导读:本文包含了荧光显微系统论文开题报告文献综述、选题提纲参考文献及外文文献翻译，主要关键词:荧光,系统,偏振,调制器,差分,胆道,稳态。
荧光显微系统论文文献综述
张鑫[1]（2018）在《高通量基因测序荧光显微成像光学系统研究》一文中研究指出随着生命科学、计算机科学和信息技术的飞速发展,生物信息学应运而生并成为人类健康、疾病防治、药物研究、生命奥秘探索等领域最有研究价值、最大收益、最受瞩目的学科之一。生物信息学的研究基础是海量生物信息的采集、处理、存储、分析和解释,其中生物信息采集的最主要手段是显微成像技术,尤其是高通量荧光显微成像系统是海量生物信息采集的最有力工具。高通量荧光显微成像系统依赖于高信息密度生物芯片、高通量光学系统和高通量图像传感器,生物芯片制备技术目前已经高度成熟,每平方毫米可容纳数百万个信息点,高通量图像传感器的发展日新月异,而商用显微镜在高通量方面却发展缓慢,光学系统已成为高通量荧光显微成像技术的瓶颈,已经不能满足高通量筛选、高通量测序等生物信息学应用领域对生物信息高通量采集的需求。本论文以高通量基因测序荧光显微成像光学系统作为研究对象,从高通量实现方式及对光学系统要求、高通量显微物镜、高精度检焦光学单元、激光照明光学单元、荧光成像仿真五个方面进行了相关研究工作:1.高通量实现方式及对光学系统的要求。从信息通量概念出发,讨论了提高测序通量的方式,包括:提高数值孔径、增大物方视场、增多荧光通道、提高样本更换移动速率和优化图像采样。并论述了高通量荧光显微成像对光学系统要求,包括显微物镜、检焦单元和照明单元。2.高通量显微物镜。提出了一种液固浸没双胶合光学结构,解决了无盖玻片高通量基因芯片浸液折射率过大偏差而影响像质的问题。应用该光学结构分别设计了TDI成像模式的高通量光学系统和凝视成像模式的高通量显微物镜,其拉赫不变量均超过2,其中凝视成像模式的显微物镜采用二次成像出瞳外置设计降低了高通量系统对光路中滤光片和管镜口径的要求。3.高精度检焦方法。以高通量测序仪荧光显微成像对检焦光学单元要求为依据,基于激光差动共焦检测技术,设计了一种快速、高精度检焦光路,物镜焦面检测精度达到1/10焦深,并基于此提出了多位置差动共焦技术,拓展了检焦线性工作范围。并分析了光学像差对检焦精度的影响,指出检焦单元准直镜设计要考虑补偿物镜的像差,并设计了消热差准直镜以适应工作环境温度变化。4.激光照明光学单元。以高通量荧光显微成像对照明光学单元要求为依据,设计了半导体激光落射式明场临界照明光路,实现了大视场、高均匀性照明。针对抛光硅片基底基因芯片高反射特点,提出了一种基于特制棱镜全内反射分光的落射式暗场照明方法,能够有效抑制激光背景,并克服了高数值孔径、短工作距离显微物镜的机构限制,最后给出了照明棱镜设计和分析结果。5.多通道荧光成像仿真与照明激光功率优化。多通道荧光显微成像光学系统存在光谱串扰,通过计算荧光能量链路,建立荧光成像仿真模型,通过分析多通道荧光图像特点,以仿真图像信噪比作为判据建立了照明激光功率优化方法,,应用该方法对高通量测序光学系统的四个波长激光功率进行了优化,并通过成像测试验证了该方法的正确性。(本文来源于《中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所)》期刊2018-12-01）
