【摘要】：全內(nèi)反射熒光顯微成像利用倏逝波對熒光樣品進(jìn)行照明,由于倏逝波強(qiáng)度在軸向成指數(shù)衰減,因此極大抑制了離焦部分熒光分子激發(fā),從而能夠獲得很高的圖像信噪比和對比度,故在單分子熒光成像、表面生物化學(xué)、細(xì)胞動(dòng)力學(xué)等領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用。然而在現(xiàn)行方案中,棱鏡型方案入射角調(diào)整范圍大但由于單向照明引入照明陰影和干涉條紋影響成像質(zhì)量,而物鏡型方案可解決單向照明問題但入射角調(diào)整范圍受物鏡結(jié)構(gòu)限制影響實(shí)驗(yàn)效果。本課題針對傳統(tǒng)方案中單向照明問題和入射角調(diào)整范圍不能兼顧的問題,開展了將大數(shù)值孔徑的拋物面反射鏡引入全內(nèi)反射熒光成像系統(tǒng)的研究,利用拋物反射鏡的回轉(zhuǎn)對稱性實(shí)現(xiàn)了空間域上的包含各向分量的光錐照明解決了單向照明問題,同時(shí)借助拋物反射鏡大數(shù)值孔徑的特點(diǎn)實(shí)現(xiàn)了入射角度的大范圍調(diào)整,從而同時(shí)兼顧了多向無陰影照明和入射角度大范圍可調(diào)的目的。主要研究內(nèi)容如下:(1)在經(jīng)典電磁理論的框架下推導(dǎo)了全反射倏逝波的傳播方式及傳播特性,并研究了倏逝波的偏振情況,給出了電矢量平行于入射面和垂直于入射面情況下介質(zhì)界面處倏逝波強(qiáng)度與入射角的變化關(guān)系,為本課題研究提供理論支持。(2)提出了基于凹型錐面反射鏡和凸面錐形反射鏡的一種新型半徑可精細(xì)調(diào)節(jié)的環(huán)形光發(fā)生光路,并以此為基礎(chǔ)提出了基于拋物反射鏡的無陰影照明型穿透深度可調(diào)的新型全內(nèi)反射熒光顯微成像裝置,同時(shí)實(shí)現(xiàn)了多向無陰影照明和入射角度大范圍(65°到近90°)可調(diào)。(3)根據(jù)對基于拋物反射鏡的無陰影照明型穿透深度可調(diào)全內(nèi)反射熒光成像系統(tǒng)的照明方式進(jìn)行建模分析,給出了多角度入射對倏逝波穿透深度影響的分析。并且研究了一種穿透深度測量方法,以獲得倏逝波軸向的強(qiáng)度分布信息和實(shí)現(xiàn)穿透深度的標(biāo)定。(4)將拋物反射鏡應(yīng)用到全內(nèi)反射熒光成像系統(tǒng)的具體實(shí)現(xiàn)方案進(jìn)行研究和設(shè)計(jì),并搭建基于拋物反射鏡的無陰影照明型穿透深度精密可調(diào)成像系統(tǒng),完成了折射率匹配液的制備,從而抑制了全內(nèi)反射熒光圖像中散射干擾的影響,并對無陰影照明和穿透深度可調(diào)效果進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證,最終倏逝波場穿透深度調(diào)整分辨率(以入射角變化量計(jì))能夠優(yōu)于0.2°。
【圖文】：

哈爾濱工業(yè)大學(xué)工學(xué)碩士論文強(qiáng)而成本較低，并且 TIRF 作為一種“寬視場”技術(shù)，無需采用共焦成像描方式即可成像，不受掃描系統(tǒng)硬件或圖像重建軟件的速度限制，因此具成像速度。雖然 TIRF 不能像多光子成像技術(shù)一樣深入觀察厚細(xì)胞樣品，夠在基底接觸區(qū)域以高對比度顯示熒光標(biāo)記的細(xì)胞膜亞結(jié)構(gòu)，用于照明的穿透深度可以達(dá)到幾百納米，，因此該技術(shù)特別適合于研究細(xì)胞膜或者附近區(qū)域單分子的動(dòng)態(tài)成像過程。圖 1-1 是帶有綠色熒光蛋白（GFP）的瘤細(xì)胞在落射照明條件和 TIRF 條件下的成像對比圖。

- 5 -裝置，實(shí)現(xiàn)圖像偽影的消除、對比度的增強(qiáng)，以及軸向到國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目“橢球反射大孔徑雙通照法與理論”和橫向課題“具有 DIC 與 TIRF 功能的熒光。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TH74

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本文編號：2710656