Quantitative Phase Microscopy and Tomography: Techniques Using Partially Spatially Coherent Monochromatic Light
Ilościowa mikroskopia fazowa (QPM) stała się ważną techniką obrazowania w biologii do badania komórek i tkanek. QPM jest optyczną interferencyjną lub holograficzną techniką mikroskopową, w której wejściowa wiązka światła jest dzielona na dwie wiązki, z których jedna przechodzi przez obiekt, a druga działa jako wiązka odniesienia.
Niniejsza książka rozwija i opisuje najbardziej zaawansowane techniki QPM i techniki obrazowania obliczeniowego wykorzystujące częściowo przestrzennie spójne światło monochromatyczne zamiast wysoce spójnych laserów. Wykorzystanie częściowo spójnego światła jako źródła światła zamiast tradycyjnego lasera znacznie poprawiło wyniki obrazowania QPM. Techniki obrazowania, które zostaną omówione, obejmują QPM bez plamek, zarówno pozaosiowe, jak i interferometryczne konfiguracje wspólnej ścieżki, mikroskopię fazową ze strukturalnym oświetleniem (SIPM), nanoskopię opartą na chipach, uczenie maszynowe, głębokie uczenie się i sztuczną inteligencję (AI) w mikroskopii fazowej i OCT oraz wielospektralną i hiperspektralną mikroskopię fazową. Opisane w tej książce techniki QPM wolne od szumów koherentnych prowadzą do poprawy o rząd wielkości przestrzennej czułości fazowej, iloczynu szerokości pasma i wysokiej czasowej stabilności fazowej. Technika ta została wykorzystana do precyzyjnego QPM plemników, makrofagów, komórek śródbłonka zatok wątrobowych, komórek nowotworowych i krwinek czerwonych. Wykazaliśmy, że częściowo spójne przestrzennie światło monochromatyczne jest najbardziej odpowiednim źródłem do precyzyjnego QPM.
Tekst jest bardzo przydatny dla biologów, inżynierów optyków, naukowców zajmujących się optyką, badaczy pracujących w QPM i OCT oraz studentów studiów magisterskich i podyplomowych.
Kluczowe cechy
⬤ Przedstawia postępy w ilościowej mikroskopii fazowej i zastosowaniach dla informacji ilościowych.
⬤ Zawiera strategie generowania przestrzennie częściowo spójnego światła monochromatycznego.
⬤ Przedstawia wolne od artefaktów koherencji pozaosiowe i wspólne konfiguracje ścieżki QPM oraz różne algorytmy, takie jak transformata Fouriera i techniki analizy prążków przesunięcia fazowego do rekonstrukcji fazy.
⬤ Opisuje postępy w QPM i optycznej koherentnej tomografii (OCT), takie jak uczenie maszynowe, metoda wektorów nośnych i architektura sztucznej inteligencji do analizy fazowej.
⬤ Zawiera wyniki eksperymentalne dotyczące systemów QPM z częściowo spójnym przestrzennie światłem ze znaczną poprawą czułości przestrzenno-fazowej i dokładności pomiaru fazy w porównaniu do spójnego światła laserowego.
⬤ Zawiera bezznakową analizę ilościową różnych komórek biologicznych i tkanek, takich jak plemniki, makrofagi, komórki zatok wątrobowych i komórki nowotworowe.
⬤ Zawiera futurystyczne, wolne od plamek, wielospektralne i hiperspektralne techniki QPM.