Цифровая голографическая микроскопия - Digital holographic microscopy

Измерение химического травления в реальном времени
Рисунок 1. Изображение сдвига фазы DHM деталей ячейки.
Измерение чистоты поверхности

Цифровая голографическая микроскопия (DHM) является цифровая голография применительно к микроскопия. Цифровая голографическая микроскопия отличается от других методов микроскопии тем, что не записывает проецируемое изображение объекта. Вместо этого свет фронт волны информация, исходящая от объекта, записывается в цифровом виде как голограмма, из которого компьютер вычисляет изображение объекта с помощью числового алгоритм реконструкции. Формирование изображения линза Таким образом, традиционная микроскопия заменяется компьютерным алгоритмом. Другими методами микроскопии, тесно связанными с цифровой голографической микроскопией, являются интерферометрическая микроскопия, оптической когерентной томографии и дифракционная фазовая микроскопия. Общим для всех способов является использование опорного волнового фронта, чтобы получить амплитуду (интенсивность) и фаза Информация. Информация записывается на цифровой датчик изображения или фотодетектор, с которого изображение объекта создается (реконструируется) компьютером. В традиционной микроскопии, в которой не используется опорный волновой фронт, записывается только информация об интенсивности, а важная информация об объекте теряется.

Голография была изобретена Деннис Габор улучшить электронная микроскопия.[1] Тем не менее, в этой области он так и не нашел широкого применения в конкретных и промышленных целях.

На самом деле, ДГМ в основном применяется в световой микроскопии. В этой области он продемонстрировал уникальные возможности применения для трехмерной характеристики технических образцов и позволяет количественно характеризовать живые клетки. материаловедение, DHM обычно используется для исследований в академических и промышленных лабораториях. В зависимости от области применения микроскопы могут быть настроены как на пропускание, так и на отражение. DHM - это уникальное решение для 4D (3D + время) характеризации технических образцов, когда необходимо получить информацию за короткий промежуток времени. Это справедливо для измерений в шумной среде, при наличии вибраций, при движении образцов или когда форма образцов изменяется из-за внешних воздействий, таких как механические, электрические или магнитные силы, химическая эрозия или осаждение и испарение. В науках о жизни DHM обычно настраивается в режиме передачи. Это позволяет проводить количественное фазовое измерение (QPM) без меток, также называемое количественной фазовой визуализацией (QPI) живых клеток. Измерения не влияют на клетки, что позволяет проводить долгосрочные исследования. Он предоставляет информацию, которую можно интерпретировать во многих основных биологических процессах, как описано в разделе "Визуализация живых клеток " ниже.

Принцип работы

Фигура 2. Типовая оптическая установка ДХМ.

Для создания необходимых картина интерференции, т.е. голограмма, освещение должно быть последовательный (монохроматический) источник света, a лазер Например. Как видно на рисунке 2, лазерный свет разделяется на объектный луч и опорный луч. Расширенный объектный луч освещает образец, создавая объектный волновой фронт. После захвата фронта волны объекта объектив микроскопа, объектный и опорный волновые фронты соединены Разделитель луча вмешиваться и создавать голограмму. Используя цифровую голограмму, компьютер действует как цифровой объектив и вычисляет видимое изображение фронта волны объекта, используя алгоритм численной реконструкции.

Обычно для регистрации волнового фронта объекта используется объектив микроскопа. Однако, поскольку объектив микроскопа используется только для сбора света, а не для формирования изображения, его можно заменить простой линзой. Если допустимо несколько более низкое оптическое разрешение, объектив микроскопа можно полностью снять.

Цифровая голография бывает разных видов, например внеосевой Френель, Фурье, плоскость изображения, в соответствии, Габор и фазосдвигающий цифровая голография,[2] в зависимости от оптической настройки. Однако основной принцип тот же; записывается голограмма, и изображение восстанавливается компьютером.

Боковой оптическое разрешение цифровой голографической микроскопии эквивалентно разрешающей способности традиционной световая микроскопия. ДХМ ограничен дифракцией числовая апертура, так же, как и в традиционной световой микроскопии. Однако DHM обеспечивает превосходное осевое разрешение (глубину). Сообщается об осевой точности примерно 5 нм.[3]

Преимущества

Рисунок 3. Сравнение изображения сдвига фазы DHM (слева) и изображения фазово-контрастная микроскопия изображение (справа).

Изображения с фазовым сдвигом
Помимо обычных светлое поле изображение, а сдвиг фазы изображение также создается. Изображение с фазовым сдвигом является уникальным для цифровой голографической микроскопии и дает количественную информацию о оптическое расстояние. В отражении DHM изображение с фазовым сдвигом формирует топография изображение объекта.

Прозрачные объекты, как живые биологические клетки, традиционно рассматриваются в фазово-контрастный микроскоп или в дифференциально-интерференционно-контрастный микроскоп. Эти методы визуализируют прозрачные объекты со сдвигом фазы, искажая изображение в ярком поле информацией о сдвиге фазы. Вместо искажения изображения в ярком поле, передача DHM создает отдельное изображение с фазовым сдвигом, показывающее оптическая толщина объекта. Таким образом, цифровая голографическая микроскопия позволяет визуализировать и количественно определять прозрачные объекты, поэтому ее также называют количественная фазово-контрастная микроскопия.

