CN109580172B - 一种显微成像辐射校准基片及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明实施例提供一种显微成像辐射校准基片及其制备方法,该基片包括:积分球、若干个光源、光源驱动控制电路和基板,其中,积分球的底端位于基板上,积分球的顶端处设置第一通孔,若干个光源发出的光能直接或者间接照射到积分球的内壁,每一光源可直接或者间接连接至光源驱动控制电路,光源驱动控制电路可直接或间接与基板连接。本发明实施例提供的一种显微成像辐射校准基片及其制备方法,制备多个子基片分别实现积分球、光源、光源驱动控制电路等部件的整体或者局部功能,依次堆叠这些子基片后可构建成第一通孔处具有均匀辐射亮度的基片,以满足显微成像设备辐射校准需求。
Description
技术领域
本发明实施例涉及显微成像辐射校准技术领域,尤其涉及一种显微成像辐射校准基片及其制备方法。
背景技术
显微镜光辐射校准是一项极具有挑战性的问题。随着显微分辨率越来越高,往往需要在微米级别的空间上产生一个标准的光辐射场,以校准数万至数千万个探测单元。
常规的显微镜光辐射校准用基片一般采用微弱发光板或者化学物质基片进行。
对于化学物质基片,采用化学发光时,其存在问题在于随着化学物质的消耗,发光值存在明显的衰减,量值不稳定,且当涂抹不均匀时,发光均匀性存在明显问题。当采用微弱发光板时,微弱发光板的表面微结构使得存在表面发光层次多,干扰多,发光不均匀的缺点。由于发光不均匀,导致无法实现高准确度光辐射场校准。
发明内容
本发明实施例提供一种显微成像辐射校准基片及其制备方法,用以解决现有技术中基片发光不均匀,无法实现高准确度光辐射场校准的问题。
本发明实施例提供一种显微成像辐射校准基片,包括:积分球、若干个光源、光源驱动控制电路和基板,其中,所述积分球的底端位于所述基板上,所述积分球的顶端处设置第一通孔,所述若干个光源发出的光能直接或者间接照射到所述积分球的内壁,所述若干个光源中的每一光源直接或者间接连接至所述光源驱动控制电路,所述光源驱动控制电路与所述基板直接或者间接连接。
本发明实施例提供一种显微成像辐射校准基片的制备方法,包括:
校准基片由第一子基片、第二子基片和第三子基片按照顺序堆叠而成;
所述第一子基片的上设置第一通孔,所述第一通孔的上下表面均为圆形且上表面圆的直径小于所述第一通孔下表面圆的直径,所述第一通孔的下表面侧设置一矩形空心槽,所述矩形空心槽与所述第一通孔连通;
所述第二子基片的上表面设置一凹槽,所述凹槽的一侧设置第二通孔,所述第一通孔和所述凹槽组成积分球,所述第二通孔与所述矩形空心槽部分重叠;
所述第三子基片上设置驱动控制电路和若干个光源,所述驱动控制电路用于驱动和控制所述若干个光源发光,所述若干个光源发出的光经过所述第二通孔后进入所述矩形空心槽,最后进入所述积分球内,被均匀化后从所述第一通孔的上表面射出。
本发明实施例提供的一种显微成像辐射校准基片及其制备方法,通过制备多个子基片分别实现积分球、光源、光源驱动控制电路等部件的整体或者局部功能,依次堆叠这些子基片后可构建成第一通孔处具有均匀辐射亮度的基片,以满足显微成像设备辐射校准需求。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的一种显微成像辐射校准基片的结构示意图;
图2为本发明实施例中一种显微成像辐射校准基片的俯视结构示意图;
图3为本发明实施例一种显微成像辐射校准基片制备方法的流程图;
图4为利用本发明实施例一种显微成像辐射校准基片的进行校准的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
常规的高放大倍数成像设备的最主要的辐射特性参数是光谱辐射亮度响应度,一般采用一个标准光源、或者通过一个采用光谱辐射计标定过的积分球光源来进行校准。
显微成像探测系统的主要辐射特性参数也是光谱辐射亮度响应度。不同的显微成像探测系统具有不同的光谱辐射亮度响应度,原因在于其光学系统(包括光学镜片、滤光片、分光设备等)的光谱透过率和成像元件(相机或者成像辐射计等)的光谱响应度有所区别。
解决显微成像系统光谱辐射亮度响应度校准需求问题——可使不同显微成像系统的测量结果保持量值统一、准确可靠,有利于测量结果的交流与传递。
一般的积分球光源包括几个关键部分:
(1)内壁具备有较高漫反射率涂层且具有一个通孔的空心球体。
(2)安装于球体内壁或者辐射可导入至球体内部的光源及其驱动控制系统。
本发明所提出的一种显微成像辐射校准基片制备方法,目的在于制备尺寸在普通基片水平、可用于显微成像设备辐射校准的器具;同时也正因如此,所采用的制备方法有别于常规的制备方法。
