Н. А. ТАЛАЙКОВА1, А. Л. КАЛЬЯНОВ1, В. В. ЛЫЧАГОВ1, В. П. РЯБУХО1,2, Л. И. МАЛИНОВА3

1Национальный исследовательский Саратовский государственный университет

2Институт проблем точной механики и управления РАН, Саратов

3Саратовский НИИ кардиологии Росмедтехнологий

ДИФРАКЦИОННЫЙ ФАЗОВЫЙ МИКРОСКОП
С НИЗКОКОГЕРЕНТНЫМ ИСТОЧНИКОМ
ДЛЯ ИССЛЕДОВАНИЯ ФАЗОВЫХ ОБЪЕКТОВ

В работе описан дифракционный фазовый микроскоп (ДФМ), его оптическая схема и принцип обработки регистрируемых интерферограмм. Предложен лабораторный макет ДФМ для изучения фазовых объектов. В работе показана возможность изучения биологических объектов на примере эритроцитов в мазке крови.

В некоторых современных оптических микроскопах используются оптические схемы различных интерферометров, которые чувствительны к акустическим шумам [1]. Эта работа основана на дифракционной фазовой микроскопии [2], которая устойчива к внешним вибрациям. Этот метод предназначен для исследований прозрачных фазовых объектов, например, в биологических и медицинских исследованиях [2].

Схема дифракционного фазового микроскопа представлена на рис. 1. Дифракционный фазовый микроскоп представляет собой обычный оптический микроскоп, вместо окуляра которого установлен дифракционный фазовый модуль. Дифракционный фазовый мод линзы, пространственный фильтр и цифровую камеру. Прошедший через дифракционную решетку свет формирует дифракционные порядки, из которых 2 проходят через пространственный фильтр и интерферируют между собой. Один из них содержит полную информацию об объекте, представляя собой объектное плечо интерферометра, второй фильтруется пространственным фильтром и содержит только низкочастотные пространственные компоненты, являясь опорным плечом. В плоскости считывающего детектора свет обоих прошедших дифракционных порядков накладывается и интерферирует.

НЕ нашли? Не то? Что вы ищете?

Рис. 1. Оптическая схема дифракционного фазового микроскопа: MO – микрообъектив,
G – дифракционная решетка, L1 и L2 – линзы,
CMOS – детектор

Рис. 2. Изменение оптической толщины клетки крови

В рассматриваемой схеме дифракционного фазового микроскопа регистрируется изменение фазового набега в объектном плече интерферометра относительно опорного. В области объекта наблюдается изгиб интерференционных полос. К интерференционной картине были применены алгоритмы преобразования Гильберта [3] и развертки фазы. Полученный фазовый портрет описывает изменение оптической толщины (ИОТ) исследуемого объекта. По рассчитанному фазовому портрету было определено изменение оптической толщины эритроцита вдоль центра клетки. График зависимости ИОТ от пространственной координаты представлен на рис. 2.

Метод дифракционной фазовой микроскопии может применяться для диагностики функционального состояния биологических структур и в исследовательских целях.

Список литературы

1. Lychagov V. V., Ryabukho V. P., Kalyanov A. L., Smirnov I. V. Polychromatic low-coherence interferometry of stratified structures with digital interferogram recording and processing. Journal of Optics. 2012. V.14. No.1. P.

2. Bhaduri B., Pham H., Mir M., Popescu G. Diffraction phase microscopy with white light. Opt. Lett. 2012. V.37. N.6. P..

3. Ikeda T., Popescu G., Dasari R., Feld M. Hilbert phase microscopy for investigating fast dynamics in transparent systems. Opt. Lett. 2005. V.30. N.10. P..