多波长无透镜全息成像的微颗粒检测技术研究

发布时间：2021-03-27 05:45

　　微颗粒广泛存在于自然环境和医学领域中,海洋微塑料严重破坏了海洋的生态平衡和人类的生命健康,船舶压载水携带的有害微生物严重破坏了海洋环境,对海洋中其他生物的生命造成了威胁,癌细胞严重危害人体的生命健康,检测癌细胞在医学领域中具有重大意义,所以微颗粒的检测对生命科学、自然界和医学至关重要。由于传统的检测设备体积大、价格昂贵、操作复杂,所以开发便携、快速、操作简单的微颗粒检测设备至关重要。本文主要提出一种基于三波长无透镜全息成像的微颗粒检测方法和系统。本系统成像原理为部分相干光透过微孔照射到微颗粒溶液,微颗粒表面的散射光和溶液的透射光分别为物光和参考光,物光和参考光相互干涉形成全息图样。利用微颗粒在红光、绿光和蓝光三种波长激发下的全息图样,经过再现像重建算法、削弱共轭像的三波长迭代算法和三维重建算法,获取微颗粒的二维重建图像及三维重建图像,再通过二维图像及三维图像的几何特征对微颗粒进行检测。系统主要由光源模块、光传播模块、微流控芯片模块、图像采集模块和图像处理模块组成。本文选取三种典型的微颗粒样品分别为:聚苯乙烯颗粒、微藻细胞、癌细胞。通过聚苯乙烯颗粒二维重建图像的长度、宽度与三维重建图像的... 

【文章来源】：大连海事大学辽宁省 211工程院校

【文章页数】：92 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图２．４光源模块结构图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ?ｍｏｄｕｌｅ??

?多波长无透镜全息成像的微颗粒检测技术研究???ｒ?￣二—￣??Ｉ?＼??ｊ?〇门Ｏ丨?????Ｉ??图２．４光源模块结构图??Ｆｉｇ．?２．４?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ?ｍｏｄｕｌｅ??由于整个系统需要避免其他光干扰，所以设计了顶盖部分，如图２．５所示，由单片??机、光源模块承载外壳和顶盖部分拼接成光源模块的整体结构，设计完成后将结构用３Ｄ?．??打印机打印出来以供使用。??鲁??图２．５顶盖结构图??Ｆｉｇ．?２．５?Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｔｏｐ?ｃｏｖｅｒ??－１２－??

?大连海事大学硕士学位论文???光源模块实物图如图２．６所示，将三波长ＬＥＤ焊接好后固定在光源外壳内，固定好??后将顶盖组装好。??Ｃ?Ｉ??ｍ??囑，：＇１ｆ＃?１??ｉ?Ｉ??图２．６光源模块实物图??Ｆｉｇ．?２．６?ｐｈｙｓｉｃａｌ?ｄｉａｇｒａｍ?ｏｆ?ｌｉｇｈｔ?ｓｏｕｒｃｅ?ｍｏｄｕｌｅ??由于多波长无透镜全息成像系统只＇需用到红光、绿光和蓝光三个波段的光，所以只??将ＬＥＤ光源模块的红光、绿光和蓝光的正负极分别焊接起来，为了保证ＬＥＤ芯片不会??由于电流过大而烧毁，所以将ＬＥＤ芯片串接了?１０Ｋ的滑动变阻器，并且将ＬＥＤ芯片加??上散热片以防温度过高。将焊接好的三个颜色ＬＥＤ芯片的正极接到５１单片机的５Ｖ正??电压下，将三个颜色ＬＥＤ芯片的负极分别接到５１单片机的？１〇、Ｐｌｄｎｐ１２接口。通过??５１单片机的三个按键来控制红光、绿光和蓝光的亮暗。??２．２．２光传播模块设计??光传播模块包括微孔，由于全息图的成像条件要求光源必须为相干光源，所以紧挨??着ＬＥＤ光源的应为微孔，将部分相干光源变成相干光源。为了提高空间相干性，利用??微孔来减小光源的线性，为了防止微孔过小而造成加工非常困难，所以微孔采用ｌｌ〇ｎｍ，??为了减少光源传播一段距离的能量损耗，所以采用光源紧贴微孔的结构进行设计。??如图２．７所示，微孔以钢片为主要材料，长和宽为５０ｍｍ，厚度为０．２ｍｍ，微孔打??在钢片的正中间，为１１０（＿ｉｍ。??－１３－??


本文编号：3102999