图1为本发明实施例提供的一种显微成像辐射校准基片的结构示意图,如图1所示,该基片包括:积分球101、若干个光源102、光源驱动控制电路103和基板104,其中,所述积分球101的底端位于所述基板上,所述积分球的顶端处设置第一通孔105,所述若干个光源发出的光能直接或者间接照射到所述积分球101的内壁,所述若干个光源中的每一光源可直接或者间接连接至所述光源驱动控制电路103,所述光源驱动控制电路与所述基板直接或者间接连接。
具体地,积分球101又称光度球、光通球等,是一个光进入后可以多次漫反射并在出口形成均匀辐射亮度场的器件。本发明实施例中所采用的积分球可以是内表面具有较高反射率和较好漫反射特性的空心球体,也可以是表面粗化并镀有高反射率涂层的实心球体;其中实心球体可以采用高纯石英灯材料制备,可以用于带有水浸和油浸物镜的显微成像设备辐射校准。
积分球101的底端可用胶水固定在基板104上,也可以外部与基板104直接采用一体方式加工制备。
对于若干个光源102的设置,只要使得光源能直接或者间接照射到积分球内壁即可。具体地,可以是将若干个光源102安装在积分球101的内表面,也可以安装在其他部位,然后通过导光通道106输入至积分球101内。本发明实施例中的光源可以为任何发光器件,包括但不限于激光二极管、发光二极管。
需要说明的是,若干个光源发出的光能直接或者间接照射到积分球的内壁,这里的直接是指将光源安装在积分球内壁,这里的间接是指光通过导管输送至积分球内部。
还需要说明的是,每一光源可直接或者间接连接至光源驱动控制电路,这里的直接是指光源直接安装在电路中,光通过导管输送至积分球,这里的间接是指光源安装的积分球内部,光源通过电线连接至电路。
本发明实施例中以4个LED光源为例进行说明。
这4个LED光源102直接安装在光源驱动控制电路103中,所发出的光通过导管,实际使用时,只需要对基片通过适当功率的电信号,即可实现在积分球101在第一通孔105处输出均匀稳定的光辐射场。
当第一通孔105面积与积分球101内表面总面积的比值在一定范围内是,第一通孔105处的出口辐射亮度场具有较好的均匀性。
具体地,当第一通孔105面积与积分球101内表面总面积的比值为5%时,根据积分球理论,出口辐亮度场的不均匀性可以优于2%。
第一通孔105处光辐射场的强度可以通过4个LED点光源102的输入电功率调节。当输入电流以及工作温度稳定时,LED点光源的输出光辐射稳定性可以达到0.01%的水平。
本发明实施例提供的一种显微成像辐射校准基片,通过采用实心积分球结构,使得光源在积分球在第一通孔处的辐射亮度均匀,并且可以通过控制基板上接线端子供电功率的变化,来实现出口处辐射亮度的变化,以满足显微镜辐射校准要求。
图2为本发明实施例中一种显微成像辐射校准基片的俯视结构示意图,如图2所示,104表示基板,102表示LED光源,LED光源102安装在光源驱动控制电路103上,LED光源发出的光通过导光通道106进入积分球101内部反射,最后从积分球第一通孔105处射出。
具体地,积分球顶端的第一通孔为圆形,第一通孔所在的平面为该积分球的一个切面,这个第一通孔所在的平面与基板平行,这样光在积分球内部反射的就更加均匀些。
图3为本发明实施例一种显微成像辐射校准基片制备方法的流程图,如图3所示,该方法包括:
S1,校准基片由第一子基片、第二子基片和第三子基片按照顺序堆叠而成;
S2,所述第一子基片上设置第一通孔,所述第一通孔的上下表面均为圆形且上表面圆的直径小于所述第一通孔下表面圆的直径,所述第一通孔的下表面侧设置一矩形空心槽,所述矩形空心槽与所述第一通孔连通;
S3,所述第二子基片的上表面设置一凹槽,所述凹槽的一侧设置第二通孔,所述第一通孔和所述凹槽组成积分球,所述第二通孔与所述矩形空心槽部分重叠;
S4,所述第三子基片上设置驱动控制电路和若干个光源,所述驱动控制电路用于驱动和控制所述若干个光源发光,所述若干个光源发出的光经过所述第二通孔后进入所述矩形空心槽,最后进入由所述第一通孔与所述凹槽组成的积分球内,被均匀化后从所述第一通孔的上表面射出。
图4为利用本发明实施例一种显微成像辐射校准基片进行校正的结构示意图,如图4所示,校准基片由第一子基片401、第二子基片402和第三子基片403按照顺序堆叠而成;第一子基片401上设置第一通孔105,第一通孔105的上下表面均为圆形且上表面圆的直径小于第一通孔下表面圆的直径,第一通孔的下表面侧设置一矩形空心槽404,矩形空心槽404与第一通孔105连通。
第二子基片402的上表面设置一凹槽405,凹槽的一侧设置第二通孔406,第一通孔105和凹槽405组成积分球,第二通孔406与矩形空心槽404部分重叠;
第三子基片403上设置驱动控制电路103和若干个光源102,驱动控制电路103用于驱动和控制若干个光源102发光,若干个光源102发出的光经过第二通孔406后进入矩形空心槽404,最后进入由第一通孔105与凹槽405组成的积分球内,被均匀化后从第一通孔105的上表面射出。
