顯微成像設備的案例
原位納米力學測試系統——材料微觀力學性能
原位：對材料進行力學性能測試中，通過掃描電子顯微鏡等儀器對載荷作用下材料變形損傷進行全程動態監測的一種力學測試新技術。（原位納米力學測試系統）原位測試儀器：在顯微成像設備的腔體內進行試驗材料拉伸/壓縮力學性能測試的系統；（原位納米力學測試系統）獲得彈性模量、屈服極限及破壞極限等重要力學參數；并結合顯微成像設備的圖像記錄功能材料的損傷變形、裂紋產生等力學行為分析。 （原位納米力學測試系統）離位測試：試驗機對材料試作進行拉伸試樣；由試驗機繪出載荷-伸長曲線，進而得到載荷作用下應力應變曲線圖；拿經過拉伸試驗的試件去掃描電鏡進行放大觀察分析，（原位納米力學測試系統）電鏡將試件放大到5000倍觀察即是微觀級別，放大到10000倍是納米級別。
納米力學主要研究納米尺度物質的力學性質和動力學問題，有非常廣泛和重要的科研和應用價值。傳統的力學系統通常由牛頓力學描述，（原位納米力學測試系統）而納米力學可以實現傳統力學體系無法實現的功能和動力學特性，近年來受到了廣泛的關注。產生超強非線性效應和非對稱的振動傳播，（原位納米力學測試系統）對未來該領域的基礎和應用研究起到了重要推動作用。 眾所周知，胡克定律是支配力學系統的重要規律，其可以表述為對于微小的形變，力學系統的響應是線性的。（原位納米力學測試系統）納米力學的一個最重要的研究目標就是產生強非線性效應，之前已經有大量的研究工作，利用諸如光-力相互作用、低維力學材料、超導電路等不同手段，（原位納米力學測試系統）在納米力學系統中產生了較為顯著的非線性效應。然而，其中標志強非線性的主要現象——熱非線性區，尚未實現。 本篇文章出自北京歐倍爾，轉載請注明出處。
展開 顯微測量|共聚焦顯微鏡大傾角超清納米三維顯微成像
用于材料科學領域的共聚焦顯微鏡，基于光學共軛共焦原理，其超高的空間分辨率和三維成像能力，提供了全新的視角和解決方案。
工作原理
共聚焦顯微鏡通過在樣品的焦點處聚焦激光束，在樣品表面進行快速點掃描并逐層獲取不同高度處清晰焦點并重建出3D真彩圖像，從而進行分析。
儀器結構
共聚焦顯微鏡主要有四部分組成：1、顯微鏡光學系統。2、掃描裝置。3、激光光源。4、檢測系統。整套儀器由計算機控制，各部件之間的操作切換都可在計算機操作平臺界面中方便靈活地進行。
一體化操作的測量分析軟件
（1）測量與分析同界面操作，無須切換，測量數據自動統計，實現了快速批量測量的功能；
（2）可視化窗口，便于用戶實時觀察掃描過程；
（3）結合自定義分析模板的自動化測量功能，可自動完成多區域的測量與分析過程；
（4）幾何分析、粗糙度分析、結構分析、頻率分析、功能分析五大功能模塊齊全；
（5）一鍵分析、多文件分析，自由組合分析項保存為分析模板，批量樣品一鍵分析，并提供數據分析與統計圖表功能；
（6）可測依據ISO/ASME/EUR/GBT等標準的多達300余種2D、3D參數。
特點與應用解析
共聚焦顯微鏡最大的特點是在成像時只獲取來自樣品的一個薄層，而剩余的光信號被消除，從而消除了深度模糊現象，獲得了超高的空間分辨率。這一特性使共聚焦顯微鏡對大坡度的產品有更好的成像效果，一般用于略粗糙度的工件表面的微觀形貌檢測，分析粗糙度、凹坑瑕疵、溝槽等參數。
展開 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 
全電動倒置顯微鏡數字成像系統
在當前材料科學與精密制造研究中，高精度成像技術已成為推動項目進展的關鍵工具。APX100全電動倒置顯微鏡數字成像系統以其卓越性能和智能化設計，為研究人員提供了一套高效、便捷且圖像質量優異的解決方案，助力將更多時間投入到核心分析任務中。
全電動倒置顯微鏡：https://lifescience.evidentscientific.com.cn
產品連接：https://lifescience.evidentscientific.com.cn/zh/solutions-based-systems/apx100/
APX100基于先進的光學平臺，結合直觀的操作界面與人工智能算法，實現了從樣品定位到圖像采集的全流程自動化。系統配備智能樣品導航器和快速自動對焦功能，顯著減少傳統手動操作所需的時間，使研究人員能夠更專注于數據獲取與分析。此外，APX100支持多通道、拼接、延時及Z堆棧等多種成像模式，滿足表面結構、涂層材料、復合元件等多樣化檢測需求。
