研究在提高其空間分辨率 、穿透深度、活細胞成像能力和單分子成像方法上取得了顯著進展。具有高空間分辨率的單分子成像方法都采用軸向聚焦鎖定(如全內反射模式的紅外激光)和橫向校正方法(如熒光標記)的組合。以高準確度(~1nm)執行的實時三維聚焦鎖定將來自單個熒光事件的光子收集z大化，并且與沒有主動穩定的標準方法相比，定位精度提高了>10 倍。不準確或緩慢的主動校正會導致漂移，降低定位精度并顯著降低原位分辨率(即使在過濾或分組等分析后處理之后也是如此)。通過結合光學捕獲和優化單個發射器的x/y位置和寬度 (z)，已將具有納米精度的實時聚焦鎖定應用于體外樣品。與細胞成像兼容的新發展依賴于基準點(f ...

維納米結構的空間分辨率甚至能與STED-inspired的雙光子3D激光納米打印相媲美。系統基本組成：a、激光二極管(L405P150,Thorlabs)安裝在溫控制支架上(LDM56/M, Thorlabs)。二極管的溫度由熱電冷卻器控制器(TED200C, Thorlabs)控制。b、一個焦距8mm的非球面鏡片(A240TM-A,Thorlabs)將激光二極管的光束準直輸出。c、焦距40mm平凸透鏡(LA1422-A,Thorlabs)對光束聚焦后穿過直徑10微米的針孔(P10C,Thorlabs)。d、由焦距75mm的消色差透鏡(AC254-075-A, Thorlabs)對光束準直。e ...

體內以細胞級空間分辨率和毫秒級時間分辨率對三維大腦回路中的神經元活動進行光學記錄對于探測大腦中的信息流至關重要。通常使用多光子顯微鏡對神經元活動進行大規模體內成像，以破譯動物行為過程中分布式大腦回路中的神經編碼和處理。然而，傳統掃描顯微鏡很難應對在毫秒時間尺度上運行的神經元回路的三維結構(因為體積和毫秒采集難以協調)。體積多平面成像僅限于低采樣率和低軸向采樣密度，因為體素采集最終受到激光脈沖率的限制。空間激發多路復用改進了三維采樣，但廣泛的多路復用通過背景熒光的積累降低了信噪比(SNR)，并加劇了大腦發熱。雖然隨機存取多光子顯微鏡允許在三個維度上快速光學訪問神經元目標，但該方法在記錄行為動物( ...

情況下實現高空間分辨率仍然具有挑戰性。一種減少劑量并仍然實現高空間分辨率的有前途的方法是X射線鬼成像，它使用由高密度材料制成的單像素但高效的直接X 射線探測器。然而，目前所有現有的X射線鬼成像準則都無法實現相位對比，并且圖像重建質量低。在這里，作者提出了一種有效的方法，該方法利用結構化探測單像素成像來產生具有相位對比度、準確性和高保真度的X射線鬼像。由此產生的X射線相襯鬼像提供了關于樣品中密度變化的準確信息，并明顯地渲染了在 X射線衰減對比度下不可見的邊緣。這種使用 X 射線進行相襯鬼成像的演示有可能將X射線鬼成像從niche技術提升為常規應用方法。作者：Margie P. Olbinado, ...

影具有無創、空間分辨率高、無電離輻射等多種優勢，為子宮異常和宮內病變提供了一種很有前景的診斷方法。此外，膀胱也是泌尿系統中的一個中空器官，負責儲存和控制尿液。膀胱熒光成像有助于精確監測容量變化，這可能與包括貯積障礙在內的下尿路癥狀有關。圖6顯示了NIR-IIx熒光成像精確顯現了體內的深層細節，具有推動臨床醫學成像的強大潛力。(4) 通過 NIR-IIx 區域周圍的熒光寬視野顯微鏡進行大深度斷層掃描。用戶友好的熒光寬視場顯微鏡作為一種經典技術，經常用于細胞或組織切片成像。近年來，寬視場顯微鏡的成像窗口已轉移到NIR區域。如今，NIR-II熒光寬視場顯微鏡已成功穿透~800μm的大腦深度。然而，盡 ...

