激光共焦扫描显微镜高分辨率特性分析

分析了激光共焦扫描显微镜的成像原理 ,用衍射理论揭示了其较高横向分辨率和较好轴向分辨率的成因 ,介绍了共焦扫描显微镜的发展及其在生物、医学诊断及半导体器件检测方面的应用     

多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的特性研究

对多光子近场共焦光学扫描显微镜非传播光场的特性进行了系统的理论分析。导出了多光子近场共焦光学扫描显微镜表面非传播光场的频率宽与相差的测不准关系表达式及二维的点扩散函数光学传递函数和能量分布表达式。研究结果表明：多光子近场共焦光学扫描显微镜比单光子共焦显微镜具有更高的横向分辨率和纵向分辨率。而多光子近场共焦光学扫描显微镜比双光子共焦显微镜具有更高的空间分辨率。样品置于其表面的非传播光场内,能得最佳的超分辨效果。     

双光子共焦荧光显微系统成像分析及实验研究

双光子共焦荧光显微系统可以突破传统光学显微镜的成像分辨率极限,提高厚荧光物三维扫描的横向及轴向分辨力.基于共焦荧光显微原理和菲涅耳衍射公式,分析了反射式双光子共焦荧光显微系统的三维光学传递函数.讨论了在实验条件下,共焦模块参数对双光子共焦荧光读取分辨率的影响.双光子共焦荧光系统采用的共焦小孔半径为3.92 μm时,其层析能力比采用78.4 μm共焦小孔的系统提高了1.56倍.通过已知尺寸荧光物的双光子共焦荧光成像实验,验证了共焦小孔直径与系统横向及轴向分辨率的反比关系.     

Raman感生克尔效应光谱非线性共焦显微镜理论的研究

研究了Raman感生克尔效应光谱非线性共焦显微镜的成像理论, 用Fourier成像理论结合Raman感生克尔效应理论, 导出了各向同性介质中Raman感生克尔效应光谱非线性共焦显微镜的三维点扩散函数, 并详细分析了 Raman 感生克尔效应的非线性特性对共焦显微镜的空间分辨率及其成像特性的影响. 结果表明, 基于 Raman 感生克尔效应的非线性共焦显微镜不但可以同时获得分子的振动、振动取向以及光感生分子重新取向等信息, 比双光子荧光共焦显微镜的信息量更丰富; 而且可以较大改善共焦显微镜的空间分辨率和成像质量, 比双光子荧光共焦显微镜具有更高的空间分辨率.     

偏振共焦扫描显微镜的研制及其成像研究

根据偏振共焦扫描显微镜的原理,成功研制了一台偏振共焦扫描显微镜,用该偏振共焦扫描显微镜对各种集成电路芯片、生物组织等物体进行透射式成像或反射式成像研究,并分析成像结果,实验表明,该偏振共焦扫描显微镜能够对各种物体进行成像,具有成像方式多样,可逐层扫描,非线性成像等特点。     

荧光共焦显微镜相干面光源相位滤波器

光源尺寸是荧光共焦显微镜的一个重要参数，增大面光源的尺寸使荧光共焦显微镜分辨率变差，为了克服这个缺点，提出了使用相位滤波器改变相干面光源不同环区的相位．作为一个例子，采用一个两区相位滤波器，数值计算结果表明系统的分辨率能得到改善，同时光源孔径可以增大．     

光学显微三维成像特性的实验研究

讨论了激光共焦扫描显微镜的三维超分辨率成像特性,通过实验论证了在理论分析上所具有的三维超分辨率成像特性.理论分析和实验结果表明这种新的显微系统可以成高分辨率的二维层析图像并重构成三维图像.     

非线性二次谐波和三次谐波共焦显微镜的成像理论

研究了非线性二次谐波和三次谐波共焦显微镜的成像理论, 系统分析了二次谐波和三次谐波的非线性效应对共焦显微镜成像特性的影响, 证明了二次谐波和三次谐波共焦成像过程的三维脉冲响应函数, 既不同于相干光共焦成像过程, 也不同于非相干光共焦成像过程, 而是两次相干光成像过程, 并导出了二次谐波和三次谐波共焦显微镜的三维脉冲响应函数. 研究结果表明: 二次谐波和三次谐波共焦显微镜比单光子和双光子荧光共焦显微镜具有更高的空间分辨率.     

