用于芯片上高分辨率高通量十亿像素双折射成像的无透镜偏振编码 ptychography
光学
2024-07-09 v2 仪器与探测器
摘要
偏振成像可深入揭示光与样品相互作用的偏振态。它能在不使用任何标记的情况下推断生物样本的关键双折射特性，从而辅助癌症与骨关节炎等疾病的诊断。本研究提出一种新颖的偏振编码 ptychography(pol-CP)方法，可实现芯片上高分辨率、高通量的十亿像素双折射成像。我们的平台偏离传统基于透镜的偏振系统，采用集成偏振编码传感器进行无透镜相干衍射成像。利用 Jones 演算，我们从复原图像中定量确定生物样本的双折射延迟与取向信息。我们的便携式 pol-CP 原型可分辨分辨率靶上的 435 nm 线宽，单次采集的成像视场仅受 41^2 探测器尺寸限制。该原型能在约 3.5 分钟内获取视场达 180 mm^2 的十亿像素双折射图像，性能媲美高端全玻片扫描仪而成本仅为其一小部分。为展示其生物医学应用，我们对疟疾感染血涂片进行高通量成像，利用双折射对比定位寄生虫。我们还生成无标记甲状腺涂片的双折射图以识别甲状腺滤泡。值得注意的是，复原的双折射图与自发荧光图像强调相同区域，凸显了无标记活检快速现场评估的潜力。我们的方法为芯片上无透镜偏振分析提供了即用型便携方案，在疾病诊断、晶体筛选及无标记化学成像尤其是资源受限环境中具广阔应用前景。
引用
@article{arxiv.2306.01236,
title = {Lensless polarimetric coded ptychography for high-resolution, high-throughput gigapixel birefringence imaging on a chip},
author = {Liming Yang and Ruihai Wang and Qianhao Zhao and Pengming Song and Shaowei Jiang and Tianbo Wang and Xiaopeng Shao and Chengfei Guo and Rishikesh Pandey and Guoan Zheng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2306.01236},
year = {2024}
}