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光谱如何成像?

发布时间:2023-04-24
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光谱成像是从物体获取空间和时间数据信息以获取信息的科学技术。目前,数字成像是最先进和适用的方法,它使用数码相机记录数据,例如电荷耦合器件(CCD)。

光谱成像是从物体获取空间和时间数据信息以获取信息的科学技术。目前,数字成像是最先进和适用的方法,它使用数码相机记录数据,例如电荷耦合器件(CCD)。

在生物学研究中,图像可以通过光学显微镜等普通光学方法测量,也可以通过提供有关物体的额外物理或化学信息的更先进的方法测量;示例包括光学相干断层扫描和寿命成像。由于光谱成像的广泛使用,我们将以下讨论限制在光学显微镜,主要是在可见光范围内。

图像的质量决定了可以从中提取的信息量,下表描述了表征所采集图像的最常见参数:

1个空间分辨率决定了对象中最接近的可区分特征。它主要取决于波长 (λ)、物镜的数值孔径 (NA)、放大倍率和阵列检测器(通常是 CCD 相机)的像素大小。后两者之所以起作用,是因为它们决定了必须足够高才能实现全分辨率的采样频率。空间分辨率还取决于信号质量。

2个最低可检测信号取决于检测器的量子效率(越高越好)、系统的噪声水平(越低越好)、光学器件的 NA(越高越好)以及光学器件的质量。这在光子数量有限或可用于测量的总时间有限(例如,由于氧气引起的荧光猝灭或活细胞成像)的应用中尤为重要。

3个所采集数据的动态范围决定了可以在图像中检测到的不同强度级别的数量。它取决于每个像素的最大可能电子数和最低可检测信号(基本上是这两个值的比率)。然而,如果测得的信号很低,以至于与像素相关联的 CCD 阱仅被部分填充,则动态范围将相应地受到限制。例如,如果 CCD 阱仅达到其最大容量的 10%,则动态范围将降低至其标称值的 10%。

4个视野 (FOV) 决定了可以成像的最大区域。

5个其他参数包括曝光时间范围(通常由检测器确定)和 CCD 像素的合并以获得灵敏度(通过权衡空间分辨率)。

本文标签: 成像光谱

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