生化分析仪光学系统的光电检测器

实时3D微观组织成像技术的出现不啻为癌症诊断、微创手术和眼科等医疗领域的一场革命。据物理学家组织网4月23日报道，美国伊利诺伊大学的研究人员开发出用计算自适应光学系统校正光学层析成像的畸变技术，给未来医疗的“高清”成像带来前景。相关技术成果刊登在最新一期美国《国家科学院学报》在线版上。 　　美国贝克曼研究所高级科学和技术博士后研究员史蒂芬说：“该技术能够超越现在的光学系统，最终获得最佳品质的图像和三维数据。这将是非常有用的实时成像技术。” 　　畸变如散光或扭曲困扰着高分辨率成像。其会使对象细点的地方看上去如斑点或条纹。分辨率越高，问题会变得更糟糕。这是在组织成像中特别棘手的问题，而精度对于正确诊断至关重要。 　　自适应光学可以校

　　这是一个如图1所示系统，由5片透镜组成一个前分光的光路。 正负正 三片构成的前组，光源处于其前焦面上，光束通过前组后形成平行光，窄带滤光片单色器处于平行光之中，双胶合后组把平行光会聚成光路较长光束，通过比色皿，把带有体液的生化信息的光束投射到探测器上，经过光电转换，计算机数据处理，直到打印出结果。本实例用的比色皿是带有石英玻璃窗口的，有待测液体出入通道的不锈钢装置；探测器是可感受可见、紫外光的硅光电池，其光敏面与像面重合。透过波长不同的各种窄带滤光片安放在电动转盘上，单片机在接收到检测指令后驱动步进电机进行选择。 　　图1 光学系统 　　借助光学设计CAD软件OSLO 6.1设计计算光路。

液体在比色皿中对光能量的吸收，这是生化分析中一个关键的环节。比色皿的质量指标主要包括透光面玻璃的光学性能和比色皿的几何精度两个方面。比色皿的内径选择为10 mm(见图1)。尽管可以做成各种形状和尺寸，但国际上规定，液层厚度(即内径)为10 mm的比色皿为标准比色皿。比色皿一股为长方体。另外，还要注意两窗口间距离要准确;窗口应垂直于光路;使用前后应将比色皿彻底清洗;比色皿要有较强的耐腐蚀性;比色皿内壁要求光滑，以免光通过时发生散射，产生杂光。透光面玻璃使用石英玻璃制作。因为石英玻璃能透过紫外线。波长150 nm，透过率5%;波长170 nm，透过率15%;波长180 nm，透过率50%;波长220 nm，透过率为80%;波长大于28

被测对象的光信息通过光学系统，在CCD的光敏面元上形成光学图像，CCD器件把光敏元上的光信息转换成与光强成比例的电荷量。用一定频率的时钟脉冲对CCD进行驱动，在CCD输出端得到被测对象的视频信号。视频信号中每一个离散电压信号的大小对应着该光敏元所接收的光强强弱，而信号输出的时序则对应CCD光敏元位置的顺序。通过后续处理线路对CCD输出的视频信号进行二值化或者量化处理后，将被测目标从背景中分离出来，为进一步的数据处理和分析做准备。 图(a)是典型的线阵CCD测长系统的原理示意图。整个测量过程包括：光学成像、图像信号输出、二值化处理确定图形轮廓、测定轮廓间的像素数、通过计算或实验确定脉冲当量并按测量公式计算被测尺寸。整个系统的工作波