光学移频超分辨显微成像技术

目录前言第1章 光学超分辨显微成像概论 1 1.1 光学显微成像技术概述 1 1.1.1 光学显微镜发展的历程与重要里程碑 1 1.1.2 光学显微成像基础 4 1.2 光学超分辨显微成像技术 14 1.2.1 激光扫描共焦显微术 14 1.2.2 结构光照明显微镜 16 1.2.3 荧光受激损耗显微镜 17 1.2.4 单分子荧光定位成像显微镜 19 1.2.5 其他超分辨显微技术 20 1.3 光学超分辨显微成像技术存在的问题与挑战 23第2章 移频成像原理与特性 27 2.1 样品图像与成像系统的空间频谱 27 2.1.1 样品图像的空间频率 27 2.1.2 成像物体(样品)的空间频谱及对照明光的作用 29 2.2 移频成像的原理与反演方法 32 2.2.1 移频成像原理 32 2.2.2 移频成像的反演方法 36 2.3 移频成像的特性 49 2.3.1 移频成像特点 49 2.3.2 照明侧移频与探测侧移频 55 2.4 超分辨移频成像 57 2.4.1 超高频表面波的产生 57 2.4.2 深移频问题 59 2.4.3 宽移频的实现 62 2.5 小结 66第3章 衍射极限内的移频成像技术 67 3.1结构光照明显微成像技术 67 3.1.1 结构光照明显微术原理 67 3.1.2 结构光照明显微成像系统 70 3.1.3 结构光照明显微算法 75 3.1.4 三维结构光照明显微技术 81 3.2 盲结构光照明显微成像技术 88 3.2.1 B-SIM技术原理 89 3.2.2 散射介质形成的盲结构光照明显微 91 3.2.3 DMD随机编码照明下的盲结构光照明显微成像 92 3.3 傅里叶频谱叠层显微技术 97 3.3.1 傅里叶频谱叠层显微成像原理 98 3.3.2 相干光照明的傅里叶频谱叠层成像技术 101 3.3.3 非相干光照明的傅里叶频谱叠层成像技术 107 3.3.4 傅里叶频谱叠层成像技术的应用 110 3.4 小结 113第4章 跨越传播场波矢的移频超分辨光学成像 114 4.1 全内反射倏逝场宽场移频超分辨显微成像 114 4.2 平面波导照明宽场移频超分辨显微 119 4.3 表面等离子激元波宽场移频超分辨 132 4.3.1 表面等离激元大波矢倏逝场照明光波 132 4.3.2 基于大波矢SPW相干移频超分辨显微成像技术 137 4.3.3 基于大波矢SPW非相干移频超分辨显微成像技术 139 4.4 局域等离激元结构光照明超分辨显微成像技术 145 4.5 小结 147第5章 非线性结构光照明显微宽场移频超分辨成像 148 5.1 荧光饱和效应的结构光照明显微 148 5.1.1 非线性结构光照明显微提高分辨率的原理 148 5.1.2 饱和结构光显微的实现原理 151 5.1.3 非线性结构光照明超分辨成像的通用方法 152 5.2 基于荧光光开关的非线性结构光照明显微技术 153 5.2.1 条纹激活非线性结构光照明显微 154 5.2.2 饱和条纹激活非线性结构光照明显微 156 5.2.3 饱和去激活非线性结构光照明显微 159 5.3 基于三维结构光照明的I5S显微成像及其非线性技术 160 5.3.1 基于三维结构光照明的显微成像 161 5.3.2 基于二维扫描振镜光斑调控的三维超分辨I5S显微成像 164 5.4 小结 172第6章 扫描型移频超分辨光学成像 173 6.1 微纳光纤移动扫描照明成像 173 6.1.1 基本原理 173 6.1.2 系统装置 175 6.1.3 实验结果 177 6.2 探测侧移频成像 179 6.2.1 扫描图案探测显微技术 180 6.2.2 基于虚拟结构探测的超分辨扫描激光显微镜 181 6.2.3 虚拟k空间调制光学显微技术 183 6.2.4 基于饱和虚拟调制的超分辨率显微技术 186 6.3 照明侧点扫描结构光移频显微 190 6.3.1 多焦结构光照明显微镜 190 6.3.2 非线性焦斑调制显微技术 191 6.3.3 饱和图像融合技术 194 6.4 小结 197第7章 片上移频超分辨显微成像 198 7.1 平板型片上移频超分辨显微系统 198 7.1.1 平板型片上移频成像的原理 198 7.1.2 平板片上移频芯片的制备 201 7.1.3 晶圆型深移频荧光标记超分辨成像实验 204 7.1.4 片上相干信号样品的移频成像 207 7.2 发光型片上移频超分辨显微成像 211 7.2.1 片上宽谱照明光源的制备 211 7.2.2 移频超分辨芯片的制备 212 7.2.3 片上发光系统移频超分辨的成像系统 214 7.2.4 移频超分辨芯片成像性能 215 7.3 集成波导型片上光学移频超分辨显微系统 221 7.3.1 集成光波导的制备方法 222 7.3.2 横向可调深移频超分辨成像方法 224 7.3.3 可调移频与缺频对比成像 227 7.4 小结 227第8章 光学超分辨成像的分辨率极限探讨 228 8.1 光学成像分辨率的信息论模型 228 8.1.1 香农信息论与光学成像信息容量 229 8.1.2 从信息论的角度看成像分辨率极限 234 8.1.3 从信息论的角度看移频超分辨成像的极限 238 8.2 量子效应下的光学成像分辨率 239 8.2.1 基于干涉效应的量子成像 241 8.2.2 基于光量子相关性的量子成像 243 8.2.3 基于纠缠效应的量子成像 244 8.2.4 干涉型量子纠缠成像系统 246 8.3 人工智能图像处理技术的超分辨成像问题 248 8.3.1 人工智能深度学习方法 248 8.3.2 深度学习在STED超分辨显微术中的应用 252 8.3.3 深度学习在超分辨显微 STORM中的典型应用 254 8.4 小结 255参考文献 257附录 主要中英文对照表 270