光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法及装置
阅读说明：本技术 光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法及装置 (Automatic light path adjusting method and device for optical detection magnetic resonance spectrometer ) 是由 方源 许克标 王先盛 贺羽 于 2020-06-15 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法及装置,光探测磁共振谱仪包括凸透镜,凸透镜安装在位移台上,位移台包括相互垂直的x轴、y轴和z轴,其中,方法包括：分别获取x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度；根据x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度,得到第一曲线、第二曲线和第三曲线；分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合,得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置；根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置,确定位移台的位置,以对光路进行调节。该方法实现了光路的自动化调节,能够保证荧光的高收集效率,结构简洁、自动化调节、精度高、稳定、耗时短。(The invention discloses an automatic light path adjusting method and device of a light detection magnetic resonance spectrometer, wherein the light detection magnetic resonance spectrometer comprises a convex lens, the convex lens is arranged on a displacement table, and the displacement table comprises an x axis, a y axis and a z axis which are vertical to each other, wherein the method comprises the following steps: respectively acquiring fluorescence intensities corresponding to different coordinates of an x axis, a y axis and a y axis; obtaining a first curve, a second curve and a third curve according to the fluorescence intensity corresponding to different coordinates of the x axis, the y axis and the y axis; respectively fitting the first curve, the second curve and the third curve to obtain the position of a first central peak, the position of a second central peak and the position of a third central peak; and determining the position of the displacement table according to the position of the first central peak, the position of the second central peak and the position of the third central peak so as to adjust the optical path. The method realizes automatic adjustment of the light path, can ensure high collection efficiency of fluorescence, and has the advantages of simple structure, automatic adjustment, high precision, stability and short time consumption.)
技术领域
本发明涉及光路调节技术领域，特别涉及一种光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法及装置。
背景技术
光探测磁共振(Optical Detected Magnetic Resonance，简称ODMR)是指应用金刚石氮-空位结构(简称NV色心)开发出来的一种量子科学技术。作为量子科学技术的重点方向之一，光探测磁共振谱仪被广泛应用于量子精密测量，量子计算等领域，带动了物理学、材料科学、生物学等应用领域的发展。
光探测磁共振谱仪主要包含有微波部分，光学部分，电子学部分以及磁体部分，光探测磁共振谱仪就是基于该技术开发的一套科学仪器。
然而，ODMR谱仪长时间使用之后光路可能会产生偏移，虽然通过调节收集光路，可以保证荧光的收集效率，但是目前都是人为进行调整，且调整过程繁琐麻烦、耗时并且伴随着一些风险，稍不注意可能会误触别的设备，导致返工，亟待解决。
发明内容
本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的第一个目的在于提出一种光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法，解决了相关技术中调节光路麻烦且费时的问题，不仅结构简洁、自动化调节、精度高、稳定、耗时短，而且能够为用户保证荧光的高收集效率。
本发明的第二个目的在于提出一种光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置。
本发明的第三个目的在于提出一种电子设备。
本发明的第四个目的在于提出一种计算机可读存储介质。
为达到上述目的，本发明第一方面实施例提出了一种光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法，所述光探测磁共振谱仪包括凸透镜，所述凸透镜安装在位移台上，所述位移台包括相互垂直的x轴、y轴和z轴，其中，所述方法包括：分别获取所述x轴、所述y轴和所述z轴不同坐标对应的荧光强度；根据所述x轴、所述y轴和所述z轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线；分别对所述第一曲线、所述第二曲线和所述第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置；根据所述第一中心峰的位置、所述第二中心峰的位置和所述第三中心峰的位置，确定所述位移台的位置，以对光路进行调节。
