【摘要】：作為科學(xué)研究中用于觀察的重要工具,光學(xué)顯微鏡被廣泛應(yīng)用于醫(yī)學(xué)、生命科學(xué)及材料科學(xué)等領(lǐng)域中。根據(jù)入射光與所觀測(cè)的樣品之間作用方式的不同,光學(xué)顯微成像可以被分為熒光成像和非熒光成像。熒光成像,就是對(duì)所要觀察的樣品進(jìn)行熒光標(biāo)記,熒光物質(zhì)被激發(fā)后發(fā)射熒光信號(hào)被接收而成像。而在非熒光成像中,主要通過照射樣品之后的透射或散射光成像,當(dāng)然還包括光與特定物質(zhì)的一些其他作用。本文分別對(duì)這兩種成像方式中較為突出的幾種方法進(jìn)行了闡述,并針對(duì)其中的問題和不足提出了創(chuàng)新性的解決方法。在非熒光成像中,基于干涉的定量相位顯微(quantitative phase imaging,QPI)能夠?qū)ν该魃锛?xì)胞進(jìn)行無標(biāo)記成像并對(duì)細(xì)胞的各項(xiàng)指標(biāo)進(jìn)行分析。衍射相位顯微術(shù)(diffraction phasemicroscopy,DPM)結(jié)合了共路干涉和實(shí)時(shí)拍攝,能在保持穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和成像精度的同時(shí)實(shí)現(xiàn)較快成像速度。但DPM中的濾波針孔需要高精度調(diào)節(jié)和長(zhǎng)時(shí)間維護(hù),增加了系統(tǒng)的復(fù)雜度。針對(duì)這個(gè)問題本文提出了用扭曲向列型液晶顯示器(twisted nematic-liquid crystal device,TN-LCD)替代物理針孔的方法,結(jié)合控制軟件實(shí)現(xiàn)了針孔自動(dòng)校準(zhǔn)。同時(shí),本文提出了一種基于數(shù)字微鏡器件(digital micromirror device,DMD)的定量相位顯微方法,在保證實(shí)時(shí)成像的基礎(chǔ)上還為相位成像中分辨率的提高提供了可行性思路。在熒光成像中,很多技術(shù)都對(duì)成像分辨率的提高做出了極大貢獻(xiàn),如受激輻射損耗(stimulated emission depletion,STED)顯微術(shù)、隨機(jī)光學(xué)重建顯微術(shù)(stochastic optical reconstruction microscopy,STORM)等等。雖然這些技術(shù)都使得分辨率有了大幅度的提高,但是所使用的光學(xué)系統(tǒng)的復(fù)雜度或?qū)晒馊玖系母咭笫沟盟鼈儫o法被廣泛應(yīng)用。因此本文提出了一種基于偏振調(diào)制稀疏重建的超分辨顯微方法,并在共聚焦顯微鏡和全內(nèi)反射熒光(total interna reflection fluorescence,TIRF)顯微鏡上都實(shí)現(xiàn)了三維的超分辨。該方法只需要在現(xiàn)有的光學(xué)系統(tǒng)上加入一個(gè)偏振調(diào)制模塊,簡(jiǎn)單易操作,可以與更多的顯微方法進(jìn)行結(jié)合,具有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。
【圖文】：

Ｆｏｕｒｉｅｒ相位顯微的共路干涉特性和Ｈｉｌｂｅｒｔ相位顯微的實(shí)時(shí)拍攝的特性，使它在逡逑有著穩(wěn)定干涉結(jié)構(gòu)的同時(shí)還能實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品相位信息的實(shí)時(shí)觀測(cè)［１Ｇ］。在一個(gè)常規(guī)逡逑顯微鏡的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)ＤＰＭ只需要增加一個(gè)模塊，其裝置如圖１．１所示。首先在逡逑２逡逑

２．１衍射相位顯微術(shù)的原理逡逑ＤＰＭ的光源可以是激光光源，也可以是ＬＥＤ和白光光源，本論文先以激光逡逑光源的光學(xué)系統(tǒng)圖為例說明其工作原理，如圖２．１所示。首先激光光源被準(zhǔn)直鏡逡逑（ＣＬ）準(zhǔn)直耦合入單模光纖（ＳＭＦ），再通過聚光鏡（Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒ）變?yōu)槠叫泄獬鲥义仙洌ＷC入射光的空間相干度。透鏡姐Ｌ１和Ｌ２共焦面，用于將入射光斑的大逡逑小調(diào)整到與顯微物鏡（Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ）的入瞳大小相匹配。在與祥品（Ｓａｍｐｌｅ）作用逡逑之后，入射光通過顯微物鏡和管鏡（ＴｕｂｅＬｅｎｓ）成像在顯微鏡的輸出平面上。逡逑ＳＭＦ逡逑｜邐｜］邋｜邋Ａ邐１ｓｔ邋ｏｒｄｅｒ逡逑廣＾Ｈｅ－Ｎｅ邋Ｌａｓｅｒ逡逑Ｃｏｎｄｅｎｓｅｒｉｍｔ邐ｒｉ邐＾邐，逡逑ＬＬ邐Ｏｔｈ邋ｏｒｄｅｒ逡逑Ｌ１邋ｆ邋■■逡逑１２邋＜ｍ邐／逡逑ＳａｍＰ，ｅｔ邋ｎ邐Ａ邐Ｉ邐Ａ邐ｎ逡逑Ｏｂｊｅｃｔｉｖｅ＾邋＾邐＾逡逑ｆ逡逑Ｔｕｂｅ邋０邐Ｖ邐Ｉ邐Ｖ邐ＬＩ逡逑Ｌｅｎｓ邋Ｇｒａｔｉｎｇ邐Ｌ３邐Ｆｉｌｔｅｒ邐Ｌ４邐ＣＣＤ逡逑圖２．１邋ＤＰＭ光學(xué)系統(tǒng)裝置示意圖。逡逑顯微鏡的輸出面即成像面上放置了邋一個(gè)閃耀光柵（Ｇｒａｔｉｎｇ），產(chǎn)生了許多衍逡逑射級(jí)次的樣品像，其中丨級(jí)衍射光強(qiáng)最強(qiáng)，，0級(jí)衍射光強(qiáng)次之。將光柵面作為起逡逑始
【學(xué)位授予單位】：浙江大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH74

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本文編號(hào)：2616271