一种基于荧光纳米材料的喷墨打印和计算机辅助表征的衬底表面探测方法

摘要

本发明公开了一种基于荧光纳米材料的喷墨打印和计算机辅助表征的衬底表面探测方法，其特征是：基于纳米材料在微液滴中的组装行为及其在溶剂干燥后的堆积形貌与衬底表面的物理和化学特性之间的相关性，利用荧光纳米材料在图像采集和计算机分析中的优势，通过按需式喷墨打印工艺打印单层和多层荧光点阵，然后通过CCD获取荧光照片并经过计算机处理和分析获得喷墨打印稳定性参数、荧光点直径的样本标准偏差和纳米材料自组装模式的特征参数，利用这些特征参数实现对生产工艺过程中衬底的表面感知，应用于探测衬底类型及衬底表面均匀性、以及检测图层间的对位。

主权项

一种基于荧光纳米材料的喷墨打印和计算机辅助表征的衬底表面探测方法，其特征是：A、获取喷墨打印稳定性参数，评判墨水稳定性(1)取表面均匀的标准衬底，以荧光纳米材料为原料，配制墨水；通过喷墨打印的方式，将墨水打印在标准衬底上，形成m×n荧光点阵图案；将所述荧光点阵图案去噪后转换为二值图片；(2)选定二值图片左上角的点为坐标原点，计算荧光点阵中各荧光点圆心的原始坐标，并根据任意一行荧光点的原始坐标对二值图片进行偏转修正，以使荧光点阵保持水平；计算偏转修正后各荧光点圆心的坐标值(x_ij1，y_ij1)，1≤i≤m，1≤j≤n；(3)以荧光点阵中第一个荧光点的目标格点作为参考格点，定义该目标格点的坐标值(x₁₁₀，y₁₁₀)为相应荧光点的圆心坐标；根据参考格点的坐标值和所打印荧光点阵中两荧光点之间的理论间距，计算荧光点阵中其他荧光点的目标格点的坐标值(x_ij0，y_ij0)，1≤i≤m，1≤j≤n；根据各荧光点圆心的坐标值和其目标格点的坐标值，计算各荧光点相对于其目标格点的偏移量r_ij：由式(1)计算获得平均偏移量$\bar{r}=\frac{\underset{i=1}{\overset{m}{\Sigma }}\underset{j=1}{\overset{n}{\Sigma }}\left|r_{ij}\right|}{m\times n}---\left(1\right);$(4)以荧光点阵中的其他荧光点的目标格点分别作为参考格点，并按步骤(3)分别计算平均偏移量取所获得的平均偏移量中的最小值作为喷墨打印稳定性参数；(5)以喷墨打印稳定性参数作为评判墨水稳定性的依据：若≤喷墨打印设备的机械精度，则该墨水可以在衬底上稳定打印；否则，该墨水不能在衬底上稳定打印；B、评判目标衬底均匀性以荧光纳米材料为原料，配制能够在目标衬底上稳定打印的墨水；通过喷墨打印的方式，将墨水打印在目标衬底上，形成m×n荧光点阵图案；将所述荧光点阵图案去噪后转换为二值图片，计算荧光点阵中各荧光点的直径d_ij,1≤i≤m，1≤j≤n；然后，计算获得各荧光点的平均直径和荧光点直径的样本标准偏差S：以所述荧光点直径的样本标准偏差S作为评判目标衬底表面均匀性的依据；C、获取纳米材料自组装模式的特征参数，判断衬底类型以荧光纳米材料为原料，配制能够在目标衬底上稳定打印的墨水；通过喷墨打印的方式，将墨水打印在目标衬底上，形成一层m×n荧光点阵；在相同位置重复打印，直至形成I层荧光点阵图案；将I层荧光点阵图案去噪后转换为二值图片，计算荧光点阵中各荧光点的平均直径d_I；在I层荧光点阵的基础上继续打印，形成J层荧光点阵图案；将J层荧光点阵图案去噪后转换为二值图片，计算荧光点阵中各荧光点的平均直径d_J；按式(2)计算纳米材料自组装模式的特征参数M：$M=\frac{ln\left(\frac{J}{I}\right)}{\ln \left(\frac{d_J}{d_I}\right)}---\left(2\right);$以纳米材料自组装模式的特征参数作为评判衬底类型的依据。