李四维 林丹樱 邹小慧 张炜陈丹妮 于斌† 屈军乐‡

1) (深圳大学物理与光电工程学院,光电子器件与系统教育部/广东省重点实验室,深圳 518060)

2) (广东省科学院航空装备研究所,珠海 519000)

在传统共聚焦显微技术的基础上,图像扫描显微技术使用面阵探测器来代替单点探测器,结合虚拟数字针孔并利用像素重定位和解卷积图像重构算法将传统宽场显微镜的分辨率提高一倍,实现了高信噪比的超分辨共焦成像.但是,由于采用逐点扫描的方式,三维成像速度相对较慢,限制了其在活体样品成像中的应用.为了进一步提高图像扫描显微术的成像速度,本文提出了一种基于双螺旋点扩散函数工程的多焦点图像扫描显微成像方法和系统.在照明光路中,利用高速数字微镜器件产生周期分布的聚焦点阵对样品进行并行激发和快速二维扫描; 在探测光路中,利用双螺旋相位片将激发点荧光信号的强度分布转换为双螺旋的形式;最终,利用后期数字重聚焦处理,从单次样品扫描数据中重构出多个样品层的超分辨宽场图像.在此基础上,利用搭建的系统分别对纤维状肌动蛋白和海拉细胞线粒体进行成像实验,证明了该方法的超分辨能力和快速三维成像能力.

1 引 言

激光扫描共聚焦显微 (confocal laser scanning microscopy,CLSM)技术[1−3]具有良好的成像分辨率和层析能力,被广泛应用于生命科学研究.在传统的CLSM 系统中,利用单个衍射受限的聚焦点对样品进行二维扫描,并在……