研究在提高其空间分辨率 、穿透深度、活细胞成像能力和单分子成像方法上取得了显著进展。具有高空间分辨率的单分子成像方法都采用轴向聚焦锁定(如全内反射模式的红外激光)和横向校正方法(如荧光标记)的组合。以高准确度(~1nm)执行的实时三维聚焦锁定将来自单个荧光事件的光子收集z大化，并且与没有主动稳定的标准方法相比，定位精度提高了>10 倍。不准确或缓慢的主动校正会导致漂移，降低定位精度并显著降低原位分辨率(即使在过滤或分组等分析后处理之后也是如此)。通过结合光学捕获和优化单个发射器的x/y位置和宽度 (z)，已将具有纳米精度的实时聚焦锁定应用于体外样品。与细胞成像兼容的新发展依赖于基准点(f ...
维纳米结构的空间分辨率甚至能与STED-inspired的双光子3D激光纳米打印相媲美。系统基本组成：a、激光二极管(L405P150,Thorlabs)安装在温控制支架上(LDM56/M, Thorlabs)。二极管的温度由热电冷却器控制器(TED200C, Thorlabs)控制。b、一个焦距8mm的非球面镜片(A240TM-A,Thorlabs)将激光二极管的光束准直输出。c、焦距40mm平凸透镜(LA1422-A,Thorlabs)对光束聚焦后穿过直径10微米的针孔(P10C,Thorlabs)。d、由焦距75mm的消色差透镜(AC254-075-A, Thorlabs)对光束准直。e ...
体内以细胞级空间分辨率和毫秒级时间分辨率对三维大脑回路中的神经元活动进行光学记录对于探测大脑中的信息流至关重要。通常使用多光子显微镜对神经元活动进行大规模体内成像，以破译动物行为过程中分布式大脑回路中的神经编码和处理。然而，传统扫描显微镜很难应对在毫秒时间尺度上运行的神经元回路的三维结构(因为体积和毫秒采集难以协调)。体积多平面成像仅限于低采样率和低轴向采样密度，因为体素采集最终受到激光脉冲率的限制。空间激发多路复用改进了三维采样，但广泛的多路复用通过背景荧光的积累降低了信噪比(SNR)，并加剧了大脑发热。虽然随机存取多光子显微镜允许在三个维度上快速光学访问神经元目标，但该方法在记录行为动物( ...
情况下实现高空间分辨率仍然具有挑战性。一种减少剂量并仍然实现高空间分辨率的有前途的方法是X射线鬼成像，它使用由高密度材料制成的单像素但高效的直接X 射线探测器。然而，目前所有现有的X射线鬼成像准则都无法实现相位对比，并且图像重建质量低。在这里，作者提出了一种有效的方法，该方法利用结构化探测单像素成像来产生具有相位对比度、准确性和高保真度的X射线鬼像。由此产生的X射线相衬鬼像提供了关于样品中密度变化的准确信息，并明显地渲染了在 X射线衰减对比度下不可见的边缘。这种使用 X 射线进行相衬鬼成像的演示有可能将X射线鬼成像从niche技术提升为常规应用方法。作者：Margie P. Olbinado, ...
影具有无创、空间分辨率高、无电离辐射等多种优势，为子宫异常和宫内病变提供了一种很有前景的诊断方法。此外，膀胱也是泌尿系统中的一个中空器官，负责储存和控制尿液。膀胱荧光成像有助于精确监测容量变化，这可能与包括贮积障碍在内的下尿路症状有关。图6显示了NIR-IIx荧光成像精确显现了体内的深层细节，具有推动临床医学成像的强大潜力。(4) 通过 NIR-IIx 区域周围的荧光宽视野显微镜进行大深度断层扫描。用户友好的荧光宽视场显微镜作为一种经典技术，经常用于细胞或组织切片成像。近年来，宽视场显微镜的成像窗口已转移到NIR区域。如今，NIR-II荧光宽视场显微镜已成功穿透~800μm的大脑深度。然而，尽 ...
