本文關(guān)鍵詞：熒光輻射差分超分辨顯微方法及系統(tǒng)

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【摘要】：遠(yuǎn)場(chǎng)熒光超分辨率光學(xué)顯微成像技術(shù)由于其高分辨率、實(shí)時(shí)成像、樣品無(wú)損、操作方便等優(yōu)點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于生物、醫(yī)療觀測(cè)中。本課題在分析研究熒光輻射差分顯微術(shù)成像原理的基礎(chǔ)上,提出了多種有效的途徑來(lái)進(jìn)一步優(yōu)化、改良現(xiàn)有的熒光差分顯微術(shù)(Fluorescence Emission Difference microscopy:FED),包括提高系統(tǒng)的成像速度——搭建了國(guó)內(nèi)第一套高速FED顯微成像系統(tǒng),并通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明了在每秒一幀的成像速度下,所搭建系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)150nm超衍射極限的分辨率;提高系統(tǒng)的成像質(zhì)量——模擬仿真了負(fù)值旁瓣對(duì)成像質(zhì)量的劣化并提出了展寬實(shí)心光斑點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的解決方法；提高系統(tǒng)的分辨率——搭建了國(guó)內(nèi)第一套基于柱狀矢量偏振光FED顯微成像系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)了110nm的超衍射極限分辨率； 實(shí)現(xiàn)三維FED成像——模擬仿真了各向同性的三維空心光斑,搭建了一套基于空間光調(diào)制器FED顯微成像系統(tǒng)。本文首先介紹了幾種當(dāng)今主流的超分辨顯微技術(shù),特別是FED顯微術(shù)的提出與發(fā)展及國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀。之后,本文詳細(xì)闡述了FED顯微術(shù)的基本原理,相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)以及實(shí)現(xiàn)方式。接下來(lái),本文講述搭建了高速FED顯微成像系統(tǒng),并通過(guò)對(duì)多種不同樣品的實(shí)驗(yàn),證明系統(tǒng)的成像性能。除了提高FED系統(tǒng)的成像速度之外,在接下來(lái)的章節(jié)中,本課題一一介紹了多種有效的途徑來(lái)進(jìn)一步提升系統(tǒng)性能,主要包括：通過(guò)光斑調(diào)制優(yōu)化了實(shí)心光斑和空心光斑的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)匹配程度,消除差值過(guò)程中產(chǎn)生的負(fù)值,從而避免FED圖像中的失真現(xiàn)象；基于柱狀矢量偏振光,展寬了實(shí)心光斑,縮小了空心光斑,提高了系統(tǒng)的分辨率和成像質(zhì)量；利用空間光調(diào)制器進(jìn)行光斑調(diào)制,簡(jiǎn)化了系統(tǒng),通過(guò)加載0-2π渦旋位相板和0-π位相板,實(shí)現(xiàn)了二維FED超分辨,并增強(qiáng)了系統(tǒng)的光學(xué)層析能力,從而提升了FED的三維分辨能力。最后,本文對(duì)本課題的研究工作進(jìn)行了總結(jié),并指出了下一步的研究方向。
【關(guān)鍵詞】：光學(xué)超分辨顯微 熒光輻射差分 高速成像 光斑調(diào)制 圖像失真 柱狀矢量光 三維成像
【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】：2016
【分類號(hào)】：TP391.41;TH742
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 1 緒論10-14
• 1.1 課題背景10-12
• 1.1.1 幾種主流的超分辨顯微技術(shù)10-11
• 1.1.2 熒光輻射差分顯微術(shù)11-12
• 1.2 本課題的研究?jī)?nèi)容12
• 1.3 本課題的研究意義12-13
• 1.4 本章小結(jié)13-14
• 2 高速熒光輻射差分顯微方_法和系統(tǒng)14-26
• 2.1 熒光輻射差分顯微術(shù)14-18
• 2.1.1 基本原理14-16
• 2.1.2 光斑調(diào)制16-18
• 2.2 掃描振鏡在高速顯微成像中的應(yīng)用18-19
• 2.3 系統(tǒng)架構(gòu)19-22
• 2.3.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖19-21
• 2.3.2 系統(tǒng)搭建21-22
• 2.4 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析22-25
• 2.4.1 熒光納米顆粒測(cè)試實(shí)驗(yàn)22-24
• 2.4.2 生物樣品測(cè)試實(shí)驗(yàn)24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-26
• 3 消除熒光輻射差分顯微圖像的失真26-32
• 3.1 負(fù)值旁瓣的產(chǎn)生和對(duì)FED效果的影響26-28
• 3.1.1 負(fù)值旁瓣26
• 3.1.2 FED圖像失真26-28
• 3.2 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)整形28-29
• 3.2.1 PSF展寬28
• 3.2.2 PSF匹配28-29
• 3.3 系統(tǒng)架構(gòu)29-30
• 3.4 仿真結(jié)果30-31
• 3.5 本章小結(jié)31-32
• 4 基于柱狀矢量光的熒光輻射差分顯微方法和系統(tǒng)32-44
• 4.1 柱狀矢量偏振光32-34
• 4.2 矢量光束基本理論34
• 4.3 模擬仿真結(jié)果及分析34-37
• 4.4 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)架構(gòu)37-39
• 4.4.1 柱狀矢量光束的產(chǎn)生37
• 4.4.2 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)37-39
• 4.5 實(shí)驗(yàn)及結(jié)果分析39-43
• 4.5.1 納米熒光顆粒實(shí)驗(yàn)測(cè)試39-42
• 4.5.2 生物樣品實(shí)驗(yàn)測(cè)試42-43
• 4.6 本章小結(jié)43-44
• 5 各向同性的三維熒光輻射差分顯微方法44-49
• 5.1 三維FED的瓶頸44-45
• 5.2 基本原理45-47
• 5.3 仿真結(jié)果及分析47-48
• 5.4 本章小結(jié)48-49
• 6 基于空間光調(diào)制器的熒光輻射差分顯微方法和系統(tǒng)49-53
• 6.1 空間光調(diào)制器49
• 6.2 系統(tǒng)架構(gòu)49-51
• 6.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析51-52
• 6.4 本章小結(jié)52-53
• 7 總結(jié)與展望53-56
• 7.1 總結(jié)53-54
• 7.2 展望54-56
• 參考文獻(xiàn)56-61
• 作者簡(jiǎn)歷61

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本文編號(hào)：842826