三维及并行荧光差分超分辨显微方法及系统
发布时间：2020-06-29 21:38
【摘要】：光学衍射极限将常规光学显微术的分辨率限制在230纳米左右,其无法满足纳米尺度观测的需求。虽然电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等相关技术可以实现纳米量级分辨率的观测,但是这些技术或者利用了短的波长,或者基于近场探测方法,并没有在根本上突破衍射极限.而且这些方法还有真空、高辐照、导电性样品等限制,无法完成对样品的内部观测或无损观测。因此,突破光学的衍射极限,对纳米光学和生命科学进一步发展具有重大意义。近年来,随着荧光超分辨显微技术的不断发展,打破衍射极限从而提升分辨率已经不再是研究人员和应用工程师的唯一重点,对显微技术及相关仪器的综合性能提升已经成为新的研究方向。这其中包括超分辨系统的成像速度的提升、超分辨维度的扩展、抗漂白性能的提高等等。本文根据矢量光场调控理论和点扩散函数工程技术,将荧光差分超分辨显微术扩展至三维,在纵向场上打破衍射极限,提高了轴向分辨率;并提出了一种提高荧光差分显微术成像质量的方法,该方法在一定程度上还可以改善饱和荧光差分显微术光漂白现象和光毒性问题。另外,基于“并行”设计思路,提出了结构光照明的宽场荧光差分超分辨显微术,并研究比较了几种基于并行探测的超分辨显微方法。本文的主要内容及创新点包括:第一章,介绍了本文的研究背景,包括显微镜的发展历史,超分辨技术的发展,以及相关商用仪器现状,特别是国内相关仪器的研究动态。第二章,主要介绍了本课题的相关基础研究,包括共聚焦理论的介绍,以及四色共聚焦显微镜和荧光差分显微镜商用仪器样机的研制。第三章,为本文的第一创新点。提出3D荧光差分显微技术,述了其机理、系统原理及仪器化样机的研制。第四章,主要提出了一种基于上述系统的新的二维荧光差分显微术成像方法解决了传统方法中负值失真的问题。第五章,为本文的第三创新点,提出了一种并行照明的宽场荧光差分显微术,提高了传统FED的成像速度,描述了其机理及实现方法。第六章,研究比较了几种基于共焦系统及并行探测荧光显微技术,讨论了各自的优缺点。最后一章,对本课题的研究工作进行总结,并指出了未来可能的优化方案和扩展本课题研究的工作方向。
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH742
【图文】：
．２罗伯特虎克的显微镜与他观察到的在生物医学研究中的重要作用，能。１７０３年设计，荷兰人惠更一惠更斯目镜。惠更斯目镜具。加上其简单的结构，惠更斯目仍在生产使用。逡逑
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本文编号：2734391
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH742
【图文】：
．２罗伯特虎克的显微镜与他观察到的在生物医学研究中的重要作用，能。１７０３年设计，荷兰人惠更一惠更斯目镜。惠更斯目镜具。加上其简单的结构，惠更斯目仍在生产使用。逡逑
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本文编号：2734391
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