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)。
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。
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:
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。
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:
lynceetec的reflection-dhm 系列