并行共焦三维检测方法的理论分析

从一般共焦系统的原理出发,重点围绕并行共焦方法的三维检测,通过引用三维点扩散函数和矩阵形式,研究了并行共焦检测方法的理论问题,确立了点阵并行共焦检测方法的检测过程。其结果表明,并行共焦检测过程总的光场分布,是各条共焦检测光路的求和,且都符合两个点扩散函数相乘的共焦形式。     

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。     

共焦显微扫描探测技术的发展

传统的共焦显微探测多是采用单点机械扫描方式完成的,存在着扫描效率低的缺点,针对于此,一种多光束共焦显微系统成为当前的研究热点,通过不同方式对光束进行分割,使单点检测变为多路并行检测,提高了测量速度,减少了扫描过程中光源和振动噪声的影响,实现多光束的同步测量。介绍了几种典型的单光束和多光束共焦显微测量系统的原理、研究进展、发展方向及作者在该方面的研究。     

并行共焦测量中的并行光源技术综述

并行共焦测量技术的核心是将单点共焦测量变成多点同时扫描测量,从而使共焦测量速度显著提高。本文介绍了共焦测量技术原理,综述了用于并行共焦的并行光源技术,分析了这些方法的优点和不足。结合作者近年来的研究成果,重点阐述了基于微透镜阵列和数字微镜器件(DMD)产生并行光源的新方法。分析和研究了DMD的空间光调制机理,最终建立了一种单光源双光路并行像散共焦测量系统。     

枸杞子的共焦显微拉曼光谱鉴别

利用共焦显微拉曼光谱无损快速鉴别了宁夏枸杞和北方枸杞样品。宁夏枸杞和北方枸杞的拉曼谱图有明显的差别 ,易于区别。该方法快速、准确、操作简单、不需对样品进行提取分离、可直接进行测定     

激光差动共焦显微成像中的轴向快速定焦方法

提出了一种基于光强信号实时判断的快速定焦方法,在对样品进行横向扫描的同时,驱动测量物镜轴向移动,对前焦探测器和后焦探测器采集到的光强信号进行实时处理,通过实时判断测量面与样品的位置关系迅速找到焦面位置,可实现快速、准确的轴向定焦,极大地提升了定焦速度。理论分析和初步的实验表明,该方法在一副图像的采集周期内能够实现轴向定焦,在同等定焦精度条件下,与清晰度定焦方法相比,可节省90℅以上的定焦时间。     

红细胞显微激光共焦拉曼散射光谱扫描技术研究

采用显微激光共焦拉曼散射光谱扫描系统对活态红细胞进行拉曼光谱(点测定、线扫描、二维扫描)测定及成像的技术与方法进行了研究,并对514 nm激光对红细胞在拉曼扫描中的影响进行了评价。通过扫描前后细胞的拉曼光谱变化和亮场图像变化确定了在不同扫描模式下既可获得较好的拉曼散射信号,又不会影响细胞生命活动与功能的合适扫描参数的设置。对于点扫描模式,样品激光功率是重点调节的参数,一般应小于1.5 mW。对于线扫描模式,照射激光功率和扫描间隔(步进)是要重点关注的参数。小扫描间隔意味着激光能量相对聚集,易对细胞造成损伤;大扫描间隔可以较好地降低激光对细胞的损伤,但是空间分辨率会因此而下降。对于线扫描,建议扫描间隔大于0.5 μm、照射激光功率小于0.7 mW。对于二维扫描,除照射激光功率、扫描间隔需要调节外,其他扫描参数也要作相应调节以降低激光对红细胞的影响,可适当降低样品温度和增加共焦孔径尺寸降低二维扫描过程中激光对红细胞的影响。1.0 μm扫描间隔、0.7 mW的照射激光功率和500 μm共焦孔径,以及样品温度适当调低可得到较好的二维红细胞拉曼图像。对于所有扫描模式,如果得到的红细胞的拉曼信号足够强,也可适当降低曝光积分时间以降低激光对红细胞的影响。实验前进行实验过程的优化对活态细胞的拉曼测试也非常重要。     

共焦扫描显微成象系统的点扩散函数再商讨

针对共焦扫描显微成象中物体相对于被扫描点的位置矢量是反向移动的特性,探讨了物体移动后的物函数在此基础上,根据成象的理论进行了计算,得到新的系统点扩散函数表达式,最后根据计算结果分析成象的性质,得出了系统成象的相干性.     

基于CCD虚拟针孔探测的双轴共焦显微技术

双轴共焦显微技术具有独特的非共轴结构,与传统单轴共焦显微技术相比可利用较低数值孔径物镜实现较高的轴向分辨力,且具有工作距离大、信噪比高等优势。对基于CCD虚拟针孔(VPH)探测的双轴共焦显微成像系统的空间分辨特性进行了理论分析,并构建了相应的实验系统,对其轴向响应进行了实验验证。实验中照明物镜NAi=0.117,采集物镜NAc=0.106,θ=45°,得出系统轴向半高宽(FWHM)为2.63μm,比同等参数(NA=0.117)下单轴共焦显微系统的轴向FWHM高出约20倍。     

