BR122020025291B1 - Aparelho de inspeção sólida e método de utilização - Google Patents

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John Gerhardt Earney
Michael S. Graige
Arthur Pitera
Dajun A. Yuan
Bala Murali K. Venkatesan
M. Shane Bowen
Joseph Francis Pinto
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Illumina, Inc.
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Abstract

um aparelho de inspeção é fornecido que compreende um alvo óptico que inclui um material sólido hospedeiro e um material fluorescente embutido no material sólido hospedeiro. o material sólido hospedeiro tem uma energia de fônon pré-determinada hostpe. o material fluorescente exibe um nível de energia de aterramento seletiva e um nível de energia de excitação alvo (te) separado do nível de energia de aterramento por um primeiro intervalo de energia correspondente a um comprimento de onda de emissão de fluorescência de interesse. o material fluorescente tem um nível de energia mais baixo (nll) em relação ao nível de energia te. o nível de energia nll é espaçado por um segundo intervalo de energia fmeg2 abaixo do nível de energia te, em que uma relação de fmeg2 / hostpe é três ou mais.

Description

[0001] Dividido do pedido de patente BR 11 2018 077001-9, depositado em 21/12/2018.
Referência Cruzada a Pedidos Relacionados
[0002] O presente pedido reivindica o benefício do Pedido Provisório dos EUA Número de Série 62/443.675, depositado em 7 de janeiro de 2017, cujo conteúdo é aqui incorporado por referência em sua totalidade.
Antecedentes
[0003] Alvos ópticos são frequentemente utilizados em calibração, alinhamento e medição em sistemas ópticos. Os alvos ópticos são utilizados, entre outras coisas, ao determinar a precisão e o desempenho do sistema óptico. A título de exemplo, o alvo óptico proporciona uma base, em relação à qual o sistema pode quantificar a resolução óptica, profundidade de foco, derivação óptica e mecânica, distorção, aberração baseada em lente, cromatismo e semelhantes.
[0004] No entanto, alguns alvos ópticos preexistentes sofreram determinadas limitações. Por exemplo, alguns alvos ópticos preexistentes incluem canais que transportam líquidos que têm um corante fluorescente ali provido, em que o corante emite fluorescência em um espectro de emissão desejado. Alguns alvos ópticos preexistentes incluem portas de entrada e saída para permitir a substituição do corante líquido dentro dos canais, o que permite a utilização de diferentes materiais de corantes em um alvo óptico comum em diferentes pontos no tempo. No entanto, o uso de canais e portas de entrada e saída aumenta a complexidade fluídica do alvo óptico. Além disso, determinadas operações podem ter que ser seguidas para evitar a introdução de bolhas de ar no canal do alvo óptico quando os materiais de corantes líquidos são alterados ou passados através dos canais.
[0005] Existe a necessidade de ferramentas que facilitem a calibração precisa de alinhamento e validação de sistemas de detecção óptica.
Definições
[0006] Toda a literatura e material similar citados neste pedido, incluindo, mas sem limitação, patentes, pedidos de patente, artigos, livros, tratados e páginas da web, independentemente do formato de tal literatura e materiais similares, são expressamente incorporados por referência em sua totalidade. No caso de um ou mais dentre a literatura incorporada e materiais similares diferirem ou contradizerem o presente pedido, incluindo, mas sem limitação, termos definidos, uso de termos, técnicas descritas, ou semelhantes, o presente pedido prevalece.
[0007] Como usado aqui, os seguintes termos têm os significados indicados.
[0008] O termo “material hospedeiro sólido” refere- se a materiais que possuem uma estrutura atômica ou molecular disposta em uma malha ou outra matriz, tal que o material hospedeiro sólido apresente uma energia de fônons predeterminada HOSTPE. Os materiais hospedeiros sólidos podem compreender qualquer material cristalino, semicristalino ou amorfo capaz de ser dopado ou de outro modo incorporado com um material fluorescente como aqui descrito. Por exemplo, cerâmica representa um exemplo de um material cristalino. O vidro e alguns polímeros podem representar materiais não cristalinos ou semicristalinos que podem ser dopados/incorporados com materiais fluorescentes de interesse. A escolha do material hospedeiro sólido é determinada (pelo menos em parte) pela aplicação na qual o material hospedeiro sólido deve ser usado. Por exemplo, em muitas aplicações, a escolha do material hospedeiro sólido baseia-se nas suas propriedades mecânicas (por exemplo, dureza), estabilidade/inércia química, propriedades térmicas e/ou propriedades ópticas. As propriedades microscópicas, tais como arranjo de malha, estrutura química e espectro de fônons, também podem ser relevantes na escolha do material hospedeiro sólido. Por exemplo, a estrutura de malha e química desempenham um papel em termos de tipo específico de dopante e concentração, enquanto o espectro de fônons ópticos afeta a eficiência quântica de uma transição específica através de decaimento não radiativo.
[0009] O termo “material fluorescente” refere-se a um ou mais elementos químicos, combinações de elementos químicos ou outros materiais que são adicionados ao material hospedeiro sólido e que fluorescem, sozinhos ou em cooperação com o material hospedeiro sólido, quando excitados. Por exemplo, o material hospedeiro sólido pode ser infundido ou dopado com um ou mais elementos químicos, tais como íons de metais de transição, íons de lantanídeos terras raras e/ou íons de actinídeos. O material fluorescente pode ser referido como um dopante, tal como quando íons de metais de transição, íons de lantanídeos terras raras e/ou íons de actinídeos são adicionados a um material hospedeiro sólido. O material fluorescente pode compreender um único elemento ou pode compreender uma combinação de elementos (por exemplo, codopantes). Reconhece-se que, embora o termo “material fluorescente” refira-se a um ou mais elementos que são adicionados ao material hospedeiro sólido, em pelo menos alguns exemplos, o(s) elemento(s) adicionado(s) ao material hospedeiro sólido não pode fluorescer independentemente do material hospedeiro sólido. Em vez disso, os um ou mais elementos formam um material fluorescente quando em cooperação com o material hospedeiro sólido. Opcionalmente, em exemplos alternativos, o(s) elemento(s) adicionado(s) ao material hospedeiro sólido pode(m) fluorescer independentemente do material hospedeiro sólido. Opcionalmente, o material fluorescente pode representar um corante fluorescente incorporado em epóxi. Como outro exemplo, uma película fluorescente pode ser revestida por cima de um alvo óptico em adição ou no lugar do material fluorescente de dopagem dentro de um material hospedeiro sólido.
[0010] O termo “pontos quânticos” (QD) refere-se a partículas semicondutoras muito pequenas (por exemplo, vários nanômetros de tamanho) que possuem propriedades ópticas e eletrônicas que diferem das propriedades das partículas maiores. Os pontos quânticos são projetados para emitir luz de frequências específicas de interesse em resposta à eletricidade ou luz aplicada a eles. As frequências de emissão podem ser ajustadas alterando o tamanho, forma e/ou material dos pontos. Em alguns exemplos, os materiais semicondutores em nanoescala rigorosamente limitam os elétrons ou buracos de elétrons. A título de exemplo, os pontos quânticos podem também ser referidos como átomos artificiais, um termo que enfatiza que um ponto quântico é um objeto único com estados eletrônicos ligados e discretos, como é o caso de átomos ou moléculas de ocorrência natural. Os pontos quânticos têm propriedades optoeletrônicas que mudam em função do tamanho e da forma. QDs maiores (raio de 5 a 6 nm, por exemplo) emitem comprimentos de onda maiores, resultando em cores de emissão, tais como laranja ou vermelho. QDs menores (raio de 2 a 3 nm, por exemplo) emitem comprimentos de onda menores resultando em cores de emissão como azul e verde, embora as cores e tamanhos específicos variem dependendo da composição exata do QD.
[0011] O termo “corpo sólido” inclui qualquer substrato não líquido, não gasoso que seja utilizado para incluir o material fluorescente. Um exemplo de um corpo sólido é um material hospedeiro sólido que tem um ou mais materiais fluorescentes dopados ou de outro modo incorporados no material hospedeiro sólido. Outro exemplo de um corpo sólido inclui um substrato não líquido, não gasoso para incluir pontos quânticos.
[0012] Como usado aqui, os termos relativos ou espaciais, tais como “topo”, “fundo”, “frontal”, “posterior”, “primeiro”, “segundo”, “superior” e “inferior” são usados como termos de direção em relação a um objeto de referência, ponto ou eixo. De acordo com os exemplos aqui divulgados, os termos relativos ou espaciais são utilizados em relação à objetiva no instrumento quando posicionada adjacente ao aparelho de inspeção. Por exemplo, estruturas, porções e/ou superfícies do aparelho de inspeção que estão próximas/mais próximas da objetiva podem ser referidas como “topo”, “superior” etc. Da mesma forma, estruturas, porções e/ou superfícies do aparelho de inspeção que estão remotas/distantes da objetiva podem ser referidas como “fundo”, “inferior” etc.
Sumário
[0013] De acordo com os exemplos aqui divulgados, é fornecido um aparelho de inspeção que compreende um alvo óptico, incluindo um material hospedeiro sólido e um material fluorescente incorporado no material hospedeiro sólido. O material hospedeiro sólido tem uma energia de fônons predeterminada HOSTPE. O material fluorescente exibe um nível de energia de aterramento selecionado e um nível de energia de excitação alvo (TE) separado do nível de energia de aterramento por um primeiro intervalo de energia correspondente a um comprimento de onda de emissão de fluorescência de interesse (FEWI). O material fluorescente tem um nível de energia seguinte inferior (NLL) em relação ao nível de energia TE. O nível de energia NLL é espaçado por um segundo intervalo de energia FMEG2 abaixo do nível de energia TE, em que uma proporção de FMEG2/HOSTPE é três ou mais.
[0014] Opcionalmente, a proporção de FMEG2/HOSTPE é igual ou está entre quatro e dez. Opcionalmente, o material hospedeiro sólido inclui pelo menos um de vidro, polímeros amorfos, materiais cristalinos, polímeros semicristalinos, vidro metálico ou cerâmica. Opcionalmente, o material fluorescente representa um íon de pelo menos um dentre um elemento de terras raras ou um elemento de metal de transição. Opcionalmente, o material hospedeiro sólido tem uma energia de fônon máxima menor ou igual a 580 cm-1. Opcionalmente, o comprimento de onda de emissão de fluorescência de interesse tem um comprimento de onda central igual ou inferior a 1000 nm.
[0015] Opcionalmente, o aparelho pode ainda compreender um corpo tendo uma bolsa para receber o alvo óptico, em que o corpo inclui uma região de inserção localizada em uma superfície superior e circundando a bolsa; e uma camada transparente montada na região de inserção e posicionada acima do alvo óptico. Opcionalmente, o corpo inclui um canal circundando pelo menos parcialmente a bolsa, o canal para receber um adesivo para aderência a uma camada reticular. O canal inclui uma série de bolsas de alívio de pressão distribuídas pelo canal. As bolsas de alívio de pressão servem para aliviar a tensão induzida na camada reticular pelo adesivo durante um processo de cura. Opcionalmente, o corpo pode ainda compreender microestruturas formadas em uma superfície de pelo menos um dentre a camada transparente ou o alvo óptico para formar uma camada reticular. Opcionalmente, o aparelho pode ainda compreender um corpo de retenção de alvo óptico tendo uma bolsa para receber o alvo óptico. O corpo pode ser formado de alumínio que inclui uma superfície com uma capacidade de reflexão não superior a cerca de 20%. O corpo pode incluir uma região de inserção localizada na superfície superior e circundando a bolsa. O aparelho pode ainda compreender uma camada reticular transparente montada na região de inserção e que pode ser posicionada acima do alvo óptico e afastada do alvo óptico por uma abertura de margens. Como mencionado acima, o corpo pode incluir uma bolsa para receber o alvo óptico. O corpo pode incluir uma cavidade de difusão localizada abaixo da bolsa. A cavidade de difusão pode receber luz de excitação passando através do alvo óptico. A cavidade de difusão pode incluir um fundo de cavidade com um acabamento de superfície que apresenta uma capacidade de reflexão não superior a cerca de 20,0%. O aparelho pode ainda compreender um revestimento antirreflexo formado em uma superfície de pelo menos um dentre a camada transparente ou o alvo óptico.
[0016] Opcionalmente, de acordo com um exemplo alternativo, o aparelho de inspeção pode incluir um alvo óptico e uma camada transparente diretamente ligados um ao outro sem nenhuma estrutura de corpo de suporte adicional. Microestruturas podem ser fornecidas na interface entre o alvo óptico e a camada transparente. As microestruturas podem representar um ou mais padrões de cromo formados em uma superfície superior do alvo óptico e/ou em uma superfície de fundo da camada transparente. Opcionalmente, de acordo com um exemplo alternativo, o aparelho de inspeção pode ser utilizado como um aparelho de inspeção localizado diretamente em uma célula de fluxo, em vez de ser montado em um instrumento. Opcionalmente, a camada transparente pode ser totalmente omitida. Opcionalmente, o alvo óptico pode ser utilizado como um aparelho de inspeção autônomo, sem uma camada transparente ou quaisquer outras estruturas de suporte, tais como o corpo.
[0017] Deve-se compreender que quaisquer características do aparelho de inspeção podem ser combinadas de qualquer maneira e/ou configuração desejável.
[0018] De acordo com os exemplos aqui, um dispositivo de detecção óptica é fornecido. O dispositivo de detecção óptica inclui um alvo óptico, que inclui um corpo sólido que inclui um material fluorescente. Uma objetiva direciona a luz de excitação para o alvo óptico e recebe emissão de fluorescência do alvo óptico. Um operador move a objetiva para uma região de interesse próxima ao alvo óptico. Uma memória para armazenar instruções de programa também faz parte do dispositivo de detecção óptica. Um processador executa as instruções de programa para detectar a emissão de fluorescência do alvo óptico em conexão com pelo menos um de alinhamento óptico ou calibração de um instrumento.
[0019] Opcionalmente, a objetiva pode direcionar a luz de excitação para o alvo óptico. O processador pode derivar informações de referência da emissão de fluorescência. O processador pode utilizar as informações de referência em conexão com pelo menos um de alinhamento óptico ou calibração do instrumento. O alvo óptico pode ser permanentemente montado em um local de calibração próximo à objetiva. O local de calibração pode ser separado dos canais de célula de fluxo dentro do instrumento. Opcionalmente, o alvo óptico inclui um material hospedeiro sólido e um material fluorescente incorporado no material hospedeiro sólido, o material hospedeiro sólido tendo uma energia de fônons predeterminada HOSTPE. O material fluorescente exibe um nível de energia de aterramento selecionado, um nível de energia de excitação alvo (TE) e um nível de energia inferior seguinte (NLL) espaçado por um intervalo de energia FMEG2 abaixo do nível de energia TE, em que uma proporção de FMEG2/HOSTPE é três ou mais.
[0020] O corpo sólido pode representar um substrato compreendendo um material hospedeiro sólido com o material fluorescente incorporado no material hospedeiro sólido. O corpo sólido pode representar pelo menos um dentre um epóxi ou polímero que inclui pontos quânticos que emitem fluorescência em uma ou mais bandas de emissão predeterminadas de interesse quando irradiadas pela luz de excitação.
[0021] Em um exemplo, o dispositivo de detecção óptica compreende ainda um revestimento antirreflexo formado no alvo óptico.
[0022] Deve-se compreender que quaisquer características do dispositivo de detecção óptica podem ser combinadas de qualquer maneira desejável. Além disso, deve- se compreender que qualquer combinação de características do dispositivo de detecção óptica e/ou do aparelho de inspeção pode ser usada, e/ou que quaisquer características de qualquer um ou de ambos esses aspectos podem ser combinadas com qualquer um dos exemplos aqui divulgados.
[0023] De acordo com os exemplos divulgados aqui, um método é fornecido. O método alinha uma objetiva de um instrumento com um alvo óptico que inclui um corpo sólido que inclui um material fluorescente. O método direciona a luz de excitação para o alvo óptico, detecta a emissão de fluorescência do alvo óptico como informação de referência e utiliza as informações de referência em conexão com pelo menos um de alinhamento óptico ou calibração do instrumento.
[0024] Opcionalmente, o método pode ainda compreender focar a luz de excitação em um ponto focal que pode estar abaixo de uma superfície superior do alvo óptico.
[0025] A operação de alinhamento pode compreender alinhar a objetiva com uma região reticular que inclui uma microestrutura localizada acima do alvo óptico e focalizar a luz de excitação em um primeiro ponto focal na microestrutura, e alinhar a objetiva com uma região não- reticular que é desprovida da microestrutura e focalizando a luz de excitação em um segundo ponto focal que está abaixo de uma superfície superior do alvo óptico. Opcionalmente, o material fluorescente pode compreender um elemento químico que compreende um íon de pelo menos um de érbio, hólmio ou praseodímio, e o material hospedeiro sólido compreende pelo menos um de Silicato, Germanato, InF3 ou ZBLAN (isto é, vidros de fluoreto de metal pesado, tais como ZrF4-BaF2-LaF3- AlF3-NaF).
[0026] Deve-se compreender que quaisquer características do método podem ser combinadas de qualquer maneira desejável. Além disso, deve-se compreender que qualquer combinação de características do método e/ou do dispositivo de detecção óptica e/ou do aparelho de inspeção pode ser usada, e/ou que quaisquer características de qualquer um ou de todos esses aspectos podem ser combinadas com qualquer uma das características dos exemplos aqui divulgados.
Breve Descrição dos Desenhos
[0027] A Figura 1A ilustra uma vista em perspectiva de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo neste documento, em que um alvo óptico é mostrado separado de um corpo que deve receber o alvo óptico.
[0028] A Figura 1B ilustra uma vista plana superior de um corpo formado de acordo com um exemplo alternativo.
[0029] A Figura 1C ilustra uma vista em perspectiva de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo alternativo, em que um alvo óptico e uma camada reticular são mostrados separados de um corpo que deve receber o alvo óptico e a camada reticular.
[0030] A Figura 2A ilustra uma vista em corte lateral do aparelho de inspeção da Figura 1A ao longo da linha 2A- 2A na Figura 1A, com o alvo óptico instalado de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0031] A Figura 2B ilustra uma vista lateral de um modelo do alvo óptico com uma objetiva posicionada em uma primeira posição de medição de acordo com um exemplo neste documento.
[0032] A Figura 2C ilustra uma vista lateral de um modelo do alvo óptico com a objetiva posicionada em uma segunda posição de medição de acordo com um exemplo neste documento.
[0033] A Figura 2D ilustra uma vista plana superior do aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo.
[0034] A Figura 2E ilustra uma vista em corte lateral de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo alternativo.
[0035] A Figura 2F ilustra uma vista em corte lateral de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo alternativo.
[0036] A Figura 3A ilustra um diagrama de banda de energia em conexão com um íon de érbio trivalente (Er3+) utilizado de acordo com exemplos aqui apresentados.
[0037] A Figura 3B ilustra um diagrama de nível de energia iônica associado a um íon de praseodímio trivalente (Pr3+) de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0038] A Figura 3C ilustra um diagrama de nível de energia iônica associado a um íon de hólmio trivalente (Ho3+) de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0039] A Figura 4 ilustra exemplos de medições de teste de intensidade correspondentes a diferentes cores de emissão de fluorescência coletadas em conexão com vários alvos ópticos de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0040] A Figura 5 ilustra os resultados de teste de um material hospedeiro sólido que foi formado por dopagem de um vidro de fluoreto de metal (ZBLAN) com concentrações predeterminadas de um íon de érbio trivalente de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0041] A Figura 6A ilustra uma vista em corte lateral de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo alternativo.