在圖像質量方面，APX100采用了與成像系統相同的優質光學元件，確保輸出圖像具備高清晰度與細節還原能力。例如，在觀察微觀紋理或納米級結構時，系統可精準捕捉熒光標記或其他對比增強信號，為后續定量分析提供可靠依據。
除了出色的成像能力，APX100還集成了高效的數據管理模塊。系統可自動整理采集數據，并保存完整的實驗參數，便于后期回溯與重復實驗。這種結構化的數據處理方式不僅提升了工作效率，也有助于團隊協作與成果共享。
來自Marlow Ingredients的Mark Taylor博士表示：“APX100在我們多樣化的實驗室環境中表現出色，不僅支撐了多個內部項目，也幫助我們拓展了合作網絡。其升級方案靈活，投資回報率高。”
展開 VirtualLab：用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
延伸閱讀
- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 用于高NA顯微鏡成像的工程化PSF
顯微成像技術在最近的幾十年中得到迅速發展。 PSF（點擴散函數）通常不是像平面上的艾里斑。當對沿縱軸定向的偶極子源進行成像時，可以設計出一個甜甜圈形狀。 我們在VirtualLab Fusion中證明，當偶極子源的方向發生變化時，會獲得不同的非對稱PSF（不是艾里斑）。 此外，可通過在顯微鏡系統的光瞳平面中插入一定的相位掩模來獲得雙螺旋PSF [Ginni Grover et al., Opt. Exp. 2012]。通過這種工程化的PSF，甚至可以觀察到物體的微小散焦，即與傳統的成像方法相比，可以大大提高軸向分辨率。 我們通過在VirtualLab Fusion中應用商業顯微鏡鏡頭（Nikon）系統來演示此現象。
使用高NA顯微鏡系統分析偶極子源的PSF
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。
用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。 結果表明，即使只有一點散焦（?130 nm）的物點，雙螺旋PSF也會有旋轉。
展開 傅立葉顯微鏡對單分子成像
與傳統的成像技術相比，傅立葉顯微鏡可以直接觀察空間頻率分布。因此，如今它被廣泛用于例如：表面等離子體觀察、光子晶體成像等。借助VirtualLab Fusion，可以對完整的傅立葉顯微鏡系統進行建模，并將其用于單分子成像。具體來說，我們演示了幾種物理光學效應的影響，包括每個光學界面的菲涅爾損耗和透鏡孔徑的衍射。
傅立葉顯微鏡對單分子成像
建模用于單分子成像的完整高NA傅立葉顯微鏡系統，特別展示了例如：菲涅爾損耗、由于孔徑引起的衍射，并將仿真結果與參考值進行比較。
分析高NA物鏡的聚焦
高NA物鏡廣泛用于光學光刻，顯微技術等。在聚焦模擬中考慮光的矢量性質非常重要。更多相關信息，請發送郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 [VirtualLab] 高NA傅里葉顯微鏡單分子成像
摘要
傅里葉顯微鏡廣泛應用于單分子成像、表面等離子體觀察、光子晶體成像等領域，它使得直接觀測空間頻率分布成為可能。
單分子的成像質量取決于高NA 傅里葉顯微鏡系統，例如，在復雜透鏡系統中，每個光學界面的角度相關的菲涅耳損耗和孔徑的衍射。VirtualLab Fusion可以在考慮菲涅耳損耗和孔徑衍射效應的情況下對整個系統進行建模。文中給出了一個案例，并與文獻中的實驗結果進行了比較。
建模任務
在傅里葉平面上成像
在傅里葉平面上成像
方向[0,1,0]的理想vs實驗以及理想vs仿真
? 理想：由 ???? = cos??, ???? = sec?? 計算[Ju?kaitis, Springer US, (2006)]
? 實驗：衍射光闌在傅里葉平面上產生能量密度的波紋。理想模型(紅色曲線)和實驗(黑色曲線)的區別是雙重的：菲涅耳損耗和衍射。
? 仿真：物理光學考慮菲涅耳損耗和物鏡孔徑的衍射，導致在傅里葉平面上產生波紋，與實驗結果吻合較好。
