IT之家7月18日消息 據(jù)哈爾濱工業(yè)大學官方發(fā)布，物理學院王健副教授在最新一期國際光學權(quán)威期刊《光學》（Optica）上以 “艾里光束層析成像顯微鏡”（Airy-beam Tomographic Microscopy）為題發(fā)表最新研究成果，提出一種基于艾里光場的新型無掃描、高分辨、三維顯微成像技術(shù) ATM，并成功應用于生物細胞成像。《光學》（Optica）是美國光學學（OSA）的旗艦期刊，王健副教授是論文第一作者和共同通訊作者。
高斯分布光場經(jīng)過頻域調(diào)制后可以產(chǎn)生具有無衍射、自修復、自加速特性的艾里光束。光束的無衍射特性有助于提升光學成像的分辨率；自修復特性可降低光束透過介質(zhì)的散射影響，提高成像信噪比；自加速特性可實現(xiàn)光束在自由空間的橫向自彎曲傳播。將上述特性綜合應用，該團隊提出一種獨特的基于二維投影圖像重建的三維顯微成像方法 ATM（見圖 1），僅通過改變調(diào)制器上的圖案，即可以重建高分辨三維目標圖像，無需機械掃描。
圖 1 ATM 成像原理
IT之家獲悉，ATM 成像過程包括艾里光束的傳播調(diào)控、PSF 調(diào)控以及投影重建算法等多項創(chuàng)新技術(shù)，通過頻域的 Chirp 處理增大焦面單側(cè)方向的傳播距離，抑制光束旁瓣對成像分辨率的影響。粒子成像實驗表明，在 40 倍物鏡下該技術(shù)的橫向分辨率為 400-700nm，深度分辨率 1-2 微米。
文章中利用該技術(shù)對小鼠腎細胞中的腎管和腎小球進行了觀測（見圖 2），相比于傳統(tǒng) z 掃描成像技術(shù)，ATM 技術(shù)具有信噪比高、無需機械掃描即可實現(xiàn)深視場（10 微米以上）成像等優(yōu)勢。結(jié)合艾里光束三維重建成像算法，ATM 橫向分辨率接近光學衍射極限，深度方向?qū)崿F(xiàn)超分辨。該技術(shù)有望在其它三維成像技術(shù)中獲得應用。
圖 2 （a）腎管的傳統(tǒng) z 掃描成像；（b）腎管的 ATM 成像；（c）、（d）腎管 ATM 成像三維結(jié)構(gòu)圖和切面圖；（e）腎小球的雙色 z 掃描成像（上 568nm；下 488nm）；（f）腎小球的雙色 ATM 成像（上 568nm；下 488nm）；（g）雙色合成圖像；（h）圖（g）中管狀結(jié)構(gòu)放大圖；（i）、（j）、（k）管狀結(jié)構(gòu)三個維度的半
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