Традиционные фазово-контрастные или светлопольные изображения живых неокрашенных биологических клеток, рис. 3 (справа), оказались очень трудными для анализа с помощью анализ изображений программного обеспечения. Напротив, изображения с фазовым сдвигом, рисунок 3 (слева), легко сегментированный и проанализированы программным обеспечением для анализа изображений на основе математическая морфология, Такие как CellProfiler.[4]

3-х мерная информация
Изображение объекта рассчитывается при заданном фокусное расстояние. Однако, поскольку записанная голограмма содержит всю необходимую информацию о волновом фронте объекта, можно рассчитать объект в любом фокальная плоскость путем изменения параметра фокусного расстояния в алгоритме реконструкции. Фактически, голограмма содержит всю информацию, необходимую для расчета полного стек изображений. В системе DHM, где волновой фронт объекта записывается под разными углами, можно полностью охарактеризовать оптические характеристики объекта и создать томография изображения объекта.[5][6]

Цифровой автофокус
Общепринятый автофокус достигается путем вертикального изменения фокусного расстояния до тех пор, пока не будет найдена сфокусированная плоскость изображения. Поскольку полный набор плоскостей изображения может быть рассчитан на основе одной голограммы, можно использовать любой метод пассивной автофокусировки для цифрового выбора фокальной плоскости.[7] Возможности цифровой автофокусировки цифровой голографии открывают возможность чрезвычайно быстро сканировать и отображать поверхности без каких-либо вертикальных механических перемещений. Путем записи одной голограммы и последующего сшивания фрагментов изображения, рассчитанных в разных фокальных плоскостях, можно создать полное и сфокусированное изображение объекта.[8]

Коррекция оптической аберрации
Поскольку системы DHM не имеют линзы формирования изображения, традиционные оптические аберрации не относятся к DHM. Оптические аберрации «исправляются» разработанным алгоритмом реконструкции. Алгоритм реконструкции, который действительно моделирует оптическую схему, не страдает от оптических аберраций.[9][10]

Бюджетный
В оптическая микроскопия В системах оптические аберрации традиционно корректируются путем объединения линз в сложный и дорогостоящий объектив микроскопа, формирующий изображение. Кроме того, узкая фокусная глубина при больших увеличениях требует точной механики. Необходимыми компонентами для системы DHM являются недорогие оптические и полупроводниковые компоненты, такие как лазерный диод и датчик изображений. Низкая стоимость компонентов в сочетании с возможностями автоматической фокусировки DHM позволяет производить системы DHM по очень низкой цене.[11][12]

Приложения

Рисунок 4. Изображение человека с фазовым сдвигом DHM красные кровяные тельца.

Цифровая голографическая микроскопия успешно применяется во многих областях.[13]

Визуализация живых клеток

Однако из-за способности DHM неинвазивно визуализировать и количественно определять биологические ткани, биомедицинские приложения получили наибольшее внимание.[14]Примеры биомедицинских приложений:

  • Безмаркированный подсчет клеток у приверженцев клеточные культуры. Цифровая голографическая микроскопия позволяет проводить подсчет клеток и измерять жизнеспособность клеток непосредственно в камере для культивирования клеток.[15][16] Сегодня наиболее часто используемые методы подсчета клеток, гемоцитометр или же Счетчик сошников, работать только с ячейками, которые находятся в суспензии.
  • Безмаркировочный анализ жизнеспособности прикрепившихся клеточных культур.[17][18] Цифровая голография использовалась для изучения апоптотический процесс в разных типах клеток. Изменения показателя преломления, происходящие в процессе апоптоза, легко измеряются с помощью DHM.
  • Без этикеток клеточный цикл анализ. Было показано, что фазовый сдвиг, индуцированный клетками, коррелирует с сухой массой клеток. Сухая масса клетки может быть объединена с другими параметрами, получаемыми с помощью цифровой голографии, такими как объем клетки и показатель преломления, чтобы обеспечить лучшее понимание клеточного цикла.[19]
  • Безмаркировочный анализ морфологии клеток. Цифровая голография использовалась в различных контекстах для изучения морфологии клеток без окрашивания и мечения.[16] Это можно использовать для отслеживания таких процессов, как процесс дифференциации, при котором изменяются характеристики клеток. DHM также использовался для автоматизированных стволовые клетки растений мониторинг и позволил различать два типа стволовых клеток путем измерения морфологических параметров.[20]
  • Этикетка бесплатно нервная клетка исследования. Цифровая голографическая микроскопия позволяет изучать ненарушенные процессы в нервных клетках, так как не требуется маркировка.[21] Набухание и изменение формы нервных клеток, вызванное клеточным дисбалансом, было легко изучено.
Рисунок 5. Промежуток времени неокрашенных, делящихся и мигрирующих клеток.
  • Без этикеток анализ высокого содержания. Флуоресцентный анализ / скрининг высокого содержания имеет несколько недостатков. Поэтому были предложены альтернативы без меток, основанные на изображениях с фазовым сдвигом.[4] Способность DHM быстро получать изображения с фазовым сдвигом на больших площадях открывает новые возможности очень быстрого количественного определения клеточного цикла и эффектов конкретных фармакологических агентов.
  • эритроцит анализ. Изображения фазового сдвига использовались для изучения динамики красных кровяных телец.[22][23] Объем эритроцитов и концентрация гемоглобина были измерены путем объединения информации из изображений поглощения и фазового сдвига для облегчения полный подсчет клеток крови методом голографической микроскопии.[24] Кроме того, было показано[25] эта информация о фазовом сдвиге отличает незрелые эритроциты от зрелых, что способствует получению неокрашенных ретикулоцит считать.
  • Проточной цитометрии отслеживание и определение характеристик частиц. Изображения, созданные с помощью цифровой голографии, рассчитываются из записанной голограммы в любое время после фактической записи и в любой заданной фокальной плоскости. Комбинируя несколько изображений, рассчитанных на основе одной голограммы, но в разных фокальных плоскостях, увеличивается глубина резкости может быть получено, что значительно превосходит то, что может быть достигнуто с помощью традиционной световой микроскопии. Увеличенная глубина резкости позволяет визуализировать и охарактеризовать морфологию клеток и частиц в суспензии. Наблюдения можно проводить непосредственно в микрофлюидный канал или статически в камеру наблюдения.[26][27][28]
  • Покадровая микроскопия деления и миграции клеток.[29] Возможности цифровой голографической микроскопии с автофокусировкой и фазовым сдвигом изображения позволяют без труда создавать без этикеток и поддающиеся количественной оценке. промежуток времени видеоклипы неокрашенные клетки за миграция клеток исследования.[30] На рисунке 5 показан промежуток времени без метки делящихся и мигрирующих клеток.
  • Томография исследования.[31] Цифровая голографическая микроскопия позволяет проводить количественный анализ субклеточного движения глубоко в живой ткани без использования меток.

