1、-PAGE . z.- - - z - 學(xué)院編號：大學(xué)生課外科技實(shí)踐創(chuàng)新活動基金工程申請書自然科學(xué)類課題名稱：基于ZEMA*的顯微物鏡設(shè)計(jì)申 請 人冬指導(dǎo)教師科所 在 系電子工程學(xué)院光電信息科學(xué)與工程系起止年月：2016年4月-2017年3月填報日期：2016年4月21日師學(xué)院科研處二一三年制填 報 說 明一、編寫申請書之前請認(rèn)真閱讀本填表說明。申請書所列容必須實(shí)事，逐項(xiàng)認(rèn)真填寫，表達(dá)要明確嚴(yán)謹(jǐn)。對于填寫容模糊不清、不合要求、手續(xù)不全的申請書不予受理。二、課題申請書作為課題執(zhí)行過程中檢查、驗(yàn)收等管理活動的重要依據(jù)文件，由課題負(fù)責(zé)人填寫。三、學(xué)院編號不要填寫，由科研處統(tǒng)一編排。四、3-4頁不得出

2、現(xiàn)申請人的任何背景資料，否則作廢。3-4頁與前面的表格分開裝訂。五、申請書中有關(guān)欄目不敷填寫時可另附頁說明。申請人承諾我保證如實(shí)填寫本表格各項(xiàng)容。如果獲得立項(xiàng)，承諾以本表為有約束力的協(xié)議，遵守我院大學(xué)生科技實(shí)踐創(chuàng)新活動基金管理方法，認(rèn)真開展研究工作，取得預(yù)期成果。如果成果發(fā)表或發(fā)布，我將注明是師學(xué)院學(xué)生科技創(chuàng)新基金支持工程。申請人簽字： 年 月 日申請人冬性別女民族漢出生日期1998.0911政治面貌團(tuán)員所 在 系電子工程學(xué)院專 業(yè)光電信息科學(xué)與工程專業(yè)學(xué) 號1406020219學(xué)校住址市田家庵區(qū)泉山校區(qū) Sundong_1314126.聯(lián)系主 要 參 加 者姓 名性別出生年月所在系專 業(yè)工程

3、分工簽名冬女電子工程學(xué)院光電信息科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作王琪女電子工程學(xué)院光電信息科學(xué)與工程專業(yè)實(shí)驗(yàn)操作桂杰玉女電子工程學(xué)院光電信息科學(xué)與工程專業(yè)理論分析指導(dǎo)教師性 別學(xué) 位職 稱單 位研究專長聯(lián)系科男碩士助理實(shí)驗(yàn)師電工學(xué)院激光指導(dǎo)教師意見： 簽名：年 月 日 工程負(fù)責(zé)人所在單位審核意見申請書所填寫的容是否屬實(shí)；本系能否提供完本錢工程所需的時間和條件；本系是否同意本工程的管理任務(wù)和信譽(yù)保證。單位公章：單位負(fù)責(zé)人簽名：年 月 日以上容和下面容分開裝訂。以下申報頁不得出現(xiàn)申請人的背景材料，否則作廢，學(xué)院編號課題名稱基于ZEMA*的顯微物鏡設(shè)計(jì)起止時間2015年4月-2016年3月預(yù)期成果8000字左

4、右學(xué)術(shù)論文工程研究容摘要不超過400字 顯微鏡以其分辨率極高原子級分辨率、實(shí)時、實(shí)空間、原位成像等特點(diǎn)，被廣泛用于電子工業(yè)、半導(dǎo)體工業(yè)、IT產(chǎn)業(yè)、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域。物鏡是顯微鏡最重要的光學(xué)部件，利用光線使被檢物體第一次成像，因而直接影響成像的質(zhì)量和各項(xiàng)光學(xué)技術(shù)參數(shù)，對顯微鏡系統(tǒng)的成像能力起到?jīng)Q定性作用，是衡量一臺顯微鏡質(zhì)量的首要標(biāo)準(zhǔn)。現(xiàn)代顯微物鏡仍存在很大的局限性,其視場小、數(shù)值孔徑和視場中心的分辨率與理論值之間還有一定的差距，因此繼續(xù)增大顯微物鏡視場與提高視場邊緣成象質(zhì)量是十分必要的。ZEMA* 是一套是將實(shí)際光學(xué)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)概念，優(yōu)化，分析，公差以及報表集成在一起的光學(xué)設(shè)計(jì)仿真軟件，能夠在光

5、學(xué)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中實(shí)現(xiàn)建模、模擬、分析和其他的輔助功能。本研究工作主要采用ZEMA*軟件，將已有的顯微物鏡構(gòu)造型式作為初始構(gòu)造進(jìn)展像差校正，利用縮放法設(shè)計(jì)平場顯微物鏡，并充分利用ZEMA*的光學(xué)系統(tǒng)像差分析功能，對原有物鏡系統(tǒng)進(jìn)展全面的像差分析、優(yōu)化，觀察各參數(shù)變動對系統(tǒng)構(gòu)造變化和像差、點(diǎn)列圖、光學(xué)傳遞函數(shù)變化的影響；然后綜合分析各個影響較大的參數(shù)，選其作為優(yōu)化變量，再由ZMA*進(jìn)展自動優(yōu)化，進(jìn)而完成對顯微物鏡設(shè)計(jì)工作。關(guān)鍵詞3-5個顯微物鏡 ZEMA* 光學(xué)設(shè)計(jì) 縮放法 像差校正課題設(shè)計(jì)論證可附頁1.同類課題國外研究狀況；2.本課題研究的意義理論意義和實(shí)踐意義；3.本課題擬研究的主要容、重點(diǎn)和難點(diǎn)