紅色的曲線來自理想系統；黑色曲線來自實驗；藍色和綠色的曲線是從之前的幻燈片中提取的仿真輪廓的相應顏色。
展開 共聚焦顯微鏡：成像原理、功能、分辨率與優勢解析
共聚焦顯微鏡作為一種高精度的成像技術，為這些領域提供了強大的工具。
共聚焦顯微鏡成像原理
共聚焦顯微鏡的成像原理基于激光掃描和光學切片技術。通過使用光源，顯微鏡能夠對樣品進行逐點掃描，并通過共軛孔徑系統排除非焦平面的光，從而實現高分辨率的二維圖像。此外，通過逐層掃描，共聚焦顯微鏡還能夠構建樣品的三維形貌。
功能介紹
共聚焦顯微鏡在材料測量領域的主要功能包括：
1、表面粗糙度分析：測量材料表面的微觀結構和粗糙度。
2、層厚和深度測量：對多層材料系統中各層的厚度進行精確測量。
3、缺陷檢測：識別材料中的微觀缺陷，如裂紋、孔洞等。
4、三維形貌重建：構建材料表面的三維圖像，為材料特性分析提供更多維度的信息。
分辨率
共聚焦顯微鏡的分辨率是其核心優勢之一。橫向分辨率可達到亞微米級別，而軸向分辨率則更高，通常在納米級別。這種高分辨率使得共聚焦顯微鏡能夠捕捉到材料表面的微小變化和細節，清晰地展示微小物體的圖像形態細節，顯示出精細的細節圖像。它更擅長微納級粗糙輪廓的檢測。
優勢
1. 高精度測量：提供微米甚至納米級別的測量精度，滿足精密測量的需求。
2. 無損檢測：允許在不損傷樣品的情況下進行測量，適用于貴重或敏感材料。
3. 多尺度分析：能夠同時觀察材料的宏觀和微觀結構，提供全面的分析視角。
4. 實時成像：快速獲取材料表面的實時圖像，便于動態分析和過程監控。
5. 軟件支持：配備專業軟件，便于數據的采集、處理和分析，提高工作效率。
展開 前沿進展 | 多焦點光場顯微成像技術
在過去的幾十年里，研究者們開發了多種快速、高質量的體成像方法，其中光場顯微成像技術（light-field microscopy, LFM）由于其高并行性和低光毒性受到研究者的青睞。通過在光路中加入微透鏡陣列（microlens array, MLA），LFM可以在單次拍攝中對三維空間內的高維光信息進行編碼。通過配套的反解算法，可以以高保真度還原場景的三維信息。然而，LFM的分辨率與體覆蓋率相互制約，重建三維體的分辨率隨著離焦距離的增大而快速下降，這阻礙了LFM在大范圍活體場景下的應用。為了突破這一限制，研究者們提出了一些方法，包括使用雙聚焦微透鏡陣列[1]或者采用共聚焦光場顯微系統[2]等等，但是這些方法增加了系統的復雜性。如何低成本地擴大光場成像的高分辨率范圍仍是一個充滿吸引力的課題。
論文導讀
近日，來自清華大學腦與認知科學研究院、自動化系的研究團隊提出了一種多焦點同步采集的球差輔助掃描光場成像方法(Spherical-Aberration-assisted scanning LFM, SAsLFM)。在先前提出的掃描光場技術的基礎上[3,4]，研究人員利用折射率不匹配引入球差相位調制，對不同子孔徑分量焦點的空間位置進行再分配，從而實現同步多焦點體數據采集。通過相空間分塊融合的重建算法，可以從SAsLFM采集所得的高維光場數據中抽離出不同深度的高分辨信息并進行匹配融合，以此還原大尺度高分辨的三維體信息。
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用于高NA顯微鏡成像的工程化PSF
顯微成像技術在最近的幾十年中得到迅速發展。 PSF（點擴散函數）通常不是像平面上的艾里斑。當對沿縱軸定向的偶極子源進行成像時，可以設計出一個甜甜圈形狀。 我們在VirtualLab Fusion中證明，當偶極子源的方向發生變化時，會獲得不同的非對稱PSF（不是艾里斑）。 此外，可通過在顯微鏡系統的光瞳平面中插入一定的相位掩模來獲得雙螺旋PSF [Ginni Grover et al., Opt. Exp. 2012]。通過這種工程化的PSF，甚至可以觀察到物體的微小散焦，即與傳統的成像方法相比，可以大大提高軸向分辨率。 我們通過在VirtualLab Fusion中應用商業顯微鏡鏡頭（Nikon）系統來演示此現象。
使用高NA顯微鏡系統分析偶極子源的PSF
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。
