相衬显微镜的简易实验方法

相衬显微镜的简易实验方法白晓林（山西医学院物理教研室０３０００１）刘珍（山西职工医学院０３００１２）相衬显微镜相板设计、安装难以实现，且位相概念抽象，学生较难理解．本文提出一种简易方法演示相衬显微镜以解决教学难点．一、理论分析设光通过物体后复振幅分布...     

相衬显微镜衬比的分析

本文详细讨论了制约相衬显微镜衬比的各种因素,并针对不同的被观察样本提出了合适的观察方法。首先,叙述了相衬显微镜和暗场显微镜的基本原理,并根据观察时的实际情况,定义了衬比Fc.然后,分纯相位物体和既有振幅变化又有相位变化的物体两种情况,对影响衬比的各种因素进行了详细讨论,得出了相衬显微镜的衬比最大的条件,并比较了各种条件下相衬显微镜和暗场显微镜的灵敏度,从中得出:在观察弱纯相位变化的物体时,相衬显微镜要比暗场显微镜有效些;在观察既有振幅变化又有相位变化的物体时,相衬显微镜和暗场显微镜要比明场显微镜有效些,但视场中的光强变化已是物体的振幅变化和相位变化的混合效应,而不能单独反映出相位变化。     

基于深度学习的虚拟相衬成像方法

对于传统的显微镜来说,其相衬成像模式需要通过配备专用光阑、聚光镜或者在物镜上添加嵌件来实现,这就增加了相衬显微成像的难度和成本.鉴于此,本文提出了一种基于深度学习算法的虚拟相衬成像方法,只需要采用一台普通的光学明场显微镜获取细胞明场图像,然后使用深度学习方法,就可以将明场图像转换成相衬图像.将虚拟相衬图像与显微镜获取的标准相衬图像进行对比,对比结果证明了这种虚拟相衬成像方法的有效性,为低成本相衬显微成像提供了范例.     

泽尔尼克与相衬显微镜

相衬法是通过空间滤波器将物体的位相信息转换为相应的振幅信息，用改变频谱的位相来改善透明物体成像的反衬度，从而提高透明物体的可分辨性，泽尔尼克首先提出相衬法并发明了相衬显微镜．相衬显微镜现已在生物学、医学、晶体学、高分子材料结构性能的研究和矿物晶体微形貌学进行晶体表面生长的动态观察中获得了相当好的效果．     

泽尼克是如何发明相衬显微镜的

介绍了泽尼克的生平和他对物理学发展的主要贡献,着重介绍了他是如何发明相衬原理和相衬显微镜的,以及这一发明对我们的启示－创新将面临重重困难,为了增强学生的创新能力,必须注意理论与实验结合能力的培养。     

X射线相衬成像光子筛

基于 Zernike相衬成像原理和光瞳切趾原理,提出一种将相位板和切趾光子筛集成为一个相衬显微物镜的 X射线相衬成像光子筛的设计方法.这种 X射线相衬成像物镜可以实现生物体组织或者其他弱吸收材料的高分辨率和高衬度成像.通过优化光子筛透镜的衍射结构,可以抑制成像系统的点扩展函数的旁瓣和消除高阶衍射焦点,从而提高成像分辨率;另外,将光子筛透镜和变相板合为一体,克服了成像透镜和变相板难以对准的缺陷.以高斯切趾光子筛为例,实验验证了设计方法的可行性. 关键词： X射线显微技术 相衬成像 光瞳切趾 光子筛     

泽尔尼克（Zernicke，Fritz，1888-1966）荷兰物理学家（Physicist，Northerlands）

泽尔尼克于1915年在阿姆斯特丹大学获得博士学位。他的重大贡献是在1934年发明了“相衬显微镜”。这种显微镜把衍射光的相位相对于入射光稍微作了一些改变，结果使得细胞中的不同目标带上了不同的颜色（这些目标在普通显微镜下看起来本米是没有颜色的），这样，细胞内的情况既能清晰可见，又不用给细胞染色，因而细胞不致被杀死。     

用于原子力与光子扫描隧道组合显微镜的浸油显微物镜

双功能原子力与光子扫描隧道显微镜（AF／PSTM）用π对称双光束照明方法来消除假象。为改进现有的AF／PSTM系统，提出新的照明系统方案，并设计了新方案中需要的高数值孔径的浸油显微物镜。根据具体的物镜系统参数要求，选择合适的初始结构，用ZEMAX光学设计软件对物镜进行设计、优化和像质评价，设计结果显示浸油物镜的数值孔径大约1.54，可以很好地满足照明系统的需要。     

高清折反式视频显微镜

为了实现对细胞工厂中细胞的实时监测,设计一款高分辨率、长工作距离的视频显微镜。采用卡塞格林式物镜与折射式显微系统相结合的设计方法,在反射式系统中加入厚弯月形透镜补偿系统产生的像差,缩短光学系统的横向尺寸,校正像差。针对被观察细胞的具体特征,设计了一种工作距离100mm、分辨率1.2μm、线视场2mm的视频显微镜,达到高清水平,系统很好地校正色差、球差、场曲和畸变,达到了平场消色差显微镜的要求。实现对细胞状态的高清实时监测。     

