全息數字顯微鏡的應用

 

　　全息數字顯微鏡是數字全息技術(shù)在顯微領(lǐng)域的應用，也被稱(chēng)為全息顯微術(shù)。與其他顯微技術(shù)相比，全息數字顯微鏡并不直接記錄被觀(guān)測物體的圖像，而是記錄含有被觀(guān)測物體波前信息的全息圖，再通過(guò)計算機對所記錄的全息圖進(jìn)行數值重建來(lái)得到被測物體的相位和振幅(光強)信息，進(jìn)而完成數字三維重構。打個(gè)形象的比方來(lái)理解數值重建這個(gè)過(guò)程，就是利用計算機算法代替傳統光學(xué)顯微鏡中的成像透鏡。

 

　　其他一些同數字全息顯微技術(shù)相關(guān)的顯微術(shù)包括干涉顯微鏡、光學(xué)相干斷層掃描技術(shù)以及衍射相差顯微鏡。這些顯微技術(shù)的共同點(diǎn)是都有一束參考波前，用來(lái)同時(shí)獲得振幅和相位信息，信息被數字圖像傳感器采集，再通過(guò)計算機重建形成被測物體的圖像。與之相比，傳統的光學(xué)顯微鏡由于沒(méi)有參考波束，只能記錄振幅(光強)而沒(méi)有相位，因此并不能讀取物體的三維信息。

 

　　全息數字顯微鏡通過(guò)干涉產(chǎn)生的全息圖被CCD傳感器采集，經(jīng)過(guò)電腦特定算法計算，重建微觀(guān)物體的三維圖像。全息圖(Hologram)是由若干干涉條紋構成的，而要產(chǎn)生干涉條紋需要使用單色相干光源，比如說(shuō)激光。通過(guò)激光器發(fā)出的激光主要有兩種典型的光路布局，反射式和透射式。

 

　　從激光器發(fā)出的激光被分為兩束光，一束通過(guò)多個(gè)反射鏡直接投射到分光鏡，稱(chēng)為參考光R;另外一束則照射物體表面，經(jīng)物體反射后攜帶表面形貌的波前(相位和振幅)信息，并通過(guò)顯微物鏡返回分光鏡，稱(chēng)為物光O。參考光R和物光O在經(jīng)過(guò)分光鏡時(shí)產(chǎn)生干涉條紋形成全息圖，并由CCD傳感器記錄。

 

　　與反射式相同的是激光開(kāi)始都被分為兩束，參考光R和物光O。與反射式不同的地方是，物光O是穿透物體之后再與參考光R形成干涉條紋。因此投射式光路要求物體對此波長(cháng)的激光來(lái)說(shuō)是透明的。