Disputas: Mahdieh Gholamimayani

 Mahdieh Gholamimayani skal forsvare avhandlingenHigh-Resolution Fourier Ptychographic Microscopic Imaging with Polarization Diversity for graden philosophiae doctor (ph.d.) ved Universitetet i Sørøst-Norge, hvor hun har fulgt doktorgradsprogrammet i anvendte mikro- og nanosystemer.

• Last ned avhandlingen 

Alle interesserte ønskes velkommen til prøveforelesning og disputas.

• Delta digitalt (Zoom)

Sammendrag

Et høyoppløselig bildebehandlingsmikroskop er nødvendig for å overvåke og identifisere fine detaljer i biologiske prøver og levende celler. Flere begrensninger ved konvensjonell mikroskopi har motivert forskere til å utvikle beregningsbaserte metoder, slik som Fourier ptychografisk mikroskopi (FPM). Disse begrensningene kan omfatte tap av faseinformasjon, smal dybdeskarphet, aberrasjoner, utfordringer med å balansere romlig oppløsning med synsfelt (FoV), samt begrenset romlig båndbredde. For å overkomme disse utfordringene kan en objektivlinse med høy numerisk apertur (NA) brukes sammen med et lite synsfelt (FoV), og deretter kan prøveområdet av interesse skannes mekanisk. De innsamlede bildene sys sammen for å generere et høyoppløselig bilde med et stort synsfelt. Likevel lider denne metoden av lang datainnsamlingstid og behovet for presise og kostbare translasjonsmekanismer for skanning.

Fourier ptychografisk mikroskopi benytter en objektivlinse med lav NA og dets iboende brede synsfelt, samtidig som båndbredden til de romlige frekvensene økes ved hjelp av vinkelvariert belysning. Dette muliggjør høyoppløselige bilder samtidig som et stort synsfelt opprettholdes. De anvendte faserekonstruksjonsteknikkene bidrar til å gjenvinne faseinformasjon, og sikrer i tillegg en lang arbeidsavstand samt en utvidet dybdeskarphet (DoF). Når det gjelder forbedring av oppløsning, kan koherent apertursyntese og strukturert belysning sammenlignes med FPM. Rekonstruksjonsmetodologien som brukes i FPM, skiller seg fra syntetiske aperturmetoder ved sin bruk av ikke-lineære optimaliseringsalgoritmer, på lignende måte som translasjonsdiversitetsteknikker og ptychografimetoder.

I denne avhandlingen er lysets vektorielle natur, i form av polarisasjonssensitivitet, anvendt på FPM. Denne polarisasjonssensitive FPM, kalt pFPM, gir kvantitativ absorpsjons- og faseinformasjon for komplekse og birefringente prøver uten behov for mekaniske bevegelser av optiske komponenter. Ved å bruke en halvkuleformet LED-belysningsmatrise med en oppnådd oppløsning på 244 nm, kan denne metoden oppnå en høy syntetisk NA.

En annen eksperimentell oppstilling er foreslått i denne avhandlingen, med fokus på FPM i et bølgeledermedium med høyere brytningsindeks enn fritt rom. Denne konfigurasjonen kan utvide belysnings-NA til over én, noe som ikke er mulig i standard FPM-oppsett for friromspropagasjon. Den oppnådde oppløsningen er 130 nm, noe som bryter den hittil høyeste rapporterte oppløsningen for FPM.

I tillegg til de ovennevnte studiene er Fourier ptychografisk mikroskopi anvendt for nøyaktig identifikasjon og karakterisering av overflatefeil på glass. Ved hjelp av det rekonstruerte kvantitative fasekartet kunne vi nøyaktig måle ulike egenskaper ved feilene, inkludert lengde, bredde, dybde, eksentrisitet og orientering. Validering ved hjelp av atomkraftmikroskopi bekreftet presisjonen i målingene våre. Statistiske analyser viste en ujevn romlig fordeling av feilene, noe som utfordrer konvensjonelle modeller for styrkeprediksjon. Denne metoden kan være lovende for videre studier av transparente materialer og praktiske anvendelser i sanntidsproduksjonstesting av glass.