透鏡，并以高空間分辨率恢復圖像，但視野受掃描儀偏轉角的限制。另一種方法為寬場照明，使用多芯光纖或光纖束進行檢測，其中纖芯傳輸場景的圖像像素。在這種情況下，由于纖芯之間的串擾和像素化偽影，圖像質量會下降。此外，減少纖芯的數量可以縮小體積，但視野會隨之變小，同時上述效果(串擾和像素化偽影)變得更加明顯。此外，基于寬場照明和使用微透鏡成像的手持顯微鏡zui近已被證明用于自由移動小鼠的大腦成像。但是，不管采用何種不同的方法，大多數方法使用的頭端透鏡都在成像探頭的小型化與其成像性能之間進行了權衡。微型化的物理尺寸限制是腦成像的一個特殊問題，因為探針植入不可避免地會破壞此類研究旨在了解的復雜神經回路。zu ...

，并且重建的空間分辨率比傳統折射光學低一個數量級。此外，現有的學習去卷積方法僅限于標準編碼器-解碼器架構的變體，例如U-Net，并且通常無法推廣到實驗測量或處理大像差。近來提出了一些新的成像器，如單光學元件相機、無透鏡相機等。單光學元件替代多個光學元件的堆疊，減小了尺寸，但是由于低衍射效率，其成像性能無法與商用成像器相比。即使其最成功的案例也由于焦距大于10mm使得小型化失敗。無透鏡相機用振幅掩膜替代光學元件來縮小尺寸，但是空間分辨率嚴重受限，采集時間變長。當前不足：目前各種逆向設計技術已經被用于meta-optics的設計。但是由于內存要求過高，現有的端到端優化框架無法擴展到大孔徑尺寸，并且 ...

FOV) 和空間分辨率）上減小了體積采集時間，從而使 LFM 成為生物系統高速體積成像的有效工具之一，并具有低光損傷的特點。新的 LFM 技術已經證明了其能夠應用于功能性腦成像，在數十至數百微米的深度保持細胞級空間分辨率，體積采集時間為 10 毫秒級。甚至，該方法zui近已被證明用于觀察單細胞標本的結構和動力學，具有接近衍射極限的三維空間分辨率、數微米的成像深度（足以覆蓋單個細胞的大部分體積），以及毫秒級的采集時間。對于傳統的 LFM，微透鏡陣列 (MLA) 放置在寬視場顯微鏡的原生像平面 (native image plane, NIP) 上，并且光學信號以欠采樣方式記錄在 MLA 后焦平面 ...

法，可以以高空間分辨率對活體樣本在三個維度進行成像。然而，它們需要記錄大量二維圖像來產生三維體積，并且時間分辨率因相機需要采集多幀而受到影響。光場顯微鏡 (light-field microscopy, LFM) 已成為瞬時體積成像的首選技術。它通過將瞬態三維光場信息記錄在單個二維相機幀上，然后通過后處理恢復三維光場分布。由于 LFM 提供僅受相機幀速率限制的高速體積成像，它在各種應用展示了它的能力，例如神經元活動的記錄和體模中心臟動力學的可視化。當前不足：盡管LFM體積成像速度快，且取得了不少進展。但是由于其空間分辨率存在分辨率不均勻和分辨率低的缺點，以及重建速度慢、重建圖像存在偽影等問題， ...

0微米、橫向空間分辨率(d) 為 ~1 微米的 MPLSM 系統。給定條件為光源波長為1040 nm （對應于我們的 Yb:KGW 激光振蕩器），我們希望選擇一個滿足所需空間分辨率的物鏡，以及一對滿足在所需 FOV 上形成圖像的中繼透鏡。首先，讓我們根據空間分辨率的要求來選擇一個物鏡。雖然物鏡的特性將在第6節后面詳細討論，但我們注意到，在緊密聚焦激發光的雙光子激發下，橫向空間分辨率可以用對物體區域中強度分布的高斯擬合來很好地描述。空間分辨率為照明點擴散函數的平方的最大強度的1∕e半徑，定義為：其中，λ為照明光的波長，NA為物鏡的數值孔徑。我們將成像系統的橫向空間分辨率定義為IPSF2的1∕e2 ...