激光共聚焦顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范編制說明

1、激光共聚焦顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范(征求意見稿)編制說明一、任務(wù)來源激光共聚焦顯微鏡(Laser confocal microscope, LCM)是20世紀(jì)80年代中期發(fā) 展起來并得到廣泛應(yīng)用的新型光學(xué)顯微技術(shù)，它是激光、電子攝像和計算機圖像處理等現(xiàn)代高科技手段的延伸，并與傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡結(jié)合產(chǎn)生的先進(jìn)的光學(xué)三 維成像分析儀器，在生物及醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，已經(jīng)成為生物醫(yī)學(xué)實驗研究的必備工具。激光共聚焦顯微鏡廣泛應(yīng)用于對細(xì)胞形態(tài)結(jié)構(gòu)和各種材料的表面微曲形貌 進(jìn)行綜合測量分析，同時在半導(dǎo)體集成電路、生物工程、制藥等產(chǎn)業(yè)中得到廣 泛應(yīng)用。激光共聚焦顯微鏡的驗收和日常檢測中需要校準(zhǔn)來保證量值準(zhǔn)確，所

2、以激光共聚焦顯微鏡校準(zhǔn)規(guī)范的制定將確保其測量準(zhǔn)確可靠，量值統(tǒng)一、可溯 源，對我國激光共聚焦顯微鏡在科學(xué)與產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用具有重要意義，為納米技 術(shù)和生物醫(yī)學(xué)技術(shù)的發(fā)展提供保障。根據(jù)國家市場監(jiān)督管理總局計量函【2019】42號市場監(jiān)管總局計量司關(guān) 于國家計量技術(shù)規(guī)范制定、修訂及宣貫計劃有關(guān)事項通知，受全國幾何量長度 計量技術(shù)委員會的委托，由中國計量科學(xué)研究院負(fù)責(zé)制定激光共聚焦顯微鏡 校準(zhǔn)規(guī)范技術(shù)規(guī)范的工作。二、國內(nèi)共聚焦顯微鏡的技術(shù)現(xiàn)狀目前，國內(nèi)外生產(chǎn)激光共聚焦顯微鏡的廠家較多，表 1列出了現(xiàn)有主流激 光共聚焦顯微鏡的技術(shù)指標(biāo)：表1激光共聚焦顯微鏡的主要技術(shù)指標(biāo)統(tǒng)計公司名稱型號物鏡放大倍數(shù)激光波長照

3、明方式橫向分辨率縱向分辨率載物臺行程蔡司LSM8002.5x-100 x405nmLED照明120nm10nm（最小步進(jìn)精度）130 mm x 85 mmSmartproof 55x-100 x405nm三色LED130nm1nm（最小步進(jìn)精度）150mmx 150mm徒卡DCM81.25x-150 xLED140nm2nm100mmx 75mm（標(biāo)準(zhǔn)）奧林巴斯OLS500054x-17280 x（總倍率）405nm白光LED1nm（橫向顯示分辨率）0.5nm100mmx 100mm（手動）300mmx 300mm（電動）基恩士VK-X11002.5x-100 x404nm環(huán)狀照明1nm（橫向

4、顯示分辨率）0.5nm70mm 70mm（手動）100mmx 100mm（電動）VK-X1000/15002.5x-100 x661nm環(huán)狀照明10nm（橫向顯示分辨率）5nm70mm 70mm（手動）100mmx 100mm（電動）三、制定規(guī)程主要的參考資料和依據(jù)制定本規(guī)程的主要參考資料主要有：JJF 1071-2010國家計量校準(zhǔn)規(guī)范編寫規(guī)則JJF 1001-2011通用計量術(shù)語及定義ISO 5178-607-2019 Geometrical product specifications (GPS) - Surface texture: Areal Part 607: Nominal ch