张智敏,匡翠方,王子昂,朱大钊,陈友华[2]（2018）在《双色荧光辐射差分超分辨显微系统研究》一文中研究指出为了拓展荧光辐射差分(Fluorescence Emission Difference,FED)显微术的应用,使得该方法可以同时对生物样品的不同组织结构进行超分辨成像,本文对双色FED显微系统展开了研究。FED的基本原理是将实心光斑扫描得到的共焦显微图像减去空心光斑扫描得到的负共焦图像,以此获得超分辨显微图像。在对单色FED显微系统进行研究后,本文提出了一种可行的双色FED显微成像系统方案。实验结果表明,在488 nm和640 nm激发光下,该系统在荧光颗粒上分别实现了135 nm和160 nm的空间分辨率,另外也能对生物样品的不同组织进行多色同时超分辨显微成像,满足了实际应用的要求。(本文来源于《中国光学》期刊2018年03期）
李培[3]（2018）在《基于共聚焦原理的双焦面双光子荧光显微成像系统研究》一文中研究指出双光子荧光显微成像技术因为具有天然层析能力、适用于厚组织成像等特点,被广泛应用于生物学研究中。典型的双光子荧光成像技术采用逐点扫描策略,虽然采用更快的扫描器件,可以对单个平面成像达到视频帧率,但对分布于轴向的多个平面进行成像时,则会因轴向扫描速度慢而限制不同平面图像数据获取的速度。解决这一问题的一种方法是采用电可调谐透镜等器件提高轴向扫描速度。另一种思路则是同时对多个平面进行并行的双光子扫描成像。本文对基于并行成像思路的双光子成像方法进行了探索,提出了基于共聚焦成像原理的、双焦面同时成像的双光子荧光显微成像方法。将入射光束分为两束,通过调节其中一束光的发散和会聚,使得在样品位置形成两个焦点,两个焦点处于不同的轴向位置。通过定制带孔反射镜,分离来自两个焦点的双光子荧光信号,实现两个平面的同时双光子成像。基于这一成像方法,建立了一套双焦面同时成像的双光子荧光显微成像系统。通过光路中的扩束系统可对两焦点之间的间距进行设定。分析了带孔反射镜的厚度、倾斜角度、小孔等参数对双焦面荧光分离的影响。基于LabVIEW编写了系统的成像控制软件。本文进一步描述了带孔反射镜的调试方法,测试了双焦面双光子成像的分辨率,分析了两个焦面成像的信号串扰问题,并通过使两束激发光在横向错位的方法减小通道之间的串扰。测试样本和脑片的成像实验表明,本系统能够实现双焦面同时激发和探测,同步获得两个不同层面的双光子荧光图像。(本文来源于《华中科技大学》期刊2018-05-01）
朱大钊[4]（2018）在《叁维及并行荧光差分超分辨显微方法及系统》一文中研究指出光学衍射极限将常规光学显微术的分辨率限制在230纳米左右,其无法满足纳米尺度观测的需求。虽然电子显微镜、扫描隧道显微镜、原子力显微镜等相关技术可以实现纳米量级分辨率的观测,但是这些技术或者利用了短的波长,或者基于近场探测方法,并没有在根本上突破衍射极限.而且这些方法还有真空、高辐照、导电性样品等限制,无法完成对样品的内部观测或无损观测。因此,突破光学的衍射极限,对纳米光学和生命科学进一步发展具有重大意义。近年来,随着荧光超分辨显微技术的不断发展,打破衍射极限从而提升分辨率已经不再是研究人员和应用工程师的唯一重点,对显微技术及相关仪器的综合性能提升已经成为新的研究方向。这其中包括超分辨系统的成像速度的提升、超分辨维度的扩展、抗漂白性能的提高等等。本文根据矢量光场调控理论和点扩散函数工程技术,将荧光差分超分辨显微术扩展至叁维,在纵向场上打破衍射极限,提高了轴向分辨率;并提出了一种提高荧光差分显微术成像质量的方法,该方法在一定程度上还可以改善饱和荧光差分显微术光漂白现象和光毒性问题。