[0042] A Figura 6B ilustra uma vista lateral de uma porção de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo alternativo.
[0043] A Figura 6C ilustra uma vista lateral de uma porção de um aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo alternativo.
[0044] A Figura 7 ilustra um diagrama de blocos de um dispositivo de detecção óptica formado de acordo com um exemplo.
[0045] A Figura 8 mostra uma vista explodida de um exemplo de microfluorômetro para fins de demonstração de arranjo funcional para vários componentes ópticos de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0046] A Figura 9 ilustra um diagrama de blocos para um aparelho de detecção que pode utilizar um aparelho de inspeção de acordo com os exemplos aqui apresentados.
[0047] A Figura 10 ilustra um exemplo de fluxo de processo automatizado que pode ser executado utilizando um aparelho de inspeção de acordo com os exemplos aqui apresentados.
Descrição Detalhada
[0048] Os exemplos aqui divulgados descrevem alvos ópticos que utilizam corpos sólidos com material fluorescente nos mesmos. O alvo óptico pode ser usado para calibrar a óptica de sistemas ópticos baseados em fluorescência com um nível predeterminado de precisão e exatidão, tal como em escala nanométrica ou escala micrométrica etc., dependendo da propriedade óptica sendo medida. Um ou mais dos exemplos aqui divulgados proporcionam benefícios significativos. Por exemplo, um sistema de alvo de corpo sólido é relativamente fácil de fabricar em comparação com alvos convencionais à base de corantes líquidos e alvos de contrapartes fluídicas. Um sistema de alvo de corpo sólido apresenta uma vida útil relativamente longa, pois as peças não vazam ou fotodegradam-se com o tempo. Além disso, o sistema de alvo de corpo sólido não requer processos internos personalizados e, portanto, pode ser facilmente terceirizado para fornecedores. Além disso, o sistema de alvo de corpo sólido permite a emissão de fluorescência constante ao longo do tempo sem fotodegradação em uma determinada potência óptica, o que provê o potencial de um sistema de alvo de corpo sólido poder ser usado para medição de energia e calibração de energia de fontes de iluminação do instrumento enquanto no campo. A integração das funcionalidades acima de forma permanente em um sistema de sequenciamento permite o monitoramento remoto do sistema para melhorar o tempo de atividade do instrumento.
[0049] A Figura 1A ilustra uma vista em perspectiva de um aparelho de inspeção 100 formado de acordo com um exemplo divulgado no presente documento. O aparelho de inspeção 100 inclui um corpo 102 tendo superfícies de topo e de fundo 104, 106 que se estendem de forma geralmente plana uma em relação à outra. O corpo 102 pode incluir cantos arredondados que fazem a transição entre as laterais 108 e as extremidades frontal e posterior 110, 112. No presente exemplo, o corpo 102 é retangular, embora formas alternativas possam ser utilizadas. O aparelho de inspeção 100 é moldado e dimensionado para ser montado dentro de um instrumento que realiza medições e análises ópticas. A título de exemplo, o instrumento pode ser um instrumento de fluidos, embora os exemplos aqui divulgados possam ser utilizados com instrumentos ópticos não fluídicos. Como exemplos, o aparelho de inspeção 100 aqui descrito pode ser utilizado em conexão com instrumentos microfluídicos, semicondutores, de biotecnologia e da indústria de consumo. Por exemplo, o aparelho de inspeção 100 pode ser utilizado para o alinhamento de uma ferramenta semicondutora, tal como alinhadores de máscara e fotorrepetidores (steppers), para calibração de um sistema de visão mecânica, para estágios ópticos em aplicações, tais como tomografia de coerência óptica e imagiologia biológica baseada em fluorescência. Como outro exemplo, o aparelho de inspeção 100 pode ser utilizado em conexão com a calibração de ferramentas ópticas de consumo padrão, tais como microscópios de fluorescência.
[0050] Os exemplos aqui apresentados podem ser utilizados em conexão com sistemas de sequenciamento de próxima geração que utilizam vários métodos de fluorescência. Por exemplo, o aparelho de inspeção 100 pode ser utilizado em conexão com o instrumento MINISEQ®, instrumento HISEQ®, instrumento NEXTSEQ® e instrumento MISEQ® fornecidos por Illumina Inc. (San Diego, CA) e/ou em conexão com instrumentos fornecidos por outras empresas. De acordo com pelo menos alguns exemplos, o aparelho de inspeção 100 permite a calibração óptica de um instrumento sem a necessidade de partículas de referência fluorescentes ou corantes fluorescentes (tal como convencionalmente usado). Corantes e partículas de referência fluorescentes convencionais fornecem calibração para alguns dos fluoróforos mais frequentemente utilizados (por exemplo, Fluoresceína e Ficoeritrina). No entanto, as partículas e corantes de referência fluorescentes convencionais sofrem de estabilidade térmica e fotoestabilidade, vazamento e/ou falha mecânica.
[0051] De acordo com os exemplos aqui fornecidos, o aparelho de inspeção 100 pode ser utilizado como um alvo óptico de diagnóstico remoto integrado. O aparelho de inspeção 100 pode ser permanentemente montado dentro de um instrumento e posicionado para permitir que um detector dentro do instrumento execute medições ópticas sem ter que carregar manualmente qualquer ferramenta adicional. O aparelho de inspeção 100 pode ser utilizado, pelo instrumento, para fornecer informações de diagnóstico remoto em conexão com várias atividades. Por exemplo, o instrumento pode utilizar o aparelho de inspeção 100 para executar trajetórias de dados, tais como tendências em uma função de propagação de ponto de um instrumento, alinhamento a laser, calibração óptica e eficiência de transmissão óptica ao longo da vida do instrumento. Os dados podem ser coletados automaticamente, sem intervenção de usuário, e carregados para a nuvem, a fim de executar a depuração remota, realizar diagnósticos preditivos e tendências em vários instrumentos. O aparelho de inspeção 100 pode ser utilizado para avaliar vários aspectos do sistema óptico do instrumento, bem como aspectos dos estágios XYZ. Por exemplo, se os alinhamentos a laser estiverem desligados, o software pode automaticamente acionar os espelhos indicadores para alinhar o laser.
[0052] De acordo com alguns exemplos, um aparelho de inspeção 100 pode ser montado e enviado com cada instrumento, em que o instrumento inclui uma liberação de software atual de um aplicativo de inspeção que controla o instrumento para realizar vários testes com o aparelho de inspeção 100. Quando o aparelho de inspeção 100 é dimensionado para ser carregado e descarregado, o aparelho de inspeção 100 pode ser configurado como um aparelho de inspeção de tamanho normal que pode ser utilizado para medir métricas ópticas. O aparelho de inspeção de tamanho normal se unirá a um suporte de célula de fluxo e será utilizado para avaliar o alinhamento do suporte de célula de fluxo. O aparelho de inspeção de tamanho normal se estenderá por todo o comprimento de uma célula de fluxo de sequenciamento para permitir uma simulação de uma execução de sequenciamento. Opcionalmente, o aparelho de inspeção 100 pode ser reduzido em tamanho e montado dentro do instrumento em um local de preparação, adjacente às faixas de célula de fluxo. Quando o aparelho de inspeção 100 é permanentemente montado dentro do instrumento (com impacto reduzida), o instrumento pode realizar operações de inspeção sem a necessidade de carregar e descarregar o aparelho de inspeção 100. O aparelho de inspeção de impacto reduzido pode ser utilizado para realizar métricas ópticas.
[0053] Um alvo óptico 120 inclui superfícies alvo de topo e de fundo 107, 109 que são geralmente planas e orientadas paralelas entre si. Uma parede lateral 105 se estende em torno do alvo óptico 120. No presente exemplo, o alvo óptico 120 tem geralmente um formato cúbico retangular, embora seja reconhecido que formas alternativas podem ser utilizadas com base em uma aplicação particular. Como aqui explicado, o alvo óptico 120 representa uma estrutura do corpo sólido que inclui um material hospedeiro sólido e um material fluorescente incorporado no material hospedeiro sólido. O material hospedeiro sólido pode ser inteiramente ou pelo menos parcialmente transparente. Por exemplo, um grau de transparência no material hospedeiro sólido pode se basear, em parte, em uma intensidade desejada de emissões fluorescentes que são emitidas a partir do alvo óptico 120. A título de exemplo, o material hospedeiro sólido do substrato ou estrutura do corpo sólido pode representar um substrato de vidro ou outro material hospedeiro sólido tendo as propriedades mecânicas e ópticas desejadas, como aqui descrito.
[0054] Como exemplo, o material hospedeiro sólido pode ser vidro de fluoreto de índio. Por exemplo, o material hospedeiro sólido pode incluir pelo menos um de vidro, polímeros amorfos, materiais cristalinos, polímeros semicristalinos, vidro metálico, cerâmica e semelhantes. A Tabela 1 abaixo ilustra exemplos de materiais hospedeiros sólidos que podem ser utilizados dentro do substrato ou estrutura de corpo sólido. Como ilustrado na Tabela 1, o material hospedeiro sólido pode representar vidros de fluoreto de metal pesado (por exemplo, ZBLAN). O vidro de ZBLAN pode utilizar várias combinações com flúor, tais como ZrF4, BaF2, LaF3, AlF3 e NaF. Opcionalmente, o material hospedeiro sólido pode ser CaF2. Os materiais hospedeiros sólidos apresentam baixos níveis máximos de energia de fônons. De acordo com alguns exemplos, o material hospedeiro sólido pode apresentar uma energia de fônons máxima inferior ou igual a um número de onda predeterminado. Como outro exemplo, o material hospedeiro sólido pode apresentar uma energia de fônons máxima de ou entre cerca de 370 cm-1 e cerca de 525 cm-1. O material hospedeiro sólido pode ser formado por outros materiais que incluem baixa energia de fônons máxima e apresentam bandas de energia disponíveis nas localizações de interesse para obter fluorescência nas bandas de emissão que correspondem aos canais ópticos de interesse. TABELA 1
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[0055] O material fluorescente pode ser um elemento de terras raras, tal como íons terras raras: Tm3+ (455 nm), Ho3+ (550 nm), Tb3+ (540 nm), Eu3+ (611 nm), Sm3+ (550 nm), Pr3+ (488, 590 nm), Dy3+ (480 nm e 575 nm) ou Er3+ (550 nm e 660 nm); um elemento da série de actinídeos: U; íons de metais de transição: Ti3+, Cr2+/3+ etc. O material fluorescente pode ser distribuído de maneira fixa uniforme e homogênea através do material hospedeiro sólido, tal como para formar o vidro de Er-InF3. O material fluorescente emite em um ou mais canais de emissão de interesse. Por exemplo, o material fluorescente pode emitir em um comprimento de onda inferior a 1000 nm.
[0056] O material fluorescente pode ser provido em várias concentrações dentro do material hospedeiro sólido, onde a concentração do material fluorescente é gerenciada com base, em parte, em uma intensidade desejada de emissão de fluorescência a ser obtida em resposta a uma intensidade de luz de excitação esperada. No exemplo acima, quando o substrato hospedeiro é vidro de fluoreto de índio (InF3) dopado com íons de érbio trivalente, os íons de érbio trivalente podem ser providos em uma concentração de dopante a ou entre cerca de 0,1% e cerca de 10,0% e, por exemplo, a ou entre cerca de 0,5% e cerca de 6% por fração atômica. Como outro exemplo, a concentração de dopante de íons de érbio trivalente pode variar entre cerca de 1,0% e 3,0% +/ 0,01% em fração atômica. O material fluorescente apresenta uma intensidade de emissão selecionada que pode ser regulada ajustando a composição. Por exemplo, a intensidade de emissão e/ou cor podem ser variadas ajustando a concentração do material fluorescente, adicionando um dopante secundário (por exemplo, codopante) e/ou ajustando a composição do material hospedeiro sólido. Por exemplo, um primeiro dopante pode representar um dopante primário ou íon ativador, enquanto um dopante secundário pode ser adicionado para aumentar ou diminuir a intensidade de emissão do dopante primário. O dopante secundário representa um íon sensibilizador. A combinação de mais de um dopante pode melhorar a intensidade da fluorescência. Pela codopagem com um íon sensibilizador adicional, a intensidade de emissão pode ser aumentada por transferência de energia entre o íon sensibilizador e o íon ativador (por exemplo, Er). Por exemplo, Yb3+ ou Tm3+ pode ser usado como um íon sensibilizador quando Er3+é usado como íon ativador. Como outros exemplos, Yb, Ho e YF3 podem ser utilizados como íons sensibilizadores.
[0057] Opcionalmente, a combinação de mais de um dopante pode ser usada para diminuir a intensidade fluorescente de uma ou mais bandas de emissão. Pela codopagem com um íon sensibilizador adicional, a intensidade de emissão pode ser diminuída por transferência de energia entre o íon sensibilizador e o ativador (por exemplo, Er). Por exemplo, Tb/Eu pode ser codopado em Yb2O3, onde a transferência de energia de Tb para Eu resulta em mudanças de emissão de vermelho para verde. Como outro exemplo, Tm pode ser codopado com Tb ou Ho para promover o laser de ondas contínuas (cw) a 1.5 mícron (μm). Exemplos de combinações para codopagem são descritos em: “Properties of the 1.5 and 2.3 μm laser emissions of various Tm doped fluoride crystals codoped with Tb or Yb ions” publicado em OSA TOPS Vol. 26 Advanced Solid-State Lasers; “Ultraviolet and visible emissions of Er3+in KY(WO4)2 single crystals co-doped with Yb3+ions”, publicado no Journal of Luminescence 115 (2005) 131-137; “Color- tunable properties of Eu3+ - and Dy3+ -codoped Y2O3 phosphor particles”, publicado em Nanoscale Res Lett. 2012; 7(1):556; e o livro “Current Trends in Optical Amplifiers and Their Applications”, editado por Tien-Pei Lee, cujo conteúdo completo é aqui incorporado por referência em sua totalidade.
[0058] O material hospedeiro sólido e o dopante podem ser escolhidos de tal modo que a combinação apresente uma proporção de nível de energia desejada. Por exemplo, a combinação pode apresentar uma proporção de nível de energia de HOSTPE/FMET, onde o HOST PE representa a energia de fônons máxima do material hospedeiro sólido e FMET representa a transição de energia entre um nível de energia de emissão alvo e um nível de energia adjacente mais próximo do material fluorescente.
[0059] De acordo com os exemplos aqui divulgados, o material hospedeiro sólido e o material fluorescente apresentam uma razão do nível de energia de FMEG2/HOSTPE >= (>) 4, onde HOST PE representa a energia de fônons do material hospedeiro sólido e o FMEG2 representa a transição de energia entre um nível de energia de excitação alvo e um nível de energia inferior seguinte (NLL) do material fluorescente. A título de exemplo, a Tabela 2 é provida abaixo para mostrar uma relação para um exemplo de intervalo de energia de material fluorescente FMEG2 com vários materiais hospedeiros sólidos. Por exemplo, o material fluorescente pode representar um elemento de íon de érbio trivalente (Er3+), em que o nível de energia TE é o nível de energia 4F9/2 e o nível de energia NLL é o nível de energia 4I9/2. O intervalo de energia entre os níveis de energia 4F9/2 e 4I9/2 é um número de onda de 2900 cm-1. Na Tabela 2, exemplos de materiais hospedeiros sólidos incluem silicato, germanato e ZBLAN que têm energias de fônons máximas de 1100 cm-1, 900 cm-1 e 500 cm-1, respectivamente. A proporção de nível de energia para o íon de érbio trivalente (Er3+) e os materiais hospedeiros sólidos silicato, germanato e ZBLAN (FMEG2/HOSTPE) são 3, 4 e 6, respectivamente, enquanto as eficiências quânticas são de cerca de 0,22%, 14% e 90%, respectivamente. A “eficiência quântica” (Q.E.) é uma razão entre o número de fótons fluorescentes emitidos e um número de fótons de luz de excitação incidentes. Como é evidente na Tabela 2, ZBLAN apresenta um elevado grau de eficiência quântica em comparação com silicato e germanato para o material fluorescente particular Er3+. Opcionalmente, silicato e germanato podem ser providos com maior eficiência quântica do que o ilustrado na Tabela 2, quando um material fluorescente diferente é utilizado como dopante. Para vidro de InF3 dopado com Er3+, a razão do nível de energia é 6, correspondendo a uma eficiência quântica de cerca de 90%. É reconhecido que outros materiais fluorescentes apresentaram eficiências quânticas diferentes com os materiais hospedeiros sólidos listados. TABELA 2
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[0060] Com referência contínua à Figura 1A, o corpo 102 pode compreender alumínio ou outro material com propriedades mecânicas e ópticas semelhantes. O corpo 102 pode ser formado através de um processo de moagem ou outro processo de fabricação que forneça tolerâncias desejadas para os vários rebordos, paredes, cavidades etc. aqui discutidas. O corpo 102 inclui uma região de inserção 118 provida através da superfície superior 104. Uma bolsa central 114 e canais 116 são providos dentro de uma área interna da região de inserção 118. A bolsa central 114 é configurada para receber o alvo óptico 120. O alvo óptico 120 pode ser fixado dentro da bolsa 114 de várias maneiras, tal como com um adesivo. Opcionalmente, a bolsa 114 pode ser formada com características periféricas que se encaixam de forma segura com as paredes periféricas do alvo óptico 120 (por exemplo, por pressão). A região de inserção 118 é configurada para receber uma camada de vidro (não mostrada na Figura 1A) ou outro material transparente (isto é, camada transparente) que cobre o alvo óptico 120 na bolsa 114. Os canais 116 recebem um adesivo que adere à camada de vidro e ao corpo 102, cobrindo e vedando hermeticamente o alvo óptico 120 do ambiente externo. De acordo com pelo menos alguns exemplos, a camada de vidro pode ter microestruturas nela formadas, definindo assim uma camada reticular (por exemplo, 122 na Figura 2A). Opcionalmente, a camada de vidro pode ser totalmente omitida e o alvo óptico 120 pode ser exposto a partir da superfície superior 104 do corpo 102.
[0061] No exemplo da Figura 1A, a bolsa central 114 é alongada e posicionada para se estender em uma direção longitudinal ao longo de um comprimento do corpo 102. Os canais 116 são formados ao longo de lados opostos da bolsa 114. Os canais 116 incluem uma ou mais portas de entrada/saída 117 no fundo, as quais se estendem do fundo dos canais 116 para a superfície de fundo 106 do corpo 102. As portas de entrada/saída 117 podem ser utilizadas para injetar o adesivo nos canais 116 depois o vidro de topo ter sido inserido na região de inserção 118.
[0062] Opcionalmente, o alvo óptico 120 pode ser utilizado como um aparelho de inspeção autônomo sem microestruturas ou outros padrões nele formados ou fornecidos próximo a ele. Por exemplo, o alvo óptico 120 pode simplesmente ser montado diretamente em uma célula de fluxo e/ou dentro de um instrumento sem quaisquer outras estruturas de suporte.
