化工儀器網(wǎng)
技術(shù)文章
數(shù)字全息顯微鏡 - 倒置
閱讀：70 發(fā)布時間：2024-11-1HO-DHM-IT01 是一款倒置型數(shù)字全息顯微鏡，可用于活細(xì)胞的定量相位成像。它是一種透射式倒置數(shù)字全息顯微鏡，具有平衡的非聚焦配置，在參考光束和目標(biāo)光束中均使用無窮遠(yuǎn)校正的平面消色差物鏡。它配備了一個共管透鏡，可實現(xiàn)像差最小的非焦成像配置。相位圖像重建采用了德里印度理工學(xué)院獲得的單次高分辨率方法。650nm 二極管激光器用于構(gòu)建全息圖像。該系統(tǒng)還集成了高亮度白光 LED 照明明視野觀察和雙目觀察功能。由于用戶可能不熟悉相位圖像，因此可先使用明視野觀察裝置按要求聚焦細(xì)胞樣本，然后使用激光照射記錄相位圖像。物鏡光束和參考光束的鏡架都配有滑動裝置，可同時固定兩個顯微鏡物鏡。用戶只需旋轉(zhuǎn)一個旋鈕，便可同時手動切換物鏡光束和參考光束中的物鏡。
規(guī)格
DHM 類型 ： 傳輸、反向
DHM 配置：平衡 、無焦點
測量模式 ： 單波長
光源：二極管 激光器
光源波長：650 nm
光源功率：5 mW
物鏡物鏡：平面 消色差 (40X，0.65 NA)，平面消色差 (20X，0.40 NA)
參考光束顯微鏡物鏡： 平面消色差（40 倍，0.65 NA），平面消色差（20 倍，0.40 NA）
軸向深度剖面精度：≤ 50 nm
橫向分辨率：≤ 1 μm
相機視場：0 .177 x 0.133mm2
明視野觀測模式
光學(xué)系統(tǒng)：無限 校正（200 毫米管狀鏡頭）
觀察方法：光 場
明視野配置：反轉(zhuǎn)
照明：透射
照明系統(tǒng)：高亮度 白色 LED，強度可調(diào)
鼻托： 用于兩個物鏡的滑動 裝置
顯微鏡物鏡：1 . 平面消色差 20X，NA 0.40，1 毫米視場角
2. Plan Achromatic 40X，NA 0.65，0.5 毫米視場角
觀察頭：Sidentopf 雙目觀察頭，45o 傾角，48 - 75 毫米 IP 調(diào)節(jié)器
目鏡：10 倍 寬視場 (FN20)，屈光度可調(diào)，高度散光
調(diào)焦：同軸 粗/細(xì)調(diào)焦，細(xì)度 0.2 毫米/轉(zhuǎn)
平臺：機械 平臺 = 126mm x 78mm，同軸下拉旋鈕
平臺支架： 35 毫米培養(yǎng)皿支架、100 毫米培養(yǎng)皿支架、玻璃載玻片支架、通用支架（適用于 terasaki 平板支架、玻璃載玻片、35-65 直徑培養(yǎng)皿和血球計數(shù)器
電源：230 伏 50 赫茲
特征
單次高分辨率和精確定量成像能力（技術(shù)）。
無需移相，因此無需壓電平臺。
無需對細(xì)胞染色即可進(jìn)行定量相位成像。
全衍射限制分辨率性能。
數(shù)字全息以及透射 LED 明場觀察。
應(yīng)用
細(xì)胞動態(tài)定量研究。
對各種類型的細(xì)胞進(jìn)行成像，包括 SKOV-3 卵巢癌細(xì)胞、成纖維細(xì)胞、睪丸變形蟲、硅藻骨架和紅細(xì)胞。
紅細(xì)胞在多種變形狀態(tài)下的三維成像和統(tǒng)計。
不同細(xì)胞生理參數(shù)的演變。
在不使用任何造影劑的情況下，對活細(xì)胞進(jìn)行非破壞性分析： 細(xì)胞數(shù)量、匯合、增殖、細(xì)胞死亡、遷移和存活率。
可視化藥物誘導(dǎo)的形態(tài)變化。
染色或未染色/未處理細(xì)胞的可視化。
毒性研究。
診斷糖尿病并評估糖尿病患者的長期血糖控制情況。