用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。 結果表明，即使只有一點散焦（?130 nm）的物點，雙螺旋PSF也會有旋轉。
詳詢更多相關消息請郵件至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
網址: http://www.infotek.com.cn / http://www.honglun-seminary.com
展開 高NA顯微鏡系統的離軸成像分析
摘要
成像系統的離軸PSF經常受到由應用的光學部件（例如顯微鏡系統）引入的像差的影響。因此，焦點并不像理想預期的那樣對偏移完全不變。
VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法，可以使用高NA顯微鏡檢查光傳播和離軸成像的PSF。該用例演示了具有不同橫向偏移距離的離軸物點的成像，來檢查像差的影響。
建模任務
建模技術的單平臺互操作性
光在系統中傳播時會遇到不同的組件并與之相互作用。對于系統的這些元件中的每一個，都需要在精度和速度之間提供良好折衷的合適模型：
連接建模技術：自由空間傳播
連接建模技術：物鏡
透鏡系統組件
連接建模技術：管狀透鏡
連接建模技術：探測器
探測器的自動橫向定位
探測器的自動縱向定位
系統概述
具有橫向位移的焦平面上的輻照度
深入技術：附件探測量
對于這個用例，我們只測量焦斑的輻照度。盡管可以通過添加更多的探測器附加組件來計算額外的物理量，如照度、輻射通量等。
然而，在這種特定的用例中——為了避免錯誤消息——有必要稍微調整Parameter Coupling的可編程片段，如下所示。其背后的原因是，用于計算焦平面的算法基于Ray Result Profile引擎，該引擎與大多數計算物理量的探測器插件不兼容，因此需要為參數耦合算法禁用它們。
展開 用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
摘要
雙螺旋(DH) PSF工程在縱向上為三維成像提供了高分辨率，它可以通過在光瞳平面上增加一個帶有漩渦的相位掩膜來產生[Ginni Grover等，Opt. Exp. 2012]。VirtualLab Fusion提供了一種快速方便的方法來計算高NA顯微鏡系統小離焦的DH PSFs。這個用例說明了DH-PSFs在離焦約130nm時有明顯的變化。
建模任務
在VirtualLab Fusion中構建系統
系統構建塊
元件解算器
利用光線追跡進行幾何光學仿真
結果：幾何光線追跡
利用場追跡進行物理光學仿真
不同離焦像面的雙螺旋PSF
文件信息
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- Debye-Wolf積分計算器
- 分析高NA物鏡
- 用瑞利判據研究顯微鏡物鏡的分辨率
展開 用于高NA顯微鏡成像的工程化PSF
顯微成像技術在最近的幾十年中得到迅速發展。 PSF（點擴散函數）通常不是像平面上的艾里斑。當對沿縱軸定向的偶極子源進行成像時，可以設計出一個甜甜圈形狀。 我們在VirtualLab Fusion中證明，當偶極子源的方向發生變化時，會獲得不同的非對稱PSF（不是艾里斑）。 此外，可通過在顯微鏡系統的光瞳平面中插入一定的相位掩模來獲得雙螺旋PSF [Ginni Grover et al., Opt. Exp. 2012]。通過這種工程化的PSF，甚至可以觀察到物體的微小散焦，即與傳統的成像方法相比，可以大大提高軸向分辨率。 我們通過在VirtualLab Fusion中應用商業顯微鏡鏡頭（Nikon）系統來演示此現象。
使用高NA顯微鏡系統分析偶極子源的PSF
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析偶極子源的PSF。 該實驗證明了當偶極子源的方向改變時，PSF具有不同的形狀。
用于3D成像顯微鏡的雙螺旋PSF
在VirtualLab Fusion中，通過在高NA顯微鏡系統的光瞳平面中插入相位掩模，以簡單快捷的方式分析雙螺旋PSF。 結果表明，即使只有一點散焦（?130 nm）的物點，雙螺旋PSF也會有旋轉。
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