基于數(shù)字全息的樣品漂移主動(dòng)補(bǔ)償方法及裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于精密測(cè)量領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種基于數(shù)字全息的樣品漂移主動(dòng)補(bǔ)償方法 及裝置。 技術(shù)背景
[0002] 對(duì)于高精密的測(cè)量設(shè)備而言，外界的輕微擾動(dòng)會(huì)引起測(cè)量誤差。尤其是精度要求 很高的場(chǎng)所（nm量級(jí)），設(shè)備運(yùn)行時(shí)內(nèi)部的振動(dòng)，地面的振動(dòng)和測(cè)量樣品自身的流動(dòng)都會(huì)造 成測(cè)量誤差，使測(cè)量的結(jié)果失真。
[0003] 例如對(duì)于超分辨顯微系統(tǒng)而言，在其成像過(guò)程中，由于熱漂移和應(yīng)力漂移等因素 的影響，樣品會(huì)在軸向位置上發(fā)生位置漂移產(chǎn)生離焦，對(duì)顯微系統(tǒng)的成像精度造成影響。 特別是對(duì)于基于單分子定位的超分辨顯微技術(shù)，如基于探針定位技術(shù)的光敏定位顯微鏡 (Photo Activated Localization Microscopy,PALM)和隨機(jī)光學(xué)重建顯微鏡（Stochastic Optical Reconstruction Microscopy, STORM)等，需要對(duì)同一樣品面進(jìn)行多次重復(fù)的成 像，該種漂移所帶來(lái)的影響更為明顯，因?yàn)檩S向漂移將導(dǎo)致多次重復(fù)成像的并非為同一樣 品面。同時(shí)，由于外界和自身的擾動(dòng)因素造成移動(dòng)平臺(tái)發(fā)生的輕微振動(dòng)會(huì)使樣品發(fā)生軸向 位移和平面位移。樣品的平面漂移將使顯微系統(tǒng)所成的相失真。因此，一種可W實(shí)時(shí)對(duì)樣 品的空間漂移進(jìn)行檢測(cè)并進(jìn)行=維補(bǔ)償?shù)姆椒ㄔ陲@微系統(tǒng)中具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值。
[0004] 近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，科研工作者們提出了多種測(cè)量樣品漂移的方法，其 中W光學(xué)非接觸測(cè)量方法的應(yīng)用最為廣泛。目前，光學(xué)非接觸測(cè)量方法多是基于共焦系統(tǒng)。 該種系統(tǒng)雖然具有較好的測(cè)量精度，但是構(gòu)造比較復(fù)雜，且只針對(duì)軸向漂移，無(wú)法實(shí)現(xiàn)=維 漂移補(bǔ)償。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 為克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明旨在提供一種樣品漂移主動(dòng)補(bǔ)償方法及裝置，提 高測(cè)量系統(tǒng)對(duì)樣品漂移的補(bǔ)償速度和精度，并實(shí)現(xiàn)=維尺度上的漂移補(bǔ)償。為此，本發(fā)明采 取的技術(shù)方案是，基于數(shù)字全息的樣品漂移主動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括；激光器，衰減器，特殊載玻 片，S維納米移動(dòng)平臺(tái)，物鏡，二維高速光電檢測(cè)器，處理系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)，移動(dòng)平臺(tái)控制臺(tái)， 虛線(xiàn)處的平面為全息圖平面；
[0006] 由激光器生成單色連續(xù)激光，用于系統(tǒng)的照明光源；
[0007] 衰減器用于調(diào)節(jié)激光器發(fā)出的照明激光的光強(qiáng)；
[000引特殊載玻片固著于=維納米移動(dòng)平臺(tái)上，用于承載樣品并且附著或刻蝕微球；
[0009] =維納米移動(dòng)平臺(tái)通過(guò)調(diào)節(jié)位置用于主動(dòng)補(bǔ)償樣品的漂移；
[0010] 物鏡用于成像，使二維高速光電檢測(cè)器獲取全息圖；
[0011] 二維高速光電檢測(cè)器為CMOS或高速CCD，用于快速獲取微球位相圖的位置和位相 的變化；
