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KAUST大学开发出一种用于定量相位和灰度成像的新方法

仪表研发 2019年11月29日 08:43:23 来源:仪表网人气:3482
  【仪表网 仪表研发】阿卜杜拉国王科技大学(KAUST)成立于2009年9月,是沙特国际性、研究型大学,拥有世界先进的科研设备和实验室。该校目前不招收本科生,只面向全球招收研究生、博士生。据了解,近日,阿卜杜拉国王科技大学(King Abdullah University of Science and Technology,简称“KAUST”)的研究人员展示了如何通过标准显微镜来获取更多信息。
 
  为推动生物学的发展,显微镜技术的发展至关重要,显微镜基础的成像原理是通过测量穿过物体的光强度来成像。因此需要能够以不同方式散射和吸收光的样品。但是,众所周知,许多活细胞能够吸收的可见光非常少,这意味着在明暗区域之间差异非常小,也就是我们俗称的对比度。这也使得生物学家们很难看到更精细的细节。
 
  但是,穿过样品的光不仅会改变其强度,还会改变其相位:即光波中各个峰的相对时间。KAUST的博士生Congli Wang解释说道:“相位差显微镜能够将相位转换成更大的幅度变化,因此可以观察到更精密、细致的透明结构。”
 
  KAUST视觉计算中心的Wang和他的同事们,在计算机科学教授Wolfgang Heidrich的带领下,现已开发出一种用于定量相位和灰度成像的新方法。其中对显微镜性能至关重要的器件被称为波前传感器。波前传感器是专为自适应光学而设计的传感器,可将波前相位的信息编码为灰度图像。
 
KAUST大学开发出一种用于定量相位和灰度成像的新方法
  研究人员通过定量相位成像检测具有精细结构的透明小样品的几何形状;例如,三维红细胞(左)和微透镜阵列(右)。
 
  该团队设计了一种创新型的高分辨率波前传感器,目前正将其整合到商用显微镜中,以提高显微镜成像的性能。同时,他们还通过自己研发的计算机算法重构相衬图像,以数字化方式从一对图像中检索定量相位:即没有样品时获取的校准图像和样品到位时获取的测量图像。
 
  该方法从多个方面简化了显微镜的使用。尽管有些方法过去已经实现了定量相位成像,但设置成本高且复杂,还需要专用光源或长时间才能生成图像。“我们的方法能够通过成本低廉的简单光学器件、普通的白光源和实时视频传输速率进行快速计算,快照采集高分辨率的明场幅度以及准确的定量相位图像。”Heidrich说道,“据我们所知,这是将所有这些优点结合在一起。”
 
  显微镜是由一个透镜或几个透镜的组合构成的一种光学仪器,是人类进入原子时代的标志。主要用于放大微小物体成为人的肉眼所能看到的仪器。成像就是生物样本的造影技术,依照样本尺度大小可以概分为组织造影与细胞分子的显微技术。这些大致都需要光学技术配合生物样本的特性发展,少数会使用光以外的波动性质,例如核磁共振、超音波等等。
 
  资料来源:麦姆斯咨询、百度百科
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