一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法技术方案

本发明专利技术涉及一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法，该方法如下：设置数字微镜的控制模式：自动控制模式、全谱选择模式和单波段选择模式；当要检测的元素为特定元素时，选择自动控制模式，根据预先设置的数字微镜控制参数值控制数字微镜翻转；当要对待测样品进行全谱段检测时，选择全谱选择模式，根据预先设置的数字微镜控制参数默认值或手动输入的设定值控制数字微镜翻转；如需对自定义波段进行检测，选择单波段选择模式，根据手动输入数字微镜控制参数设定值控制数字微镜翻转。本发明专利技术具有指令结构简单、控制速率快、资源利用少等特点，能够满足原子荧光色散检测方法对不同特性不同元素的高速、多次、稳定的检测要求。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法
本专利技术属于微机电控制领域和光谱检测
，具体涉及一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法。
技术介绍
原子荧光光谱法原子荧光光谱法是一种对待测元素基态原子受到特定频率辐射光激发产生的荧光光谱进行采集、处理、分析并最终获得元素定性定量信息的检测方法，基于此方法设计生产的原子荧光光谱仪，可对砷、锑、铋、汞等12种无机重金属进行检测分析。原子荧光光谱仪目前广泛应用于环境检测、食品卫生、水质监测等领域。关于数字微镜在原子荧光光谱仪器中的应用，CN202661382U公开了一种基于数字微镜阵列全谱原子荧光光谱仪，该仪器中不仅保留了原有的非色散荧光检测系统，同时还添加了由光栅、数字微镜、反射镜、检测器组成的色散荧光检测系统，这样设计的目的是在无光谱干扰的情况下发挥非色散荧光检测的高灵敏度优势，同时色散荧光检测系统可以对不同元素实现全谱选择和扫描检测的功能，有能力克服光谱干扰问题。该光谱仪通过数字微镜技术能够测量不同元素谱线实现原子荧光信号的全谱、多通量、多信息快速检测，最终结果将根据数字微镜对应波长位置所检测到的荧光强度绘制谱图，并对结果进行处理和分析。其结构图如图1所示。现有原子荧光光谱仪都通过非色散检测法测量被测样品的原子荧光能量并计算能值总和来进行元素的定性定量分析，基于数字微镜的荧光检测法对分光采集得到的光谱信息进行处理，对采集到的谱峰进行识别，传统的原子荧光色散检测系统采用转动光栅或添加单色器的方法，但这类方法通常结构复杂，价格高，检测速度慢。采用数字微镜作为空间光调制器的新型色散检测系统克服了原有非色散检测系统的结构缺陷，改进了色散型原子荧光光谱仪器的性能。数字微镜是由美国德州仪器公司开发设计，是一种微电机系统(MEMS)，同时作为空间反射式光调制器(SLM)可实现空间光的快速选择。作为目前精度最高，速度最快的光开关，以数字微镜为核心器件的数字光处理技术目前已经广泛应用在光学投影、光学度量、光纤网络和光谱分析领等领域，具有良好的应用发展和广泛的市场前景。每一片数字微镜器件上都集成了近百万片微反射镜(以0.7寸XGADMD为例由1024*768个微反射镜组成微镜阵列)，每一个正方形微反射镜的宽度仅为13.68um，间隔0.1um,每秒钟翻转速率最高可达两万次，由FPGA控制信号的加载和微镜的转动，每一片微反射镜可以翻转的工作角度为+12度和-12度，通过控制不同反射镜的翻转可以实现对反射光谱信息的调制，比如应用在色散荧光检测中我们控制数字微镜的+12度翻转将入射光反射到检测器上，并设定此方向状态为开态，控制微反射镜-12度的翻转可以入射光反被吸收消除，并设定此方向状态为关态。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法，该方法可以有效地简化数字微镜控制数据的格式，提高检测速度。为了解决上述技术问题，本专利技术的适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法包括下述步骤；步骤一设置数字微镜的控制模式：自动控制模式和手动控制模式；其中手动控制模式包括全谱选择模式和单波段选择模式；在自动控制模式中，分别针对特定N个元素预先设置数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间；在全谱选择模式中，设置数字微镜的同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间默认值；数字微镜翻转起始点默认为第一列，终止点为最后一列；在单波段选择模式中，