Kev tshawb fawb txog Peb-dimensional Shape Detection of Non-parallel Light Interferometric Illumination Microscope
Txoj kev loj hlob sai ntawm kev tsim khoom thiab kev lag luam hauv tshuab hluav taws xob tau muab cov kev xav tau siab dua rau kev tshawb nrhiav thev naus laus zis ntawm microscopic morphology. Tam sim no, kev tshawb pom ntawm peb-dimensional zoo tuaj yeem muab faib ua ob pawg: kev sib cuag thiab tsis sib cuag. Txoj kev tiv tauj tsuas yog hais txog txoj kev stylus. Nws lub hauv paus ntsiab lus yog los hloov cov kev hloov me me nyob rau hauv txoj kab ntsug ntawm lub stylus mus rau hauv lub teeb liab hluav taws xob thiab ua kom nws nrov, thiaj li tau txais cov duab peb sab ntawm qhov chaw nrhiav pom. Txoj kev tshawb nrhiav tsis sib cuag feem ntau suav nrog txoj kev tsom teeb pom kev, teeb pom kev teeb pom kev zoo thiab interferometry. Txoj kev tsom teeb pom kev siv lub teeb tsom teeb pom kev zoo li kev sojntsuam kho qhov muag txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau txhawm rau kom tau txais cov ntaub ntawv peb sab. Txoj kev no tuaj yeem ua peb-dimensional nrhiav pom ntawm cov contours nyuaj, tab sis qhov ntsuas nrawm nrawm. Interferometry thiab cov txheej txheem teeb pom kev zoo teeb pom kev pom qhov chaw los ntawm kev daws teeb meem fringe deformations, qhov twg interferometry siv lub hauv paus ntsiab lus ntawm fiber ntau coherence lossis parallel beam coherence, suav nrog laser interferometry thiab dawb lub teeb scanning interferometry. Thaum siv optical fiber coherence, nws yuav tsum tau koom tes nrog lub hom phiaj lens nrog ib tug loj ua hauj lwm nyob deb, uas txwv lub magnification ntawm lub hom phiaj lens. Dawb lub teeb scanning interferometry siv dav-spectrum dawb lub teeb raws li lub teeb pom kev zoo thiab siv lub hauv paus ntsiab lus ntawm cov kab sib txuas sib txuas. Qhov yuam kev ntawm ib qho kev ntsuas yog nyob rau hauv 20nm. Cov ntaub ntawv xws li qhov sib piv thiab lub teeb siv zog txiav txim siab qhov tob ntawm qhov saum npoo tau ntsuas. Txoj kev teeb tsa lub teeb pom kev zoo zam kev siv cov khoom siv scanning thiab muaj qhov ceev tshaj plaws ntawm kev tsim kho. Txawm li cas los xij, thaum muaj lub kaum sab xis ntawm lub dav hlau projection thiab lub dav hlau theem, lub sij hawm fringe yuav tsum tau kho, yog li cov qauv no tsis haum rau submicron-theem precision morphology. Kev ntsuas hauv daim ntawv no, qhov zoo ntawm cov qauv teeb pom kev zoo thiab txoj kev teeb pom kev sib luag ntawm lub teeb sib luag yog sib xyaw ua ke, lub teeb beam yog diffracted los ntawm spatial light modulator, thiab ob qhov kev txiav txim diffraction nrog ze lub teeb siv los cuam tshuam los tsim fringes. Kho lub fringe theem. Txij li kev siv cov cuab yeej siv scanning thiab siv dav hlau raug zam, txoj kev npaj tsis tas yuav tsum tau siv cov kev cuam tshuam cov hom phiaj thiab tsis muaj kev txwv rau cov lej aperture ntawm cov hom phiaj siv, cov txheej txheem rov tsim kho sai, thiab kev daws teeb meem siab dua tuaj yeem ua tiav. Tsis tas li ntawd, txij li cov fringes yog tsim los ntawm lub teeb beam cuam tshuam, theem yog faib linearly nrog pixel coordinates, thiab tsis muaj qhov tshwm sim ntawm kev hloov pauv nyob rau hauv txoj kev projection. Thaum kawg, daim ntawv no siv qhov kev sib piv roughness module nrog Ra ntawm 100nm ua tus qauv sim los ua cov kev sim. Txoj kev ua haujlwm plaub-kauj ruam yog siv kom tau txais cov huab cua peb-dimensional ntawm qhov chaw ntawm cov qauv kuaj. Qhov tseeb txheeb ze qhov siab ntawm cov ntsiab lus.
Kev sim teeb txoj kev
Nws yog daim duab qhia txog lub teeb pom kev ntawm lub teeb tsis sib luag ntawm lub teeb cuam tshuam illumination microscope uas tau npaj tseg hauv daim ntawv no. Lub laser beam nkag mus rau lub beam splitting prism ntawm lub microscope los ntawm lub beam expander L3, lub spatial lub teeb modulator thiab lub focusing lens L2, tsim lub illumination txoj kev ntawm lub microscope system. Lub spatial light modulator tuaj yeem hloov kho qhov amplitude ntawm qhov teeb meem teeb meem raws li cov duab uploaded. Thaum cov duab uploaded yog ib tug fringe, nws muaj nuj nqi yog sib npaug rau ib tug reflective grating, kho lub deflection ntawm lub spatial lub teeb modulator kom ob beams ntawm diffracted lub teeb nrog zoo sib xws lub teeb intensities nkag mus rau lub dichroic prism, tom qab tau tsom los ntawm lub tsom iav raj lub hom phiaj lens, cuam tshuam rau saum npoo ntawm cov qauv ntsuas los tsim kev cuam tshuam fringes.
