椭球反射大孔径双通照明高分辨率共焦扫描测量方法与理论

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    51275121
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    80.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    E0511.机械测试理论与技术
  • 结题年份:
    2016
  • 批准年份:
    2012
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2013-01-01 至2016-12-31

项目摘要

In order to represent three dimensional weak scattering surfaces of micro-nano elements, principle and theories are investigated on elliptical mirror based scanning confocal microscopy with high focusing aperture and double pass illumination. Firstly, a focusing principle based on elliptical mirror is proposed to extend numerical aperture in the second pass illumination to 1, which is in theory the extreme aperture under non-immersion imaging systems. Secondly, a kind of double pass illumination is proposed to improve the sensitivity in scanning tomography by reflecting measuring beams passing over artifacts twice in one measurement, and then to establish a novel confocal response function compressing envelope of three dimensional response function. Thirdly, fluorescence effect introduced into industrial artifact measurement generates frequency shift in the second pass illumination, and thereby avoid cross-talking noises caused by double pass illumination. By simulations, in comparison with a conventional confocal system with NA=0.65, the transverse width of the response function envelopes will be compressed 2.16 and 2.65 times when the NA of first pass illumination objective is 0.1 and 0.65. And also, the corresponding envelopes in axial direction is compressed 5.72 and 4.52 times. The anticipated technique performances are listed to be 0.15um for lateral period scale resolution, less than 30nm compared error for transverse edge position identification and 1nm for axial position resolution in case of the height of the using standard grating lower than 50nm.
针对微/纳器件弱散射表面三维微结构表征问题,开展椭球反射大孔径双通照明高分辨率共焦显微测量机理研究,首先,提出椭球反射镜聚焦成像方法,将二次照明数值孔径拓展为"1",达到非浸入成像系统孔径的理论极限;其次,提出双通照明方法,使测量光信号两次通过样品,构建新的共焦响应函数,实现三维共焦响应函数包络尺度压缩,提高层析扫描灵敏度;第三,在工业样品测量中引入荧光效应,在二次照明过程中产生信号频移,分离一次照明和二次照明的测量光,解决双通照明信号混叠干扰问题。仿真结果表明,当一次照明显微物镜NA=0.1和0.65时,与NA=0.65的传统共焦系统相比,其响应函数包络的横向宽度可被压缩2.16和2.65倍,轴向宽度可被压缩5.72和4.52倍。预期技术指标: 在标准样品台阶高度小于50nm 条件下,横向周期尺度分辨率为0.15um,横向边缘位置判别误差小于30nm,轴向位置分辨率达到1nm。

结项摘要

项目初步建立了高孔径椭球反射镜成像机制,给出系列高孔径椭球反射镜聚焦原始公式,并发展了反射成像系统的设计理论,开辟了基于高孔径椭球反射成像的光学显微仪器设计新途径。研究表明,椭球成像具有若干显著区别于透镜的聚焦特性,例如偶极子振动敏感性和纵向场能量集中等。相关椭球成像理论在航天、国防重大工程领域得到应用,实现了宽光谱、长工作距离显微测量,系统中心遮挡比与球面Schwarzschild物镜相比,遮挡比减小了77.5%。

项目成果

期刊论文数量(22)
专著数量(1)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(13)
Mirror based microscope with a super-long working distance in wide spectrum imaging
基于镜面的显微镜,在宽光谱成像中具有超长工作距离
  • DOI:
    10.1088/2040-8978/15/7/075701
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Optics
  • 影响因子:
    2.1
  • 作者:
    Liu; Jian;Wang; Chao;Wang; Weibo;Tan; Jiubin
  • 通讯作者:
    Jiubin
Sinc(2) fitting for height extraction in confocal scanning
Sinc(2) 拟合共焦扫描中的高度提取
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2016
  • 期刊:
    Measurement Science and Technology
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    Tan; Jiubin;Liu; Chenguang;Liu; Jian;Wang; Hongting
  • 通讯作者:
    Hongting
Tighter focusing of amplitude modulated radially polarized vector beams in ultra-high numerical aperture lens systems
超高数值孔径透镜系统中调幅径向偏振矢量光束的更紧密聚焦
  • DOI:
    10.1016/j.optcom.2012.12.006
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Optics Communications
  • 影响因子:
    2.4
  • 作者:
    Liu; Tao;Tan; Jiubin;Liu; Jian
  • 通讯作者:
    Jian
Derivation of analytical coherent transfer function for a confocal microscope with arbitrary Toraldo filter
具有任意 Toraldo 滤波器的共焦显微镜的分析相干传递函数的推导
  • DOI:
    10.1080/09500340.2013.868550
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Journal of Modern Optics
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Liu; Tao;Zhang; He;Liu; Jian;Tan; Jiubin
  • 通讯作者:
    Jiubin
Generating super-Gaussian light needle of 0.36 lambda beam size and pure longitudinal polarization
产生 0.36 lambda 光束尺寸和纯纵向偏振的超高斯光针
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2013
  • 期刊:
    Optical Engineering
  • 影响因子:
    1.3
  • 作者:
    Liu; Tao;Tan; Jiubin;Lin; Jie;Liu; Jian
  • 通讯作者:
    Jian

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其他文献

连铸冷却水复合膜过滤技术的研发
  • DOI:
    --
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  • 作者:
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  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
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    --
  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 作者:
    曾平;查道刚;刘俭
  • 通讯作者:
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副螺棱周期性扰动对单螺杆挤出机流体混沌混合的影响
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    --
  • 发表时间:
    2018
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
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  • 通讯作者:
    李天照

其他文献

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刘俭的其他基金

基于互补孔径整形照明原理的暗场共焦三维显微测量机理研究
  • 批准号:
  • 批准年份:
    2019
  • 资助金额:
    60 万元
  • 项目类别:
    面上项目
抗非均匀反射扰动复色差动超分辨共焦显微传感机理研究
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相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

        graph TD
          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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