超分辨高精度显微镜3D成像模块光学显微镜凭借其非接触、无损伤等优点，成为生物学家研究细胞功能结构、蛋白网络结构、DNA等遗传物质、细胞器以及膜结构等应用必不可少的工具，然而衍射极限的存在，使得人们无法清晰地观察到横向尺寸小于200nm、轴向尺寸小于500nm的细胞结构。二十一世纪初期，具有纳米尺度分辨率的超分辨光学显微成像技术的出现，使得研究人员可以在更高的分辨率水平进行生物研究。在超分辨显微技术飞速发展的同时，现有成像技术的缺陷也日益显现，例如成像分辨率和成像时间不可兼得；对透镜制造技术提出了一定要求的同时，也限制了观测的视野；日益复杂的设备使得操作和维护也越来越困难等。为解决上述问题,美国 ...
引言：多光子显微镜（Multiphoton microscopy,MPM）被认为是活体、完整生物组织成像的手段之一，其成像尺度从分子级别到整个有机体。在2010年左右的时间段，被认为是侵入和光损伤最小的成像手段，因此适合长时间活体组织成像，时间尺度从微秒至数天或数周。可以观测到固有的详细动态生物过程。多光子显微镜相比其它类似光学成像技术，之所以有此优势，是因为它直接使用近红外飞秒激光生成可见光区域的可观测的非线性信号。近红外光相比可见光，具有更大的组织穿透深度（生物组织光散射的减少，正比于激发波长的四次方）。原理简介：（1）当同时到达样品上的两个或更多的光子的能量之和满足荧光基团从基态跃迁到激 ...
基于受激拉曼散射显微镜的高灵敏度无标记生物医学成像技术背景：因为各种化学键有其特征频率，使得基于红外吸收和拉曼散射的振动显微术可被用作为无标记对比度机制。然而使用长波长的红外显微镜的分辨率不够，使用短激发波长的自发拉曼散射显微镜尽管有高分辨率，但是其灵敏度不够，成像速度不足。相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)显微镜的灵敏度要高于自发拉曼散射显微镜，但是因为非共振背景的存在，限制了其探测灵敏度。受激拉曼散射(stimulated raman scattering,SRS)于1968年初次观测到，随后在许多光谱研究中得到广 ...
子增强非线性显微镜技术背景：光学显微镜是了解生命系统微观结构和动力学的有力工具。当前的先进显微镜有：以近原子分辨率对生物分子成像的超分辨率显微镜，快速探索三维活细胞的光片显微镜，用于神经网络光遗传学控制的高速显微镜等。然而，这些显微镜的灵敏度、分辨率和成像速度从根本上受限于散粒噪声。散粒噪声是由于光被量化为光子产生的。虽然通过增加照明光的强度可以减少散粒噪声的影响，但是对于许多应用于生物学的先进显微镜而言，由于光对生物活动的侵入，导致这种方法并不可行。众所周知，过量的光会干扰生物的功能、结构和生长，从而导致生物死亡。几十年来，人们已经知道可以利用量子关联(quantum correlation ...
（TPEF）显微镜，也称为双光子显微镜，是对活体组织深层三维成像的首选方法。深度成像是TPEF显微镜固有的优势，它使用了更长的激发波长（通常是近红外波段），因而其带来的散射比传统共聚焦显微镜中所使用的较短的可见波长更少。更长的波长同时也减少了来自散射光的背景照明，并增加了在更高深度处的对比度。目前，用TPEF显微镜可以获得1mm深度的体内大脑图像。在荧光显微镜中，当两个独立的光子被一种介质同时吸收时，就会发生双光子激发。这需要两个合适能量的光子在这样的介质上时间和空间上同时重合；通常来说这不需要非常大的激发光子通量，当然光子通量越大， 双光子同时被吸收的概率就越大。在TPEF显微镜中，更高的光 ...
