Højhastigheds holografisk fluorescensmikroskopisystem med submikron opløsning

Det Nationale Institut for Informations- og Kommunikationsteknologi (NICT), Tohoku Universitet, Toin University of Yokohama, og Japan Science and Technology Agency (JST) har haft succes med at udvikle et scanningsløst højhastigheds holografisk fluorescensmikroskopisystem med submikron opløsning til et 3D-rum. Systemet er baseret på digital holografi.

Det udviklede mikroskopisystem har en algoritme til at indhente 3D-information om fluorescerende objekter mod scanningsfri 3D-måling på mindre end 1 millisekund. Scanningsløs 3-D sensing med submikron opløsning og farvemultiplekset holografisk fluorescensbilleddannelse er blevet demonstreret ved hjælp af algoritmen. Mikroskopisystemet vil blive videreudviklet for at opnå holografisk 3-D-filmsansning af prøver med usammenhængende lys.

Denne præstation blev offentliggjort i Optik bogstaver som åbent papir den 29. januar, 2021.

Det scanningsløse højhastigheds holografiske fluorescensmikroskopisystem vist i figur 1 blev konstrueret baseret på digital holografi og kan anvendes til sansning af inkohærent lys såsom fluorescenslys og naturligt lys. Den udviklede algoritme gør det muligt at anvende en fasemodulator til at generere to faseværdier, hvilket forventes at øge målehastigheden. Submikron opløsning for et 3-D rum blev med succes demonstreret ved hjælp af fluorescerende objekter med en diameter på 0,2 mikron.

De eksperimentelle resultater vist i figur 2 indikerer, at det udviklede mikroskopisystem opnår 3-D sensing af nanopartikler og har submikron opløsning kvantitativt for et 3-D rum. Scanningsfri 3D-måling på mindre end 1 millisekund er opnåelig ved at bruge algoritmen med enten en ferroelektrisk flydende krystal på silicium (FLCOS) eller en elektro-optisk (EO) enhed. Farvemultiplekset holografisk fluorescensbilleddannelse med algoritmen og kun fire eksponeringer er også blevet demonstreret ved at kombinere den foreslåede algoritme og computational coherent superposition (CCS). Antallet af eksponeringer reduceres af algoritmen, og antallet af fotoner pr. hologram øges selv for i sidste ende svagt lys.