受激发射损耗显微术(STED)的机理及进展研究

由于光学元件的衍射效应,常规光学显微术的分辨率被限制在半波长左右,无法满足对于亚百纳米尺度的样品进行探测的需求。受激发射损耗显微术(STED)通过引入一束损耗光以受激发射的方式减小有效荧光的发光面积,可以实现超衍射极限的空间分辨率。自提出以来,STED显微术经过了多方面的改进和发展,已被成功地应用于生物医学、材料学等领域,对样品进行多功能超分辨成像。本文详细阐述了STED的机理及其中的关键技术,综述了STED的发展历程及最新进展,并介绍了其具体应用。

频闪效应数码成像的原理及仿真

目前,还没有建立标准去定义LED灯具的可接受闪烁频率、幅度以及检测方法。大多数消费者在选购照明灯具时,通过以手机拍摄的方法捕捉到频闪效应条纹,并以条纹的明显程度作为频闪效应的判断标准。本文分析了频闪效应的数码成像原理,总结出计算公式,提出利用MATLAB实现频闪效应条纹的仿真,并通过实验验证其可靠性。灯具制造商可通过仿真方法,获取任意自设定闪烁波形的频闪效应条纹,收集足够的数据,以针对消费者的购买习惯,建立内部灯具可接受闪烁的判断标准。

一种可符合IES LM-82-12测试标准的LED光源简易测试新方法

根据北美照明工程协会发布的IES LM-82-12标准的测试目的,结合实际的应用设备,提出了一个简单、低成本、易操作的测试方案。并通过对一体化LED灯泡进行不同Tb温度下的绝对光度测量和相对光度测量,比较两者之间的结果差异,验证测试方案的可靠性。

一种荧光摄像系统的性能检测标准方法

荧光成像现今在外科手术和临床研究中已成为一种快速普及的术中导航技术。但目前在荧光成像性能的检测上并没有成熟可靠的方法及其指导文件,无法对上市产品性能进行分析和质量监督,影响临床使用和图像质量。该研究提出一种荧光摄像系统的荧光成像性能检测标准方法,严格定义几类影响荧光图像的相关荧光性能参数,提出科学可行的检测和分析方法,并通过实例验证,旨在为荧光性能评价提供可行的标准参考。

共聚焦荧光寿命显微系统

提出一种集成了激光扫描共聚焦显微术和荧光寿命测量技术的共聚焦荧光寿命显微系统,用于观察生物细胞等样品微观结构以及对环境条件信息成像。通过配合使用空心角锥棱镜和平面反射镜简化光路调整,成功搭建系统。实验结果显示,系统的空间分辨率能达到约180nm,荧光寿命时间分辨率达到约20ps。本文系统能为生物细胞学、材料学等学科研究提供直观途径。

基于相干涡旋位相调制的偏振可调柱状矢量偏振光的产生

柱状矢量偏振光可广泛应用于光刻、光学微加工、光镊和光学超分辨等技术领域。为了解决现有产生柱状矢量偏振光装置结构复杂和偏振不可调等问题,从理论和实验两方面对基于相干涡旋位相调制的柱状矢量偏振光束的产生进行了研究。理论上分析和证明了相干涡旋位相调制产生偏振可调柱状矢量偏振光方案的可行性,并模拟了径向偏振光和切向偏振光经过检偏器的光强分布。同时,实验证明了理论的正确性,并通过旋转两涡旋位相板的相对角度,将获得的径向偏振光转换为切向偏振光,实验结果与理论分析一致。

基于时间相关单光子计数的离线式g-STED超分辨显微术

提出了一种离线式基于时间门的荧光受激发射损耗(g-STED)显微方法。基于在强光照条件下荧光寿命缩短的理论模型,在常规STED架构基础上,使用时间相关单光子记数(TCSPC)算法获取图像的荧光寿命信息,离线设置合理的时间门阈值,丢弃短寿命信号数据,对荧光信号有效点扩展函数(PSF)进行压缩,达到超分辨显微的目的。与传统STED显微术相比,此方法所需光功率大幅度降低,减少了荧光漂白及光毒性;离线式处理则同时增加了时间门设置的灵活性。在实验中,使用45mW的连续STED光,最终获取了约80nm的图像空间分辨率。进一步对时间门的设置对获取图像信号的分辨率和信噪比的影响进行了讨论。