[0063] A Figura 1B ilustra uma vista plana de topo de um corpo 202 formado de acordo com um exemplo alternativo. O corpo 202 inclui uma superfície superior 204 que inclui uma região de inserção 218 nela formada. A região de inserção 218 é rasa e se estende em uma profundidade para baixo no corpo 202, onde a profundidade geralmente corresponde à espessura de uma camada de vidro (por exemplo, camada reticular) a ser recebida na região de inserção 218. No exemplo da Figura 1B, a região de inserção 218 é geralmente quadrada ou retangular, embora formas alternativas possam ser utilizadas. Além disso, no exemplo da Figura 1B, a região de inserção 218 tem uma profundidade geralmente uniforme/comum que corresponde à espessura da camada de vidro. No entanto, a região de inserção 218 pode ter profundidades variadas em suas diferentes regiões, tal como quando é desejável utilizar uma camada de vidro com porções tendo diferentes espessuras e/ou peças separadas para formar a camada de vidro.
[0064] O corpo 202 também inclui uma bolsa 214 geralmente centralizada dentro da região de inserção 218. A bolsa 214 é moldada e dimensionada para receber o alvo óptico 120. A bolsa 214 se estende em uma profundidade predeterminada abaixo de uma profundidade da região de inserção 218. Um canal 216 é provido dentro da região de inserção 218 e posicionado substancialmente circundante à bolsa 214. O canal 216 corresponde geralmente ao canal 116 na Figura 1A, exceto que o canal 216 é contínuo para circundar a bolsa 214. O canal 216 inclui portas de entrada/saída 217 que representam orifícios que se estendem através do corpo 202 para a sua superfície de fundo. As portas de entrada/saída 217 podem ser utilizadas para acessar o interna da camada de vidro uma vez inseridas e para inserir um adesivo no canal 216.
[0065] Em um exemplo, o canal 216 também inclui uma série de bolsas de alívio de pressão 221 distribuídas sobre o canal 216. Como explicado abaixo em maiores detalhes, as bolsas de alívio de pressão 221 aliviam a tensão induzida na camada de vidro pelo silicone adesivo adicionado ao canal 216. Mais especificamente, quando o silicone é introduzido no canal 216 através das portas de entrada/saída 217, o silicone atravessa, pelo menos parcialmente, as bolsas 221, prendendo assim pequenas quantidades de ar em cada uma das bolsas 221. Com a cura do silicone, ele contrai, introduzindo assim uma força de estiramento/encolhimento sobre a camada reticular e as paredes circundantes do canal 216. O ar aprisionado nas bolsas 221 forma uma primeira região de alívio para o silicone, reduzindo assim a força de estiramento aplicada pelo silicone na camada reticular.
[0066] A bolsa 214 e o canal 216 são separados pelo rebordo interno 215 que, no exemplo da Figura 1B, também é retangular. É reconhecido que qualquer uma das geometrias quadradas ou retangulares ilustradas na Figura 1B pode ser modificada para se assemelhar a várias formas alternativas. O canal 216 é circundado em seu perímetro externo por um rebordo externo 219. Os rebordos interno e externo 215 e 219 formam uma prateleira que recebe a camada de vidro.
[0067] Quando montado, o alvo óptico 120 é inserido na bolsa 214 e pode ser nela retido com um adesivo, por interferência friccional entre as paredes da bolsa 214 e as laterais do alvo óptico 120, e semelhantes. Uma vez que o alvo óptico 120 é inserido na bolsa 214, a camada de vidro é inserida na região de inserção 218 até repousar nos rebordos interno e externo 215, 219. De acordo com alguns exemplos aqui descritos, a região de inserção 218 recebe uma camada transparente (por exemplo, formada de vidro e, portanto, também referida como a camada de vidro), que funciona como uma camada reticular (por exemplo, ver 122 na Figura 2A). A camada reticular é vedada na região de inserção 218 para evitar que contaminantes entrem na bolsa 214 após a conclusão da montagem. Por exemplo, os usuários finais podem limpar o aparelho de inspeção periodicamente com produtos de limpeza (por exemplo, álcool). Os exemplos aqui apresentados utilizam um adesivo resistente a álcool, que é injetado no canal 216 para ligar a camada reticular ao corpo 202, em que o adesivo suporta bem a exposição ao álcool. Por exemplo, o adesivo pode ser silicone, que é altamente estável em álcool, enquanto que os adesivos de cura UV tendem a romper em álcool. O silicone é injetado até os canais 116 estarem preenchidos. No entanto, o silicone pode apresentar “desgaseificação” durante a cura.
[0068] Os exemplos aqui apresentados isolam a bolsa 214 e o alvo óptico 120 dos subprodutos do processo de desgaseificação. Para fazê-lo, uma vez inserida a camada reticular na região de inserção 218 e assentamento nos rebordos interno e externo 215, 219, uma barreira de desgaseificação 213 é formada em torno da interface entre a camada reticular e o rebordo interno 215. Uma barreira de desgaseificação 211 também é formada sobre a interface entre a camada reticular e o rebordo externo 219. As barreiras de desgaseificação 213, 215 podem ser formadas pela injeção de uma ferramenta através de uma ou mais portas de entrada/saída 217 e depositando um volume predeterminado de um adesivo de barreira ao longo da borda da interface entre a camada reticular e a borda interna 215, e ao longo da borda da interface entre a camada reticular e o rebordo externo 219. Por exemplo, o adesivo de barreira pode ser um adesivo de cura UV de baixa viscosidade (por exemplo, 300 cp). Após aguardar um período de tempo predeterminado, o adesivo de barreira flui através dos rebordos interno e externo 215 e 219 para formar camadas de ligação finas entre o rebordo interno 215, o rebordo externo 219 e a camada reticular (representada pelas linhas tracejadas 211, 213 como barreiras de desgaseificação). A camada reticular estará em um estado livre de tensão e puxada para baixo até os rebordos interno e externo 215, 219. A cura por UV neste estado mantém a camada reticular plana e corretamente posicionada sem usar quaisquer dispositivos de fixação que possam dobrar a camada reticular. Adicionalmente, a barreira de desgaseificação 213 no rebordo interno 215 evita que qualquer desgaseificação de silicone entre na bolsa 214.
[0069] A Figura 1C ilustra uma vista em perspectiva de um aparelho de inspeção 250 formado de acordo com um exemplo alternativo. O aparelho de inspeção 250 inclui um corpo 252, um alvo óptico 270 e uma camada reticular 272. O corpo 252 inclui uma bolsa 264 geralmente centralizada dentro de uma região de inserção 268. A bolsa 264 é moldada e dimensionada para receber o alvo óptico 270. Um canal 266 é provido dentro da região de inserção 268 e posicionado para substancialmente circundar a bolsa 264. O canal 266 inclui portas de entrada/saída 267. A região de inserção 268 inclui um rebordo interno 265 e um rebordo externo 269 que são dispostos de maneira coplanar e posicionados para receber uma superfície inferior da camada reticular 272. O corpo 252 é formado de maneira a manter um montante desejado de planicidade na camada reticular 272. A manutenção de um montante desejado de planicidade na camada reticular 272 é benéfica uma vez que algumas calibrações ópticas utilizam uma região plana do padrão de cromo. Quando o silicone cura, pode encolher, o que pode puxar a camada reticular 272 para dentro do canal 266, a menos que seja corrigido de outro modo. Se a camada reticular 272 for puxada para dentro dos canais 266, uma parte central da camada reticular 272 pode se curvar para cima na região sobre o alvo óptico 270. Além disso, a fixação do vidro superior (camada reticular 272) em posição durante a cura do adesivo pode dobrar a camada reticular 272 de modo permanente quando o adesivo é curado neste estado.
[0070] De acordo com exemplos apresentados aqui, a superfície superior da camada reticular 272 é mantida com um montante desejado de planicidade/geometria planar. Para fazê-lo, o canal 266 é provido uma série de bolsas de alívio de pressão 271 distribuídas em torno do canal 266. As bolsas de alívio de pressão 271 aliviam a tensão induzida na camada reticular 272 pelo adesivo de silicone adicionado ao canal 266 durante o processo de cura. Alguns dos exemplos aqui divulgados evitam que o silicone, ao curar, puxe a camada reticular 272 para dentro do canal 266. O adesivo de cura por UV (barreiras 211, 213 na Figura 1B) mantém a camada reticular 272 para baixo em ambos os lados do canal 266, evitando assim a dobra (ou pelo menos reduzindo substancialmente a flexão) da camada reticular 272. O potencial de dobra da camada reticular 272 é ainda mais reduzido deixando parte do canal 266 sem restrições, de modo que o silicone possa encolher sem puxar a camada reticular 272. Isto pode ser conseguido fazendo bolsas periódicas 271 (orifícios) no fundo do canal 266. Quando o silicone é escoado através do canal 266, o ar é retido dentro das bolsas 271. Quando o silicone cura, as bolhas de ar ficam livres para expandir para o canal 266 à medida que o silicone encolhe. É muito mais fácil puxar a bolha de ar para dentro do canal 266 do que puxar a camada reticular 272 para dentro do canal 266, de modo que a camada reticular 272 não se deforma durante a cura.
[0071] Opcionalmente, o corpo 252 pode incluir um ou mais recursos de montagem 251, tais como aberturas providas em suas extremidades opostas. Os recursos de montagem 251 recebem um componente de acoplamento no instrumento para posicionar o aparelho de inspeção 250 em um local desejado. No exemplo da Figura 1C, os recursos de montagem 251 representam orifícios que recebem pinos correspondentes. Recursos de montagem alternativos ou adicionais podem ser utilizados.
[0072] Um processo geral para a montagem do aparelho de inspeção 250 será descrito. O alvo óptico 270 é inserido na bolsa 264. No exemplo da Figura 1C, as extremidades opostas da bolsa 264 incluem cavidades 263 que facilitam a introdução de um adesivo. Por exemplo, uma ferramenta (por exemplo, uma seringa) carregada com adesivo pode ser inserida nas cavidades 263 nas extremidades do alvo óptico 270. O adesivo é introduzido a partir da ferramenta e deixado fluir/escoar, através da força capilar, ao longo da superfície de fundo do alvo óptico 270, pelo menos parcialmente através dos rebordos de bolsa de fundo 259. As forças capilares puxam o alvo óptico 270 contra o fundo dos rebordos da bolsa 259, mantendo assim o alvo óptico 270 a uma profundidade desejada dentro da bolsa 264. Opcionalmente, quando o adesivo representa um adesivo curado por UV, luz UV pode ser introduzida neste ponto para curar o adesivo.
[0073] A camada reticular 272 é carregada na região de inserção 268, com um perímetro da região de inserção 268 encostado em um perímetro externo da camada reticular 272. O corpo 252 inclui uma ou mais cavidades 249 em torno do perímetro da região de inserção 268, de tal modo que, uma vez que a camada reticular 272 é posicionada no lugar, as cavidades 249 são distribuídas sobre um perímetro da camada reticular 272. Uma vez a camada reticular 272 é montada na região de inserção 268, uma ferramenta de distribuição de adesivo (por exemplo, um distribuidor de adesivo pneumático carregado com uma seringa) pode ser utilizado para introduzir uma quantidade controlada de adesivo em um ou mais pontos em torno do perímetro da camada reticular 272. Por exemplo, uma ponta de uma seringa pode ser inserida nas cavidades 249 nos cantos da camada reticular 272. Uma quantidade predeterminada de adesivo é introduzida. O adesivo é puxado, através de forças capilares, ao longo da interface entre a camada reticular 272 e o rebordo externo 269. A força capilar faz com que o adesivo flua/escoe ao longo do rebordo externo 269, sem fluir sobre a porção da camada reticular 272 próxima ao alvo óptico 270. As forças capilares puxam a camada reticular 272 contra o rebordo externo 269, mantendo assim a camada reticular 272 a uma profundidade desejada dentro da região de inserção 268. Opcionalmente, quando o adesivo representa um adesivo curado por UV, a luz UV pode ser introduzida neste ponto para curar o adesivo.
[0074] Adicionalmente ou alternativamente, o adesivo pode ser introduzido no rebordo interno 265. O adesivo pode ser introduzido no rebordo interno 265 antes ou depois de a camada reticular 272 ser inserida na região de inserção 268. Por exemplo, uma ou mais gotas do adesivo podem estar localizadas no rebordo interno 268 antes de a camada reticular 272 ser inserida. Opcionalmente, uma ferramenta de distribuição de adesivo pode ser utilizada para introduzir adesivo no rebordo interno 265 após a inserção da camada reticular 272. Por exemplo, uma ponta de uma seringa pode ser inserida através de uma ou mais das portas de entrada/saída 267, e seringa pode introduzir uma quantidade predeterminada de adesivo. O adesivo é puxado, através de forças capilares, ao longo da interface entre a camada reticular 272 e o rebordo interno 265. A força capilar faz com que o adesivo flua/escoe ao longo do rebordo interno 265, sem fluir sobre a porção da camada reticular 272 próxima ao alvo óptico 270. As forças capilares puxam a camada reticular 272 contra o rebordo interno 265, mantendo assim a camada reticular 272 a uma profundidade desejada dentro da região de inserção 268. Opcionalmente, quando o adesivo representa um adesivo curado por UV, luz UV pode ser introduzida neste ponto para curar o adesivo.
[0075] Um adesivo (por exemplo, silicone) é introduzido no canal 266 através de uma ou mais das portas de entrada/saída 267. Por exemplo, as portas de entrada/saída 267 em um ou mais cantos do canal 266 podem ser utilizadas como uma entrada para introduzir adesivo, enquanto as portas de entrada/saída 267 em um ou mais outros cantos do canal 266 formam uma saída para permitir que o ar saia do canal 266. Como explicado acima, conforme o adesivo flui através do canal 266, e o adesivo atrai as bolsas 271. As bolsas 271 fornecem posteriormente um alívio de ar para encolhimento conforme o adesivo é curado.
[0076] A Figura 2A ilustra uma vista em corte lateral do aparelho de inspeção 100 da Figura 1A ao longo da linha 2A-2A na Figura 1A, com o alvo óptico 120 instalado. A Figura 2A ilustra o alvo óptico 120 instalado na bolsa 114, e uma camada transparente, representando uma camada reticular 122, montada na região de inserção 118. A camada reticular 122 pode ter diferentes regiões a serem usadas em conexão com diferentes tipos de operações de alinhamento e/ou testes de calibração. Por exemplo, como discutido abaixo em relação à Figura 2D, a camada reticular 122 pode incluir um ou mais “mosaicos”, representando regiões em que a objetiva (200 na Figura 2D) é posicionada para coletar informações em conexão com várias operações. A título de exemplo, a camada reticular 122 pode incluir um ou mais mosaicos de qualidade de imagem, mosaicos de distorção, mosaicos claros, pontos de referência e semelhantes. A objetiva é posicionada em relação a vários mosaicos para coletar informações em conexão com a realização de vários testes. A camada reticular 122 pode também ser utilizada para monitorizar a uniformidade e posição do perfil espacial de excitação. A camada reticular 122 pode ser formada a partir de um substrato portador claro (por exemplo, vidro) com várias microestruturas 123 providas e formadas em um ou mais padrões predeterminados. As microestruturas 123 são fornecidas em um ou mais mosaicos/áreas, onde a objetiva é posicionada em conexão com as operações e testes de calibração correspondentes. Exemplos de várias operações e testes de calibração são descritos abaixo em conexão com a Figura 10. Por exemplo, a microestrutura 123 pode compreender crômio ou outra composição opaca, em que a composição apresenta uma quantidade desejada de opacidade (por exemplo, parcial ou totalmente opaca) à luz de excitação e/ou uma ou mais bandas de emissão de fluorescência de interesse. Por exemplo, uma camada de crômio pode ser depositada através de várias técnicas sobre a superfície da camada reticular 122, com diferentes regiões do crômio formando padrões diferentes (também referidos como “cromo” ou “padrão de cromo”) a serem utilizados em conexão com diferentes operações de alinhamento e/ou calibração, conforme descrito aqui. A microestrutura 123 pode ser moldada com vários padrões, tais como tiras, pontos, orifícios e semelhantes. Opcionalmente, a microestrutura 123 pode ser provida como uma camada sólida com o padrão predeterminado representado pela abertura ou intervalos através da microestrutura 123 que formam canais, orifícios e semelhantes. A microestrutura 123 pode ser provida em uma superfície superior e/ou inferior da camada reticular 122, onde as superfícies superior e inferior são designadas em relação à objetiva do instrumento. Por exemplo, a superfície superior representa a superfície que está próxima da objetiva, enquanto a superfície inferior representa a superfície que está distal à objetiva. Alternativamente, a estrutura reticular pode ser modelada diretamente no substrato fluorescente sólido (por exemplo, ver Figura 2E) para formar uma estrutura monolítica. Neste exemplo, a estrutura reticular está em contato com o alvo óptico 120 que aumenta o acoplamento da iluminação de excitação ao alvo óptico e, da mesma forma, aumenta o acoplamento da fluorescência do alvo óptico 120 à estrutura reticular, tal que a intensidade de luz emitida atinge um nível desejado (por exemplo, é maximizada). Opcionalmente, a camada reticular 122 pode ser totalmente omitida. Opcionalmente, um espaçamento entre a camada reticular 122 e o alvo óptico 120 pode ser ajustado para prover aberrações esféricas.
[0077] No exemplo mostrado na Figura 2A, a microestrutura 123 inclui primeira e segunda regiões reticulares 115, 117 que são separadas por uma região central 119. A região central 119 é desprovida de microestruturas 123.
[0078] Como mostrado na Figura 2A, um revestimento antirreflexo 121 pode ser formado em uma superfície de pelo menos um dentre a camada transparente (camada reticular 122) ou alvo óptico 120. O revestimento antirreflexo 121 pode ser formado em qualquer superfície voltada para uma abertura de margens entre a camada reticular 122 e o alvo óptico 120. Em um exemplo, o revestimento antirreflexo 121 é posicionado na superfície do alvo óptico 120. Em outro exemplo, o revestimento antirreflexo 121 é posicionado na superfície da camada reticular 122, incluindo nas microestruturas 123. Ainda em outro exemplo, o revestimento antirreflexo 121 é posicionado na superfície do alvo óptico 120 e na superfície da camada reticular 122, incluindo nas microestruturas 123.
[0079] Para formar um exemplo do revestimento antirreflexo 121, um material antirreflexo pode ser aplicado à superfície do alvo óptico 120 que deve estar voltada para a abertura de margens 124 quando o alvo óptico 120 está posicionado na bolsa 114. Para formar outro exemplo do revestimento antirreflexo 121, as microestruturas 123 podem ser formadas na superfície da camada transparente (isto é, camada reticular 122) e, então, o material antirreflexo pode ser aplicado à superfície.
[0080] O(s) revestimento(s) antirreflexo 121 podem ser incluídos para reduzir ou eliminar a interferência óptica que pode ocorrer da luz refletindo entre a superfície do alvo óptico 120 e a camada reticular 122 na abertura de margem 124. Como resultado, as margens ou padrões de interferência óptica podem ser reduzidos ou eliminados das imagens que são obtidas quando se utiliza o aparelho e dispositivo aqui divulgados.
[0081] Embora os revestimentos antirreflexo 121 sejam mostrados como camadas únicas, deve-se compreender que uma única camada pode ser usada ou que múltiplas camadas podem ser usadas para alcançar o efeito antirreflexo desejável. Por exemplo, múltiplas camadas podem ser empilhadas para obter um mínimo ou nenhum reflexo na banda de emissão/comprimento(s) de onda de interesse. Por exemplo, um revestimento antirreflexo multicamadas 121 pode apresentar de 0% de refletância a 1% de refletância em comprimentos de onda que variam de cerca de 520 nm a cerca de 700 nm e pode apresentar de 0% de refletância a cerca de 5% de refletância em comprimentos de onda variando de cerca de 500 nm a cerca de 520 nm, e pode também apresentar de 0% de refletância a cerca de 9% de refletância em comprimentos de onda variando de cerca de 700 nm a cerca de 1000 nm. Assim, as propriedades antirreflexo do(s) revestimento(s) antirreflexo 121 podem não ser as mesmas para diferentes comprimentos de onda, e podem variar dependendo da aplicação em que o aparelho ou dispositivo está sendo utilizado.