6、；4.本課題的研究方法；5.預(yù)期的成果；6.相關(guān)參考文獻(xiàn)。1、國外研究狀況顯微技術(shù)在各個領(lǐng)域發(fā)揮了重要的作用， 至今顯微鏡仍廣泛應(yīng)用于科學(xué)領(lǐng)域，應(yīng)用前景很好，在物質(zhì)微小區(qū)域進(jìn)展化學(xué)成分分析、顯微形貌察、微觀觀構(gòu)造測定等方面都起著重要的作用。最初的顯微鏡產(chǎn)生于十六世紀(jì)末期，17 世紀(jì)中期，英國科學(xué)家虎抑制做了最早的復(fù)式顯微鏡在生理學(xué)研究方面有重大突破1，1684年惠更斯設(shè)計(jì)了現(xiàn)今仍在使用的生物顯微鏡，當(dāng)時的顯微鏡物鏡沒有校正像差, 鏡徑又小，球面像差和色像差嚴(yán)重。在復(fù)式顯微鏡創(chuàng)造之后的兩個世紀(jì)中，盡管許多科學(xué)家和光學(xué)制造商作了許多的努力，他們用不同透鏡及不同光闌的組合進(jìn)展了種種嘗試， 卻收效甚微

7、2。1824年法國物理學(xué)家塞利格提出了一個為高倍顯微鏡消色差的方法即把幾個低倍消色差物鏡用螺旋推動以聯(lián)合使用，這樣就可防止制造十分短的焦距的物鏡而又能得到較高倍率的消色差物鏡。根據(jù)塞利格的方法，薛瓦利埃于1825年制成了消色差顯微鏡；C.薛瓦利埃于1834年制成的消色差顯微鏡還附有反射物鏡、聚光鏡及偏光元件等3；1855年意大利的阿米奇設(shè)計(jì)成功一種消色的中倍顯微鏡物鏡；1878年德國物理學(xué)家阿貝成功設(shè)計(jì)制成油浸顯微鏡，顯微鏡的分辨本領(lǐng)已到達(dá)其理論極限0.2um，而且在照明系統(tǒng)和機(jī)械構(gòu)造等方面這時都已到達(dá)合理的定型4。 在阿貝的現(xiàn)代顯微鏡制成之后，光學(xué)顯微鏡并未停頓開展.。除了阿貝在18 86

8、年制成復(fù)消色差物鏡和伯格霍爾德于1950 年設(shè)計(jì)成功平場復(fù)消色差物鏡之外，20 世紀(jì)的前半個世紀(jì)里，光學(xué)顯微鏡有如下兩個方面的開展。 第一，為了觀察生物標(biāo)本的不同構(gòu)造，提供多方面信息而設(shè)計(jì)成( 或改進(jìn)) 一些特種顯微鏡，如暗場顯微鏡、偏光顯微鏡、熒光顯微鏡、離心顯微鏡等。 這一類顯微鏡我們稱之為第一類特種顯微鏡。 第二，僅為工作上的方便而設(shè)計(jì)成的一些特種顯微鏡，如倒置顯微鏡、體視顯微鏡、袖珍顯微鏡等。這一類顯微鏡，我們稱之為第二類特種顯微鏡。在20 世紀(jì)后半個世紀(jì)中，還將激光和電子技術(shù)引人光學(xué)顯微鏡中。1932年Rushka等人根據(jù)電子光學(xué)與光學(xué)的相似性， 并參考光學(xué)顯微鏡的構(gòu)造，在德國柏林大

9、學(xué)成功制造了第一臺電子顯微鏡5。1952年，諾馬斯基創(chuàng)造了干預(yù)相位差光學(xué)系統(tǒng)。1978年, 一種新的物理探測系統(tǒng)掃描隧道顯微鏡被德國學(xué)者賓尼和瑞士學(xué)者羅雷爾系統(tǒng)地論證了, 并于1982年成功制造。這種新型的顯微鏡,橫向分辨率到達(dá)0.01 nm, 縱向分辨率到達(dá)0.001nm, 使單個原子的操作成為了可能。在掃描隧道顯微鏡(STM)原理的根底上, 結(jié)合各個領(lǐng)域的新要求, 創(chuàng)造了一系列新型顯微鏡6。如原子力顯微鏡(AFM)、激光力顯微鏡(LFM)、掃描熱顯微鏡、掃描隧道電位儀(STP)等等。光學(xué)儀器的核心局部是光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的好壞決定著光學(xué)儀器整體質(zhì)量的好壞，二百多年來, 人類一直以不

