Gigavoxel级多散射感知无镜头全息断层扫描
光学
2025-08-04 v1
摘要
全息断层扫描(HT)已彻底革新了无标签三维定性成像技术，但传统镜头式实现在场域(FOV)和成像深度方面受到根本性限制，限制了其在材料和生命科学等关键高通量应用中的实用性。无镜头全息断层扫描(LHT)为大规模体积检测提供了有前景的替代方案，但现有方法无法准确重建延伸深度上高度散射样本的图像，这仍是光学成像领域的关键挑战。本文引入了一种达到gigavoxel级、多散射感知的LHT，具备超越0.6 cm²的大FOV、毫米级轴向范围和约2.4微米像素级分辨率。我们的方法利用多波长斜照射全息图重建和稳健的、自动的照射角度标定，这些技术是精确大规模三维全息重建所必需的。此外，我们提出一种基于优化驱动的多层断层扫描框架，以准确捕获多散射效应，优于基于Born/Rytov近似的一阶反演方法。为严格验证该方法，我们在1.7 mm成像深度和25 mm² FOV上重建了定制的多层两光子聚合测试结构，实现了超过gigavoxel水平的空旷空间-带宽积。进一步，我们首次实现了对500微米厚的显微镜胶合小鼠脑组织片的芯片上无标签成像。随本方法的推出，旨在开启大规模、定量、无标签三维成像在生物医学、神经科学、材料科学等领域的强大新能力。
引用
@article{arxiv.2508.00567,
title = {Gigavoxel-Scale Multiple-Scattering-Aware Lensless Holotomography},
author = {Mikolaj Rogalski and Julianna Winnik and Julia Dudek and Piotr Arcab and Emilia Wdowiak and Pawel Matryba and Marzena Stefaniuk and Piotr Zdankowski and Maciej Trusiak},
journal= {arXiv preprint arXiv:2508.00567},
year = {2025}
}