[发明专利]用于磁镊装置的磁球坐标的校准方法和校准装置

权利要求书

1.一种用于磁镊装置的磁球坐标的校准方法，其特征在于，包括下列步骤：

步骤1)通过质心法获得所述磁球的衍射环图像的图心的初始位置；

步骤2)以所述图心的初始位置为XY坐标系中的坐标原点，在以所述坐标原点为圆心的同心圆的每一个上选取多个采样点，其中所述多个采样点分布的全部象限或部分象限关于第二坐标轴对称，将第二坐标轴一侧的采样点的光强叠加后求平均值，将第二坐标轴另一侧的采样点的光强叠加后求平均值，以得到所述多个采样点在第一坐标轴方向上的径向光强分布，所述多个采样点中的每一个的光强由公式I＝(A*b+B*a+C*d+D*c)/4获得，其中A、B、C、D分别为采样点的上下左右四个像素点的光强，a、b、c、d分别为采样点距离上下左右四个像素点的距离，获得所述衍射环图像在第一坐标轴方向上的径向光强分布，将所述衍射环图像在第一坐标轴方向上的径向光强分布相对于第二坐标轴做镜像得到镜像分布，将第一坐标轴方向上的径向光强分布与其镜像分布做互相关运算，根据互相关运算得到的互相关曲线的相关性最高值对应的第一坐标轴上的坐标数值校准所述磁球在第一坐标轴上的坐标；获得所述衍射环图像在第二坐标轴方向上的径向光强分布，将所述衍射环图像在第二坐标轴方向上的径向光强分布与其镜像分布做互相关运算以校准所述磁球在第二坐标轴上的坐标。

2.根据权利要求1所述的用于磁镊装置的磁球坐标的校准方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述互相关运算的公式为

其中C_xx为互相关数值，r为径向光强分布在第一坐标轴上的坐标，P(r)是径向光强分布，P(-r)是镜像分布，FFT为快速傅里叶变换，IFFT为快速傅里叶逆变换，是P(-r)的傅里叶变换的复共轭。

3.根据权利要求2所述的用于磁镊装置的磁球坐标的校准方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述磁球中心在第一坐标轴上的校准坐标为X₀+2*X_cor/π，其中X₀为磁球在第一坐标轴上的初始坐标，π为圆周率，X_cor为C_xx中的最高值对应的第一坐标轴上的坐标。

4.根据权利要求1所述的用于磁镊装置的磁球坐标的校准方法，其特征在于，在所述步骤2)中，所述多个采样点平均分布在XY坐标系的四个象限中，所述四个象限中的每一个象限中的部分或全部采样点具有相同的极角。

5.一种用于磁镊装置的磁球的高度确定方法，所述磁镊装置包括物镜和样品槽，其特征在于，包括下列步骤：

执行如权利要求1至4中任一项所述的用于磁镊装置的磁球坐标的校准方法，将磁球中心的校准位置作为校准原点，在不改变所述磁球的位置的情况下调节所述物镜和样品槽的间距，获得所述磁球在多个衍射环图像下的径向光强分布并生成查找表；

获得所述磁球在当前位置的衍射环图像的径向光强分布；

将所述磁球的衍射环图像的径向光强分布与所述查找表中的每一行的元素的光强值相减并计算卡方值，其中卡方值的计算公式为

其中K为卡方值，R为径向光强分布的最远采样点离所述校准原点的距离，I(r)为磁球的衍射环图像上距离所述校准原点为r时对应的光强，I_L(r)为查找表中距离所述校准原点为r时对应的光强。

6.根据权利要求5所述的用于磁镊装置的磁球的高度确定方法，其特征在于，所述查找表中的一行元素的数值与所述多个衍射环图像中的一个的径向光强的数值相对应，且所述查找表中的一行元素的列坐标与所述校准原点距离所述多个衍射环图像中的一个的径向距离相对应。

7.一种用于磁镊装置的热漂移修正方法，所述磁镊装置包括倒置物镜、样品槽以及固定在所述样品槽中的参考球，其特征在于，所述热漂移修正方法包括：

基于权利要求5所述的磁球的高度确定方法获得所述参考球的高度变化值；

根据所述参考球的高度变化值调节所述倒置物镜的高度，以使得所述倒置物镜和所述参考球的间距不变。