基于激光干涉反馈控制技术的同步辐射纳米探针快速扫描荧光成像方法研究

The improvement of the spatial resolution of the synchrotron radiation nanoprobe technique and the development of related experimental techniques for scanning fluorescence imaging provide a powerful tool for nanoscience and nanotechnology researchers to study the elemental distribution with nanometer spatial resolution. In order to achieve efficient and accurate fast scanning fluorescence imaging method of nanoprobe, this project proposes to design a sub-nanometer laser interferometric feedback control technology, nanoscale fast scanning positioning technology, establish the fast scanning fluorescence imaging experimental system. Through the combination of laser interferometric feedback control and fast scanning strategy, we hope to enhance the adaptability of the control system of the nanoprobe device, eliminate the distortion of the fluorescence image, improve the image accuracy and experimental efficiency, make it be the ‘eye’ and ‘hand’ of the nanotechnology researchers and further promote the development of nanotechnology.

同步辐射纳米探针技术空间分辨率的提高以及相关扫描荧光成像实验技术的发展，为纳米科技人员研究纳米级空间分辨的元素微区分布提供了强有力的工具。为实现高效准确的纳米探针快速扫描荧光成像实验方法，本项目拟设计基于激光干涉仪的亚纳米定位反馈控制技术、纳米级快速扫描定位技术，建立快速扫描荧光成像实验系统。通过激光干涉反馈控制技术与快速扫描方法的结合，以期增强纳米探针装置控制系统的自适应能力，消除荧光扫描图像特征扭曲，提高图像准确度和实验效率，使其真正成为纳米科技研究人员的“眼”和“手”，从而促进纳米技术的发展。

同步辐射纳米探针技术空间分辨率的提高以及相关扫描荧光成像实验技术的发展，为纳米科技人员研究纳米级空间分辨的元素微区分布提供了强有力的工具。为实现高效准确的纳米探针快速扫描荧光成像实验方法，本项目主要研究基于激光干涉仪的纳米定位反馈控制技术、纳米级快速扫描定位技术，建立快速扫描荧光成像实验系统；研究基于Python语法结构的灵活高效的荧光面扫描控制技术；研究样品分区域荧光面扫描的控制和图像拼接方法。.主要研究成果包括：.1、设计实现了基于激光干涉仪的纳米级定位反馈控制技术和快速扫描定位技术，使样品扫描台定位分辨率和扫描运动定位误差达到纳米级别。建立了快速扫描荧光成像实验系统，实现了快速扫描过程中样品的准确定位，以及硬件触发计数器同步获取荧光计数，保证荧光成像的准确性。在上海光源的波带片纳米聚焦装置上获取了标准铜网的元素分布图像，证实了所设计系统的可行性和高效性。.2、设计了灵活高效的荧光面扫描技术，集成了运动控制、光强探测和荧光信号采集功能，实现了数据表格的实时显示、荧光图谱的绘制、多个任意位置样品连续扫描和二维方形螺旋扫描等荧光面扫描相关技术。该系统使用户简单操作即可完成复杂的荧光面扫描，提高了实验灵活性和实验效率。.3、设计实现了一种荧光面扫描的控制和图像拼接方法，能有效解决样品荧光信号获取区域大于样品台精细扫描电机的最大行程范围的问题，通过小鼠肺部的分区域荧光面扫描实验，证实了方法的有效性。 .4、本项目共发表文章4篇。.本项目通过激光干涉反馈控制技术和荧光成像系统的建立，以及荧光面扫描技术和图像拼接方法的研究，对提升同步辐射纳米探针装置的运动控制精度、改善光斑的定位精度以及开展纳米探针快速扫描荧光成像实验具有重要的理论价值和实践意义。