几种特殊光束在暗场数字全息显微成像中的应用研究.doc

几种特殊光束在暗场数字全息显微成像中的应用研究暗场数字全息显微成像技术是传统数字全息显微与暗场成像相结合的新型成像技术。近年来,由于暗场数字全息显微成像技术具有非接触、无损伤、处理快、高分辨率、高对比度等特点,使其被广泛应用于金属纳米粒子测量、生物细胞观察、医学诊断等领域。首先,本文介绍了暗场成像和数字显微全息的基本理论,讨论了数字显微全息的三种常用的数字重建算法,即菲涅尔衍射积分法、卷积法和角谱法,通过比较得出三种重建算法的优缺点和适用范围。其次,本文对拉盖尔高斯涡旋光的环形尺寸可调节性和准无衍射特性进行了理论分析和数值模拟,分析并对比了普通的高斯光和拉盖尔高斯涡旋光的衍射特性对成像的影响,提出了一种基于拉盖尔高斯涡旋光照明的暗场显微成像方法；从理论上分析了基于拉盖尔高斯涡旋光照明的暗场显微成像原理,搭建了相应的暗场显微成像系统；采用960nm和800nm的聚苯乙烯小球作为实验样品,通过对小球明暗场下显微成像的分析对比,证明该方法可以提高显微成像系统的分辨率,同时增强显微成像的对比度。最后,本文在基于拉盖尔高斯涡旋光照明的暗场显微成像方法的基础上,提出了基于几种特殊光束照明的暗场数字全息显微成像方法,通过数值模拟进一步分析并对比了拉盖尔高斯涡旋光和艾里涡旋光的衍射特性对成像的影响,同时也模拟分析了艾里涡旋光的自会聚特性对成像的影响；从理论上分析了几种特殊光束的环形照明原理和暗场数字全息显微成像原理,搭建了相应的暗场数字全息显微成像系统；采用500nm和390nm的聚苯乙烯小球作为实验样品,通过对小球暗场下几种特殊光束照明时数字全息显微再现像的分析对比,证明基于艾里涡旋光照明的暗场数字全息显微成像系统的分辨率高于390nm,同时增强了再现像的对比度。