3D топография поверхности

DHM выполняет статические измерения трехмерной топографии поверхности, как и многие другие трехмерные оптические профилометры (интерферометры белого света, конфокальные, вариации фокуса и т. Д.). Это позволяет восстановить шероховатость и форму многих поверхностей.[32][33][34] Использование нескольких длин волн позволяет преодолеть предел 1/4 традиционных интерферометров с фазовым сдвигом. Применение было продемонстрировано на многих образцах, таких как медицинские имплантаты, компоненты часов, микрокомпоненты, микрооптика.[35]

Приложения с разрешением по времени

Самовосстанавливающаяся поверхность, восстанавливающаяся с нуля: измерение в реальном времени

Поскольку DHM измеряет трехмерную топографию поверхности по всему полю обзора в пределах одной камеры, нет необходимости в сканировании, ни вертикальном, ни боковом. Следовательно, динамические изменения топографии измеряются мгновенно. Скорость сбора данных ограничена только рамкой камеры. Измерения были продемонстрированы на многих типах образцов, таких как интеллектуальная поверхность, самовосстанавливающиеся поверхности, неравновесные системы, процессы испарения, электроосаждение, испарение, кристаллизация, механическая деформация и т. Д.[36][37]

МЭМС

Ультразвуковые преобразователи, измеренные на частоте 8 МГц в стробоскопическом режиме

Используемый вместе со стробоскопическим электронным блоком для синхронизации лазерного импульса для освещения образца и получения изображения камерой с возбуждением МЭМС, DHM® обеспечивает временные последовательности трехмерной топографии вдоль фазы возбуждения микросистем. Анализ этой временной последовательности полученных трехмерных топографий. на фиксированной частоте обеспечивает карту вибрации и позволяет разложить движение по плоскости и вне плоскости.[38]

Свипирование частоты возбуждения обеспечивает структурные резонансы, а также амплитудный и фазовый анализ Боде.[39]Измерения были продемонстрированы на многих типах МЭМС, таких как приводы гребенчатого привода, микрозеркала, акселерометры, гироскопы, микронасосы, микрофоны, ультразвуковые преобразователи, кантилеверы и поверхностные акустические волны среди других.[40][41][42][43][44][45][46]

Метрология

DHM относится только к длинам волн для измерения высоты. Таким образом, DHM обеспечивает точные измерения высоты с очень высокой повторяемостью и линейностью независимо от вертикальной калибровки, точного позиционирования механической части, воспроизводимости интерферометрического пьезоконтроллера, моторизованного перемещения или сканирования жидкокристаллического дисплея. Эта особенность делает DHM выдающимся инструментом для сертификации ступеней и шероховатости, среди прочего. Для систем передачи идеальная калибровка плоскостности достигается за счет использования в качестве эталона сбора данных без каких-либо образцов на оптическом пути. Калибровка плоскостности систем отражающего типа требует использования идеально плоского образца.[47]

Промышленный осмотр

Автоматическое измерение протеза бедра: определение шероховатости поверхности

Очень короткое время, необходимое для сбора информации, делает DHM очень устойчивым к вибрациям окружающей среды. Это позволяет, в частности, осуществлять контроль качества деталей «в полете» и «в режиме онлайн». Применения были продемонстрированы, в частности, для измерения шероховатости имплантатов, структуры полупроводниковых компонентов, солнечной энергетики, промышленной метрологии и деталей часов.[48][49]

Микрооптика

Было продемонстрировано быстрое измерение и проверка массивов микрооптики, которые успешно сравниваются с измерениями, выполненными с помощью других профилометров.[50][51][52][53][54][55][56][57][58]

Алгоритмы расширенной глубины резкости на основе цифровой фокусировки позволяют получить резкий фокус по всей поверхности линзы даже для образцов с высокой числовой апертурой.[59] DHM также применяется для динамической характеристики переменных линз.[53]

Трехмерное отслеживание частиц

Трехмерное отслеживание частиц было продемонстрировано в многочисленных публикациях [будет дополнено]. Z-стек измерений может быть восстановлен в цифровом виде из одной голограммы с использованием диапазона расстояний распространения. Специальные алгоритмы позволяют определить для каждой частицы расстояние, соответствующее ее лучшему фокусу. Выполнение этой операции над временной последовательностью голограмм позволяет определять траектории частиц.

История

Первые сообщения о замене фотографической голограммы классической голография путем цифровой записи голограммы и численного восстановления изображения на компьютере были опубликованы в конце 1960-х годов.[60] и в начале 1970-х гг.[61][62] Подобные идеи были предложены для электронный микроскоп в начале 1980-х гг.[63] Но компьютеры были слишком медленными, а возможности записи были слишком плохими, чтобы цифровая голография могла быть полезной на практике. После первоначального ажиотажа цифровая голография впала в спячку, аналогичную тому, что голография пережила два десятилетия назад. (Обратите внимание, что в 1960-х годах «цифровая голография» могла означать либо вычисление изображения из голограммы, либо вычисление голограммы из трехмерной модели. Последняя развивалась параллельно с классической голографией во время перерыва, а в то время «цифровая голография» голография "была синонимом того, что сейчас известно как компьютерная голография.)