首先该校准基片是由第一子基片、第二子基片和第三子基片按照顺序依次堆叠组成,第一子基片与第二子基片宜采用具有较高反射比的漫反射材料,这样加工后第一通孔与凹槽的内壁可直接用于构成匀光用的积分球,第一子基片上表面可采用黑色涂层或者附加覆盖层,在第一子基片的上设置第一通孔,该第一通孔为一个小圆孔,该小圆孔的开口直径宜为0.02mm-2mm,边缘平整,第一子基片的厚度可根据需要定制。
第一子基片在与第一子基片上的第一通孔对应位置处,有一个顶部开口直径为0.02-3mm、直径为0.1-5mm的第二通孔,第二通孔的一侧与第一矩形空心槽连通。
第一子基片与第二子基片按照顺序堆叠之后,第一通孔与弧形凹槽刚好组成一个球形,这个球形可以看作是积分球。
然后在第三子基片上设置驱动控制电路和光源,驱动控制电路用于供电和控制光源的发光功率,光源发出的光经过第二通孔后进入到矩形空心槽,然后经过矩形空心槽进入积分球,在积分球内被均匀化后从第一通孔的上表面射出。
在上述实施例的基础上,优选地,在所述第三子基片上安装电源,以为所述控制电路供电。
该电源可以是纽扣电池,也可以是外部电源。
本发明实施例提供的一种显微成像辐射校准基片及其制备方法,制备多个子基片分别实现积分球、光源、光源驱动控制电路等部件的整体或者局部功能,依次堆叠这些子基片后可构建成第一通孔处具有均匀辐射亮度的基片,以满足显微成像设备辐射校准需求。
以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的,其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的,作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元,即可以位于一个地方,或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性的劳动的情况下,即可以理解并实施。
通过以上的实施方式的描述,本领域的技术人员可以清楚地了解到各实施方式可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现,当然也可以通过硬件。基于这样的理解,上述技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来,该计算机软件产品可以存储在计算机可读存储介质中,如ROM/RAM、磁碟、光盘等,包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机,服务器,或者网络设备等)执行各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制;尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明,本领域的普通技术人员应当理解:其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种显微成像辐射校准基片的制备方法,其特征在于,包括:
校准基片由第一子基片、第二子基片和第三子基片按照顺序堆叠而成;
所述第一子基片的上设置第一通孔,所述第一通孔的上下表面均为圆形且上表面圆的直径小于所述第一通孔下表面圆的直径,所述第一通孔的下表面侧设置一矩形空心槽,所述矩形空心槽与所述第一通孔连通;
所述第二子基片的上表面设置一凹槽,所述凹槽的一侧设置第二通孔,所述第一通孔和所述凹槽组成积分球,所述第二通孔与所述矩形空心槽部分重叠;
所述第三子基片上设置驱动控制电路和若干个光源,所述驱动控制电路用于驱动和控制所述若干个光源发光,所述若干个光源发出的光经过所述第二通孔后进入所述矩形空心槽,最后进入所述积分球内,被均匀化后从所述第一通孔的上表面射出。
2.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述第一通孔的内侧壁表面处于同一球面且对应球体球心与下表面圆心重合,所述凹槽内壁为半球面且球面对应球体半径与所述第一通孔侧壁表面所处球面对应球体半径相同,由所述第一通孔和所述凹槽组成的积分球直径范围为0.1mm-5mm。
3.根据权利要求1所述方法,其特征在于,还包括:
所述驱动控制电路包含电源或者连接外部电源的端口。
4.根据权利要求1所述方法,其特征在于,所述第一子基片、所述第二子基片和所述第三子基片具有参照对齐的结构或者标记,依次对齐堆叠后通过胶连或者装订组成整体。
5.根据权利要求1-4任一所述方法,其特征在于,所述第一子基片、所述第二子基片和所述第三子基片在同一平面内具有多个重复的结构且按照相同的规律排列,当所述第一子基片、所述第二子基片和所述第三子基片依次堆叠后,同时制备多个具有均匀辐射亮度输出的功能结构,将所述功能结构切割分成独立的功能结构单元,每个所述功能结构单元都作为显微成像辐射校准基片使用。
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