數(shù)字全息術是在光學全息術基礎上融合了光電探測技術和計算機技術而形成的一種新型顯微成像技術。與傳統(tǒng)顯微術相比,它僅通過一張全息圖就提供了更具優(yōu)勢的非接觸、無標記、無損傷的快速定量三維成像方法。近年來,鑒于數(shù)字全息術獨特的成像優(yōu)勢和對生物細胞成像的巨大潛力,其在生物細胞成像應用方面已經(jīng)引起了科學家們的諸多關注,被廣泛用于生物細胞尤其是對癌細胞樣品的三維形貌測量、生物參數(shù)分析、實時形貌監(jiān)測等領域,為癌癥的診斷和治療提供了幫助。本文首先介紹了數(shù)字全息術工作的基本原理,并通過比較其中幾種記錄方法的優(yōu)缺點確定選擇同軸全息記錄光路。根據(jù)同軸數(shù)字全息術的原理設計并搭建了同軸全息顯微鏡系統(tǒng),然后利用USAF1951分辨率板和其它待測樣品測試和標定了系統(tǒng)基本參數(shù),經(jīng)測定系統(tǒng)具有優(yōu)于一般同軸全息系統(tǒng)的高橫向分辨率和放大率。最后進行了生物細胞的全息成像測試實驗,驗證了所搭建系統(tǒng)的形貌成像能力、生物參數(shù)分析能力以及對活細胞的成像能力。接下來,本文將搭建的同軸全息顯微鏡系統(tǒng)應用于癌細胞全息顯微成像研究。首先測量和分析了不同種類癌細胞的三維形貌和生物參數(shù),然后對一個生長周期及加入藥物之后的SMMC-7721肝癌細胞... 

【文章來源】：長春理工大學吉林省

【文章頁數(shù)】：56 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

無透鏡傅里葉數(shù)字全息術記錄光路示意圖

82.1.2預放大數(shù)字全息術記錄原理預放大數(shù)字全息術[66]是能夠使系統(tǒng)獲得更高分辨率的一種數(shù)字全息術，它通過在其記錄光路中加入顯微物鏡對物光波進行預放大處理，從而有效放大了被測物體的細微結(jié)構，到達探測器記錄面的放大物光波與參考光干涉形成了預放大數(shù)字全息圖。其中加入的顯微物鏡引發(fā)的物光波放大操作，有利于光電探測器對物光波信息的抽樣和采集，增大了系統(tǒng)記錄距離并進一步提高了系統(tǒng)橫向分辨率。圖2.2預放大數(shù)字全息術記錄光路示意圖如圖2.2為預放大數(shù)字全息術的記錄光路圖，入射光采用平面光波，它經(jīng)過物平面),(00yx上的被測物體時發(fā)生衍射形成物光),(00yxO，物光波在傳播至顯微物鏡前表面bMO的過程中，滿足菲涅爾衍射近似條件，因此物光波在遵循菲涅爾衍射傳播了一段距離0d后的復振幅分布為：00202000000]})()[(2exp{),()exp(),(dydxyyxxdjkyxOdjjkdyxOMMMMMOb+=∞λ（2-4）到達顯微物鏡前表面的物光波在經(jīng)過顯微物鏡平面),(MMyx時發(fā)生相位變換，則物光波在經(jīng)過焦距為f的顯微物鏡后表面aMO的復振幅分布為：)](2exp[),(),(22MMMMMOMMMOyxfjkOyyxOxba+×=（2-5）經(jīng)過顯微物鏡后表面的物光波在傳播到探測器記錄面yx),(過程中，仍然滿足菲涅爾衍射條件，其傳播至記錄面的復振幅為：

9)2exp()]([exp),(]2)()(exp[),()exp(),(22022MfyxjkMddjkMyMxOdydxdyyxxjkyxOdjjkdyxOMMMMMMMOa++=+=∞λ（2-6）式中，M表示顯微物鏡MO的放大倍率，利用經(jīng)過顯微物鏡到達光電探測器記錄面的物像和原物體滿足透鏡成像關系，將物光波復振幅用含顯微物鏡參數(shù)的形式表示。最后引入平面參考光，把它到達記錄面的復振幅記為yxR),(，記錄面上的物光和參考光干涉形成的預放大數(shù)字全息圖光強為：**222|||||),(),(|ORROROOIyyxRx+++=+=（2-7）2.1.3離軸數(shù)字全息術記錄原理離軸數(shù)字全息術[67]采用的參考光是以一定角度傾斜入射的，然后與物光在特定夾角下發(fā)生干涉形成離軸數(shù)字全息圖，這種記錄方式使得全息圖中的直流像和共軛像得以分離，很容易提取到不受干擾的物光波前信息，但同時也降低了系統(tǒng)的分辨率。而且高質(zhì)量的離軸數(shù)字全息圖往往需要將記錄光路中的物參光夾角控制在很小的范圍內(nèi)，增大了系統(tǒng)光路的搭建難度。圖2.3離軸菲涅爾數(shù)字全息術記錄光路示意圖圖2.3為離軸菲涅爾數(shù)字全息術記錄光路圖。平面參考光),(00yxR以一定夾角傾斜入射，傳播至記錄面yx),(的復振幅為：

【參考文獻】：
期刊論文
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博士論文
[1]生物樣品的數(shù)字全息顯微相襯成像技術研究[D]. 張亦卓.北京工業(yè)大學 2012
[2]數(shù)字全息顯微成像的理論和實驗研究[D]. 王華英.北京工業(yè)大學 2008
[3]數(shù)字全息的基本問題分析及實現(xiàn)方法研究[D]. 鐘麗云.天津大學 2004

碩士論文
[1]生物細胞相襯成像及折射率測量的數(shù)字全息方法研究[D]. 歐陽麗婷.北京工業(yè)大學 2014
[2]數(shù)字全息面形測量中的相位解包裹技術研究[D]. 崔鵬.天津大學 2007
[3]數(shù)字全息中消除零級衍射光及背景噪聲的研究[D]. 朱杰.昆明理工大學 2007
[4]數(shù)字全息理論及應用研究[D]. 黎南.昆明理工大學 2007



本文編號：3407446