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基于高速相位型空间光调制器的双光子多焦点结构光显微技术
被引量:
3
1
作者
喻欢欢
张晨爽
+2 位作者
林丹樱
于斌
屈军乐
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期389-397,共9页
多焦点结构光照明显微镜(multifocal structured illumination microscopy, MSIM)能在50μm的成像深度内实现2倍于衍射极限分辨率的提升,但在对厚样品成像时,散射光和离焦光限制了其层析能力和图像衬度.双光子多焦点结构光照明显微镜(tw...
多焦点结构光照明显微镜(multifocal structured illumination microscopy, MSIM)能在50μm的成像深度内实现2倍于衍射极限分辨率的提升,但在对厚样品成像时,散射光和离焦光限制了其层析能力和图像衬度.双光子多焦点结构光照明显微镜(two-photon MSIM, 2P-MSIM)克服了样品组织散射的影响,进一步提高了MSIM的成像深度和成像特性.然而,现有的2P-MSIM通常采用振镜扫描成像,系统复杂,灵活性差.为了解决上述问题,本文提出了一种基于高速相位型空间光调制器(spatial light modulator, SLM)的双光子多焦点结构光照明超分辨显微成像系统,通过在SLM上同时加载生成多焦点阵列的相位图和线性相位光栅的相位图,实现了多焦点阵列的产生和在样品面上的高精度的并行数字随机寻址扫描和激发成像,结合像素重定位和反卷积技术实现了三维双光子多焦点结构光超分辨成像,解决了扫描振镜在2P-MSIM成像中的机械惯性问题,同时降低了系统的复杂性,提升了灵活性.在此基础上,利用搭建的2P-MSIM开展了小鼠肾组织切片和铃兰根茎双光子超分辨成像实验,验证了该方法的三维超分辨成像能力,对于2P-MSIM的发展具有重要的意义.
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关键词
多焦点
结构光照明显微技术
双光子
荧光显
微
镜
空间光调制器
下载PDF
职称材料
平场复用多焦点结构光照明超分辨显微成像
2
作者
葛阳阳
何灼奋
+4 位作者
黄黎琳
林丹樱
曹慧群
屈军乐
于斌
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期343-351,共9页
多焦点结构光照明显微技术(multifocal structured illumination microscopy,MSIM)能在50μm的成像深度内和1Hz的成像速度下实现两倍于衍射极限分辨率的提升,相比传统的宽场结构光照明显微技术,具有较大的成像深度和层析能力,更适合应...
多焦点结构光照明显微技术(multifocal structured illumination microscopy,MSIM)能在50μm的成像深度内和1Hz的成像速度下实现两倍于衍射极限分辨率的提升,相比传统的宽场结构光照明显微技术,具有较大的成像深度和层析能力,更适合应用于厚样品的长时程三维超分辨成像.然而,MSIM存在成像速度慢、图像处理过程复杂等问题.本文提出了一种基于平场复用多焦点结构光照明的快速超分辨显微成像方法和系统(flat-field multiplexed MSIM,FM-MSIM),通过在照明光路中插入光束整形器件,将高斯光束转变为均为分布的平顶光束,提高激发点阵的强度均匀性和扩大视场;通过将每个衍射受限的激发点沿y方向延长,形成新的多路复用多焦点阵照明图案,提高能量利用率,减少扫描步数,进而提高成像速度和信噪比;结合基于多重测量矢量模型的稀疏贝叶斯学习图像重构算法,简化图像重构步骤,在保证空间分辨率的同时实现至少4倍于传统MSIM的成像速度.在此基础上,利用搭建的FM-MSIM系统进行了BSC细胞微管样片和小鼠肾切片标准样片的超分辨成像实验,实验结果证明了该系统的快速三维超分辨成像能力,对于MSIM的发展具有重要的意义.
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关键词
多焦点
结构光照明显微技术
超分辨成像
平场照明
贝叶斯学习算法
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职称材料
超分辨显微技术在活细胞中的应用与发展
被引量:
15
3
作者
胡春光
查日东
+4 位作者
凌秋雨
何程智
李奇峰
胡晓东
胡小唐
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第11期15-25,共11页
细胞是生命体的基本单位和功能单位,对活细胞内部结构及其功能的研究是了解掌握生命本质的基础之一,因此活细胞的实时观测对生命科学的发展具有重要意义。传统的光学显微技术受衍射极限的限制,无法观测200 nm以下的生物结构细节。近20年...