论关系，利用显微镜测量微透镜阵列子单元的直径并用千分尺测量矢高，从而完成焦距的测量，图 1-1所示。图1-1 平凸透镜焦距示意图对于一般的平凸型微透镜阵列，利用显微镜和千分尺分别测量子单元直径 Ф和矢高 h，计算其焦距为： （1-1）早期的微透镜阵列制造常采用熔融光刻胶法制作，形成的是平凸面形的透镜，利用该方法能完成相应的焦距测量。由于平凸透镜焦距受凸面曲率半径限制，使得该类型微透镜阵列的应用受到较大的局限。另外，该检测方法采用千分表接触是测量微透镜阵列的矢高，易造成微透镜表面的破损影响光学系统透过率和像质；同时，该方法检测精度较低，且一次测量只能完成一个子 ...
了用于超分辨显微镜中精确控制样品温度的VAHEAT显微温度控制器，VAHEAT显微温度控制器可实现对温度的精准控制并对超分辨率成像不产生影响。除此之外，与传统的温度加热仪器相比，VAHEAT显微温度控制器具有结构紧凑、与各类显微镜兼容、多种加热模式的优良特性。VAHEAT显微温度控制器有两种智能基板，基底是玻璃制成的，带有储液器的凹槽是由与生物细胞具有相容性的硅树脂制成的，符合大多数细胞的培养。图 1：VAHEAT显微温度控制器无需进一步修改即可安装在显微镜上图 2：a) VAHEAT 组件。该设备由智能基板 (1)显微镜适配器 (2)探头 (3) 控制单元 (4) 控制器b) 智能基板（具有 ...
检测机、电子显微镜甚至医疗设备。为了解决位移受限的问题，很早就出现了堆叠多个压电晶体的想法，每个压电晶体都具有可控制的电压，不会威胁到晶体结构。这就是所谓的压电堆。它是一堆单独驱动的晶体，结合起来可以产生几微米的膨胀。不是很好实现，但研究正在取得进展。压电堆的另一个优点是它可以产生的力。一个小压电堆可以轻松生成 20N 力甚至更多。较大的压电堆可用于以非常精确的方式定位非常重的物体，所有这些应用都没有很大的行程范围。我们现在知道了逆压电效应的基本原理，但是如何利用这种现象的优势来实现更大的位移呢？科研人员测试过多种设计，但只有少数具备实用性。让我们来看看几种较为成功的。粘滑马达粘滑电机的原理很 ...
，双光子荧光显微镜(two-photon fluorescence microscopy, 2PFM)是对大脑这样的不透明组织进行成像的最流行技术，其微小的双光子吸收截面将荧光产生限制在显微镜物镜的聚焦体积内。为了对样品中的单个光学截面进行成像，2PFM在二维扫描激发焦点并记录每个位置的荧光信号，衍射极限焦点提供最亮的荧光信号以及最高的空间分辨率。然而，只有通过自适应光学(adaptive optics, AO)才能维持在体深度的高空间分辨率，自适应光学可以测量和校正成像光穿过光异质样品时在波前积累的光学像差。AO与2PFM相结合，将校正的相位模式应用于物镜后瞳平面(back pupil pl ...
况下使用传统显微镜直接成像时对比度低。即使对于振幅图像可以提供足够对比度的较厚组织，其相应的相位图像也始终是一个很好的补充。由于衍射光的快速振荡使得现代光学探测器无法直接测量其相位信息，因此强烈希望开发一种有效的成像模式，该模式可以提供复值图像来研究无数生物组织的微观结构。这种能力还可以使得自适应光学、表面轮廓、波前传感、光学计量和超快光学中的各种应用受益。（4）SPI与全息结合产生单像素全息（SPH）可获得振幅和相位信息。为了将衍射光的快速振荡抑制到现代探测器可以达到的范围，采用额外参考光束的全息方法成为复原光场信息的最有效和最直观的方法之一。因此，当与这种方法结合时，SPI 可以进一步推广 ...
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