[0012] 處理系統(tǒng)根據(jù)二維高速光電檢測(cè)器提供的微球位相圖，通過(guò)全息圖的數(shù)值重構(gòu)或 利用衍射圖樣相關(guān)性匹配方式確定微球的位移量，從而得到樣品的漂移量，向反饋系統(tǒng)提 供信號(hào)確定其反饋量；
[0013] 反饋系統(tǒng)根據(jù)樣品的漂移量向移動(dòng)平臺(tái)控制臺(tái)提供反饋信號(hào)；
[0014] 移動(dòng)平臺(tái)控制臺(tái)接收反饋信號(hào)，根據(jù)反饋信號(hào)輸出電壓驅(qū)動(dòng)位置調(diào)節(jié)進(jìn)行納米級(jí) 的補(bǔ)償。
[0015] 用于附著的微球是直徑為0. 5-10 ym的微球；微球固定在S維納米移動(dòng)平臺(tái)基底 上，微球的固定分為物理方法和生物包被法兩種。物理方法是將微球烙融在玻璃基底上達(dá) 到固定的目的，生物包被法是在微球表面用鏈霉親和素包被，用氨基或者駿基基團(tuán)對(duì)玻璃 基底進(jìn)行修飾，通過(guò)化學(xué)鍵的作用將微球固定在玻璃基底上；
[0016] 直接刻蝕出微球：刻蝕的方式分為干法刻蝕和濕法刻蝕，濕法刻蝕主要通過(guò)腐蝕 液與=維納米移動(dòng)平臺(tái)基底玻璃表面接觸形成一個(gè)娃酸鹽層，然后被研磨掉；干法刻蝕通 過(guò)刻蝕氣體或高速離子撞擊等方式破壞=維納米移動(dòng)平臺(tái)基底二氧化娃表面從而實(shí)現(xiàn)刻 蝕效果。
[0017] 基于數(shù)字全息的樣品漂移主動(dòng)補(bǔ)償裝置，包括；激光器，半透半反分光鏡，第一衰 減器，物鏡，=維納米移動(dòng)平臺(tái)，第二衰減器，擴(kuò)束裝置，分光棱鏡，光闊，二維高速光電檢測(cè) 器，處理系統(tǒng)，反饋系統(tǒng)，移動(dòng)平臺(tái)控制臺(tái)；
[0018] 由激光器生成單色連續(xù)激光，用于系統(tǒng)的照明光源；
[0019] 半透半反分光鏡透過(guò)部分連續(xù)激光作為物光波，反射部分連續(xù)激光作為參考光 波；
[0020] 第一衰減器用于調(diào)節(jié)透過(guò)半透半反分光鏡的激光強(qiáng)度。
[0021] 物鏡用于將調(diào)節(jié)后的連續(xù)激光聚焦于樣品并反向收集樣品表面反射的物光波；
[0022] =維納米移動(dòng)平臺(tái)上放置有待測(cè)樣品，通過(guò)調(diào)節(jié)位置用于主動(dòng)補(bǔ)償樣品的漂移；
[0023] 第二衰減器用于調(diào)節(jié)半透半反分光鏡反射的激光強(qiáng)度，作為參考光波；
[0024] 擴(kuò)束鏡由兩個(gè)透鏡組成，用于調(diào)整參考光波的信寬與經(jīng)物鏡反向收集的物光波信 寬相同；
[0025] 分光棱鏡用于將擴(kuò)束后的參考光波與物光波合束；
[0026] 光闊用于遮擋透過(guò)分光棱鏡的參考光波；
[0027] 二維高速光電檢測(cè)器為CMOS或高速CCD，用于快速獲取微球位相圖的位置和位相 的變化；
[002引處理系統(tǒng)根據(jù)二維高速光電檢測(cè)器提供的微球位相圖，通過(guò)全息圖的數(shù)值重構(gòu)或 利用衍射圖樣相關(guān)性匹配等方式確定微球的位移量，從而得到樣品的漂移量，向反饋系統(tǒng) 提供信號(hào)確定其反饋量；
[0029] 反饋系統(tǒng)根據(jù)樣品的漂移量向移動(dòng)平臺(tái)控制臺(tái)提供反饋信號(hào)；
[0030] 移動(dòng)平臺(tái)控制臺(tái)接收反饋信號(hào)，根據(jù)反饋信號(hào)輸出電壓控制納米=維移動(dòng)平臺(tái)進(jìn) 行納米級(jí)的補(bǔ)償。
[0031] 基于數(shù)字全息的樣品漂移主動(dòng)補(bǔ)償方法，利用前述裝置實(shí)現(xiàn)，具體步驟為；使單色 連續(xù)激光垂直入射粒子場(chǎng)，被微球衍射的光波作為物光波，未被微球衍射的光波作為參考 光波；該兩束光波在二維高速光電檢測(cè)器平面上干設(shè)形成粒子場(chǎng)的全息圖，記錄在二維高 速光電檢測(cè)器上，由于微球是規(guī)則的，且其全息圖是規(guī)則的圓環(huán)，因此對(duì)微球的平面位移測(cè) 量根據(jù)對(duì)一系列全息圖中圓屯、進(jìn)行跟蹤測(cè)量得到；確定圓屯、的位置就得到每個(gè)微球在平面 位置上的分布'根據(jù)每個(gè)微球位置的偏移量可確定樣品的漂移量，樣品的平面漂移量可由 下式確定：
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