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动态微球涂敷状态实时监测系统设计

宋焱龙  
【摘要】:综合运用光、机、电、算等知识设计了一套监测系统,可对微球(直径Φ0.2mm~1mm)涂敷时的运动状态进行实时视频监测。 直径为数百微米的微球是激光聚变工程的关键技术之一,这种微球往往需要在表面涂敷烧蚀层(有机材料),涂敷的均匀性(好于涂层厚度3%)和光洁度(好于涂层厚度0.1%)要求非常高,因此对其涂敷状态实时监测成为一个重要的研究课题。由于涂敷在真空室内完成,监测系统必须以远距显微摄像系统对微球成像。根据实际需要,涂敷时有两种情况:一个大弹盘里放多小微球或多个小弹盘,每个盘里放一个微球。微球在小弹盘中涂敷时,为观察涂敷细节,需要将小弹盘的像作为整个视场放大到屏幕上,因此,要实现两种状态的切换就要用步进马达实现显微摄像系统的自动调焦让微球像放大达到满屏显示目的。同时,在观察并列的多个小视场中的微球状态时,使用步进电机驱动的二维精密扫描系统分别对多个视场进行扫描并全视场成像监测。系统由PC机通过单片机控制步进电机来驱动二维扫描和自动调焦。 微球在真空室内涂敷时,通入的有机气体会在高频线圈的作用下电离为等离子体并发出荧光,给视频监测带来困难。对处于等离子体荧光区域中的微球,用LED光源照明消除荧光干扰,使微球通过长工作距离显微镜与摄影系统相组合的光学系统对其成像于CCD。 微球图像的显示与电机的控制集成于同一个界面之中,便于根据显示的图像来控制显示系统的位置,从而在电脑屏幕上得到大小适合人眼观察的微球清晰像。 本系统具有一定的通用性,只要稍加改动就可以应用于医学界进行显微手术、精密加工企业、微电子器件生产等行业。


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