發(fā)布時間：2021-04-10 23:48

　　顯微鏡作為17世紀(jì)最偉大的發(fā)明之一,如今已滲透到到科學(xué)研究的各個領(lǐng)域中。為了避免對透明樣品進(jìn)行染色處理,研究學(xué)者提出了多種能夠?qū)崿F(xiàn)非標(biāo)記的相位測量與相位恢復(fù)的方法。光強(qiáng)傳輸方程由于其非干涉、非迭代以及無需解包裹等優(yōu)點(diǎn),獲得了國內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注與研究。該方法不需要復(fù)雜的干涉裝置,也避免迭代算法的不確定性,且通過簡單改造即可在傳統(tǒng)明場顯微鏡上實(shí)現(xiàn)定量相位成像。針對TIE成像的這些特點(diǎn),本文著重研究并提出了兩種基于光強(qiáng)傳輸方程的相位成像系統(tǒng):多模式成像系統(tǒng)和光學(xué)衍射層析成像系統(tǒng)。多模式成像系統(tǒng)通過將傳統(tǒng)明場顯微鏡與計(jì)算成像相結(jié)合,利用電控變焦透鏡模塊獲取不同焦面的圖像堆棧,通過計(jì)算得到定量相位圖像、澤尼克相襯圖像以及DIC圖像�；罴�(xì)胞成像的結(jié)果表明,該系統(tǒng)可有效地應(yīng)用于細(xì)胞形態(tài)學(xué)的生物醫(yī)學(xué)研究中。光學(xué)衍射層析成像系統(tǒng)通過對傳統(tǒng)明場顯微鏡進(jìn)行改造,利用可編程LED陣列作為照明光源,并由TIE相位恢復(fù)得到前向散射光場的復(fù)振幅,最后利用光學(xué)衍射層析算法以及非負(fù)約束迭代得到了物體內(nèi)部的三維折射率分布。該系統(tǒng)不同于傳統(tǒng)的基于數(shù)字全息的方法,實(shí)現(xiàn)了非干涉的三維相位層析。本文所提出的兩種基于TIE成像的... 

【文章來源】：南京理工大學(xué)江蘇省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：58 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

圖１．１奧林巴斯ＣＸ２３明場顯微鏡的實(shí)物圖以及觀察到的未染色胰腺癌細(xì)胞??

一段時間里都沒有什么發(fā)展。直到２０世紀(jì)９０年代，光電探測器與計(jì)算機(jī)的性能大幅度??改善，數(shù)字全息才得到大量學(xué)者的關(guān)注與研宄。數(shù)字全息顯微鏡（ＤＨＭ）的工作原理如??圖１．２所示。通過干涉產(chǎn)生的全息圖被ＣＣＤ傳感器采集，經(jīng)過電腦特定算法計(jì)算，重建??微觀物體的三維圖像。相比于傳統(tǒng)的全息術(shù)，數(shù)字全息的優(yōu)點(diǎn)有：（１）利用電子元件（如??光電探測器）作為記錄介質(zhì)，無需復(fù)雜的濕處理過程；（２）全息圖以數(shù)字圖像的方式保??存下來，并且采用數(shù)值再現(xiàn)的方法定量的得到物光波的分布；（３）可以通過已有的數(shù)字??圖像處理技術(shù)來減少各種像差以及噪聲的影響，提高再現(xiàn)像的質(zhì)量。雖然數(shù)字全息有著??這么多的優(yōu)點(diǎn)，但它仍然是基于光的干涉原理，首先就意味著它需要具有高度相干性的??光源，即需要復(fù)雜的干涉裝置；其次數(shù)字全息得到的定量相位是包裹相位，需要利用復(fù)??雜的解包裹算法對包裹相位進(jìn)行解纏。??ｒ?ｎ??１?９國［??Ｈｏｌｏｇｒａｍ??ＤＨＭ?Ｓｏｆｔｗａｒｅ?３Ｄ?ｉｍａｇｅ??圖１．２數(shù)字全息顯微鏡的工作原理。??在光學(xué)測量領(lǐng)域中與干涉術(shù)相對應(yīng)的方法被稱為非干涉相位測量技術(shù)。其中夏克．??哈特曼（Ｓｈａｒｋ－Ｈａｒｔｍａｍｉ）波前傳感器作為一種高效的波前相位檢測器件，被廣泛應(yīng)用??于光學(xué)測量、天文學(xué)以及自適應(yīng)光學(xué)領(lǐng)域。它的雛形是由德國天文學(xué)家Ｊ．?Ｈａｒｔｍａｎｎ于??１９００年首次提出并將其應(yīng)用于大口徑望遠(yuǎn)鏡的像差檢測但是當(dāng)時由于微結(jié)構(gòu)加工工??藝的限制

碩士學(xué)位論文??使會聚到光電探測器上的光斑發(fā)生偏移。通過測量探測器上的焦斑相對于微透鏡陣列光??軸的偏移量（如圖１．２中的化？乂），運(yùn)用數(shù)學(xué)手段就可以恢復(fù)出最終的波面。目前，??Ｓｈａｒｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前傳感器主要應(yīng)用于光學(xué)檢測、激光光束整形以及自適應(yīng)光學(xué)領(lǐng)域。??由于微透鏡物理尺寸的限制，Ｓｈａｒｋ－Ｈａｒｔｍａｎｎ波前傳感器很少直接應(yīng)用于相位成像與顯??微領(lǐng)域［９］。??／?／?／?…?，丄??（（（－ＴＺ，??＼?＼?＼??入射光波場?ｉ透鏡降列?ＣＣＤ成像靣??圖１．３夏克？哈特曼波前傳感器的工作原理??除了以上的定量相位成像技術(shù)，依然存在著一些基于相襯法的定性相位成像技術(shù)，??他們在生命科學(xué)領(lǐng)域做出了不可磨滅的貢獻(xiàn)，推動了生物醫(yī)學(xué)的發(fā)展。１９３５年，荷蘭科??學(xué)家Ｚｅｍｉｋｅ將改進(jìn)的相襯原理應(yīng)用到了顯微鏡上，提出了具有劃時代意義的相襯顯微??術(shù)［１（）］（？１１＾５６?Ｃｏｎｔｒａｓｔ?ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｙ（ＰＣ））。它的原理是利用位相板對零級衍射斑和較高級次??衍射斑分別進(jìn)行處理

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]基于光強(qiáng)傳輸方程的多模式成像[J]. 張趙,李加基,孫佳嵩,張佳琳,左超.  影像科學(xué)與光化學(xué). 2017(02)
[2]基于光強(qiáng)傳輸方程的非干涉相位恢復(fù)與定量相位顯微成像:文獻(xiàn)綜述與最新進(jìn)展[J]. 左超,陳錢,孫佳嵩,Anand Asundi.  中國激光. 2016(06)
[3]數(shù)字全息顯微定量相位成像的實(shí)驗(yàn)研究[J]. 馬利紅,王輝,金洪震,李勇.  中國激光. 2012(03)



本文編號：3130555