细胞是生命体的基本单位和功能单位,对活细胞内部结构及其功能的研究是了解掌握生命本质的基础之一,因此活细胞的实时观测对生命科学的发展具有重要意义。传统的光学显微技术受衍射极限的限制,无法观测200 nm以下的生物结构细节。近20年来,随着超衍射极限光学理论、技术、器件和荧光探针等方面的快速发展,超分辨显微成像技术已成为应用于生命科学研究的重要手段。然而,大多数超分辨显微方法或测量耗时长,或易引起荧光蛋白漂白/细胞损伤,在活细胞研究中受到极大限制,已成为超分辨显微领域重点攻关的方向之一。为此,文中结合作者在快速超分辨显微技术研究的基础上,介绍了基于单分子成像的光激活定位显微技术和随机光学重构显微技术、基于荧光非线性可饱和光转换的受激发射显微技术以及基于结构光照明的超分辨显微技术,并探讨了在活细胞成像中的发展应用。最后,文中展望了超分辨显微成像技术在活细胞成像中的未来发展趋势。
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关键词
超分辨显
微
技术
单分子定位显
微
技术
受激发射损耗显
微
技术
结构光照明显微技术
下载PDF
职称材料
题名
基于高速相位型空间光调制器的双光子多焦点结构光显微技术
被引量:
3
1
作者
喻欢欢
张晨爽
林丹樱
于斌
屈军乐
机构
深圳大学物理与光电工程学院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021年第9期389-397,共9页
基金
国家自然科学基金(批准号:61975131,61775144,61835009)
广东省自然科学基金(批准号:2018A030313362)
+1 种基金
广东省高等学校科技创新(重点)项目(批准号:2016KCXTD007)
深圳市基础研究项目(批准号:JCYJ20170818141701667,JCYJ20170818144012025,JCYJ20170412105003520,JCYJ20180305125649693)资助的课题。
文摘
多焦点结构光照明显微镜(multifocal structured illumination microscopy, MSIM)能在50μm的成像深度内实现2倍于衍射极限分辨率的提升,但在对厚样品成像时,散射光和离焦光限制了其层析能力和图像衬度.双光子多焦点结构光照明显微镜(two-photon MSIM, 2P-MSIM)克服了样品组织散射的影响,进一步提高了MSIM的成像深度和成像特性.然而,现有的2P-MSIM通常采用振镜扫描成像,系统复杂,灵活性差.为了解决上述问题,本文提出了一种基于高速相位型空间光调制器(spatial light modulator, SLM)的双光子多焦点结构光照明超分辨显微成像系统,通过在SLM上同时加载生成多焦点阵列的相位图和线性相位光栅的相位图,实现了多焦点阵列的产生和在样品面上的高精度的并行数字随机寻址扫描和激发成像,结合像素重定位和反卷积技术实现了三维双光子多焦点结构光超分辨成像,解决了扫描振镜在2P-MSIM成像中的机械惯性问题,同时降低了系统的复杂性,提升了灵活性.在此基础上,利用搭建的2P-MSIM开展了小鼠肾组织切片和铃兰根茎双光子超分辨成像实验,验证了该方法的三维超分辨成像能力,对于2P-MSIM的发展具有重要的意义.
关键词
多焦点
结构光照明显微技术
双光子
荧光显
微
镜
空间光调制器
Keywords
multifocal structured illumination microscopy
two-photon
fluorescence microscope
spatial light modulator
分类号
TH742 [机械工程—光学工程]
下载PDF
职称材料
题名
平场复用多焦点结构光照明超分辨显微成像
2
作者
葛阳阳
何灼奋
黄黎琳
林丹樱
曹慧群
屈军乐
于斌
机构
深圳大学物理与光电工程学院
深圳大学化学与环境工程学院
出处
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022年第4期343-351,共9页
基金
国家自然科学基金(批准号:61975131,62175166,61835009,61775144,)
深圳市基础研究项目(批准号:JCYJ20200109105411133,JCYJ20170412105003520)资助的课题.
