基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測共焦橫向超分辨方法研究.pdf

1、共焦顯微系統(tǒng)的點(diǎn)探測使其在橫向上產(chǎn)生“1.4倍”的分辨率提高，但實(shí)際針孔尺寸不可能無限小。另外，為了滿足信噪比的要求，針孔尺寸越大越好，造成共焦顯微系統(tǒng)橫向分辨率的迅速降低。因此，在實(shí)際的共焦顯微系統(tǒng)中，理論值“1.4倍”難以實(shí)現(xiàn)，如何在有限尺寸探測針孔的共焦顯微系統(tǒng)中提高橫向分辨率是共焦顯微領(lǐng)域諸多學(xué)者一直關(guān)注的問題。
　　本課題針對上述問題，提出一種基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測共焦橫向超分辨方法，在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)探測方法上進(jìn)行改進(jìn)和突

2、破，實(shí)現(xiàn)在大針孔共焦顯微系統(tǒng)中高分辨率、快速成像。主要目的和意義在于：一方面采用結(jié)構(gòu)探測方法實(shí)現(xiàn)在大針孔共焦顯微系統(tǒng)中兼顧分辨率與信噪比，并且改進(jìn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)探測方法中的解調(diào)與重構(gòu)過程，使結(jié)構(gòu)探測方法的實(shí)施更加簡單、易操作；另一方面，采用空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)探測過程，避開CCD探測器的限速作用，使系統(tǒng)的探測速度得到有效提高。課題主要內(nèi)容如下：
　　首先，基于共焦顯微系統(tǒng)相干成像理論，對結(jié)構(gòu)探測方法的超分辨原理進(jìn)行理論驗(yàn)證。針對結(jié)構(gòu)探測

3、函數(shù)中影響系統(tǒng)分辨率特性的主要參數(shù)進(jìn)行仿真分析，得到改進(jìn)的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)；并從系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)及相干傳遞函數(shù)的角度對結(jié)構(gòu)探測方法超分辨特性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。
　　其次，基于系統(tǒng)截止頻率及強(qiáng)度點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)半高全寬的分辨率評價(jià)方法，得到了在有限大小探測針孔尺寸的共焦顯微系統(tǒng)中引入結(jié)構(gòu)探測方法后，橫向分辨率可提高到同等大小探測針孔尺寸基本共焦顯微系統(tǒng)的1.8倍，是理想共焦顯微系統(tǒng)分辨率的1.3倍。
　　最后，設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)裝置，進(jìn)行理論驗(yàn)證

4、。搭建虛擬結(jié)構(gòu)探測共焦顯微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，對改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)探測函數(shù)能夠提高系統(tǒng)橫向分辨率的理論正確性進(jìn)行驗(yàn)證，并得到虛擬結(jié)構(gòu)探測實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的探測效率。搭建基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測共焦顯微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置，分別對系統(tǒng)橫向超分辨特性以及系統(tǒng)探測效率的提高進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，本課題提出的基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測共焦橫向超分辨方法，在實(shí)際的共焦顯微系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了橫向分辨率1.6倍的提高；同時(shí)，采用空間光調(diào)制器模擬結(jié)構(gòu)探測函數(shù)分布，將結(jié)構(gòu)探測方法