CN109313136A - 固态检验设备及使用方法 - Google Patents

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Abstract

本申请提供一种检验设备，其包含光学目标，该光学目标包括固态主体材料及嵌入于该固态主体材料中的荧光材料。该固态主体材料具有预定声子能量HOSTPE。该荧光材料显现选择基态能级和与该基态能级分开对应于所关注的荧光发射波长的第一能隙的目标激发(TE)能级。该荧光材料具有相对于该TE能级的下一低位(NLL)能级。该NLL能级在该TE能级下方隔开第二能隙FMEG2，其中该FMEG2/HOSTPE的比率为三或大于三。

Description

固态检验设备及使用方法
相关申请的交叉参考
本申请主张2017年1月7日申请的美国临时申请第62/443,675号的权益，该案的内容以全文引用的方式并入本文中。
背景
光学目标频繁地用于光学系统中的校准、对准及测量中。别的就先不提，光学目标在判定光学系统的准确性及效能时利用。举例来说，光学目标给予系统可量化光学分辨率、焦深、光学及机械漂移、失真、基于透镜的像差、色差及类似者相对于的基础。
然而，一些预先存在的光学目标已经历了某些限制。举例而言，一些先前存在的光学目标包括输送液体的通道，在该液体中提供有荧光染料，其中染料在所要发射光谱中发射荧光。一些先前存在的光学目标包括入口端口及出口端口以允许通道内的液体染料被更换，这允许不同染料材料在不同时间点用于共同光学目标中。然而，通道以及入口端口及出口端口的使用增大光学目标的流体复杂度。此外，特定操作可必须被遵循以便在液体染料材料改变或传递通过通道时避免将气泡引入至光学目标的通道中。
需要促进光学检测系统的对准的准确校准及验证的工具。
定义
包括但不限于以下各者的在本申请中叙述的所有文献及类似材料以全文引用的方式明确地并入：专利、专利申请、文章、书籍、论文及网页，不管这些文献及类似材料的格式。在所并入文献及类似材料中的一者或更多者(包括(但不限于)定义术语、术语用法、所描述的技术或类似者)与本申请不同或抵触的情况下，以本申请为准。
如本文中所使用，以下术语具有所指示的含义。
术语“固态主体材料”指具有原子或分子结构的材料，该原子或分子结构以晶格或其他矩阵配置，使得固态主体材料显现预定声子能量HOSTPE。固态主体材料可包含能够掺杂有或以其他方式嵌入有如本文中所描述的荧光材料的任何结晶、半结晶或非晶态材料。举例而言，陶瓷表示结晶材料的一个实例。玻璃及一些聚合物可表示可掺杂/嵌入有所关注的荧光材料的非结晶或半结晶材料。固态主体材料的选择(至少部分)由将使用固态主体材料的应用来判定。举例而言，在许多应用中，固态主体材料选择是基于其机械性质(例如，硬度)、化学稳定性/惰性、热性质及/或光学性质。诸如晶格配置、化学结构及声子频谱的微观性质在选择固态主体材料时亦可为相关的。举例而言，晶格及化学结构依据特定掺杂剂类型及浓度起作用，而光学声子频谱经由非辐射衰变影响特定跃迁的量子效率。
术语“荧光材料”指一种或更多种化学元素、化学元素的组合或其他材料，这些其他材料添加至固态主体材料且在激发时单独或与固态主体材料协作地发荧光。举例而言，固态主体材料可经灌注或掺杂有一种或更多种化学元素，诸如过渡金属离子、稀土镧系离子及/或锕系离子。荧光材料可被称为掺杂剂，诸如当过渡金属离子、稀土镧系离子及/或锕系离子被添加至固态主体材料时。荧光材料可包含单一元素，或可包含元素的组合(例如，共掺杂剂)。应认识到，虽然术语“荧光材料”指添加至固态主体材料之一种或更多种元素，但在至少一些实例中，添加至固态主体材料的元素可能并不独立于固态主体材料发荧光。实情为，一种或更多种元素在与固态主体材料协作时形成荧光材料。视情况，在替代性实例中，添加至固态主体材料的元素可独立于固态主体材料发荧光。视情况，荧光材料可表示嵌入于环氧树脂内的荧光染料。作为另一实例，除将荧光材料掺杂于固态主体材料内之外或替代将荧光材料掺杂于固态主体材料内，荧光薄膜可涂布于光学目标顶部上。
术语“量子点”(QD)指具有不同于较大粒子的性质的光学及电子性质的极小半导体粒子(例如，大小为若干纳米)。量子点经设计以响应于施加至其的电力或光发射具有所关注的特定频率的光。发射频率可藉由改变点大小、形状及/或材料来调谐。在一些实例中，纳米级半导体材料紧密地约束电子或电子空穴。举例来说，量子点亦可被称作人造原子，即强调量子点为具有受到束缚的离散电子状态的术语，如同天然出现的原子或分子状况一般。量子点具有依据大小及形状两者改变的光电性质。较大QD(例如，5至6nm的半径)发射较长波长，从而导致诸如橙色或红色的发射色彩。较小QD(例如，2至3nm的半径)发射较短波长，从而导致类似于蓝色及绿色的发射色彩，尽管特定色彩及大小取决于QD的准确组合物而发生变化。
术语“固态本体”包括用以围封荧光材料的任何非液体、非气态基质。固态本体的一个实例为一种固态主体材料，其具有掺杂或以其他方式嵌入于固态主体材料内的一种或更多种荧光材料。固态本体的另一实例包括围封量子点的非液体、非气态基质。
如本文中所使用，诸如“顶部”、“底部”、“前部”、“后部”、“第一”、“第二”、“上部”及“下部”的相对或空间术语用作关于参考对象、点或轴线的方向的术语。根据本文中所揭示的实例，相对或空间术语相对于定位成邻近于检验设备时的器具中的物镜而使用。举例而言，检验设备的接近/最靠近于物镜的结构、部分及/或表面可被称作“顶部”、“上部”等。类似地，检验设备的在物镜远程/距物镜较远的结构、部分及/或表面可被称作“底部”、“下部”等。
概述
根据本文中所揭示的实例，提供一种检验设备，其包含光学目标，该光学目标包括固态主体材料及嵌入于该固态主体材料中的荧光材料。该固态主体材料具有预定声子能量HOSTPE。该荧光材料显现选择基态能级和与该基态能级分开对应于所关注的荧光发射波长(FEWI)的第一能隙的目标激发(TE)能级。荧光材料具有相对于该TE能级的下一低位(NLL)能级。该NLL能级在该TE能级下方隔开第二能隙FMEG2，其中该FMEG2/HOSTPE的比率为三或大于三。
视情况，FMEG2/HOSTPE的比率等于四与十或介于四与十之间。视情况，固态主体材料包括以下各者中的至少一者：玻璃、非晶态聚合物、结晶材料、半结晶聚合物、金属玻璃或陶瓷。视情况，荧光材料表示稀土元素或过渡金属元素中至少一者的离子。视情况，固态主体材料具有低于或等于580cm-1的最大声子能量。视情况，所关注的荧光发射波长具有1000nm或低于1000nm的中心波长。
视情况，该设备还可包含本体，该本体具有凹穴以接纳光学目标，其中该本体包括插入区，该插入区位于顶表面处且包围该凹穴；及透明层，其安装于该插入区中且定位于光学目标上方。视情况，本体包括至少部分包围该凹穴的通道，该通道接纳粘合剂以接合至光栅层。通道包括围绕该通道分布的一系列减压凹穴。减压凹穴减轻在固化过程期间由粘合剂诱发于光栅层上的应力。视情况，本体还可包含形成于透明层或光学目标中的至少一者的表面上的微结构以形成光栅层。视情况，设备还可包含具有凹穴以接纳光学目标的光学目标保持本体。本体可由铝形成，该铝包括具有不大于约20％的反射率的表面。本体可包括位于顶表面处且包围凹穴的插入区。设备还可包含透明光栅层，其安装于插入区中且可定位于光学目标上方且由边缘间隙与光学目标隔开。如上文所提及，本体可包括凹穴以接纳光学目标。本体可包括位于凹穴下方的扩散井。扩散井可接收穿过光学目标的激发光。扩散井可包括具有表面光洁度的井底部，该表面光洁度显现不大于约20.0％的反射率。设备还可包含形成于透明层或光学目标中的至少一者的表面上的抗反射涂层。
视情况，根据替代性实例，检验设备可包括在无任何额外支撑本体结构的情况下直接接合在彼此上的光学目标及透明层。微结构可设置于光学目标与透明层之间的界面处。微结构可表示形成于光学目标的顶表面上及/或透明层的底表面上的一个或更多个铬图案。视情况，根据替代性实例，检验设备可用作直接位于流动池上而非安装至器具中的检验设备。视情况，透明层可被整个忽略。视情况，光学目标可在无透明层或诸如本体的任何其他支撑结构下用作单独检验设备。
应理解，检验设备的任何特征可以任何所要方式及/或配置组合在一起。
根据本文中的实例，提供一种光学检测装置。光学检测装置包括光学目标，该光学目标包括围封荧光材料的固态本体。物镜朝向光学目标导引激发光且接收来自光学目标的荧光发射。驱动器将物镜移动至接近于光学目标的关注区。用以储存程序指令的内存亦为光学检测装置的部分。处理器执行用于结合器具的光学对准或校准中的至少一者检测来自光学目标的荧光发射的程序指令。
视情况，物镜可将激发光导引至光学目标上。处理器可自荧光发射导出参考信息。处理器可结合器具的光学对准或校准中的至少一者而利用参考信息。光学目标可永久地安装在接近于物镜的校准位置处。校准位置可与器具内的流动池通道分离。视情况，光学目标包括固态主体材料及嵌入于固态主体材料中的荧光材料，该固态主体材料具有预定声子能量HOSTPE。荧光材料显现选择基态能级、目标激发(TE)能级及在TE能级下方隔开能隙FMEG2的下一低位(NLL)能级，其中FMEG2/HOSTPE的比率为三或大于三。
固态本体可表示基板，该基板包含固态主体材料与嵌入于固态主体材料中的荧光材料。固态本体可表示围封量子点的环氧树脂或聚合物中的至少一者，这些量子点在由激发光照射时发射所关注的一个或更多个预定发射频带中的荧光。
在实例中，光学检测装置还包含形成于光学目标上的抗反射涂层。
应理解，光学检测装置的任何特征可以任何所要方式组合在一起。此外，应理解，光学检测装置及/或检验设备的特征的任何组合可一起使用，及/或来自这些方面中的任一者或两者的任何特征可与本文中所揭示的实例中的任一者组合。
根据本文中所揭示的实例，提供一种方法。该方法对准器具的物镜与光学目标，该光学目标包括围封荧光材料的固态本体。该方法将激发光导引于光学目标上，检测来自光学目标的荧光发射作为参考信息，且结合器具的光学对准或校准中的至少一者而利用参考信息。
视情况，该方法还可包含将激发光聚焦于焦点，该焦点可在光学目标的上表面下方。
对准操作可包含：对准物镜与光栅区，该光栅区包括位于光学目标上方的微结构；及聚焦激发光至微结构处的第一焦点处；及对准物镜与非光栅区，该非光栅区没有微结构；及将激发光聚焦至在光学目标的上表面下方的第二焦点。视情况，荧光材料可包含化学元素，该化学元素包含铒、钬或镨中的至少一者的离子，且固态主体材料包含以下各者中的至少一者：硅酸盐、锗酸盐、InF3或ZBLAN(亦即，重金属氟化物玻璃，诸如ZrF4-BaF2-LaF3-AlF3-NaF)。
应理解，方法的任何特征可以任何所要方式组合在一起。此外，应理解，来自方法及/或光学检测装置及/或检验设备的特征的任何组合可一起使用，及/或来自这些方面中的任一者或全部的任何特征可与本文中所揭示的实例的特征中的任一者相组合。
附图说明
图1A说明根据本文中的实例形成的检验设备的透视图，其中光学目标展示为与用以接收光学目标的本体分离。
图1B说明根据替代性实例形成的本体的俯视平面图。
图1C说明根据替代性实例形成的检验设备的透视图，其中光学目标及光栅层展示为与用以接纳光学目标及光栅层的本体分离；
图2A说明图1A的检验设备沿着图1A中的线2A-2A的侧向截面图，其中光学目标根据本文中的实例而安设。
图2B说明根据本文中的实例的具有定位于第一测量位置处的物镜的光学目标的模型的侧视图。
图2C说明根据本文中的实例的具有定位于第二测量位置处的物镜的光学目标的模型的侧视图。
图2D说明根据实例形成的检验设备的俯视平面图。
图2E说明根据替代性实例形成的检验设备的侧向截面图。
图2F说明根据替代性实例形成的检验设备的侧向横截面图。
图3A说明根据本文中的实例的结合所利用的三价铒离子(Er3+)的能带图。
图3B说明根据本文中的实例的与三价镨离子(Pr3+)相关联的离子能级图。
图3C说明根据本文中的实例的与三价钬离子(Ho3+)相关联的离子能级图。
图4说明根据本文中的实例的对应于结合各种光学目标收集的不同荧光发射色彩的示例强度测试测量。
图5说明根据本文中的实例的藉由以预定浓度的三价铒离子与金属氟化物玻璃(ZBLAN)掺杂形成的固态主体材料的测试结果。
图6A说明根据替代性实例形成的检验设备的侧向截面图。
图6B说明根据替代性实例形成的检验设备的一部分的侧视图。
图6C说明根据替代性实施例形成的检验设备的一部分的侧视图。
图7说明根据实例形成的光学检测装置的方块图。
图8展示根据本文中的实例的出于证明针对各种光学组件的功能配置的示例微型荧光计的分解视图。
图9说明可利用根据本文中的实例的检验设备的检测设备的方块图。
图10说明可利用根据本文中的实例的检验设备执行的示例自动化处理流程。
具体实施方式
