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题名	光学显微超分辨光瞳滤波器和X射线位相衬度成像研究
作者	朱化凤
学位类别	博士
答辩日期	2006
授予单位	中国科学院上海光学精密机械研究所
导师	徐至展
关键词	信息光学 超分辨 光瞳滤波器 X射线 位相衬度成像
中文摘要	随着纳米科技和纳米生物学的发展，人们对光学显微术的分辨率要求越来越高，而超高分辨率的光学显微术也促进了各个学科的发展，并开拓了很多新的生长点。在可见光波段，光瞳滤波超分辨技术为人们提供了在尽量少地改变光学系统结构的情况下，提高系统成像分辨率的新方法。在X射线波段，由于分辨的最小尺度与波长成正比，理论上X射线成像显微术本身可以提供光波段最高的分辨率。本论文围绕如何提高成像系统的分辨率，进一步研究了光学显微光瞳滤波超分辨技术和硬X射线位相衬度成像理论，并进行了相关实验。论文取得的主要结果如下： 一、光学显微超分辨光瞳滤波器的设计 1.首次提出和设计了一种具有双调节模式的连续可调超分辨光瞳滤波器。这种滤波器由一个二区滤波器置于两平行的偏振器之间构成。通过对二区滤波器进行两种模式的调节，可使光学系统实现横向超分辨：（1）横向旋转模式：入射角为零的情况下，在光瞳面内以系统光轴为轴线旋转，改变的是晶体光轴与偏振器的偏振方向之间的夹角。（2）纵向倾斜模式：绕垂直或平行于晶体光轴的轴线做偏离光瞳面的倾斜转动，即在保证旋转角为零时，改变入射角的大小。该滤波器与现有的可调超分辨光瞳滤波器相比具有更大的视场角、更大的超分辨范围、高的调节精度和对波长相对不敏感等特点，可用于多种光学显微成像系统。 2.设计了一组连续型超分辨光瞳滤波器。通过选择合适的设计参量值，这种滤波器可以在光学系统中实现横向超分辨，同时可以使焦深增大2-4倍。利用数值模拟不同设计参数对应的性能参量横行超分辨增益、横向光斑压缩比、斯特尔比、旁瓣因子和焦深，得出了最佳模式的设计参数。该滤波器可以提高光存储系统的存储密度。给出了这种滤波器的一个设计实例：由一个平面－非平面结构的双折射滤波器置于两个平行的偏振器之间构成。 3.改进了现有的连续型超分辨光瞳滤波器。通过改变晶体滤波器的外缘厚度，提高了系统的超分辨增益，增大了焦深，扩展了可使用的超分辨范围。该滤波器可以提高光存储系统的存储密度。 4.首次给出了一个可用于光线追迹的共点三轴模型，利用这个模型得到了光束以任意空间角度入射时，晶体偏光棱镜的光强透射比，首次得到了适用于晶体偏光棱镜的马吕斯定律的修正公式，合理地解释了在格兰－泰勒棱镜光强透射比实验曲线上出现的小波。分析了晶体偏光器件对我们所设计的三种超分辨光瞳滤波器的超分辨性能的影响。 二、硬X射线位相衬度成像技术的理论和实验研究 1.首次确定了最佳成像距离表达式，并给出了近场区域不同探测距离处，对应于物体特征空间频率的光强分布表达式。根据X射线位相衬度成像理论和位相恢复算法，对硬X射线照射下轻元素样品的位相衬度像进行了模拟研究，模拟了纤维丝的最佳位相衬度像，并基于位相恢复算法恢复了纤维丝的原始位相分布。分别讨论了成像距离和多色波对位相衬度像和相应的恢复位相的影响，这一理论结果对进一步实验具有重要的指导意义。 2.首次利用模糊函数理论分析了部分相干光照明下，同轴X射线位相衬度成像理论，得到了部分相干光照明下X射线位相衬度像强度分布的普遍公式。 3.在北京同步辐射实验室进行了生物样品的X射线同轴位相衬度成像实验研究，得到了清晰的实验图像，其图像衬度大大高于传统的X射线吸收图像衬度。
语种	中文
内容类型	学位论文
源URL	[http://ir.siom.ac.cn/handle/181231/15575]
专题	上海光学精密机械研究所_学位论文
推荐引用方式 GB/T 7714	朱化凤. 光学显微超分辨光瞳滤波器和X射线位相衬度成像研究[D]. 中国科学院上海光学精密机械研究所. 2006.

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