[0082] Exemplos de materiais antirreflexo adequados que podem ser usados para formar o(s) revestimento(s) antirreflexo 121 incluem qualquer material transparente com um índice de refração igual à raiz quadrada do índice de refração do substrato (por exemplo, alvo óptico 120 ou camada reticular 122), em que o material é colocado. Alguns exemplos de materiais antirreflexo incluem fluoreto de magnésio (MgF2), fluoropolímeros, nanopartículas de sílica mesoporosas, camadas alternadas de sílica e um material com maior índice de refração, ou outros materiais antirreflexo que apresentam a propriedade antirreflexo desejável dentro da banda de emissão/comprimentos de onda desejáveis sendo usados.
[0083] No presente exemplo, a região de inserção 118 é formada com um rebordo de inserção 126 e uma parede de inserção 127 que são formados no corpo 102. O rebordo de inserção 126 é espaçado uma distância predeterminada abaixo da superfície superior 104 do corpo 102 e se estende para dentro por uma distância predeterminada. O rebordo de inserção 126 define uma profundidade da região de inserção 118, onde a profundidade corresponde a uma espessura da camada reticular 122. Por exemplo, o rebordo de inserção 126 pode se estender para dentro por uma distância suficiente para suportar a camada reticular 122. Como exemplo, um adesivo pode ser aplicado ao longo do rebordo de inserção 126 para reter a camada reticular 122 em uma posição desejada. O rebordo de inserção 126 pode ter um comprimento que é determinado em parte para permitir que o adesivo se espalhe pelo rebordo de inserção 126 sem transbordar para dentro da bolsa 114. A parede de rebordo 127 é moldada e dimensionada para se estender em torno de um perímetro da região de inserção 118. A região de inserção 118 é formada em contínuo com a bolsa 114.
[0084] A bolsa 114 é delimitada e definida por um rebordo de bolsa 128 e uma parede de bolsa 129. O rebordo de bolsa 128 é espaçado uma distância predeterminada abaixo do rebordo de inserção 126 e se estende para dentro por uma distância predeterminada. Por exemplo, o rebordo de bolsa 128 pode se estender para dentro por uma distância suficiente para suportar o alvo óptico 120. Como exemplo, um adesivo pode ser aplicado ao longo do rebordo de bolsa 128 para manter o alvo óptico 120 em uma posição desejada. O rebordo de bolsa 128 pode se estender para dentro por um comprimento que é determinado em parte para permitir que o adesivo se espalhe pelo rebordo de bolsa 128 sem transbordar para um poço de difusão 130. A bolsa 114 é espaçada para dentro do corpo 102, de tal modo que a bolsa 114 esteja centralizada no corpo 102 para evitar que o adesivo fique sob a região central 119 do alvo óptico 120.
[0085] A parede de bolsa 129 é moldada e dimensionada para corresponder a um formato do alvo óptico 120. A parede de bolsa 129 tem uma altura que se estende do rebordo de bolsa 128 até o rebordo de inserção 126. A altura 129A da parede de bolsa 129 está a uma distância predeterminada maior do que uma altura 120A do alvo óptico 120, de tal modo que, quando o alvo óptico 120 é inserido e repousa firmemente contra o rebordo de bolsa 128, uma superfície superior do alvo óptico 120 é localizada abaixo de um plano do rebordo de inserção 126. A superfície superior do alvo óptico 120 está localizada abaixo do plano do rebordo de inserção 126 por uma espessura de uma abertura de margens 124. A abertura de margens 124 corresponde a uma distância entre a superfície superior do alvo óptico 120 (ou um revestimento antirreflexo 121) e uma superfície de fundo da camada reticular 122 (ou um revestimento antirreflexo 121). A abertura de margens 124 é suficientemente grande para evitar margens de interferência. Margens de interferência podem ocorrer quando a camada reticular 122 e o alvo óptico 120 entram em contato diretamente um com o outro em um ou mais pontos. A abertura de margens 124 é suficientemente grande para evitar o contato direto entre o alvo óptico 120 e a camada reticular 122. A abertura de margens 124 é suficientemente pequena para evitar a introdução de propriedades ópticas adversas à medida que a luz passa entre a camada reticular 122 e o alvo óptico 120. Por exemplo, se a abertura de margens 124 fosse excessivamente grande, uma quantidade excessiva de luz poderia ser perdida ao passar através da abertura de margens 124. A abertura de margens 124 evita perda indevida de luz dentro da abertura de margens 124 conforme a luz passa entre a camada reticular 122 e alvo óptico 120. Por exemplo, a abertura de margens 124 pode ter uma espessura de ou entre cerca de 10 μm e cerca de 100 μm e, em um exemplo, uma espessura de cerca de 30 μm ( + /- 20 μm). Opcionalmente, a abertura de margens 124 pode ter uma espessura diferente desde que uma quantidade de perda de luz permaneça dentro de um limite de perda de luz predeterminado (por exemplo, menor ou igual a cerca de 20% da intensidade da luz de entrada). Opcionalmente, a camada reticular 122 e o alvo óptico 120 podem experimentar uma quantidade mínima controlada de contato que pode introduzir pequenas margens de interferência que não afetam indevidamente o uso do alvo óptico 120. Como mencionado acima, as margens de interferência podem ser ainda reduzidas ou eliminadas incluindo o revestimento antirreflexo 121 em um ou em ambos o alvo óptico 120 e a camada reticular 122.
[0086] Opcionalmente, um fluido de correspondência de índice ou epóxi de correspondência de índice pode ser fornecido para preencher a abertura de margens 124 para reduzir o potencial de movimento entre a camada reticular 122 e o alvo óptico 120 ao longo do tempo. Pelo menos determinados epóxis de correspondência de índice podem sofrer ligeiras alterações na cor (por exemplo, descoloração) ao longo do tempo, o que pode ser indesejável em pelo menos determinadas aplicações. Além disso, existe um potencial de que um fluido de correspondência de índice pode vazar da abertura de margens 124 ao longo do tempo. Consequentemente, existe o potencial de que pelo menos determinados fluidos e/ou epóxis de correspondência de índice podem causar a alteração da intensidade de emissão de fluorescência ao longo do tempo. Por exemplo, ao longo do tempo, o fluido ou epóxi de correspondência pode diminuir ligeiramente a intensidade da luz de excitação que incide sobre o alvo óptico 120 e/ou a intensidade da emissão fluorescente que atravessa a abertura de margens 124. Consequentemente, em pelo menos alguns exemplos, a utilização de ar dentro da abertura de margens 124 pode representar pelo menos um aspecto para manter uma intensidade constante da fluorescência emitida a partir do aparelho de inspeção 100. Além disso, a adição de um fluido ou epóxi de correspondência de índice pode introduzir uma etapa/complexidade extra ao processo de fabricação que não está, caso contrário, presente quando a abertura de margens 124 é preenchida com ar.
[0087] A bolsa 114 é unida com um poço de difusão 130 localizada abaixo da bolsa 114 (distal à objetiva 200, mostrada na Figura 2B), e abaixo do alvo óptico 120 quando inserido na bolsa 114. O poço de difusão 130 está localizado abaixo da bolsa 114 e é centralizado dentro do alvo óptico 120. O poço de difusão 130 é configurado para receber luz que passa através do alvo óptico 120. A luz torna-se progressivamente desfocada ou difusa à medida que a luz atravessa o poço de difusão 130 até entrar em contato com um fundo de poço 132. Quando a luz confronta o fundo de poço 132, a luz se difundiu para um grau desejado suficiente para evitar a fotodescoloração do fundo de poço 132.
[0088] A bolsa 114 tem uma altura que é dimensionada para fornecer uma distância desejada (por exemplo, uma distância máxima) entre um ponto focal da luz (dentro do alvo óptico 120) e uma parte de fundo do corpo 120. O poço de difusão 130 inclui um fundo de poço 132 que pode ser fornecido com um acabamento ou revestimento preto à base de pigmento para facilitar a prevenção à fotodescoloração e para gerenciar a refletividade dentro de um nível desejado (por exemplo, menor ou igual a cerca de 6%). Por exemplo, o acabamento preto à base de pigmento pode representar um enegrecimento eletrolítico usando sais metálicos inorgânicos, tais como ANOBLACKTM EC, fornecido por Anoplate Corp. de Syracuse, NY. De acordo com exemplos divulgados aqui, o acabamento preto é fornecido utilizando um pigmento, e não um corante, pois os corantes pretos possuem moléculas grandes (em relação ao tamanho da molécula para os pigmentos) que são mais suscetíveis a serem quebradas ao longo do tempo com a exposição à luz de excitação. Os pigmentos, utilizados para formar o acabamento preto, de acordo com pelo menos alguns exemplos, são formados por moléculas menores que são menos susceptíveis à luz de excitação e não são quebradas ao longo do tempo. Como exemplo, o pigmento pode ser óxido de níquel preto enriquecido com fósforo que forma um acabamento preto, tem um tamanho de molécula relativamente pequeno que não é susceptível à quebra pela luz de excitação e, assim, mantém uma refletividade relativamente constante. Além disso, o pigmento pode ser escolhido para gerar baixa fluorescência no revestimento, porque uma baixa fluorescência inicial no revestimento significará que a fluorescência do revestimento não diminuirá muito ao longo do tempo.
[0089] Opcionalmente, várias outras porções da superfície do corpo 102 (por exemplo, as superfícies superior e/ou de fundo 104, 106, as laterais 108 e/ou as extremidades dianteira e traseira 110, 112) podem ser cobertas com o acabamento ou revestimento.
[0090] A Figura 2B ilustra uma vista lateral de um modelo do alvo óptico 120 com uma objetiva 200 posicionada em uma primeira posição de medição de acordo com um exemplo neste documento. A Figura 2C ilustra uma vista lateral de um modelo do alvo óptico 120 com a objetiva 200 posicionada em uma segunda posição de medição de acordo com um exemplo neste documento. As Figuras 2B e 2C ilustram a objetiva 200 posicionada nos primeiros e segundos locais de medição, respectivamente, em relação ao aparelho de inspeção 100. Os modelos das Figuras 2B e 2C ilustram o corpo 102, o alvo óptico 120, a camada reticular 122 e o poço de difusão 130, entre outras estruturas, embora para simplificar a ilustração, a abertura de margens 124 e outras características da Figura 2A não sejam ilustradas em detalhes.
[0091] Na Figura 2B, o aparelho de inspeção 200 é posicionado próximo à região central 119 da camada reticular 122, tal como em conexão com a realização de operações de medição de excitação. Quando a objetiva 200 está posicionada dentro da região central 119, a luz de excitação 202 evita as microestruturas 123 nas regiões reticulares 115, 117. A objetiva 200 direciona a luz de excitação 202 para o aparelho de inspeção 100, onde a luz de excitação 202 é focalizada em diferentes pontos focais com base na medição particular que está sendo executada. Por exemplo, em conexão com a operação de medição de quadros (correspondente à Figura 2B), a objetiva 200 focaliza a luz de excitação 202 em um ponto focal 204 que está abaixo da superfície superior 107 do alvo óptico 120 (por exemplo, 50 μm). A objetiva 200 gerencia uma abertura angular 208 para obter um grau desejado de focagem no ponto focal 204 e para obter um grau desejado de difusão/desfocagem em maiores profundidades dentro do alvo óptico 120 e em seguida. A objetiva 200 recebe emissão de fluorescência que é emitida da superfície superior 107 do alvo óptico 120 dentro da região central 119.
[0092] Durante a operação, medições baseadas em não reticularidade (por exemplo, uma medição de intensidade óptica) podem ser obtidas posicionando-se a objetiva 200 acima da região 119. Por exemplo, a medição baseada em não reticularidade pode ser realizada em conexão com imageamento da posição da iluminação de luz de excitação em relação ao campo de visão de uma câmera de detecção. O ponto focal 204 está localizado abaixo da superfície superior 107 de modo a remover riscos, poeira, impressões digitais e afins do plano focal, tais como detritos, riscos e defeitos na superfície do alvo óptico 120, de modo que esses efeitos potencialmente interferentes não tenham nenhum impacto ou impacto relativamente pequeno na medição. Outras operações são discutidas em conexão com a Figura 10, que podem utilizar imagens obtidas da região 119.
[0093] A luz de excitação é emitida a partir da objetiva 200 e se desloca através da camada reticular 122 e no alvo óptico 120 sem passar pelas microestruturas 123. Em resposta, o alvo óptico 120 produz emissões de fluorescência de dentro do alvo óptico 120 que retornam através da região 119 e colidem com a objetiva 200, onde as emissões de fluorescência são redirecionadas através da óptica interna para um ou mais detectores. A objetiva 200 concentra a luz de excitação em um ponto focal que está localizado abaixo de uma superfície do alvo óptico 120 por uma distância predeterminada. Por exemplo, o ponto focal 204 pode estar localizado de cerca de 20 μm a cerca de 100 μm abaixo da superfície 107 do alvo óptico 120. Como outro exemplo, o ponto focal 204 pode estar localizado a cerca de 50 μm abaixo da superfície 107 do alvo óptico 120. A luz de excitação é difundida dentro de uma porção inferior do alvo óptico 120 abaixo do ponto focal 204 para causar emissão de fluorescência através de uma área relativamente grande dentro do alvo óptico 120, proporcionando assim uma varredura relativamente uniforme. Pelo menos alguns exemplos eliminam ou reduzem substancialmente os efeitos negativos de riscos, detritos, impressões digitais e semelhantes na superfície 107 do alvo óptico 120 e/ou camada reticular 122 pela localização do ponto focal 204 abaixo da superfície 107 do alvo óptico 120 e gerenciamento da abertura angular 208.
[0094] Na Figura 2C, o aparelho de inspeção 200 é posicionado próximo a uma das regiões reticulares 115, 117, tal como em conexão com a realização de uma operação de medição reticular. Quando a objetiva 200 está posicionada próximo de uma das regiões reticulares 115, 117, a luz de excitação 202 incide sobre as microestruturas 123, passando através de intervalos ou aberturas entre elas. A objetiva 200 focaliza a luz de excitação 202 em um ponto focal 206 que corresponde à superfície inferior da camada reticular 122. A objetiva 200 gerencia uma abertura angular 210 para obter um grau desejado de focagem no ponto focal 206 e obter um grau desejado de difusão/desfocagem em maiores profundidades dentro do alvo óptico 120 e depois disso. O ponto focal 206 também corresponde à posição das microestruturas 123. A objetiva 200 recebe emissão de fluorescência que é emitida a partir do alvo óptico 120 dentro de uma região reticular correspondente 115, 117. De acordo com pelo menos alguns exemplos, toda ou uma parte da emissão pode vir de um volume de topo do alvo óptico 120, enquanto nenhuma ou uma parte menor da emissão é proveniente do volume restante do alvo óptico 120.
[0095] Durante a operação, as medições baseadas em reticularidade são obtidas posicionando a objetiva 200 acima de uma ou ambas a primeira e a segunda regiões reticulares 115 e 117. A luz de excitação é emitida a partir da objetiva 200, se desloca através das regiões reticulares 115, 117 e para dentro do alvo óptico 120. A luz de excitação difunde ou desfoca além do ponto focal 206 a uma taxa determinada pela abertura angular 210 a maiores profundidades dentro do alvo óptico 120. Em resposta à luz de excitação, a região correspondente do alvo óptico 120 produz emissões de fluorescência que emitem da superfície superior 107 e colidem com a superfície inferior (e microestruturas 123) da camada reticular 122. As emissões de fluorescência passam entre as microestruturas 123 na camada reticular 122 e passam para cima até colidirem com a objetiva 200. As emissões de fluorescência são redirecionadas através de óptica interna para um ou mais detectores e são devidamente processadas. Na medida em que a luz de excitação passa através do alvo óptico 120, a luz de excitação apresenta um grau desejado de desfocagem ao passar pelo poço de difusão 130 antes de entrar em contato com o fundo de poço 132. A intensidade da luz de excitação que entra em contato com o fundo de poço 132 está abaixo de um limite predeterminado e, assim, evita um potencial de alteração das características ópticas do fundo de poço 132 ao longo do tempo.
[0096] Conforme a luz de excitação passa além das microestruturas 132, a luz laser diverge para uma área maior que faz com que uma porção relativamente grande do alvo óptico 120 brilhe quando emite fluorescência. Consequentemente, as câmeras dentro do instrumento são capazes de coletar medições de padrão de cromo a partir de porções das microestruturas 132 que podem ser posicionadas lateralmente em qualquer lado do ponto focal 206, proporcionando assim uniformidade de iluminação melhorada para as medições do padrão de cromo.
[0097] A objetiva 200 pode ser fornecida com uma grande abertura numérica, de tal modo que, quanto mais longe a objetiva 200 estiver da superfície da camada reticular 122, mais fora de foco a fonte de excitação se torna. O laser de excitação diverge conforme a luz de excitação se afasta do ponto focal 206. A taxa na qual a luz de excitação diverge/focaliza depende, em parte, da abertura numérica da objetiva 200. De acordo com pelo menos alguns exemplos, a luz de excitação é substancialmente desfocada no momento em que a luz de excitação sai da superfície inferior do alvo óptico 120. A luz de excitação continua a divergir ainda mais (tornar-se mais desfocada) conforme a luz de excitação passa pelo poço de difusão 130. No momento em que a luz de excitação incide no fundo de poço 132, a luz de excitação é desfocada/divergente para um grau desejado para limitar a intensidade de energia que incide sobre qualquer ponto no fundo de poço 132 abaixo de um limite de intensidade desejado.
[0098] De acordo com os exemplos aqui, a objetiva 200 e o aparelho de inspeção 100 evitam a fotodegradação indevida do corpo 102 (por exemplo, minimizam a fotodescoloração) espalhando as linhas de laser de excitação sobre uma área grande (por exemplo, 2,3 mm em X e 0,53 mm em Y). Além disso, alguns exemplos evitam autofluorescência indevida (por exemplo, minimizam) de estruturas no corpo 102, em parte, gerenciando o foco da luz de excitação de tal modo que a luz de excitação seja desfocada por uma quantidade desejada (medida a menos de cerca de 1,5% do sinal de Er- InF3) quando a luz de excitação incide sobre as superfícies do corpo 102.
[0099] Além disso, o poço de difusão 130 e a distância entre o ponto focal 206 e o fundo de poço 132 reduzem um potencial de autofluorescência. A autofluorescência pode resultar do fundo de poço 132 em resposta à recepção da luz de excitação. Na medida em que o fundo de poço 132 emite qualquer energia fluorescente, essa energia fluorescente se torna substancialmente dispersa enquanto se desloca através do poço de difusão 130 sem afetar as características de interesse do alvo óptico 120.
[00100] Opcionalmente, de acordo com pelo menos alguns exemplos, um comprimento do alvo óptico 120 pode ser dimensionado de uma maneira desejada em relação às microestruturas 123 dentro das regiões reticulares 115, 117. Por exemplo, pode ser desejável gerenciar a posição da objetiva 200 de tal modo que, ao realizar as medições sobre a reticularidade (correspondendo à Figura 2C), a luz de excitação dentro da abertura numérica 210 não afeta a parede de bolsa 129.