本文中所揭示的实例描述利用里面具有荧光材料的固态本体的光学目标。光学目标取决于正测量的光学性质而可用以以预定精确度及准确性水平诸如以纳米规模或微米规模等校准基于荧光的光学系统的光学件。本文中所揭示的实例中的一者或更多者给予显著益处。举例而言，固态本体目标系统相较于传统基于液态模具的目标及流体对应体目标相对易于制造。固态本体目标系统显现相对长的存放期，这是由于零件并不随时间泄漏或光致降级。此外，固态本体目标系统并不需要自定义内用程序，且因此对于供货商可易于外购。此外，固态本体目标系统赋予在给定光功率下无光降级情况下随时间是恒定的荧光发射，此提供固态本体目标系统在处于场中同时可用于器具照明源的电力计量及电力校准的可能。将前述功能性永久地整合至测定系统中使得远程系统监视成为可能以改良器具正常运行时间。
图1A说明根据本文中所揭示的实例形成的检验设备100的透视图。检验设备100包括具有顶表面104及底表面106的本体102，该顶表面及底表面通常平坦于彼此地延伸。本体102可包括在横向侧面108与前端110及后端112之间过渡的修圆隅角。在本实例中，本体102形状为矩形，尽管可利用替代性形状。检验设备100经塑形并设定尺寸以安装于执行光学测量及分析的器具内。举例来说，器具可为流体学器具，尽管本文中所揭示的实例可与非流体光学器具一起使用。作为实例，本文中所描述的检验设备100可结合微型流体学、半导体、生物技术及消费品行业器具一起使用。举例而言，检验设备100可用于诸如掩膜对准器及步进器的半导体工具的对准、用于机器视觉系统的校准、用于诸如光学相干层析成像及基于荧光的生物成像的应用中的光学平台。作为另一实例，检验设备100可结合诸如荧光显微镜的标准消费品光学工具的校准而利用。
本文中的实例可结合利用各种荧光方法的下一代测序系统利用。举例而言，检验设备100可结合由Illumina公司(San Diego,CA)提供的器具、器具、器具及器具及/或结合由其他公司提供的器具利用。根据至少一些实例，检验设备100在不需要荧光参考粒子或荧光模具(如传统地使用)的情况下使得器具的光学校准成为可能。传统荧光参考粒子及模具提供对少数更频繁地使用的荧光团(例如，荧光素及藻红蛋白)的校准。然而，传统荧光参考粒子及染料遭受热及光稳定性、泄漏及/或机械故障。
根据本文中提供的实例，检验设备100可被用作内建式远程诊断光学目标。检验设备100可永久地安装于器具内且经定位以使得器具内的检测器能够执行光学测量而不必人工地加载任何额外工具。检验设备100可藉由器具使用以结合各种活动提供远程诊断信息。举例而言，器具可利用检验设备100来执行诸如器具的点分布函数的趋势的数据趋势分析、激光对准、光学校准及在器具的使用寿命期间的光透射效率。数据可在无用户干预情况下自动地收集，且经上载至云端以便执行远程除错、执行预测诊断且趋向跨过多个器具。检验设备100可用以评估器具的光学系统的各种方面以及XYZ平台的方面。举例而言，若发现激光对准是偏离的，则软件可自动地致动指向镜以使激光对准。
根据一些实例，检验设备100可经组装并与每一器具一起运送，其中器具包括检验应用程序的当前软件版本，该检验应用程序控制器具以藉由检验设备100进行各种测试。当检验设备100经设定尺寸以被装载和卸除时，检验设备100可经配置为经充分设定大小的检验设备，该检验设备可用于测量光学度量值。经充分设定大小的检验设备将与流动池固持器配合，且用以评估流动池固持器对准。全大小检验设备将延长测序流动池的全长度以启用对测序运行的模拟。视情况，检验设备100在大小上可减小，且邻近于流动池通路于分级位置处安装于器具内。当检验设备100永久地安装于器具内(以减小的占据面积)时，器具可在不需要装载及卸除检验设备100情况下执行检验操作。减小的占据面积的检验设备可用以执行光学度量。
光学目标120包括大体上平坦且平行于彼此定向的顶部目标表面107及底部目标表面109。侧壁105围绕光学目标120延伸。在本实例中，光学目标120大体上具有长方体形状，但应认识到，基于特定应用可利用替代形状。如本文中所解释，光学目标120表示固态本体结构，其包括固态主体材料及嵌入于固态主体材料内的荧光材料。固态主体材料可为完全透明的或至少部分透明的。举例而言，固态主体材料中的透明度可部分基于自光学目标120发射的荧光发射的所要强度。举例来说，固态本体结构或基板的固态主体材料可表示玻璃基板或如本文中所描述的具有所要机械及光学性质的另一固态主体材料。
作为一个实例，固态主体材料可为铟氟化物玻璃。举例而言，固态主体材料可包括以下各者中的至少一者：玻璃、非晶态聚合物、结晶材料、半结晶聚合物、金属玻璃、陶瓷及其类似者。以下表1说明可在固态本体结构或基板内利用的固态主体材料的实例。如表1中所说明，固态主体材料可表示重金属氟化物玻璃(例如，ZBLAN)。ZBLAN玻璃可利用与诸如ZrF4、BaF2、LaF3、AlF3及NaF的氟化物的各种组合。视情况，固态主体材料可为CaF2。固态主体材料显现低的最大声子能级。根据一些实例，固态主体材料可显现低于或等于预定波数的最大声子能量。作为另一实例，固态主体材料可显现为约370cm-1与约525cm-1或介于约370cm-1与约525cm-1之间的最大声子能量。固态主体材料可由其他材料形成，这些其他材料包括低的最大声子能量且显现在所关注位置处的可用能带以获得对应于所关注的光学通道的发射频带内的荧光。
表1
玻璃成型器 最大声子能量(cm<sup>-1</sup>)
ZrF<sub>4</sub> 580
HfF<sub>4</sub> 580
GaF<sub>3</sub> 525
InF<sub>3</sub> 510
CdF<sub>2</sub>/CdCl<sub>2</sub> 370
荧光材料可为：稀土元素，诸如稀土离子：Tm3+(455nm)、Ho3+(550nm)、Tb3+(540nm)、Eu3+(611nm)、Sm3+(550nm)、Pr3+(488、590nm)、Dy3+(480nm与575nm)或Er3+(550nm与660nm)；来自锕系元素的元素：U；过渡金属离子：Ti3+、Cr2+/3+等。荧光材料可贯穿固态主体材料以均匀且均质的固定方式分布，诸如以形成Er-InF3玻璃。荧光材料在一个或更多个所关注的发射频道中发射。举例而言，荧光材料可以短于1000nm的波长发射。
荧光材料可以各种浓度提供于固态主体材料内，其中荧光材料的浓度部分地基于待响应于预期激发光强度获得的所要荧光发射强度而管理。在以上实例中，当主体基板为掺杂有三价铒离子的铟-氟化物(InF3)玻璃时，三价铒离子以原子分数可为约0.1％与约10.0％或介于约0.1％与约10.0％之间的掺杂剂浓度提供，例如以约0.5％与约6％或介于约0.5％与约6％之间的掺杂剂浓度提供。作为另一实例，三价铒离子的掺杂剂浓度范围以原子分数计可为约1.0％至3.0％+/-0.01％。荧光材料显现可藉由调整组成物调谐的选择发射强度。举例而言，发射强度及/或色彩可藉由以下操作来发生变化：调整荧光材料的浓度，添加次要掺杂剂(例如，共掺杂剂)，及/或调整固态主体材料的组成物。举例而言，第一掺杂剂可表示主要掺杂剂或活化剂离子，而次要掺杂剂可经添加以增大或减低主要掺杂剂的发射强度。次要掺杂剂表示敏化剂离子。组合一种以上掺杂剂可增强荧光强度。藉由共掺杂有额外敏化剂离子，发射强度可藉由敏化剂离子与活化剂离子(例如，Er)之间的能量传送而增大。举例而言，当Er3+用作活化剂离子时，Yb3+或Tm3+可用作敏化剂离子。作为其他实例，Yb、Ho及YF3可被用作敏化剂离子。
视情况，组合一种以上掺杂剂可用以减低一个或更多个发射频带的荧光强度。藉由共掺杂有额外敏化剂离子，发射强度可藉由敏化剂离子与活化剂(例如，Er)之间的能量传送而降低。举例而言，Tb/Eu可在Yb2O3中予以共掺杂，其中自Tb至Eu的能量传送引起自红色至绿色的发射改变。作为另一实例，Tm可共掺杂有Tb或Ho以促成于1.5微米(μm)发出激光的连续波(continuous wave；cw)。用于共掺杂的组合物的实例描述于以下各者中：公开于OSA TOPS第26卷高阶固态激光器中的“Properties of the 1.5 and 2.3 um laseremissions of various Tm doped fluoride crystals codoped with Tb or Yb ions”；公开于Journal of Luminescence 115(2005)第131至137页中的“Ultraviolet andvisible emissions of Er3+in KY(WO4)2single crystals co-doped with Yb3+ions”；公开于Nanoscale Res Lett.(2012)；7(1):556中的“Color-tunable properties of Eu3+-and Dy3+-codoped Y2O3phosphor particles”；及由Tien-Pei Lee编辑的书籍“CurrentTrends in Optical Amplifiers and Their Applications”，其完整主题以全文引用方式并入。
固态主体材料及掺杂剂可经选择，使得组合物显现所要能级比率。举例而言，组合物可显现HOSTPE/FMET的能级比率，其中HOSTPE表示固态主体材料的最大声子能量，且FMET表示目标发射能级与荧光材料的最近相邻能级之间的能级阶跃。
根据本文中所揭示的实例，固态主体材料及荧光材料显现FMEG2/HOSTPE&gt;＝(≥)4的能级比率，其中HOSTPE表示固态主体材料的声子能量，且FMEG2表示目标激发能级与荧光材料的下一低位(NLL)能级之间的能量阶跃。举例来说，表2在下文予以提供以展示各种固态主体材料情况下的实例荧光材料能隙FMEG2的关系。举例而言，荧光材料可表示其中TE能级为4F9/2能级且NLL能级为4I9/2能级的三价铒离子(Er3+)元素。4F9/2能级与4I9/2能级之间的能隙为2900cm-1的波数。在表2中，实例固态主体材料包括硅酸盐、锗酸盐及ZBLAN，其分别具有1100cm-1、900cm-1及500cm-1的最大声子能量。三价铒离子(Er3+)与固态主体材料硅酸盐、锗酸盐及ZBLAN的能级比率(FMEG2/HOSTPE)分别为3、4及6，而量子效率分别为约0.22％、14％及90％。“量子效率”(Q.E.)为所发射荧光光子的数目与入射激发光光子的数目的比率。如在表2中明显的是，对于特定荧光材料Er3+而言，ZBLAN相较于硅酸盐及锗酸盐显现高的量子效率程度。视情况，当不同荧光材料用作掺杂剂时，硅酸盐及锗酸盐相较于表2中所说明的被给予较高量子效率。对于掺杂有Er3+的InF3玻璃，能级比率为6，从而对应于约90％的量子效率。认识到，其他荧光材料将与所列出的固态主体材料显现不同量子效率。
表2
继续参看图1A，本体102可包含铝或具有类似机械或光学性质的另一材料。本体102可经由研磨过程或向本文中所论述的各种凸耳、壁、井等给予所要公差的另一制造过程来形成。本体102包括越过顶表面104提供的插入区118。中心凹穴114及通道116设置于插入区118的内部区域内。中心凹穴114经配置以接纳光学目标120。光学目标120可以各种方式诸如用粘合剂紧固于凹穴114内。视情况，凹穴114可形成有与光学目标120的周边壁牢固啮合(例如，以压入配合方式)的周边特征。插入区118经配置以接纳玻璃层(图1A中未展示)或覆盖光学目标120至凹穴114中的其他透明材料(亦即，透明层)。通道116接纳粘合剂，该粘合剂接合至玻璃层及本体102，藉此覆盖光学目标120并气密密封该光学目标免受外部环境影响。根据至少一些实例，玻璃层可具有形成于其上的微结构，藉此界定光栅层(例如，图2A中的122)。视情况，玻璃层可被整个忽略，且光学目标120可自本体102的顶表面104暴露。
在图1A的实例中，中心凹穴114为狭长的且经定位以沿着本体102的长度在纵向方向上延伸。通道116沿着凹穴114的对置侧形成。通道116包括在其底部中自通道116的底部延伸至本体102的底表面106的一个或更多个入口/出口端口117。入口/出口端口117可用以在顶部玻璃已插入至插入区118中之后将粘合剂注入至通道116中。
视情况，光学目标120可用作单独检验设备，该检验设备上面不形成或近接于它不提供微结构或其他图案。举例而言，光学目标120可在无任何其他支撑结构下简单地直接安装于流动池上及/或器具内。
图1B说明根据替代性实例形成的本体202的俯视平面图。本体202包括顶表面204，该顶表面包括形成于其中的插入区218。插入区218为浅的且向下延伸至本体202中达一深度，其中该深度通常对应于待接纳于插入区218中的玻璃层(例如，光栅层)的厚度。在图1B的实例中，插入区218通常为正方形或矩形，尽管可利用替代性形状。另外，在图1B的实例中，插入区218具有对应于玻璃层的厚度的通常均匀/共同的深度。然而，插入区218可在其不同区中具有变化的深度，诸如当需要利用具有数个部分的玻璃层时，这些部分具有不同厚度及/或分离段以形成玻璃层。
