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突破光学不变量的桎梏：ULTRA 显微镜系统与 ALCOR 飞秒激光器在跨尺度神经成像中的协同创新摘要在系统神经科学领域，实现活体状态下对大脑皮层进行超宽视场（Ultra-wide Field of View, FOV）与高分辨率并存的双光子成像，一直是光学工程与生物学交叉领域的重大挑战。传统的双光子显微镜受限于 Smith-Helmholtz 不变量，难以在保持高数值孔径（NA）的同时实现大视场成像，且深层组织成像常面临严重的像差与信号衰减问题。本文基于中国科学院苏州医工所、 Imperial College London 等团队近期发表于 Light: Science & Appl ...
椭偏仪在位表征电化学沉积的系统搭建（三）-应用案例1.3应用案例椭偏仪在位监测已经广泛应用于薄膜生长、颗粒和生物大分子的吸附等领域。下面介绍一下椭偏仪在位监测在薄膜生长和颗粒方面的案例。1.3.1薄膜生长椭偏仪对厚度的无损测量使其可实现薄膜生长的实时监控。而不同时间生长时间其薄膜的性质及厚度不同，这样需要构建不同厚度的多层膜结构，从而实现在位监控，得到薄膜生长厚度随时间的变化信息。比如F.N.Dultsev等采用椭偏仪研究了沉积在硅表面的钛基体氮化机理、Yuki Ishikawa等采用原位椭偏仪研究了离子液体薄膜的玻璃化转变行为，Meng Yuan等提出了一种简便、无损伤的在位椭圆偏振法来监测 ...
显微镜的物镜物镜是显微镜光学系统的主要组成部分，其主要性能参数是数值孔径和倍率。为了分辨物体的细微结构并确保zui佳成像质量，除一定要在设计该物镜时所规定的机械筒长下使用外，还应有尽可能大的数值孔径，且其放大率须与数值孔径相适应。但是显微物镜在提高其数值孔径时，首先碰到的是校正高ji像差的困难，结构简单的物镜无法解决这一问题。这就决定了显微物镜将有相当复杂的结构型式。显微物镜有折射式、反射式和折反射式三类，但绝大多数实用的物镜是折射式的。折射式显微物镜又可根据质量要求的不同而有不同的类型。一、消色差物镜这是应用zui广泛的一类物镜，一般只要对轴上点校正好色差和球差，并使之满足正弦条件而达到对近 ...
克尔显微镜使用中的法拉第干扰效应在垂直磁化介质上垂直入射的情况下，圆双折射和二色性及其叠加如图1所示，这种情况称为极性法拉第效应。图1.磁化诱导的圆双折射(a)，圆二色性(b)，以及垂直入射平面偏振光的极性法拉第几何中两种效应(c)的叠加。在垂直于传播矢量的平面上，显示了光偏振的轨迹。两个面外磁化畴对极化状态有不同的影响，如与畴颜色相同的箭头所示。在(c)中，法拉第旋转是指椭圆长轴的旋转。虽然法拉第旋转让人联想到光活性介质的圆双折射，但有一个重要的区别:如果光再次以相反的方向通过材料，在法拉第效应的情况下，旋转不会取消，而是会加倍。这种不可逆性的原因是法拉第旋转与磁化方向而不是光轴有关。磁化相 ...
光学元件1.红外光学元件大部分在可见光范围内使用的玻璃和晶体材料同样适用于近红外区域，它们用于制造透镜、棱镜以及窗口元件。石英玻璃应用的波长范围可以达到4μm,甚至硼硅玻璃都可以应用在3μm波长范围。波长大于红外波长区域的材料会常常用到，如卤化物单晶体、氧化物晶体、玻璃、硫系玻璃和半导体材料。在光通信中，由于吸收导致OH基减少的石英玻璃纤维也经常会用到。红外光谱波长区域的使用范围更广，例如采用反射光学系统的温度测量设备，就包含一个成像装置、波长在3~5μm和8～14μm的夜视设备、半导体锗和硅 的折射透镜、消色镜头和变焦镜头等。在红外光谱范围内，会经常用到如棱镜、窗口材料和器皿等光学元件，而选 ...