另外，根据本发明上述实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法还可以具有如下附加的技术特征：
根据本发明的一个实施例，所述分别获取所述x轴、所述y轴和所述y轴不同坐标对应的荧光强度，包括：以所述位移台为中心，保持所述y轴和所述z轴不变，获取所述位移台在所述x轴不同坐标时的对应的荧光强度；以所述位移台为中心，保持所述x轴和所述z轴不变，获取所述位移台在所述y轴不同坐标时的对应的荧光强度；以所述位移台为中心，保持所述x轴和所述y轴不变，获取所述位移台在所述z轴不同坐标时的对应的荧光强度。
根据本发明的一个实施例，通过高斯函数分别对所述第一曲线、所述第二曲线和所述第三曲线进行拟合。
根据本发明实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法，可以分别获取位移台x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，并根据x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线，并分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，并根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，确定位移台的位置，以对光路进行调节。由此，解决了相关技术中调节光路麻烦且费时的问题，实现了光路的自动化调节，能够保证荧光的高收集效率，结构简洁、自动化调节、精度高、稳定、耗时短。
为达到上述目的，本发明第二方面实施例提出了一种光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置，所述光探测磁共振谱仪包括凸透镜，所述凸透镜安装在位移台上，所述位移台包括相互垂直的x轴、y轴和z轴，其中，所述装置包括：第一获取模块，用于分别获取所述x轴、所述y轴和所述z轴不同坐标对应的荧光强度；第二获取模块，用于根据所述x轴、所述y轴和所述z轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线；第三获取模块，用于分别对所述第一曲线、所述第二曲线和所述第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置；以及调节模块，用于根据所述第一中心峰的位置、所述第二中心峰的位置和所述第三中心峰的位置，确定所述位移台的位置，以对光路进行调节。
根据本发明的一个实施例，所述第一获取模块，具体用于：以所述位移台为中心，保持所述y轴和所述z轴不变，获取所述位移台在所述x轴不同坐标时的对应的荧光强度；以所述位移台为中心，保持所述x轴和所述z轴不变，获取所述位移台在所述y轴不同坐标时的对应的荧光强度；以所述位移台为中心，保持所述x轴和所述y轴不变，获取所述位移台在所述z轴不同坐标时的对应的荧光强度。
根据本发明的一个实施例，通过高斯函数分别对所述第一曲线、所述第二曲线和所述第三曲线进行拟合。
根据本发明实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置，可以分别获取位移台x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，并根据x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线，并分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，并根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，以对光路进行调节。由此，解决了相关技术中调节光路麻烦且费时的问题，实现了光路的自动化调节，能够保证荧光的高收集效率，结构简洁、自动化调节、精度高、稳定、耗时短。
为达到上述目的，本发明第三方面实施例提出了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在所述存储器上并可在所述处理器上运行的计算机程序，所述处理器执行所述程序时，实现上述的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法。
为达到上述目的，本发明第四方面实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法。
本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1是根据本发明实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法的流程图；
图2是根据本发明一个实施例的光探测磁共振谱仪的结构示意图；
图3是根据本发明实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置的方框示意图。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
下面参照附图描述根据本发明实施例提出的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法及装置。
图1是本发明实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法的流程图。该实施例中，光探测磁共振谱仪包括凸透镜，凸透镜安装在位移台上，位移台包括相互垂直的x轴、y轴和z轴。
如图1所示，该光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法包括：
S1，分别获取x轴、y轴和z轴不同坐标对应的荧光强度。
根据本发明的一个实施例，分别获取x轴、y轴和z轴不同坐标对应的荧光强度，包括：以位移台为中心，保持y轴和z轴不变，获取位移台在x轴不同坐标时的对应的荧光强度；以位移台为中心，保持x轴和z轴不变，获取位移台在y轴不同坐标时的对应的荧光强度；以位移台为中心，保持x轴和y轴不变，获取位移台在z轴不同坐标时的对应的荧光强度。
可以理解的是，如图2所示，本发明实施例的光探测磁共振谱仪可以包括：激光器、双色镜、反射镜、物镜镜头、金刚石样品、凸透镜、小孔、单光子探测器(APD)。其中，激光器可以产生520nm的绿光，通过双色镜反射镜的反射，由物镜镜头聚焦到金刚石样品上。NV色心受到绿光激发会产生红色荧光，被镜头收集，透过双色镜，被一个凸透镜聚焦到直径20um的小孔上。由于绿光途经的区域中所有NV都会被激发，产生的荧光也会被物镜所收集，小孔的作用就是进行空间滤波，当小孔的位置和透镜焦点重合时，只有在物镜焦点处产生的荧光才能够通过小孔，这样能够大大地降低荧光背景，可以大大提高系统的空间分辨率。从而能够实现单个色心的探测。