共焦扫描显微镜成像的实验研究

采用样品扫描方式，通过对传统光学显微镜的改造，开发了一套反射式共焦扫描显微镜(Confocal Scanning Optical Microscope，CSOM)，并对多种样品成功地进行了扫描成像．     

共焦扫描激光显微镜

介绍一台我们设计,研制的共焦扫描激光显微镜,它由共焦显微镜光学系统、信号探测成像系统以及物扫描平台驱动装置组成。光学系统设计有两条光路,便于共焦调节,可采用反射,透射和偏振３种方式,也可进行荧光成像。     

基于差动共焦的并行三维形貌检测系统的研究

为提高并行共焦检测系统的测量精度和分辨率，基于差动共焦原理，提出了一种全场非扫描三维形貌检测系统．该检测系统利用微透镜阵列产生的二维点光源阵列来实现并行全场共焦探测；反射光路采用差动设计，使用两个CCD同步测量离焦光斑强度信号。通过使用光斑光强差动算法，可以有效抑制光源的噪声和漂移对测量结果的影响；利用差动共焦特性曲线中的线性关系，实现在较大采样间距下获得较高的轴向分辨率。实验证明该检测系统是可行的。     

光纤共焦扫描显微镜的扫描系统畸变与校正的研究

以双振镜光学扫描头作为反射式光纤共焦扫描显微镜的平面扫描机构可以实现对平面图像的快速扫描,但存在着畸变和渐晕问题。该文简要阐述了反射式光纤共焦扫描显微镜的基本原理,着重从理论上分析出目镜前的双振镜扫描的固有的几何畸变,以及光学扫描系统中以普通显微目镜作为扫描透镜所引起的扫描畸变,并从硬件和软件两个角度给出畸变校正方法。     

高斯光束对荧光共焦显微镜分辨率的影响

研究一定光源孔径、束斑的高斯光束对荧光共焦显微镜横向、纵向分辨率的影响，导出了荧光功率传输函数、三维响应函数．数值计算结果表明：与一定光源孔径的平行光束比较，采用高斯光束可以获得更好的横向、纵向分辨率．     

一种用于共焦激光扫描显微镜的高精度线性扫描器

本文叙述了一种用于共焦激光扫描显微镜的高精度扫描器。由于它采用数字电路，所以同步准确，线性及重复性好．实现了高精度扫描。     

象面调制共焦扫描显微术应用研究

对共焦扫描显微镜（ＣＳＭ）的光瞳函数进行调制可以进一步提高分辨率，但实现却颇难．而象面调制和瞳面调制效果完全相同，并且容易实现．本文通过理论分析，得出了相干成象时象面调制和瞳面调制之间存在付里叶变换的关系．我们建立了由光电倍增管数据采集装置、步进电机驱动机械扫描装置和光学系统三部分组成的ＣＳＭ实验装置．为一维相干照明条件下的象面调制ＣＳＭ设计加工了状如Ｒｏｎｃｈｉ光栅的位相型膜片．实验结果表明，分辨率几乎提高了一倍，和理论分析吻合得很好．     

体全息在共焦显微镜中的应用

采用体全息记录信息代替共焦显微镜中的反射镜,在物光的衍射光强最大的条件下,记录体全息信息.体全息共焦成像的动态范围取决于全息衍射效率和材料的限制,而深度分辨率则取决于物镜的数值孔径和记录介质的厚度大小.体全息共焦显微镜系统的观测结果对探测器前的光阑孔径大小没有明显的依赖关系,在探测器前加尺寸不必特别小的针孔或可以不加针孔,这样可减小由于衍射现象引起的像差.体全息成像本身具有滤波的作用.物镜的像差在体全息自成像过程中由于相位共轭而消除,从而使仪器的深度分辨率与测量的动态范围不再相互限制.     

光纤共焦扫描显微镜图像采集系统方案设计

该文提出并实现了一种反射式光纤共焦扫描显微镜(FOCSM)中图像采集系统硬软件的设计方案。FOCSM系统中，采用复杂可编程逻辑器件(CPLD)和微控制单元(MCU)构成带有图像采集、平面图像扫描的同步时序控制和扫描畸变校正功能的高速扫描电子控制系统。联调实验证明，此设计方案可以实现上述控制与平面扫描校正的基本功能。     

共焦扫描系统的光外差探测

提出了一套新颖扫描成像系统方案,它综合了共焦扫描方式与光外差探测方法的优点。该系统具有μｍ级的纵向层析分辨率能力,且能大大改善对低反试样或较厚试样的深层扫描成像的图像质量,对其成像机理,光学特性进行了分析。     

共焦扫描系统的光外差探测

提出了一套新颖扫描成像系统方案,它综合了共焦扫描方式与光外差探测方法的优点．该系统具有μｍ级的纵向层析分辨率能力,且能大大改善对低反射试样或较厚试样的深层扫描成像的图像质量．对其成像机理、光学特性进行了分析．     

结构光和显微术相结合实现光学层析

针对共焦测量中单点扫描速度慢、机构复杂、光能利用率低的问题，介绍了一种利用结构光和共焦显微术相结合来实现多光束测量的新方法．通过改装显微照明光路，投射一结构光到被测物体上，获得了物体的层析像与普通显微镜成像的叠加像．该叠加像经过解码算法，实现了非零频分量的层析成像，并利用互强度理论，对该层析显微镜的层析能力和解码算法从理论上给出了表达式．数值模拟表明，该系统与针孔阵列、微透镜阵列和孔径相关相比，不仅简便可行，而且提高了速度，光能利用率也得到了明显的改善．