| Περίληψη |
Για περισσότερο από τρεις αιώνες, η οπτική μικροσκοπία αποτέλεσε τη βάση όλων των βιολογικών μελετών και ανακαλύψεων και της επικρατέστερης μεθόδου για την υψηλής ανάλυσης απεικόνιση βιολογικών ιστών. Ωστόσο, η μικροσκοπία και η οπτική απεικόνιση γενικά περιορίζονται πολύ από τις ανομοιογένειες βιολογικών ιστών, οι οποίες εκδηλώνονται ως τυχαίες διακυμάνσεις του δείκτη διάθλασης, και επηρεάζει την διάδοση φωτός μέσω των δειγμάτων αυτών. Γι’ αυτό, προσαρμοστικά οπτικά και η μέθοδος διαμόρφωση μετώπου κύματος έχουν χρησιμοποιηθεί για τη βελτίωση των συστημάτων απεικόνισης και για την απεικόνιση εσωτερικών χαρακτηριστικών σε συμπαγή δείγματα. Ακόμα, μια διαφορετική εφαρμογή της τεχνικής διαμόρφωσης μετώπου κύματος είναι ο έλεγχος της διάδοσης του φωτός μέσω διαχεόντων δειγμάτων, κυρίως όπως, ανισοτροπικών φωτονικών δομών, για την βελτίωση ακτινοβόλησης και τον έλεγχο εισόδου και εξόδου συστημάτων απεικόνισης. Σε τέτοιες περιπτώσεις η χρήση οπτικών στοιχείων, όπως η συσκευή χωρικής διαμόρφωσης φωτός (SLM) σε συνδυασμό με τις προαναφερόμενες φωτονικές δομές σκέδασης, αποτελούν νέα οπτικά στοιχεία που αναφέρονται ως αδιαφανείς φακοί.
Αρχικά, το SLM διαμορφώνει τη φάση του προσπίπτοντος κύματος μέσω ενός υπολογιστή ανάλογα με την καταγραφόμενη ένταση της προκύπτουσας εικόνας στη κάμερα προκειμένου να αντισταθμιστούν οι διαφορές των οπτικών διαδρομών καθώς το φως διαδίδεται μέσω διαχεόντων δειγμάτων. Αυτή η διαδικασία μας επιτρέπει να εκμεταλλευτούμε τη συμφωνία των λίγων φωτεινών ακτινών του διαδιδόμενου φωτός μέσα από διαχέον δείγμα και να χειριστούμε το φως ανάλογα με τις συγκεκριμένες απαιτήσεις, που έχουμε (π.χ. εστίαση ή δημιουργία φύλλου φωτός).
Στην παρούσα εργασία μελετήσαμε αρχικά τη σκέδαση φωτός που προκύπτει από συνηθισμένα διαχέοντα δείγματα, όπως απλά διαχέοντα δείγματα γυαλιού, το πέταλο ενός λουλουδιού και ένα λευκό χαρτί και χρησιμοποιώντας την τεχνική διαμόρφωσης μετώπου κύματος, δημιουργήσαμε μια έντονη εστίαση φωτός. Στη συνέχεια χρησιμοποιήσαμε τις ειδικές ανισοτροπικές φωτονικές δομές με διάφορες αδιαφάνειες, έτσι ώστε να διαχέουν το φως και να δημιουργούνται εικόνες με μοτίβα κηλίδων στη κάμερα. Χρησιμοποιώντας αυτές τις ανισοτροπικές φωτονικές δομές σε συνδυασμό με τη τεχνική διαμόρφωσης μετώπου κύματος, μπορέσαμε να δημιουργήσουμε εστιασμένα φύλλα φωτός. Έπειτα, διεξήχθη διεξοδική μελέτη για τον χαρακτηρισμό των διαφορετικών φύλλων φωτός ως προς το πλάτος και τη χωρική επέκταση τους. Σκοπός αυτής της διαδικασίας ήταν να βρεθούν οι συγκεκριμένοι παράμετροι που θα μας οδηγήσουν σε ένα κατάλληλο φύλλο φωτός που θα βελτίωνε ενδεχομένως τη συμβατική μικροσκοπία φθορισμού φωτός φύλλου. Στο μέλλον ένας κατάλληλος αδιαφανής κυλινδρικός φακός θα μπορούσε να αντικαταστήσει τα συνηθισμένα οπτικά και να επιτρέψει τη βαθύτερη και καλύτερης ανάλυσης απεικόνιση μέσα σε βιολογικά δείγματα χρησιμοποιώντας τη μικροσκοπία φθορισμού φύλλου φωτός.
|
Developing and optimizing light sheet microscopy using opaque lenses and wave front shaping