然而，由于小孔直径很小，透镜的焦点如果不与小孔中心重合，大部分荧光都会被小孔过滤掉，荧光的收集效率会很低。
因此，本发明实施例可以将凸透镜安装在一个三维位移台上，可以通过移动位移台，从而移动透镜位置，达到调节光路的目的。
具体而言，由于凸透镜的位置只影响收集光路的部分，所以在保证激光功率不变的前提下，可以认为NV色心发出的荧光强度是不变的，那么就可以通过优化最终探测到的荧光强度，来达到优化光路的荧光收集效率的目的。因此，凸透镜可以安装在位移台上，位移台可以包括相互垂直的三轴，x轴、y轴和z轴，其中，x轴、y轴和z轴可以独立移动，能保证在一个立方体移动范围内所有位置都可以移动。
需要说明的是，本发明实施例可以设置有控制器，并将控制器与位移台相连，控制器可以通过USB接口连接到计算机，用户可以通过计算机上的软件进行人机交互，实现对位移台的操作，操作位移台移动时，会带着凸透镜进行移动，从而达到调节光路的目的。
进一步地，x轴、y轴和z轴不同坐标对应的荧光强度可以通过单光子探测器进行测量，其中，单光子探测器可以通过雪崩式光电二极管(APD)制成，荧光通过光路聚焦到APD的感光面上，APD将单位时间内收集到的光子数实时上传，通过软件可以读取某一段时间内的光子总数，可以实现对荧光强度的实时测量，折算到同一时间长度下就可以对荧光强度进行比较。
S2，根据x轴、y轴和z轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线。
可以理解的是，在获取到不同坐标对应的荧光强度后，本发明实施例可以以坐标值为横坐标，荧光强度为纵坐标，绘制出曲线，其中，可以根据x轴不同坐标对应的荧光强度绘制第一曲线，可以根据y轴不同坐标对应的荧光强度绘制第二曲线，可以根据z轴不同坐标对应的荧光强度绘制第三曲线。需要说明的是，本发明实施例还可以以坐标值为纵坐标，荧光强度为横坐标进行绘图，在此不做具体限定。
S3，分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置。
根据本发明的一个实施例，通过高斯函数分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合。
S4，根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，确定位移台的位置，以对光路进行调节。
由此，按照上述步骤将位移台移动之后，即可达到荧光读数最大的位置。在激光强度相同时，荧光强度也相同那么，收集到荧光计数最大的位置，就是对应的红光的收集效率最高的位置，即最佳光路的位置。
根据本发明实施例提出的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法，可以分别获取位移台x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，并根据x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线，并分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，并根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，确定位移台的位置，以对光路进行调节。由此，解决了相关技术中调节光路麻烦且费时的问题，实现了光路的自动化调节，能够保证荧光的高收集效率，结构简洁、自动化调节、精度高、稳定、耗时短。
图3是本发明实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置的方框示意图。该实施例中，光探测磁共振谱仪包括凸透镜，凸透镜安装在位移台上，位移台包括相互垂直的x轴、y轴和z轴。
如图3所示，该光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置包括：第一获取模块100、第二获取模块200、第三获取模块300和调节模块400。
其中，第一获取模块100用于分别获取x轴、y轴和z轴不同坐标对应的荧光强度；第二获取模块200用于根据x轴、y轴和z轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线。第三获取模块300用于分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置。调节模块400用于根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，确定位移台的位置，以对光路进行调节。
根据本发明的一个实施例，第一获取模块，具体用于：以位移台为中心，保持y轴和z轴不变，获取位移台在x轴不同坐标时的对应的荧光强度；以位移台为中心，保持x轴和z轴不变，获取位移台在y轴不同坐标时的对应的荧光强度；以位移台为中心，保持x轴和y轴不变，获取位移台在z轴不同坐标时的对应的荧光强度。
根据本发明的一个实施例，通过高斯函数分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合。
需要说明的是，前述对光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法实施例的解释说明也适用于该实施例的光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置，此处不再赘述。
根据本发明实施例提出的光探测磁共振谱仪的光路自动调节装置，可以分别获取位移台x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，并根据x轴、y轴和y轴不同坐标对应的荧光强度，得到第一曲线、第二曲线和第三曲线，并分别对第一曲线、第二曲线和第三曲线进行拟合，得到第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，并根据第一中心峰的位置、第二中心峰的位置和第三中心峰的位置，确定位移台的位置，以对光路进行调节。由此，解决了相关技术中调节光路麻烦且费时的问题，实现了光路的自动化调节，能够保证荧光的高收集效率，结构简洁、自动化调节、精度高、稳定、耗时短。
本发明实施例提出了一种电子设备，包括：存储器、处理器及存储在存储器上并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行程序时，实现上述的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法。
本发明实施例提出了一种计算机可读存储介质，其上存储有计算机程序，该程序被处理器执行时实现上述的光探测磁共振谱仪的光路自动调节方法。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
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