针对待测元素对数字微镜翻转起始点、同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间参数进行自定义设置；步骤二、当需要检测的元素为特定N个元素中的任意一个元素或两个以上元素时，选择自动控制模式，根据步骤一中设置的与待检测元素对应的数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间这些参数值控制数字微镜翻转并同时生成同步信号；当需要对待测样品进行全谱段检测时，选择全谱选择模式，根据步骤一设置的同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数和单次翻转滞留时间这些参数默认值控制数字微镜从第一列翻转开始到最后一列翻转终止并同时生成同步信号；或者手动输入同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数和单次翻转滞留时间这些参数的设定值，然后根据这些参数的设定值控制数字微镜从第一列翻转开始到最后一列翻转终止并同时生成同步信号；如需对可能存在的光谱干扰波段或自定义波段进行采集检测时，选择单波段选择模式，手动输入数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间这些参数的设定值，并根据这些参数的设定值控制数字微镜翻转并同时生成同步信号。自动控制模式中，可以在一次扫描过程中检测一种特定元素，也可以检测两种以上特定元素。检测一种特定元素时，可能只有一个特征谱线，也可能有多个特征谱线。检测两种以上特定元素时有多个特征谱线。因此，所述步骤一中，在自动控制模式下，对应任一特征谱线，数字微镜控制参数可以设置如下：数字微镜翻转起始点为x，同时翻转列数为n，翻转间隔列数为n，翻转次数为p，翻转重复次数为q,单次翻转滞留时间为100uS；n≥1，q≥1。或者：数字微镜翻转起始点为x，同时翻转列数为n，翻转间隔列数为n-1，n＞1，翻转次数为p，翻转重复次数为1,单次翻转滞留时间为100uS。其中数字微镜翻转起始点x由特征谱线波长决定，同时翻转列数n、翻转间隔列数n(或n-1)、翻转重复次数q根据要求的分辨率、信号强度设定，翻转次数p根据特征谱线宽度和同时翻转列数决定。所述步骤一中，在全谱选择模式中，数字微镜同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转重复次数均默认为1，默认单次翻转滞留时间为100uS，默认翻转次数为数字微镜的总列数Z，为防止控制指令超出数字微镜总列数对采集结果造成影响，当翻转至数字微镜最后一列时，自动终止转动并返回同步信号。所述步骤二中，在全谱选择模式下，同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数及单次翻转滞留时间这些参数的设定值可以如下：数字微镜同时翻转列数为n，翻转间隔列数为n，翻转次数为m，其中n+m*n＝Z，翻转重复次数为1，单次翻转滞留时间为t，Z为数字微镜的总列数，n＞1。数字微镜同时翻转列数为1，翻转间隔列数为1，翻转次数为Z，翻转重复次数为1,单次翻转滞留时间为t，Z为数字微镜的总列数。数字微镜同时翻转列数为n，翻转间隔列数为n-1，n＞1，翻转次数为m，其中n+m*(n-1)＝Z、翻转重复次数为1，单次翻转滞留时间为t，Z为数字微镜的总列数。在单波段选择模式中，可以对任意波长范围进行检测，可以针对任意特征谱线位置波段进行扫描检测，也可以应用在对杂光光谱检测和背景噪声的检测，其优势是能自定义对不同的波长范围进行检测，并可以对翻转起始点、翻转间隔列数、翻转次数、同时翻转列数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间进行设置,对应任一特征谱线手动输入的数字微镜控制参数设定值如下:数字微镜翻转起始点为xi，同时翻转列数为ni，翻转间隔列数为ni，翻转次数为mi，翻转重复次数为pi，单次翻转滞留时间为ti，ni≥1，pi≥1。