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摘要 與阿貝理論預(yù)測(cè)的分辨率相比，用于熒光樣品的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡系統(tǒng)可以將顯微鏡系統(tǒng)的分辨率提高2倍。VirutualLab Fusion提供了一種通過(guò)入射波屬性來(lái)研究結(jié)構(gòu)化照明模式的快速方法。本案例研究了入射波的偏振及其對(duì)結(jié)構(gòu)化照明圖案對(duì)比度的影響。

摘要 與阿貝理論預(yù)測(cè)的分辨率相比，用于熒光樣品的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡系統(tǒng)可以將顯微鏡系統(tǒng)的分辨率提高2倍。 VirutualLab Fusion提供了一種通過(guò)入射波屬性來(lái)研究結(jié)構(gòu)化照明模式的快速方法。 本案例研究了入射波的偏振及其對(duì)結(jié)構(gòu)化照明圖案對(duì)比度的影響。

摘要 與阿貝理論預(yù)測(cè)的分辨率相比，用于熒光樣品的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡系統(tǒng)可以將顯微鏡系統(tǒng)的分辨率提高2倍。 VirutualLab Fusion提供了一種通過(guò)入射波屬性來(lái)研究結(jié)構(gòu)化照明模式的快速方法。 本案例研究了入射波的偏振及其對(duì)結(jié)構(gòu)化照明圖案對(duì)比度的影響。

摘要 與阿貝理論預(yù)測(cè)的分辨率相比，用于熒光樣品的結(jié)構(gòu)照明顯微鏡系統(tǒng)可以將顯微鏡系統(tǒng)的分辨率提高2倍。VirutualLab Fusion提供了一種通過(guò)入射波屬性來(lái)研究結(jié)構(gòu)化照明模式的快速方法。本案例研究了入射波的偏振及其對(duì)結(jié)構(gòu)化照明圖案對(duì)比度的影響。

樣本建模 建模熒光顯微鏡的樣本有三種方法：矩形體光源物體、背光幻燈片、光激發(fā)光功能。附件中的非序列文件內(nèi)包含三種方法，分別作為多重結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)1、結(jié)構(gòu)2和結(jié)構(gòu)3。第一種方法（如上圖所示）創(chuàng)建了一個(gè)尺寸與樣本平面上光束直徑差不多的矩形體光源，將其波長(zhǎng)設(shè)置為熒光波長(zhǎng)，并向所有方向輻射。這個(gè)建模方式能夠體現(xiàn)第二個(gè)針孔對(duì)于成像清晰程度的影響。

奧林巴斯BX43手動(dòng)顯微鏡系統(tǒng)是一款設(shè)計(jì)靈活、性能優(yōu)越的光學(xué)顯微鏡，專為現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)室的需求而打造，無(wú)論是教學(xué)應(yīng)用還是科學(xué)研究，BX43都能提供出色的解決方案。

結(jié)構(gòu)光照明的顯微系統(tǒng) 在VirtualLab Fusion中，包含光柵的顯微系統(tǒng)可以在充分考慮矢量效應(yīng)的情況下進(jìn)行建模和分析。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)照明圖樣的對(duì)比度受入射光束的偏振的影響。

結(jié)果表明，顯微系統(tǒng)的分辨率取決于其數(shù)值孔徑。 結(jié)構(gòu)光照明的顯微系統(tǒng) 在VirtualLab Fusion中，包含光柵的顯微系統(tǒng)可以在充分考慮矢量效應(yīng)的情況下進(jìn)行建模和分析。結(jié)果表明，結(jié)構(gòu)照明圖樣的對(duì)比度受入射光束的偏振的影響。

從熒光微珠發(fā)出的光通常被認(rèn)為是不相干的。在這種情況下，顯微鏡的性能有望更符合瑞利準(zhǔn)則。在下一節(jié)中，我將展示如何使用OpticStudio的圖像模擬功能，通過(guò)非相干地對(duì)距離相近的點(diǎn)的PSF求和來(lái)研究非相干照明假設(shè)下顯微鏡設(shè)計(jì)的分辨率。

本文提供了一個(gè)在 OpticStudio 中建模共聚焦顯微鏡的流程，您可在 ZEBASE 中找到本顯微系統(tǒng)使用的物鏡，編號(hào)為 K_007。如果需要了解 ZEBASE 鏡頭庫(kù)可以聯(lián)系我們工作人員。系統(tǒng)概覽共焦光學(xué)顯微鏡系統(tǒng)由照明光源（激光）、聚焦透鏡、準(zhǔn)直透鏡、顯微物鏡、鏡筒透鏡和一個(gè)探測(cè)器組成。

圖1 顯微鏡支架部件結(jié)構(gòu)示意圖 3.1 支架結(jié)構(gòu)網(wǎng)格劃分有限元網(wǎng)格劃分的數(shù)學(xué)原理是通過(guò)區(qū)域插值逼近真實(shí)解，在滿足一定條件下，網(wǎng)格越小，節(jié)點(diǎn)越多，精度越高[5]。通常在進(jìn)行有限元分析時(shí)，網(wǎng)格劃分大小會(huì)采用系統(tǒng)默認(rèn)值的1/2或者1/3，但是網(wǎng)格劃分得越小，有限元分析的耗時(shí)越長(zhǎng)。

