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电镜灯丝自动调节系统的设计与实现

孙宝青  
【摘要】:电子显微镜简称电镜,是根据电子光学原理,用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜,使物质的细微结构在非常高的放大倍数下成像的仪器。电子显微镜作为微观形貌观察的有力工具,正越来越迅速、广泛地应用于冶金、矿物、化工、医药、生物、食品、纳米材料等领域。电子显微镜的电子束由电子枪产生,电子枪内会使用灯丝,目前大部分是钨丝。钨灯丝电镜的灯丝寿命相对较短,因此,灯丝更换就变得十分频繁。电子显微镜的灯丝在更换过程中主要靠工作人员利用外六方螺杆在显微镜下手动调节,没有固定步骤,只能凭借操作人员的经验。而且灯丝对中的结果,只能凭借操作人员肉眼观察,精度难以保证,从而影响电镜成像效果及大大减少灯丝使用寿命。为了进一步提高灯丝对中的效率和精度,需要一套自动识别并调节灯丝位置的系统。首先,论文设计了一个机械平台,负责承载整个系统运作,定位并固定电镜灯丝底座,根据调节精度选择合适的步进电机,并将电机的转动通过传动装置转化为灯丝的位移。其次,在图像检测设备的基础上进行二次开发,增加了加权平均法的图像灰度化处理、高斯滤波的图像滤波处理,采用Canny算子对图像进行边缘提取处理,进而通过Hough算法实现圆孔识别,总结出灯丝中心识别算法,从而对灯丝位置实现自动检测识别。最后,搭建了以Arduino Mega 2560为控制器的硬件平台,实现对步进电机的精确控制;在LabVIEW环境下编写上位机软件,实现了与Arduino控制器的通信。通过一套控制算法,上位机软件可以实现对步进电机的自动控制,最终实现自动检测、识别和调节电镜灯丝位置的目标。该系统针对电子显微镜具有广泛适用性,提高电镜操作者工作效率,能够实现电子显微镜灯丝更换过程中的自动调节定位。


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1 孙宝青;电镜灯丝自动调节系统的设计与实现[D];北京邮电大学;2017年
2 佘君;LED灯丝的空间光分布及热分析[D];南昌大学;2017年
3 张思源;基于倒装芯片制备白光LED灯丝研究[D];长春理工大学;2017年
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