本体202亦包括通常在插入区218内定中心的凹穴214。凹穴214经塑形并设定尺寸以接纳光学目标120。凹穴214在插入区218的深度下方延伸达预定深度。通道216设置于插入区218内且经定位以大体上包围凹穴214。通道216大体对应于图1A中的通道116，除了通道216为连续的以包围凹穴214之外。通道216包括表示孔的入口/出口端口217，这些孔延伸穿过本体202至该本体的底表面。入口/出口端口217可用以在插入情况下接入玻璃层的内部且将粘合剂插入至通道216中。
在一实例中，通道216亦包括围绕通道216分布的一系列减压凹穴221。如下文更详细地揭示，减压凹穴221减轻藉由添加至通道216中的粘合剂硅酮诱发于玻璃层上的应力。更具体而言，当硅酮经由入口/出口端口217引入至通道216中时，硅酮至少部分在凹穴221上方桥接，藉此在每一凹穴221中捕获小量空气。随着硅酮固化，硅酮收缩，藉此引入拉动/收缩力于光栅层及通道216的周围壁上。凹穴221中捕获的空气形成用于硅酮的第一释放区，藉此减小由硅酮施加于光栅层上的拉力。
凹穴214及通道216藉由内部凸耳215分离，该凸耳在图1B的实例中亦为矩形。认识到，说明于图1B中的正方形或矩形几何形状中的任一者可经修改为类似于大量替代性形状。通道216在其外部周边上由外部凸耳219包围。内部凸耳215及外部凸耳219形成接纳玻璃层的搁板。
当组装时，光学目标120插入至凹穴214中且可用粘合剂、藉由凹穴214的壁与光学目标120的侧面之间的摩擦干涉及类似者来保持于该凹穴中。一旦光学目标120插入至凹穴214中，玻璃层就插入至插入区218，直至停置于内部凸耳215及外部凸耳219上。根据本文中揭示的一些实例，插入区218接纳充当光栅层(例如，参见图2A中的122)的透明层(例如，由玻璃形成且因此亦被称作玻璃层)。光栅层密封至插入区218中以在组装完成之后防止污染物进入凹穴214中。举例而言，终端使用者可用清洁剂(例如，乙醇)定期擦拭检验设备以清洁检验设备。本文中的实例利用注入至通道216中以将光栅层附接至本体202的抗乙醇粘合剂，其中粘合剂对于乙醇暴露将保持良好。举例而言，粘合剂可为在乙醇中高度稳定的硅酮，而UV固化粘合剂倾向于在乙醇中分解。硅酮被注入，直至通道116被填充。然而，硅酮在固化时可显现“除气”。
本文中揭示的实例隔离凹穴214及光学目标120与除气过程的副产物。如此做，一旦光栅层插入至插入区218中且停置于内部凸耳215及外部凸耳219上，除气屏障213便围绕光栅层与内部凸耳215之间的界面形成。除气屏障211亦围绕光栅层与外部凸耳219之间的界面形成。除气屏障213、215可藉由以下操作而形成：穿过入口/出口端口217中的一者或更多者注入工具及将预定体积的屏障粘合剂沿着光栅层与内部凸耳215之间的界面的边缘且沿着光栅层与外部凸耳219之间的界面的边缘而沉积。举例而言，屏障粘合剂可为低黏度(例如，300cp)UV固化粘合剂。在等待预定时段之后，屏障粘合剂越过内部凸耳215及外部凸耳219芯吸以在内部凸耳215、外部凸耳219与光栅层之间形成薄的接合层(藉由短划线211、213指明为除气屏障)。光栅层将处于无应力状态，且下拉至内部凸耳215及外部凸耳219。UV固化在此状态下维持光栅层为平坦的且将适当地定位而不使用可使光栅层弯曲的任何夹持夹具。另外，内部凸耳215处的除气屏障213防止任何硅酮除气进入至凹穴214中。
图1C说明根据替代性实例形成的检验设备250的透视图。检验设备250包括本体252、光学目标270及光栅层272。本体252包括通常定中心于插入区268内的凹穴264。凹穴264经塑形并设定尺寸以接纳光学目标270。通道266设置于插入区268内并经定位以大体包围凹穴264。通道266包括入口/出口端口267。插入区268包括以共面方式配置并经定位以接纳光栅层272之下表面的内部凸耳265及外部凸耳269。本体252以维持光栅层272中所要量的平坦度的方式形成。维持光栅层272中所要量的平坦度为有益的，这是由于一些光学校准利用铬图案的平坦区。在硅酮固化时，硅酮可收缩，此可将光栅层272下拉至通道266中，除非以其他方式校正。若光栅层272被拉动至通道266中，则光栅层272之中心部分可在光学目标270上方的区中向上弯曲。此外，在粘合剂固化期间将顶部玻璃(光栅层272)夹持于适当位置可以粘合剂在此状态下固化时变得永久的方式使光栅层272弯曲。
根据本文中的实例，光栅层272的顶表面以所要量的平坦度/平面几何形状维持。如此做，通道266具备围绕通道266分布的一系列减压凹穴271。减压凹穴271减轻在固化过程期间藉由添加至通道266中的粘合剂硅酮诱发于光栅层272上的应力。本文中揭示的一些实例防止硅酮在固化时将光栅层272下拉至通道266中。UV固化粘合剂(图1B中的屏障211、213)将光栅层272向下固持于通道266的两侧上，藉此避免光栅层272的弯曲(或至少大体上减小弯曲)。使光栅层272弯曲的可能藉由使通道266的部分不受约束而进一步减小，使得硅酮可收缩而不拉动光栅层272。此可藉由在通道266的底部中制造周期性凹穴271(孔)来达成。当硅酮流动通过通道266时，空气在凹穴271内部被捕获。当硅酮固化时，气泡随着硅酮收缩而自由地向上膨胀至通道266中。相较于将光栅层272下拉至通道266中，容易得多的是将空气气泡抽吸至通道266中，因此光栅层272在固化期间并不变形。
视情况，本体252可包括一个或更多个安装特征251，诸如设置于本体的对置末端处的开口。安装特征251接纳器具上的配合组件以将检验设备250定位于所要位置处。在图1C的实例中，安装特征251表示接纳对应销的孔。可利用替代性或额外安装特征。
将描述用于组装检验设备250的通用程序。光学目标270插入至凹穴264中。在图1C的实例中，凹穴264的对置末端包括促进粘合剂的引入的凹穴263。举例而言，加载有粘合剂的工具(例如，注射器)可在光学目标270的末端处插入至凹穴263中。粘合剂自工具引入且被允许沿着光学目标270的底表面至少部分越过底部凹穴凸耳259经由毛细管力芯吸/流动。毛细管力与凹穴凸耳259的底部相抵地拉动光学目标270，藉此将光学目标270维持于凹穴264内的所要深度。视情况，当粘合剂表示UV固化粘合剂时，UV光可在此时被引入以固化粘合剂。
光栅层272被装载至插入区268中，其中插入区268的周边邻接光栅层272的外部周边。本体252包括围绕插入区268的周边的一个或更多个凹穴249，使得一旦光栅层272定位于适当位置，凹穴249便围绕光栅层272的周边分布。一旦光栅层272安装至插入区268中，粘合剂施配工具(例如，加载有注射器的气动粘合剂施配器)便可用以在围绕光栅层272的周边的一个或更多个点处引入受控量的粘合剂。举例而言，注射器的尖端可在光栅层272的隅角处插入至凹穴249中。引入预定量的粘合剂。粘合剂经由毛细管力沿着光栅层272与外部凸耳269之间的界面拉动。毛细管力致使粘合剂沿着外部边缘269芯吸/流动而不在光栅层272接近于光学目标270的部分上方流动。毛细管力与外部凸耳269相抵地拉动光栅层272，藉此在插入区268内的所要深度处维持光栅层272。视情况，当粘合剂表示UV固化粘合剂时，UV光可在此时被引入以固化粘合剂。
另外或替代地，粘合剂可引入于内部凸耳265上。粘合剂可在光栅层272插入至插入区268中之前或之后被引入至内部凸耳265中。举例而言，一滴或更多滴粘合剂在插入光栅层272之前可位于内部凸耳268上。视情况，粘合剂施配工具可用以在插入光栅层272之后将粘合剂引入至内部凸耳265。举例而言，注射器的尖端可经由入口/出口端口267中之一者或更多者插入，且注射器可引入预定量的粘合剂。粘合剂经由毛细管力沿着光栅层272与内部凸耳265之间的界面拉动。毛细管力致使粘合剂沿着内部凸耳265芯吸/流动而不在光栅层272接近于光学目标270的部分上方流动。毛细管力与内部凸耳265相抵地拉动光栅层272，藉此在插入区268内的所要深度处维持光栅层272。视情况，当粘合剂表示UV固化粘合剂时，UV光可在此时被引入以固化粘合剂。
粘合剂(例如，硅酮)经由入口/出口端口267中之一者或更多者而引入至通道266中。举例而言，通道266的一个或更多个隅角处的入口/出口端口267可用作用以引入粘合剂的入口，而通道266的一个或更多个其他隅角处的入口/出口端口267形成用以允许空气自通道266排出的出口。如上所解释，随着粘合剂流动通过通道266且粘合剂在凹穴271上方桥接。凹穴271稍后提供空气释放口用于随着粘合剂固化的收缩。
图2A说明图1的检验设备100沿着图1中的线2A-2A的侧视截面图，其中安设了光学目标120。图2A说明安设于凹穴114中的光学目标120以及安装于插入区118中的表示光栅层122的透明层。光栅层122可具有待结合不同类型的对准操作及/或校准测试使用的不同区。举例而言，如下文结合图2D所论述，光栅层122可包括一个或更多个“贴块”，其表示物镜(图2D中的200)经定位以结合各种操作收集信息的区。举例来说，光栅层122可包括一个或更多个图像质量贴块、失真贴块、空白贴块、基准物及类似者。物镜相对于各种贴块定位以结合执行各种测试而收集信息。光栅层122亦可用以监视激发空间轮廓的均一性及位置。光栅层122可由具有各种微结构123的空白载体基板(例如，玻璃)形成，这些微结构设置于该空白载体基板上且以一个或更多个预定图案塑形。微结构123设置于一个或更多个贴块/区域中，物镜结合对应校准操作及测试而定位于该一个或更多个贴块/区域处。各种校准操作及测试的实例下文结合图10予以描述。举例而言，微结构123可包含铬或另一不透光组合物，其中组合物对于激发光及/或所关注的一个或更多个荧光发射频带显现所要量的不透明度(例如，部分或完全不透明)。举例而言，铬层可经由各种技术沉积于光栅层122的表面上，其中铬的不同区形成不同图案(亦被称作“铬”或“铬图案”)以如本文中所描述结合不同对准及/或校准操作而利用。微结构123可经塑形有各种图案，诸如条带、点、针孔及类似者。视情况，微结构123可经提供作为具有预定图案的固态层，该预定图案藉由形成通道、针孔及类似者的穿过微结构123的开口或间隙表示。微结构123可设置于光栅层122的上表面及/或下表面上，其中上表面及下表面相对于器具的物镜指定。举例而言，上表面表示接近于物镜的表面，而下表面表示在物镜远程的表面。替代地，光栅结构可直接图案化于固态荧光基板(例如参见图2E)上以形成单体结构。在此实例中，光栅结构与光学目标120接触，其增大激发照明至光学目标的耦合且同样增大光学目标120的荧光至光栅结构的耦合，使得发射的光强度达成所要水平(例如，经最大化)。视情况，光栅层122可被整个忽略。视情况，光栅层122与光学目标120之间的间距可经调整以提供球面畸变。
在展示于图2A中的实例中，微结构123包括藉由中心区119分离的第一光栅区115及第二光栅区117。中心区119没有微结构123。
如图2A中所展示，抗反射涂层121可形成于透明层(光栅层122)或光学目标120中的至少一者的表面上。抗反射涂层121可形成于面向光栅层122与光学目标120之间的边缘间隙的任何表面上。在一个实例中，抗反射涂层121定位于光学目标120的表面上。在另一实例中，抗反射涂层121定位于光栅层122的表面上，包括微结构123上。在又一实例中，抗反射涂层121定位于光学目标120的表面上且光栅层122的表面上，包括微结构123上。
为了形成抗反射涂层121之一个实例，抗反射材料可涂覆至光学目标120的表面，该表面在光学目标120定位于凹穴114中时面向边缘间隙124。为了形成抗反射涂层121的另一实例，微结构123可形成于透明层(亦即，光栅层122)的表面上，且接着可将抗反射材料涂覆至表面。
抗反射涂层121可经包括以减小或消除可在边缘间隙124中与自光学目标120的表面与光栅层122之间反射的光发生光学干涉。因此，光学干涉图案或条纹可自在使用本文中所揭示的设备及装置时获得的图像中被减小或消除。
虽然抗反射涂层121展示为单一层，但应理解，可使用单一层或可使用多个层来达成所要抗反射效应。举例而言，多个层可经堆叠以便在所关注发射频带/波长下达成最小反射或无反射。举例而言，多层抗反射涂层121可在范围为约520nm至约700nm的波长下显现自0％反射率至1％反射率，且在范围为约500nm至约520nm的波长下显现自0％反射率至约5％反射率，且亦可在范围为约700nm至约1000nm的波长下显现自0％反射率至约9％反射率。因此，抗反射涂层121的抗反射性质对于不同波长可能并不相同，且可取决于正使用设备或装置所在的应用而发生变化。
可用以形成抗反射涂层121的合适抗反射材料的实例包括任何透明材料，这些透明材料具有等于置放材料所在的基板(例如，光学目标120或光栅层122)的折射率的平方根的折射率。抗反射材料的一些实例包括氟化镁(MgF2)、氟聚合物、介孔二氧化硅纳米粒子，二氧化硅与较高折射率材料的交替层或在正使用的所要发射频带/波长内显现所要抗反射性质的其他抗反射材料。
