臺灣博碩士論文加值系統

以近場光學原理掃描生物細胞之奈米級內部結構，須使用「奈米級平行光源」進行細胞掃描，獲取訊號值再轉成影像圖片。
　　在無法完全達到近場的情況下，光源點的大小將會決定此系統的解析度，必須將散射的點光源轉換成平行光源，並透過奈米孔洞來使光源達到奈米等級。如何將光纖的點光源轉成平行光源和如何將光源減小至奈米等級為本論文探討的重點。

In order to acquire, by near-field optical scanning, a nano-resolution image of a cell’s internal structure, , providing a nano-sized parallel light source is considered as a condition to be met.
　　If can not fully meet the near-field case, Light spot size will determine the resolution of this system. Point light scattering must be converted into parallel light,and through nanopores to achieve nanometer light source.The point fiber source be converted into parallel light and reduce to nanometer size are two key points of this study.

中文摘要 -----------------------------------------------------------------------------------i
英文摘要----------------------------------------------------------------------------------------ii
誌謝 -----------------------------------------------------------------------------------------------iii
目錄 -----------------------------------------------------------------------------------------------iv
表目錄 --------------------------------------------------------------------------------------------vii
圖目錄 -------------------------------------------------------------------------------------------viii
符號說明 -----------------------------------------------------------------------------------------xii
第一章 緒論 -------------------------------------------------------------------------------------1
1.1 前言 --------------------------------------------------------------------------------------1
1.2文獻回顧 --------------------------------------------------------------------------------2
1.2.1 光源系統開發 -------------------------------------------------------------------2
1.2.2 奈米載台開發 -------------------------------------------------------------------4
1.2.3 成像系統開發 -------------------------------------------------------------------5
1.2.4 整體系統規格 -------------------------------------------------------------------8
1.3 研究目標與動機 -----------------------------------------------------------------------8
第二章 基礎理論 -----------------------------------------------------------------------------10
2.1 近場光學理論 ------------------------------------------------------------------------10
2.2雷射二極體源理 ----------------------------------------------------------------------11
2.2.1 雷射二極體基本架構 --------------------------------------------------------11
2.2.2 工作原理與電子能接反轉分佈 --------------------------------------------12
2.2.3 高斯光束 -----------------------------------------------------------------------13
2.3 鏡組原理與折射定律 ---------------------------------------------------------------15
2.3.1 鏡組原理 -----------------------------------------------------------------------15
2.3.2 折射定律 -----------------------------------------------------------------------17
2.4 雷射光與光纖耦合與出光 ---------------------------------------------------------18
2.4.1 光纖耦合原理 -----------------------------------------------------------------19
2.4.2 全反射效應 --------------------------------------------------------------------20
2.4.3 點光源轉平行之方式 --------------------------------------------------------21
2.5 光電倍增管(PMT) ---------------------------------------------------------------------23
2.5.1 PMT之結構 --------------------------------------------------------------------23
2.5.2 PMT之工作原理 --------------------------------------------------------------24
2.6 繞射原理 ------------------------------------------------------------------------------24
2.7 壓電現象 ------------------------------------------------------------------------------25
2.8 通訊協定 ------------------------------------------------------------------------------27
2.9 成像原理 ------------------------------------------------------------------------------30
2.9.1 灰階成像原理 ----------------------------------------------------------------30
2.10 LabVIEW ------------------------------------------------------------------------------31
2.11 MATLABE ----------------------------------------------------------------------------34
第三章 系統組成 -----------------------------------------------------------------------------35
3.1 光源系統組成 ------------------------------------------------------------------------35
3.1.1 雷射光源 ----------------------------------------------------------------------36
3.1.2 雷射固定架 -------------------------------------------------------------------37
3.1.3 透鏡及透鏡架 ----------------------------------------------------------------38
3.1.4 耦合器 -------------------------------------------------------------------------38
3.1.5 轉接器 -------------------------------------------------------------------------39
3.1.6 耦合器夾持座 ----------------------------------------------------------------40
3.1.7 三軸分釐卡 -------------------------------------------------------------------41
3.1.8 光纖元件 ----------------------------------------------------------------------42
3.1.9 光電倍增管 -------------------------------------------------------------------46
3.1.10 探針或光纖夾持具 --------------------------------------------------------47
3.1.11 光電倍增管支架 -----------------------------------------------------------47
3.1.12 固定座、支撐棒、支撐座 -----------------------------------------------48
3.2 細胞載台組成 ------------------------------------------------------------------------50
3.2.1 三軸分釐卡 -------------------------------------------------------------------51
3.2.2 壓電平台 ----------------------------------------------------------------------52
3.2.3 L型Bracket --------------------------------------------------------------------54
3.2.4 樣品玻片 -----------------------------------------------------------------------55
3.2.5 長型板載台 -------------------------------------------------------------------55
3.3 成像系統組成 ------------------------------------------------------------------------56
3.3.1 DAQ資料擷取卡 -------------------------------------------------------------56
3.3.2 數位顯微鏡 -------------------------------------------------------------------58
第四章 奈米點光源製作一 ----------------------------------------------------------------59
4.1光纖光源出口散射半角量測 --------------------------------------------------------59
4.2轉換平行光計算 -----------------------------------------------------------------------61
4.3微透鏡半徑匹配 -----------------------------------------------------------------------63
4.4 製作微透鏡流程說明 -----------------------------------------------------------------66
4.5 製作結果與實測 -----------------------------------------------------------------------69
第五章 奈米點光源製作二 ------------------------------------------------------------------75
5.1 奈米孔洞光源行經流程 --------------------------------------------------------------75
5.2 奈米孔晶片架設位置 -----------------------------------------------------------------76
5.3 量測奈米孔洞光源點大小 -----------------------------------------------------------78
5.4 結果與討論 -----------------------------------------------------------------------------81
第六章 結論與未來展望 ---------------------------------------------------------------------82
參考文獻 ----------------------------------------------------------------------------------------83

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