基于椭球反射镜的全内反射荧光显微成像方法与理论研究

发布时间：2023-06-28 01:31

　　全内反射荧光显微术是一种基于倏逝波照明的荧光显微成像技术。全内反射荧光显微术利用了全内反射产生的倏逝波进行照明,其倏逝场的激发深度为纳米级,在激发薄层范围内的荧光样品得到激发。显微术具有成像质量高、图片信噪比高等优点,因此被广泛应用于单分子成像、胞吞胞吐以及细胞间信号传递等生物成像领域,成为荧光显微术的重要分支。但是,随着对显微术成像质量需求的不断提高和细胞三维空间结构的获取,传统的全内反射荧光显微术无法满足其成像的需求,课题“基于椭球反射镜全内反射荧光显微成像方法与理论研究”的目的是寻求可兼顾多方向均匀照明和激发深度大量程可控可调,为解决全内反射荧光成像广泛存在的伪影问题和扩大激发深度的照明范围提供了理论和方法。研究成果可进一步设计成模块化装置,与宽场显微术、结构光显微术和暗场显微术结合,方便地实现功能复用。本课题主要研究工作如下:首先,建立椭球反射镜的几何聚焦模型和孔径角为?的切趾因子函数,分析基于德拜矢量衍射理论的不同偏振光照明下的矢量聚焦特性。理论分析表明,在去偏振的作用下,出现了两个电场分量,在强度近似、方向垂直的两个电场分量的作用下,总电场的能量密度在椭球反射镜近焦点处的焦...

【文章页数】：75 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 课题研究背景及目的
    1.2 国内外研究现状
        1.2.1 全内反射荧光显微术研究现状
        1.2.2 伪影弱化的全内反射荧光显微术研究现状
        1.2.3 可控激发深度的全内反射荧光显微术研究现状
        1.2.4 其他类型的全内反射荧光显微术应用现状
    1.3 课题主要研究内容
第2章 椭球反射镜系统的理论建模
    2.1 引言
    2.2 椭球反射镜的基本模型
        2.2.1 椭球反射镜的几何模型
        2.2.2 椭球反射镜的切趾因子
    2.3 椭球反射镜的矢量聚焦特性
        2.3.1 线偏振光照明下的椭球反射镜聚焦特性模型
        2.3.2 圆偏振光照明下的椭球反射镜聚焦特性模型
    2.4 本章小结
第3章 基于椭球反射镜全内反射荧光成像原理
    3.1 引言
    3.2 全内反射基础理论
    3.3 线偏振光照明下的全内反射倏逝场分布
        3.3.1 物镜型全内反射成像光场
        3.3.2 基于椭球反射镜的全内反射成像光场
    3.4 圆偏振光照明下的全内反射倏逝场分布
        3.4.1 物镜型全内反射成像光场
        3.4.2 基于椭球反射镜的全内反射成像光场
    3.5 物镜型和椭球型全内反射的照明和激发深度对比分析
    3.6 本章小结
第4章 基于椭球反射镜全内反射荧光成像方法设计
    4.1 引言
    4.2 椭球反射镜的设计
    4.3 全内反射荧光成像下的伪影弱化模块
    4.4 可控激发深度的模块
        4.4.1 遮光片与光阑组合的中空平行光调制
        4.4.2 旋转滤光轮的中空平行光调制
        4.4.3 双平凸光锥透镜的中空平行光调制
    4.5 系统整体光路设计与分析
    4.6 工程模块化
    4.7 本章小结
第5章 实验结果及分析
    5.1 引言
    5.2 实验样品的选择与制备
    5.3 显微成像系统调试
        5.3.1 照明部分调试
        5.3.2 成像部分调试
    5.4 伪影弱化实验
        5.4.1 透明微球实验
        5.4.2 荧光微球实验
        5.4.3 生物样品的综合实验
    5.5 可控激发深度实验
    5.6 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文
致谢



本文编号：3835714