专利汇可以提供微流控芯片立体流场流速矢量的测量方法及系统专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且本 发明 公开了微流控芯片立体流场流速矢量的测量方法及系统。将谱域光学相干层析技术(SD-OCT)和 多普勒效应 相结合,并在此 基础 上运用窄带 相位 片。谱域OCT通过干涉 光谱 的并行探测来实现对微流控芯片流场深度信息的提取,成像速度较常规的时域OCT大为提高。综合利用多普勒频移和多普勒展宽,并在成像 探头 的 准直 镜和聚焦透镜之间插入窄带相位片,实施多普勒信息的 空间编码 ,实现空间高分辨三维速度矢量的成像要求,再结合基于相位分辨技术的多普勒OCT方法则能够满足高速度高灵敏度的测量要求,最终实现对微流控芯片立体流场的高 分辨率 、高速度、高灵敏度、大成像范围的速度矢量成像。,下面是微流控芯片立体流场流速矢量的测量方法及系统专利的具体信息内容。
1、一种微流控芯片立体流场流速矢量的测量方法,其特征在于:在光学相 干层析系统成像探头的准直镜和聚焦透镜之间插入窄带相位片,获取窄带方向 的多普勒展宽,解决了多普勒信息在不同探测光方向上的编码问题,从而实现 三维空间的速度矢量的测量,具体步骤如下:
1)从光纤耦合器样品臂端口发出的光先由准直镜准直,然后通过窄带相位 片,此时光分为两部分,一部分因为经过了窄带相位片而产生一定的光程差, 再由探测物镜聚焦于样品,另一部分直接由探测物镜聚焦于样品;
2)从样品返回的反射光和散射光经由探测物镜收集,再次通过窄带相位片 和准直镜,然后返回光纤耦合器,与来自参考臂的参考光汇合并发生干涉;此 时根据光程差的不同会形成三幅多普勒OCT流场的多普勒展宽图像,分别对应 探测光两次通过、只有一次通过和没有通过窄带相位片的情况;最后结合多普 勒频移图像,确定多普勒夹角α,方向角φ和流速V大小,即三维空间的速度 矢量。
2、根据权利要求1所述的一种实现微流控芯片立体流场流速矢量测量的方 法,其特征在于:多普勒夹角α和流速V大小由多普勒频移fd和多普勒展宽fb 得到:
V=λfd/2cosα (2)
NAeff为探测光束的有效数值孔径,b为非速度因素导致的多普勒展宽常数, λ为光源的中心波长。
3、根据权利要求1所述的一种实现微流控芯片立体流场流速矢量测量的方 法,其特征在于:根据公式(1)、(2)不能确定流速V投影在与光轴垂直面上分量 的方向角φ,因而不能确定一个未知的空间速度矢量;但在测量物镜的前面加 入窄带相位片后,因为光程差的不同会形成三幅多普勒OCT流场的多普勒展宽 图像,其中对应探测光进入并返回两次通过窄带相位片的图像得到窄带相位片 方向上的多普勒展宽BX,而窄带方向是事先设定的;对应于光只有一次通过和 没有通过窄带相位片的两幅多普勒展宽图像得到流速V投影在与光轴垂直面上 的速度分量V⊥对应的多普勒展宽B⊥;
由此得到方向角φ:
φ=cos-1(BX/B⊥) (3)
4、如权利要求1所述的一种实现微流控芯片立体流场流速矢量测量方法的 系统,包括光纤干涉仪、成像探头和探测单元,其特征在于:所述的成像探头 依次由准直镜、窄带相位片、振镜和聚焦透镜依光路组合而成;通过成像探头 内部的振镜在X方向上的转动实现成像探头在X方向上的扫描成像;通过成像 探头外部的精密步进电机驱动实现成像探头在Y方向上的扫描成像,由此重建 三维的OCT图像。
本发明涉及谱域光学相干层析成像(SD-OCT)和多普勒技术,尤其是涉及 一种微流控芯片立体流场流速矢量的测量方法及系统。
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