解析神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)活動，確定精神疾病的細(xì)胞生物標(biāo)志物。
篩選和診斷材料科學(xué)。
攝像頭規(guī)格
傳感器類型 CMOS 彩色
全局快門
像素等級 3.17 百萬像素
分辨率 2056 x 1542 像素
縱橫比 4 : 3
像素尺寸 3.45 μm
模數(shù)轉(zhuǎn)換器 12 位
光學(xué)尺寸 7.093 毫米 x 5.320 毫米（對角線 8.87 毫米）
光學(xué)等級 1 / 1.8"
制造商：索尼
增益（主/RGB） 24x / 4x
幀頻自由運行模式 123 幀/秒
觸發(fā)幀頻（連續(xù)） 123 幀/秒
觸發(fā)幀頻（最大） 134 幀/秒
曝光時間（最小 - 最大） 0.018 毫秒 - 999 毫秒
長時間曝光（最長）30000 毫秒
接口連接器 USB 3.0 micro-B
軟件數(shù)字 HM_V02
相位圖像重建 的單次高分辨率方法
數(shù)字全息顯微鏡是一種新興的成像方式，它能夠?qū)ν该?、未染色、處于最自然狀態(tài)的細(xì)胞進(jìn)行定量相位成像（QPI）。雖然暗視野、相位對比和微分干涉對比等相位敏感成像方法已有幾十年的歷史，但它們無法提供定量相位信息。通過使用干涉成像概念，DHM 可以實現(xiàn)這一點。DHM 系統(tǒng)示意圖如圖 1 所示：
圖 1：基于干涉成像原理的平衡式 DHM 系統(tǒng)示意圖。相位圖像是通過對使用陣列傳感器記錄的干涉信號進(jìn)行數(shù)字處理而獲得的。
當(dāng)準(zhǔn)直激光束穿過透明細(xì)胞樣本時，通常很少有光被吸收。然而，由于光束在每個(x, y)位置的相位延遲，激光波面會發(fā)生扭曲（見圖 2）。光束穿過樣品后的相位 Φ(x, y)可描述為
Φ (x,y) = ( 2π / λ ) ∫ dz n (x, y, z)
這里，λ是所用激光的波長，n (x, y, z)代表細(xì)胞在(x, y, z)處相對于周圍介質(zhì)的相對折射率。顯然，如果細(xì)胞與周圍介質(zhì)之間存在較大的折射率差異，就會檢測到較強的相位信號。如果細(xì)胞的折射率在一個區(qū)域內(nèi)是均勻的，則相位函數(shù)可以近似地與細(xì)胞的高度圖譜相關(guān)聯(lián)，從而得到細(xì)胞的三維透視圖。因此，DHM 不需要使用外部造影劑，而是利用細(xì)胞的自然折射率對比進(jìn)行成像。折射率是一種與化學(xué)成分相關(guān)的屬性，因此，靈敏的相位成像系統(tǒng)在基礎(chǔ)生物科學(xué)和診斷學(xué)領(lǐng)域有多種應(yīng)用。
傅立葉變換法是處理單次干涉成像數(shù)據(jù)的常用方法。但這種方法的空間分辨率較低，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于顯微系統(tǒng)所能達(dá)到的衍射極限分辨率。如圖 3 所示，本產(chǎn)品中使用的德里國際理工學(xué)院技術(shù)采用了一種新穎的約束優(yōu)化方法來恢復(fù)全分辨率相位圖像。
圖 3：使用數(shù)字全息顯微系統(tǒng)獲得的紅細(xì)胞和患者宮頸細(xì)胞的相位圖像（a）明場圖像，（b）使用傳統(tǒng)傅立葉變換方法重建的相位圖像，（c）使用德里印度理工學(xué)院開發(fā)的新型單次相位成像技術(shù)獲得的高分辨率相位圖像。(b) 和 (c) 中的彩色編碼表示細(xì)胞的相位圖（近似高度圖）。