В середине 1990-х годов цифровые датчики изображения и компьютеры стали достаточно мощными, чтобы воспроизводить изображения с определенным качеством,[64] но все же не хватало необходимого количества пикселей и плотности, чтобы цифровая голография была чем-то большим, чем диковинка. В то время на рынке цифровых датчиков изображения в основном использовалось видео с низким разрешением, поэтому эти датчики обеспечивали только PAL, NTSC, или же СЕКАМ разрешающая способность. Это внезапно изменилось в начале 21 века с появлением цифровые фотоаппараты, что стимулировало спрос на недорогие датчики с большим количеством пикселей. По состоянию на 2010 г. доступные датчики изображения могут иметь до 60 мегапикселей. Кроме того, рынок CD- и DVD-плееров стимулировал развитие доступных по цене диодные лазеры и оптика.

Первые сообщения об использовании цифровой голографии для световой микроскопии появились в середине 1990-х годов.[65][66] Тем не менее, только в начале 2000-х гг. Технология датчиков изображения не продвинулась достаточно далеко, чтобы позволить изображения приемлемого качества. В это время были основаны первые коммерческие компании, занимающиеся цифровой голографической микроскопией. Благодаря возросшей вычислительной мощности и использованию недорогих датчиков и лазеров с высоким разрешением, цифровая голографическая микроскопия сегодня находит применение, прежде всего, в науках о жизни. океанология и метрология.

