日前，哈爾濱工業大學物理學院王健副教授在最新一期國際光學權威期刊《光學》(Optica)上以“艾里光束層析成像顯微鏡”(Airy-beam Tomographic Microscopy)為題發表最新研究成果，提出一種基于艾里光場的新型無掃描、高分辨、三維顯微成像技術 ATM，并成功應用于生物細胞成像。

　　《光學》(Optica)是美國光學學(OSA)的旗艦期刊，王健副教授是論文第一作者和共同通訊作者。

　　高斯分布光場經過頻域調制后可以產生具有無衍射、自修復、自加速特性的艾里光束。光束的無衍射特性有助于提升光學成像的分辨率；自修復特性可降低光束透過介質的散射影響，提高成像信噪比；自加速特性可實現光束在自由空間的橫向自彎曲傳播。將上述特性綜合應用，該團隊提出一種獨特的基于二維投影圖像重建的三維顯微成像方法 ATM (見圖1)，僅通過改變調制器上的圖案，即可以重建高分辨三維目標圖像，無需機械掃描。

　　圖 1 ATM 成像原理

　　ATM 成像過程包括艾里光束的傳播調控、PSF 調控以及投影重建算法等多項創新技術，通過頻域的 Chirp 處理增大焦面單側方向的傳播距離，抑制光束旁瓣對成像分辨率的影響。粒子成像實驗表明，在 40 倍物鏡下該技術的橫向分辨率為 400-700nm，深度分辨率1-2 微米。文章中利用該技術對小鼠腎細胞中的腎管和腎小球進行了觀測(見圖2)，相比于傳統z掃描成像技術，ATM 技術具有信噪比高、無需機械掃描即可實現深視場(10 微米以上)成像等優勢。結合艾里光束三維重建成像算法，ATM 橫向分辨率接近光學衍射極限，深度方向實現超分辨。該技術有望在其它三維成像技術中獲得應用。

　　圖 2 (a)腎管的傳統z掃描成像；(b)腎管的 ATM 成像；(c)、(d)腎管 ATM 成像三維結構圖和切面圖；(e)腎小球的雙色z掃描成像(上 568nm；下 488nm)；(f)腎小球的雙色 ATM 成像(上 568nm；下 488nm)；(g)雙色合成圖像；(h)圖(g)中管狀結構放大圖；(i)、(j)、(k)管狀結構三個維度的半高寬圖。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的哈工大在新型生物光学显微成像技术方向取得重要进展的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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