具有高成像精度的高速传感共焦显微成像方法

提出一种高速传感共焦显微成像方法(HSSCM)对样品表面形貌进行高效率、高精度的成像测量。HSSCM将共焦轴向响应曲线沿轴向平移S,然后将平移前后两条曲线相减并除以两曲线的和,继而构成具有不受样品反射率影响的、高信噪比的传感成像特性曲线。在实际扫描成像过程中,轴向扫描间隔同样设定为S对样品进行逐层逐点扫描,扫描完成后将每个测量点轴向多层扫描数据中光强最大值和光强次大值相减除以两者相加,然后利用传感成像特性曲线反算得到样品高度,通过获得每个测量点的样品高度便可实现对样品形貌的高精度测量和3D形貌重构。理论分析和实验表明,通过优选平移量S,和传统共焦显微成像方法相比,HSSCM在具有高成像精度的前提下将扫描成像效率提高了至少3倍。     

荧光波长对共焦显微镜成像特性的影响

导出了共焦显微镜中不同荧光波长情况下的荧光功率传输函数、三维脉冲响应函数（3D－PSF）和三维光学传递函数（3D－OTF）。结果表明，不同的荧光波长对共焦显微镜的空间截止频率、分辨率、光学传递函数存在明显的影响。当激发波长与荧光波长的比值下降到一定程度时，可以看到明显的失锥现象。     

共焦扫描系统扫描深度与厚度失真分析

采用几何光学方法对共焦系统扫描时产生的扫描深度与厚度失真进行了理论分析,对名义扫描深度与实际扫描深度之间的关系进行了研究.以若丹明6G薄膜与玻片组成的多层样品为模型,对其进行了模拟计算,得到了扫描深度与厚度失真与系统数值孔径、折射率和样品厚度之间的关系.在实验上分别采用单光子荧光和双光子荧光作为检测信号,在反射式共焦扫描系统上进行了纵向扫描实验,并与模拟计算的结果进行了比较和分析.     

荧光谱线分布对共焦荧光显微镜分辨率的影响

研究了荧光谱线分布对共焦荧光显微镜中分辨率的影响,导出了荧光谱线分布的荧光功率传输函数、三维脉冲响应函数.数值计算了荧光谱线均匀分布的情况,结果表明：与采用单一中心荧光波长的分辨率比较,共焦荧光显微镜的横向分辨率、纵向分辨率随着荧光谱线范围和色散的增大而下降;谱线响应范围小的探测器有利于分辨率.     

利用共焦扫描显微术和变迹术相结合实现光学超分辨

运用适当形式匠光瞳滤波器民成像系统点振响应的分布，歙 具心于冲击函数的形式，这样就有可能实现光学超分辨，但变迹术的运用往往会因其强烈的旁瓣效应而导致成像系统对比度的急剧下降。本文提出的共焦型超分辨方案则能有效地抑制上述旁瓣。此外，本文学进一瞠提出了实现三维光学超分辨手理论框轲。     

基于双边拟合的高稳定性共焦拉曼光谱定焦方法

共焦拉曼光谱技术可实现定量、无损、无需标记的样品微区分子结构特征和物质组成信息成像,被广泛应用于生物医学、物理化学以及材料科学等领域.由于共焦拉曼系统采用点激发和点探测的探测机制,且拉曼散射光谱信号微弱,导致成像所需时间可长达数小时甚至数十小时;测量过程中系统极易受环境变化、空气扰动等因素影响产生漂移,造成...     

一种全场三维共焦检测的新方法

提出了一种利用微光学阵更合成器件实现全场三维面形并行检测、记录的共焦方法。此方法的关键是，在共焦系统中引入一一微光学耻列合成器件来产生一点光源阵列，实现了对同一一剖面同时并行检测，并首次采用了ＣＣＤ面阵像元取代上孔光阑直接截取三维信息光强。本文讨论了该方法的三信息检测原理，响应关系，给出了初步的实验结果和三维重构图。     

光纤共焦扫描显微术用于光盘盘基预刻槽结构的检测

基于共焦扫描差分术,提出了检测不同表面反射率的物体表面表貌的方法,并提出了在光纤共焦扫描成像术中利用边缘判据进行边缘定位的极限尺度。上述思想用于检测光盘盘基预刻槽形结构,在建立的一套光纤共焦扫描成像装置上进行了光盘盘基预刻槽结构的检测,获得了槽宽、槽间距及槽深等实验数据,与槽标准参数相符。     

Autofluorescence of Developing Plant Vegetative Microspores Studied by Confocal Microscopy and Microspectrofluorimetry

Phenomenon of autofluorescence from vegetative microspores of spore-breding plant Equisetum arvense has been studied by methods of laser-scanning confocal microscopy (LSCM) and microspectrofluorimetry during the development of the cells. The microspores have demonstrated a difference between structures: blue-fluorescing cover and red-fluorescing chloroplasts. The fluorescence spectra of the studied cells was also measured by original microspectrofluorimeter. The character of the spectra and the color of fluorescence was changed during the microspores germination. The red fluorescence of the microspores was, mainly, due to the presence of chlorophyll and azulenes. The unicellular microspores may be recommended as natural probes of cellular viability and development.     

一种实现共焦显微镜空间微分成像的新方法

提出了一种实现共焦显微镜空间微分成像的新方法。为了获得空间微分图像,首先利用时间分辨技术结合互补调制技术,获得两束相位相反的调制光,然后利用这两束相位相反的调制光结合共焦扫描技术,实现共焦显微镜的空间微分成像。实验表明:这种空间微分技术可以准确实现共焦显微镜的空间微分成像,从而获得成像物体的边缘轮廓和实现边缘增强。