基于多角度照明的超分辨顯微方法與系統(tǒng)研究.pdf

1、生物學(xué)、醫(yī)學(xué)的發(fā)展對光學(xué)顯微成像有了越來越高的要求，其中，分辨率的提升是一個(gè)熱點(diǎn)方向。由于衍射極限的存在，遠(yuǎn)場光學(xué)成像的分辨率一直限制在半個(gè)波長左右。近年來基于熒光非線性技術(shù)的超分辨方法突破了衍射極限實(shí)現(xiàn)了納米量級的分辨率，但這些技術(shù)需要特殊染料標(biāo)記，成像速度慢，光毒性性強(qiáng)的特點(diǎn)大大限制了這些方法的應(yīng)用。
　　多角度照明技術(shù)是一種寬場照明技術(shù)，其提高分辨率的方法在于對樣品的頻譜進(jìn)行空間調(diào)制，適用于散射特性成像、折射率特性成像乃至熒

2、光特性成像。多角度照明超分辨技術(shù)具有成像速度快，樣品損傷小，結(jié)果信噪比好的優(yōu)勢，越來越受到顯微領(lǐng)域的重視。本論文針對樣品特性設(shè)計(jì)搭建了多套多角度照明顯微系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了超分辨成像的效果。主要工作及創(chuàng)新點(diǎn)如下:
　　(1)針對傳統(tǒng)全內(nèi)反射熒光顯微成像中照明不均勻的問題，提出了一種環(huán)形掃描全內(nèi)反射熒光成像方法，提高了圖像信噪比;在全反射角度照明范圍內(nèi)，對照明角度進(jìn)行細(xì)分實(shí)現(xiàn)了z軸方向50nm的分辨率;將環(huán)形掃描全內(nèi)反射方法運(yùn)用到非熒光樣品

3、成像中，圖像的分辨率提高一倍。
　　(2)針對傳統(tǒng)相位成像技術(shù)三維分辨率低的問題，提出了一種純相位的多角度光場合成成像方法，將散射介質(zhì)成像擴(kuò)頻理論運(yùn)用到相位成像中，增大的相位成像的有效數(shù)值孔徑，提高了相位圖像的三維分辨率，提高了圖像的信噪比。
　　(3)針對已提出的層析相位顯微系統(tǒng)，數(shù)據(jù)采集速度慢，系統(tǒng)可控性差的問題，提出了基于壓電陶瓷移相的可控層析相位顯微方法，配合提出的周期掃描移相算法，可以根據(jù)樣品活動(dòng)特性選擇掃描速度，

4、最快成像速度較傳統(tǒng)方法提高4倍。
　　(4)針對大角度離軸干涉測相位分辨率不足的問題，提出了一種共軸干涉的層析相位顯微方法。運(yùn)用共軸干涉技術(shù)，保證不同角度下獲取樣品信息量的一致性，使折射率的三維分辨率提高20％。
　　(5)針對結(jié)構(gòu)光照明顯微方法圖像重構(gòu)時(shí)偽信號影響大的問題，提出了一種結(jié)構(gòu)光照明技術(shù)與頻譜迭代技術(shù)相結(jié)合的熒光成像方法，獲得了寬場熒光成像兩倍分辨率的成像效果，并在信噪比上比結(jié)構(gòu)光照明顯微方法有了明顯的提升，在對