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Système de microscope à super résolution

Le principe de la microscopie à éclairage structuré

Le traitement analytique des motifs de moiré enregistrés produits par superposition d'un modèle connu de haute fréquence spatiale, restaure mathématiquement la structure de sous-résolution d'un échantillon.

L'utilisation de l'interférence de laser à haute fréquence spatiale pour éclairer la structure de sous-résolution dans un échantillon produit des franges de moiré, qui sont capturées. Ces franges de moiré incluent des informations modulées de la structure de la sous-résolution de l'échantillon.

Par le traitement d'images, les informations de l'échantillon inconnues peuvent être récupérées pour obtenir une résolution au-delà de la limite des microscopes optiques classiques.

L'éclairage avec un modèle connu de haute fréquence spatiale permet l'extraction d'informations de super-résolution issues des franges de moiré.


Créer des images de super-résolution par le traitement de plusieurs images de motifs de moiré

Une image de motifs de moirés capturée dans ce processus comprend des informations des structures minutieuses d’un échantillon. Plusieurs phases et orientations de l'éclairage structuré sont capturées, et l'information de « super résolution » déplacée est extraite de l'information de franges de moiré. Ces informations sont combinées mathématiquement en « Fourier » ou espace d'ouverture et sont ensuite transformées à nouveau dans l'espace de l'image, en créant une image à une limite de la résolution conventionnelle double.

Capturer plusieurs images avec éclairage structuré qui est décalé en phase.

Répéter ce processus pour trois angles différents. Ces images sont ensuite traitées à l'aide d'algorithmes avancés pour obtenir des images de super-résolution.


Utilisation d'une haute fréquence d'éclairage rayé pour doubler la résolution

La capture d’informations de haute résolution et de haute fréquence spatiale est limitée par l'ouverture numérique (NA) des objectifs et les fréquences spatiales de la structure au-delà de l'ouverture du système optique sont exclues (Fig. A). Éclairer l'échantillon avec un éclairage structuré à haute fréquence, multiplié par la structure inconnue dans l'échantillon au-delà de la limite de résolution classique, apporte les informations de « super-résolution » déplacées dans l'ouverture du système optique (Fig. B).

Lorsque cette information de « super-résolution » est ensuite mathématiquement combinée aux informations standards capturées par l'objectif, il en résulte des résolutions équivalentes à celles prises avec des objectifs d’environ le double de la NA (Fig. C).

Fig. A : La résolution est limitée par la NA de l'objectif

Fig. B : Le produit d'éclairage structuré et la structure de l'échantillon normalement non résolvable produisent des franges de moiré enregistrables contenant les informations de l'échantillon à une limite double de la limite de résolution classique.

Fig. C : Obtention d'images d'une résolution équivalente à celle prise avec des objectifs d’environ le double de la NA.