基于螺旋相位滤波器的新型相衬显微成像技术研究

螺旋相衬显微成像技术是一种新兴的显微成像方法，相对于现有的相衬显微成像方法，它具有等向性图像增强、纳米量级的相位跃变探测灵敏度以及可定量提取复振幅信息的独特优势。本课题以螺旋相位滤波器的调制为手段，深入研究影响和提高螺旋相衬显微成像对比度、分辨率和探测灵敏度的因素与方法，以及定量提取生物样品复振幅信息的技术手段。研究内容包括：1)类贝塞尔振幅调制螺旋相位滤波器在提高螺旋相衬显微成像对比度中的应用研究; 2)螺旋相衬显微成像分辨率和灵敏度的影响因素及对策研究。3)基于螺旋相衬显微成像技术定量提取生物样品复振幅信息方法的研究。通过本课题的研究将为我国在发展具有自主知识产权的螺旋相衬显微成像技术提供理论基础、实验数据和设计参数，对推动生物医学等领域的发展具有十分重要的现实意义。

螺旋相衬显微成像方法具有等向性图像增强、纳米量级的相位跃变探测灵敏度以及可定量提取复振幅信息的独特优势。本项目通过调制螺旋相位滤波器，研究影响和提高螺旋相衬显微成像质量的因素与方法。结果发现： 1)拓扑荷为1的类贝塞尔振幅调制螺旋相位滤波器可以显著提高相衬成像的对比度和有效消除噪声; 2)圆形螺旋相位板的远场衍射与拓扑荷和半径之间存在一定的关系。3) Sparrow判据比瑞利判据更适合评价螺旋相衬成像系统的分辨率；4)高阶螺旋相位滤波器用于提高相衬成像分辨率时，径向调制的方法优于类贝塞尔调制；5) 制定了基于1阶类贝塞尔振幅调制螺旋相位滤波器和频谱相移技术提取复振幅的方法。