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什么是数字全息显微镜?

数字全息显微镜 (Digital Holographic Microscopy,DHM) 是一种将数字全息术与显微镜相结合的显微镜。
DHM与其他类型的显微镜不同,因为它不会重建标本的投影图像,而是从标本经过的光波中生成数字全息图。计算机中的数值重建算法用于创建全息影像。在传统显微镜中,成像成型透镜用于创建图像样本。
 

反射和透射 DHM

数字全息显微镜有两种不同的类型:反射 DHM(左图)和透射 DHM(右图)。
什么是数字全息显微镜?
反射 DHM 根据样品的反射波前创建图像。这提供了通过反射方式查看样品表面的形貌。
透射 DHM 测量穿过被分析样品的光束的光路差异。这种类型的显微镜在测量透明样品内部的微光学元件、微流体器件和缺陷时通常很有用。

过程

全息术使用的概念是,光波产生的干涉图案类似于水波产生的干涉图案。
两束激光用于创建全息图。一束称为样品光束,照亮样品,而另一束称为参考光束,不穿过样品。
根据所使用的 DHM 类型,样品将通过反射或透射样品光束。然后,样品光束和参考光束再次结合在一起,形成干涉图案,使样品信息能够记录在全息图中。
什么是数字全息显微镜?
DHM的精细聚焦是在记录光波之后在数字软件中完成的。记录的全息图使用计算机进行处理,以在多个不同的焦距上创建全息图像

应用

全息术最初是作为扩展电子显微镜用途的一种手段而发明的。
然而,它从未真正以实际的方式应用于电子显微镜,事实上,全息术已被证明在光学显微镜中的应用程度要大得多。
在该领域,它已被证明有助于样品的 3D 表征和细胞的定量表征。
在生命科学领域,透射DHM可以提供活细胞的定量相位测量(QPM)或定量相位成像(QPI)。由于该技术不会影响细胞的功能,因此可以对相同的细胞进行长期研究。
在材料科学和生命科学中,反射 DHM 通常用于研究和工业实验室,特别是用于静态和动态 3D 表征。其他应用包括:
  • 缺陷检测
  • MEMS测量
  • 表面形貌
  • 表面光洁度
  • 结构薄膜

DHM的优点

数字全息显微镜有几个明显的优势。例如,它可以确定样品结构的静态和动态 3D 表征,即使是透明物体,如活的生物细胞。此外,它还能够对被分析的样品进行动态测量
数字全息显微镜还可以非常快速地扫描表面,而无需像其他类型的显微镜那样进行垂直机械运动来聚焦在物体上。相反,自动数字对焦是可能的。
最后,DHM在显微镜领域也是一个非常经济的选择。由于激光二极管和图像传感器取代了它们的位置,因此显微镜所需的透镜和物镜更少,这使得数字全息显微镜的组件相对便宜。
应用例子
在lynceetec的网站:https://www.lynceetec.com/category/applications/,有非常丰富的应用动图,和他们家DHM显微镜的产品说明。比如下面这几个:
什么是数字全息显微镜?
DHM® 全扫描角度微镜变形表征
什么是数字全息显微镜?
微镜全扫描角度动态变形
 
什么是数字全息显微镜?
缺陷检测
 
什么是数字全息显微镜?
法医文件
 

什么是数字全息显微镜?

lynceetec的reflection-dhm 系列

也有国内团队的产品:CyteLive,如下连接:
南京理工大学电光学院的学生团队研制出的新一代无透镜全息显微镜

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