普渡大学发明的技术使3D显微镜更易于使用制造成本更低

印第安纳州西拉斐特——普渡大学工程学院的研究人员正在开发已获专利和正在申请专利的创新技术，使3D 显微镜的操作速度更快、制造成本更低。

传统的大景深 3D 显微镜广泛应用于学术界和工业界，应用范围从生命科学到半导体制造中使用的质量控制过程。普渡大学机械工程学院的Song Zhang教授表示，它们捕捉 3D 图像的速度太慢，而且由于需要高精度的平移台，制造成本太高。

张说：“显微镜的这些缺陷会减慢测量过程，使其难以用于需要高速的应用，例如现场质量控制。”

有关普渡大学 3D 显微镜及其创新的研究已发表在同行评审的《光学快报》和同行评审的《工程中的光学和激光》2023 年 8 月和2024 年 3 月期刊上。美国国家科学基金会拨款进行这项研究。

普渡大学的创新

张说，普渡大学的 3D 显微镜自动完成三个步骤：聚焦物体、确定最佳捕获过程并为最终用户创建高质量的 3D 图像。

“相比之下，传统显微镜需要用户仔细遵循制造商提供的说明才能进行高质量的捕捉，”张说。

张和他的同事使用电子可调透镜(ETL)，这种透镜无需移动部件即可改变成像系统的焦平面。他说，使用这种透镜使 3D 显微镜更易于使用，制造成本更低。

“我们的专利套件涵盖了如何校准 ETL、如何快速创建全焦 3D 图像以及如何利用 ETL 硬件信息加快数据采集过程的方法，”张说。“最终结果与传统显微镜相同：场景的 3D 表面图像。我们的不同之处在于它速度快且成本相对较低。”

下一步发展

张和他的团队已经在实验室中开发了算法并创建了原型系统。他们希望将他们的研究成果转化为商业产品。

“这需要行业合作伙伴，”张说。“我们当然有兴趣帮助这一进程，包括分享我们的专业知识和研究成果，使过渡顺利进行。”

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