5、aracteristics of non-contact (confocal microscopy) instrumentsGB/T 19067.1-2003 產(chǎn)品幾何技術(shù)規(guī)范(GPS)表面結(jié)構(gòu)輪廓法測量標(biāo)準(zhǔn) 第一部分：實物測量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行不確定度評定的主要技術(shù)依據(jù)有：JJF1059.1-2012測量不確定度評定與表示四、規(guī)程的主要內(nèi)容本規(guī)程為了使激光共聚焦顯微鏡對社會出具準(zhǔn)確、可靠、有效的數(shù)據(jù)，滿足各行業(yè)領(lǐng)域的檢測需求并對儀器的計量性能進(jìn)行較為全面的評價，規(guī)程起草小組對儀器的主要性能的技術(shù)指標(biāo)進(jìn)行統(tǒng)一、合理、符合實際的規(guī)定。檢定項目主要有以下幾項：儀器外觀及通電檢查、畸變、測量示值誤差、測量重復(fù)

6、性、 水平方向正交性誤差、最大可測局部傾斜等。起草小組對主要性能的檢定方 法和各項指標(biāo)的要求、檢定結(jié)果的判定等做了統(tǒng)一的規(guī)定，同時對校準(zhǔn)條件、校準(zhǔn)用樣板等也做了統(tǒng)一的要求?；兓兪羌す夤簿劢癸@微鏡在進(jìn)行圖像測量和三維測量時重要技術(shù)指標(biāo)之一， 是限制光學(xué)量測準(zhǔn)確性的重要因素之一。畸變定義為實際像高與理想像高差，而 在實際應(yīng)用中經(jīng)常用實際像高與理想像高之比的百分?jǐn)?shù)來表示畸變，稱為相對畸變。常見的畸變有枕形畸變、桶形畸變，如圖 1所示。在本規(guī)程中選用最常用的 二維柵格試樣評價儀器畸變，具體過程可參見本規(guī)程(征求意見稿)。（b）枕形畸變圖1常見畸變類型（c）（b）枕形畸變圖1常見畸變類型（c）桶形畸

7、變測量示值誤差測量示值誤差是激光共聚焦顯微鏡在進(jìn)行長度測量校準(zhǔn)時重要的技術(shù)指標(biāo)之一，具體可分為水平（X軸、Y軸）方向測量示值誤差和垂直方向測量示值誤 差。在本規(guī)程中選用高等級的光柵樣板和臺階樣板評價儀器的示值誤差，以視場范圍內(nèi)測量值減去樣板標(biāo)稱值作為測量示值誤差，具體過程可參見本規(guī)程（征求意見稿）。測量重復(fù)性測量重復(fù)性是激光共聚焦顯微鏡的主要測量功能之一，因此儀器測量重復(fù)性 也是該類儀器的重要技術(shù)指標(biāo)。在本規(guī)程中選用最常用的實驗標(biāo)準(zhǔn)差法評價儀器 的重復(fù)性，具體過程可參見本規(guī)程（征求意見稿）。水平方向正交性誤差水平方向正交性誤差是激光共聚焦顯微鏡的三維測量重要指標(biāo)之一，在本規(guī)程中以X軸中線和Y軸

8、中線夾角與90的偏差評價水平方向正交性誤差，具體 過程可參見本規(guī)程（征求意見稿）。最大可測局部傾斜最大可測局部傾斜是指共聚焦顯微鏡能夠探測的光學(xué)表面局部區(qū)域最大斜 率，是決定共聚焦顯微鏡適用范圍的重要指標(biāo)之一。對于超過最大可測局部傾斜 的高曲率樣品，共聚焦顯微鏡不具備準(zhǔn)確測量的能力。 在本規(guī)程中選用標(biāo)準(zhǔn)微球 陣列樣品作為校準(zhǔn)儀器的標(biāo)準(zhǔn)樣品，標(biāo)準(zhǔn)微球尺寸選擇參見本規(guī)程（征求意見 稿）。最大可測局部傾斜即為微球圓心角半角的其計算示意圖如下，根據(jù)測量的球冠形貌上（ai, bi）, （a2, b2）, （a3, b3）三點坐標(biāo)確定球冠矢高H和半弦長L的大 小，然后根據(jù)本規(guī)程（征求意見稿）中公式（5）計算最大可