另外,基于“并行”设计思路,提出了结构光照明的宽场荧光差分超分辨显微术,并研究比较了几种基于并行探测的超分辨显微方法。本文的主要内容及创新点包括:第一章,介绍了本文的研究背景,包括显微镜的发展历史,超分辨技术的发展,以及相关商用仪器现状,特别是国内相关仪器的研究动态。第二章,主要介绍了本课题的相关基础研究,包括共聚焦理论的介绍,以及四色共聚焦显微镜和荧光差分显微镜商用仪器样机的研制。第叁章,为本文的第一创新点。提出3D荧光差分显微技术,述了其机理、系统原理及仪器化样机的研制。第四章,主要提出了一种基于上述系统的新的二维荧光差分显微术成像方法解决了传统方法中负值失真的问题。第五章,为本文的第叁创新点,提出了一种并行照明的宽场荧光差分显微术,提高了传统FED的成像速度,描述了其机理及实现方法。第六章,研究比较了几种基于共焦系统及并行探测荧光显微技术,讨论了各自的优缺点。最后一章,对本课题的研究工作进行总结,并指出了未来可能的优化方案和扩展本课题研究的工作方向。(本文来源于《浙江大学》期刊2018-04-13）
王瑜,张长春,姜欢[5]（2018）在《荧光显微图像显示与分析系统》一文中研究指出荧光显微图像的质量受显微成像系统的自身限制,导致所记录的图像中存在不同程度的退化现象,针对此问题,许多增强观测图像质量或对比度的复原与重建算法被提出。在综合分析这些算法的基础上,设计并实现了基于二维图像复原和叁维图像重建算法的荧光显微图像显示与分析系统,本系统的设计旨在将显微图像的二维复原与叁维重建算法集成到一个显示界面中,使图像处理过程更加便利,处理结果更加直观。使用者可以选择不同的内嵌算法来达到不同的目的(去噪,去模糊,3D重建等),也可以通过设置不同的参数,观察其对图像复原的影响。(本文来源于《科技通报》期刊2018年01期）
江浩[6]（2017）在《小型化光片荧光显微成像系统研制及其应用研究》一文中研究指出光片荧光显微成像技术凭借其优异的叁维成像能力、单细胞尺度分辨率、快速成像性能和更低光毒性和光漂白性等优点,目前正被广泛应用于生物医学研究。随着成像应用的深入,光片荧光显微成像系统中存在的问题和不足也亟需研究和解决,包括系统移植性差、商业化光片成像系统价格昂贵、多通道同步光片荧光成像能力不足、样品的操控较为复杂及分辨率和成像视野之间难以调和的矛盾等。本文围绕光片荧光显微成像技术中存在的上述问题进行了研究和优化,设计得到了功能多、用途广泛且与常规倒置荧光显微系统兼容的小型化光片荧光显微成像系统,并通过实际的生物成像应用展示了该系统具有的先进技术和优异性能。具体研究内容包括:首先,基于光片荧光显微成像原理,采用紧凑的照明光路设计及硬件集成化,提出并设计了兼容宽场倒置荧光显微镜的小型化光片荧光显微成像系统。采用图像分割光路设计,提出了双通道同步光片荧光成像技术。根据柱面镜光片生成原理,设计了改变入射光厚度及透镜焦距的照明光片厚度调节机制,满足不同尺寸生物样本的成像需求。活体斑马鱼胚胎叁维荧光成像及心跳血流高速动态成像实验表明,小型化光片荧光显微系统能实现照明光片厚度可调,且在获得高对比度图像同时,轴向分辨率相比于常规宽场荧光显微镜有数十倍提升。然后,研究了基于小型化光片荧光显微成像系统的叁维体像素超分辨算法,推演了实际物理成像过程中的图像退化模型,通过最大似然估计方法,建立了基于叁维图像堆栈序列亚像素位移信息的图像超分辨重建数学模型。提出了空间斜轴扫描技术,发展并研究了分辨率增强光片荧光显微成像系统。