[00101] De acordo com exemplos apresentados aqui, o aparelho de inspeção 100 fornece uma fonte fluorescente que permanece substancialmente constante durante um grande período de tempo. Por exemplo, o aparelho de inspeção 100 não apresenta perda notável de intensidade de fluorescência e permanece substancialmente estável ao longo de pelo menos 10.000 operações de inspeção (em que cada operação de inspeção corresponde a pelo menos uma operação de iluminação do alvo óptico por luz de excitação). Como outro exemplo, o aparelho de inspeção 100 pode não apresentar mais do que cerca de 3% de alteração na intensidade de emissão de fluorescência em pelo menos 10.000 operações de inspeção. Mais geralmente, o aparelho de inspeção 100, quando formado de acordo com os exemplos aqui descritos, não apresenta mais do que cerca de 2% de redução na intensidade de emissão de fluorescência ao longo de uma vida útil de um instrumento correspondente com o qual o aparelho de inspeção 100 é utilizado.
[00102] A Figura 2D ilustra uma vista plana do aparelho de inspeção formado de acordo com um exemplo. A camada reticular (122 na Figura 2A) e as microestruturas estão dispostas em vários mosaicos/áreas a serem utilizados em conexão com diferentes tipos de teste. As regiões dentro das caixas rotuladas como 281 e 283 na Figura 2D (incluindo quaisquer sub-regiões identificadas dentro das caixas 281 e 283) correspondem a áreas onde o cromo/microestruturas é/são fornecido(as) na camada reticular. Deve-se compreender que essas áreas também podem ser de cromos com orifícios. Qualquer região fora das regiões marcadas como 281 ou 283 (por exemplo, a região entre 281 ou 283 e o perímetro, ou entre 281 e 283) representa áreas claras onde nenhum cromo/microestrutura está posicionado. Deve-se compreender que a área dentro dos sinais de mais podem também ser áreas claras onde nenhum cromo/microestruturas está posicionado.
[00103] O aparelho de inspeção inclui pontos de referência de autocentralização de topo e de fundo 280, 282 que são utilizados em conexão com uma operação de autocentralização para um aparelho de imagem. Um mosaico de qualidade de imagem 284 é fornecido para uso com um teste de qualidade de imagem. Um mosaico de distorção 286 é fornecido para ser utilizado em conexão com um teste de distorção. Um mosaico claro 288 é fornecido para uso com uma uniformidade de iluminação e operação de correção de campo plano. Uma área clara 290 é fornecida para uso com medições de linha de laser. Uma borda de fio de faca horizontal 292 e uma borda de fio de faca vertical 294 são fornecidas em conexão com verificações de posição de ponto de laser. Um padrão de orifícios claros é fornecido no mosaico 296 para ser utilizado em conexão com a medição de uma função de transferência de modulação. Opcionalmente, mais, menos ou áreas de mosaico adicionais podem ser fornecidas.
[00104] A Figura 2E ilustra uma vista em corte lateral de um aparelho de inspeção 300 formado de acordo com um exemplo alternativo. O aparelho de inspeção 300 assemelha- se ao aparelho de inspeção 100 da Figura 2A de várias maneiras, com as diferenças discutidas a seguir. O aparelho de inspeção 300 inclui um corpo 302 que recebe um alvo óptico 320 em uma bolsa 314. A bolsa 314 inclui um rebordo de bolsa 328 que mantém o alvo óptico 320 acima de uma cavidade de difusão 330 e a uma profundidade predeterminada dentro do corpo 302. Uma camada transparente 322 (por exemplo, formada de vidro) é inserida em uma região de inserção 318 definida no corpo 302. Um rebordo externo 326 mantém a camada transparente 322 em uma distância predeterminada acima do alvo óptico 320, com uma abertura de margens 324 entre eles. O alvo óptico 320 inclui microestruturas 323 formadas na sua superfície superior. As microestruturas 323 são separadas da camada transparente 322 pela abertura de margens 324. As microestruturas 323 formam uma camada reticular em uma superfície do alvo óptico 320 que é separada e distinta da camada transparente 322. Opcionalmente, a camada transparente 322 pode ser totalmente omitida. Opcionalmente, um espaçamento entre a camada transparente 322 e o alvo óptico 320 pode ser ajustado para prover aberrações esféricas. Por conseguinte, o aparelho de inspeção 300 pode ser feito imprimindo o padrão de cromo (microestrutura 323) diretamente na superfície superior do alvo óptico 320, em vez de no fundo da camada transparente 322.
[00105] Embora não seja mostrado, o exemplo apresentado na Figura 2E também pode incluir o revestimento antirreflexo 121 na superfície da camada transparente 322 que é voltada para a abertura de margens 324 e/ou na superfície do alvo óptico 320 e nas microestruturas 323 formadas no alvo óptico 320. Quaisquer exemplos do(s) material(is) antirreflexo aqui divulgados podem ser utilizados neste exemplo.
[00106] A espessura da camada transparente 322 é definida para compensar a aberração esférica no sistema de imagens. Se o sistema de imagens for projetado com aberração esférica zero, então, a camada transparente 322 pode ser totalmente omitida e o padrão de cromo seria impresso na parte superior do alvo óptico 320. Se o sistema de imagens tiver aberração esférica (uma vez que foi projetado para examinar uma determinada espessura de vidro), então, a camada transparente 322 seria usada mesmo se o padrão de cromo fosse impresso no alvo óptico 320. Opcionalmente, a abertura de margens 324 pode ser totalmente omitida, de tal modo que o alvo óptico 320 assente e encoste diretamente em uma superfície superior do alvo óptico 320.
[00107] A Figura 2F ilustra uma vista em corte lateral de um aparelho de inspeção 350 formado de acordo com um exemplo alternativo. O aparelho de inspeção 350 não inclui um corpo separado (tal como o corpo 302 ou o corpo 102, descrito acima). O aparelho de inspeção 350 inclui um alvo óptico 356 e uma camada transparente 352 diretamente ligados um ao outro. As microestruturas 353 são providas na interface entre o alvo óptico 356 e a camada transparente 352. As microestruturas 353 podem representar um ou mais padrões de cromo formados em uma superfície superior do alvo óptico 356 e/ou em uma superfície de fundo da camada transparente 352. A título de exemplo, o aparelho de inspeção 350 pode ser utilizado em exemplos nos quais o aparelho de inspeção 350 está localizado diretamente em uma célula de fluxo, em vez de ser montado em um instrumento. Adicionalmente ou alternativamente, o aparelho de inspeção 350 também pode ser montado dentro de um instrumento.
[00108] Opcionalmente, a camada transparente 352 pode ser totalmente omitida. Por exemplo, qualquer um dos alvos ópticos 120, 320, 356 aqui descritos pode ser utilizado como um aparelho de inspeção autônomo sem componentes de corpo ou camadas transparentes adicionais fornecidas com o mesmo. Opcionalmente, os alvos ópticos 120, 320 e 356 podem ser utilizados como um aparelho de inspeção autônomo, sem microestruturas ou outros padrões formados no mesmo ou providos próximos dele. Por exemplo, os alvos ópticos 120, 320 e 356 podem simplesmente ser montados diretamente em uma célula de fluxo e/ou dentro de um instrumento sem quaisquer outras estruturas de suporte.
[00109] A Figura 3A ilustra um diagrama de nível de energia em conexão com um material fluorescente utilizado de acordo com os exemplos aqui apresentados. O diagrama de nível de energia ilustra a energia (cm-1) ao longo do eixo vertical e as transições alternativas distribuídas pelo eixo horizontal. Um nível de energia de aterramento 302 é ilustrado, juntamente com níveis de energia elevados 304 - 309, aos quais um elétron do íon de érbio trivalente pode ser levantado quando excitado. Por exemplo, um elétron do íon de érbio pode absorver uma energia de cerca de 18.800 cm-1, fazendo com que o elétron se mova do nível de energia de aterramento 4I15/2 302 para um nível de energia de excitação alvo (TE) 4S3/2 308. Como outro exemplo, um elétron de um íon de érbio pode absorver uma energia de cerca de 15.000 cm-1, fazendo com que o elétron se mova do nível de energia de aterramento 4I15/2 302 para um nível de energia TE 4F9/2 307 diferente. Os elétrons do íon de érbio absorvem energia da luz de excitação e, então, passa para o nível de energia TE correspondente 307, 308. Uma vez que os íons tenham se movido para um nível de energia TE correspondente, os íons descarregam a energia absorvida, na forma de um fóton, e retornam ao nível de energia de aterramento 302. O nível de energia TE é separado do nível de energia de aterramento por um primeiro intervalo de energia FMEG1 correspondente a um comprimento de onda de emissão de fluorescência de interesse (FEWI). Por exemplo, o FEWI pode ser um comprimento de onda de emissão vermelho, verde, azul ou outro. O fóton descarregado é, então, recebido pela objetiva como emissão de fluorescência. A cor da emissão de fluorescência é dependente da energia do fóton que corresponde ao primeiro intervalo de energia FMEG1. Quando um íon transita do nível de energia de excitação alvo 307 para o nível de energia de aterramento 302, o fóton descarregado correspondente tem uma energia de cerca de 15000 cm-1, que é detectável como um comprimento de onda de emissão de fluorescência de 650 nm (visível como uma emissão de fluorescência vermelha). Quando um íon transita do nível de energia de excitação alvo 308 para o nível de energia de aterramento 302, o fóton descarregado correspondente tem uma energia de cerca de 18.800 cm-1 que é detectável como uma emissão de comprimento de onda de fluorescência de interesse de cerca de 532 nm (visível como uma emissão de fluorescência verde).
[00110] A Figura 3A também ilustra transições de nível de energia adicionais que podem ser exibidas por um íon de érbio trivalente. Cada um dos níveis de energia 304-308 tem um nível de energia inferior seguinte correspondente. De acordo com os exemplos aqui, o material hospedeiro sólido e o material fluorescente são escolhidos com base, em parte, no intervalo de energia entre um ou mais níveis de energia de excitação alvo (por exemplo, 308) e o nível de energia inferior seguinte (por exemplo, 307). O nível de energia 4F9/2 307 representa um nível de energia inferior seguinte (NLL) em relação ao nível de energia 4S3/2 308. O nível de energia 4I9/2 306 representa o nível de energia NLL em relação ao nível de energia 4S3/2 307.
[00111] Os elétrons podem ser elevados para os níveis de energia 304, 305 e 306, e ao retornar para o nível de energia de aterramento 302, descarrega fótons com uma quantidade correspondente de energia. Os fótons descarregados durante as transições dos níveis de energia 304-306 têm comprimentos de onda correspondentes de 1520 nm, 975 nm e 800 nm, respectivamente. Além disso, um elétron pode fazer a transição entre níveis de energia intermediários elevados 304-308. Quando um elétron transita entre níveis de energia elevados adjacentes ou intermediários, um fóton é descarregado com uma quantidade correspondente de energia, que corresponde à diferença entre os níveis elevados de energia inicial e final. A Figura 3A ilustra exemplos de comprimentos de onda que podem ser visíveis em conexão com fótons emitidos quando os elétrons transitam entre diferentes níveis de energia elevados. Por exemplo, um elétron no nível de energia 308 pode fazer a transição para qualquer um dos níveis de energia 307, 306, 305 e 304, caso em que um fóton descarregado teria um comprimento de onda de 3230 nm, 1670 nm, 1210 nm e 840 nm, respectivamente. Como outro exemplo, quando um elétron no nível de energia 307 transita para outro nível de energia elevado intermediário 306-304, o fóton descarregado correspondente terá um comprimento de onda de 3450 nm, 1940 nm e 1132 nm, respectivamente. O fóton descarregado emitirá fluorescência em uma cor correspondente ao comprimento de onda do fóton.
[00112] Vários, mas não todos, exemplos descritos no presente documento contemplam o uso de um aparelho de inspeção em conexão com um sistema de fluidos que utiliza emissões de fluorescência em bandas de emissão predeterminadas de interesse. A título de exemplo, as bandas de emissão podem ser centradas em um comprimento de onda correspondente a uma emissão de fluorescência verde e/ou correspondente a uma emissão de fluorescência vermelha. Quando as bandas de emissão de interesse estão centradas em comprimentos de onda correspondentes às emissões vermelha ou verde, a porção correspondente do diagrama de energia da Figura 3A é de interesse. Mais especificamente, quando a emissão verde é de interesse, é desejável fazer a transição entre os níveis de energia de excitação alvo e de aterramento 308 e 302. Quando a emissão vermelha é de interesse, é desejável a transição entre os níveis de energia de excitação alvo e de aterramento 307 e 302. No presente exemplo, as transições entre outras combinações de níveis de energia no diagrama da Figura 3A não são de interesse em conexão com um instrumento que utiliza bandas de emissão vermelha e/ou verde de interesse.
[00113] É reconhecido que a discussão acima é um exemplo, e que outros exemplos são contemplados como estando dentro do alcance da presente invenção. Adicionalmente ou alternativamente, outras bandas de emissão podem ser de interesse. Por exemplo, um instrumento pode utilizar a banda de emissão associada a 800 nm e/ou 975 nm. Quando uma banda de emissão de interesse tem um comprimento de onda centrado a cerca de 800 nm e/ou 975 nm, as transições de energia entre os níveis 306 e 302 e níveis 305 e 302 são de interesse. Em geral, as bandas de energia acima de 1000 nm podem tipicamente não ser de interesse em conexão com instrumentos fluídicos, pois a fluorescência emitida em conexão com a realização de uma análise de sequenciamento tipicamente não utiliza bandas de energia acima de 1000 nm. Consequentemente, a transição entre o primeiro nível de energia elevado 304 e o nível de energia de aterramento 302 pode não ser de interesse ou útil em conexão com um instrumento fluídico.
[00114] De acordo com os exemplos aqui apresentados, a fluorescência do material fluorescente é obtida por excitação óptica para um nível de energia superior (também referido como um nível de energia de excitação alvo) por meio de uma fonte de laser ou diodo emissor de luz (LED). Após o processo de excitação óptica, o decaimento para níveis mais baixos de energia dentro do íon de impureza ocorre por meio de dois processos concorrentes de transferência de energia: decaimento radiativo, com a emissão correspondente de fótons (fluorescência) e decaimento não radiativo, por meio de emissão de fônons ópticos à estrutura de malha circundante. A taxa de decaimento não radiativo depende da interação de acoplamento entre a malha circundante e o íon de impureza, caindo exponencialmente com o número de fônons emitidos. Consequentemente, os processos não radiativos envolvendo um grande número de fônons emitidos têm baixa probabilidade de ocorrência. A probabilidade de transição não radiativa entre dois níveis de energia é adequadamente descrita por uma função de decaimento exponencial: Wmp = Cexp(-αΔE)[n(T)+1]p, em que C e α são constantes específicas para o material hospedeiro sólido, ΔE é o intervalo de energia que separa os dois níveis de energia, n(T) é o número de ocupação de Bose-Einstein à temperatura T, e p é o número mínimo de fônons necessário para abranger o intervalo de energia. Em geral, o decaimento não radiativo através de processos multifônons pode ser minimizado através da seleção de hospedeiros com baixas energias de fônons máximas. Por exemplo, para observar a fluorescência visível a cerca de 660 nm da transição Er3+4F9/2 — 4I15/2, é necessário minimizar o decaimento não radiativo entre o nível 4F9/2 e o estado inferior próximo, 4I9/2. Como a separação de energia entre os níveis 4F9/2 - 4I9/2 é de ~2900 cm-1, é vantajoso selecionar um material hospedeiro com uma energia de fônons máxima menor ou igual a cerca de 580 cm-1 (correspondente à emissão simultânea de 5 ou mais fônons). Além de favorecer a emissão na região de comprimento de onda vermelho, a seleção de um material hospedeiro de fônons baixo também aumenta a emissão verde do estado excitado Er3+ 4S3/2, para o qual o nível de energia inferior seguinte (4F9/2) está em cerca de 3100 cm-1 abaixo do mesmo.
[00115] O material hospedeiro sólido tem uma energia de fônons predeterminada HOSTPE, enquanto o material fluorescente exibe um nível de energia de aterramento selecionado e um nível de energia de excitação alvo separado do nível de energia de aterramento por um primeiro intervalo de energia correspondente a um comprimento de onda de fluorescência de interesse (FEWI). No exemplo da Figura 3A, o FEWI é o comprimento de onda de emissão verde e/ou vermelho. O material fluorescente tem um nível de energia inferior seguinte (NLL) relativo ao nível de energia TE. O nível de energia NLL é espaçado por um segundo intervalo de energia FMEG2 abaixo do nível de energia TE, em que uma proporção de FMEG2/HOSTPE é de três ou mais. Opcionalmente, a proporção de FMEG2/HOSTPE é entre quatro e dez.
[00116] É reconhecido que a Figura 3A representa um exemplo de um diagrama de nível de energia associado a um material fluorescente potencial que pode ser dopado dentro de um material hospedeiro sólido. Como aqui discutido, materiais fluorescentes alternativos podem ser utilizados como dopantes. Como exemplos, a Figura 3B ilustra um diagrama de nível de energia iônica associado a um íon de praseodímio trivalente (Pr3+) e a Figura 3C ilustra um diagrama de nível de energia iônica associado a um íon de hólmio trivalente (Ho3+). Os diagramas nas Figuras 3B e 3C ilustram níveis de energia da terra, níveis de energia de excitação alvo e níveis de energia intermediários elevados, bem como comprimentos de onda associados a fótons emitidos por um elétron ao fazer a transição entre os níveis de energia designados correspondentes. Continuando com o exemplo anterior, o subconjunto das transições de nível de energia que é de interesse é baseado na banda de emissão de interesse.
[00117] Com relação a Pr3+ (Figura 3B), uma transição entre um nível de energia de excitação alvo 3P0 e nível de energia de aterramento 3H5 emitirá um fóton com um comprimento de onda entre 515 e 548 nm (que inclui a banda de interesse a 532 nm). Com relação a Pr3+, uma transição entre o nível de energia de excitação alvo 3P0 e o nível de energia intermediário 3F4 emitirá um fóton com um comprimento de onda entre 597 nm e 737 nm (que inclui a banda de interesse a 660 nm). Por conseguinte, Pr3+ pode representar um candidato potencial para um material fluorescente a ser dopado em um material hospedeiro sólido. No exemplo da Figura 3B, quando o nível de energia de excitação alvo é 3P0, o nível de energia inferior seguinte é 1D2.
[00118] Com relação a Ho3+ (Figura 3C), uma transição entre um nível de energia de excitação alvo 3F4 e o nível de energia a terra 5I8 emitirá um fóton com um comprimento de onda de cerca de 544 nm (que está próximo da banda de interesse de comprimento de onda em 532 nm). Uma transição entre o nível de energia de excitação alvo 3S2 e o nível de energia intermediário 5I7 irá emitir um fóton tendo um comprimento de onda de cerca de 656 nm (o qual está próximo da banda de interesse a 660 nm). Consequentemente, Ho3+ pode representar um candidato potencial para um material fluorescente a ser dopado em um material hospedeiro sólido. No exemplo da Figura 3C, quando o nível de energia de excitação alvo é 3S2, o nível de energia inferior seguinte é 5F5.