或者：数字微镜翻转起始点为xi本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法，其特征在于包括下述步骤；步骤一设置数字微镜的控制模式：自动控制模式和手动控制模式；其中手动控制模式包括全谱选择模式和单波段选择模式；在自动控制模式中，分别针对特定N个元素预先设置数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间；在全谱选择模式中，设置数字微镜的同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间默认值；数字微镜翻转起始点默认为第一列，终止点为最后一列；在单波段选择模式中，针对待测元素对数字微镜翻转起始点、同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间参数进行自定义设置；步骤二、当需要检测的元素为特定N个元素中的任意一个元素或两个以上元素时，选择自动控制模式，根据步骤一中设置的与待检测元素对应的数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间这些参数值控制数字微镜翻转并同时生成同步信号；当需要对待测样品进行全谱段检测时，选择全谱选择模式，根据步骤一设置的同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数和单次翻转滞留时间这些参数默认值控制数字微镜从第一列翻转开始到最后一列翻转终止并同时生成同步信号；或者手动输入同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数和单次翻转滞留时间这些参数的设定值，然后根据这些参数的设定值控制数字微镜从第一列翻转开始到最后一列翻转终止并同时生成同步信号；如需对可能存在的光谱干扰波段或自定义波段进行采集检测时，选择单波段选择模式，手动输入数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间这些参数的设定值，并根据这些参数的设定值控制数字微镜翻转并同时生成同步信号。...

【技术特征摘要】
1.一种适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法，其特征在于包括下述步骤；步骤一设置数字微镜的控制模式：自动控制模式和手动控制模式；其中手动控制模式包括全谱选择模式和单波段选择模式；在自动控制模式中，分别针对特定N个元素预先设置数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间；在全谱选择模式中，设置数字微镜的同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间默认值；数字微镜翻转起始点默认为第一列，终止点为最后一列；在单波段选择模式中，针对待测元素对数字微镜翻转起始点、同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间参数进行自定义设置；步骤二、当需要检测的元素为特定N个元素中的任意一个元素或两个以上元素时，选择自动控制模式，根据步骤一中设置的与待检测元素对应的数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间这些参数值控制数字微镜翻转并同时生成同步信号；当需要对待测样品进行全谱段检测时，选择全谱选择模式，根据步骤一设置的同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数和单次翻转滞留时间这些参数默认值控制数字微镜从第一列翻转开始到最后一列翻转终止并同时生成同步信号；或者手动输入同时翻转列数，翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数和单次翻转滞留时间这些参数的设定值，然后根据这些参数的设定值控制数字微镜从第一列翻转开始到最后一列翻转终止并同时生成同步信号；如需对可能存在的光谱干扰波段或自定义波段进行采集检测时，选择单波段选择模式，手动输入数字微镜翻转起始点、同时翻转列数、翻转间隔列数、翻转次数、翻转重复次数、单次翻转滞留时间这些参数的设定值，并根据这些参数的设定值控制数字微镜翻转并同时生成同步信号。2.根据权利要求1所述的适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法，其特征在于所述步骤一中，在自动控制模式下，对应任一特征谱线，数字微镜控制参数设置如下：数字微镜翻转起始点为x，同时翻转列数为n，翻转间隔列数为n，翻转次数为p，翻转重复次数为q,单次翻转滞留时间为100uS；n≥1，q≥1。3.根据权利要求1所述的适用于原子荧光色散检测系统的数字微镜控制方法，其特征在于所述步骤一中，在自动控制模式下，对应任一特征谱线，数字微镜控制参数设置如下：数字微镜翻转起始点为x，同时翻...

【专利技术属性】
技术研发人员：田地，陶琛，李春生，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林;22