不同磁畴成像技术的优缺点在所有方法中，数字增强磁光(MO)宽视场克尔显微镜已经成为一种完善，zui通用和灵活的实验室技术，用于研究磁畴。该方法基于MO Kerr效应，即线偏振光在非透明磁性样品反射后的偏振面发生微小变化，然后将其检测并用于磁畴成像。典型的宽视场克尔显微镜是在光学偏振反射显微镜的基础上，对均匀照明的样品应用克勒照明技术。根据光的相对方向、入射面、光偏振面和磁化方向将克尔效应分为纵向、极性和横向三种类型。前两种效应导致光的偏振面旋转，可能由椭圆贡献叠加，而后一种效应导致振幅变化而不是反射光的旋转。作为一个简单的规则，由于克尔效应的介电张量的对称性，克尔对比度与入射光束沿传播方向的磁 ...
磁光克尔效应的早期发展历程法拉第观察到线偏振光在磁场中通过一块铅硼硅酸盐玻璃时偏振面旋转。法拉第关于他的发现的报告立即引起了广泛的关注，因为这是第1次观察到光与磁之间的相互作用。这一效应很快被其他一些研究者证实。磁光学的下一个亮点是1876年苏格兰科学家Rev. John Kerr发现的MO Kerr效应。克尔观察到线偏振光从磁性铁片表面反射后的偏振面旋转。克尔用磁极反射入射光，因此，这种特殊几何结构中的MO现象被称为极性磁光克尔效应(P-MOKE)，见图1。两年后，Kerr在线偏振光的反射中发现了类似的MO现象，但来自平面内磁化的铁片。这种现象现在被称为纵向莫克尔效应(L-MOKE)，其中入 ...
用于薄膜的远场和近场磁光学显微镜的多功能特高压系统基于电子显微镜的高分辨率成像技术，如带偏振分析的二次电子显微镜(SEMPA)，或光子发射电子显微镜(PEEM)或使用磁探针的技术(磁力显微镜(MFM)或自旋极化扫描隧道显微镜(STM)，通常局限于小的外部磁场。磁光显微镜没有这样的限制。然而，由于传统(远场)光学显微镜的横向分辨率受到衍射的限制，大约只能达到光波长的一半，因此纳米结构只能通过x射线显微镜或扫描近场光学显微镜(SNOM)在可见光范围内成像。用于磁光研究的相当紧凑和振动隔离的特高压室连接到配备薄膜制备设施的特高压系统，以及用于表征薄膜结构和形态的STM和低能电子衍射(LEED)。结合 ...
金纳米颗粒的高光谱暗场特性研究：鉴别与定位将暗场显微镜与高光谱成像相结合，提供了一种高效的方式来研究组织、活细胞或溶液中的纳米材料。从等离子体和其他纳米结构的散射光中获得的信息，有助于我们了解它们的成分、尺寸和分布情况。Photon etc.公司提供两种不同的高光谱暗场成像平台：可调谐激光源（TLS）和IMA，前者允许在激发下进行滤波，后者提供发射滤波TLS由两个模块组成：超连续谱源（宽带源）和基于Photon等的体积布拉格光栅（VBG）技术的激光线可调谐滤波器（LLTF-带通滤波器）。IMA由同样基于VBG的高光谱成像滤光片（超立方体）组成。当与配备暗场聚光镜的研究级显微镜结合使用时，TLS ...
非偏振分光镜对椭偏仪的影响（二）-NPBS引入的椭偏参数误差NPBS引入的椭偏参数误差式(6)是假设所有器件均为理想状态下得到的结果。如果考虑到多层介质膜的退偏效应，NPBS的琼斯矩阵可以表示为：其中：和分别代表NPBS的透射率和反射率，下标p，s表示平行分量和垂直分量。式(8)可以归一化为：其中：K分别是p，s分量的透射比和反射比；分别是NPBS的反射相移和透射相移，如式(10)所示。如果NPBS的p，s轴方向与图1中的Y，X轴不完全重合，而是存在一个方位角误差θ，则NPBS的琼斯矩阵转换为：为简化分析过程，首先假设NPBS2为理想状态，只将NPBS1的琼斯矩阵用式(11)表示。根据上述分析 ...
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