在本实例中，插入区118形成有插入凸耳126及插入壁127，该插入凸耳及插入壁形成于本体102中。插入凸耳126在本体102的顶表面104下方隔开预定距离，且向内延伸预定距离。插入凸耳126界定插入区118的深度，其中深度对应于光栅层122的厚度。举例而言，插入凸耳126可向内延伸达足以支撑光栅层122的距离。作为一个实例，粘合剂可沿着插入凸耳126施加以保持光栅层122于所要位置。插入凸耳126可具有经部分判定以允许粘合剂越过插入凸耳126散布而不溢出至凹穴114中的长度。凸耳壁127经塑形并设定尺寸以围绕插入区118的周边延伸。插入区118经形成从而与凹穴114为连续的。
凹穴114藉由凹穴凸耳128及凹穴壁129接界并界定。凹穴凸耳128在插入凸耳126下方隔开预定距离，且向内延伸预定距离。举例而言，凹穴凸耳128可向内延伸达足以支撑光学目标120的距离。作为一个实例，粘合剂可沿着凹穴凸耳128涂覆以将光学目标120保持于所要位置。凹穴凸耳128可向内延伸达一长度，该长度经部分判定以允许粘合剂越过凹穴凸耳128散布而不溢出至扩散井130中。凹穴114在本体102内向内隔开，使得凹穴114在本体102中定中心以防止粘合剂在光学目标120之中心区119下方。
凹穴壁129经塑形并设定尺寸以对应于光学目标120的形状。凹穴壁129具有自凹穴凸耳128延伸至插入凸耳126中的高度。凹穴壁129的高度129A为大于光学目标120的高度120A的预定距离，使得当光学目标120经插入并紧紧地抵靠凹穴凸耳128时，光学目标120的顶表面位于插入凸耳126的平面下方。光学目标120的顶表面位于插入凸耳126的平面下方达边缘间隙124的厚度。边缘间隙124对应于光学目标120的顶表面(或光学目标上的抗反射涂层121)与光栅层122(或光栅层上的抗反射涂层121)的底表面之间的距离。边缘间隙124足够大以避免干涉条纹。干涉条纹在光栅层122及光学目标120在一个或更多个点处直接接触时发生。边缘间隙124足够大以避免光学目标120与光栅层122之间的直接接触。边缘间隙124足够小以避免在光在光栅层122与光学目标120之间通过时引入不利光学性质。举例而言，若边缘间隙124制造得不适当地大，则过多量的光可在穿过边缘间隙124同时失去。在光在光栅层122与光学目标120之间通过时，边缘间隙124避免光在边缘间隙124内的不当损失。举例而言，边缘间隙124可具有为约10μm与约100μm或介于约10μm与约100μm之间的厚度，且在一实例中具有约30μm(+/-20μm)的厚度。视情况，边缘间隙124可具有不同厚度，限制条件为光损耗量保持在预定光损耗限值内(例如，小于或等于入射光强度的约20％)。视情况，光栅层122及光学目标120可经历受控的最小量的接触，其可引入并不不适当地影响光学目标120的使用的小的干涉条纹。如上文所提及，干涉条纹可藉由在光学目标120及光栅层122中的一者或两者上包括抗反射涂层121而进一步减小或消除。
视情况，折射率匹配流体或折射率匹配环氧树脂可经提供以填充边缘间隙124以减小随时间在光栅层122与光学目标120之间移动的可能。至少某些折射率匹配环氧树脂可随时间经历色彩的轻微改变(例如，变色)，其在至少某些应用中可为非所要的。此外，存在折射率匹配流体可随时间自边缘间隙124泄漏的可能。因此，存在如下可能：至少某些折射率匹配流体及/或环氧树脂可致使荧光发射的强度随时间改变。举例而言，随着时间过去，匹配流体或环氧树脂可稍微减轻射到光学目标120上的激发光强度及/或越过边缘间隙124的荧光发射的强度。因此，在至少某些实例中，利用边缘间隙124内的空气可表示用于维持自检验设备100发射的荧光的恒定强度的至少一个方面。另外，添加折射率匹配流体或环氧树脂可向在边缘间隙124填充有空气时的制造过程引入原本不存在的额外步骤/复杂度。
凹穴114与扩散井130结合，该扩散井位于凹穴114下方(在物镜200远程，展示于图2B中)且在插入于凹穴114中时位于光学目标170下方。扩散井130位于凹穴114下方且在光学目标120内定中心。扩散井130经配置以接收穿过光学目标120的光。光随着光横越扩散井130渐进地变得散焦或扩散，直至接触井基座132。当光接触井基座132时，光已扩散至足以避免井基座132的光致漂白的所要程度。
凹穴114具有一高度，该高度经设定尺寸以提供光的焦点(在光学目标120内)与本体120的底部部分之间的所要距离(例如，最大距离)。扩散井130包括井底部132，该井底部可具备基于颜料的黑色修饰面层或涂层以促进光致漂白的避免且管理反射率在所要水平内(例如，小于或等于约6％)。举例而言，基于颜料的黑色修饰面层可表示使用诸如由纽约Syracuse的Anoplate公司给予的ANOBLACKTMEC的无机金属盐的电解涂黑粉料。根据本文中所揭示的实例，利用颜料且非染料提供黑色修饰面层，这是由于黑色染料具有大分子(相对于颜料的分子大小)，大分子对于在暴露至激发光情况下随时间分解更敏感。根据至少一些实例，用以形成黑色修饰面层的颜料由较小分子形成，这些较小分子对于激发光较不敏感且不随时间分解。作为一个实例，颜料可为富含磷的黑色氧化镍，其形成黑色修饰面层，具有相对小的分子大小，这些分子大小对于藉由激发光进行分解并不敏感且因此维持相对恒定的反射率。此外，颜料可经选择以在涂层中给予低荧光，这是因为涂层中的低的初始荧光将意谓涂层荧光将不随时间下降太多。
视情况，本体102的表面(例如，顶表面104及/或底表面106)、横向侧面108及/或前端110及后端112的各种其他部分可覆盖有修饰面层或涂层。
图2B说明根据本文中的实例的光学目标120与定位于第一测量位置处的物镜200的模型的侧视图。图2C说明根据本文中的实例的光学目标120与定位于第二测量位置处的物镜200的模型的侧视图。图2B及图2C说明相对于检验设备100分别定位于第一测量位置及第二测量位置的物镜200。图2B及图2C的模型说明本体102、光学目标120、光栅层122及扩散井130外加其他结构，尽管为了简化说明，边缘间隙124及图2A的其他特征并未详细地说明。
在图2B中，检验设备200诸如结合执行激发测量操作接近于光栅层122之中心区119定位。当物镜200定位于中心区119内时，激发光202避开光栅区115、117中的微结构123。物镜200将激发光202导向至检验设备100中，其中激发光202基于正执行的特定测量而聚焦至不同焦点。举例而言，结合框架测量操作(对应于图2B)，物镜200将激发光202聚焦至在光学目标120的上表面107下方(例如，50μm)的焦点204。物镜200管理角孔径208以在焦点204处获得所要聚焦程度并获得所要扩散度/在光学目标120内且其后的较大深度处散焦。物镜200接收在中心区119内发射自光学目标120的上表面107的荧光发射。
在操作期间，基于非光栅的测量(例如，光学强度测量)可藉由将物镜200定位于区119上方来获得。举例而言，基于非光栅的测量可结合相对于检测摄影机的视野使激发光照明的位置成像来执行。焦点204位于上表面107下方以便自焦平面移除刮擦、灰尘、指纹及类似者，诸如光学目标120的表面中的残渣、刮擦及瑕疵，使得这些潜在干扰效应对测量无影响或具有相对小的影响。其他操作结合可利用自区119获得的图像的图10来论述。
激发光自物镜200发射，且行进通过光栅层122且至光学目标120中而不穿过微结构123。响应地，光学目标120产生来自光学目标120内的荧光发射，这些荧光发射经由区119传回且射到物镜200上，其中荧光发射经由内部光学件重新导向至一个或更多个检测器。物镜200将激发光聚焦于位于光学目标120的表面下方一预定距离的焦点处。举例而言，焦点204可在光学目标120的表面107下方相距约20μm至约100μm地定位。作为另一实例，焦点204可定位于光学目标120的表面107下方约50μm处。激发光在焦点204下方扩散于光学目标120之下部部分内以引起越过光学目标120内的相对大区域的荧光发射，藉此给予相对均一的扫描。至少一些实例藉由将焦点204定位于光学目标120的表面107下方且管理角孔径208而消除或大体上减小光学目标120及/或光栅层122的表面107上的刮擦、残渣、指纹及类似者的负面效应。
在图2C中，检验设备200诸如结合执行光栅测量操作接近于光栅区115、117中的一者定位。当物镜200接近于光栅区115、117中的一者定位时，激发光202射到微结构123上，从而穿过其之间的间隙或孔隙。物镜200将激发光202聚焦于对应于光栅层122的底表面的焦点206。物镜200管理角孔径210以在焦点206处获得所要聚焦度且获得所要扩散度/在光学目标120内且其后在较大深度处散焦。焦点206亦对应于微结构123的位置。物镜200接收在对应光栅区115、117内自光学目标120发射的荧光发射。根据至少一些实例，发射的全部或一部分可来自光学目标120的顶部容积，而无发射或发射的较小部分来自光学目标120的剩余容积。
在操作期间，基于光栅的测量藉由将物镜200定位于第一光栅区115及第二光栅区117中的一者或两者上方来获得。激发光发射自物镜200，行进通过光栅区115、117且行进至光学目标120中。激发光在光学目标120内的较大深度处以藉由角孔径210判定的速率超出焦点206扩散或散焦。响应于激发光，光学目标120的对应区产生荧光发射，其自上表面107发射出且射到光栅层122之下表面(及微结构123)。荧光发射在光栅层122上的微结构123之间通过，且向上通过直至射到物镜200上。荧光发射经由内部光学件被重新导向至一个或更多个检测器并因此予以处理。在激发光通过光学目标120的意义上，激发光在接触井底部132之前在穿过扩散井130时显现所要散焦度。接触井底部132的激发光的强度低于预定阈值且因此避免井底部132的光学性质随着时间改变的可能。
随着激发光通过超出微结构132，激光发散至较大区域中，其使得光学目标120的相对大部分在发射荧光时发光。因此，器具内的摄像机能够自可横向于焦点206的任一侧定位的微结构132的数个部分收集铬图案测量值，藉此给予针对铬图案测量值的改良的照明均一性。
物镜200可具备大型数值孔径，使得物镜200移动远离光栅层122的表面愈远，激发源离焦程度变得更大。激发激光随着激发光移动远离焦点206而发散。激发光发散/聚焦所用的速率部分取决于物镜200的数值孔径。根据至少一些实例，激发光大体上由激发光离开光学目标120的底表面的时间散焦。激发光随着激发光通过扩散井130而继续进一步发散(变得更加不集中)。藉由激发光射到井底部132上的时间，激发光经散焦/发散达所要程度以限制射到井底部132上的任何点的能量强度至低于所要强度阈值。
根据本文中的实例，物镜200及检验设备100藉由在较大区域(X方向上2.3mm且Y方向上0.53mm)上散布激发激光线而避免本体102的不当光降级(例如，使光致漂白最小化)。此外，一些实例藉由管理激发光的焦点而部分避免(例如，最小化)本体102上的结构的不当自动荧光，使得激发光在激发光射到本体102的表面时被散焦达所要量(在低于Er-InF3信号的1.5％下测量)。
此外，扩散井130及焦点206与井底部132之间的距离减小自动荧光的可能。自动荧光响应于接收到激发光可发源于井底部132。在井底部132发射任何荧光能量的意义上，此荧光能量变成大体上分散的，同时行进通过扩散井130而不影响来自光学目标120的所关注特性。
视情况，根据至少一些实例，光学目标120的长度可相对于光栅区115、117内的微结构123以所要方式设定尺寸。举例而言，可能需要的是管理物镜200的位置，使得当对光栅执行测量(对应于图2C)时，数值孔径210内的激发光并不射到凹穴壁129上。
根据本文中的实例，检验设备100给予在大时段上保持大体上恒定的荧光源。举例而言，检验设备100并不显现荧光强度的显著损耗，且在至少10000个检验操作上保持大体上稳定(其中每一检验操作对应于光学目标的藉由激发光进行的至少一个照明操作)。作为另一实例，检验设备100在至少10000个检验操作上可显现不大于约3％的荧光发射强度改变。更一般而言，检验设备100在根据本文中所描述的实例形成时在与检验设备100一起利用的对应器具的可用年限上显现不超过约2％的荧光发射强度减小。
图2D说明根据实例形成的检验设备的俯视平面图。光栅层(图2A中的122)及微结构配置于各种贴块/区域中以结合不同类型的测试使用。图2D中的标记为281及283的方框内的区(包括方框281及283内识别的任何子区)对应于铬/微结构设置于光栅层上的区域。应理解，这些区域亦可为具有针孔的铬。标记为281或283的区外部的任何区(例如，281或283与周边之间或者281与283之间的区)表示未定位铬/微结构的空白区域。应理解，正号内的区域亦可为不定位铬/微结构的空白区域。
