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国家重大科学仪器设备开发专项(2012YQ15009203): 作品数：20 被引量：49H指数：5; 相关作者：陈丹妮牛憨笨刘双龙于斌刘伟更多>>; 相关机构：深圳大学中国科学院清华大学更多>>; 发文基金：国家重大科学仪器设备开发专项国家自然科学基金国家重点基础研究发展计划更多>>; 相关领域：机械工程理学自动化与计算机技术电子电信更多>>

基于环形抽运光的红外超分辨显微成像方法被引量：1: 2016年; 本文提出一种突破衍射极限的红外显微成像方法,该方法基于抽运-探测模式,采用了环形而非高斯型强度分布的抽运光,由于样品在环形光强度峰值附近区域达到吸收饱和,因此当高斯分布的探测光随后到达样品时,只有环形光的中心区域才能吸收探测光的能量,而且吸收区域随着环形光的强度增加而减小.这意味着,如果以被吸收的探测光能量作为该成像系统的信号,本文提出的方法可以使系统的分辨率超越衍射极限的限制.本文模拟了不同环形光能量下成像系统的空间分辨率,结果表明:当环形光能量为100 n J、探测光能量为0.1 n J时,该方法的理论分辨率在236 nm,比传统红外显微成像系统分辨率提高了约14倍.; 刘鸿吉刘双龙牛憨笨陈丹妮刘伟; 关键词：红外吸收超分辨成像衍射极限锁相放大器

基于压缩感知的高密度分子定位算法比较被引量：4: 2018年; 为了提高荧光超分辨显微技术的时间分辨率,提出了各种高密度荧光分子定位算法。对基于压缩感知模型的凸优化(CVX)工具箱的内点算法、同伦算法以及正交匹配追踪(OMP)算法的重构密度、定位精度、定位时间进行比较。模拟结果表明,CVX方法和同伦算法能够在高密度情况下实现精确定位,OMP算法与同伦算法运行时间比CVX算法短,但OMP算法在高密度的情况下定位精度相对其他2种算法明显下降。实验结果表明,3种算法都能实现高密度的荧光分子定位,CVX方法和同伦算法具有较好的重构效果;在500幅图像重构中,同伦算法与OMP算法的速度相比于CVX算法分别提高了14.9倍和21.2倍,大幅度缩短了重构时间。; 张赛文于斌陈丹妮陈丹妮李四维屈军乐; 关键词：生物医学光子学荧光显微镜超分辨成像压缩感知

相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究被引量：6: 2016年; 基于全量子理论对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程进行了分析,在此基础上搭建了单频CARS显微成像系统,获得了不同尺寸聚苯乙烯微球高对比度的CARS显微图像.为了标定成像系统的空间分辨率,采用逐点扫描方式对直径为110 nm聚苯乙烯微球成像,从而重构出系统的点扩展函数.结果表明:该CARS显微成像系统的横向空间分辨率约为600 nm,而由阿贝衍射极限决定的理论空间分辨率约为300 nm.分析了导致分辨率降低的原因,并提出了解决方案.为实现纳米分辨的CARS显微成像打下了坚实的基础.; 刘双龙刘伟陈丹妮屈军乐牛憨笨; 关键词：显微成像分辨率

用于大景深三维纳米分辨多分子追踪的衍射光学元件的设计制备和实验研究被引量：7: 2013年; 发展能实时检测完整细胞内多个生物分子随时空变化的单分子探测和追踪技术,对于研究生命过程的分子机理具有重要意义.在变形光栅多阶成像和双螺旋点扩散函数成像方法的基础上,基于波前编码的原理,提出将二者优化结合,获得全新的衍射光学元件,该器件同时具有多重平面成像和双螺旋点扩散函数成像的功能,旨在解决活细胞内单分子探测和追踪技术中的大景深探测难题.设计和制备了该器件,并基于该器件搭建了显微成像系统,实验模拟证明该衍射光学元件同时可实现轴向12μm的探测范围,与理论设计结果相符合,从而有效扩大了显微镜系统的景深,证明了设计的可行性.; 于斌李恒陈丹妮牛憨笨; 关键词：衍射光学元件

高效双螺旋点扩展函数相位片的设计与实验研究被引量：7: 2013年; 双螺旋点扩展函数具有随离焦连续旋转变化的特性,结合单分子定位方法可用于厚样品三维超分辨成像及分子定位追踪研究.但双螺旋点扩展函数不足之处是光能利用率低,对于光子数受限的荧光显微成像而言其应用受限.本文通过对双螺旋点扩展函数在空域、频域和拉盖尔-高斯模式面等三个不同域中进行约束优化.模拟结果表明,优化后的双螺旋点扩展函数的光能效率提高了30多倍.同时,基于最优设计方案制备了相位片,并实验验证了该设计的正确性.与文献报道相比较,本文结果在成像深度和光能利用率方面都有所改善.; 李恒于斌陈丹妮牛憨笨; 关键词：超分辨成像轴向定位优化算法