Смотрите также

Рекомендации

  1. ^ Марта Р. Маккартни; Дэвид Дж. Смит (2007). «Электронная голография: фазовое изображение с нанометровым разрешением». Ежегодный обзор исследований материалов. 37: 729–767. Bibcode:2007AnRMS..37..729M. Дои:10.1146 / annurev.matsci.37.052506.084219.
  2. ^ Мён К. Ким (2010). «Принципы и методы цифровой голографической микроскопии». Обзоры SPIE. 1: 018005. Bibcode:2010SPIER ... 1a8005K. Дои:10.1117/6.0000006.
  3. ^ Бьорн Кемпер; Патрик Лангеханенберг; Герт фон Балли (2007). «Цифровая голографическая микроскопия: новый метод анализа поверхности и маркера? Свободная динамическая визуализация жизненных клеток» (PDF). Оптик и Фотоник (2): 41–44.
  4. ^ а б Юрки Селинумми; Пекка Руусувуори; Ирина Подольская; Адриан Озинский; Элизабет Голд; Олли Или-Харджа; Алан Адерем; Илья Шмулевич (2009). Серрано-Готарредона, Тереза ​​(ред.). «Светлопольная микроскопия как альтернатива флуоресценции целых клеток в автоматизированном анализе изображений макрофагов». PLOS ONE. 4 (10): e7497. Bibcode:2009PLoSO ... 4.7497S. Дои:10.1371 / journal.pone.0007497. ЧВК  2760782. PMID  19847301.
  5. ^ Флориан Шаррьер; Николя Павийон; Тристан Коломб; Кристиан Деперсинге; Тьерри Дж. Хегер; Эдвард А. Д. Митчелл; Пьер Марке; Бенджамин Раппаз (2006). «Томография живых образцов с помощью цифровой голографической микроскопии: морфометрия семенниковой амебы». Опт. выражать. 14 (16): 7005–7013. Bibcode:2006OExpr..14.7005C. Дои:10.1364 / OE.14.007005. PMID  19529071.
  6. ^ Ёнджин Сон; Воншик Чой; Кристофер Фанг-Йен; Камран Бадизадеган; Рамачандра Р. Дасари; Майкл С. Фельд (2009). «Оптическая дифракционная томография для визуализации живых клеток с высоким разрешением». Опт. выражать. 17 (1): 266–277. Bibcode:2009OExpr..17..266S. Дои:10.1364 / OE.17.000266. ЧВК  2832333. PMID  19129896.
  7. ^ Фрэнк Дюбуа; Седрик Шокерт; Наткаха Калленс; Екатерина Юрасовская (2006). «Критерии обнаружения фокусной плоскости в цифровой голографической микроскопии с помощью амплитудного анализа». Опт. выражать. 14 (13): 5895–5908. Bibcode:2006OExpr..14.5895D. Дои:10.1364 / OE.14.005895. PMID  19516759.
  8. ^ П. Ферраро; С. Грилли; Д. Альфьери; С. Де Никола; А. Финицио; Г. Пиераттини; Б. Джавиди; Г. Коппола; В. Стриано (2005). «Расширенное сфокусированное изображение в микроскопии с помощью цифровой голографии». Опт. выражать. 13 (18): 6738–6749. Bibcode:2005OExpr..13.6738F. Дои:10.1364 / OPEX.13.006738. PMID  19498690.
  9. ^ Александр Штадельмайер; Юрген Х. Массиг (2000). «Компенсация аберраций линз в цифровой голографии». Опт. Латыш. 25 (22): 1630–1632. Bibcode:2000OptL ... 25,1630S. Дои:10.1364 / OL.25.001630. PMID  18066297.
  10. ^ Т. Коломб; Ф. Монфор; J. Kühn; Н. Асперт; Э. Куч; А. Мариан; Ф. Шарьер; С. Буркин; П. Марке; К. Деперсинг (2006). «Числовой параметрический объектив для сдвига, увеличения и полной компенсации аберраций в цифровой голографической микроскопии». Журнал Оптического общества Америки A. 23 (12): 3177–3190. Bibcode:2006JOSAA..23.3177C. Дои:10.1364 / JOSAA.23.003177. PMID  17106474.
  11. ^ Айдоган Озджан; Серхан Исикман; Онур Муданьяли; Дерек Ценг; Икбал Сенкан (2010). «Безлинзовая голография на кристалле позволяет использовать новые возможности микроскопии». Отдел новостей SPIE. Дои:10.1117/2.1201005.002947. ЧВК  3107039. PMID  21643449.
  12. ^ Мёнджун Ли; Огужан Яглидере; Айдоган Озджан (2011). «Переносная отражательная и просвечивающая микроскопия на основе безлинзовой голографии». Биомедицинская оптика Экспресс. 2 (9): 2721–2730. Дои:10.1364 / BOE.2.002721. ЧВК  3184880. PMID  21991559.
  13. ^ Тристан Коломб; Пьер Марке; Флориан Шаррьер; Йонас Кюн; Паскаль Журден; Кристиан Деперсинге; Бенджамин Раппаз; Пьер Маджистретти (2007). «Повышение эффективности цифровой голографической микроскопии». Отдел новостей SPIE. CiteSeerX  10.1.1.559.1421. Дои:10.1117/2.1200709.0872.
  14. ^ Мён-К. Ким (2010). «Применение цифровой голографии в биомедицинской микроскопии». J. Opt. Soc. Корея. 14 (2): 77–89. Дои:10.3807 / JOSK.2010.14.2.077.
  15. ^ Даниэль Карл; Бьорн Кемпер; Гюнтер Вернике; Герт фон Балли (2004). «Цифровой голографический микроскоп с оптимизированными параметрами для анализа живых клеток с высоким разрешением». Прикладная оптика. 43 (33): 6536–6544. Bibcode:2004ApOpt..43.6536C. Дои:10.1364 / AO.43.006536. PMID  15646774.
  16. ^ а б Mölder A; Sebesta M; Gustafsson M; Gisselson L; Wingren AG; Альм К. (2008). «Неинвазивный подсчет клеток без меток и количественный анализ прикрепленных клеток с использованием цифровой голографии». J. Microsc. 232 (2): 240–247. Дои:10.1111 / j.1365-2818.2008.02095.x. HDL:2043/6898. PMID  19017223.
  17. ^ Кемпер Б; Карл Д; Schnekenburger J; Бредебуш I; Schäfer M; Домшке В; фон Балли Г. (2006). «Исследования живых опухолевых клеток поджелудочной железы с помощью цифровой голографической микроскопии». J. Biomed. Opt. 11 (3): 034005. Bibcode:2006JBO .... 11c4005K. Дои:10.1117/1.2204609. PMID  16822055.
  18. ^ Kemmler M; Fratz M; Giel D; Saum N; Бранденбург A; Хоффман C (2007). «Неинвазивный временной цитометрический мониторинг с помощью цифровой голографии». J. Biomed. Opt. 12 (6): 064002. Bibcode:2007JBO .... 12f4002K. Дои:10.1117/1.2804926. PMID  18163818.
  19. ^ Бенджамин Раппаз; Елена Кано; Тристан Коломб; Йонас Кюн; Кристиан Деперсинге; Виестурс Симанис; Пьер Ж. Маджистретти; Пьер Марке (2009). «Неинвазивная характеристика клеточного цикла делящихся дрожжей путем мониторинга сухой массы с помощью цифровой голографической микроскопии» (PDF). J. Biomed. Opt. 14 (3): 034049. Bibcode:2009JBO .... 14c4049R. Дои:10.1117/1.3147385. PMID  19566341. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-14. Получено 2010-10-09.
  20. ^ Инкю Мун; Бахрам Джавиди (2007). «Трехмерная идентификация стволовых клеток с помощью компьютерной голографической визуализации». J. R. Soc. Интерфейс. 4 (13): 305–313. Дои:10.1098 / rsif.2006.0175. ЧВК  2359842. PMID  17251147.
  21. ^ Николя Павийон; Александр Бенке; Дэниел Босс; Корин Мораталь; Йонас Кюн; Паскаль Журден; Кристиан Деперсинге; Пьер Ж. Маджистретти; Пьер Марке (2010). «Морфология клеток и внутриклеточный ионный гомеостаз исследованы с помощью мультимодального подхода, сочетающего эпифлуоресценцию и цифровую голографическую микроскопию». Журнал биофотоники. 3 (7): 432–436. Дои:10.1002 / jbio.201000018. PMID  20306502.
