《折射率顯微鏡技術及其套用研究》是依託南開大學，由葉青擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：折射率顯微鏡技術及其套用研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：葉青
- 依託單位：南開大學
中文摘要,結題摘要,
中文摘要
折射率是表征物質光學性質的基本物理量之一。在疾病診斷、光信息器件製備等方面對摺射率分布測量的需求越來越大，且其準確測量的很多問題亟待解決。本項目提出一種高分辨測量折射率分布的全新技術-折射率顯微成像技術。擬通過實驗測量與計算模擬相結合的方式，開展折射率顯微的原理、技術及其套用等研究。對生物組織和光信息器件進行折射率顯微成像研究，開展粗糙表面效應和渾濁介質光散射對準確測定折射率分布影響的研究，其研究結果對疾病早期診斷、光信息器件的製備等方面有重要的意義。擬開展的主要工作：提出聚焦全內反射法和顯微全內反射法，並套用此方法組建折射率顯微鏡，研究提高其空間解析度和測量速度的方法；分別採用實驗和模擬研究的方法，得到粗糙表面效應和渾濁介質光散射對摺射率影響的具體關係，提出和實現去除粗糙表面效應的方法；開展折射率分布與疾病診斷之間關係的研究；開展光波導器件、光致折射率變化器件的折射率顯微成像研究。
結題摘要
折射率顯微成像是生物醫學定量光學成像及光波導成像領域的重要研究手段，在醫學、光波導、材料等領域都有不可或缺的套用價值。搭建了掃描聚焦折射率顯微鏡樣機一台，包括光路系統的搭建、三維精確定位系統、光學成像系統、信號接收模組以及上位機的驅動控制程式。在數據處理部分，我們在導數全內反射法的基礎上，提出了適合該系統的折射率處理計算方法。結合系統實際參數，系統地表征了空間解析度、精確度、靈敏度、成像效率等若干重要參數。 儀器校準方面，我們利用不同濃度的食鹽以及蔗糖梯度液對該系統的可行性進行了系統標定。套用方面，我們利用掃描聚焦折射率顯微鏡樣機對光波導產品的折射率分布、共培養細胞和光學非線性材料等物質的折射率進行了研究。使用寬場光學顯微鏡對格林稜鏡和光纖兩種典型的光波導材料進行觀察，測量了折射率輪廓測量。在細胞折射率成像部分，我們分別培養了小鼠滑膜細胞和癌細胞，並在兩種細胞的培養環境下進行了活體細胞的折射率成像；之後對小鼠滑膜細胞和癌細胞進行了共培養，在兩種細胞共同存活的狀態下進行了折射率顯微成像。我們將這些成像結果分別和光學照片進行了對照分析。我們利用特定波長對光色材料甲基紅和重鉻酸鹽明膠樣品進行調製，並掃描其顯微折射率分布，探究更細微的折射率信息，進行調製質量檢測。此外，檢測了甲基紅在特定波長照射下折射率隨時變化曲線，計算了三階非線性係數。測量結果和傳統的Z掃描技術進行了對比和分析。針對混沌介質，通過在系統中加入額外的標準散射層，在Henyey-Greenstein相函式的理論基礎上，提出了一種渾濁介質的復折射率測量方法，並在理論和實驗兩方面進行驗證。渾濁介質復折射率測量為掃描聚焦折射率顯微技術套用開闢了新的道路。
