生物芯片扫描仪光学系统构型研究

本文首先讨论了CCD型生物芯片扫描仪的基本原理,并在此基础上详尽分析了几种典型扫描仪的光学系统构型的优缺点.最终提出了CCD型生物芯片扫描仪光学系统的设计准则,并依据这一准则设计构建了一种新颖的CCD型生物芯片扫描仪.     

CCD生物芯片扫描仪像素大小研究

简介了矩阵式生物芯片探针样点的形成与检测机理.深入讨论了影响CCD生物芯片扫描仪像素大小的各种因素,像素尺寸与探针样点直径的匹配关系,并在此基础上给出了CCD生物芯片扫描仪像素的推荐标准.     

生物芯片及其荧光信号检测

系统介绍了生物芯片的概念和制造方法 ,重点讨论了生物芯片的荧光检测方法 ,并对不同的检测方法进行了对比和分析。总体来说 ,激光共聚焦芯片扫描仪的荧光检测灵敏度和扫描分辨力较高 ,而 CCD芯片扫描仪的荧光检测灵敏度和扫描分辨力较低 ,但 CCD芯片扫描仪的检测速度较快 ,成本也较低     

生物芯片及其荧光信号检测

系统介绍了生物芯片的概念和制造方法,重点讨论了生物芯片的荧光检测方法,并对不同的检测方法进行了对比和分析.总体来说,激光共聚焦芯片扫描仪的荧光检测灵敏度和扫描分辨力较高,而CCD芯片扫描仪的荧光检测灵敏度和扫描分辨力较低,但CCD芯片扫描仪的检测速度较快,成本也较低.     

生物芯片及其荧光信号检测

系统介绍了生物芯片的概念和制造方法,重点讨论了生物芯片的荧光检测方法,并对不同的检测方法进行了对比和分析.总体来说,激光共聚焦芯片扫描仪的荧光检测灵敏度和扫描分辨力较高,而CCD芯片扫描仪的荧光检测灵敏度和扫描分辨力较低,但CCD芯片扫描仪的检测速度较快,成本也较低.     

生物芯片扫描仪中的CCD技术

介绍了CCD型生物芯片扫描仪的基本结构与工作原理;并重点讨论了生物芯片扫描仪中所用CCD的特性与特点,以及其他关键技术.提出了生物芯片扫描仪CCD选用的原则;定义了SNR的表达式与标准.     

计算生物学研究所筹备会在上海召开

近日由中国科学院电工研究所和光电技术研究所共同承担的中科院知识创新工程重大项目“生物芯片仪器研制”通过专家验收。该项目是具有我国自主知识产权的生物芯片仪器，其中，激光共聚焦生物芯片扫描仪三种、生物芯片点样仪两种、CCD生物芯片检测仪六种。该项目的研究成果目前已实现了产品实用化。     

星载电子扫描式多光谱扫描仪光学系统设计

本文叙述了星载电子扫描式多光谱扫描仪的原理和特点。根据光学系统的总体方案,确定了星载全波段CCD光学系统的参数,光学系统结构的选择,以及讨论了各种分光方式。最后,介绍了折反射式长焦距物镜的设计。     

光机二维扫描技术在激光共聚焦生物芯片扫描仪中的应用

介绍了应用于激光共聚焦生物芯片扫描仪中的光机二维扫描技术 ,即用振镜和f- θ扫描物镜构成其中一维的光扫描系统 ,用步进电机驱动扫描工作台移动构成另一维机械扫描系统 ,并在此基础上分析研究了光机二维扫描控制系统的设计。为快速、高精度激光共聚焦生物芯片扫描仪的研制作了新的有益尝试 ,并取得了初步的实验结果     

基于磁悬浮式基因生物成像扫描仪电磁结构设计

针对常规基因生物芯片成像系统由于基因芯片位姿调整频繁而引起的调整机构机械磨损的关键问题,设计一种基于磁悬浮的基因生物芯片成像扫描仪。根据基因生物芯片成像扫描仪的工作原理及磁悬浮技术的结构特点,建立由电磁参数与成像分辨率组成的系统微分阵列,通过理论优化确定电磁结构参数,采用有限元分析法对系统进行电磁热结构耦合分析,优化分析结果并搭建实验测试装置。利用本装置对基因生物芯片成像扫描仪进行参数标定,验证扫描仪磁悬浮系统结构设计结果,并与进口PCR仪进行实验测试数据比对。结果表明,本文设计的磁悬浮式基因生物成像扫描仪电磁结构匝数为340 N时产生的有效电磁面积为180 mm~2,此时磁悬浮系统精度误差小于0.15 mm,与仿真数据基本吻合,与美国Bio-Rad数字PCR系统做T790M突变检测的数据对比实验所测得结果CV<5%。本文设计的基于磁悬浮的基因生物芯片成像扫描仪精度可以满足基因生物芯片成像检测的要求,为提升调整装置使用寿命方面提供核心技术保障,在提升临床肿瘤筛查、基因诊断技术中发挥重要的作用。     

基于平板扫描器的新型AFM系统

研制了一种基于平板扫描器的新型原子力显微镜(AFM)系统。该系统创新地把二维平板扫描器和一维反馈控制器相结合,有效地克服了传统扫描器Z向反馈控制与XY扫描平面之间的非线性交叉耦合误差,同时保证了大范围扫描时检测光路的稳定性。利用该系统与传统AFM作了氧化铝薄膜和光栅对比扫描实验,结果表明这种AFM系统能够获得无扭曲、规则的理想图像。     