通过系统点扩散函数测量及斑马鱼和鼠脑样本的超分辨对比成像实验,验证了叁维超分辨成像系统能在实现4X/0.16低倍物镜的成像视野同时,达到10X/0.4高倍物镜的横向分辨率且叁维成像的轴向分辨率亦有2~3倍提升,以此实现大视野高分辨成像。最后,将微流控技术运用到光片荧光显微成像技术中,提出了基于小型化光片荧光显微成像系统的光流控叁维成像技术。通过光流控叁维成像技术原理分析,研究了样品自扫描光片叁维成像技术实现过程。阐述了光流控芯片制作流程,通过光学侧面平整技术,减少了光信号散射,提高了系统光片成像性能,为光流控技术的应用提供了必要的技术支持。通过微液滴成像实验,实现了微液滴体积尺寸及颗粒浓度的精确量化分析,验证了光流控成像技术的叁维成像能力。(本文来源于《华中科技大学》期刊2017-08-22）
王潇,赵远,杨凤,尹建华[7]（2017）在《基于电光调制器的高速偏振荧光显微系统》一文中研究指出为提高偏振荧光图像序列的获取速度,提出利用电光调制器对激发光的偏振方向进行控制并配合相机记录偏振荧光图像的高速偏振荧光显微系统。对激发光路的偏振畸变进行测量和有效补偿,以确保样本平面激发光偏振方向的精确控制。利用巨型单层囊泡样本对实验系统进行测试,结果表明该系统能够以近视频帧率对分子方向信息进行成像,具备监测动态样本分子方向信息的能力。(本文来源于《光学学报》期刊2017年11期）
史海枫[8]（2017）在《显微荧光测量系统研制及TDSB有机单晶纳米线发光性质研究》一文中研究指出本论文工作搭建了一套显微荧光光谱测量系统,将几种测量采集功能巧妙地融合在一套实验系统中,以TDSB有机单晶纳米线为研究对象,利用该系统并结合稳态荧光光谱技术和时间分辨光谱技术对纳米线的稳态荧光谱和荧光动力学进行了测量,并分析TDSB纳米线的荧光发射特性。本文主要内容如下:搭建了显微荧光光谱测量系统,该光谱测量系统的结构由飞秒激光器、光学多通道分析仪、时间相关单光子计数器与显微光路构成。该光谱测量系统实现了叁大基本功能:(1)微观样品图像采集功能可实现720倍的放大成像;(2)稳态荧光光谱的采集功能可实现400~1000nm范围的荧光采集;(3)瞬态荧光动力学信号采集功能最小时间分辨可至50ps量级;同时该系统在光谱采集过程中还具备较高的空间分辨能力其视场空间分辨最大可至整个TV视野,最小不超过直径20um的圆周范围。分别利用稳态荧光光谱技术、时间分辨光谱技术对TDSB单晶纳米线被DCM掺杂前后的荧光发光特性进行研究。首先,采集了TDSB单晶纳米线被DCM掺杂前后的稳态荧光发射谱。结果表明,纳米线的荧光发射峰从晶体到掺杂体中有所变化,TDSB的荧光特征峰位发生红移,而且在由单晶体到掺有DCM浓度依次为5%、10%、15%的变化过程中,DCM的荧光峰位强度相对于TDSB荧光峰位强度逐步升高,这可能与纳米线中主客体之间的能量传递有关。其次,采集了TDSB单晶纳米线进行DCM掺杂前后的荧光动力学信号。发现TDSB的特征波长处荧光寿命在单晶体中最大,随着DCM掺杂浓度的升高,其荧光寿命呈现递减趋势,而DCM的荧光寿命则随掺杂浓度的升高而呈增加趋势,此结果表明纳米线中存在着主客体间能量传递,并对能量转移效率进行了估算。最后,对掺杂体纳米线的荧光传播损耗性质进行了研究。结果表明,纳米线不同波长的荧光传播损耗系数有所不同,且随波长增加而呈递减趋势;波长固定时荧光传播损耗系数随着掺杂浓度的升高而增加。(本文来源于《河北大学》期刊2017-06-01）