透镜，并以高空间分辨率恢复图像，但视野受扫描仪偏转角的限制。另一种方法为宽场照明，使用多芯光纤或光纤束进行检测，其中纤芯传输场景的图像像素。在这种情况下，由于纤芯之间的串扰和像素化伪影，图像质量会下降。此外，减少纤芯的数量可以缩小体积，但视野会随之变小，同时上述效果(串扰和像素化伪影)变得更加明显。此外，基于宽场照明和使用微透镜成像的手持显微镜zui近已被证明用于自由移动小鼠的大脑成像。但是，不管采用何种不同的方法，大多数方法使用的头端透镜都在成像探头的小型化与其成像性能之间进行了权衡。微型化的物理尺寸限制是脑成像的一个特殊问题，因为探针植入不可避免地会破坏此类研究旨在了解的复杂神经回路。zu ...
，并且重建的空间分辨率比传统折射光学低一个数量级。此外，现有的学习去卷积方法仅限于标准编码器-解码器架构的变体，例如U-Net，并且通常无法推广到实验测量或处理大像差。近来提出了一些新的成像器，如单光学元件相机、无透镜相机等。单光学元件替代多个光学元件的堆叠，减小了尺寸，但是由于低衍射效率，其成像性能无法与商用成像器相比。即使其最成功的案例也由于焦距大于10mm使得小型化失败。无透镜相机用振幅掩膜替代光学元件来缩小尺寸，但是空间分辨率严重受限，采集时间变长。当前不足：目前各种逆向设计技术已经被用于meta-optics的设计。但是由于内存要求过高，现有的端到端优化框架无法扩展到大孔径尺寸，并且 ...
FOV) 和空间分辨率）上减小了体积采集时间，从而使 LFM 成为生物系统高速体积成像的有效工具之一，并具有低光损伤的特点。新的 LFM 技术已经证明了其能够应用于功能性脑成像，在数十至数百微米的深度保持细胞级空间分辨率，体积采集时间为 10 毫秒级。甚至，该方法zui近已被证明用于观察单细胞标本的结构和动力学，具有接近衍射极限的三维空间分辨率、数微米的成像深度（足以覆盖单个细胞的大部分体积），以及毫秒级的采集时间。对于传统的 LFM，微透镜阵列 (MLA) 放置在宽视场显微镜的原生像平面 (native image plane, NIP) 上，并且光学信号以欠采样方式记录在 MLA 后焦平面 ...
法，可以以高空间分辨率对活体样本在三个维度进行成像。然而，它们需要记录大量二维图像来产生三维体积，并且时间分辨率因相机需要采集多帧而受到影响。光场显微镜 (light-field microscopy, LFM) 已成为瞬时体积成像的首选技术。它通过将瞬态三维光场信息记录在单个二维相机帧上，然后通过后处理恢复三维光场分布。由于 LFM 提供仅受相机帧速率限制的高速体积成像，它在各种应用展示了它的能力，例如神经元活动的记录和体模中心脏动力学的可视化。当前不足：尽管LFM体积成像速度快，且取得了不少进展。但是由于其空间分辨率存在分辨率不均匀和分辨率低的缺点，以及重建速度慢、重建图像存在伪影等问题， ...
0微米、横向空间分辨率(d) 为 ~1 微米的 MPLSM 系统。给定条件为光源波长为1040 nm （对应于我们的 Yb:KGW 激光振荡器），我们希望选择一个满足所需空间分辨率的物镜，以及一对满足在所需 FOV 上形成图像的中继透镜。首先，让我们根据空间分辨率的要求来选择一个物镜。虽然物镜的特性将在第6节后面详细讨论，但我们注意到，在紧密聚焦激发光的双光子激发下，横向空间分辨率可以用对物体区域中强度分布的高斯拟合来很好地描述。空间分辨率为照明点扩散函数的平方的最大强度的1∕e半径，定义为：其中，λ为照明光的波长，NA为物镜的数值孔径。我们将成像系统的横向空间分辨率定义为IPSF2的1∕e2 ...
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