应用于光片照明的光阑可调的荧光显微镜物镜设计

光片荧光显微镜具有光毒性低和3D成像容易等特点,逐渐成为生物医学领域的关键设备。运用ZEMAX设计了一款光片荧光大数值孔径显微镜物镜,该物镜具有针对常用荧光波长(460nm/509nm/590nm/620nm)成像优化﹑引入光阑结构来使物镜景深可调等特点,从而能提高对光片厚度的适应性,减少杂散光干扰,增加系统信噪比。系统末端设计了微透镜阵列,参考CMOS传感器像素尺寸调节,提高了系统能量利用率。物镜总长小于45mm,数值孔径为0.7,放大倍率为40x,工作距离为0.4mm,性能指标均满足国家标准。     

新型原子力显微镜的研制及其应用

研制了一种新型卧式原子力显微镜(AFM)系统.本文介绍卧式AFM的工作原理及其简要结构,讨论反馈控制电路系统的优化设计,阐述Windows/Dos兼容的图象扫描、处理和显示软件.基于原子力曲线的测定,利用AFM对纳米金刚石薄膜和多孔氧化铝进行了扫描检测.实验表明,该AFM系统具有十分良好的图象重复性、稳定性和衬比(度),仪器的横向分辨率优于3nm,纵向分辨率可达1nm,最大扫描范围达到5μm×5μm.这些性能为卧式AFM在更广泛的纳米技术领域的应用奠定了基础.     

无扫描光源调制层析成象显微镜(1)-理论

分析普通显微镜的成象过程可以看到,它不能进行层析成象的原因在于并非所有的空间频率都随着离焦量的增加而衰减.通过改装普通显微镜的照明光路,采用调制光源照明物体,从而获得物体的层析象与普通显微镜成象的叠加象,该叠加象经过快速算法运算后,可实时获得类似于共焦显微镜的层析象,最终实现层析成象.本文通过对本显微镜成象光学系统物理模型的简化,解释了该系统的层析能力和解码方法.根据分析可以发现,这种照明调制显微镜实际上是一种选择性照明显微镜,即选择有限宽度的层进行照明.     

复式光学显微镜演示教具的设计与制作

利用报废投影机(或幻灯机)上拆下的镜头作为物镜,常用的放大镜作为目镜,再加上数个针对学生理解难点特别设计的屏幕等零件,笔者设计制作了一具尺寸相当大、内部构造一目了然的复式显微镜演示教具,不仅可形象直观地演示显微镜的原理,而且放大倍数足以让人观察到洋葱表皮细胞,还可有助于学生正确理解透镜成像原理、实像与虚像的性质,以及光学仪器之设计构想.     

单模光纤共焦扫描显微系统研究

本文探讨一种使用单模光纤同时作为点源与点探测器的激光共焦扫描显微系统。该系统具有与传统共焦扫描相同的功能，但更容易操作，结构更简单，系统更稳定，文中给出系统的原理设计方案，并对其光学特性进行分析。     

激光共焦快速扫描显微成像的实现

利用激光共焦原理和扫描技术，实现激光共焦快速扫描显微镜成像。     

Microscope system with on axis programmable Fourier transform filtering

We propose an on-axis microscope optical system to implement programmable optical Fourier transform image processing operations, taking advantage of phase and polarization modulation of a liquid crystal on silicon (LCOS) display. We use a Hamamatsu spatial light modulator (SLM), free of flickering, which therefore can be tuned to fully eliminate the zero order component of the encoded diffractive filter. This allows the realization of filtering operation on axis (as opposed to other systems in the literature that require operating off axis), therefore making use of the full space bandwidth provided by the SLM. The system is first demonstrated by implementing different optical processing operations based on phase-only blazed gratings such as phase contrast, band-pass filtering, or additive and substractive imaging. Then, a simple Differential interference contrast (DIC) imaging is obtained changing to a polarization modulation scheme, achieved simply by selecting a different incident state of polarization on the incident beam.     

光学显微镜与CCD监视器组合的原子力显微镜

研制了一种与光学显微镜结合并配置 CCD 监视器的原子力显微镜,可同时获得样品的原子力显微镜图象及光学图象.已能分辨出5纳米的精细结构,最大扫描范围可达2μm.文中给出了本仪器获得的一些样品图象结果.     

Secure optical system that uses fully phase-based encryption and lithium niobate crystal as phase contrast filter for decryption

In this paper, the implementation of a secure optical system using fully phase encryption is described. A two-dimensional phase image obtained from an amplitude image is encrypted and decrypted by using a spatial light modulator working in phase mode. The fully phase encryption is achieved using double random phase encoding. The encrypted image is holographically recorded in a photorefractive crystal and is then decrypted by generating, through phase conjugation, the conjugate of the encrypted image. A lithium niobate crystal has been used as a phase contrast filter to change the decrypted phase image into an amplitude image, thus alleviating the need for alignment of the phase contrast set-up in the Fourier plane. Simulation results are provided to verify the proposed study. The mean square error between the primary image and decrypted image has been calculated to study the sensitivity of the system.     

正立像显微镜的设计

光学显微镜是一种光学放大仪器,被广泛地用来观测微小物体．但是,目前使用的显微镜成的是倒立的像,从而给使用者带来了很多不必要的麻烦．为了解决这一问题,文中提出了成正立像的显微镜的设计方案,同时计算了这种显微镜的放大率,并且对相关问题进行了讨论．