共焦—光声显微镜空间微分成像系统的研究

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微分扫描显微镜是通过比较成像物体上相邻两点信息的不同来获得样品的显微图像,只有当成像物体相邻两点在结构上有所变化时才会有信号,这样结构上的微小变化才能被探测,因此能够获得物体的边缘轮廓并能提高系统的分辨率;而激光扫描共焦一光声双模显微镜消除了光学散射和光学吸收成像机制的不相容性,为组织和细胞分析提供了更综合和具有互补意义的结构和功能信息。这些显微成像技术由于所携带的信息量各不相同,在不同应用领域有着独特的优势。  本论文提出了采用互补调制器结合激光扫描的方法进行共焦一光声显微镜空间微分成像,获得成像物体的边缘轮廓和实现边缘增强。主要完成的工作如下:  (1)利用互补调制技术,结合激光扫描技术实现了空间微分成像。为了实现激光扫描共焦一光声双模显微镜,使用调制的连续光作为光源,因此产生的微分光声信号很微弱,必须使用灵敏度很高的光声探测器。从RG理论模型分析得知,在连续调制光工作模式下,光声探测灵敏度与气体腔体积成反比,因而采用微腔光声探测器来探测微分光声信号。在共焦-光声双模显微镜的基础上,成功研制了连续调制激光工作模式下的共焦-光声显微镜空间微分成像系统,该系统的硬件部分由互补调制模块、光学显微成像模块、激光扫描模块、信号探测采集模块组成;软件控制系统主要实现振镜控制、数据采集、处理、重建图像等功能。  (2)利用自行设计研制的互补调制器获得两束位相相反的调制光,再结合激光扫描技术,实现了共焦显微镜空间微分成像。通过分辨率板测试,共焦显微图片的横向分辨率为1.25μm,并且使用集成电路掩模板进行横向微分成像实验,证实了这种空间微分技术可以实现共焦显微镜的横向微分成像,突出成像物体边缘轮廓。  (3)在微腔光声探测技术的基础上,利用互补调制技术,首次实现了连续调制激光工作模式下的光声显微镜空间微分成像。在调试好系统及光路后,设定系统参数,通过标准分辨率测试板对光声显微镜的分辨率进行测试,分辨率达到了1.25μm;用该分辨率板和血红细胞作为成像物体,获得了分辨率板和血红细胞的光声空间微分图像,所得图像与同一目标的光声显微图像结构一一对应,表明这种空间微分技术可以准确实现光声显微镜的空间微分成像,获得成像物体的边缘轮廓和实现边缘增强。
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