  22. ^ Габриэль Попеску; YoungKeun Park; Воншик Чой; Рамачандра Р. Дасари; Майкл С. Фельд; Камран Бадизадеган (2008). «Визуализация динамики эритроцитов с помощью количественной фазовой микроскопии» (PDF). Клетки крови, молекулы и болезни. 41 (1): 10–16. Дои:10.1016 / j.bcmd.2008.01.010. ЧВК  2505336. PMID  18387320. Архивировано из оригинал (PDF) на 2011-07-19. Получено 2010-10-06.
  23. ^ Marquet P .; Rappaz B .; Barbul A .; Коренштейн Р .; Depeursinge C .; Магистретти П. (2009). Farkas, Daniel L; Nicolau, Dan V; Лейф, Роберт С. (ред.). «Структура и динамика красных кровяных телец исследованы с помощью цифровой голографической микроскопии». Proc. SPIE. Визуализация, манипуляции и анализ биомолекул, клеток и тканей VII. 7182: 71821A. Bibcode:2009SPIE.7182E..1AM. Дои:10.1117/12.809224. S2CID  85607975.
  24. ^ Мустафа Мир; и другие. (2011). «Анализ крови на уровне отдельных клеток с использованием количественной фазовой и амплитудной микроскопии». Биомедицинская оптика Экспресс. 2 (12): 3259–3266. Дои:10.1364 / BOE.2.003259. ЧВК  3233245. PMID  22162816.
  25. ^ Мона Михайлеску; и другие. (2011). «Автоматизированное отображение, идентификация и подсчет похожих клеток из цифровых реконструкций голограмм». Appl. Opt. 50 (20): 3589–3597. Bibcode:2011ApOpt..50,3589M. Дои:10.1364 / AO.50.003589. PMID  21743570.
  26. ^ Фук Чионг Чонг; Бо Сун; Реми Дрейфус; Джесси Амато-Гриль; Кэ Сяо; Лиза Диксон; Дэвид Г. Гриер (2009). «Визуализация потока и проточная цитометрия с голографической видеомикроскопией». Оптика Экспресс. 17 (15): 13071–13079. Bibcode:2009OExpr..1713071C. Дои:10.1364 / OE.17.013071. PMID  19654712.
  27. ^ Сигеру Мурата; Норифуми Ясуда (2000). «Возможности цифровой голографии в измерении частиц». Опт. Laser Eng. 32 (7–8): 567–574. Bibcode:2000OptLT..32..567M. Дои:10.1016 / S0030-3992 (00) 00088-8.
  28. ^ Эммануил Даракис; Таслима Ханам; Арвинд Раджендран; Винай Каривала; Томас Дж. Нотон; Ананд К. Асунди (2010). «Характеристика микрочастиц с помощью цифровой голографии» (PDF). Chem. Англ. Наука. 65 (2): 1037–1044. Дои:10.1016 / j.ces.2009.09.057.
  29. ^ Бьорн Кемпер; Андреас Баувенс; Анжелика Фоллмер; Штеффи Кетельхут; Патрик Лангеханенберг (2010). «Безмаркировочный количественный мониторинг клеточного деления эндотелиальных клеток с помощью цифровой голографической микроскопии». J. Biomed. Opt. 15 (3): 036009–036009–6. Bibcode:2010JBO .... 15c6009K. Дои:10.1117/1.3431712. PMID  20615011.
  30. ^ Йохан Перссон; Анна Мёльдер; Свен-Йоран Петтерссон; Керсти Альм (2010). «Исследования подвижности клеток с использованием цифровой голографической микроскопии» (PDF). В А. Мендес-Вилас и Х. Диас (ред.). Микроскопия: наука, технологии, приложения и образование. Серия микроскопии №4. 2. FORMATEX. С. 1063–1072.
  31. ^ Кван Чжон; Джон Дж. Турек; Дэвид Д. Нолти (2007). «Цифровое голографическое оптическое когерентное изображение живой ткани в Фурье-области». Appl. Opt. 46 (22): 4999–5008. Bibcode:2007ApOpt..46.4999J. CiteSeerX  10.1.1.705.8443. Дои:10.1364 / AO.46.004999. PMID  17676107.
  32. ^ П. Кнотек; Л. Тихи (2012). «О фоторасширении и образовании микролинз в халькогенидном стекле (GeS2) 0,74 (Sb2S3) 0,26». Бюллетень материаловедения. 47 (12): 4246–4251. Дои:10.1016 / j.materresbull.2012.09.024.
  33. ^ П. Кнотек; Л. Тихи (2013). «Взрывное вскипание стекла Ge35Sb10S55 под действием непрерывного лазера». Бюллетень материаловедения. 48 (9): 3268–3273. Дои:10.1016 / j.materresbull.2013.05.031.
  34. ^ Б. Ленссен; Ю. Беллуард (2012). «Микропривод из оптически прозрачного стекла, изготовленный с помощью фемтосекундного лазерного воздействия и химического травления». Письма по прикладной физике. 101 (10): 103503–7. Bibcode:2012ApPhL.101j3503L. Дои:10.1063/1.4750236.
  35. ^ Йонас Кюн; Шарьер Флориан; Коломб Тристан; Монфор Фредерик; Куш Этьен; Эмери Ив; Марке Пьер; Деперсинг Кристиан (2008). Горецки, Кристоф; Асунди, Ананд К.; Остен, Вольфганг (ред.).«Двухволновая цифровая голографическая микроскопия с субнанометровой осевой точностью». Proc. SPIE. Оптическая микро- и нанометрология в технологии микросистем. II. 46995: 699503–12. Bibcode:2008SPIE.6995E..03K. Дои:10.1117/12.781263. S2CID  111319462.
  36. ^ Э. Куч; Ю. Эмери; Ф. Монфор (2009). «Микроскопия: однократный анализ». Природа Фотоника. 3 (11): 633–635. Bibcode:2009НаФо ... 3..633С. Дои:10.1038 / nphoton.2009.207.
  37. ^ Т. Фезер; П. Стоянов; Ф. Мор; М. Динвибель (2013). «Механизмы приработки бинарной латуни, изученные с помощью измерений топографии на месте». Носить. 303 (1–2): 465–472. Дои:10.1016 / j.wear.2013.03.047.
  38. ^ Ив Эмери; Асперт Николас; Марке Франсуа (2012). «Измерения динамической топографии MEMS до 25 МГц, через прозрачное окно и в жидкости с помощью цифрового голографического микроскопа (DHM)». AIP Conf. Proc. 1457 (1): 71–77. Bibcode:2012AIPC.1457 ... 71E. Дои:10.1063/1.4730544.
  39. ^ Ю. Эмери; Э. Соланас; Н. Асперт; J. Parent; Э. Куч (2013). «Микроскопия: анализ резонансных частот MEMS и MOEMS с помощью цифровой голографической микроскопии (DHM)». Proc. SPIE. 8614: 86140A. Дои:10.1117/12.2009221. S2CID  108646703.
  40. ^ Умеш Кумар Бхаскар; Нирупам Банерджи; Амир Абдоллахи; Чжэ Ван; Даррелл Г. Шлом; Гус Рейндерс; Gustau Catalan (2016). «Флексоэлектрическая микроэлектромеханическая система на кремниевой микроскопии (DHM)». Природа Нанотехнологии. 11 (3): 263–266. Bibcode:2016НатНа..11..263Б. Дои:10.1038 / nnano.2015.260. PMID  26571008.
  41. ^ Хольгер Конрад; Харальд Шенк; Берт Кайзер; Серджиу Ланга; Матье Годе; Клаус Шимманц; Майкл Штольц; Мириам Ленц (2015). «Электростатический микропривод с малым зазором для больших отклонений». Природа Нанотехнологии. 6: 10078. Bibcode:2015 НатКо ... 610078C. Дои:10.1038 / ncomms10078. ЧВК  4682043. PMID  26655557.
  42. ^ А. Конвей; Дж. В. Осборн; Дж. Д. Фаулер (2007). «Интерферометр стробоскопической визуализации для измерения характеристик MEMS». Журнал микроэлектромеханических систем. 16 (3): 668–674. Дои:10.1109 / jmems.2007.896710. S2CID  31794823.
  43. ^ Хольгер Конрад; Харальд Шенк; Берт Кайзер; Серджиу Ланга; Матье Годе; Клаус Шимманц; Майкл Штольц; Мириам Ленц (2015). «Электростатический микропривод с малым зазором для больших отклонений». Природа Нанотехнологии. 6: 10078. Bibcode:2015 НатКо ... 610078C. Дои:10.1038 / ncomms10078. ЧВК  4682043. PMID  26655557.