文摘
多焦点结构光照明显微技术(multifocal structured illumination microscopy,MSIM)能在50μm的成像深度内和1Hz的成像速度下实现两倍于衍射极限分辨率的提升,相比传统的宽场结构光照明显微技术,具有较大的成像深度和层析能力,更适合应用于厚样品的长时程三维超分辨成像.然而,MSIM存在成像速度慢、图像处理过程复杂等问题.本文提出了一种基于平场复用多焦点结构光照明的快速超分辨显微成像方法和系统(flat-field multiplexed MSIM,FM-MSIM),通过在照明光路中插入光束整形器件,将高斯光束转变为均为分布的平顶光束,提高激发点阵的强度均匀性和扩大视场;通过将每个衍射受限的激发点沿y方向延长,形成新的多路复用多焦点阵照明图案,提高能量利用率,减少扫描步数,进而提高成像速度和信噪比;结合基于多重测量矢量模型的稀疏贝叶斯学习图像重构算法,简化图像重构步骤,在保证空间分辨率的同时实现至少4倍于传统MSIM的成像速度.在此基础上,利用搭建的FM-MSIM系统进行了BSC细胞微管样片和小鼠肾切片标准样片的超分辨成像实验,实验结果证明了该系统的快速三维超分辨成像能力,对于MSIM的发展具有重要的意义.
关键词
多焦点
结构光照明显微技术
超分辨成像
平场照明
贝叶斯学习算法
Keywords
multifocal structured illumination microscopy
super-resolution imaging
flat-field illumination
Bayesian learning algorithm
分类号
TP391.41 [自动化与计算机技术—计算机应用技术]
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职称材料
题名
超分辨显微技术在活细胞中的应用与发展
被引量:
15
3
作者
胡春光
查日东
凌秋雨
何程智
李奇峰
胡晓东
胡小唐
机构
天津大学精密仪器与光电子工程学院
出处
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017年第11期15-25,共11页
基金
国家重点研发计划(2017YFF0107003)
天津市应用基础及前沿技术研究计划重点项目(15JCZDJC31600)
文摘
细胞是生命体的基本单位和功能单位,对活细胞内部结构及其功能的研究是了解掌握生命本质的基础之一,因此活细胞的实时观测对生命科学的发展具有重要意义。传统的光学显微技术受衍射极限的限制,无法观测200 nm以下的生物结构细节。近20年来,随着超衍射极限光学理论、技术、器件和荧光探针等方面的快速发展,超分辨显微成像技术已成为应用于生命科学研究的重要手段。然而,大多数超分辨显微方法或测量耗时长,或易引起荧光蛋白漂白/细胞损伤,在活细胞研究中受到极大限制,已成为超分辨显微领域重点攻关的方向之一。为此,文中结合作者在快速超分辨显微技术研究的基础上,介绍了基于单分子成像的光激活定位显微技术和随机光学重构显微技术、基于荧光非线性可饱和光转换的受激发射显微技术以及基于结构光照明的超分辨显微技术,并探讨了在活细胞成像中的发展应用。最后,文中展望了超分辨显微成像技术在活细胞成像中的未来发展趋势。
关键词
超分辨显
微
技术
单分子定位显
微
技术
受激发射损耗显
微
技术
结构光照明显微技术
Keywords
super-resolution microscopy
single molecule localization microscopy
stimulated emissiondepletion microscopy
structured illumination microscopy
分类号
O439 [机械工程—光学工程]
下载PDF
职称材料
题名
作者
出处
发文年
被引量
操作
1
基于高速相位型空间光调制器的双光子多焦点结构光显微技术
喻欢欢
张晨爽
林丹樱
于斌
屈军乐
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2021
3
下载PDF
职称材料
2
平场复用多焦点结构光照明超分辨显微成像
葛阳阳
何灼奋
黄黎琳
林丹樱
曹慧群
屈军乐
于斌
《物理学报》
SCIE
EI
CAS
CSCD
北大核心
2022
0
下载PDF
职称材料
3
超分辨显微技术在活细胞中的应用与发展
胡春光
查日东
凌秋雨
何程智
李奇峰
胡晓东
胡小唐
《红外与激光工程》
EI
CSCD
北大核心
2017
15
下载PDF
职称材料
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