王轶凡[9]（2016）在《基于荧光时空调控的超分辨显微方法与系统研究》一文中研究指出远场光学显微成像技术具有无损、特异性强、穿透深度深等优点,是生物医学研究中的重要工具。然而,由于光学衍射极限的存在,远场光学显微成像技术的分辨率被限制在200nnm左右,无法满足现代生物医学研究的需求。共聚焦显微技术可以有效提高远场光学显微成像技术的分辨率,然而其分辨率依然受到光学衍射极限的限制。荧光显微成像技术具有高信噪比、特异性强、多参量等优点,特别适用于长时程生物样品的观测。荧光显微的“选择性标记,选择性激发”的成像特点,理论上可以突破衍射极限的限制。因此,基于荧光理论的超分辨显微术是远场光学超分辨显微技术中的代表性技术。然而,现有的超分辨技术仍存在很多问题,例如分辨率不够高、系统复杂、样品适用范围窄、成像速度慢等。本论文基于荧光能级理论与共聚焦技术,通过对荧光进行时空调控,旨在获取分辨率更高、系统更加简化、对荧光样品适用范围更广、更多元的光学超分辨显微方法和系统,实现荧光样品的亚百纳米分辨率成像。主要工作和创新点如下：(1) 提出了两种基于探测点扩散函数调制的超分辨方法和系统：通过对普通共聚焦系统进行简单的改造,以及对荧光的“虚拟空间调控”,基于探测点扩散函数调制的超分辨方法和系统具有分辨率高、实时成像、信噪比高、系统结构简单、样品适用范围广等优点。(2) 基于时间门控技术和基于受激辐射的荧光时空调控技术,提出了一种离线式时间门控STED超分辨系统；同时利用荧光寿命分布,创新性地提出了一种基于荧光寿命分布的光斑对准方法：本系统获得38nm-50nm的高分辨率,同时相对于普通STED,系统得到了大大的简化,所需受激辐射光强也大大减弱。(3) 设计并搭建了一套基于STED和FED双模式快速扫描超分辨显微系统：创造性地将STED和FED两类超分辨技术集成在同一套系统中,本系统具有样品适用范围广、成像速度快、分辨率高等特点,系统STED模式可以获得110nm左右分辨率,FED模式可以获取140nnm左右分辨率。(4) 研究了STED系统中抗漂白封片荆、颗粒样品、生物样品的相关制备方法,对于缓解STED方法中样品的漂白问题有重要意义。(5) 提出了一种共聚焦系统下基于荧光漂白与荧光随机定位超分辨方法：针对荧光显徽成像中的漂白问题,“变废为宝”。本方法采用普通的共聚焦结构,有非常高的应用意义。基于荧光漂白与荧光随机定位超分辨方法具有高分辨率、样品适用范围广、系统结构简单等优点。(本文来源于《浙江大学》期刊2016-06-15）
叶健[10]（2016）在《一种便携荧光显微影像系统的设计与应用研究》一文中研究指出目前胆囊切除术是治疗胆道结石病等胆道系统疾病的常规手术流程。但是手术过程中,当医生遇到胆囊管过短,或者胆道粘连严重,胆道系统的解剖异常等情况时,容易对胆道结构产生误识别,从而造成胆道系统的损伤。在本文中,针对上述问题我们提出了一种便携式荧光显微成像系统,可以实时清晰地显示胆囊叁角结构的细节,从而防止胆囊切除手术过程中对胆道结构误认而造成的医源性胆道损伤的发生。该系统由光源模块,CMOS摄像头,树莓派卡片电脑和5英寸的LCD屏组成。具体地,光源模块是由690纳米和850纳米的LED阵列组成,CMOS摄像头按照时序依次获取荧光图像和背景图像。该便携荧光显微影像系统的软件构建是基于树莓派平台的Linux环境使用Python编程,调用OpenCV库进行图像处理与显示。实验测试中,选择吲哚菁绿(ICG)作为荧光造影剂,并与商业Xenogen IVIS系统对比在不同浓度下的ICG水溶液的荧光强度的探测能力。系统的空间分辨率用1951 USAF分辨率标靶进行测量,系统的动态响应用自动位移平台来定量评价。最后,我们在小鼠的胆管模型上验证了系统的技术可行性,模拟进行正确和不正确的胆囊切除术。实验结果表明,该系统可以观察到胆囊管,胆总管及肝胆管之间的汇合处的清晰结构,这表明该系统是指导胆囊切除术的潜在方法。该便携式荧光显微影像系统的成本在2000元左右,在资源有限的地区有很大的推广潜力和价值。(本文来源于《中国科学技术大学》期刊2016-05-31）