检验设备包括结合针对成像设备的自动定中心操作利用的顶部自动定中心基准物280及底部自动定中心基准物282。提供图像质量贴块284以供图像质量测试使用。失真贴块286经设置以结合失真测试利用。空白贴块288经设置以供照明均一性及平场校正操作使用。空白区域290经设置以供激光线测量使用。水平刀口292及垂直刀口294结合激光光点位置检查而设置。空白孔的图案设置于贴块296处以结合测量调制传送功能利用。视情况，可提供额外、较少或替代性贴块区域。
图2E说明根据替代性实例形成的检验设备300的侧向截面图。检验设备300以各种方式类似于图2A的检验设备100，其中下文论述差异。检验设备300包括接纳光学目标320于凹穴314中的本体302。凹穴314包括凹穴凸耳328，其将光学目标320维持于扩散井330上方且在本体302内维持于预定深度。透明层322(例如，由玻璃形成)插入至界定于本体302中的插入区318中。外部凸耳326将透明层322维持于光学目标320上方的预定距离，其中外部凸耳326与光学目标320之间有边缘间隙324。光学目标320包括形成于其顶表面上的微结构323。微结构323与透明层322分开边缘间隙324。微结构323将光栅层形成于光学目标320的表面上，该光学目标与透明层322分离且与该透明层截然不同。视情况，透明层322可被完全忽略。视情况，透明层322与光学目标320之间的间距可经调整以提供球面畸变。因此，检验设备300藉由将铬图案(微结构323)直接印刷于光学目标320的顶表面上而非透明层322的底部上来进行。
虽然未展示，但展示于图2E中的实例亦可在透明层322的面向边缘间隙324的表面上及/或在光学目标320的表面上且在形成于光学目标320上的微结构323上包括抗反射涂层121。本文中所揭示的抗反射材料的任何实例可用于此实例中。
透明层322的厚度设定为补偿成像系统的球面畸变。若成像系统经设计为具有零球面畸变，则透明层322可被完全忽略且铬图案将印刷于光学目标320的顶部上。若成像系统具有球面畸变(由于其经设计以经由某厚度的玻璃查看)，则透明层322将予以使用，即使铬图案印刷于光学目标320上。视情况，边缘间隙324可被完全忽略，使得光学目标320直接停置于光学目标320的顶表面上且抵靠该顶表面。
图2F说明根据替代性实例形成的检验设备350的侧向横截面图。检验设备350并不包括独立本体(诸如，上文所描述的本体302或本体102)。检验设备350包括直接接合于彼此上的光学目标356及透明层352。微结构353设置于光学目标356与透明层352之间的界面处。微结构353可表示形成于光学目标356的顶表面上及/或透明层352的底表面上的一个或更多个铬图案。举例来说，检验设备350可用于如下实例中：检验设备350直接位于流动池上而非安装于器具中。另外或替代地，检验设备350亦可安装于器具内。
视情况，透明层352可被整个忽略。举例而言，本文中所描述的光学目标120、320、356中的任一者可用作单独检验设备，其中无额外本体组件或透明层与检验设备一起提供。视情况，光学目标120、320及356可用作单独检验设备，该检验设备上面不形成或接近于其不提供微结构或其他图案。举例而言，光学目标120、320及356可在无任何其他支撑结构情况下简单地直接安装于流动池上及/或器具内。
图3A说明结合根据本文中的实例利用的荧光材料的能级图。能级图说明沿着垂直轴的能量(cm-1)及跨水平轴分布的替代跃迁。说明基态能级302连同高能级304至309，三价铒离子的电子在被激发时可升高至这些高能级。举例而言，铒离子的电子可吸收约18,800cm-1的能量，从而使得电子自4I15/2基态能级302移动至4S3/2目标激发(targetexcitation；TE)能级308。作为另一实例，铒离子的电子可吸收约15,000cm-1的能量，从而使得电子自4I15/2基态能级302移动至不同的4F9/2TE能级307。铒离子的电子吸收来自激发光的能量且接着移动至对应TE能级307、308。一旦离子已移动至对应高TE能级，则离子接着以光子的形式释放所吸收的能量且返回至基态能级302。TE能级与基态能级分开对应于所关注的荧光发射波长(fluorescence emission wavelength of interest；FEWI)的第一能隙FMEG1。举例而言，FEWI可为红色、绿色、蓝色或其他发射波长。释放的光子接着由物镜作为荧光发射接收到。荧光发射的色彩取决于光子的对应于第一能隙FMEG1的能量。当离子自目标激发能级307跃迁至基态能级302时，对应释放的光子具有约15000cm-1的能量，其作为650nm的所关注的荧光发射波长可检测到(作为红色荧光发射可见)。当离子自目标激发能级308跃迁至基态能级302时，对应释放的光子具有约18,800cm-1的能量，其作为约532nm的所关注的荧光波长发射可检测到(作为绿色荧光发射可见)。
图3A亦说明可藉由三价铒离子显现的额外能级跃迁。能级304至308中的每一者具有一个对应的下一低位能级。根据本文中的实例，固态主体材料及荧光材料部分基于一个或更多个目标激发能级(例如，308)与下一低位能级(例如，307)之间的能隙来选择。4F9/2能级307表示相对于4S3/2能级308的下一低位(NLL)能级。4I9/2能级306表示相对于4S3/2能级307的NLL能级。
电子可被提升至能级304、305及306，且当返回至基态能级302时释放具有对应量的能量的光子。在自能级304至306的跃迁期间释放的光子分别具有1520nm、975nm及800nm的对应波长。此外，电子可在中间高能级304至308之间跃迁。当电子在邻接或中间高能级之间跃迁时，具有对应量的能量的光子被释放，该对应量的能量对应于起始高能级与结束高能级之间的差。图3A说明结合电子在不同高能级之间跃迁时发射的光子可能可见的实例波长。举例而言，处于能级308的电子可跃迁至能级307、306、305及304中的任一者，在此状况下，经释放的光子将分别具有3230nm、1670nm、1210nm及840nm的波长。作为另一实例，当处于能级307的电子跃迁至另一中间高能级306至304时，对应释放的光子将分别具有3450nm、1940nm及1132nm的波长。释放的光子将以对应于光子波长的色彩发射荧光。
若干但非所有本文中所描述的实例涵盖结合利用在所关注的预定发射频带中的荧光发射的流体学系统使用检验设备。举例来说，发射频带可定中心于对应于绿色荧光发射及/或对应于红色荧光发射的波长处。当所关注的发射频带围绕对应于红色或绿色发射的波长定中心时，关注图3A的能量图的对应部分。更具体而言，当绿色发射受到关注时，所要的是在目标激发能级308与基态能级302之间跃迁。当红色发射受到关注时，所要的是在目标激发能级307与基态能级302之间跃迁。在本实例中，图3A的图中其他能级组合之间的跃迁结合利用所关注的红色及/或绿色发射频带的器具未受到关注。
认识到，前述论述为一个实例，且其他实例预期为在本公开的范围内。另外或替代地，其他发射频带可受到关注。举例而言，器具可利用与800nm及/或975nm相关联的发射频带。当所关注的发射频带具有围绕约800nm及/或975nm定中心的波长时，能级306与302之间且能级305与302之间的能级阶跃受到关注。一般而言，高于1000nm的能带可典型地并不结合流体学器具受到关注，这是由于结合执行测序分析发射的荧光通常并不利用高于1000nm的能带。因此，第一高能级304与基态能级302之间的跃迁可能并不受到关注，或并非结合流体学器具可用。
根据本文中的实例，来自荧光材料的荧光藉助于激光或发光二极管(lightemitting diode；LED)源藉由至高位能级(亦被称作目标激发能级)的光学激发来达成。在光学激发过程之后，衰变至杂子离子内的低位能级经由两个竞争能量传送过程来发生：藉由光子的对应发射(荧光)进行的辐射衰变，及藉助于至周围晶格结构的光学声子发射的非辐射衰变。非辐射衰变速率取决于周围晶格与杂质离子之间的耦合相互作用，从而以所发射声子的数目按指数规律降低。因此，涉及大量发射声子的非辐射过程具有低的发生机率。两个能级之间的非辐射跃迁机率藉由指数衰变函数来适当地描述：Wmp＝Cexp(-αΔE)[n(T)+1]p，其中C及α为对于固态主体材料特定的常数，ΔE为分离两个能级的能隙，n(T)为温度T下的玻色-爱因斯坦占据数目，且p为横跨能隙需要的声子的最小数目。一般而言，经由多声子过程的非辐射衰变可藉由选择具有低的最大声子能量的主体来最小化。举例而言，为了观测自Er3+4F9/2至4I15/2的跃迁在约660nm下的可见荧光，有必要的是使4F9/2能级至下一低位状态4I9/2之间的非辐射衰变最小化。由于4F9/2至4I9/2能级之间的能量分离为～2900cm-1，有利的是选择具有低于或等于约580cm-1的最大声子能量(对应于5或大于5个声子的同时发射)的主体材料。除支持红色波长区中的发射之外，选择低声子主体材料亦增强自Er3+4S3/2受激状态的绿色发射，对于该Er3+4S3/2受激状态而言，下一低位能级(4F9/2)位于其下方约3100cm-1处。
固态主体材料具有预定声子能量HOSTPE，而荧光材料显现选择基态能级和与基态能级分开对应于所关注的荧光发射波长(FEWI)的第一能隙的目标激发能级。在图3A的实例中，FEWI为绿色及/或红色发射波长。荧光材料具有相对于该TE能级的下一低位(NLL)能级。该NLL能级在该TE能级下方以第二能隙FMEG2隔开，其中该FMEG2/HOSTPE的比率为三或大于三。视情况，FMEG2/HOSTPE的比率为四与十或是在四与十之间。
认识到，图3A表示与可能荧光材料相关联的能级图的一个实例，该可能荧光材料可掺杂于固态主体材料内。如本文所论述，替代性荧光材料可用作掺杂剂。作为实例，图3B说明与三价镨离子(Pr3+)相关联的离子能级图，且图3C说明与三价钬离子(Ho3+)相关联的离子能级图。图3B及图3C中的图说明基态能级、目标激发能级及中间高能级，以及与在对应指明能级之间跃迁时由电子发射的光子相关联的波长。继续前述实例，能级跃迁的受到关注的子集是基于所关注的发射频带。
关于Pr3+(图3B)，目标激发能级3P0与基态能级3H5之间的跃迁将发射具有在515nm与548nm之间的波长的光子(其包括532nm下的所关注的频带)。关于Pr3+，目标激发能级3P0与中间能级3F4之间的跃迁将发射具有在597nm与737nm之间的波长的光子(其包括660nm下的所关注频带)。因此，Pr3+可表示待掺杂至固态主体材料中的荧光材料的潜在候选者。在图3B的实例中，当目标激发能级为3P0时，下一低位能级为1D2。
关于Ho3+(图3C)，目标激发能级3F4与基态能级5I8之间的跃迁将发射具有约544nm的波长的光子(其接近于532nm下的所关注的波长频带)。目标激发能级3S2与中间能级5I7之间的跃迁将发射具有约656nm的波长的光子(其接近于660nm下的所关注的频带)。因此，Ho3+可表示待掺杂至固态主体材料中的荧光材料的潜在候选者。在图3C的实例中，当目标激发能级为3S2时，下一低位能级为5F5。
图4说明针对不同荧光发射色彩显现的强度的实例。垂直轴线绘制能量强度，而水平轴线绘制掺杂至固态主体材料中的荧光材料的浓度(以百分数计)。作为参考点，数据点402对应于在激发液体绿色染料之后测量的强度，而数据点404对应于在激发液体红色染料之后测量的强度。当液体绿色染料藉由激发激光照明时，液体绿色染料发射绿色能量频谱中的荧光，其中强度为约1650个计数。当液体红色染料藉由激发激光照明时，液体红色染料发射红色能量频谱中的荧光，其中强度为约1150个计数。
图4亦说明结合固态光学目标执行的数据测量，即数据点410至416。数据点410及414对应于在激发固态光学目标之后便测量的强度，在该固态光学目标中，主体铟氟化物玻璃以2.5％的浓度掺杂有三价铒离子。数据点412、416对应于在激发固态光学目标之后便测量的强度，在该固态光学目标中，主体铟氟化物玻璃以约4％的浓度掺杂有三价铒离子。如自图4明显的是，2.5％掺杂的固态光学目标以约650个计数发射绿色能量频谱中的荧光，且以约1300个计数发射红色能量频谱中的荧光。4.0％掺杂的固态光学目标以约500计数发射绿色能量频谱中的荧光，且以约2350计数发射红色能量频谱中的荧光。自前述测试数据，三价铒掺杂剂的浓度可基于所要荧光强度来判定。举例而言，当需要光学目标发射在红色能量频谱中的荧光时，可需要的是增大三价铒离子掺杂剂的浓度至3.5％或高于3.5％(例如，4％、4.5％)。当需要光学目标发射绿色能量频谱中的荧光时，可需要的是减低三价铒离子的浓度至介于约1.5％与约2％之间。
另外，自前述测试数据，三价铒掺杂剂的浓度可在需要光学目标发射具有相等强度的两个或多于两个能量频谱中(例如，绿色能量频谱及红色能量频谱中)的荧光时予以判定。举例而言，可能需要的是将三价铒离子掺杂剂浓度维持于介于约1.25％与约2％之间。作为另一实例，铟氟化物玻璃内的三价铒离子掺杂剂浓度可介于约1.3％与约1.5％之间。图5说明藉由以约2％浓度且约5％浓度的三价铒离子与金属氟化物玻璃(ZBLAN)掺杂形成的固态主体材料的测试结果。图5沿着垂直轴线绘制荧光发射的强度且沿着水平轴线绘制发射波长。2％浓度及5％浓度的铒离子显现以约550nm为中心的强度尖峰。2％及5％铒浓度亦显现大约660nm处的次级强度尖峰。
