[发明专利]纳米量级物体探测方法、系统、设备及存储介质

权利要求书

1.一种纳米量级物体探测方法，其特征在于，包括：

获取沿光轴对待测物体进行离焦扫描得到的多幅强度图像，基于所述强度图像进行有限数值差分得到探测光的光强的一阶轴向微分；

建立散射力、功与光强的一阶轴向微分之间的关系式；

结合探测光的光强的一阶轴向微分以及所述关系式，计算得到待测物体对探测光的散射力以及功，从而实现待测物体的探测；

其中，建立散射力、功与光强的一阶轴向微分之间的关系式，具体为：

对于沿光轴方向传播的近轴光束，将近轴光束的动量通量改写为关于光强的表达式，近轴光束的动量通量，改写为光强表达式为：，其中，为电场磁场的复矢量表达式，表示电场场强，表示磁场场强，为背景折射率，为真空中的磁导率，为真空中的光速，为探测光的光强，，为初相位，为波矢的z向分量；

仅考虑电偶极子模型，将散射力表示为关于动量通量的表达式，散射力关于动量通量的表达式为：，为微小对象的消光截面；

结合动量通量的表达式和散射力的表达式，得到散射力关于光强的表达式；

仅考虑横向散射力，结合散射力关于光强的表达式以及光强传输方程，得到横向散射力关于光强的一阶轴向微分的表达式；

基于横向散射力关于光强的一阶轴向微分的表达式，获取横向散射力相应的功关于光强的一阶轴向微分的表达式；

其中，结合探测光的光强的一阶轴向微分以及所述关系式，计算得到待测物体对探测光的散射力以及功，具体为：

结合探测光的光强的一阶轴向微分以及横向散射力相应的功关于光强的一阶轴向微分的表达式：

；

其中，，为波矢，为电场频率，为拉普拉斯算子，为一阶轴向微分，为横向散射力的功；

计算得到横向散射力的功为：

；

其中，为逆拉普拉斯算子；

结合横向散射力的功以及散射力与功的关系式，计算得到散射力：

；

其中，为散射力，为横向散射力的功，为横向梯度算子。

2.根据权利要求1所述的纳米量级物体探测方法，其特征在于，基于所述强度图像进行有限数值差分得到探测光的光强的一阶轴向微分，具体为：

选取欠焦的强度图像和过焦的强度图像，运用一阶中心有限差分法进行轴向微分估计：

；

其中，为探测光的光强，为探测光的光强的一阶轴向微分，为过焦的强度图像的光强，为欠焦的强度图像的光强，为离焦距离。

3.根据权利要求1所述的纳米量级物体探测方法，其特征在于，基于所述强度图像进行有限数值差分得到探测光的光强的一阶轴向微分，具体为：

选取多个测量平面对应的强度图像，运用高阶有限差分进行轴向微分估计：

；

其中，为探测光的光强，为探测光的光强的一阶轴向微分，为第个测量平面的强度图像的光强，为第个测量平面对应的权重，为离焦距离，测量平面的数量为2n+1个，对应2n+1个测量平面中的n值。