相位物體指的是對(duì)光的振幅沒(méi)有改變，而僅僅對(duì)光的位相有調(diào)制的物體。相位物體在生命科學(xué)實(shí)驗(yàn)中廣泛存在，但由于對(duì)比度的缺乏，對(duì)相位物體的觀察一直是一個(gè)難點(diǎn)。Zernike曾因發(fā)明位相反襯顯微技術(shù)獲得1953年的諾貝爾物理學(xué)獎(jiǎng)。現(xiàn)有的研究中，科學(xué)家往往采用棱鏡、偏振片、相位片或者空間光調(diào)制器來(lái)實(shí)現(xiàn)相位物體的浮雕像觀測(cè)。但是，這些技術(shù)光路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且與生命科學(xué)研究中廣泛應(yīng)用的共聚焦熒光掃描顯微系統(tǒng)難以直接融合。
席鵬課題組通過(guò)分析激光共聚焦熒光顯微成像系統(tǒng)的結(jié)果，利用光線通過(guò)相位梯度介質(zhì)發(fā)生偏折的特性，設(shè)計(jì)出了一種與共聚焦系統(tǒng)完全相容的相位成像系統(tǒng)，并通過(guò)夫瑯禾夫衍射理論計(jì)算了探測(cè)光強(qiáng)和樣品相位梯度的定量關(guān)系。結(jié)果表明，這種成像方式具有很高的相位成像靈敏度。該成像方法已經(jīng)被成功應(yīng)用于老鼠腎臟組織切片和人類宮頸癌細(xì)胞的位相觀察。這種顯微成像技術(shù)在研制新型多模態(tài)顯微成像系統(tǒng)方面具有非常廣闊的應(yīng)用前景。這一成果是繼2013年席鵬課題組發(fā)表在Optics Express(OE)和Nature子刊Scientific Reports上的激光斜射掃描顯微技術(shù)之后的又一重大突破。
該論文的第一作者為北京大學(xué)生物醫(yī)學(xué)工程系博士研究生謝浩，合作者包括中國(guó)科學(xué)院上海光學(xué)精密機(jī)械研究所的周常河教授和澳大利亞麥考瑞大學(xué)的Dayong Jin教授，共同通訊作者為席鵬特聘研究員和周常河教授。該研究得到國(guó)家重大儀器專項(xiàng)基金、國(guó)家自然科學(xué)基金委、“973”項(xiàng)目的資助。
Schlieren共聚焦成像系統(tǒng)示意圖以及成像結(jié)果
