本文關(guān)鍵詞：基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦橫向超分辨方法研究

  更多相關(guān)文章： 共焦顯微系統(tǒng) 橫向分辨率 結(jié)構(gòu)探測(cè)方法 空間光調(diào)制器

【摘要】：共焦顯微系統(tǒng)的點(diǎn)探測(cè)使其在橫向上產(chǎn)生“1.4倍”的分辨率提高,但實(shí)際針孔尺寸不可能無(wú)限小。另外,為了滿足信噪比的要求,針孔尺寸越大越好,造成共焦顯微系統(tǒng)橫向分辨率的迅速降低。因此,在實(shí)際的共焦顯微系統(tǒng)中,理論值“1.4倍”難以實(shí)現(xiàn),如何在有限尺寸探測(cè)針孔的共焦顯微系統(tǒng)中提高橫向分辨率是共焦顯微領(lǐng)域諸多學(xué)者一直關(guān)注的問(wèn)題。本課題針對(duì)上述問(wèn)題,提出一種基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦橫向超分辨方法,在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)探測(cè)方法上進(jìn)行改進(jìn)和突破,實(shí)現(xiàn)在大針孔共焦顯微系統(tǒng)中高分辨率、快速成像。主要目的和意義在于:一方面采用結(jié)構(gòu)探測(cè)方法實(shí)現(xiàn)在大針孔共焦顯微系統(tǒng)中兼顧分辨率與信噪比,并且改進(jìn)現(xiàn)有結(jié)構(gòu)探測(cè)方法中的解調(diào)與重構(gòu)過(guò)程,使結(jié)構(gòu)探測(cè)方法的實(shí)施更加簡(jiǎn)單、易操作;另一方面,采用空間光調(diào)制器實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)探測(cè)過(guò)程,避開(kāi)CCD探測(cè)器的限速作用,使系統(tǒng)的探測(cè)速度得到有效提高。課題主要內(nèi)容如下:首先,基于共焦顯微系統(tǒng)相干成像理論,對(duì)結(jié)構(gòu)探測(cè)方法的超分辨原理進(jìn)行理論驗(yàn)證。針對(duì)結(jié)構(gòu)探測(cè)函數(shù)中影響系統(tǒng)分辨率特性的主要參數(shù)進(jìn)行仿真分析,得到改進(jìn)的結(jié)構(gòu)探測(cè)函數(shù);并從系統(tǒng)點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)及相干傳遞函數(shù)的角度對(duì)結(jié)構(gòu)探測(cè)方法超分辨特性進(jìn)行仿真驗(yàn)證。其次,基于系統(tǒng)截止頻率及強(qiáng)度點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)半高全寬的分辨率評(píng)價(jià)方法,得到了在有限大小探測(cè)針孔尺寸的共焦顯微系統(tǒng)中引入結(jié)構(gòu)探測(cè)方法后,橫向分辨率可提高到同等大小探測(cè)針孔尺寸基本共焦顯微系統(tǒng)的1.8倍,是理想共焦顯微系統(tǒng)分辨率的1.3倍。最后,設(shè)計(jì)并搭建實(shí)驗(yàn)裝置,進(jìn)行理論驗(yàn)證。搭建虛擬結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置,對(duì)改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)探測(cè)函數(shù)能夠提高系統(tǒng)橫向分辨率的理論正確性進(jìn)行驗(yàn)證,并得到虛擬結(jié)構(gòu)探測(cè)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的探測(cè)效率。搭建基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)裝置,分別對(duì)系統(tǒng)橫向超分辨特性以及系統(tǒng)探測(cè)效率的提高進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,本課題提出的基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦橫向超分辨方法,在實(shí)際的共焦顯微系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了橫向分辨率1.6倍的提高;同時(shí),采用空間光調(diào)制器模擬結(jié)構(gòu)探測(cè)函數(shù)分布,將結(jié)構(gòu)探測(cè)方法硬件化,相比于虛擬結(jié)構(gòu)探測(cè)實(shí)驗(yàn)方法,其有效探測(cè)速率提升為33倍。
【關(guān)鍵詞】：共焦顯微系統(tǒng) 橫向分辨率 結(jié)構(gòu)探測(cè)方法 空間光調(diào)制器
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TH742
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 緒論9-19
• 1.1 課題研究的背景及意義9
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及分析9-17
• 1.2.1 結(jié)構(gòu)探測(cè)超分辨方法的研究現(xiàn)狀10-16
• 1.2.2 液晶空間光調(diào)制器的發(fā)展現(xiàn)狀16-17
• 1.3 本文主要研究?jī)?nèi)容17-19
• 第2章 結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦超分辨方法的原理分析19-36
• 2.1 引言19
• 2.2 共焦顯微系統(tǒng)相干成像理論19-27
• 2.2.1 薄透鏡的相干成像理論20-22
• 2.2.2 共焦顯微系統(tǒng)相干成像原理分析22-23
