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数字全息显微术理论研究与实现

作　者: 董可平
导　师: 钱晓凡
学　校: 昆明理工大学
专　业: 物理电子学
关键词: 数字全息术数字全息显微术像面全息全息放大全息显微镜相位重构细胞相位检测
分类号: TN26
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 309次
引　用: 2次
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内容摘要

数字全息显微术是一种基于数字全息成像原理发展出的新型显微技术。它能同时获得再现光波的强度和相位分布。而且，数字处理过程可以校正由透镜及光路其它部分引起的光学像差。用这种技术能够快速获得样本的动态信息，并且不会对样本造成损害。数字全息显微术在显微领域中拥有广泛的前景，它可以被用于生物细胞观测，微观粒子成像和跟踪、聚合物粒子生长检测，微机电和微电路的检测等多个领域。本文从数字全息技术的基本理论出发，阐述了数字全息显微术的各种放大原理。对数字全息具体实验中应考虑的各种条件做了认真细致的分析研究。讨论了全息放大和全息显微镜两种主要的全息显微手段，并重点研究了预放大数字像面全息显微术。实验上结合四步相移和数字像面全息术，记录并再现了新鲜洋葱表皮细胞的光场分布，最后通过相位误差补偿和相位展开处理获得了样本细胞的三维形貌结构。本论文的主要创新工作如下：1、从基元全息图出发论述了全息放大的基本原理，推出了放大率公式和像的位置公式。给出了实现全息放大的三个途经：缩放全息图；短波长记录，长波长再现；选择合适的参考光和再现光波面的曲率半径。通过计算机模拟和实验实现论证了这三种全息放大方法的可行性。2、分析研究了预放大数字像面全息显微术，理论上推得像面全息图的数学表达式。使用像面全息不仅可以省略全息再现中的衍射过程，简化全息步骤，而且还减小了衍射再现过程中误差的引入。

全文目录

摘要  4-5
ABSTRACT  5-9
第一章绪论  9-17
  1.1 显微技术简述  9-12
    1.1.1 光学显微镜  9-11
    1.1.2 电子显微镜  11
    1.1.3 扫描隧道显微镜  11-12
    1.1.4 扫描探针显微镜  12
  1.2 数字全息显微术研究现状及发展动态  12-15
  1.3 本论文主要的研究内容  15-17
第二章数字全息术基本原理  17-34
  2.1 光波的标量衍射理论  17-20
  2.2 数字全息的记录与再现  20-25
    2.2.1 数字全息的波前记录和再现  21-23
    2.2.2 数字全息的再现算法  23-25
  2.3 数字全息的实验条件分析  25-32
    2.3.1 参考光和物光的夹角选择  25-27
    2.3.2 记录距离选择  27-28
    2.3.3 不同记录光路对记录介质分辨率的要求  28-32
  2.4 数字全息再现像质量的提高  32-33
  2.5 小结  33-34
第三章数字全息显微术  34-64
  3.1 引言  34-35
  3.2 数字全息放大  35-42
  3.3 全息显微镜  42-44
    3.3.1 预放大全息显微镜  42-43
    3.3.2 后放大全息显微镜  43-44
  3.4 预放大数字像面全息显微术  44-46
    3.4.1 全息图记录  44-45
    3.4.2 数字再现  45-46
  3.5 相移术及相位提取  46-51
    3.5.1 四步相移及相位提取方法  46-48
    3.5.2 相移误差的消除  48-51
  3.6 孔径切趾术在数字全息显微中的应用  51-54
  3.7 实验分析  54-62
    3.7.1 数字全息放大  54-57
    3.7.2 预放大数字像面全息  57-62
  3.8 小结  62-64
第四章总结与展望  64-66
致谢  66-67
参考文献:  67-73
附录A  73

数字全息显微术理论研究与实现

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