在图4的实例中，三价铒离子表示活性荧光材料。视情况，一个或更多个额外元素可经添加作为共掺杂剂至固态主体材料。共掺杂剂可用以增大或降低活性荧光材料(例如，铒)的发射强度。
图6A说明根据替代性实例形成的检验设备600的侧向截面图。检验设备600包括将光学目标620固持于凹穴614中的本体602。光栅层622接近于物镜(图中未示)地定位于光学目标620上方。光栅层622包括于光栅层622的底表面上以预定图案形成的微结构623。
光学目标620可与光栅层622分开边缘间隙624。光学目标620包括通常为平面的且平行于彼此定向的顶部目标表面607及底部目标表面609。光学目标620包含固态本体，该固态本体包括嵌入于其中的多个量子点621。固态本体可藉由环氧树脂、聚合物及其他材料形成，其可围封多个离散本体(例如，量子点621)且以固定配置固持离散本体。量子点621贯穿光学目标620大体上均匀地分布，使得当藉由激发光照射时，量子点621发射在所关注的一个或更多个预定发射频带中的荧光。检验设备600可以与本文中所描述的任何其他检验设备相同的方式而利用。
视情况，量子点621可形成为硅(Si)量子点诸如以使得波长能够被调谐。
图6B说明根据替代性实例形成的检验设备640的一部分。检验设备640包括光栅层662及本体642。光学目标660固持于本体642内且与光栅层662直接啮合。光栅层662包括形成于该光栅层的背部表面或底表面上(相对于物镜)的微结构663。光学目标660包围微结构663并与之气密密封。光学目标660包括贯穿该光学目标分布的量子点661。量子点661亦设置于微结构663之间的区665内。举例来说，光学目标660可由环氧树脂、聚合物或其他组合物形成，其将流动至微结构663之间的间隙665中并填充间隙，且将量子点661的分布式群组气密地围封于其中。
图6C说明根据替代性实例形成的检验设备670的一部分。检验设备670包括光栅层682及本体672以及固持于本体672内的光学目标680。光学目标680直接啮合光栅层682且填充形成在光栅层682的背部侧/底部侧上的微结构683之间的间隙685。在图6C的实例中，量子点681固持于间隙685内且经团簇化以接近于并包围微结构683而定位。光学目标680的远离微结构683的一部分大体上没有量子点681。
在图6A至图6C的实例中，量子点621、661、681可经建构以取决于发射频带或所关注的发射频带以发射定中心于所关注的一个或更多个波长处的荧光。举例而言，量子点621、661、681的一部分可经建构以发射处于约532nm的波长的荧光，而量子点621、661、681的另一部分可经建构以发射处于约660nm的波长的荧光。视情况，替代前述实例或除前述实例外，量子点621、661、681可经建构以在其他波长下发射。
视情况，荧光材料可经设置作为有机聚合物。视情况，荧光材料可表示嵌入于环氧树脂内的荧光染料。作为另一实例，除将荧光材料掺杂于固态主体材料内之外或替代将荧光材料掺杂于固态主体材料内，荧光薄膜可涂布于光学目标顶部上。
应用
本文中的实例可结合用于生物或化学研究的器具使用，包括大量受控反应的执行。反应可藉由具有例如合适流体学、光学及电子件的自动化系统根据预定协议进行。系统可用以(例如)产生生物或化学产品以供后续使用或分析样本来检测样本的某些性质/特性。当在一些状况下分析样本时，包括可识别标记(例如，荧光标记)的化学部分可经递送至腔室，在该腔室处，样本经定位且选择性地键接至样本的另一化学部分。这些化学反应可藉由用辐射激发标记并自标记检测光发射来观测或确认。这些光发射亦可经由其他手段诸如化学发光而提供。
一些已知系统使用诸如流动池的流体装置，其包括藉由流动池的一个或更多个内部表面界定的流动通道(例如，内部腔室)。反应可沿着内部表面进行。流动池典型地接近于光学组件而定位，该光学组件包括用于使流动通道内的样本成像的装置。光学组件可包括物镜透镜及/或固态本体成像装置(例如，电荷耦合装置(charge-coupled device；CCD)或互补金属氧化物半导体(complementary metal-oxide-semiconductor；CMOS))。在一些状况下，物镜透镜并未予以使用，且固态本体成像装置紧邻流动池定位从而使流动通道成像。
本文中所描述的检验设备的任何实例可与检测样本中的用于生物或化学分析的所要反应的各种系统、方法、组件及设备一起使用。举例而言，在一种合成测序(sequencing-by-synthesis；SBS)技术中，流动通道的一个或更多个表面具有经由桥PCR形成的核苷酸团簇(例如，克隆扩增)的阵列。在产生团簇之后，核酸经“线性化”以提供单链DNA(single stranded DNA；sstDNA)。为了完成测序循环，数个反应组份根据预定调度流动至流动通道中。举例而言，每一测序循环包括使一个或更多个核苷酸(例如，A、T、G、C)至流动通道中从而使sstDNA延伸达单一碱基。附接至核苷酸的可逆性终止子可确保仅单一核苷酸按循环藉由sstDNA并入。每一核苷酸具有用以检测对应核苷酸的独特荧光标记，其在经激发时发射一色彩(例如，红色、绿色、蓝色及类似者)。藉由新并入的核苷酸，众多团簇的图像在四个通道中获得(亦即，一个通道用于每一荧光标记)。在成像之后，另一反应组份流动至流动通道中以化学地分解荧光标记及来自sstDNA的可逆性终止子。sstDNA接着准备好用于另一循环。因此，数个不同反应组份经提供至流动通道用于每一循环。单一测序作业阶段可包括大量循环，诸如100个、300个或更多。检验设备可经建构建构而以在分析中由荧光标记利用的色彩发射荧光。检验设备可在测序作业阶段之前及/或期间用于各种点处。
在一些实例中，所要反应提供藉由光学组件检测到的光学信号。检验设备可用以验证、核对、校准等光学组件。光学信号可为来自标记的光发射，或可为已由样本反射或折射的透射光。举例而言，光学组件可用以执行或促进执行在流动池中测序sstDNA的测序协议。
根据本文中的实例，检验设备可与光学扫描装置及流体匣一起使用，该流体匣可用以提供样本及试剂至装置。流体匣可包括外壳，该外壳保护诸如储集器、流体连接件、泵、阀及类似者的各种流体组件。流动池可在其与外壳内的试剂流体连通的位置整合至流体匣中。举例而言，外壳可具有开口，流动池的一面经由该开口暴露，使得该流动池在流体匣置放于匣容器中时与光学扫描装置以光学方式互动。该装置包括一个或更多个微型荧光计。
图7说明根据实例形成的光学检测装置700(亦被称作检测器)的方块图。检测器700包括一个或更多个处理器730，该一个或更多个处理器执行储存于内存732中的程序指令以执行本文中所描述的操作。处理器730指导一个或更多个驱动器734在Z方向上移动物镜701且在XY方向上移动检测器700。检测器700接近于具有上部层771及下部层773的流动池770定位，该上部层及该下部层藉由流体填充通道775分离。在所展示的配置中，上部层771为光学透明的，且检测器700聚焦至上部层771的内部表面772上的区域776。在替代性配置中，检测器700可聚焦于下部层773的内表面774上。表面772、774中的一者或两者可包括将由检测器700检测的阵列特征。
检测器700包括物镜701，该物镜经配置以将激发辐射自辐射源702导引至流动池770且将来自流动池770的发射导引至检测器708。在实例布局中，来自辐射源702的激发辐射在其路径上穿过透镜705，接着穿过光束分离器706且接着穿过物镜至流动池770。在所展示的实例中，辐射源702包括两个发光二极管(LED)703及704，其于不同于彼此的波长产生辐射。来自流动池770的发射辐射藉由物镜701捕获，且经由调节光学件707藉由光束分离器706反射且至检测器708(例如，CMOS传感器)。光束分离器706用以在正交于激发辐射的路径的方向上导引发射辐射。物镜701的位置可在Z方向上移动以变更微型荧光计的焦点。检测器700可在Y方向上来回移动以捕获流动池770之上部层771的内表面772的若干区域的图像。
图1A至图1C、图2A至图2F及图6A至图6C的检验设备可位于流动池770内的预定义位置处。视情况，检验设备可定位于邻近于物镜701的范围内的流动池770的预定义位置处。物镜701可结合各种类型的测试在测序作业阶段之前、期间及/或之后移动至检验设备。
图8出于证明各种光学组件的功能配置的目的展示实例微型荧光计的分解视图。展示包括绿色LED(LEDG)及红色LED(LEDR)的两个激发源。来自每一激发源的激发光/辐射分别穿过绿色LED集光器透镜(L6)及红色LED集光器透镜(L7)。LED折叠镜(M1)反射绿色激发辐射至组合器二向色镜(F5)，其将绿色激发辐射反射穿过激发滤光片(F2)、接着穿过激光二极管光束分离器(F3)、接着穿过激发场光阑(field stop；FS)、接着穿过激发投影透镜群组(L2)至激发/发射二向色镜(F4)，该激发/发射二向色镜(F4)将绿色激发辐射反射穿过静态物镜透镜群组(L3)及平移物镜群组(L4)至流动池(FC)的表面。红色激发辐射自红色LED集光器透镜(L7)传递至组合器二向色镜(F5)，其后，红色激发符合遵循与绿色激发辐射相同的路径至流动池(FC)的表面。如图8中所展示，聚焦藉由上下(亦即，沿着Z方向)移动平移物镜透镜群组(L4)而致动。来自流动池(FC)表面的发射经由平移物镜群组(L4)且接着通过静止物镜透镜群组(L3)传递回至激发/发射二向色镜(F4)，其将发射辐射传递至发射投影透镜群组(L1)直至发射滤光片(F1)且接着至CMOS图像传感器(S1)。激光二极管(laserdiode；LD)亦经由激光二极管耦接透镜群组(L5)导向至激光二极管光束分离器(F3)，其反射激光二极管辐射通过激发场光阑(FS)、激发投影透镜群组(L2)、激发/发射二向色镜(F4)、静止物镜群组(L3)及平移物镜群组(L4)至流动池(FC)。
图1A至图1C、图2A至图2F及图6A至图6C的检验设备可位于流动池(FC)内的预定义位置处。视情况，检验设备可在微型荧光计的范围内邻近于流动池(FC)定位于一预定义位置处。微型荧光计可结合各种类型的测试在测序作业阶段之前、期间及/或之后移动至检验设备。
图9说明可利用根据本文中揭示的实例的检验设备的检测设备的方块图。读出印刷电路板(readout printed circuit board；PCB)存在于读取头端处，且连接至典型地含有于检测设备外壳内的主PCB。在替代性实例中，主PCB可位于器具外部。数据可经由LVDS线在读出PCB与主PCB之间传达。LVDS线可经配置以将图像数据自读出PCB传达至主PCB，且将用于摄影机控制的指令自主PCB传达至读出PCB。
在图9的实例中，主PCB亦经由USB 3.0SS I/F连接器或其他合适连接器连接至外部主要分析个人计算机(personal computer；PC)。在一些实例中，主要分析计算机可位于检测设备的外壳内。然而，置放主要分析计算机于器具外部允许多种计算机的可互换使用以用于不同应用、藉由替换方便地维护主要分析计算机而不必中断检测设备的活动及用于检测设备的小占据面积。可使用多种计算机中的任一者，包括例如桌面计算机、膝上型计算机或服务器，其含有与可存取内存及指令的操作通信的处理器从而实施本文中所描述的计算机实施的方法。主PCB亦连接至液晶显示器(liquid crystal display；LCD)以供通信至人类使用者。亦可使用其他用户界面。
在一些实例中，用户接口可包括用以显示或请求来自用户的信息的显示器(例如，LCD)及用以接收使用者输入的用户输入设备(例如，键盘)。在一些实例中，显示器及用户输入设备为同一装置。举例而言，用户接口可包括触敏式显示器，其经配置以检测个别触控的存在且亦识别触控在显示器上的位置。然而，可使用其他用户输入设备，诸如鼠标、触摸板、键盘、小键盘、手持型扫描仪、语音识别系统、运动辨识系统及类似者。
读出PCB包括用于将数据自个别传感器(亦即，检测器)传送至LVDS线的传输器、3.3伏特切换调节器、5伏特切换调节器及用于LED激发辐射源的LED降压驱动器。主PCB包括经配置以接受来自LVDS的图像数据的FPGA处理器。DDR3DIMM帧缓冲器电子连接至FPGA处理器。主PCB亦包括用于各种驱动马达的热控制调节器及控制电路，诸如Y轴马达、匣马达、阀马达及泵马达。
图1A至图1C、图2A至图2F及图6A至图6C的检验设备相对于图9的检测设备可位于预定义位置处。检测设备可结合各种类型的测试在测序作业阶段之前、期间及/或之后移动至检验设备。
图像模块的多种特性中的任一者可使用本文中所描述的检验设备来评估。下文在用检验设备测试定序器器具情形下阐述若干实例。应理解，类似测试可使用不同检验设备针对其他分析系统进行。此外，每一测试的细节并不需要在所有应用中为必要的，如当将以下所例示的原理应用至替代性分析系统及检验设备时对于本领域技术人员将为显然的。