10、斷提高顯微鏡分辨本領(lǐng)而努力創(chuàng)新, 一個高質(zhì)量的的成像光學(xué)系統(tǒng)是要靠好的光學(xué)設(shè)計(jì)去完成，現(xiàn)今的顯微物鏡存在局限性，視場小、場曲和色差比擬嚴(yán)重，因而研究顯微物鏡設(shè)計(jì)對于改進(jìn)成像質(zhì)量具有實(shí)際意義。本文以ZEMA*光學(xué)設(shè)計(jì)軟件為根底，利用ZEMA*的像差分析功能和自動優(yōu)化功能并利用縮放法對成像質(zhì)量進(jìn)展改善。2、研究意義光學(xué)儀器的核心局部是光學(xué)系統(tǒng)，光學(xué)系統(tǒng)成像質(zhì)量的好壞決定著光學(xué)儀器整體質(zhì)量的好壞。光學(xué)顯微鏡的應(yīng)用相當(dāng)廣泛，在諸多專業(yè)領(lǐng)域需要特定的專用光學(xué)顯微鏡，但由于現(xiàn)今的顯微物鏡存在局限性，視場小、場曲和色差比擬嚴(yán)重，因而研究顯微物鏡設(shè)計(jì)對于改進(jìn)成像質(zhì)量具有實(shí)際意義?；赯EMA*軟件設(shè)計(jì)出的顯微

11、物鏡具有分辨率高、改善色差、視場大等優(yōu)點(diǎn)，對當(dāng)今的科研、生產(chǎn)、醫(yī)療等眾多領(lǐng)域都有著重要的意義。3、主要容、重點(diǎn)與難點(diǎn)主要容1、初步了解數(shù)值孔徑NA、放大率和線視場y是三個表征顯微物鏡性能的主要參數(shù)；2、運(yùn)用縮放法得到要求的設(shè)計(jì)參數(shù)，再利用ZEMA*的光學(xué)系統(tǒng)像差分析功能，自動優(yōu)化進(jìn)展像差校正，最終到達(dá)設(shè)計(jì)目的和要求。3.2 課題重點(diǎn)本論文的重點(diǎn)在于初始構(gòu)造的選型，關(guān)系到整個顯微物鏡設(shè)計(jì)的成敗。3.3 課題難點(diǎn)本論文的難點(diǎn)在于像質(zhì)的評價分析，在做論文過程中我們要解決這個難點(diǎn)以到達(dá)顯微鏡設(shè)計(jì)要求改善成像。4.本課題的研究方法本課題運(yùn)用所學(xué)知識、圖書館文獻(xiàn)、網(wǎng)絡(luò)資源和實(shí)地調(diào)研相結(jié)合的方法，了解國外關(guān)

12、于顯微物鏡的研究現(xiàn)狀。另外結(jié)合光學(xué)設(shè)計(jì)軟件ZEMA*與技術(shù)實(shí)驗(yàn)室的顯微物鏡利用縮放法進(jìn)展不同程度地改善像差以到達(dá)設(shè)計(jì)要求，到達(dá)滿意的成像質(zhì)量。5、預(yù)期成果8000字以的調(diào)研報告或?qū)W術(shù)論文，期望顯微物鏡設(shè)計(jì)方面有更新創(chuàng)意。參考文獻(xiàn)1：王莉、洪、麗麗；顯微鏡的開展綜述，出版源科技信息, 2009(11)；2:唐玄之、明；光學(xué)顯微鏡簡史；物理1995年第7期 439-444頁；3：王付銀；淺談攝影之為藝術(shù)；師大學(xué)報:社會科學(xué)版, 2011(S2):116-118頁；4：朱星；近場光學(xué)顯微鏡；現(xiàn)代科學(xué)儀器, 1998(Z1):84-89頁；5:高紹璞,彥,震東；現(xiàn)代生物顯微技術(shù)的現(xiàn)狀與開展趨勢；農(nóng)業(yè)科學(xué)，2003,31(2):243-245頁；6馬紅偉；顯微鏡在外表分析技術(shù)中的應(yīng)用及開展趨勢；完成工程的條件和保證負(fù)責(zé)人和主要成員曾參與或組織完成過哪些科技創(chuàng)新活動，獲得過哪些成果只列舉活動及成果名稱，不得出現(xiàn)；2.完本錢課題的研究能力及時間保證。 負(fù)責(zé)人和主要成員曾參與機(jī)械工業(yè)學(xué)校進(jìn)展金工實(shí)習(xí)、大學(xué)生野外無線電測向活動社會實(shí)踐活動，取得了較好成績。本課題組成員動手能力較強(qiáng)，發(fā)現(xiàn)問題、分析問題、運(yùn)用所學(xué)過的知識和技能解決問題的能力以及創(chuàng)新意識和創(chuàng)新能力較高。本小組成員全部為光電信息科學(xué)與工程專業(yè)在讀本科生，對工程光學(xué)、模擬電子技術(shù)，信息光學(xué)，光電子技術(shù)等課程有了根本