En måde at dramatisk forbedre opløsningen af ​​konfokal mikroskopi

Et team af forskere ved Cornell University har udviklet en måde at dramatisk forbedre opløsningen af ​​konfokal mikroskopi. De beskriver teknikken i et papir, de har publiceret i Fysisk gennemgang X .

Konfokal mikroskopi er en type mikroskopi, der bruger en laser sammen med optik til at oprette billeder af objekter i nanoskalaen, men på grund af forskellige former for støj, de producerede billeder kan nogle gange vise sig mere uklare end forskere gerne vil have. For at reducere denne uklarhed, forskerne med denne nye indsats kom med matematiske modeller, der kunne konverteres til computerkode for at fjerne noget af støjen, og dermed afsløre flere detaljer om de undersøgte objekter.

Den præcision, der kan opnås ved hjælp af optik, forskerne bemærker, er begrænset af statistisk støj, som er blevet defineret af Cramér-Rao-bunden. Men, fandt forskerne, konfokale mikroskoper tilbød ikke engang den opløsning, fordi informationer gik tabt. Lys fra et farvestof, for eksempel, når udførelse af fluorescensbilleddannelse gik tabt, da den spredte sig, reducere præcision. De bemærkede, at sådan spredning og tabet deraf kunne beskrives matematisk. På grund af det var det muligt at bygge en model, der kunne tage højde for ujævnhederne i lysfordelingen. Derefter ved at tilføje parametre, de kunne i det væsentlige gendanne det tabte lys og tilføje det tilbage til billedet. De har navngivet denne metode parameterekstraktion rekonstruerede billeder (PERI).

PERI -modellen blev derefter inkorporeret i computerkode, der kunne analysere et billede og derefter producere et nyt, der var skarpere end originalen - det var ret intensivt, kører en dag på kraftfulde computere på Cornell og på Amazons cloud -mainframe. Teamet testede deres teknik ved at scanne kolloidpartikler og sende resultaterne til computeren for at knuse. Resultaterne var en tydelig forbedring, som det kan ses i de resulterende fotografiske sammenligninger-de opnåede cirka 10 til 100 gange forbedringer i opløsning.

Den nye metode giver klare fordele, men som teamet bemærker, det har også nogle begrænsninger. Nye modeller skal bygges for hver type objekt, der skal undersøges - også forskere skal på forhånd kende formen på det undersøgte objekt. Koden er open source, så alle der ønsker at teste, bruge eller ændre det til deres egne formål er gratis at gøre det.

© 2017 Phys.org