图10说明可利用根据本文中揭示的实例形成的检验设备执行的各种测量及测试的实例。根据本文中的实例，图10的方法使器具的物镜与光学目标对准，该光学目标包括围封荧光材料的固态本体。图10的方法将激发光导引于光学目标上，检测来自光学目标的荧光发射作为参考信息，且结合器具的光学对准或校准中的至少一者而利用参考信息。本文中论述各种类型的参考信息。参考信息的非限制性实例包括在图10的操作中的每一者处记录的信息(如下文所论述)。
虽然图10的操作按次序描述，但应理解，操作可以替代性次序执行。此外，应理解，图10的操作中的一者或更多者可被整个忽略。在1002处，器具的一个或更多个处理器指导马达以调整流动池盖板的倾角，该流动池盖板固持光学目标及测序流动池以执行自动倾斜操作。在自动倾斜操作期间，器具判定并记录最终倾斜马达坐标。在1004处，器具的一个或更多个处理器指导马达以调整流动池盖板的XY位置以执行自动定中心操作。在自动定中心操作期间，器具记录检验设备上基准物的XY平台位置。基准物的位置用以监视流动池插入至器具中时器具的XY平台及/或流动池盖板位置的漂移。
在1006处，器具获得激光线的一个或更多个帧模式图像，且因此调整激光线XY位置。结合以上操作，物镜移动至检验器具上的空白区域，且经调整以将预定深度聚焦至光学目标(例如，光学目标的表面以下100μm)。捕获包括激光线的帧模式图像。调整激光线的XY位置，且捕获额外帧模式图像。程序经重复，直至达成针对激光线的所要XY位置。
在1008处，器具收集检验设备上空白区域的时间延迟及积分(time delay andintegration；TDI)图像，并调整器具的光束扩展器以达成均一照明。举例而言，TDI图像可在检验设备上的空白贴块处获得，其中物镜聚焦至光学目标中的预定深度。激光变焦光束扩展器可经调整，直至获得选择照明均一性。在1010处，器具的一个或更多个处理器判定照明均一性及激光线位置是否满足预定阈值或规格。当照明均一性及激光线位置并不满足阈值/规格时，流程返回至重复1006及1008处的操作的1006。替代地，当照明均一性及激光线位置满足阈值/规格时，流程继续至1012。在1006及1008处的操作之后，器具记录激光XY指向致动器及变焦光束扩展器致动器的最终位置。器具亦记录最终照明均一性、X方向及Y方向上的激光线位置、激光线宽度及相对于激光线的摄影机旋转。
在1012处，器具的一个或更多个处理器测量聚焦模型可重复性。结合以上情形，物镜移动至检验设备上的图像质量贴块，且器具获得聚焦模型并测试自动聚焦位置可重复性。在1012处，器具记录最佳焦点Z位置处的自动聚焦光点位置、自动聚焦激光强度、自动聚焦捕获范围、自动聚焦增益、自动聚焦杂散光及自动聚焦Z位置可重复性。
在1014处，器具的一个或更多个处理器测量图像质量及光学对准，且保存摄影机倾斜偏移校准。当器具自动倾斜测序流动池时，系统调整某些倾斜马达以设定流动池成像平面平行于X平台的行进方向。XY平台的行进方向意欲垂直于物镜的光轴。然而，轻微变化可出现。在制造期间，物镜及摄影机可经倾斜，使得成像表面与适当去倾斜流动池的图像共面。然而，调整可随时间发生，且漂移可被引入。检验设备可用以测量摄影机倾斜。如此进行，一个或更多个处理器收集针孔阵列的图像的贯穿焦点堆栈，并分析图像以判定铬层(微结构)相对于摄影机倾斜的倾斜。器具利用自动聚焦光点及/或贯通聚焦堆栈中的一者或两者测量铬层的倾斜。识别出摄影机倾斜与铬层的倾斜之间的误差，并藉由测量铬层的角度来校正该误差。举例来说，铬层的角度可藉由在不同X坐标处进行多个贯通聚焦堆栈且比较每一X坐标处的最佳焦点Z位置来测量。另外或替代地，铬层的角度可藉由使用器具自动聚焦系统在多个X位置处检测铬层的Z位置来测量。摄影机倾斜校准可在每一测序进行开始时执行，其中倾斜马达经调整以基于其结果来补偿。
当测量图像质量及光学对准时，器具将物镜定位于设置于检验设备上的图像质量贴块上方。图像质量贴块形成有穿过铬或另一微结构的针孔阵列(例如，3μm间距六边形图案上的1μm针孔)。器具内的成像系统收集一连串图像，其中物镜在图像中的一个或更多个之间在Z位置上进行调整。随着物镜在图像之间在Z位置上移动，针孔聚焦并散焦。具有不同物镜位置的数个系列图像经分析以识别具有所要焦点质量的图像(例如，最佳焦点)。举例而言，系统可判定使针孔在数个系列堆栈图像之间紧密聚焦的方式，其给予图像质量(例如，半高全宽)的指示。作为另一实例，藉由判定针孔越过视野在各种点处最佳聚焦的Z位置，系统可评估不同发射色彩之间的轴向色度移位(例如，红色及绿色)、场曲率、摄影机倾斜及可用场深度。在1014处，器具记录图像质量(FWHM)、轴向色度、场曲率及可用场深度。器具亦记录最佳焦点Z位置。器具亦记录相对于X平台的摄影机倾斜及倾斜马达偏移以补偿摄影机倾斜。
在1016处，器具的一个或更多个处理器藉由测量失真并保存失真校正系数而执行失真校正校准。当使每一团簇处于已知位置的图案流动池成像时，可有利的是补偿成像系统中的光学失真，使得器具将知晓团簇应在影线内显现的位置。检验设备可用以在测序进行开始时校准失真校正。如此进行，物镜定位于失真校正贴块上方。失真校正贴块包括横越整个视野(例如，10nm)以预定位置公差定位的针孔，藉此提供具有一致预定针孔间距的针孔阵列。图像经分析以识别邻接针孔的位置间横越视野的移位。移位接着诸如藉由使多项式适配于针孔移位而被分析，其中多项式指示团簇应显现于在测序程序期间获得之后续图像中的位置。在1016处，器具记录针对失真校正多项式的系数、光学放大率、流动池盖板的旋转及Y平台的旋转。
在1018处，器具的一个或更多个处理器执行针对一个或更多个激光在Y方向上的位置的自动聚焦激光光点测量。结合检查自动聚焦激光光点位置，物镜定位于水平刀口上方的最佳焦点处，该水平刀口显现空白区域与铬区域之间的急剧转变。自动聚焦激光光点在铬区域上方为明亮的，且在空白区域上方为极暗淡的。TDI扫描使用红色及/或绿色摄像机来进行。图像用以识别每一所关注发射频带的摄影机视野相对于水平刀口定位的位置。物镜接着初始定位于铬区域上方且接着在Y方向上缓慢地向下步进，直至激光光点消失，其在激光光点不再导向于铬的一部分上且确切而言整个导向于接近于水平刀口的空白区域上时发生。系统可接着识别Y方向上相对于红色及绿色摄影机视野的自动聚焦光点位置。在1018处，器具记录所关注发射频带的Y方向上相对于视野(例如，相对于红色及绿色视野)的自动聚焦激光光点位置。
在1020处，器具的一个或更多个处理器执行针对一个或更多个激光在X方向上的位置的自动聚焦激光光点测量。结合检查自动聚焦激光光点位置，物镜定位于垂直刀口上方，该垂直刀口显现空白区域与铬区域之间的急剧转变。自动聚焦激光光点在铬区域上方为明亮的，且在空白区域上方为极暗淡的。TDI扫描使用红色及/或绿色摄像机来进行。图像用以识别每一所关注的发射频带的摄影机视野相对于垂直刀口定位的位置。物镜接着初始定位于铬区域上方且接着在X方向上缓慢地向下步进，直至激光光点消失，其在激光光点不再导向于铬的一部分上且确切而言整个导向于接近于垂直刀口的空白区域上时发生。系统可接着识别X方向上相对于红色及绿色摄影机的视野的自动聚焦光点位置。在1020处，器具记录所关注的发射频带的X方向上相对于视野(例如，相对于红色及绿色视野)的自动聚焦激光光点位置。
在1022处，器具中的一个或更多个处理器可执行平场校正校准。结合以上情形，在执行平场校正校准时，器具将物镜移动至空白贴块并将物镜聚焦于光学目标的表面下方预定距离处。平场校正校准包括获得平场校正图像。一个或更多个处理器计算成像系统的光学透射效率且结合该光学透射效率保存平场校正系数。测序期间的碱基确定操作基于图像内团簇的强度。横越视野的强度不均一性可影响碱基确定。器具将均一地照明流动池内的团簇以使误差最小化，然而完美地达成均一照明并非总是实际的。摄影机中像素的增益及偏移在制造期间予以校准，然而摄影机像素的校准可能随时间及/或随温度改变的可能存在。为了执行平场校正校准，物镜定位于检验器具的空白区域上方且于预定深度(例如，100μm)聚焦至光学目标中。获得测量值以提供针对图像强度的均一性基准。其后，在一个或更多个测序进行开始时，器具可藉由执行平场校正校准来补偿照明不均一性以及摄影机像素增益及偏移改变。
平场校正校准包括获得图像中在激光快门关闭情况下聚焦至光学目标内预定深度的检验设备的空白区域的图像(以产生暗淡图像)及以多个激光功率用激光获得空白区域的图像以获得不同强度计数(例如，约500、约1000、约1500、约2000、约2500、约3000及约3500的强度计数)下的图像。举例来说，且图像可为约1.4mm长，使得灰尘、指纹等的影响可藉由在扫描(Y)维度上对所有像素进行平均而被平均掉。对于3200个像素中的每一者(在摄影机的非扫描维度上)，器具使用暗淡读数及不同强度读数，且使多项式适配至数据以特征化该像素的响应(像素曝光至的光的数量结合摄影机的该像素的光响应的组合)。当在测序期间获得团簇的图像时，器具使用每一像素的所测量的多项式响应且调整团簇图像中该像素的强度以使得整个图像等效于在极均一照明且极均一像素增益及偏移情况下将获得的图像。在1022处，器具记录针对像素的全部或至少一部分在X方向及Y方向中之一者或两者中的光学透射效率及平场校正多项式系数。
在1024处，器具的一个或更多个处理器检查滤光穿透及背景光。结合以上情形，器具将物镜移动至检验设备上的固态铬贴块，且执行滤光穿透测试。举例而言，滤光穿透贴块可形成为显现为镜面的固态铬区。器具成像系统经设计以滤除所有激光而不命中摄影机。因此，当物镜定位于滤光穿透贴块上方时，系统将预期为在摄影机处未检测到光。当在摄影机处检测到光时，源可来自各种因素。举例而言，光学滤光片可能并不适当地滤除所有激光。另外或替代地，光径中的污染物可藉由所关注发射频带中的激光激发光及荧光(例如，红色或绿色)激发。当光学滤光片并非适当地操作或污染物存在于光径中时，两个情形可导致高背景水平藉由摄影机检测到。可进行各种校正性测量。在1024处，器具记录滤光穿透信息、背景光信息及类似者。
在1026处，一个或更多个处理器测量XY平台位置可重复性。结合此情形，器具将物镜移动至自动定中心基准物并执行XY平台位置可重复性测试。器具将X及Y平台自每一方向移动至自动定中心基准物多次，且在每一移动之后，器具获得自动定中心基准物的图像。理想地，自动定中心基准物将准确地展示于每一移动之后图像中的相同位置。图像中基准物的移动指示XY平台的不完美定位。器具记录X方向及Y方向上的位置可重复性。器具亦记录显现于X方向及Y方向上的迟滞。在1028处，一个或更多个处理器在远程诊断位点处记录在前述程序中收集的结果的全部。其后，器具继续测序操作。
结合前述操作，器具可经导向以执行远程诊断。藉由周期性地收集并分析检验设备的图像(例如，在每一测序进行开始时)，器具可监视成像系统随时间的效能。结果可储存于本地硬盘驱动器上及/或上载至远程服务器或云端服务器。诊断信息可经监视以监视器具的成像系统的健康情况且识别器具的效能随时间的倾向。若成像系统的任何方面正倾向于发生故障，则修复可在器具实际发生故障之前进行调度。此将增大客户正常运行时间。此外，当关于在成像系统情况下器具是否正经历问题的疑问发生时，对准数据可经收集以判定成像系统的任何方面是否已改变。此将快速地消除作为许多问题的潜在根本原因的成像系统，或可指向成像系统情况下的特定问题。若器具并不将信息上载至云端，则现场服务工程师将能够藉由审阅储存于本地硬盘驱动器上的历史结果而确定数据随时间的趋势。
另外，荧光强度与掺杂剂浓度成比例。藉由控制掺杂剂浓度(例如，约1.1％+/-0.01％)，检验设备可控制所测量荧光至所要公差(例如，红色上+/-0.6％及绿色上+/-0.1％)。以某扫描速度及一个器具上的激光功率测量检验设备的强度将提供指示在大体上所有类似器具上预期到的强度的测量信息。来自检验设备的荧光强度测量可用以指示器具是否正适当地表现(例如，假定适当激光功率递送至流动池、收集并递送适当量的荧光至摄影机等)。假定检验设备的发射特性将不随时间改变，器具的寿命上所测量的荧光强度的任何改变将指示，适当激光功率并非递送至流动池或并非所有荧光正递送至摄影机。
应认识到，以上操作为可利用检验设备执行的各种操作的非限制性实例。上文论述的操作可完全独立于彼此且在不同时间点执行。可利用检验设备自动地执行的远程诊断及度量的非限制性实例包括：光学透射效率、图像质量(全宽半高)、摄影机倾角、轴向色性、场曲率、可用场深度、失真、放大率、激光线XY位置及线宽、照明均一性、相对于激光线的摄影机旋转、平场校正系数自动聚焦Z位置可重复性、最佳焦点处的自动聚焦光点位置、相对于红色及绿色视野的自动聚焦光点位置、自动聚焦激光强度、自动聚焦捕获范围、自动聚焦增益、自动聚焦杂散光、最佳聚焦Z位置、自动倾斜之后的自动倾斜马达坐标、X及Y上的迟滞、X及Y上的位置可重复性、流动池盖板的旋转、Y平台行进方向、BIRD基准物的XY平台位置、激光指向致动器的位置以及激光变焦光束扩展器致动器的位置。
