摘要：双螺旋点扩散函数(DH-PSF)技术通过对成像系统光瞳面波前相位的调控,将系统的PSF改造为DH-PSF,可实现大深度、高精度的三维纳米尺度成像,被广泛应用于生命科学、材料科学、工业检测等领域。详细阐述了DH-PSF技术的基本原理、DH相位片的设计方法及其运用方法,并在此基础上介绍了该方法在深度估计技术、纳米尺度三维单颗粒示踪、超分辨荧光显微技术、新型激光扫描荧光显微技术等领域的应用研究进展,着重讨论了DH-PSF技术在这些应用实例中的优势,为相关领域的研究提供有益的参考。最后,对DH-PSF技术及其应用的发展方向进行展望。

摘要：发展能实时检测完整细胞内多个生物分子随时空变化的单分子探测和追踪技术,对于研究生命过程的分子机理具有重要意义.在变形光栅多阶成像和双螺旋点扩散函数成像方法的基础上,基于波前编码的原理,提出将二者优化结合,获得全新的衍射光学元件,该器件同时具有多重平面成像和双螺旋点扩散函数成像的功能,旨在解决活细胞内单分子探测和追踪技术中的大景深探测难题.设计和制备了该器件,并基于该器件搭建了显微成像系统,实验模拟证明该衍射光学元件同时可实现轴向12μm的探测范围,与理论设计结果相符合,从而有效扩大了显微镜系统的景深,证明了设计的可行性.

摘要：发展具有大轴向定位范围的单分子定位技术对于实现厚样品的超分辨成像具有重要的价值.基于波前编码技术,将变形多值纯相位光栅与双螺旋点扩散函数相位片相结合,提出一种可以通过空间光调制器实现的具有高衍射效率的新型全息相位片的设计方法.这种全息相位片可以将样品内多个层面的分子信息以双螺旋的形式成像在同一个探测面的不同位置,在无需扫描的情况下提高双螺旋点扩散函数工程的轴向定位范围和分辨率,解决活细胞内单分子定位和示踪技术中的大景深探测难题.数值模拟表明,设计的5×5全息相位片可以将样品内25个层面上的分子信息以双螺旋的形式成像在同一探测面上的不同位置,相邻两个层面的间隔为0.5μm,实现了轴向12μm的探测范围,证明了设计的可行性.