Het Nationaal Instituut voor Informatie- en Communicatietechnologie (NICT), Tohoku-universiteit, Toin Universiteit van Yokohama, en Japan Science and Technology Agency (JST) zijn erin geslaagd een scanloos high-speed holografisch fluorescentiemicroscopiesysteem met submicronresolutie voor een 3D-ruimte te ontwikkelen. Het systeem is gebaseerd op digitale holografie.

Het ontwikkelde microscopiesysteem heeft een algoritme om in minder dan 1 milliseconde 3D-informatie van fluorescerende objecten te verkrijgen voor scanloze 3D-metingen. Scanless 3D-detectie met submicron-resolutie en kleurgemultiplexte holografische fluorescentiebeeldvorming zijn aangetoond met behulp van het algoritme. Het microscopiesysteem zal verder worden ontwikkeld om holografische 3D-filmdetectie van specimens met onsamenhangend licht te bereiken.

Deze prestatie is gepubliceerd in Optica Letters als open access paper op 29 januari, 2021.

Het scanloze high-speed holografische fluorescentiemicroscopiesysteem dat wordt weergegeven in figuur 1 is geconstrueerd op basis van digitale holografie en is van toepassing op de detectie van onsamenhangend licht zoals fluorescentielicht en natuurlijk licht. Het ontwikkelde algoritme maakt het gebruik van een fasemodulator mogelijk om twee fasewaarden te genereren, wat naar verwachting de meetsnelheid zal verhogen. Submicron resolutie voor een 3D-ruimte werd met succes aangetoond met behulp van fluorescerende objecten met een diameter van 0,2 micron.

De experimentele resultaten die in figuur 2 worden getoond, geven aan dat het ontwikkelde microscopiesysteem 3D-waarneming van nanodeeltjes behaalt en kwantitatief een submicronresolutie heeft voor een 3D-ruimte. Scanless 3D-metingen in minder dan 1 milliseconde zijn mogelijk door het algoritme te gebruiken met een ferro-elektrisch vloeibaar kristal op silicium (FLCOS) of een elektro-optisch (EO) apparaat. Kleurgemultiplexte holografische fluorescentiebeeldvorming met het algoritme en slechts vier belichtingen is ook aangetoond door het voorgestelde algoritme en computationele coherente superpositie (CCS) te combineren. Het aantal opnamen wordt verminderd door het algoritme, en het aantal fotonen per hologram wordt verhoogd, zelfs voor uiteindelijk zwak licht.