熒光顯微技術(shù)已被證明是一種非常有效的生物和醫(yī)學(xué)應(yīng)用技術(shù)。當(dāng)以反射結(jié)構(gòu)構(gòu)建時(shí)，具有不同波長(zhǎng)的照明光和由熒光樣品發(fā)射的光均穿過(guò)熒光顯微鏡的同一物鏡。我們以這樣一個(gè)例子為例，在VirtualLab Fusion中演示選定的高NA物鏡所產(chǎn)生的彩色效應(yīng)。此外，我們將實(shí)際物鏡的分析結(jié)果與用德拜-沃爾夫積分得到的理想情況進(jìn)行了比較。

利用精密共焦空間濾波結(jié)構(gòu)，通過(guò)物象共軛關(guān)系濾除焦點(diǎn)外的反射光，提高成像的可見度。共焦顯微鏡裝置是在被測(cè)對(duì)象焦平面的共軛面上放置兩個(gè)小孔，其中一個(gè)放在光源前面，另一個(gè)放在探測(cè)器前面。得到的圖像是來(lái)自一個(gè)焦平面的光通過(guò)針孔數(shù)碼相機(jī)聚焦拍攝，通過(guò)所累積的不同焦平面的圖像序列，使用軟件編譯完整的 3d 圖像。

在材料科學(xué)領(lǐng)域中，激光共聚焦顯微鏡以轉(zhuǎn)盤共聚焦光學(xué)系統(tǒng)為基礎(chǔ)，結(jié)合高穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和3D重建算法，共同組成測(cè)量系統(tǒng)。它可以通過(guò)使用空間針孔來(lái)阻擋散焦光來(lái)提高顯微圖像的光學(xué)分辨率和對(duì)比度。在圖像形成中，捕獲樣品中不同深度的多個(gè)二維圖像可重建三維結(jié)構(gòu)（即光學(xué)切片過(guò)程）。該技術(shù)廣泛用于科學(xué)和工業(yè)界，典型的應(yīng)用是生命科學(xué)、半導(dǎo)體檢查和材料科學(xué)。

例如，在熒光顯微鏡中，分辨率是用熒光微珠測(cè)量的。從熒光微珠發(fā)出的光通常被認(rèn)為是不相干的。在這種情況下，顯微鏡的性能有望更符合瑞利準(zhǔn)則。 在下一節(jié)中，我將展示如何使用 OpticStudio 的圖像模擬功能，通過(guò)非相干地對(duì)距離相近的點(diǎn)的 PSF 求和來(lái)研究非相干照明假設(shè)下顯微鏡設(shè)計(jì)的分辨率。

在材料科學(xué)和精密工程領(lǐng)域，對(duì)微觀結(jié)構(gòu)的精確測(cè)量和分析至關(guān)重要。共聚焦顯微鏡作為一種高精度的成像技術(shù)，為這些領(lǐng)域提供了強(qiáng)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(xué)切片技術(shù)。通過(guò)使用光源，顯微鏡能夠?qū)悠愤M(jìn)行逐點(diǎn)掃描，并通過(guò)共軛孔徑系統(tǒng)排除非焦平面的光，從而實(shí)現(xiàn)高分辨率的二維圖像。

VT6000系列共聚焦顯微鏡基于針孔點(diǎn)光源的共軛共焦原理，其依托弱光信號(hào)解析算法可以完整重建出近70°陡峭的復(fù)雜的結(jié)構(gòu)形狀。 二、反射差、信號(hào)弱碳纖維紙類的表面反射率低，結(jié)構(gòu)復(fù)雜且呈立體狀。

抗振結(jié)構(gòu)：為了減少外界振動(dòng)對(duì)實(shí)驗(yàn)的影響，這兩款顯微鏡配備了專門的抗振結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。這種設(shè)計(jì)不僅保護(hù)了敏感樣本，還提供了厚層材料深穿透檢測(cè)的能力，適合于復(fù)雜樣品的微觀結(jié)構(gòu)分析。 紅外光運(yùn)用：BX61WI和BX51WI支持使用紅外光，有效降低了對(duì)樣品的損傷風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)增強(qiáng)了深層結(jié)構(gòu)觀察的清晰度。這對(duì)于需要深入材料內(nèi)部進(jìn)行分析的應(yīng)用場(chǎng)景尤為重要。

使用性能良好的聚光鏡、性能良好的投影透鏡和分布均勻的光源，臨界照明可以實(shí)現(xiàn)非常好的效果。科勒照明系統(tǒng)科勒照明是一種典型的用于非均勻光源的照明系統(tǒng)，典型的非均勻光源如燈絲和燈泡。臨界照明系統(tǒng)的限制是照明均勻性依賴于光源中間像面的均勻性，任何不均勻都會(huì)直接反映在最終成像效果上，而科勒照明則在聚光鏡和投影鏡上都使用完全散焦的圖像。

3D打印系統(tǒng)(例如，受光片顯微鏡啟發(fā)設(shè)計(jì)的3D打印系統(tǒng))中實(shí)現(xiàn)。