本文選題：微分干涉相襯 + 超分辨　； 參考：《華中科技大學(xué)》2013年博士論文

【摘要】：微分干涉相襯（Differential interference contrast, DIC）顯微鏡，是60年前發(fā)展起來的用于觀察未染色透明的生物樣品（相位樣品）。目前，其已經(jīng)成為使用最廣泛的顯微成像技術(shù)中的一種技術(shù)，且在生物醫(yī)學(xué)研究領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用。DIC成像技術(shù)是將樣品中相位梯度的變化轉(zhuǎn)化為強(qiáng)度變化，并且由兩束橫向上有略微距離（幾百納米）的光干涉產(chǎn)生相位的一階導(dǎo)數(shù)信息。對(duì)比于熒光顯微成像技術(shù)，DIC顯微鏡具有非侵入性和無需樣品標(biāo)記或染色的優(yōu)點(diǎn)，可以允許人們觀察沒有處理過的天然的樣品，在實(shí)際應(yīng)用中很有意義。而對(duì)比于相襯顯微鏡，DIC顯微鏡具有以下優(yōu)點(diǎn)：高空間分辨率；無光暈偽像；光學(xué)層析能力。然而，作為一種遠(yuǎn)場(chǎng)光學(xué)顯微鏡，DIC顯微鏡的空間分辨率受到了光學(xué)成像中衍射法則的限制，這使得許多小于衍射極限的生物結(jié)構(gòu)在DIC成像中不可分辨。因此，為了觀察更加精細(xì)的結(jié)構(gòu)并且理解它們的功能，提高DIC成像的空間分辨率（打破分辨率衍射極限）顯得極為重要。 我們提出了一種打破分辨率衍射極限的DIC成像技術(shù)，稱之為結(jié)構(gòu)光照明DIC（structured illumination DIC, SI-DIC）顯微鏡。此技術(shù)的物理思想是將結(jié)構(gòu)光照明的觀念應(yīng)用于傳統(tǒng)的DIC顯微鏡來擴(kuò)寬DIC成像系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)（coherent transferfunction, CTF）的帶寬，從而使重構(gòu)得到的DIC圖像的分辨率明顯優(yōu)于傳統(tǒng)DIC顯微鏡的成像分辨率。接著，我們進(jìn)一步發(fā)展了結(jié)構(gòu)光照明超分辨DIC成像技術(shù)，提出了基于空間光調(diào)制器DIC的結(jié)構(gòu)光照明成像技術(shù)。此技術(shù)在實(shí)現(xiàn)超分辨DIC成像的同時(shí)，具有結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單且DIC的重要參數(shù)（剪切方向、大小及基延遲）很容易變換的優(yōu)點(diǎn)。 本文取得的主要?jiǎng)?chuàng)新研究結(jié)果如下： （1）提出了結(jié)構(gòu)光照明DIC超分辨顯微成像技術(shù)。發(fā)展了結(jié)構(gòu)光照明DIC成像理論，并通過計(jì)算機(jī)仿真的方法，驗(yàn)證了提出的結(jié)構(gòu)光照明DIC成像理論。設(shè)計(jì)并建立了結(jié)構(gòu)光照明DIC超分辨顯微成像系統(tǒng)。使用數(shù)值孔徑為0.8的聚光鏡與物鏡，以53nm聚苯乙烯小球樣品，測(cè)量系統(tǒng)成像分辨率，獲得了190nm的成像分辨率，打破了傳統(tǒng)DIC成像分辨率衍射極限（380nm）。較傳統(tǒng)DIC成像，結(jié)構(gòu)光照明DIC成像的分辨率提高了兩倍。并使用結(jié)構(gòu)光照明DIC成像系統(tǒng)觀察了生物樣品（人臍靜脈內(nèi)皮細(xì)胞），同樣獲得了超分辨的實(shí)驗(yàn)結(jié)果，展示了此技術(shù)在生物學(xué)方面的應(yīng)用。 （2）提出了基于空間光調(diào)制器DIC的結(jié)構(gòu)光照明成像技術(shù)。研究了基于空間光調(diào)制器的DIC成像原理，建立了基于空間光調(diào)制器DIC的結(jié)構(gòu)光照明成像系統(tǒng)。由于空間光調(diào)制器的靈活性，應(yīng)用此成像系統(tǒng)可以方便地獲得各種DIC重要參數(shù)（剪切方向、大小及基延遲）的DIC成像結(jié)果。使用數(shù)值孔徑為0.8的聚光鏡與物鏡，以53nm聚苯乙烯小球樣品，測(cè)量基于空間光調(diào)制器DIC的結(jié)構(gòu)光照明成像系統(tǒng)分辨率，獲得了211nm的成像分辨率，同樣打破了DIC成像分辨率極限。較基于空間光調(diào)制器的DIC成像（435nm），，基于空間光調(diào)制器的DIC結(jié)構(gòu)光照明成像的分辨率提高了兩倍。
[Abstract]:......
【學(xué)位授予單位】：華中科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：R310

【共引文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：1733401