日本开发了一种高速全息荧光显微镜系统,基于数字全息技术

   小金工        

2021年02月01日消息,日本国立信息与通信技术研究所(NICT)、东北大学、横滨Toin大学和日本科学技术厅(JST)成功开发了一种用于三维空间的亚微米分辨率的无扫描高速全息荧光显微镜系统,该系统基于数字全息技术。


日本开发了一种高速全息荧光显微镜系统,基于数字全息技术

用于亚微米分辨率无扫描三维测量的高速全息荧光显微系统概述。资料来源:日本国立信息与通信技术研究所(NICT)、东北大学、横滨Toin大学、日本科学技术厅(JST)


所开发的显微镜系统具有一种算法,可以在不到1毫秒的时间内获取荧光物体的三维信息,实现无扫描三维测量。利用该算法实现了亚微米分辨率的无扫描三维传感和彩色多路全息荧光成像。该显微系统将进一步发展,以实现非相干光样品的全息三维电影传感。


这一成果于2021年1月29日以开放获取的形式发表在《光学快报》上。


图1所示的无扫描高速全息荧光显微系统是基于数字全息技术构建的,适用于荧光、自然光等非相干光的传感。所开发的算法可采用相位调制器来产生两个相位值,预计可提高测量速度。利用直径为0.2微米的荧光物体,成功地演示了三维空间的亚微米分辨率。


如图2所示的实验结果表明,所研制的显微系统实现了纳米粒子的三维感知,并对三维空间具有亚微米的定量分辨率。该算法可以在硅上铁电液晶(FLCOS)或电光(EO)器件上实现1毫秒内的无扫描三维测量。将该算法与计算相干叠加(CCS)相结合,证明了该算法在仅四次曝光的情况下可实现彩色多路全息荧光成像。该算法减少了曝光次数,即使是在最终的微弱光线下,每个全息图的光子数量也会增加。


日本开发了一种高速全息荧光显微镜系统,基于数字全息技术

左上角:直径为0.2微米的荧光颗粒的三维传感实验结果


关于光学数字化全息技术


光学数字化全息技术,即利用光学手段得到高分辨率、大尺寸、成本更低的全息图,利用3D激光直写技术加工各种光敏材料,可以实现计算全息图的光学数字化。

文章来源: 凤凰大文创

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