解决大幅面CCD相机三色分离的方法

针对大幅面彩色电荷耦合器件(CCD)相机三通道色彩彼此分离的问题,深入研究了CCD的内部结构,分析了多线阵彩色CCD三色分离的原因,提出了一种将三通道数据分开缓存的修正方法,并制作了国内第一台高速多线阵CCD大幅面扫描仪。该修正方法根据多线阵彩色CCD内部工艺结构,将三通道数据在硬件上进行分开缓存、重组,实现真实色彩的还原。理论分析与实际应用效果表明:经过处理后的图像R、G、B三色分离现象得到极大改善,在1 200DPI的分辨率下,三通道色彩未见分离。制作的大幅面扫描仪在600DPI的分辨率下,扫描速度可达5.08cm/s,扫描处理一张A0的图纸只需30s的时间,图像拼接处像素误差在±2以内。     

光学薄膜表面微细缺陷在线检测方法研究

为了对光学薄膜进行精密光学检测,需要采用数个具有高解析度的线阵CCD相机进行光学薄膜缺陷图像的同步采集。基于计算机视觉的理论,提出了一种有效的自动质量监测方案,实现对光学薄膜表面微细缺陷项目的检测,并根据检测结果驱动打标机对光学薄膜缺陷进行自动标识和定位,该方法具有高精度、实时、在线和非接触的显著优势。探索性实验结果表明,采用该方法可获得光学薄膜表面缺陷的清晰图像,缺陷的细节能够得到很好的展现,并且能够完成缺陷特征的提取与识别。     

基于FPGA+ADSP的线阵CCD非接触测量系统

提出了基于FPGA和ADSP的线阵CCD非接触测量技术。选用线阵CCD作为前端信号采集;采用FPGA产生与控制整个系统的时序:CCD工作时序、A/D转换时序、ADSP采集数据同步时序;采用多次扫描平均方法形成一维数字图像;利用DSP高速图像处理性能并设计高性能的浮动阈值二值化算法对其处理。给出了时序仿真图,满足系统的时序要求;并给出了测量物体的波形。通过对光学系统的定标最终给出了物体的长度。数据表明,相比传统的测量系统,该系统具有高速和高精度的优点。     

某雷达光轴采用CCD系统光电标校精度分析

相控阵雷达机、光、电三轴与普通炮瞄雷达一样讲究三轴的一致性,而对于一维有源相控阵雷达采用的大型平板阵列天线系统机、光、电三轴匹配精度的标校,特别是光轴在采用简易CCD成像系统的精度对系统精度的影响是重点分析内容。     

Components for high speed atomic force microscopy

Many applications in materials science, life science and process control would benefit from atomic force microscopes (AFM) with higher scan speeds. To achieve this, the performance of many of the AFM components has to be increased. In this work, we focus on the cantilever sensor, the scanning unit and the data acquisition. We manufactured 10 microm wide cantilevers which combine high resonance frequencies with low spring constants (160-360 kHz with spring constants of 1-5 pN/nm). For the scanning unit, we developed a new scanner principle, based on stack piezos, which allows the construction of a scanner with 15 microm scan range while retaining high resonance frequencies (>10 kHz). To drive the AFM at high scan speeds and record the height and error signal, we implemented a fast Data Acquisition (DAQ) system based on a commercial DAQ card and a LabView user interface capable of recording 30 frames per second at 150 x 150 pixels.     

利用激光散斑测量CCD的调制传递函数(MTF)

本文分析了抽样成像系统的OTF,并讨论了与透镜OTF的非相干耦合问题,同时提出了一种新的测量CCD的MTF的方法。这种方法利用激光产生的散斑,在CCD的接收面上产生一个已知能谱分布的入射光强函数,对CCD信号进行A/D变换,作快速傅里叶变换(FFT),即可得到输出谱,从而求得MTF。该方法可直接对器件进行测试,不需要精密的准直设备和高质量的成像透镜,也不必对CCD的输出加放大电路,简便易行,能够满足对CCD性能进行快速检测的要求。本文测定了东芝TCD102C-1型CCD的MTF曲线。     

An alternative flat scanner and micropositioning method for scanning probe microscope

An alternative flat scanner used for combining a scanning probe microscope with an inverted optical microscope is presented. The scanner has a novel structure basically consisting of eight identical piezoelectric tubes, metal flexure beams, and one sample mount. Because of the specially designed structure, the scanner is able to carry a sample of more than 120 g during imaging. By applying voltages of ±150 V, scanning range of more than 30 μm in three dimensions can be achieved. To improve the reliability of the stick-slip motion, a new method for sample micropositioning is proposed by applying a pulsed voltage to the piezotubes to produce a motion in the z-axis. Reliable translation of the sample has been thus accomplished with the step length from ～700 nm to 9 μm over a range of several millimeters. A homemade scanning probe microscope-inverted optical microscope system based on the scanner is described. Experimental results obtained with the system are shown.     

Digitization of electron micrographs: A comparison of three different types of scanners

Some aspects of digitization of electron micrographs have been investigated. The performances of a flat-bed, a rotating drum, and a diode array scanner have been evaluated. Estimates have been achieved for resolution, mechanical and optical stability, and optical density response. It is concluded that for routine transmission electron microscopy of, for example, negatively stained biologic specimens, a diode array scanner produces data good enough to obtain resolutions at a level normally expected. High speed is the major advantage with this type of equipment. However, for high-resolution work it is necessary to use a conventional scanner with a relatively slow scan speed.