系统研究

发布时间：2020-05-20 19:55

【摘要】：全息技术在数字全息显微、三维形貌测量、图像识别、图像防伪和加密以及医学诊断、三维层析成像等研究领域具有广阔的应用前景。本文根据全息理论设计了一种基于离轴数字全息的粒子探测系统。系统使用了以萨格纳克干涉仪为核心的离轴装置。萨格纳克干涉仪最大的特点在于干涉的两束光共路,这一点提高了在全息图记录方面的稳定性,使得研发小型嵌入式数字全息系统成为可能。相较于传统的离轴全息装置来说,待测物体放在干涉仪模块之外,更有利于装置的小型化集成应用。从数字全息的基本理论出发,以全息图的记录和再现为核心,研究工作主要围绕离轴数字全息粒子探测系统的硬件设计和软件设计两部分展开,主要的研究内容和成果为:1、结合目前同轴和离轴全息装置不足的方面,分析在全息装置中使用萨格纳克干涉仪的优点。设计并搭建以萨格纳克干涉仪为核心的离轴数字全息粒子探测装置硬件系统。2、全息术共分为波前记录和波前再现两部分。数字全息的再现过程是在计算机上完成的,主要使用了标量衍射原理。根据这一原理,在计算机上用MATLAB仿真全息图的再现过程。一共有三种数值再现全息图的方法,分别为菲涅尔法,角谱法和惠更斯卷积法。不仅用MATLAB制作出全息图并使用三种方法分别再现并且根据结果比较他们的优缺点,而且还对再现过程中一些数值技术,比如去除孪生像和数值聚焦等进行了仿真。3、结合实验装置和全息术原理实现了标定板,分辨率板和粒子全息图的再现。利用QT和VS以及相机的SDK编写了系统的控制程序,开发了一套完整的实验系统软件。可以设置相机的参数,并实时获得再现图像等实验结果。实验结果表明:离轴数字全息粒子探测系统能够探测到水中和空气中的粒子并再现,并根据系统标定获得其大致大小。并且其结构简单,成本低易集成还稳定。
【图文】：

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获取被测物体的三维参数而备受业界关何同时记录物体的振幅信息和相位信息的光学显微成像问题，提出了相衬滤波中不可见的相位信息变换为可见的强度了光学相衬显微镜，从而开创了光学消除像差、提高电子显微镜的分辨率提再现物光波前，这种方法后来被广泛认or 早期的全息图之一。但是，在当时由进展。但是自从 20 世纪 60 年代激光器息术得到了迅猛的发展，，使其成为一种在全息术已经在科学研究、工程技术等7 年 Joseph Goodman 等人第一次证明了Goodman 博士用计算机重建的全息图如eursinge 的团队研发出了基于数字全息镜可以观察到噪声小于几纳米的表面轮

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图 1.2 古德曼博士用计算机重建的全息图Fig 1.2 The reconstructed hologram by Dr. Goodmbor 和 Goodman 等人的不懈努力，数字全息内外一大批科研工作者的关注，并使其在颗。美国 SUNY Hmong 教授课题组对数字全除此之外，国内学者也发表了一些具体的研了离轴全息的颗粒物测量的基础理论研究[6
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP391.41;TH89

【参考文献】