荧光显微系统论文开题报告
（1）论文研究背景及目的
此处内容要求：
首先简单简介论文所研究问题的基本概念和背景，再而简单明了地指出论文所要研究解决的具体问题，并提出你的论文准备的观点或解决方法。
写法范例：
为了拓展荧光辐射差分(Fluorescence Emission Difference,FED)显微术的应用,使得该方法可以同时对生物样品的不同组织结构进行超分辨成像,本文对双色FED显微系统展开了研究。FED的基本原理是将实心光斑扫描得到的共焦显微图像减去空心光斑扫描得到的负共焦图像,以此获得超分辨显微图像。在对单色FED显微系统进行研究后,本文提出了一种可行的双色FED显微成像系统方案。实验结果表明,在488 nm和640 nm激发光下,该系统在荧光颗粒上分别实现了135 nm和160 nm的空间分辨率,另外也能对生物样品的不同组织进行多色同时超分辨显微成像,满足了实际应用的要求。
（2）本文研究方法
调查法：该方法是有目的、有系统的搜集有关研究对象的具体信息。
观察法：用自己的感官和辅助工具直接观察研究对象从而得到有关信息。
实验法：通过主支变革、控制研究对象来发现与确认事物间的因果关系。
文献研究法：通过调查文献来获得资料，从而全面的、正确的了解掌握研究方法。
实证研究法：依据现有的科学理论和实践的需要提出设计。
定性分析法：对研究对象进行“质”的方面的研究，这个方法需要计算的数据较少。
定量分析法：通过具体的数字，使人们对研究对象的认识进一步精确化。
跨学科研究法：运用多学科的理论、方法和成果从整体上对某一课题进行研究。
功能分析法：这是社会科学用来分析社会现象的一种方法，从某一功能出发研究多个方面的影响。
模拟法：通过创设一个与原型相似的模型来间接研究原型某种特性的一种形容方法。
荧光显微系统论文参考文献
[1].张鑫.高通量基因测序荧光显微成像光学系统研究[D].中国科学院大学(中国科学院长春光学精密机械与物理研究所).2018
[2].张智敏,匡翠方,王子昂,朱大钊,陈友华.双色荧光辐射差分超分辨显微系统研究[J].中国光学.2018
[3].李培.基于共聚焦原理的双焦面双光子荧光显微成像系统研究[D].华中科技大学.2018
[4].朱大钊.叁维及并行荧光差分超分辨显微方法及系统[D].浙江大学.2018
[5].王瑜,张长春,姜欢.荧光显微图像显示与分析系统[J].科技通报.2018
[6].江浩.小型化光片荧光显微成像系统研制及其应用研究[D].华中科技大学.2017
[7].王潇,赵远,杨凤,尹建华.基于电光调制器的高速偏振荧光显微系统[J].光学学报.2017
[8].史海枫.显微荧光测量系统研制及TDSB有机单晶纳米线发光性质研究[D].河北大学.2017
[9].王轶凡.基于荧光时空调控的超分辨显微方法与系统研究[D].浙江大学.2016
[10].叶健.一种便携荧光显微影像系统的设计与应用研究[D].中国科学技术大学.2016
论文知识图