Lub spatial light modulator yog cov cuab yeej tseem ceeb ntawm lub kaw lus, thiab lub sijhawm thiab theem ntawm lub fringe tuaj yeem raug hloov kho los ntawm kev hloov pauv cov qauv fringe thaum lub sijhawm sim. Feem ntau, txhawm rau txhawm rau txhim kho qhov tseeb ntawm 3D rov tsim kho qhov taw qhia huab, nws yog qhov yuav tsum tau kho lub sijhawm fringe kom nws nyob ze rau qhov kev daws teeb meem sab nraud ntawm lub tshuab tsom. Lub sijhawm no, qhov siab tshaj plaws cuam tshuam lub kaum sab xis ntawm ob kab teeb tuaj yeem suav los ntawm tus lej aperture NA ntawm lub hom phiaj lens.
Raws li qhov tsis sib xws ntawm lub tsom iav tsom iav tsom iav siv nyob rau hauv lub kaw lus (100 , NA=0.8), qhov siab tshaj plaws cuam tshuam lub kaum sab xis ntawm ob kab teeb yog 106 degree, thiab qhov kev daws teeb meem los ntawm Rayleigh criterion yog 406nm. Hauv kev sim, lub sijhawm tsawg kawg nkaus uas tuaj yeem hloov kho yog 452nm, qhia tias nyob rau hauv ib lub sijhawm fringe, muaj kev sib raug zoo ntawm theem hloov thiab qhov siab ntawm tsawg kawg ib pixel point, uas yog, qhov tseeb ntawm qhov rov tsim dua. taw tes huab yog 452nm, uas yog ze rau qhov kev daws teeb meem ntawm lub kaw lus. Vim lub sij hawm me me, qhov deformation ntawm lub fringe yog ntau rhiab tshaj li qhov loj-ntev fringe, yog li nws muaj siab dua axial precision. Nyob rau hauv cov nqe lus ntawm kev hloov theem, lub teeb dawb scanning interferometry yuav tsum tau txav mus rau qhov cuam tshuam lub hom phiaj lens nyob rau hauv axial kev taw qhia nrog kev pab los ntawm ib tug piezoelectric ntaus ntawv, thiab ces haum rau theem los ntawm calibrating lub xoom optical txoj kev sib txawv ntawm txhua scanning duab, yog li ntawd muaj. ib qho kev ua yuam kev hauv theem tus nqi. Hauv peb lub cev, theem kev hloov kho tau pom tau los ntawm kev tswj cov pixels ntawm lub teeb pom kev ntawm lub teeb pom kev zoo yam tsis muaj cov cuab yeej luam theej duab, yog li nws muaj cov theem siab dua qhov raug. Nyob rau hauv lub hauv paus no, theem hloov txoj kev yog siv los xam cov theem modulation tus nqi ntawm txhua qhov taw tes ntawm daim duab. Cov txiaj ntsig 3D rov tsim dua tshiab nrog kev daws teeb meem sab nraud tuaj yeem tau txais raws li kev tsim kho dua tshiab.
reconstruction algorithm
Nyob rau hauv daim ntawv no, plaub theem hloov txoj kev yog siv los reconstruct peb-dimensional contour ntawm cov qauv ntsuas, uas yog muab faib ua peb kauj ruam: duab preprocessing, theem modulation duab extraction, thiab suab nrov point filtering. Cov hauv qab no yuav siv qhov kev sib piv roughness module nrog Ra=100nm ua piv txwv los piav qhia cov algorithm siv hauv txhua kauj ruam. 2.1 Duab preprocessing Txij li thaum lub imaging system siv laser illumination, lub zog ntawm laser speckle ntawm tus qauv cuam tshuam yog unavoidable. Nyob rau hauv tus txheej txheem ntawm preprocessing lub cuam tshuam fringes, daim ntawv no siv ib tug elliptical low-pass lim, thiaj li hais tias lub filtering vojvoog nyob rau hauv lub fringe kev taw qhia nyob rau hauv lub zaus domain ntawm daim duab yog ob zaug ntawm txoj kab ntsug ntawm cov fringes. Cov qauv fringe zoo nkaus li ob qhov chaw nruab nrab-symmetrical ci qhov chaw nyob rau hauv qhov ntau zaus, thiab cov kev taw qhia ntawm cov kab sib txuas ntawm ob lub ntsiab lus yog perpendicular mus rau cov kev taw qhia ntawm lub fringe, thiab cov kev taw qhia ntawm txoj kab txuas yog teem raws li ntev axis ntawm lub ellipse. Txij li thaum lub sij hawm fringe yog ze rau cov duab daws teeb meem, lub axis loj yog teem rau ob zaug ntawm qhov kev ncua deb ntawm 2 lub teeb ci, thiab cov axis me yog sib npaug rau qhov kev ncua deb ntawm 2 cov ntsiab lus. Xws li tus qauv tsim tuaj yeem txo qhov cuam tshuam ntawm cov suab nrov hauv cov txheeb ze daws teeb meem ntawm ib sab, thiab ntawm qhov tod tes, tuaj yeem zam cov ntaub ntawv hloov kho hauv cov qauv cuam tshuam los ntawm kev lim tawm ntau li ntau tau. Pom tau tias yog cov txiaj ntsig ua tiav raws li cov txheej txheem isotropic thiab anisotropic filtering, qhov kev sib piv tuaj yeem txo cov suab nrov ntawm cov duab raws li cov kev taw qhia fringe, thaum khaws cov deformation ntawm fringe.