  44. ^ Йонас Кюн; Коломб Тристан; Монфор Фредерик; Шарьер Флориан; Эмери Ив; Куш Этьен; Марке Пьер; Деперсинг Кристиан (2007). Тутч, Райнер; Чжао, Хун; Курабаяси, Кацуо; Такая, Ясухиро; Томанек, Павел (ред.). «Двухволновая цифровая голографическая микроскопия в реальном времени для определения характеристик МЭМС». Proc. SPIE. Оптомехатронные датчики и приборы III. 6716: 671608. Bibcode:2007SPIE.6716E..08K. Дои:10.1117/12.754179. S2CID  122886772.
  45. ^ F Montfort; Emery Y .; Marquet F .; Cuche E .; Aspert N .; Solanas E .; Mehdaoui A .; Ионеску А .; Деперсинг К. (2007). Hartzell, Allyson L; Рамешам, Раджешуни (ред.). «Технологический процесс и анализ отказов MEMS и MOEMS с помощью цифровой голографической микроскопии (DHM)». Труды SPIE. Надежность, упаковка, тестирование и характеристика MEMS / MOEMS VI. 6463: 64630G. Bibcode:2007SPIE.6463E..0GM. Дои:10.1117/12.699837. S2CID  108576663.
  46. ^ П. Псота; В. Ледл; Р. Долечек; Дж. Эрхарт; В. Копецкий (2012). «Измерение колебаний пьезоэлектрического преобразователя методом цифровой голографии». Протоколы IEEE по ультразвуку, сегнетоэлектрикам и контролю частоты. 59 (9): 1962–1968. Дои:10.1109 / tuffc.2012.2414. PMID  23007768. S2CID  1340255.
  47. ^ С. Коррес; М. Динвибель (2010). «Разработка и изготовление нового трибометра с функцией измерения топографии и износа в режиме онлайн». Обзор научных инструментов. 81 (6): 063904–11. arXiv:1003.1638. Bibcode:2010RScI ... 81f3904K. Дои:10.1063/1.3449334. PMID  20590249. S2CID  37616772.
  48. ^ Ив Эмери; Cuche E .; Marquet F .; Aspert N .; Marquet P .; Kühn J .; Боткин М .; Коломб Т. (2005). Остен, Вольфганг; Горецки, Кристоф; Новак, Эрик Л. (ред.). «Цифровая голографическая микроскопия (DHM): быстрые и надежные системы для промышленного контроля с разрешением интерферометра». Системы оптических измерений для промышленного контроля. Оптические измерительные системы для промышленного контроля IV. 5856: 930–937. Bibcode:2005SPIE.5856..930E. Дои:10.1117/12.612670. S2CID  110662403.
  49. ^ Ив Эмери; Cuche E .; Marquet F .; Cuche E .; Bourquin S .; Kuhn J .; Aspert N .; Боткин М .; Деперсинг К. (2006). «Цифровая голографическая микроскопия (DHM): быстрые и надежные трехмерные измерения с интерферометрическим разрешением для промышленного контроля». Бахрома 2005. 59 (9): 667–671.
  50. ^ Эндрю Холмс; Джеймс Педдер (2006). «Лазерная микрообработка в 3D-приложениях и на больших площадях». Пользователь промышленного лазера. 45: 27–29.
  51. ^ Эндрю Холмс; Джеймс Педдер; Бёлен Карл (2006). Фиппс, Клод Р. (ред.). «Передовые процессы лазерной микрообработки для МЭМС и оптики». Proc. SPIE. Лазерная абляция высокой мощности VI. 6261: 62611E. Bibcode:2006SPIE.6261E..1EH. Дои:10.1117/12.682929. S2CID  38050006.
  52. ^ Одри Чемпион; Ив Беллуар (2012). Heisterkamp, ​​Александр; Менье, Мишель; Нольте, Стефан (ред.). «Изменение плотности плавленого кварца под воздействием фемтосекундного лазера». Proc. SPIE. Границы сверхбыстрой оптики: биомедицинские, научные и промышленные применения XII. 8247: 82470р. Bibcode:2012SPIE.8247E..0RC. Дои:10.1117/12.907007. S2CID  122017601.
  53. ^ а б Пьетро Ферраро; Вольфганг Остен (2006). «Цифровая голография и ее применение в MEMS / MOEMS-контроле». Оптический контроль микросистем: 351–425.
  54. ^ Т. Козацкий; М. Йозвик; Р. Йозвицкий (2009). «Определение оптического поля, создаваемого микролинзой, с помощью цифрового голографического метода». Оптоэлектроника Обзор. 17 (3): 211–216. Bibcode:2009OERv ... 17..211K. Дои:10.2478 / s11772-009-0005-z.
  55. ^ Т. Козацкий; М. Йозвик; Я. Костенцкая (2013). «Голографический метод измерения топографии сильно наклоненных микроструктур с большой числовой апертурой». Оптика и лазерные технологии. 49: 38–46. Bibcode:2013OptLT..49 ... 38 тыс.. Дои:10.1016 / j.optlastec.2012.12.001.
  56. ^ Томаш Козацкий; Михал Йозвик; Камил Лизевски (2011). «Измерение формы микролинз с высокой числовой апертурой с помощью цифровой голографической микроскопии». Письма об оптике. 36 (22): 4419–4421. Bibcode:2011OptL ... 36,4419 тыс.. Дои:10.1364 / ol.36.004419. PMID  22089583.
  57. ^ Ф. Мерола; Л. Миччо; С. Коппола; М. Патурзо; С. Грилли; П. Ферраро (2011). «Изучение возможностей цифровой голографии как инструмента для тестирования оптических микроструктур». 3D исследования. 2 (1). Bibcode:2011TDR ..... 2 .... 3M. Дои:10.1007 / 3дрес.01 (2011) 3. S2CID  121170457.
  58. ^ Цюй Вэйцзюань; Чи Ои Чу; Ю Инцзе; Ананд Асунди (2010). «Характеристика микролинз с помощью цифровой голографической микроскопии с физической сферической фазовой компенсацией». Прикладная оптика. 49 (33): 6448–6454. Bibcode:2010ApOpt..49.6448W. Дои:10.1364 / ао.49.006448. PMID  21102670.
  59. ^ Тристан Коломб; Николя Павийон; Йонас Кюн; Этьен Куш; Кристиан Деперсинге; Ив Эмери (2010). «Увеличенная глубина резкости с помощью цифровой голографической микроскопии». Письма об оптике. 35 (11): 1840–1842. Bibcode:2010OptL ... 35.1840C. Дои:10.1364 / ol.35.001840. PMID  20517434.
  60. ^ Goodman J. W .; Лоуренс Р. У. (1967). «Формирование цифрового изображения из электронно-детектируемых голограмм». Appl. Phys. Латыш. 11 (3): 77–79. Bibcode:1967АпФЛ..11 ... 77Г. Дои:10.1063/1.1755043.
  61. ^ Хуанг Т. (1971). «Цифровая голография». Proc. IEEE. 59 (9): 1335–1346. Дои:10.1109 / PROC.1971.8408.
  62. ^ Кронрод М. А .; Мерзляков Н. С .; Ярославский Л. П. (1972). «Реконструкция голограмм на компьютере». Сов. Phys. Tech. Phys. 17: 333–334. Bibcode:1972СПТП ... 17..333К.
  63. ^ Коули Дж. М.; Уокер Д. Дж. (1981). «Реконструкция поточных голограмм методом цифровой обработки». Ультрамикроскопия. 6: 71–76. Дои:10.1016 / S0304-3991 (81) 80179-9.
  64. ^ Schnars U .; Юптнер В. (1994). «Прямая запись голограмм на ПЗС-мишень и численное восстановление». Прикладная оптика. 33 (2): 179–181. Bibcode:1994ApOpt..33..179S. Дои:10.1364 / AO.33.000179. PMID  20862006.
  65. ^ Cuche E .; Poscio P .; Деперсинг К. (1996). «Оптическая томография в микроскопическом масштабе с помощью числовых». Proc. SPIE. 2927: 61. Дои:10.1117/12.260653. S2CID  120815437.
  66. ^ Тонг Чжан; Ичиро Ямагути (1998). «Трехмерная микроскопия с фазосдвигающей цифровой голографией». Письма об оптике. 23 (15): 1221–1223. Bibcode:1998OptL ... 23.1221Z. Дои:10.1364 / OL.23.001221. PMID  18087480.

