基于部分相干照明的透明结构 Wolf 相位层析（WPT）
光学
2020-04-14 v1 生物物理
摘要
Emil Wolf 于 1969 年提出利用相干全息成像的衍射层析来提取透明、非均匀物体的三维信息。与此同时，Wolf 方程描述了与部分相干场相关的传播关联。结合这两个概念，我们在此提出 Wolf 相位层析（WPT），这是一种利用部分相干场进行衍射层析的方法。WPT 重建在直接时空域中进行，无需傅里叶变换，并将折射率分布与样品厚度解耦。我们利用空间光干涉显微镜（SLIM）获取的数据演示 WPT 原理。SLIM 是一种定量相位成像方法，通过在入射场与散射场之间引入受控相移来升级现有的相差显微镜。SLIM 中的照明场具有空间部分相干性（源于环形光瞳函数）和低时间相干性（白光），因此适用于 Wolf 方程。由 SLIM 中对应于不同相差帧的三幅强度测量，通过计算所测复关联函数的拉普拉斯算子和二阶时间导数，即可直接获得三维折射率分布。该方法的高通量与简便性使得能够在整个多孔板尺度上研究活细胞中的三维动态事件，折射率灵敏度达 10-5 量级。我们通过标准样品（微球）、精子和活体神经网络的测量验证了 WPT。
引用
@article{arxiv.2004.05302,
title = {Wolf phase tomography (WPT) of transparent structures using partially coherent illumination},
author = {Xi Chen and Mikhail E. Kandel and Chenfei Hu and Young Jae Lee and Gabriel Popescu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2004.05302},
year = {2020}
}
备注
28 pages, 6 figures