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    4. 工程光波可快速記錄3D顯微鏡圖像

      作者:光行天下小萌新 來源:物理學家組織網 時間:2022-03-09 11:32 閱讀:260 [投稿]
      一種新技術能夠快速獲取3D圖像,單次掃描是一種涉及細長光斑的技術,該光斑類似于“針”,可以捕獲樣本的3D圖像。

      一種新技術能夠快速獲取3D圖像,單次掃描是一種涉及細長光斑的技術,該光斑類似于“針”,可以捕獲樣本的3D圖像。

      這一新方法由東北大學和大阪大學的研究人員開發,可以在不移動觀察平面的情況下快速拍攝3D圖像,這是傳統激光掃描顯微鏡所必需的。

      光學顯微鏡在包括生命科學和醫學診斷在內的各個領域都非常普遍和重要。由于許多生物細胞或組織結構復雜,三維觀察至關重要。激光掃描顯微鏡是一種典型且成熟的方法,它通過掃描樣品上的光斑來實現3D觀察。一個主要問題是其耗時過程,因為它涉及重復的2D圖像采集,需要改變觀察平面。


      研究人員使用一個沿軸向拉長的激光點,稱為“光針”,作為激光掃描顯微鏡的照明。一般來說,使用這種光針是一種常見的方法,它可以產生深聚焦圖像,捕獲樣本的擴展深度范圍而不會模糊。然而,這種方法只提供2D圖像,不包括樣本的任何深度信息。


      研究人員提出的解決方案是通過一種基于計算機生成全息(CGH)的技術來操縱樣本發出的熒光信號。他們設計了一種全息圖,用于測量樣品內部不同深度位置發出的熒光。該全息圖設計用于根據物體的深度位置,在探測器平面上產生橫向位移和空間分離的圖像。利用這種技術,可以同時將深度信息記錄為橫向信息,從而在不改變觀測平面的情況下構建三維圖像。

      利用這一原理,研究人員開發了一種配有空間光調制器的顯微鏡系統,這是一種計算機控制的設備,用于投射CGH。開發的顯微鏡系統通過對20微米深度范圍內的光針進行單個2D掃描,構建出一個3D圖像。該系統記錄了懸浮在水中的微米級珠子的動態運動的3D視頻,這是現有激光掃描顯微鏡很少實現的。

      研究人員還展示了對厚生物樣本的快速3D圖像采集,其速度是傳統技術的十倍多。該技術將顯著加快各種研究和工業領域的圖像采集,其中3D圖像觀察和評估至關重要。研究人員目前正計劃進一步擴展所提出方法的適用性,以縮小系統規模,并將其用于實際應用。

      該研究發表在Biomedical Optics Express上。

      相關鏈接:https://phys.org/news/2022-03-enable-rapid-3d-microscope-images.html

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