基于照明調(diào)控的無標(biāo)記遠(yuǎn)場超分辨顯微成像.pdf

1、目前的超分辨顯微成像技術(shù)面臨著成像視場小、成像速度慢、樣品需要染色標(biāo)記、需要近場掃描等限制。無需標(biāo)記且可遠(yuǎn)場成像的超分辨顯微技術(shù)可以最大限度地避免對觀察樣品的破壞與擾動(dòng)，因而在生物醫(yī)學(xué)、物理、材料等領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用價(jià)值。本論文通過照明調(diào)控，在無標(biāo)記遠(yuǎn)場超分辨顯微成像領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了突破。
　　本論文主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)如下:
　　a)首次將一維納米結(jié)構(gòu)應(yīng)用于寬場的超分辨顯微成像中，實(shí)現(xiàn)了大視場的無標(biāo)記遠(yuǎn)場超分辨顯微成像，視場比以往報(bào)道的無

2、標(biāo)記遠(yuǎn)場超分辨顯微方法擴(kuò)展了2個(gè)數(shù)量級，且方便快捷，可設(shè)計(jì)成緊湊式照明模塊使普通顯微鏡方便地具備超分辨能力，成功突破了目前無標(biāo)記遠(yuǎn)場寬場超分辨顯微成像的瓶頸。
　　b)通過理論分析、仿真模擬與實(shí)驗(yàn)結(jié)果相結(jié)合，深入地研究了移頻顯微成像的特點(diǎn)，首次提出基于多波長照明的圖像重構(gòu)思想，可實(shí)現(xiàn)無變形的移頻超分辨顯微成像。
　　c)將非線性效應(yīng)引入紫外光聲顯微成像中，首次實(shí)現(xiàn)了生物樣品中細(xì)胞核結(jié)構(gòu)的無標(biāo)記遠(yuǎn)場超分辨顯微成像，在疾病、尤其

3、是癌癥的預(yù)測與治療等生醫(yī)領(lǐng)域具有重要的應(yīng)用前景。
　　本論文的文章結(jié)構(gòu)如下:
　　第一章，詳細(xì)介紹了顯微技術(shù)的發(fā)展及目前已有的無標(biāo)記型超分辨顯微技術(shù)，并分析了這些技術(shù)的優(yōu)勢和局限性。
　　第二章，針對在無標(biāo)記遠(yuǎn)場超分辨顯微成像中獲得更大視場、更高分辨率的目標(biāo)，提出了納米線環(huán)形照明顯微成像。通過將半導(dǎo)體納米線環(huán)形光源作為局域光源，與二維微納波導(dǎo)復(fù)合來實(shí)現(xiàn)大面積、全方向、高波矢的倏逝場照明，基于移頻效應(yīng)，可在遠(yuǎn)場實(shí)現(xiàn)無標(biāo)記

4、二維樣品的超衍射高頻信息的有效提取。本章詳細(xì)分析了該設(shè)計(jì)中涉及到的機(jī)理和器件特性，并將其成功應(yīng)用到了不同領(lǐng)域的多類樣品上。
　　第三章，對移頻成像的特性進(jìn)行進(jìn)一步的理論分析、仿真計(jì)算和實(shí)驗(yàn)探證，對納米線環(huán)形照明顯微成像技術(shù)做了進(jìn)一步優(yōu)化，提出通過調(diào)控照明波長來拓寬物的空間頻譜在遠(yuǎn)場的可探測范圍從而使成像無變形的方法，并介紹了圖像重構(gòu)的相關(guān)算法與仿真結(jié)果。
　　第四章，針對在無標(biāo)記情況下對復(fù)雜的生物樣品進(jìn)行亞細(xì)胞觀察的目標(biāo)，對