[00119] A Figura 4 ilustra um exemplo de intensidades que foram exibidas para diferentes cores de emissão de fluorescência. O eixo vertical representa a intensidade de energia, enquanto o eixo horizontal representa uma concentração (em porcentagem) de um material fluorescente dopado em um material hospedeiro sólido. Como pontos de referência, o ponto de dados 402 corresponde a uma intensidade medida por excitação de um corante verde líquido, enquanto o ponto de dados 404 corresponde a uma intensidade medida por excitação de um corante vermelho líquido. Quando o corante verde líquido foi iluminado com um laser de excitação, o corante verde líquido emitiu fluorescência no espectro de energia verde com uma intensidade de cerca de 1650 contagens. Quando o corante vermelho líquido foi iluminado com um laser de excitação, o corante vermelho líquido emitiu fluorescência no espectro de energia vermelho com uma intensidade de cerca de 1150 contagens.
[00120] A Figura 4 também ilustra medições de dados realizadas em conexão com alvos ópticos de estado sólido, ou seja, pontos de dados 410-166. Os pontos de dados 410 e 414 correspondem à intensidade medida por excitação de um alvo óptico de estado sólido em que um vidro de fluoreto de índio hospedeiro foi dopado com um íon de érbio trivalente a uma concentração de 2,5%. Os pontos de dados 412, 416 correspondem à intensidade medida por excitação de um alvo óptico de estado sólido em que um vidro de fluoreto de índio hospedeiro foi dopado com um íon de érbio trivalente a uma concentração de cerca de 4%. Como é evidente a partir da Figura 4, o alvo óptico de estado sólido dopado a 2,5% emitiu fluorescência no espectro de energia verde a cerca de 650 contagens e emitiu fluorescência no espectro de energia vermelho a cerca de 1300 contagens. O alvo óptico de estado sólido dopado a 4,0% emitiu fluorescência no espectro de energia verde a cerca de 500 contagens e emitiu fluorescência no espectro de energia vermelho a cerca de 2350 contagens. A partir dos dados de teste acima, as concentrações de um dopante de érbio trivalente podem ser determinadas, com base na intensidade de fluorescência desejada. Por exemplo, quando é desejável que o alvo óptico emita fluorescência no espectro de energia vermelho, pode ser desejável aumentar a concentração de dopante de íon de érbio trivalente a 3,5% ou mais (por exemplo, 4%, 4,5%). Quando é desejável que o alvo óptico emita fluorescência no espectro de energia verde, pode ser desejável diminuir a concentração de dopante de íon de érbio trivalente para entre cerca de 1,5% e cerca de 2%.
[00121] Além disso, a partir dos dados de teste anteriores, as concentrações de um dopante de érbio trivalente podem ser determinadas quando é desejável que o alvo óptico emita fluorescência em dois ou mais espectros de energia com intensidade igual (por exemplo, nos espectros de energia verde e vermelho). Por exemplo, pode ser desejável manter a concentração de dopante de íon de érbio trivalente entre cerca de 1,25% e cerca de 2%. Como outro exemplo, uma concentração de dopante de íon de érbio trivalente pode estar entre cerca de 1,3% e cerca de 1,5% dentro do vidro de fluoreto de índio. A Figura 5 ilustra os resultados de teste de um material hospedeiro sólido que foi formado por dopagem de um vidro de fluoreto de metal (ZBLAN) com uma concentração de cerca de 2% e cerca de 5% de concentração de um íon de érbio trivalente. A Figura 5 representa uma intensidade ao longo do eixo vertical de emissões de fluorescência e comprimento de onda de emissão ao longo do eixo horizontal. A concentração de 2% e a concentração de 5% de íons de érbio apresentaram um pico de intensidade centrado em cerca de 550 nm. As concentrações de 2% e 5% de érbio também apresentaram um pico de intensidade secundária em cerca de 660 nm.
[00122] No exemplo da Figura 4, íons de érbio trivalente representam um material fluorescente ativo. Opcionalmente, um ou mais elementos adicionais podem ser adicionados como um codopante ao material hospedeiro sólido. O codopante pode ser utilizado para aumentar ou diminuir a intensidade de emissão do material fluorescente ativo (por exemplo, érbio).
[00123] A Figura 6A ilustra uma vista em corte lateral de um aparelho de inspeção 600 formado de acordo com um exemplo alternativo. O aparelho de inspeção 600 inclui um corpo 602 que suporta um alvo óptico 620 em uma bolsa 614. Uma camada reticular 622 é posicionada acima do alvo óptico 620 próximo a uma objetiva (não mostrado). A camada reticular 622 inclui microestruturas 623 formadas em padrões predeterminados em uma superfície de fundo da camada reticular 622.
[00124] O alvo óptico 620 pode ser separado da camada reticular 622 por uma abertura de margens 624. O alvo óptico 620 inclui superfícies alvo superior e de fundo 607, 609 que são geralmente planas e orientadas paralelas umas às outras. O alvo óptico 620 compreende um corpo sólido que inclui uma pluralidade de pontos quânticos 621 incorporados no mesmo. O corpo sólido pode ser formado por epóxi, polímeros e outros materiais que podem conter uma pluralidade de corpos discretos (por exemplo, os pontos quânticos 621) e manter os corpos discretos em um arranjo fixo. Os pontos quânticos 621 estão distribuídos de forma substancialmente uniforme por todo o alvo óptico 620, de tal modo que, quando irradiados por uma luz de excitação, os pontos quânticos 621 emitem fluorescência em uma ou mais bandas de emissão de interesse predeterminadas. O aparelho de inspeção 600 pode ser utilizado da mesma maneira que qualquer outro aparelho de inspeção aqui descrito.
[00125] Opcionalmente, os pontos quânticos 621 podem ser formados como pontos quânticos de silício (Si), de modo a permitir que o comprimento de onda seja sintonizado.
[00126] A Figura 6B ilustra uma porção de um aparelho de inspeção 640 formado de acordo com um exemplo alternativo. O aparelho de inspeção 640 inclui uma camada reticular 662 e um corpo 642. Um alvo óptico 660 é mantido dentro do corpo 642 e se acopla diretamente à camada reticular 662. A camada reticular 662 inclui microestruturas 663 formadas em uma superfície posterior ou inferior (em relação a uma objetiva). O alvo óptico 660 envolve e veda hermeticamente as microestruturas 663. O alvo óptico 660 inclui pontos quânticos 661 distribuídos por toda a parte. Os pontos quânticos 661 são também providos dentro das regiões 665 entre as microestruturas 663. A título de exemplo, o alvo óptico 660 pode ser formado a partir de epóxi, um polímero ou outra composição que irá fluir e preencher a(s) abertura(s) 665 entre as microestruturas 663 e que hermeticamente incluirá um grupo distribuído dos pontos quânticos 661.
[00127] A Figura 6C ilustra uma porção de um aparelho de inspeção 670 formado de acordo com um exemplo alternativo. O aparelho de inspeção 670 inclui uma camada reticular 682 e um corpo 672 e um alvo óptico 680 que é mantido dentro do corpo 672. O alvo óptico 680 acopla-se diretamente à camada reticular 682 e preenche as aberturas 685 entre as microestruturas 683 formadas no lado posterior/inferior da camada reticular 682. No exemplo da Figura 6C, os pontos quânticos 681 são mantidos dentro das aberturas 685 e agrupados para serem localizados próximos e circundantes às microestruturas 683. Uma parte do alvo óptico 680 que é remota às microestruturas 683 é substancialmente desprovida de pontos quânticos 681.
[00128] Nos exemplos das Figuras 6A - 6C, os pontos quânticos 621, 661, 681 podem ser construídos para emitir fluorescência centrada em cerca de um ou mais comprimentos de onda de interesse, dependendo da banda de emissão ou bandas de emissão de interesse. Por exemplo, uma porção dos pontos quânticos 621, 661, 681 pode ser construída para emitir fluorescência a um comprimento de onda de cerca de 532 nm, enquanto outra porção dos pontos quânticos 621, 661, 681 pode ser construída para emitir fluorescência a um comprimento de onda de cerca de 660 nm. Opcionalmente, os pontos quânticos 621, 661, 681 podem ser construídos para emitir em outros comprimentos de onda, em vez de ou em adição aos exemplos anteriores.
[00129] Opcionalmente, o material fluorescente pode ser fornecido como um organo-polímero. Opcionalmente, o material fluorescente pode representar um corante fluorescente incorporado dentro em epóxi. Como outro exemplo, uma película fluorescente pode ser revestida sobre um alvo óptico em adição ou no lugar do material fluorescente de dopagem dentro de um material hospedeiro sólido.
Aplicações
[00130] Os exemplos aqui apresentados podem ser utilizados em conexão com instrumentos utilizados para pesquisa biológica ou química, incluindo a execução de um grande número de reações controladas. As reações podem ser realizadas de acordo com um protocolo predeterminado por sistemas automatizados que possuem, por exemplo, sistemas de fluido, ópticos e eletrônicos adequados. Os sistemas podem ser utilizados, por exemplo, para gerar um produto biológico ou químico para uso posterior ou para analisar uma amostra para detectar determinadas propriedades/ características da amostra. Quando se analisa uma amostra em alguns casos, uma porção química que inclui um marcador identificável (por exemplo, marcador fluorescente) pode ser entregue a uma câmara onde a amostra está localizada e se liga seletivamente à outra porção química da amostra. Estas reações químicas podem ser observadas ou confirmadas por excitação dos marcadores com radiação e detecção das emissões de luz dos marcadores. Essas emissões de luz também podem ser fornecidas por outros meios, tais como quimioluminescência.
[00131] Alguns sistemas conhecidos utilizam um dispositivo de fluidos, tal como uma célula de fluxo, que inclui um canal de fluxo (por exemplo, câmara interna) definido por uma ou mais superfícies internas da célula de fluxo. As reações podem ser realizadas ao longo das superfícies internas. A célula de fluxo é tipicamente posicionada próxima a um conjunto óptico que inclui um dispositivo para obter imagens da amostra dentro do canal de fluxo. O conjunto óptico pode incluir uma lente objetiva e/ou um dispositivo de imagem de corpo sólido (por exemplo, dispositivo de carga acoplada (CCD) ou semicondutor de óxido de metal complementar (CMOS)). Em alguns casos, uma lente objetiva não é usada e o dispositivo de imagem de corpo sólido é posicionado imediatamente adjacente à célula de fluxo para obter imagens do canal de fluxo.
[00132] Qualquer exemplo do aparelho de inspeção aqui descrito pode ser usado com vários sistemas, métodos, conjuntos e aparelhos que detectam reações desejadas em uma amostra para análise biológica ou química. Por exemplo, em uma técnica de sequenciamento por síntese (SBS), uma ou mais superfícies do canal de fluxo têm matrizes de agrupamentos de ácido nucleico (por exemplo, amplicons clonais) que são formados através de PCR em ponte. Após a geração dos agrupamentos, os ácidos nucleicos são “linearizados” para fornecer DNA de cadeia simples (sstDNA). Para completar um ciclo de sequenciamento, um número de componentes de reação é escoado para o canal de fluxo de acordo com um cronograma predeterminado. Por exemplo, cada ciclo de sequenciamento inclui o fluxo de um ou mais nucleotídeos (por exemplo, A, T, G, C) para o canal de fluxo para estender o sstDNA por uma única base. Um terminador reversível ligado aos nucleotídeos pode assegurar que apenas um único nucleotídeo seja incorporado pelo sstDNA por ciclo. Cada nucleotídeo tem um marcador fluorescente único que emite uma cor quando excitado (por exemplo, vermelho, verde, azul e semelhantes) que é utilizado para detectar o nucleotídeo correspondente. Com os nucleotídeos recém-incorporados, é obtida uma imagem de vários agrupamentos em quatro canais (isto é, um para cada marcador fluorescente). Após a formação da imagem, outro componente da reação flui para o canal de fluxo para clivar quimicamente o marcador fluorescente e o terminador reversível do sstDNA. O sstDNA está então pronto para outro ciclo. Consequentemente, um número de diferentes componentes de reação é fornecido ao canal de fluxo para cada ciclo. Uma única sessão de sequenciamento pode incluir vários ciclos, como 100, 300 ou mais. O aparelho de inspeção pode ser construído para emitir fluorescência nas cores utilizadas pelos marcadores fluorescentes na análise. O aparelho de inspeção pode ser utilizado em vários pontos antes e/ou durante a sessão de sequenciamento.
[00133] Em alguns exemplos, as reações desejadas fornecem sinais ópticos que são detectados por um conjunto óptico. O aparelho de inspeção pode ser usado para verificar, validar, calibrar etc. o conjunto óptico. Os sinais ópticos podem ser emissões de luz dos rótulos ou podem ser luz de transmissão que foi refletida ou refratada pela amostra. Por exemplo, o conjunto óptico pode ser utilizado para executar ou facilitar a execução de um protocolo de sequenciamento no qual o sstDNA é sequenciado em uma célula de fluxo.
[00134] De acordo com exemplos apresentados aqui, o aparelho de inspeção pode ser usado com um dispositivo de varredura óptica e um cartucho de fluidos que pode ser usado para fornecer uma amostra e reagentes para o dispositivo. O cartucho de fluido pode incluir um compartimento que protege vários componentes fluídicos, tais como reservatórios, conexões fluídicas, bombas, válvulas e semelhantes. Uma célula de fluxo pode ser integrada no cartucho de fluido em uma posição em que está em comunicação fluida com reagentes dentro do compartimento. Por exemplo, o compartimento pode ter uma abertura através da qual uma face da célula de fluxo é exposta, de tal modo que pode interagir opticamente com o dispositivo de varredura óptica quando o cartucho de fluido é colocado no receptáculo do cartucho. O dispositivo inclui um ou mais microfluorômetros.
[00135] A Figura 7 ilustra um diagrama de blocos de um dispositivo de detecção óptica 700 (também referido como um detector) formado de acordo com um exemplo. O detector 700 inclui um ou mais processadores 730 que executam instruções de programa armazenadas na memória 732 para realizar as operações aqui descritas. O processador 730 direciona um ou mais drivers 734 para mover a objetiva 701 na direção Z e para mover o detector 700 na direção XY. O detector 700 é posicionado próximo a uma célula de fluxo 770 tendo uma camada superior 771 e uma camada inferior 773 que são separadas por um canal preenchido com fluido 775. Na configuração mostrada, a camada superior 771 é opticamente transparente e o detector 700 é focalizado e, uma área 776 na superfície interna 772 da camada superior 771. Em uma configuração alternativa, o detector 700 pode ser focalizado na superfície interna 774 da camada inferior 773. Uma ou ambas as superfícies 772, 774 podem incluir características de matriz que devem ser detectados pelo detector 700.
[00136] O detector 700 inclui uma objetiva 701 que está configurada para direcionar a radiação de excitação de uma fonte de radiação 702 para a célula de fluxo 770 e para direcionar a emissão da célula de fluxo 770 para um detector 708. No layout exemplificativo, a radiação de excitação da fonte de radiação 702 passa através de uma lente 705 e, depois, através de um divisor de feixe 706 e, depois, através da objetiva em seu percurso da célula de fluxo 770. No exemplo mostrado, a fonte de radiação 702 inclui dois diodos emissores de luz (LED) 703 e 704, que produzem radiação em diferentes comprimentos de onda um do outro. A radiação de emissão da célula de fluxo 770 é capturada pela objetiva 701 e é refletida pelo divisor de feixe 706 através da ótica de condicionamento 707 e ao detector 708 (por exemplo, um sensor CMOS). O divisor de feixe 706 funciona para direcionar a radiação de emissão em uma direção que é ortogonal ao percurso da radiação de excitação. A posição da objetiva 701 pode ser movida na direção Z para alterar o foco do microfluorômetro. O detector 700 pode ser movido para frente e para trás na direção Y para capturar imagens de várias áreas da superfície interna 772 da camada superior 771 da célula de fluxo 770.
[00137] O aparelho de inspeção das Figuras 1A-1C, 2A- 2F e 6A-6C pode estar localizado em uma posição predefinida dentro da célula de fluxo 770. Opcionalmente, o aparelho de inspeção pode ser posicionado em uma posição predefinida adjacente à célula de fluxo 770 dentro de uma faixa da objetiva 701. A objetiva 701 pode ser movida para o aparelho de inspeção antes, durante e/ou após uma sessão de sequenciamento, em conexão com vários tipos de teste.
[00138] A Figura 8 mostra uma vista ampliada de um exemplo de microfluorômetro para fins de demonstração do arranjo funcional para vários componentes ópticos. Duas fontes de excitação são mostradas, incluindo um LED verde (LEDG) e um LED vermelho (LEDR). A luz de excitação/ radiação de cada uma passa por uma lente coletora LED verde (L6) e uma lente coletora LED vermelha (L7), respectivamente. Um espelho de dobra LED (M1) reflete a radiação de excitação verde para um combinador dicroico (F5) que reflete a radiação de excitação verde através de um filtro de excitação (F2), em seguida, através de um divisor de feixe de diodo de laser (F3), em seguida, através de um batente de campo de excitação (FS), em seguida, através de um grupo de lentes de projeção de excitação (L2) para uma excitação/emissão dicroica (F4) que reflete a radiação de excitação verde através de um grupo de lentes objetivas estacionárias (L3) e um grupo de lentes objetivas de translação (L4) para a superfície de uma célula de fluxo (FC). A radiação de excitação vermelha passa da lente coletora LED vermelha (L7) para o combinador dicroico (F5) após o que a radiação de excitação vermelha segue o mesmo percurso que a radiação de excitação verde para a superfície da célula de fluxo (FC). Como mostrado na Figura 8, a focagem é acionada movendo o grupo de lentes objetivas de translação (L4) para cima e para baixo (ou seja, ao longo da direção Z). A emissão da superfície da célula de fluxo (FC) passa de volta através do grupo de lentes objetivas de translação (L4) e, em seguida, através do grupo de lentes objetivas estacionárias (L3) para excitação/emissão dicroica (F4) que passa a radiação de emissão para o grupo de lentes de projeção de emissão (L1) através do filtro de emissão (F1) e, depois, para o sensor de imagem CMOS (S1). Um diodo laser (LD) também é direcionado através de um grupo de lentes de acoplamento de diodo laser (L5) para o divisor de feixe de diodo laser (F3) que reflete a radiação de diodo laser através do batente de campo de excitação (FS), o grupo de lentes de projeção de excitação (L2), a excitação/emissão dicroica (F4), o grupo de lentes objetivas estacionárias (L3) e o grupo de lentes objetivas de translação (L4) para a célula de fluxo (FC).
[00139] O aparelho de inspeção das Figuras 1A-1C, 2A- 2F e 6A-6C pode estar localizado em uma posição predefinida dentro da célula de fluxo (FC). Opcionalmente, o aparelho de inspeção pode ser posicionado em uma posição predefinida adjacente à célula de fluxo (FC) dentro de uma faixa do microfluorômetro. O microfluorômetro pode ser movido para o aparelho de inspeção antes, durante e/ou após uma sessão de sequenciamento, em conexão com vários tipos de testes.
[00140] A Figura 9 ilustra um diagrama de blocos para um aparelho de detecção que pode utilizar um aparelho de inspeção de acordo com os exemplos aqui descritos. Uma placa de circuito impresso de leitura (PCB) está presente em uma cabeça de leitura e é conectada a uma PCB principal que está tipicamente contida dentro do compartimento do aparelho de detecção. Em exemplos alternativos, a PCB principal pode ser localizada fora do instrumento. Os dados podem ser comunicados entre a PCB de leitura e a PCB principal através da linha LVDS. A linha LVDS pode ser configurada para comunicar dados de imagem da PCB de leitura para a PCB principal, e instruções para o controle da câmera da PCB principal para a PCB de leitura.
