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[光纤]什么叫可能？最新突破：光纤成像打破分辨率和速度的理论上限！

纳米光刻高级研究中心和阿姆斯特丹Vrije大学的科学家 ， 开发出一种通过超薄光纤进行快速、超分辨率显微镜的微型装置 。使用智能信号处理 ， 突破了分辨率和速度的理论极限 ， 由于该方法不需要任何特殊的荧光标记 ， 因此在医学应用和纳米光刻的三维结构表征方面都很有前景 ， 其研究成果发表在自然《光：科学与应用》期刊上 。
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研究作者柳巴·阿米托诺娃(Lyuba Amitonova)说：纳米尺度的成像受到所用光线波长的限制 。有办法克服这种衍射限制 ， 但它们通常需要大型显微镜和困难的处理程序 ， 这些系统不适合在生物组织深层或其他难以触及的地方成像 。Amitonova在纳米光刻高级研究中心（ARCNL）成立了一个纳米级成像和计量学研究小组 ， Amitonova还兼职联系到阿姆斯特丹大学 ， 在那里她在约翰尼斯·德波尔(Johannes De Boer)的团队中研究用于内窥镜检查的超薄纤维 。
逆数据压缩
Amitonova和De Boer已经开发出一种方法 ， 可以克服小型系统中的衍射限制 ， 以实现超分辨率的深层组织成像 。Amitonova方法的关键是：创建有意义的图像并不需要数据样本中的所有信息 ， 想想数码摄影 ， 它使用JPEG压缩格式来限制照片中的数据量 ， 压缩可以去除高达90%的图像 ， 但我们很难看出其中的区别 。这是可行的 ， 因为所有传统的现实物体图像都是‘稀疏的’ ， 这意味着大多数图像点都不包含任何信息 。
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在研究的测量中 ， 以相反的方式利用这种稀疏信息 ， 只获取可用数据的10% ， 并通过数学计算方法重建整个图像 。在传统显微镜中 ， 样品通常是逐点照明的 ， 以生成整个样品的图片 。这需要很长时间 ， 因为高分辨率图像需要很多数据点 。Amitonova和De Boer开发的方法 ， 使用了一种产生斑点激光束的光纤 ， 允许以随机的方式同时照射样品许多区域 。然后 ， 将样品反射的多面光收集为单个数据点 ， 通过计算从该数据点提取相关信息 。
超越传统方法
在逐点照明情况下 ， 获取256个数据点将产生256个像素的图像 。使用该方法 ， 相同数量的测量会产生大约20倍于像素的图像 。因此 ， 压缩成像的速度要快得多 ， 而且还证明 ， 能够分辨出比传统衍射限制成像小两倍以上的细节 。该方法是在考虑到微创生物成像的基础上开发 ， 但在纳米光刻中的传感应用也非常有前途 ， 因为它不需要荧光标记 ， 而荧光标记是其他超分辨率成像方法所必需的 。
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Amitonova将在纳米光刻高级研究中心（ARCNL）进一步发展这一概念：纤维的致密性使它们非常便于在纳米光刻技术中开发测量工具 。基于纤维的探针 ， 提供了高分辨率和大视野的独特组合 ， 可以很容易地在难以触及的地方使用 。进一步开发该方法有望带来更高的分辨率和速度 ， 计量工具和医疗诊断是最有可能从这项发现中受益的领域 。
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博科园｜研究/来自：纳米光刻高级研究中心
研究发表期刊《光：科学与应用》
博科园｜科学、科技、科研、科普
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