高精度实时主动轴向防漂移系统研究被引量：2: 2015年; 基于单分子定位的荧光纳米分辨显微成像中,系统漂移会使得单分子定位出现额外偏差,从而使重构图像的分辨率降低,造成图像模糊.因此,对系统漂移量的控制至关重要.近年来,防漂移的方法层出不穷.本文针对其中一种利用光学测量原理和引入负反馈的防漂移方法做了系统的研究,分析了其原理和实现过程,对整个系统进行了误差分析,通过实验标定了整个防漂移系统的精度.该系统可以主动实时地校正漂移量,实现了显微镜轴向9.93 nm的防漂移精度.与现有商用的显微镜自带的防漂移装置相比,防漂移精度提高了一个量级.; 霍英东曹博于斌陈丹妮牛憨笨; 关键词：四象限探测器

超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中空心光束的形成被引量：2: 2014年; 空心光束的质量是超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中决定成像质量的一个至关重要的因素.本文基于菲涅耳衍射理论,分析了螺旋相位片法产生空心光束的物理机理,并且模拟了不同的入射条件对产生的空心光束的影响.模拟结果表明:波长与相位片中心波长匹配且光强呈圆对称分布的高斯光垂直入射到相位片上,当高斯光束中心与相位片中心完全对准时,可获得较理想的空心光束;入射光光强分布的圆对称性以及入射光中心与相位片中心的对准程度都会影响产生的空心光束的强度分布;同时,高斯光束小角度倾斜入射时,空心光的强度分布仍呈圆对称,却在观察面发生一定的位移;此外,入射光中心波长偏离相位片中心波长不大时,对产生的空心光束的强度分布几乎没有影响.上述分析结果对用于超衍射相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中理想空心光束的获取具有重要的指导意义.; 刘双龙刘伟陈丹妮牛憨笨; 关键词：空心光束

CARS显微成像系统的空间分辨率标定: 2017年; 空间分辨率是衡量相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-stokes Raman scattering,CARS)显微成像系统性能的一个重要指标.选择直径为110 nm的聚苯乙烯微球进行三维成像,根据各个点的位置数据与光谱数据形成的二维数组分别重构了系统x-y平面和x-z平面的点扩展函数,准确测试了自行搭建的CARS显微成像系统的横向空间分辨率约为484 nm,轴向空间分辨率约为3.17μm.; 刘伟刘双龙陈丹妮牛憨笨; 关键词：光学工程点扩展函数空间分辨率拉曼散射信息光学

宽带相干反斯托克斯光谱显微成像技术的实验研究被引量：1: 2018年; 由于该成像系统采用的超连续谱光源,可以满足所观测样品本源分子在0~4 000cm-1内的所有拉曼振动活性模式同时共振增强,在探测光的作用下,同时产生宽带相干反斯托克斯拉曼散射信号。然后,根据不同的化学键进行光谱图像重构,可以获得反映不同化学键在样品中的分布的图像。对110nm的纯的聚苯乙烯珠所形成的具有一定厚度的薄膜,通过改变探测激光与超连续谱脉冲之间的时间重合度,测量形成的相干反斯托克斯拉曼散射信号的时间分布迹线图,通过其中的1 000cm-1的化学键强度信号进行指数衰减曲线拟合,得出具体的退相时间,与文献中已报道的三色CARS的退相时间相比,判断是否属于三色CARS。为了检验系统在实际生物学成像中存在的问题,我们开展了活体小鼠组织生物学应用成像实验,对记录的数据在2 940cm-1的CARS信号进行图像重构,获得CH化学键在组织中的分布,然后,对重构图像直接使用小波变换的去噪方式进行图像去噪,去噪后的图像具有比较清晰的轮廓,结果表明,对于对比度比较强的CARS共振信号,直接使用小波变换的去噪方式就可以获得比较好的图像效果。但是,对于信噪比比较差的共振信号,使用这种处理方法是不合适的,需要使用别的方法,先获取好的信号对比度,再根据感兴趣的化学键进行图像重构,然后,再经过小波变换对图像去噪,图像不仅会变得清晰平滑,而且,具有较好的视觉感官效果。; 侯国辉陈秉灵罗腾刘杰林子扬陈丹妮屈军乐; 关键词：拉曼光谱小波变换

双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术的实验研究: 2017年; 双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射同属于三阶非线性效应,二者之间的差异与联系是一个值得研究的问题.本文基于自行搭建的超连续谱近红外宽带相干反斯托克斯拉曼散射显微成像系统进行光谱成像,同时通过理论与实验对比分析了双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射图像存在差异的原因.结果表明,具有亚微米以上横向分辨率的相干反斯托克斯拉曼散射成像系统,可以使用较大尺寸的荧光珠进行双光子荧光成像,通过解卷积得到双光子荧光成像的系统分辨率,并将它近似等效于相干反斯托克斯拉曼散射成像系统的当下分辨率.如果需要得到相干反斯托克斯拉曼散射成像系准确的分辨率结果,就必须使用尺寸比相干反斯托克斯拉曼散射成像系统实际分辨率小的球形样品进行实验测量.; 侯国辉罗腾陈秉灵刘杰林子扬陈丹妮屈军乐; 关键词：拉曼光谱荧光非线性光学

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