Нова технология за многократно увеличение на разделителната способност на обикновените оптични микроскопи

В края на миналата седмица инженерите от Калифорнийския технологичен институт в САЩ представиха евтин метод за трансформиране на обикновен оптичен микроскоп в мощна система със значително по-висока резолюция и отчетливост на изображението, без да се намалява ъгловата апертура. Подобни прибори са изключително полезни в медицинските лаборатории и учебните заведения.

Физическите свойства на лещите значително ограничават качеството на изображението, получено от обикновен оптичен микроскоп. За да се намали аберацията се налага използването на система от специализирани лещи, което силно оскъпява микроскопа, като се налага да се прави компромис между висока резолюция и малко поле на наблюдаване или широк ъгъл на наблюдение при ниска детайлност на изображението.

Да се избегнат оптичните ограничения и да се получи система с висока резолюция и едновременно с това широк ъгъл на обзор е станало възможно чрез компютърен алгоритъм, обработващ визуалните данни.

Новата технология работи по следния начин: системата получава около 150 различни изображения на образеца, последователно осветяван от един от множеството светодиоди. По този начин се създава картина на светлинното поле на образеца, при която се описва не само интензивността на светлината, получена от определена точка, но и нейната фаза, която е свързана с ъгъла на падане на светлината. Използвайки тази информация става възможно обединяването на тези 150 изображения в едно, но с коригирана аберация и висока резолюция. Новият метод е наречен „Птихографична микроскопия на Фурие (Fourier ptychographic microscopy (FPM)) и позволява получаването на гигапикселни изображения за образец с площ 120 мм² с пространствена резолюция 0,78 микрона.

Цената на светодиодния масив възлиза само на $200. Всичко останало върши компютъра, използвайки новия алгоритъм.