Разработка метода и аппаратно-программных средств для исследования спектральных свойств и амплитудно-фазовой структуры микрообъектов на основе акустооптической фильтрации излучения в двухкомпонентном интерферометре общего пути
В настоящее время идет активное развитие приборов и методов для исследования процессов, протекающих в биологических клетках и тканях. Для наблюдения исследуемых образцов в микроскопах, работающих на просвет, необходимо провести процедуру пробоподготовки. В гистологии один из самых распространённых методов окраски является окраска гематоксилином и эозином. В результате окраски клетки гибнут, следовательно, наблюдение процессов, происходящих в клетках в режиме реального времени, становится невозможным. Кроме того, некоторые структуры не поддаются окрашиванию, и, следовательно, идентификация структурных изменений, произошедших в образце затруднена. Для решения этих задач пользуются другими способами визуализации, например, методами количественной фазовой микроскопии. Количественная фазовая микроскопия позволяет получать информацию не только об амплитуде, но и о фазе волны, прошедшей через исследуемый образец.
В рамках проекта РФФИ № 18-38-20057 был разработан модуль для количественной фазовой микроскопии на основе нового двухкомпонентного интерферометра общего пути со спектральной селекцией излучения (рис. 1). С помощью этого модуля были получены фазовые карты различных биологических и технических образцов.
Внешний вид установки для мультиспектральной цифровой голографии на основе разработанного интерферометра общего пути
Зарегистрированные интерферограммы и восстановленные фазовые карты эритроцита человека на разных длинах волн
Рис. 1. Схема разработанной установки для мультиспектральной количественной фазовой микроскопии: ИИ – широкополосный источник излучения, К – коллиматор, АОФ – акустооптический перестраиваемый фильтр, Л – линза, О – объект, МО – микрообъектив, ТЛ – тубусная линза, Л11, Л12 – линзы f=20 мм, Л2 – линза f=50 мм, ПИ – приемник излучения
Благодаря простоте юстировки, надежности, компактности и другим достоинствам данный интерферометр может стать базовым компонентом многих измерительных систем. В ближайшее время планируется реализовать предложенную схему в виде универсального компактного съемного модуля для любого микроскопа, работающего на просвет. Дополненный таким модулем и перестраиваемым акустооптическим фильтром, микроскоп может обеспечивать получение информации о спектральных свойствах и фазовой структуре микрообъектов (рис. 2). Помимо биомедицины, разработанный модуль может найти применение в других областях, например, в материаловедении (анализ тонких пленок, покрытий и пр.) или научных исследованиях (анализ формы и внутренней структуры разнообразных микрообъектов).
Рис. 2. Разработанный модуль для мультиспектральной фазовой визуализации, установленный в микроскоп проходящего света
В ходе выполнения проекта исследованы схемы исследования микрообъектов на основе разработанного двухкомпонентного интерферометра общего пути с различными источниками (лазеры, трехволновой лазерный на основе параметрической генерации, плазменный широкополосный, ламповые и светодиодные) и приемниками (цветные и монохромные видеокамеры) излучения.