荧光辐射差分超分辨显微方法及系统

发布时间：2017-09-13 09:21

  本文关键词：荧光辐射差分超分辨显微方法及系统

  更多相关文章： 光学超分辨显微 荧光辐射差分 高速成像 光斑调制 图像失真 柱状矢量光 三维成像

【摘要】：远场荧光超分辨率光学显微成像技术由于其高分辨率、实时成像、样品无损、操作方便等优点被广泛应用于生物、医疗观测中。本课题在分析研究荧光辐射差分显微术成像原理的基础上,提出了多种有效的途径来进一步优化、改良现有的荧光差分显微术(Fluorescence Emission Difference microscopy:FED),包括提高系统的成像速度——搭建了国内第一套高速FED显微成像系统,并通过实验证明了在每秒一帧的成像速度下,所搭建系统能够实现150nm超衍射极限的分辨率;提高系统的成像质量——模拟仿真了负值旁瓣对成像质量的劣化并提出了展宽实心光斑点扩散函数的解决方法；提高系统的分辨率——搭建了国内第一套基于柱状矢量偏振光FED显微成像系统,实现了110nm的超衍射极限分辨率； 实现三维FED成像——模拟仿真了各向同性的三维空心光斑,搭建了一套基于空间光调制器FED显微成像系统。本文首先介绍了几种当今主流的超分辨显微技术,特别是FED显微术的提出与发展及国内外研究现状。之后,本文详细阐述了FED显微术的基本原理,相关的关键技术以及实现方式。接下来,本文讲述搭建了高速FED显微成像系统,并通过对多种不同样品的实验,证明系统的成像性能。除了提高FED系统的成像速度之外,在接下来的章节中,本课题一一介绍了多种有效的途径来进一步提升系统性能,主要包括：通过光斑调制优化了实心光斑和空心光斑的点扩散函数匹配程度,消除差值过程中产生的负值,从而避免FED图像中的失真现象；基于柱状矢量偏振光,展宽了实心光斑,缩小了空心光斑,提高了系统的分辨率和成像质量；利用空间光调制器进行光斑调制,简化了系统,通过加载0-2π涡旋位相板和0-π位相板,实现了二维FED超分辨,并增强了系统的光学层析能力,从而提升了FED的三维分辨能力。最后,本文对本课题的研究工作进行了总结,并指出了下一步的研究方向。
【关键词】：光学超分辨显微 荧光辐射差分 高速成像 光斑调制 图像失真 柱状矢量光 三维成像
【学位授予单位】：浙江大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP391.41;TH742
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 绪论10-14
• 1.1 课题背景10-12
• 1.1.1 几种主流的超分辨显微技术10-11
• 1.1.2 荧光辐射差分显微术11-12
• 1.2 本课题的研究内容12
• 1.3 本课题的研究意义12-13
• 1.4 本章小结13-14
• 2 高速荧光辐射差分显微方_法和系统14-26
• 2.1 荧光辐射差分显微术14-18
• 2.1.1 基本原理14-16
• 2.1.2 光斑调制16-18
• 2.2 扫描振镜在高速显微成像中的应用18-19
• 2.3 系统架构19-22
• 2.3.1 系统结构图19-21
• 2.3.2 系统搭建21-22
• 2.4 实验及结果分析22-25
• 2.4.1 荧光纳米颗粒测试实验22-24
• 2.4.2 生物样品测试实验24-25
• 2.5 本章小结25-26
• 3 消除荧光辐射差分显微图像的失真26-32
• 3.1 负值旁瓣的产生和对FED效果的影响26-28
• 3.1.1 负值旁瓣26
• 3.1.2 FED图像失真26-28
• 3.2 点扩散函数整形28-29
• 3.2.1 PSF展宽28
• 3.2.2 PSF匹配28-29
• 3.3 系统架构29-30
• 3.4 仿真结果30-31
• 3.5 本章小结31-32
• 4 基于柱状矢量光的荧光辐射差分显微方法和系统32-44
• 4.1 柱状矢量偏振光32-34
• 4.2 矢量光束基本理论34
• 4.3 模拟仿真结果及分析34-37
• 4.4 实验系统架构37-39
• 4.4.1 柱状矢量光束的产生37
• 4.4.2 系统结构37-39
• 4.5 实验及结果分析39-43
• 4.5.1 纳米荧光颗粒实验测试39-42
• 4.5.2 生物样品实验测试42-43
• 4.6 本章小结43-44
• 5 各向同性的三维荧光辐射差分显微方法44-49
• 5.1 三维FED的瓶颈44-45
• 5.2 基本原理45-47
• 5.3 仿真结果及分析47-48
• 5.4 本章小结48-49
• 6 基于空间光调制器的荧光辐射差分显微方法和系统49-53
• 6.1 空间光调制器49
• 6.2 系统架构49-51
• 6.3 实验结果及分析51-52
• 6.4 本章小结52-53
• 7 总结与展望53-56
• 7.1 总结53-54
• 7.2 展望54-56
• 参考文献56-61
• 作者简历61

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7 陈薇;陈丹妮;齐t，

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