全自动荧光相关光谱仪光路校准方法技术

本发明专利技术公开了一种全自动荧光相关光谱仪光路校准方法，本方法由步进电机驱动检测光纤沿X和Y轴运动，驱动聚焦透镜沿Z轴运动，并自动寻找最佳位置。检测光纤或聚焦透镜在运动过程中，由检测光纤采集其在不同位置处的荧光光强信号，此荧光光强信号为单位时间内的平均光子个数，可以得到光强信号和位置的关系数据，通过此数据进行拟合，可得到检测光纤在该轴上位置的最优解，从而可得到检测光纤在该轴的最优位置，所述轴包括X、Y和Z轴三个轴；通过上述方法，可实现光路的自动校准，以免除操作人员所必需的手动校准。

【技术实现步骤摘要】
全自动荧光相关光谱仪光路校准方法
本专利技术涉及一种光路自动校准方法，特别是一种全自动荧光相关光谱仪光路校准方法。
技术介绍
荧光相关光谱方法是利用共聚焦显微镜的原理，从极低浓度的受测样品中分离出非常微小的体积(通常是几微升到十几微升)，通过向此微小体积内照射高斯形激发光，并检测微小体积内发出的荧光光强波动情况，计算出自相关函数或交相关函数，从而分析受测样品分子浓度、分子大小以及分子间相互作用力等。荧光相关光谱方法是用于科学研究、药物开发、医疗检测等领域非常有前景的技术之一。荧光相关光谱技术在使用时，需要解决的其中一个关键技术是光路校准。然而，现有实验室使用的该技术几乎都是手动校准光路，由于该技术对光路稳定性和校准精度要求非常高，每次使用前都需要对光路进行校准，这就使得荧光相关光谱技术的使用对非专业人员来说非常困难。因而本申请人设计了一种全自动荧光相关光谱仪光路校准方法来解决上述问题。
技术实现思路
为了克服现有技术的不足，本专利技术提供一种全自动荧光相关光谱仪光路校准方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：全自动荧光相关光谱仪光路校准方法，其特征在于：包括光纤夹持器、透镜座、与光纤夹持器连接且能够带动光纤夹持器于XY平面内运动的X轴移动机构和Y轴移动机构、与透镜座连接且能够带动透镜座于Z轴轴向移动的Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构均包括步进电机、导轨副、连接件、螺旋副，所述光纤夹持器、透镜座通过对应的连接件与对应的步进电机连接，光纤夹持器上固定有光纤，透镜座上安装有聚焦透镜，所述XY平面与光轴方向垂直，所述Z轴与光轴方向平行，校准步骤如下：步骤一，进行X、Y和Z轴中某一轴的自动校准前，先设定步进电机的初始步进距离、初始运动步数以及初始运行距离，仪器会默认检测光纤或聚焦透镜所在的初始位置为原点位。步骤二，初始校准，步进电机带动检测光纤或聚焦透镜沿相应轴的某一方向移动，移动距离为初始运行距离的一半，然后再反向移动初始运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到荧光光强信号对应于该轴的初始最优位置，然后步进电机带动检测光纤或聚焦透镜移动到初始最优位置，步骤三，二次校准，缩小步进距离计算出缩小步进距离后的二次运行距离，然后以检测光纤或聚焦透镜所在的初始最优位置为原点位，步进电机带动检测光纤或聚焦透镜沿该轴某一方向移动，移动距离为二次运行距离的一半，然后再反向移动二次运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，然后得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到荧光光强信号对应于该轴的二次最优位置，然后步进电机带动检测光纤或聚焦透镜移动到二次最优位置，步骤四，步骤二和步骤三反复循环多次，直至该轴的前后两次校准得到的最优位置相差在两个最小步进距离内，此时可认为检测光纤在该轴找到了对应的最优位置，该轴的校准结束，然后开始另外一轴的校准，直至三个轴的校准完成。还包括步骤五，X、Y轴最终校准，在X和Y轴上以步骤四中的各轴最小步进距离重复步骤四，至X和Y轴的前后两次校准得到的最优位置距离小于相应轴两倍最小步进距离，此时可认为检测光线在X和Y轴均找到了最优位置，校准过程结束。本专利技术的有益效果是：本方法由步进电机驱动检测光纤或聚焦透镜运动并自动寻找最佳位置。检测光纤或聚焦透镜在运动过程中，由检测光纤采集其在不同位置处的荧光光强信号(此荧光光强信号为单位时间内的平均光子个数)，可以得到光强信号和位置的关系数据，通过此数据进行拟合，，可得到检测光纤在每个轴上位置的最优解，从而可得到检测光纤在该光轴的平面内的最优位置，所述轴包括X、Y和Z轴三个轴；通过上述方法，可实现光路的自动校准，以免除操作人员所必需的手动校准。具体实施方式本专利技术公开了一种全自动荧光相关光谱仪光路校准方法，包括光纤夹持器、透镜座、与光纤夹持器连接且能够带动光纤夹持器于垂直于光轴方向XY平面内运动的X轴移动机构和Y轴移动机构、与透镜座连接且能够带动透镜座于沿光轴方向Z轴移动的Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构均包括步进电机、导轨副、连接件、螺旋副，所述光纤夹持器、透镜座通过对应的连接件与对应的步进电机连接，光纤夹持器上固定有检测光纤，透镜座上安装有聚焦透镜，校准步骤如下：步骤一，进行X、Y和Z轴中某一轴的自动校准前，先设定步进电机的初始步进距离、初始运动步数以及初始运行距离，仪器会默认步进电机所在的初始位置为原点位，本专利技术中选用的步进电机、导轨及螺纹副组合可使得在满足重复定位精度的前提下，步进距离最小达到1μm，而且初始运行距离可接近步进电机、导轨及螺纹副组合的最大行程，我们一般选择先校准X和Y轴，至其找到最优位置，然后校准Z轴至其找到最优位置，最后再次校准X和Y轴。在校准过程中，X和Y轴校准顺序不做要求。步骤二，初始校准，步进电机带动检测光纤沿X轴的负方向移动，移动距离为X轴初始运行距离的一半，然后再正向移动X轴初始运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，得到X轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到检测光纤在X轴的初始最优位置，以及该初始最优位置相对原点位的距离。然后步进电机带动检测光纤沿Y轴的负方向移动，移动距离为Y轴初始运行距离的一半，然后再正向移动Y轴初始运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，得到Y轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到检测光纤在Y轴的初始最优位置，以及该初始最优位置相对原点位的距离。步骤三，二次校准，缩小X和Y轴步进距离，计算出各轴二次运行距离，步进距离优选缩小为初始步进距离的一半，然后分别以各轴初始最优位置为原点位，首先步进电机通过检测光纤夹持器带动检测光纤沿X轴特定方向移动，移动距离为X轴二次运行距离的一半，然后再反向移动X轴二次运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，然后得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到检测光纤在X轴的二次最优位置，以及X轴二次最优位置相对X轴初始最优位置的距离。然后步进电机通过检测光纤夹持器带动检测光纤沿Y轴特定方向移动，移动距离为Y轴二次运行距离的一半，然后再反向移动Y轴二次运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，然后得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到检测光纤在Y轴的二次最优位置，以及Y轴二次最优位置相对X轴初始最优位置的距离。步骤四，步骤三反复循环多次，直至X和Y轴的前后两次校准得到的最优位置距离小于相应轴两倍最小步进距离。步骤五，Z轴校准，在Z轴上由步进电机驱动透镜座带动透镜运动，在Z轴上重复步骤二、步骤三和步骤四，直至Z轴前后两次校准得到的最优位置距离小于Z轴两倍最小步进距离，此时可认为检测光纤在Z轴找到了最优位置。步骤六，X、Y轴最本文档来自技高网...