[00141] No exemplo da Figura 9, a PCB principal também é conectada a um computador pessoal de análise primária externa (PC) através de conectores USB 3.0 SS I/F ou outros conectores adequados. Em alguns exemplos, o computador de análise primária pode estar localizado dentro do compartimento do aparelho de detecção. No entanto, colocar o computador de análise primário fora do instrumento permite o uso intercambiável de uma variedade de computadores a serem usados para diferentes aplicações, manutenção conveniente do computador de análise principal por substituição sem ter que interromper a atividade do aparelho de detecção e pequena área de cobertura aparelho de detecção. Qualquer um de uma variedade de computadores pode ser utilizado incluindo, por exemplo, um computador desktop, computador portátil ou servidor contendo um processador em comunicação operacional com memória acessível e instruções para implementação dos métodos implementados por computador aqui descritos. A PCB principal também é conectada a um visor de cristal líquido (LCD) para comunicação com um usuário humano. Outras interfaces de usuário também podem ser usadas.
[00142] Em alguns exemplos, uma interface de usuário pode incluir um visor (por exemplo, um LCD) para exibir ou solicitar informações de um usuário, e um dispositivo de entrada de usuário (por exemplo, um teclado) para receber entradas de usuário. Em alguns exemplos, o visor e o dispositivo de entrada de usuário são o mesmo dispositivo. Por exemplo, a interface de usuário pode incluir uma tela sensível ao toque configurada para detectar a presença do toque de um indivíduo e também identificar um local de toque no visor. No entanto, outros dispositivos de entrada de usuário podem ser utilizados, tais como um mouse, touchpad, teclado, teclado numérico, escâner portátil, sistema de reconhecimento de voz, sistema de reconhecimento de movimento e semelhantes.
[00143] A PCB de leitura inclui transmissores para transferência de dados de sensores individuais (ou seja, detectores) para a linha LVDS, regulador de comutação de 3,3 volts, um regulador de comutação de 5 volts, e unidades de nivelamento de LED para as fontes de radiação de excitação de LED. A PCB principal inclui um processador FPGA configurado para aceitar dados de imagem da LVDS. Um buffer de quadros DDR3 DIMM é conectado eletronicamente ao processador FPGA. A PCB principal também inclui um regulador de controle térmico e um circuito de controle para vários motores de acionamento, tais como um motor de eixo Y, um motor de cartucho, um motor de válvula e um motor de bomba.
[00144] O aparelho de inspeção das Figuras 1A-1C, 2A- 2F e 6A-6C pode estar localizado em uma posição predefinida em relação ao aparelho de detecção da Figura 9. O aparelho de detecção pode ser movido para o aparelho de inspeção antes, durante e/ou após uma sessão de sequenciamento, em conexão com vários tipos de teste.
[00145] Qualquer uma de uma variedade de características de um módulo de imagem pode ser avaliada usando o aparelho de inspeção descrito aqui. Vários exemplos são apresentados abaixo no contexto do teste de um instrumento sequenciador com um aparelho de inspeção. Será entendido que testes semelhantes podem ser realizados para outros sistemas analíticos usando um aparelho de inspeção diferente. Além disso, os detalhes de cada teste não precisam ser necessários em todas as aplicações, como será evidente para os versados na técnica ao aplicar os princípios exemplificados abaixo a sistemas analíticos alternativos e aparelhos de inspeção.
[00146] A Figura 10 ilustra um exemplo de várias medições e testes que podem ser realizados utilizando um aparelho de inspeção formado de acordo com os exemplos divulgados no presente documento. De acordo com os exemplos aqui descritos, o método da Figura 10 alinha uma objetiva de um instrumento com um alvo óptico que inclui um corpo sólido que inclui um material fluorescente. O método da Figura 10 direciona a luz de excitação para o alvo óptico, detecta a emissão de fluorescência do alvo óptico como informação de referência e utiliza a informação de referência em conexão com pelo menos um de alinhamento óptico ou calibração do instrumento. Vários tipos de informações de referência são discutidos aqui. Exemplos não limitantes de informação de referência incluem a informação registrada em cada uma das operações na Figura 10 (como discutido a seguir).
[00147] Embora as operações da Figura 10 sejam descritas em uma ordem, entende-se que as operações podem ser realizadas em ordens alternativas. Além disso, entende- se que uma ou mais das operações da Figura 10 podem ser totalmente omitidas. Em 1002, um ou mais processadores do instrumento direcionam os motores para ajustar a inclinação do deck da célula de fluxo que segura o alvo óptico e as células de fluxo de sequenciamento para executar uma operação de autoinclinação. Durante a operação de autoinclinação, o instrumento determina e registra as coordenadas finais do motor de inclinação. Em 1004, um ou mais processadores do instrumento direcionam os motores para ajustar a posição XY do deck da célula de fluxo para executar uma operação de autocentralização. Durante a operação de autocentralização, o instrumento registra a posição do estágio XY do(s) ponto(s) de referência no aparelho de inspeção. As posições dos pontos de referência são usadas para monitorar o desvio no estágio XY do instrumento e/ou a posição do deck de célula de fluxo quando uma célula de fluxo é inserida no instrumento.
[00148] Em 1006, o instrumento obtém uma ou mais imagens em modo de quadro das linhas de laser e ajusta as posições da linha de laser XY por conseguinte. Em conexão com isto, a objetiva é movida para uma área clara sobre o instrumento de inspeção e ajustada para focalizar uma profundidade predeterminada no alvo óptico (por exemplo, 100 μm abaixo da superfície do alvo óptico). As imagens de modo de quadro são capturadas, as quais incluem linhas de laser. A posição XY das linhas de laser é ajustada e imagens adicionais no modo de quadro são capturadas. O processo é repetido até atingir uma posição XY desejada para as linhas de laser.
[00149] Em 1008, o instrumento coleta uma imagem de atraso e integração (TDI) de uma área clara no aparelho de inspeção e ajusta um expansor de feixe do instrumento para obter uma iluminação uniforme. Por exemplo, a imagem TDI pode ser obtida em um mosaico claro sobre o aparelho de inspeção com a objetiva focalizado em uma profundidade predeterminada no alvo óptico. O expansor de feixe de zoom a laser pode ser ajustado até que uma uniformidade de iluminação selecionada seja obtida. Em 1010, um ou mais processadores do instrumento determinam se a uniformidade de iluminação e a posição da linha de laser atendem a limites ou especificações predeterminadas. Quando a uniformidade de iluminação e a posição da linha de laser não atendem ao limite/especificação, o fluxo retorna para 1006, onde as operações em 1006 e 1008 são repetidas. Alternativamente, quando a uniformidade de iluminação e a posição da linha de laser atende aos limites/ especificações, o fluxo continua para 1012. Após as operações em 1006 e 1008, o instrumento registra as posições finais dos atuadores apontadores XY de laser e atuadores do expansor de feixe de zoom. O instrumento também registra a uniformidade de iluminação final, as posições de linha de laser nas direções X e Y, a largura da linha de laser e a rotação da câmera em relação às linhas do laser.
[00150] Em 1012, os um ou mais processadores do instrumento medem a repetibilidade do modelo de foco. Em relação a isso, a objetiva é movida para um mosaico de qualidade de imagem no aparelho de inspeção, e o instrumento obtém modelos de foco e testa a repetibilidade da posição de autofoco. No 1012, o instrumento grava a posição de ponto de autofoco na melhor posição do foco Z, intensidades do laser de autofoco, alcance de captura de autofoco, ganho de autofoco, luz de dispersão do autofoco e repetibilidade da posição Z do autofoco.
[00151] Em 1014, um ou mais processadores do instrumento medem a qualidade de imagem e alinhamento óptico e economizam calibrações de compensação de inclinação da câmera. Quando um instrumento autoinclina uma célula de fluxo de sequenciamento, o sistema ajusta determinados motores de inclinação para definir as superfícies de imagem das células de fluxo paralelas à direção de deslocamento do estágio X. A direção de deslocamento para o estágio XY deve ser perpendicular ao eixo óptico da objetiva. No entanto, pequenas variações podem ocorrer. Durante a fabricação, a objetiva e a câmera podem ser inclinadas de modo que a superfície de imagem seja coplanar em relação à imagem de uma célula de fluxo adequadamente não inclinada. No entanto, ajustes podem ocorrer ao longo do tempo e desvios podem ser introduzidos. O aparelho de inspeção pode ser utilizado para medir a inclinação da câmera. Para fazer isso, os um ou mais processadores coletam uma pilha de imagens de foco de uma matriz de orifícios e analisam as imagens para determinar a inclinação da camada de cromo (microestruturas) em relação à inclinação da câmera. O instrumento mede a inclinação da camada de cromo utilizando um ou ambos os pontos de autofoco e/ou através de pilhas de foco. Um erro é identificado entre a inclinação da câmera e a inclinação da camada de cromo e corrigida pela medição de um ângulo da camada de cromo. A título de exemplo, o ângulo da camada de cromo pode ser medido fazendo várias pilhas de foco em diferentes coordenadas X e comparando a posição Z de melhor foco em cada coordenada X. Adicionalmente ou alternativamente, o ângulo da camada de cromo pode ser medido pela detecção da posição Z da camada de cromo em múltiplos locais X usando um sistema de autofoco do instrumento. A calibração da inclinação da câmera pode ser realizada no início de cada operação de sequenciamento, com os motores de inclinação ajustados para compensação com base em seus resultados.
[00152] Ao medir a qualidade da imagem e o alinhamento óptico, o instrumento posiciona a objetiva sobre um mosaico de qualidade de imagem fornecido no aparelho de inspeção. O mosaico de qualidade de imagem é formado por uma série de orifícios através de cromo ou outra microestrutura (por exemplo, orifícios de 1 μm em um padrão hexagonal de passo de 3 μm). O sistema de imagens dentro do instrumento coleta uma série de imagens, em que a objetiva é ajustada na posição Z entre uma ou mais das imagens. Conforme a objetiva é movida na posição Z entre as imagens, os orifícios entram e saem do foco. A série de imagens com diferentes posições de objetiva é analisada para identificar a imagem com uma qualidade de foco desejada (por exemplo, melhor foco). Por exemplo, o sistema pode determinar com que precisão os orifícios focalizam entre as séries de imagens empilhadas, o que proporciona uma indicação da qualidade da imagem (por exemplo, largura total em metade do máximo). Como outro exemplo, determinando a posição Z na qual os pinholes entram no melhor foco em vários pontos do campo de visão, o sistema pode avaliar o deslocamento cromático axial entre diferentes cores de emissão (por exemplo, vermelho e verde), curvatura de campo, inclinação da câmera e uma profundidade de campo utilizável. Em 1014, o instrumento registra a qualidade de imagem (FWHM), cromatismo axial, curvatura de campo e profundidade de campo utilizável. O instrumento também registra a melhor posição do foco Z. O instrumento também registra a inclinação da câmera em relação ao estágio X e inclina os desvios de motor para compensar a inclinação da câmera.
[00153] Em 1016, um ou mais processadores do instrumento executam uma calibração de correção de distorção medindo a distorção e salvando os coeficientes de correção de distorção. Ao formar imagens de células de fluxo padrão, em que cada agrupamento está em um local conhecido, pode ser vantajoso compensar a distorção óptica no sistema de imagens para que o instrumento saiba onde os agrupamentos devem aparecer dentro da imagem. O aparelho de inspeção pode ser utilizado para calibrar a correção de distorção no início de uma execução de sequenciamento. Para fazer isso, a objetiva é posicionada sobre o mosaico de correção de distorção. O mosaico de correção de distorção inclui orifícios posicionados com uma tolerância de posição predeterminada ao longo de todo o campo de visão (por exemplo, 10 nm), provendo assim uma matriz de orifícios com um espaçamento de orifício predeterminado consistente. A imagem é analisada para identificar deslocamentos entre as posições de orifícios adjacentes ao longo do campo de visão. O deslocamento é, então, analisado, por exemplo, ajustando um polinômio ao deslocamento do orifício, em que o polinômio indica onde os agrupamentos devem aparecer nas imagens subsequentes obtidas durante um processo de sequenciamento. Em 1016, o instrumento registra coeficientes para polinômios de correção de distorção, ampliação óptica, rotação do deck de células de fluxo e rotação do estágio Y.
[00154] Em 1018, um ou mais processadores do instrumento realizam uma medição de ponto de laser de autofoco para a posição de um ou mais lasers na direção Y. Em conexão com a verificação da posição de ponto de laser de autofoco, a objetiva é posicionada no melhor foco sobre o rebordo de fio de faca horizontal, que apresenta transições nítidas entre áreas claras e áreas de cromo. O ponto de laser de autofoco é brilhante sobre as áreas de cromo e muito escuro em áreas claras. Uma varredura de TDI é feita usando as câmeras vermelha e/ou verde. As imagens são utilizadas para identificar onde os campos de visão da câmera para cada banda de emissão de interesse estão posicionados em relação ao rebordo de fio de faca horizontal. A objetiva é inicialmente posicionada sobre a área de cromo e, em seguida, descido lentamente na direção Y até o ponto de laser desaparecer, o que acontece quando o ponto de laser não está mais direcionado para uma parte do cromo e está direcionado para a área clara próxima ao rebordo de fio de faca horizontal. O sistema pode, então, identificar uma posição de ponto de autofoco na direção Y em relação ao campo de visão da câmera vermelha e verde. Em 1018, o instrumento registra a posição de ponto de laser de autofoco na direção Y em relação aos campos de visão para as bandas de emissão de interesse (por exemplo, em relação aos campos de visão vermelho e verde).
[00155] Em 1020, um ou mais processadores do instrumento realizam uma medição de ponto de laser de autofoco para a posição de um ou mais lasers na direção X. Em conexão com a verificação da posição de ponto de laser de autofoco, a objetiva é posicionada sobre o rebordo de fio de faca vertical, que exibe transições nítidas entre áreas claras e áreas de cromos. O ponto de laser de autofoco é brilhante sobre as áreas de cromos e muito escuro em áreas claras. Uma varredura de TDI é feita usando as câmeras vermelha e/ou verde. As imagens são utilizadas para identificar onde os campos de visão da câmera para cada banda de emissão de interesse estão posicionados em relação ao rebordo de fio de faca vertical. A objetiva é inicialmente posicionada sobre a área de cromo e, em seguida, desce lentamente na direção X até que o ponto de laser desapareça, o que acontece quando o ponto de laser não é mais direcionado para uma parte do cromo e, em vez disso, é totalmente direcionado para a área clara na proximidade do rebordo de fio de faca vertical. O sistema pode, então, identificar uma posição de ponto de autofoco na direção X em relação ao campo de visão da câmera vermelho e verde. Em 1020, o instrumento registra a posição do ponto de laser de autofoco na direção X em relação aos campos de visão para as bandas de emissão de interesse (por exemplo, em relação aos campos de visão vermelho e verde).
[00156] Em 1022, um ou mais processadores do instrumento podem executar uma calibração de correção de campo plano. Em conexão com isso, o instrumento move a objetiva para um mosaico claro e focaliza a objetiva a uma distância predeterminada abaixo da superfície do alvo óptico, ao executar a calibração de correção de campo plano. A calibração de correção de campo plano inclui a obtenção de imagens de correção de campo plano. Os um ou mais processadores calculam a eficiência de transmissão óptica do sistema de imagens e economiza coeficientes de correção de campo plano em conexão com o mesmo. As operações de chamadas de base durante o sequenciamento são baseadas na intensidade de agrupamento dentro das imagens. As não uniformidades de intensidade em um campo de visão podem impactar as chamadas de base. O instrumento iluminaria uniformemente os agrupamentos dentro de uma célula de fluxo para minimizar erros, no entanto, nem sempre é prático obter uma iluminação perfeitamente uniforme. Um ganho e compensação dos pixels da câmera são calibrados durante a fabricação, no entanto, existe o potencial de que a calibração dos pixels da câmera possa mudar com o tempo e/ou com a temperatura. Para executar a calibração de correção de campo plano, a objetiva é posicionada sobre uma área clara do instrumento de inspeção e focalizado em uma profundidade predeterminada no alvo óptico (por exemplo, 100 μm). Uma medição é obtida para fornecer uma linha de base de uniformidade para a intensidade da imagem. Posteriormente, no início de uma ou mais execuções de sequenciamento, o instrumento pode compensar a não uniformidade de iluminação e as mudanças de ganho e compensação de pixels da câmera executando a calibração de correção de campo plano.
[00157] A calibração de correção de campo plano inclui a obtenção de imagens da área clara do aparelho de inspeção focalizada a uma profundidade predeterminada dentro do alvo óptico com o obturador de laser fechado (para produzir uma imagem escura) e com os lasers ligados a múltiplas potências de laser para obter imagens em diferentes contagens de intensidade (por exemplo, cerca de 500, cerca de 1000, cerca de 1500, cerca de 2000, cerca de 2500, cerca de 3000 e cerca de 3500 contagens de intensidade) nas imagens. A título de exemplo, a imagem pode ter cerca de 1,4 mm de comprimento, de modo que o impacto de poeira, impressões digitais etc. possa ser calculado pela média de todos os pixels na dimensão de digitalização (Y). Para cada um dos 3200 pixels (na dimensão sem varredura da câmera), o instrumento usa a leitura escura e as diferentes leituras de intensidade e ajusta um polinômio aos dados para caracterizar a resposta desse pixel (combinação de quanto de luz é exposta combinada com a fotorresposta daquele pixel da câmera). Ao capturar imagens de agrupamentos durante o sequenciamento, o instrumento usa a resposta polinomial medida de cada pixel e ajusta a intensidade desse pixel na imagem de agrupamento para tornar a imagem inteira equivalente àquela que seria obtida com iluminação perfeitamente uniforme, e ganho e compensações de pixel perfeitamente uniformes. Em 1022, o instrumento registra a eficiência de transmissão óptica e os coeficientes do polinômio de correção de campo plano para todos ou pelo menos uma parte dos pixels em uma ou ambas as direções X e Y.
[00158] Em 1024, um ou mais processadores do instrumento verificam o avanço de filtro e a luz de fundo. Em conexão com o mesmo, o instrumento move a objetiva para um mosaico sólido de cromo no aparelho de inspeção e realiza o teste de avanço de filtro. Por exemplo, um mosaico de avanço de filtro pode ser formado como uma região de cromo sólida que aparece como um espelho. O sistema de imagens do instrumento é projetado para filtrar toda a luz laser de para não incidir na câmera. Portanto, quando a objetiva é posicionada sobre um mosaico de avanço de filtro, o sistema esperaria não detectar luz na câmera. Quando a luz é detectada na câmera, a fonte pode ser de vários fatores. Por exemplo, os filtros ópticos podem não filtrar adequadamente toda a luz laser. Adicionalmente ou alternativamente, os contaminantes no percurso óptico podem ser excitados pela luz de excitação de laser e fluorescer na banda de emissão de interesse (por exemplo, vermelho ou verde). Quando o filtro óptico não está funcionando corretamente ou existem contaminantes no percurso óptico, ambas as circunstâncias podem resultar em um alto nível de fundo sendo detectado pela câmera. Várias medidas corretivas podem ser tomadas. Em 1024, o instrumento grava as informações de avanço de filtro, informações de luz de fundo e semelhantes.