внешняя ссылка

дальнейшее чтение

Книги

  • Методы цифровой голографии Л. П. Ярославский и Н. С. Мерзляков, Springer (1980)
  • Цифровая голография и цифровая обработка изображений: принципы, методы, алгоритмы Леонид Ярославский, Kluwer (2004)
  • Справочник по голографической интерферометрии: оптические и цифровые методы к Томас Крейс, Wiley (2004)
  • Цифровая голография У. Шнарс и У. Юептнер, Springer (2005)
  • Цифровая голография и трехмерный дисплей: принципы и применение Тинг-Чунг Пун (редактор), Springer (2006)
  • Приложения цифровой голографической микроскопии: анализ и отслеживание трехмерных объектов Седрик Шокерт, VDM Verlag (2009)
  • Голографическая микроскопия объектов фазового микроскопа: теория и практика Татьяна Тишко, Тишко Дмитрий, Титар Владимир, World Scientific (2010)
  • Количественная фазовая визуализация клеток и тканей Габриэль Попеску, МакГроу-Хилл (2011)
  • Цифровая голографическая микроскопия: принципы, методы и приложения Мён К. Ким, Springer (2011)
  • Когерентная световая микроскопия: визуализация и количественный фазовый анализ отредактировал Пьетро Ферраро, Springer (2011)
  • Цифровая голография для МЭМС и метрологии микросистем отредактировал Эрдал Каирчи, Wiley (2011)
  • Обработка изображений для цифровой голографии Карен Молони, VDM Verlag (2011)
  • Цифровая голография Паскаль Пикарт и Чжун Чанг Ли, Wiley (2012)

Отзывы

Проблемы с функциями