【技术保护点】
全自动荧光相关光谱仪光路校准方法，其特征在于：包括光纤夹持器、透镜座、与光纤夹持器连接且能够带动光纤夹持器于XY平面内运动的X轴移动机构和Y轴移动机构、与透镜座连接且能够带动透镜座于Z轴轴向移动的Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构均包括步进电机、导轨副、连接件、螺旋副，所述光纤夹持器、透镜座通过对应的连接件与对应的步进电机连接，光纤夹持器上固定有光纤，透镜座上安装有聚焦透镜，所述XY平面与光轴方向垂直，所述Z轴与光轴方向平行，校准步骤如下：步骤一，进行X、Y和Z轴中某一轴的自动校准前，先设定步进电机的初始步进距离、初始运动步数以及初始运行距离，仪器会默认检测光纤或聚焦透镜所在的初始位置为原点位。步骤二，初始校准，步进电机带动检测光纤或聚焦透镜沿相应轴的某一方向移动，移动距离为初始运行距离的一半，然后再反向移动初始运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到荧光光强信号对应于该轴的初始最优位置，然后步进电机带动检测光纤或聚焦透镜移动到初始最优位置，步骤三，二次校准，缩小步进距离计算出缩小步进距离后的二次运行距离，然后以检测光纤或聚焦透镜所在的初始最优位置为原点位，步进电机带动检测光纤或聚焦透镜沿该轴某一方向移动，移动距离为二次运行距离的一半，然后再反向移动二次运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，然后得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到荧光光强信号对应于该轴的二次最优位置，然后步进电机带动检测光纤或聚焦透镜移动到二次最优位置，步骤四，步骤二和步骤三反复循环多次，直至该轴的前后两次校准得到的最优位置相差在两个最小步进距离内，此时可认为检测光纤在该轴找到了对应的最优位置，该轴的校准结束，然后开始另外一轴的校准，直至三个轴的校准完成。...

【技术特征摘要】
1.全自动荧光相关光谱仪光路校准方法，其特征在于：包括光纤夹持器、透镜座、与光纤夹持器连接且能够带动光纤夹持器于XY平面内运动的X轴移动机构和Y轴移动机构、与透镜座连接且能够带动透镜座于Z轴轴向移动的Z轴移动机构，所述X轴移动机构、Y轴移动机构和Z轴移动机构均包括步进电机、导轨副、连接件、螺旋副，所述光纤夹持器、透镜座通过对应的连接件与对应的步进电机连接，光纤夹持器上固定有光纤，透镜座上安装有聚焦透镜，所述XY平面与光轴方向垂直，所述Z轴与光轴方向平行，校准步骤如下：步骤一，进行X、Y和Z轴中某一轴的自动校准前，先设定步进电机的初始步进距离、初始运动步数以及初始运行距离，仪器会默认检测光纤或聚焦透镜所在的初始位置为原点位。步骤二，初始校准，步进电机带动检测光纤或聚焦透镜沿相应轴的某一方向移动，移动距离为初始运行距离的一半，然后再反向移动初始运行距离后停止，在上述过程中，步进电机每移动一步，检测光纤都会采集一次荧光光强信号，得到该轴上荧光光强信号和步进电机运动位置的关系数据，通过对此数据进行拟合可得到荧光光强信号对应于该轴的初始最优位置，然后步进电机带动检测光纤或聚焦透镜...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓芳，劳琳达A·米肖，
申请(专利权)人：广东中科奥辉科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44