1 中国科学院 长春光学精密机械与物理研究所,吉林 长春 130033
2 中国科学院大学,北京 100049
3 中科聚研(吉林)干细胞科技有限公司,吉林 吉林 132000
在显微成像领域中,高成像质量图像的获取与良好的照明方式息息相关。传统显微镜使用聚光透镜来提供均匀强度的照明,调节聚光透镜的光阑匹配不同放大倍率的物镜。然而无色生物细胞的光学吸收系数低,在传统显微镜下难以观测到其细节信息。为了突破传统显微镜的成像功能,本文设计了一种可调控的显微镜聚光镜模块,通过将小型扭曲液晶器件嵌入聚光透镜的后焦面处,调控液晶器件的对光的透过效果可以实现明场成像以及差分相衬成像。系统由一款商用显微镜改装而成,液晶器件尺寸为22 mm×18 mm,实现了系统的高度集成化。通过实验验证了系统的成像性能,实现了对微凸透镜样品的定量相位重建,实验与理论曲线的互相关系数达到0.994 9,并且通过胚胎干细胞的重建展示了系统在实际应用中的效果。
显微镜 计算成像 差分相衬成像 microscopy computational imaging differential phase contrast imaging
光子学报
2021, 50(11): 1105002
红外与激光工程
2021, 50(9): 20210450
1 北京工业大学应用数理学院,北京 100124
2 北京工业大学应用数理学院,北京市精密测控技术与仪器工程技术研究中心,北京 100124
太赫兹波具有独特的低能性、高穿透性、惧水性等成像特性,将其应用于相衬成像能够反映物体的内部结构和更加丰富全面的生物信息,在生物医学检测等领域具有重要的应用。其中,太赫兹波数字全息成像是一种可以给出定量的振幅和相位信息的非接触、全场相衬成像方法,是太赫兹成像技术领域的重要研究方向之一。本文基于连续太赫兹源,从离轴式和同轴式数字全息成像的相衬成像原理、光路系统和再现算法多个方面,介绍了相关技术的研究现状,分析了太赫兹源、再现算法等因素对成像分辨率的影响,并对太赫兹数字全息的发展趋势进行了展望。
太赫兹成像 数字全息 分辨率 相衬成像 terahertz imaging digital holography resolution phase contrast imaging
厦门大学物理科学与技术学院物理学系, 福建 厦门 361005
光不仅可以携带自旋角动量,还可以携带轨道角动量。其中,自旋角动量与光波的圆偏振态有关,而轨道角动量来源于光波的螺旋相位结构。自Allen等1992年首次理论确认了光子轨道角动量的物理概念和内涵以来,这类具有特殊螺旋相位波前的新型光场吸引了越来越多的研究兴趣,在经典光学及量子光学领域均展示出了诸多重要的应用前景。本文从基础物理及应用物理两个层面出发,着重介绍了轨道角动量光束的制备与探测技术,特别是近年来轨道角动量调控在螺旋相衬成像技术、远程旋转多普勒效应探测技术及光学微操控技术等领域的研究进展。
量子光学 轨道角动量 螺旋相衬成像 旋转多普勒效应 光学微操控
深圳大学物理与光电工程学院光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室, 广东 深圳 518060
与传统相衬成像方法相比,基于傅里叶变换的X射线单光栅相衬成像技术具有辐射剂量低、成像速度快等优势,在材料、医疗等领域具有广阔的应用前景。物体频谱信息的获取是利用该技术恢复相位的关键步骤,但其提取过程容易受到莫尔伪影的影响而导致成像质量下降,限制了该方法的发展应用。针对上述问题,基于莫尔伪影的理论分析和成像系统的结构特征,提出了旋转光栅和调节光栅投影频率两种方案来消除伪影,并在实验上成功验证了它们的可行性,为X射线单光栅相衬成像的推广应用提供了参考。
傅里叶光学 X射线光学 单光栅相衬成像 莫尔伪影 光栅旋转 投影频率
深圳大学 物理与光电工程学院 光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室, 广东 深圳 518060
提出一种新颖、可避免高温过程的大面积吸收光栅制作方法, 使用钨纳米粒子作为X射线吸收材料, 利用有机溶剂和乳化剂作为吸收材料的载体, 在负压下将它们填充到周期为42μm、深度为150μm的光栅结构中。此外, 与通过微铸造技术制作的相同结构铋块体吸收光栅相比较, 得到的X射线投影吸收对比度表明, 钨纳米颗粒对X射线吸收性能低约15%, 但纳米颗粒填充法可显著降低吸收光栅的制作成本, 并利于实现大面积制作。
X射线 相衬成像 吸收光栅 纳米颗粒 钨 X-ray phase contrast imaging absorption grating nanoparticles tungsten
中国科学技术大学 国家同步辐射实验室, 安徽 合肥 230029
X射线光栅相衬成像对弱吸收物质成像能够获得较高的图像衬度, 然而使用高分辨探测器, 成像时间长。此外, 受光栅工艺限制, 成像能量通常在30 keV左右。文中基于投影成像原理, 大大放宽了对光栅工艺的要求, 提高了成像能量。同时, 利用医用CT球管以及医用探测器, 基于周步进扫描模式, 实现了快速相衬CT成像。在国家同步辐射实验室搭建的成像系统上, 完成了80 kV管电压(等效能量约48 keV)180 mA管电流, 物体80 s曝光的二维和三维成像实验。针对实验结果, 进一步探讨了提高密度分辨率的方法和途径。
快速成像 高能成像 光栅相衬成像 医用CT球管 医用探测器 fast imaging high energy imaging grating-based phase contrast imaging medical CT tube source medical detector 红外与激光工程
2019, 48(8): 0825004
1 中国科学院上海应用物理研究所, 上海 201204
2 国际竹藤中心, 北京 100102
第三代同步辐射光源X射线具有高亮度、 光谱连续、 宽频谱范围、 高空间分辨率、 高衬度分辨率等独特优越性, 可实现光谱精准计算及能量可调, 对低Z材料内部结构边缘增强图像方面也具有很强的优势。 利用上海同步辐射光源X射线双能减影和相衬成像技术, 实现铜唑防腐剂处理竹材的同步辐射无损检测研究, 并获得了Cu的分布图和处理材的内部结构, 该技术为防腐处理竹材解剖学研究提供了一个重要无损检测手段。
铜唑防腐剂 竹材 同步辐射 双能减影 相衬成像 CuAz preservative Bamboo Synchrotron radiation Dual energy subtraction imaging Phase contrast imaging