基于多角度照明的超分辨显微方法与系统研究

发布时间：2021-04-27 14:15

　　生物学、医学的发展对光学显微成像有了越来越高的要求,其中,分辨率的提升是一个热点方向。由于衍射极限的存在,远场光学成像的分辨率一直限制在半个波长左右。近年来基于荧光非线性技术的超分辨方法突破了衍射极限实现了纳米量级的分辨率,但这些技术需要特殊染料标记,成像速度慢,光毒性性强的特点大大限制了这些方法的应用。多角度照明技术是一种宽场照明技术,其提高分辨率的方法在于对样品的频谱进行空间调制,适用于散射特性成像、折射率特性成像乃至荧光特性成像。多角度照明超分辨技术具有成像速度快,样品损伤小,结果信噪比好的优势,越来越受到显微领域的重视。本论文针对样品特性设计搭建了多套多角度照明显微系统,实现了超分辨成像的效果。主要工作及创新点如下:（1）针对传统全内反射荧光显微成像中照明不均匀的问题,提出了一种环形扫描全内反射荧光成像方法,提高了图像信噪比;在全反射角度照明范围内,对照明角度进行细分实现了 z轴方向50nm的分辨率;将环形扫描全内反射方法运用到非荧光样品成像中,图像的分辨率提高一倍。（2）针对传统相位成像技术三维分辨率低的问题,提出了一种纯相位的多角度光场合成成像方法,将散射介质成像扩频理论运... 

【文章来源】：浙江大学浙江省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：118 页

【学位级别】：博士

【文章目录】：
致谢
摘要
Abstract
1 绪论
    1.1 显微领域的探索
    1.2 基于时空调制的超分辨方法
        1.2.1 基于空间调制的超分辨信息获取
        1.2.2 基于时间调制的超分辨信息获取
        1.2.3 多角度照明显微技术
    1.3 基于相位分布的显微方法
    1.4 现有显微技术的局限
    1.5 本论文的研究内容
        1.5.1 本论文的研究内容
        1.5.2 本论文的组织结构
        1.5.3 本论文的创新点
    1.6 本章小结
2 全反射照明下的多角度系统成像
    2.1 研究背景
    2.2 Ring-tirf系统搭建及控制
        2.2.1 系统搭建
        2.2.2 控制软件
    2.3 结果与分析
    2.4 透射式Ring-tirf系统
    2.5 光场重构
        2.5.1 荧光三维重构
        2.5.2 散射场重构
    2.6 本章小结
3 多角度相位光场合成成像
    3.1 研究背景
    3.2 系统及控制方法
        3.2.1 系统结构
        3.2.2 控制算法
    3.3 相位光场重构原理
        3.3.1 物理模型
        3.3.2 单角度相位光场
        3.3.3 全光场重构
    3.4 结果与分析
        3.4.1 二氧化硅微球样品结果
        3.4.2 生物细胞观察结果
        3.4.3 全息三维应用
    3.5 本章小结
4 多角度折射率三维成像
    4.1 研究背景
    4.2 可控层析相位显微系统结构及控制
        4.2.1 系统结构设计
        4.2.2 控制结构设计
    4.3 层析相位显微系统重构原理
    4.4 结果与分析
        4.4.1 干涉条纹分析
        4.4.2 三维折射率重构结果
    4.5 本章小结
5 多角度共轴干涉折射率三维成像
    5.1 研究背景
    5.2 共轴干涉层析相位显微系统及控制
        5.2.1 原理结构设计
        5.2.2 器件选择说明
        5.2.3 系统立式搭建
    5.3 控制及软件系统
        5.3.1 控制算法
        5.3.2 控制软件系统
    5.4 系统误差及优化
        5.4.1 干涉倾角影响
        5.4.2 移相误差影响
        5.4.3 背景噪声滤波
    5.5 结果分析
    5.6 本章小结
6 荧光样品类多角度照明显微方法
    6.1 研究背景
    6.2 多角度照明信息获取
    6.3 Fourier Ptychography重构算法
    6.4 多角度信息合成与优化
        6.4.1 Fourier面合成
        6.4.2 FP优化
    6.5 实验结果
    6.6 更密结构光照明模拟
    6.7 本章小结
7 总结与展望
参考文献
攻读博士学位期间成果
作者简历



本文编号：3163616