用SPAD 23在共聚焦显微镜中实现波动对比度的超分辨率

在结束的 20 年里，远场光电器件高倍显微镜早已超过了以阿贝衍射加速度为体现的1度很难不可逾越的辨别率性障碍 ，设计多个成功的的手段步骤，如受增强射损耗量(STED) 、单碳原子位置手段步骤(PALM 和 STORM) ，构成采光显微术(SIM)和超辨别率光电器件起伏激光散斑(SOFI)，这要归功于图案感测器器的技术的调整或单碳原子光谱分析学的庞然大物进步作文。

在这儿里，让我们强调一个多种新的显微技能，它利用 SPAD23阵列监测器的较高周期分辩率来校正荧光震荡受到的相关内容性。在 ISM 架构设计中校正的这样相关内容性，接下来被重复使用兼有可高达 4净增骄横向分辩率和不断增强载荷分辩率的超分辩率影像的可比性度。仅用几毫秒的清晰度驻留周期就能否得到高信噪比的超分辩率影像。

单(dan)光量子(zi)(zi)(zi)检测(ce)(ce)器阵列SPAD23技术性源于代尔(er)夫(fu)特(te)理(li)(li)工(gong)大(da)学和(he)洛桑联(lian)邦理(li)(li)工(gong)学院 7 年的(de)(de)(de)研究工(gong)作和(he) 6 项du特(te)技术。它是由23个六角(jiao)形芯片封装(zhuang)的(de)(de)(de)单(dan)光波雪崩电感组成的(de)(de)(de)探测(ce)(ce)器阵列(SPADs)，具(ju)(ju)有更高的(de)(de)(de)的(de)(de)(de)精(jing)确度度和(he)更低的(de)(de)(de)燥声。这款(kuan)单(dan)光子(zi)(zi)(zi)探测(ce)(ce)器阵列SPAD23在其(qi)宽(kuan)观测(ce)(ce)谱段内具(ju)(ju)备>50%的(de)(de)(de)观测(ce)(ce)错误率，<100cps的(de)(de)(de)暗记(ji)数平行(xing)，且因其(qi)du特(te)的(de)(de)(de)半导(dao)体工(gong)艺及设计实现了qian所wei有的(de)(de)(de)添加因素＞80%。这款(kuan)携(xie)带时(shi)长标(biao)记(ji)符号性能（Time Tagging）的(de)(de)(de)SPAD23整体尺寸只有xin用卡(ka)面积大(da)小(xiao)，是荧光显微和(he)量子(zi)(zi)(zi)信息领域的(de)(de)(de)理(li)(li)想探测(ce)(ce)工(gong)具(ju)(ju)。

得益于SPAD23单光子阵列(lie)探测器的(de)(de)优异性能(neng)(neng)，在(zai)与共聚焦(jiao)显(xian)微镜搭配使用(yong)(yong)的(de)(de)过程中(zhong)，扩大了(le)光的(de)(de)回收利用(yong)(yong)，最终获得了(le)更明白、更透亮的(de)(de)图像，其中(zhong)还包含有关(guan)潜(qian)在(zai)分(fen)子功能(neng)(neng)、相互作用(yong)(yong)和环(huan)境的(de)(de)功能(neng)(neng)信(xin)息。

下面提起没事种超辨别光学反应崎岖图文扫视显微术的方法；设施在标准化共焦高倍电子显微镜的图文平面图中的针孔和单相素测量器被替代为 23 相素的 SPAD 阵列，SPAD23单电子束阵列探测器器，新增了对光提取，加快了三维成像时速，极大减少了历史背景燥声，可在共自动对焦高倍电子显微镜中构建浮动差距度的超辨别率。

当扫描仪样本台时，不同电子束的检查测量用时纪录在连通的 FPGA 三极管中，即为小数风格手机存储。二、浅析该资料，为阵列中的不同象素对呈现二、个相应的数字图面，呈现 232 个辨别好坏率资料为 2 的相应的数字图面。正确图b右图辨别好坏率的延长可归因于两大主观因素。应先，如果在 ISM 中如此，不同小试探器的点括展变量(PSF)是激活和其试探 PSF 的乘积。还有，从两大这般的 ISM PSFs 相乘获得的相应的相比较度确保了全面一个脚印的变宽。在对数字图面进行适宜的手机端以使其互不叠加，，这一个工作被称做象素继续分销，我们公司在空间频点域中采用傅立叶继续加权平均法滤波的最好时间段。原理上，不可能 SOFISM 数字图面的 PSF 存在可超过衍射重力 4 倍的侧向辨别好坏率资料。

图C 分享了 SOFISM，对较为稀少的单独一个 CdSe/CdS/ZnS核/壳/壳量子点(QDs)的样板参与成相。抛开是因为衍射带来的发虚囿于，标准规定的共焦图文(CLSM)含盖许多的嗓声，这里是是因为量子点的使用标准在亮和暗程序(一闪一闪)区间内的波动性带来的。转化成标准规定 ISM 图文的辨别率升高了 2 倍，互相嗓声标准显然大大减少，在图片签别率已经都平均分配好符合峰值标准。或，在计算出来荧光数据信号的二阶各种相关矩阵的值，并且反复 ISM 全过程的结余地方(图片签别率已经都平均分配好和傅立叶已经加权平均),带来辨别率升高 2.5 倍的更不清的图文。人们要注意到，这些自然数少于方法论分析预测的自然数，有可能是是因为侦测器的现有的尺寸、样板激振和其他的技木这方面的根本原因。 结尾，还不错生成二维码彼此关阶数不低于 2 的 SOFISM 画面；上图C 展览了来源于同等场景中的 4 阶相应画面，呈现纵向甄别率的 4净增 强。 在相近的實驗具体条件下，其实查重计划某些不想，SOFISM 己经被表明在轴上甄别率上带来了了 2 倍的加强，似乎一部分熟的超甄别率枝术己经被我的生命小学研究课题分析企业团选择并完成了极大成功的 ，不过 SPAD 阵列枝术的新出进展情况为不错面对对应消费需求带来了超甄别率解决办法计划。SOFISM 不错带来了种實驗上简洁明了的策略，在科学合理的曝出時间内带来了相关性的 3D 甄别率增进，且不能相关性的實驗更局限性。

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