基于LabVIEW的表面等离子体共振成像检测系统的研究

论文摘要

基于消失波的表面等离子体共振(Surface Plasmon Resonance,缩记为SPR)是一种物理光学现象,对金属膜表面电介质的折射率变化非常敏感,可高精度探测电介质折射率的微小变化。由此原理研制的SPR传感器是生化反应有力的测试工具。目前SPR传感的发展方向是实现高通量检测。SPRI是高通量检测的重要手段,它能实时检测出多种生物分子相互作用的信息。本文基于SPRI对生化检测的重要性,搭建了一套基于LabVIEW的SPRI自动检测系统。耦合生物芯片,采用了Kretschmann装置,并利用双棱镜自适应结构,实现了平台旋转过程中光源和CCD摄像头固定不动,自动控制平台旋转;实现了图像的自动采集和处理,实现了全过程的自动检测。实验结果表明,SPRI检测技术可以采集到生物芯片的相关信息,本系统实现了自动检测,为SPRI仪器的自动化检测技术的发展提供了一种思路和方法。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 目录
• 第一章 绪论
• 1.1 表面等离子体共振（SPR）技术
• 1.2 表面等离子体共振成像（SPRI）技术
• 1.3 论文的主要工作内容
• 第二章 表面等离子体共振成像的理论基础
• 2.1 SPR现象的基本原理
• 2.2 相关概念及其数学表达
• 2.2.1 全反射及倏逝波
• 2.2.2 表面等离子体波（Surface Plasma Wave,SPW）
• 2.2.3 偏振光
• 2.2.4 SPR的实现方法
• 2.2.5 Kretschmann模型
• 2.3 SPRI表面等离子体共振成像
• 2.4 本章小结
• 第三章 LabVIEW虚拟仪器技术
• 3.1 虚拟仪器概述
• 3.1.1 虚拟仪器的特点
• 3.1.2 虚拟仪器硬件的构成
• 3.1.3 虚拟仪器的发展方向
• 3.1.4 虚拟仪器的软件开发工具
• 3.2 LabVIEW简介
• 3.2.1 LabVIEW的编程的基本思路和方法
• 3.2.2 LabVIEW EXPRESS技术
• 3.3 基于LabVIEW的计算机视觉技术
• 3.3.1 NI（National Instrument）的机器视觉系统构成
• 3.3.2 IMAQ Vision的主要特点
• 3.4 本章小结
• 第四章 基于虚拟仪器的表面等离子体共振成像检测系统的设计
• 4.1 光路的组成与设计
• 4.1.1 He-Ne激光器
• 4.1.2 空间滤波器
• 4.1.2.1 空间滤波器的选择
• 4.1.2.2 针孔的选择
• 4.1.2.3 空间滤波器的调节技巧
• 4.1.3 Kretschmann棱镜结构及双棱镜自适应结构
• 4.1.3.1 棱镜
• 4.1.3.2 生物芯片
• 4.1.3.3 双棱镜自适应系统
• 4.1.4 CCD摄像头和镜头
• 4.2 计算机系统的组成与设计
• 4.2.1 计算机控制系统
• 4.2.1.1 数字采集卡
• 4.2.1.2 精密旋转平台
• 4.2.1.3 步进电机驱动器
• 4.2.2 图像采集系统
• 4.3 表面等离子体共振成像检测系统的软件设计
• 4.3.1 平台旋转和图像采集
• 4.3.2 图像处理
• 4.3.3 数据处理
• 4.3.3.1 曲线的平滑降噪
• 4.3.3.2 数据的保存和处理
• 4.3.4 图像的多点读取和保存
• 4.3.5 一种生物芯片检测结果
• 4.4 本章小结
• 第五章 总结与展望
• 参考文献
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