光柵時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)超分辨特性研究.pdf

1、由于獨(dú)特的軸向光學(xué)層析能力，共焦顯微鏡自問世以來，已被廣泛應(yīng)用于工業(yè)、生物及醫(yī)學(xué)成像等各個領(lǐng)域。但是，受衍射效應(yīng)限制，其橫向分辨力始終無法突破波長級別，而軸向分辨力已達(dá)納米量級，橫向和軸向分辨力的嚴(yán)重不平衡，嚴(yán)重制約了共焦顯微鏡的三維成像能力。同時，隨著當(dāng)前工業(yè)測量和生物檢測領(lǐng)域逐漸進(jìn)入納米時代，橫向分辨力的提高更顯迫切。
　　本課題“光柵時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)超分辨特性研究”的研究目的是突破衍射極限，解決共焦顯微系統(tǒng)橫向分辨力受

2、限的問題。從 Laue-Lukosz自由度不變定理角度出發(fā)，在研究光柵時空調(diào)制原理和共焦顯微測量原理的基礎(chǔ)上，將光柵時空調(diào)制實現(xiàn)超分辨的方法引入共焦顯微系統(tǒng)中，來實現(xiàn)共焦顯微系統(tǒng)的橫向超分辨。
　　本課題主要內(nèi)容如下：
　　首先，開展光柵時空調(diào)制方法實現(xiàn)超分辨基本原理的研究。從 Laue-Lukosz自由度不變定理角度出發(fā)，研究基于移動光柵的時空調(diào)制式4-F系統(tǒng)成像的基本理論，驗證其在不增大透鏡數(shù)值孔徑 NA的情況下，對光學(xué)

3、系統(tǒng)空間頻帶的擴(kuò)展作用，并分析比較光柵參數(shù)對系統(tǒng)相干傳遞函數(shù)CTF的影響。
　　其次，開展基于移動光柵的時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)成像理論的研究。將移動光柵時空調(diào)制實現(xiàn)超分辨的方法引入共焦顯微系統(tǒng)中，在相干光照明且無離焦量的條件下，分別從時域和頻域角度推導(dǎo)其2-D振幅點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)和相干傳遞函數(shù)公式；并根據(jù)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的三個特征量，分析比較光柵參數(shù)對系統(tǒng)橫向響應(yīng)特性的影響。
　　再次，開展基于定光柵的時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)成像理論的研

4、究。針對上述移動光柵超分辨系統(tǒng)存在的問題，提出改進(jìn)的基于定光柵的時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)，并分別從頻域和時域角度推導(dǎo)并仿真分析其光場分布。
　　然后，開展基于聲光柵的時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)成像理論的研究。分別在非相干成像和相干成像的條件下，從時域和頻域角度建立其理論和仿真模型；并從頻域、時域及實現(xiàn)手段角度，對比分析基于移動光柵、定光柵和聲光柵的時空調(diào)制式共焦顯微系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)。
　　最后，結(jié)合聲光調(diào)制器和雙振鏡同步掃描系統(tǒng)設(shè)計并搭