[00159] Em 1026, o um ou mais processadores medem a repetibilidade da posição do estágio XY. Em conexão com o mesmo, o instrumento move a objetiva para o ponto de referência de autocentralização e executa um teste de repetibilidade da posição do estágio XY. O instrumento move os estágios X e Y várias vezes de cada direção para o ponto de referência de autocentralização e, após cada movimento, é necessária uma imagem do ponto de referência de autocentralização. Idealmente, o ponto de referência de autocentralização apareceria exatamente na mesma posição na imagem após cada movimento. Movimentos do ponto de referência na imagem indicam um posicionamento imperfeito do estágio XY. O instrumento registra a repetibilidade da posição nas direções X e Y. O instrumento também registra a histerese exibida nas direções X e Y. Em 1028, os um ou mais processadores registram todos os resultados coletados no processo anterior em um site de diagnóstico remoto. Depois disso, o instrumento continua com uma operação de sequenciamento.
[00160] Em conexão com as operações anteriores, o instrumento pode ser direcionado para realizar diagnósticos remotos. Ao coletar e analisar as imagens do aparelho de inspeção periodicamente (por exemplo, no início de cada execução de sequenciamento), o instrumento pode monitorar o desempenho do sistema de imagens ao longo do tempo. Os resultados podem ser armazenados em um disco rígido local e/ou enviados para um servidor remoto ou um servidor em nuvem. As informações de diagnóstico podem ser monitoradas para monitorar a integridade do sistema de imagens do instrumento e para identificar tendências no desempenho do instrumento ao longo do tempo. Se algum aspecto do sistema de imagens estiver tendendo à falha, os reparos poderão ser programados antes que o instrumento realmente falhe. Isso aumentará o tempo de atividade do cliente. Além disso, quando surgirem dúvidas sobre se um instrumento está tendo problemas com o sistema de imagens, os dados de alinhamento podem ser coletados para determinar se algum aspecto do sistema de imagens foi alterado. Isso eliminará rapidamente o sistema de imagens como possível causa raiz de muitos problemas ou poderá apontar para um problema específico do sistema de imagens. Se o instrumento não estiver carregando informações para a nuvem, um engenheiro de serviço de campo poderá fazer a tendência dos dados ao longo do tempo, analisando os resultados históricos armazenados no disco rígido local.
[00161] Além disso, a intensidade de fluorescência é proporcional à concentração de dopante. Controlando a concentração de dopante (por exemplo, cerca de 1,1% +/0,01%), o aparelho de inspeção pode controlar a fluorescência medida até uma tolerância desejada (por exemplo, +/- 0,6% em vermelho e +/- 0,1% em verde). A intensidade de medição do aparelho de inspeção em uma determinada velocidade de varredura e a potência do laser em um instrumento fornecerão informações de medição indicativas de uma intensidade a ser esperada em praticamente todos os instrumentos similares. A medição da intensidade de fluorescência do aparelho de inspeção pode ser utilizada para indicar se o instrumento está se comportando adequadamente (por exemplo, fornecendo energia de laser adequada distribuída à célula de fluxo, quantidade apropriada de luz fluorescente coletada e distribuída para a câmera etc.). Dado que as características de emissão do aparelho de inspeção não mudarão com o tempo, qualquer mudança na intensidade fluorescente medida ao longo da vida útil do instrumento indicará que a energia de laser adequada não está sendo distribuída à célula de fluxo ou que nem toda a luz fluorescente está sendo distribuída para a câmera.
[00162] Reconhece-se que as operações acima são exemplos não limitantes de várias operações que podem ser realizadas utilizando um aparelho de inspeção. As operações discutidas acima podem ser executadas de forma totalmente independente umas das outras e em diferentes momentos no tempo. Um exemplo não limitante de métricas e diagnósticos remotos que podem ser realizados automaticamente utilizando um aparelho de inspeção incluem: eficiência de transmissão óptica, qualidade de imagem (largura máxima-metade-máxima), inclinação da câmera, cromatismo axial, curvatura de campo, profundidade de campo utilizável, distorção, ampliação, posições da linha de laser XY e larguras de linha, uniformidade de iluminação, rotação da câmera em relação a linhas de laser, coeficientes de correção de campo plano, repetibilidade da posição Z de autofoco, posição de ponto de autofoco no melhor foco, posição de ponto de autofoco em relação ao campo de visão vermelho e verde, intensidade do autofoco, alcance de captura do autofoco, ganho de autofoco, luz difusa do autofoco, posição Z de melhor foco, coordenadas do motor de autoinclinação após autoinclinação, histerese em X e Y, repetibilidade de posição em X e Y, rotação do deck de célula de fluxo, direção de estágio Y do curso, posição de estágio XY do ponto de referência de BIRD, posições dos atuadores apontadores de laser e posições dos atuadores do expansor do feixe de zoom do laser.
[00163] De acordo com exemplos apresentados aqui, um método de inspeção pode incluir uma rotina para definir correntes de fonte de excitação para a intensidade de imagem adequada. A rotina pode incluir etapas sequenciais de posicionamento do aparelho de inspeção em um módulo de imagem, de modo que uma área aberta do canal (ou seja, sem microestruturas) seja detectada, ajustando a exposição da câmera para 1 ms e correntes de LED para 30%, capturando uma imagem escura com exposição de 1 ms e sem LEDs, capturando uma imagem em canais ópticos vermelhos e verdes com exposição de 1 ms, calculando a intensidade média das imagens e ajustando as correntes de LEDs para atingir uma intensidade desejada de 2500 contagens com exposição de 1 ms. As correntes de LEDs são mantidas nestes valores para o restante dos testes. Todos os testes subsequentes podem usar diferentes tempos de exposição com base na geometria do padrão de microestrutura. Por exemplo, mosaicos de referência e mosaicos de uniformidade (sem microestruturas) podem ser detectados com uma exposição de 1 ms, mosaicos de autofoco podem ser detectados com uma exposição de 4 ms, mosaicos de qualidade de imagem podem ser detectados com uma exposição de 150 ms, e mosaicos de avanço de filtro (totalmente revestidos com metal na superfície interna do vidro superior) podem ser detectados com uma exposição de 500 ms.
[00164] De acordo com exemplos apresentados aqui, um método de inspeção pode incluir uma rotina para calibração de fonte de excitação. A rotina pode ser executada da seguinte maneira. O estágio XY de um instrumento é movido para um mosaico de autofoco. Uma pilha de foco direto é gerada em vermelho e uma altura Z de melhor foco é calculada (por exemplo, o tamanho da etapa é de 6 μm, o tempo de exposição é de 4 ms e a faixa de varredura é de 108 μm). Em seguida, o estágio XY é movido para um mosaico adjacente para coletar imagens a laser. Isto é feito para mitigar o risco de um defeito de fabricação no aparelho de inspeção, onde nem todo o cromo é removido de dentro da abertura quadrada de 500 mícrons no mosaico de autofoco. Esse defeito tornaria a intensidade do ponto de laser muito brilhante no mosaico de autofoco. O processo, então, coleta imagens de foco a laser (usando configurações padrão para geração de modelo de foco) e a intensidade do ponto de laser é verificada. O tamanho do passo durante estas medições é de 2 mícrons com um intervalo Z de +/-18 mícrons. Em seguida, o tempo de exposição do laser é ajustado até que os pontos AF sejam 2000+/-200 contagens para o “ponto mais claro” (dentro de +/-18 mícrons de melhor foco vermelho). Se “salvar calibrações” for selecionado na interface do usuário, o tempo de exposição do laser a ser usado no sequenciamento será armazenado.
[00165] De acordo com exemplos apresentados aqui, um método pode incluir um teste de calibração do detector. Como exemplo, o teste pode ser realizado da seguinte maneira. Imagens de um aparelho de inspeção são obtidas em 4 diferentes intensidades de LED: (1) Escuro (LEDs apagados), (2) Intensidade média baixa, (3) Intensidade média alta e (4) Intensidade luminosa (cerca de 3.000 contagens). Ao obter essas imagens, o estágio XY é movido entre cada imagem. Todos os mosaicos em faixas selecionadas são usados para calcular a média de qualquer fluorescência não uniforme (devido a detritos ou impressões digitais sobre a inspeção). As correções da câmera não precisam ser aplicadas a nenhum teste subsequente que for selecionado.
Declarações de Encerramento
[00166] Será apreciado que vários aspectos da presente invenção podem ser incorporados como um método, sistema, meio legível por computador e/ou produto de programa de computador. Aspectos da presente invenção podem ter a forma de exemplos de hardware, exemplos de software (incluindo firmware, software residente, microcódigo etc.), ou exemplos combinando aspectos de software e hardware que podem geralmente ser aqui referidos como um “circuito”, “módulo” ou “sistema”. Além disso, os métodos da presente invenção podem ter a forma de um produto de programa de computador em um meio de armazenamento utilizável por computador, tendo código de programa utilizável por computador incorporado no meio.
[00167] Qualquer meio utilizável por computador adequado pode ser utilizado para aspectos de software da presente invenção. O meio utilizável por computador ou legível por computador pode ser, por exemplo, mas sem limitação, um sistema, aparelho, dispositivo ou meio de propagação eletrônico, magnético, óptico, eletromagnético, infravermelho ou semicondutor. O meio legível por computador pode incluir exemplos transitórios. Exemplos mais específicos (uma lista não exaustiva) do meio legível por computador incluem alguns ou todos os seguintes: uma conexão elétrica com um ou mais fios, um disquete de computador portátil, um disco rígido, uma memória de acesso aleatório (RAM), uma memória somente de leitura (ROM), uma memória somente de leitura programável e apagável (EPROM ou memória Flash), uma fibra óptica, uma memória somente de leitura de disco compacto portátil (CD-ROM), um dispositivo de armazenamento óptico, um meio de transmissão, tal como aqueles que suportam a Internet ou uma intranet, ou um dispositivo de armazenamento magnético. Observe que o meio utilizável por computador ou legível por computador pode ser papel ou outro meio adequado no qual o programa é impresso, pois o programa pode ser capturado eletronicamente, por exemplo, através de digitalização óptica do papel ou outro meio, e depois compilado, interpretado ou processado de maneira adequada, se necessário, e, em seguida, armazenado em uma memória de computador. No contexto deste documento, um meio utilizável por computador ou legível por computador pode ser qualquer meio que possa conter, armazenar, comunicar, propagar ou transportar o programa para uso por ou em conexão com o sistema, aparelho ou dispositivo de execução de instruções.
[00168] O código de programa para a realização de operações dos métodos e aparelhos apresentados no presente documento podem ser escritos em uma linguagem de programação orientada a objeto, tal como Java, Smalltalk, C++ ou similares. No entanto, o código de programa para executar operações dos métodos e aparelhos aqui estabelecidos pode também ser escrito em linguagens de programação procedural convencionais, tais como a linguagem de programação “C” ou linguagens de programação similares. O código de programa pode ser executado por um processador, circuito integrado de aplicação específica (ASIC) ou outro componente que executa o código de programa. O código de programa pode ser simplesmente chamado de aplicativo de software armazenado na memória (tal como o meio legível por computador discutido acima). O código de programa pode fazer com que o processador (ou qualquer dispositivo controlado por processador) produza uma interface gráfica de usuário (“GUI”). A interface gráfica de usuário pode ser produzida visualmente em um dispositivo de exibição, mas a interface gráfica do usuário também pode ter recursos audíveis. O código de programa, no entanto, pode operar em qualquer dispositivo controlado por processador, tal como um computador, servidor, assistente digital pessoal, telefone, televisão ou qualquer dispositivo controlado por processador utilizando o processador e/ou um processador de sinal digital.
[00169] O código de programa pode ser executado localmente e/ou remotamente. O código de programa, por exemplo, pode ser total ou parcialmente armazenado na memória local do dispositivo controlado pelo processador. O código de programa, no entanto, também pode ser, pelo menos de forma parcial, remotamente armazenado, acessado e baixado no dispositivo controlado por processador. O computador de um usuário, por exemplo, pode executar totalmente o código de programa ou executar apenas parcialmente o código de programa. O código de programa pode ser um pacote de software independente no computador do usuário e/ou parcialmente executado em um computador remoto ou totalmente em um computador ou servidor remoto. No segundo cenário, o computador remoto pode ser conectado ao computador do usuário por meio de uma rede de comunicação.
[00170] Os métodos e aparelhos aqui apresentados podem ser aplicados independentemente do ambiente de rede. A rede de comunicação pode ser uma rede a cabo operando no domínio de radiofrequência e/ou no domínio do Protocolo de Internet (IP). A rede de comunicação, no entanto, também pode incluir uma rede de computação distribuída, tal como a Internet (às vezes, alternativamente conhecida como “Rede Mundial de Computadores”), uma intranet, uma rede de área local (LAN) e/ou uma rede de longa distância (WAN). A rede de comunicação pode incluir cabos coaxiais, fios de cobre, linhas de fibra ótica e/ou linhas coaxiais híbridas. A rede de comunicação pode até incluir porções sem fio utilizando qualquer porção do espectro eletromagnético e qualquer padrão de sinalização (tal como a família de padrões IEEE 802, GSM/CDMA/TDMA ou qualquer padrão celular e/ou a banda ISM). A rede de comunicação pode ainda incluir partes da linha de energia, nas quais os sinais são comunicados através de fiação elétrica. Os métodos e aparelhos aqui apresentados podem ser aplicados a qualquer rede de comunicação sem fio/com fio, independentemente dos componentes físicos, configuração física ou padrão(ões) de comunicação.
[00171] Determinados aspectos da presente invenção são descritos com referência a vários métodos e etapas do método. Será entendido que cada etapa do método pode ser implementada por código de programa e/ou por instruções de máquina. O código de programa e/ou as instruções de máquina podem criar meios para implementar as funções/ações especificadas nos métodos.
[00172] O código de programa também pode ser armazenado em uma memória legível por computador que pode direcionar o processador, computador ou outro aparelho de processamento de dados programável a funcionar de maneira particular, de modo que o código de programa armazenado na memória legível por computador produza ou transforme um artigo de fabricação incluindo meios de instrução que implementam vários aspectos das etapas do método.
[00173] O código de programa também pode ser carregado em um computador ou outro aparelho de processamento de dados programável para fazer com que uma série de etapas operacionais seja executada para produzir um processo implementado por processador/computador, de tal forma que o código de programa forneça etapas para implementar várias funções/ações especificadas nos métodos da presente invenção.
[00174] Os termos “substancialmente” e “cerca de” utilizados ao longo desta divulgação, incluindo as reivindicações, são usados para descrever e contabilizar pequenas flutuações, tais como devido a variações no processamento. Por exemplo, eles podem se referir a menor ou igual a ±5%, tal como menor ou igual a ±2%, tal como menor ou igual a ±1%, tal como menor ou igual a ±0,5%, tal como menor ou igual a ±0,2%, tal como menor ou igual a ±0,1%, tal como menor ou igual a ±0,05%.
[00175] Os termos “compreendem”, “incluem”, “contêm” etc., e suas variações, que são usados na especificação e nas reivindicações, destinam-se a ser abertos, incluindo não apenas os elementos citados, mas também englobando quaisquer elementos adicionais. A referência em toda a especificação a “um exemplo”, “outro exemplo”, “exemplo”, e assim por diante, significa que um elemento particular (por exemplo, recurso, estrutura e/ou característica) descrito em conexão com o exemplo está incluído em pelo menos um exemplo descrito neste documento, e pode ou não estar presente em outros exemplos. Além disso, deve-se compreender que os elementos descritos para qualquer exemplo podem ser combinados de qualquer maneira adequada nos vários exemplos, a menos que o contexto indique claramente o contrário.
[00176] Deve ser apreciado que todas as combinações dos conceitos acima e conceitos adicionais discutidos em maiores detalhes abaixo (desde que tais conceitos não sejam mutuamente inconsistentes) são contemplados como parte do objeto da invenção divulgado aqui. Em particular, todas as combinações de objetos reivindicados que aparecem no final desta divulgação são contempladas como sendo parte do objeto da invenção aqui divulgado. Deve também ser apreciado que a terminologia explicitamente utilizada aqui, que também pode aparecer em qualquer divulgação incorporada por referência, deve ter um significado mais consistente com os conceitos particulares aqui divulgados.
[00177] Deve-se compreender que os intervalos fornecidos aqui incluem o intervalo declarado e qualquer valor ou subintervalo dentro do intervalo indicado. Por exemplo, um intervalo representado por iguais ou entre quatro e dez (4 a 10) deve ser interpretado como incluindo não apenas os limites explicitamente citados de 4 a 10, mas também incluindo valores individuais, tais como cerca de 6, 7,5, 9 etc., e subintervalos, tais como de cerca de 5 a cerca de 8 etc.
[00178] Embora vários exemplos tenham sido descritos em detalhes, deve-se compreender que os exemplos divulgados podem ser modificados. Portanto, a descrição acima deve ser considerada não limitante.

Claims (9)

1. Aparelho de inspeção caracterizado pelo fato de que compreende: um alvo óptico incluindo um material hospedeiro sólido e um material fluorescente embutido no material hospedeiro sólido, material hospedeiro sólido tendo uma energia de fônon pré-determinada HOSTPE; um corpo que tem uma bolsa para receber o alvo óptico, em que o corpo inclui uma região de inserção localizada em uma superfície superior e circundando a bolsa; e uma camada transparente montada na região de inserção e posicionada acima do alvo óptico; em que o corpo inclui um canal circundando pelo menos parcialmente a bolsa, o canal para receber um adesivo para ligar a uma camada reticular, em que o canal inclui uma série de bolsos de alívio de pressão distribuídos em torno do canal, os bolsos de alívio de pressão para aliviar a tensão induzida sobre a camada reticulada pelo adesivo durante o processo de cura; em que o material fluorescente exibe um nível de energia de aterramento seletiva e um nível de energia de excitação alvo (TE) separado do nível de energia de aterramento por um primeiro intervalo de energia correspondente a um comprimento de onda de emissão de fluorescência de interesse (FEWI), o material fluorescente tendo um nível de energia mais baixo (NLL) em relação ao nível de energia TE, o nível de energia NLL espaçado de um segundo intervalo de energia FMEG2 abaixo do nível de energia TE, em que uma proporção de FMEG2 / HOSTPEé três ou mais.
2. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a proporção de FMEG2 / HOSTPE é igual ou está entre quatro e dez.
3. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material hospedeiro sólido inclui pelo menos um de vidro, polímeros amorfos, materiais cristalinos, polímeros semicristalinos, vidro metálico ou cerâmica.
4. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material fluorescente representa um íon de pelo menos um dentre um elemento de terras raras ou um elemento de metal de transição.
5. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o material hospedeiro sólido tem uma energia de fônon máxima menor do que ou igual a 580 cm-1.
6. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o comprimento de onda de emissão de fluorescência de interesse tem um comprimento de onda central em ou abaixo de cerca de 1000 nm.
7. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o corpo inclui ainda um poço de difusão localizado abaixo da bolsa, o poço de difusão para receber a luz de excitação que passa através do alvo óptico, o poço de difusão incluindo um fundo de poço tendo um acabamento superficial que exibe um reflexo de não mais do que cerca de 20,0%.
8. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda microestruturas formadas sobre uma superfície de pelo menos uma dentre a camada transparente ou o alvo óptico para formar uma camada reticulada.
9. Aparelho, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que compreende ainda um revestimento antirreflexo formado em uma superfície de pelo menos uma dentre a camada transparente ou o alvo óptico.
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