Sistema de Microscopia de Super-Resolução

The Principle of the Structured Illumination Microscopy

O processamento analítico de padrões moiré gravados, produzido por sobreposição de um padrão conhecido de alta freqüência espacial, restaura matematicamente a estrutura de sub-resolução de uma amostra.

A utilização de interferência de laser de alta freqüência espacial para iluminar a estrutura de sub-resolução dentro de uma amostra produz franjas moiré, que são capturadas. Essas franjas moiré incluem informações moduladas da estrutura de sub-resolução da amostra.

Por meio do processamento de imagens, as informações de espécimes desconhecidas podem ser recuperadas para obter uma resolução além do limite dos microscópios de luzconvencionais.

A iluminação com um padrão conhecido de alta freqüência espacial permite a extração de informações de super-resolução das franjas moiré resultantes.


Crie imagens de super-resolução processando várias imagens de padrões moiré

Uma imagem dos padrões de moiré capturados neste processo inclui informações das estruturas minúsculas dentro de um espécime. Múltiplas fases e orientações de iluminação estruturada são capturadas, e a informação de "super-resolução" deslocada é extraída da informação de franja moiré. Esta informação é combinada matematicamente em "Fourier" ou espaço de abertura e depois transformada novamente no espaço da imagem, criando uma imagem com o dobro do limite de resolução convencional.

Capture várias imagens com iluminação estruturada que é mudada em fase.

Repita este processo para três ângulos diferentes. Esta série de imagens é então processada usando algoritmos avançados para obter imagens de super-resolução.


Utilizando iluminação listrada de alta frequência para dobrar a resolução

A captura de informação de alta resolução de alta freqüência espacial é limitada pela Abertura Numérica (NA) das objetivas, e freqüências espaciais de estrutura além da abertura do sistema óptico são excluídas (Fig. A). A iluminação da amostra com iluminação estruturada de alta freqüência, que é multiplicada pela estrutura desconhecida na amostra além do limite de resolução clássico, traz a informação de "super-resolução" deslocada dentro da abertura do sistema ótico (Fig. B).

Quando essa informação de "super-resolução" é então matematicamente combinada com a informação padrão capturada pela objetiva, resulta em resoluções equivalentes àquelas capturadas com lentes objetivas com aproximadamente o dobro da NA (Fig. C).

Fig. A: A resolução é limitada pela NA do objetivo

Fig. B: O produto da Iluminação Estruturada e a estrutura de amostra normalmente não resolvível produzem franjas de moiré graváveis ​​contendo a informação da amostra com o dobro do limite de resolução convencional.

Fig. C: Imagens com resoluções equivalentes às capturadas com lentes objetivas com aproximadamente o dobro do NA são alcançadas.