• 2.2.3 共焦顯微系統(tǒng)相干傳遞函數(shù)23-24
• 2.2.4 共焦顯微系統(tǒng)針孔對(duì)分辨率的影響24-27
• 2.3 結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微超分辨原理分析27-35
• 2.3.1 結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微系統(tǒng)的點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)28-29
• 2.3.2 結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微系統(tǒng)的相干傳遞函數(shù)29-32
• 2.3.3 影響結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦超分辨特性的主要參數(shù)分析32-35
• 2.3.3.1 探測(cè)針孔大小對(duì)系統(tǒng)特性的影響32-34
• 2.3.3.2 結(jié)構(gòu)探測(cè)函數(shù)的直流偏置對(duì)結(jié)構(gòu)探測(cè)特性的影響34
• 2.3.3.3 結(jié)構(gòu)探測(cè)函數(shù)的頻率對(duì)結(jié)構(gòu)探測(cè)特性的影響34-35
• 2.4 本章小結(jié)35-36
• 第3章 分辨率評(píng)價(jià)方法及空間光調(diào)制器的基本原理36-45
• 3.1 引言36
• 3.2 相干成像系統(tǒng)的分辨率評(píng)價(jià)36-40
• 3.2.1 截止頻率評(píng)價(jià)方法36-37
• 3.2.2 兩點(diǎn)分辨評(píng)價(jià)方法37-39
• 3.2.3 半高全寬評(píng)價(jià)方法39-40
• 3.2.4 系統(tǒng)分辨率評(píng)價(jià)方法小結(jié)40
• 3.3 液晶空間光調(diào)制器的調(diào)制原理40-44
• 3.4 本章小結(jié)44-45
• 第4章 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)與驗(yàn)證45-76
• 4.1 引言45-49
• 4.1.1 系統(tǒng)控制程序45-47
• 4.1.2 關(guān)鍵實(shí)驗(yàn)器件47-48
• 4.1.3 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的理論指標(biāo)48-49
• 4.2 基本共焦掃描顯微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)49-53
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)49-50
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)搭建及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析50-53
• 4.3 基于CCD的虛擬結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦超分辨實(shí)驗(yàn)53-60
• 4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)53-54
• 4.3.2 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析54-60
• 4.3.2.1 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析55-59
• 4.3.2.2 虛擬結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦超分辨實(shí)驗(yàn)結(jié)果小結(jié)59-60
• 4.4 基于空間光調(diào)制器的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦超分辨系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)60-75
• 4.4.1 基于SLM的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)設(shè)計(jì)60
• 4.4.2 空間光調(diào)制器的調(diào)制特性測(cè)試60-68
• 4.4.2.1 空間光調(diào)制器的振幅調(diào)制特性測(cè)試61-64
• 4.4.2.2 空間光調(diào)制器對(duì)艾里斑的調(diào)制效果測(cè)試64-67
• 4.4.2.3 空間光調(diào)制器的調(diào)制特性測(cè)定實(shí)驗(yàn)小結(jié)67-68
• 4.4.3 基于SLM的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦顯微實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建及實(shí)驗(yàn)結(jié)果分析68-75
• 4.4.3.1 實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)搭建68-70
• 4.4.3.2 實(shí)驗(yàn)結(jié)果及分析70-74
• 4.4.3.3 基于SLM的結(jié)構(gòu)探測(cè)共焦超分辨實(shí)驗(yàn)總結(jié)74-75
• 4.5 本章小結(jié)75-76
• 結(jié)論76-78
• 參考文獻(xiàn)78-81
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文及其它成果81-83
• 致謝83

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本文編號(hào)：776092