根据本文中的实例，检验方法可包括用于设定针对适当图像强度的激发源电流的例程。例程可包括如下依序步骤：将检验设备定位于成像模块中，使得通道的敞开面积(亦即，无微结构情况下)被检测到；设定达1ms的摄影机曝光及达30％的LED电流；在1ms曝光且LED不接通情况下捕获暗淡图像；1ms曝光情况下捕获红色及绿色光学通道中的图像；计算图像的平均强度；及调整LED电流以在1ms曝光情况下命中2500计数的所要强度。LED电流对于测试的剩余部分保持于这些值处。所有后续测试可基于微结构图案的几何形状使用不同曝光时间。举例而言，基准物贴块及均一性贴块(缺少微结构)可在1ms曝光情况下检测到，自动聚焦贴块可在4ms曝光情况下检测到，图像质量贴块可在150ms曝光情况下检测到，且滤光穿透贴块(在上部玻璃的内部表面上充分涂布有金属)可在500ms曝光情况下检测到。
根据本文中的实例，检验方法可包括针对激发源校准的例程。例程可如下进行。器具的XY平台移动至自动聚焦贴块。贯穿焦点堆栈以红色产生，且计算最佳焦点Z高度(例如，步长为6μm，曝光时间为4ms，且扫掠范围为108μm)。接着，XY平台移动至邻近贴块以收集激光图像。此操作进行以减轻检验设备中制造缺陷的风险，在该检验设备处，并非所有铬在自动聚焦贴块中的500平方微米开口内部移除。此缺陷将使得激光光点强度在自动聚焦贴块处过于明亮。程序接着收集激光贯穿焦点图像(将标准设置用于聚焦模型产生)，且检查激光光点强度。这些测量期间的步长为2微米，其中Z范围为+/-18微米。接着，调整激光曝光时间，直至AF光点针对“最明亮光点”为2000+/-200计数(关于红色最佳焦点在+/-18微米内)。若“保存校准”在用户接口上予以选择，则用于测序的激光曝光时间予以储存。
根据本文中的实例，方法可包括检测器校准测试。作为一个实例，测试可如下进行。检验设备的图像在以下4个不同LED强度下获得：(1)暗淡(LED关断)，(2)中间低强度，(3)中间高强度，及(4)明亮强度(约3000个计数)。当获得这些图像时，XY平台在每一图像之间移动。选定的通道中的所有贴块用以对任何非均一荧光进行平均(归因于检验的顶部上的残渣或指纹)。摄影机校正不需要应用至进行选择的任何后续测试。
结束陈述
应理解，本发明的各种方面可具体化为方法、系统、计算机可读介质及/或计算机程序产品。本发明的方面可采用如下形式：硬件实例、软件实例(包括固件、驻留软件、微码等)，或本文中可皆通常称作“电路”、“模块”或“系统”的组合软件及硬件方面的实例。此外，本发明的方法可采用具有具体化于介质中的计算机可用程序代码的计算机可用储存介质上的计算机程序产品的形式。
任何合适的计算机可用介质可用于本发明的软件方面。举例而言，计算机可用或计算机可读介质可为(但不限于)电子、磁性、光学、电磁、红外线或半导体系统、设备、装置或传播介质。计算机可读介质可包括暂时实例。计算机可读介质的更特定实例(非穷尽性列表)将包括以下各者中的一些或全部：具有一根或更多根导线的电连接件、便携式计算机磁盘、硬盘、随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式紧密光盘只读存储器(CD-ROM)、光学储存装置、诸如支持因特网或企业内部网络的彼等的传输介质，或磁性储存装置。应注意，计算机可用或计算机可读介质甚至可为打印有程序的纸张或另一适合介质，因为程序可经由(例如)对纸张或其他介质的光学扫描而以电子方式捕获，接着被编译、解译或在必要时以一适合方式进行其他处理，且接着被储存在计算机内存中。在此文档的情形下，计算机可用或计算机可读介质可为可含有、储存、传达、传播或输送程序以供指令执行系统、设备或装置使用或结合指令执行系统、设备或装置使用的任何介质。
用于进行本文中所阐述的方法及设备的操作的程序代码可以诸如Java、Smalltalk、C++或类似者的面向对象程序设计语言来撰写。然而，用于进行本文中所阐述的方法及设备的操作的程序代码亦可以诸如“C”程序设计语言或类似程序设计语言的传统程序设计语言来撰写。程序代码可由处理器、特殊应用集成电路(ASIC)或执行程序代码的其他组件来执行。程序代码可被简称为储存于内存(诸如上文所论述的计算机可读介质)中的软件应用程序。程序代码可使得处理器(或任何处理器控制装置)产生图形用户接口(“GUI”)。图形用户接口可视觉地产生于显示设备上，然而图形用户接口亦可具有可听特征。然而，程序代码可在诸如以下各者的任何处理器控制装置中操作：计算机、服务器、个人数字助理、电话、电视或利用处理器及/或数字信号处理器的任何处理器控制装置。
程序代码可经本地及/或远程地执行。程序代码例如可整个或部分地储存于处理器控制装置的本地内存中。然而，程序代码亦可至少部分经远程地储存、存取并下载至处理器控制装置中。用户的计算机例如可完全执行程序代码或仅部分执行程序代码。程序代码可为至少部分在用户的计算机上的单独软件包及/或部分在远程计算机上执行或完全在远程计算机或服务器上执行。在后一情境下，远程计算机可经由通信网路连接至用户的计算机。
可应用本文中所阐述的方法及设备而不考虑网络连接环境。通信网路可为在射频域及/或因特网协议域中操作的有线网络。然而，通信网路亦可包括分布式计算网络，诸如因特网(有时替代地称作“全球信息网”)、企业内部网络、局域网络(local-area network,LAN)及/或广域网(wide-area network,WAN)。通信网路可包括同轴缆线、铜导线、光纤线及/或混合式同轴线。通信网路可甚至包括利用电磁频谱的任何部分及任何通信标准(诸如，IEEE 802系列标准、GSM/CDMA/TDMA或任何蜂巢式标准，及/或ISM频带)的无线部分。通信网路可甚至包括电力线部分，在这些电力线部分中，信号经由电布线来传达。本文中所阐述的方法及设备可应用至任何无线/有线通信网路而不考虑实体部件、实体配置或通信标准。
本发明的某些方面参看各种方法及方法步骤来描述。应理解，每一方法步骤可藉由程序代码及/或藉由程序指令来实施。程序代码及/或机器指令可产生用于实施方法中指定的功能/动作的构件。
程序代码亦可储存于计算机可读内存中，该计算机可读内存可指导处理器、计算机或其他可程序数据处理装置来以特定方式起作用，使得储存于计算机可读内存中的程序代码产生或变换制品，该制品包括实施方法步骤的各种方面的指令构件。
程序代码亦可加载于计算机或其他可编程数据处理设备上以使得一系列操作步骤经执行以产生处理器/计算机实施的程序，使得程序代码提供用于实施本发明的方法中指定的各种功能/动作的步骤。
贯穿本发明包括权利要求书使用的术语“大体上”及“约”用以描述并虑及诸如归因于处理上的变化的小波动。举例而言，其可指小于或等于±5％，诸如小于或等于±2％、诸如小于或等于±1％、诸如小于或等于±0.5％、诸如小于或等于±0.2％、诸如小于或等于±0.1％、诸如小于或等于±0.05％。
本文中在说明书及权利要求书中使用的术语“包含”、“包括”、“含有”等以及其变化意欲为开放式，包括不仅所叙述的元素，而且进一步涵盖任何额外元素。贯穿说明书对“一个实例”、“另一实例”、“实例”等等的参考意谓，结合实例描述的特定元素(例如，特征、结构及/或特性)包括于本文中所描述的至少一个实例中，且可能或可能不存在于其他实例中。另外，应理解除，非上下文另外明确指明，否则用于任何实例的所描述组件可以任何合适方式组合在各种实例中。
应了解，前述概念及下文更详细地论述的额外概念的所有组合(限制条件为这些概念并不彼此不兼容)经涵盖作为本文中所揭示的发明主题的部分。详言的，在本发明结尾处所主张主题的全部组合预期为本文所揭示的发明性主题的部分。亦应了解，亦可显现于以引用方式并入的任何揭示内容中的本文中明确地使用的术语应符合于与本文中揭示的特定概念大部分相符的含义。
应理解，本文提供的范围包括陈述的范围及陈述范围内的任何值或子范围。举例而言，藉由等于四与十或介于四与十之间(4至10)表示的范围应解译为不仅包括自4至10的明确叙述限值，而且包括个别值，诸如约6、7.5、9等，以及子范围，诸如自约5至约8等。
虽然已详细描述了若干实例，但应理解，所揭示实例可经修改。因此，前述描述应视为非限制性的。

Claims (22)

1.一种检验设备，其包含：
光学目标，其包括固态主体材料及嵌入于所述固态主体材料中的荧光材料，所述固态主体材料具有预定声子能量HOSTPE；
其中所述荧光材料显现选择基态能级和与所述基态能级分开对应于所关注的荧光发射波长(FEWI)的第一能隙的目标激发(TE)能级，所述荧光材料具有相对于所述TE能级的下一低位(NLL)能级，所述NLL能级在所述TE能级下方隔开第二能隙FMEG2，其中所述FMEG2/HOSTPE的比率为三或大于三。
2.如权利要求1所述的设备，其中所述FMEG2/HOSTPE的所述比率等于四与十或介于四与十之间。
3.如权利要求1所述的设备，其中所述固态主体材料包括以下各项中的至少一者：玻璃、非晶态聚合物、结晶材料、半结晶聚合物、金属玻璃或陶瓷。
4.如权利要求1所述的设备，其中所述荧光材料表示稀土元素或过渡金属元素中的至少一者的离子。
5.如权利要求1所述的设备，其中所述固态主体材料具有小于或等于580cm-1的最大声子能量。
6.如权利要求1所述的设备，其中所关注的所述荧光发射波长具有约1000nm或低于约1000nm的中心波长。
7.如权利要求1所述的设备，其还包含：
本体，其具有用于接纳所述光学目标的凹穴，其中所述本体包括位于顶表面处且包围所述凹穴的插入区；及
透明层，其安装于所述插入区中且定位于所述光学目标上方。
8.如权利要求7所述的设备，其中所述本体包括至少部分包围所述凹穴的通道，所述通道用于接纳粘合剂以接合至光栅层，其中所述通道包括围绕所述通道分布的一系列减压凹穴，所述减压凹穴用以减轻在固化过程期间由所述粘合剂诱发于所述光栅层上的应力。
9.如权利要求8所述的设备，其中所述本体还包括位于所述凹穴下方的扩散井，所述扩散井用以接收穿过所述光学目标的激发光，所述扩散井包括具有表面光洁度的井底部，所述表面光洁度显现不大于约20.0％的反射率。
10.如权利要求7所述的设备，其还包含形成于所述透明层或所述光学目标中的至少一者的表面上的微结构以形成光栅层。
11.如权利要求7所述的设备，其还包含形成于所述透明层或所述光学目标中的至少一者的表面上的抗反射涂层。
12.一种光学检测装置，其包含：
光学目标，其包括围封荧光材料的固态本体；
物镜，其朝向所述光学目标导引激发光且接收来自所述光学目标的荧光发射；
驱动器，其用以将所述物镜移动至接近于所述光学目标的所关注区；
内存，其用以储存程序指令；及
处理器，其用以执行所述程序指令以用于结合器具的光学对准或校准中的至少一者检测来自所述光学目标的荧光发射。
13.如权利要求12所述的装置，其中所述物镜将激发光导引至所述光学目标上，所述处理器用以自所述荧光发射导出参考信息，所述处理器用以结合所述器具的光学对准或校准中的所述至少一者而利用所述参考信息。
14.如权利要求12所述的装置，其中所述光学目标永久地安装于接近于所述物镜的校准位置处，所述校准位置与所述器具内的流动池通道分离。
15.如权利要求12所述的装置，其中所述光学目标包括固态主体材料及嵌入于所述固态主体材料中的所述荧光材料，所述固态主体材料具有预定声子能量HOSTPE，所述荧光材料显现选择基态能级、目标激发(TE)能级及在所述TE能级下方隔开能隙FMEG2的下一低位(NLL)能级，其中所述FMEG2/HOSTPE的比率为三或大于三。
16.如权利要求12所述的装置，其中所述固态本体表示包含固态主体材料的基板，所述固态主体材料掺杂有形成所述荧光材料的一个或更多个离子。
17.如权利要求12所述的装置，其中所述固态本体表示围封量子点的环氧树脂或聚合物中的至少一者，所述量子点在由所述激发光照射时发射处于所关注的一个或更多个预定发射频带的荧光。
18.如权利要求12所述的装置，其还包含形成于所述光学目标上的抗反射涂层。
19.一种方法，其包含：
对准器具的物镜与光学目标，所述光学目标包括围封荧光材料的固态本体；
将激发光导引至所述光学目标上；
检测来自所述光学目标的荧光发射作为参考信息；及
结合所述器具的光学对准或校准中的至少一者利用所述参考信息。
20.如权利要求19所述的方法，其还包含将所述激发光聚焦于焦点，所述焦点在所述光学目标的上表面下方。
21.如权利要求19所述的方法，其中所述对准操作包含：
对准所述物镜与包括微结构的光栅区，所述微结构位于所述光学目标上方；且将所述激发光聚焦于所述微结构处的第一焦点处；及
对准所述物镜与非光栅区，所述非光栅区没有所述微结构；且将所述激发光聚焦于在所述光学目标的上表面下方的第二焦点。
22.如权利要求21所述的方法，其中所述荧光材料包含化学元素，所述化学元素包含铒、钬或镨中至少一者的离子，且其中所述固态主体材料包含硅酸盐、锗酸盐、InF3或ZBLAN中的至少一者。
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