Trojrozměrné zobrazování v holografickém mikroskopu pomocí koherenční brány

Abstract

Tato diplomová práce se zabývá výzkumem na téma vlivu prostorové koherence osvětlení. Účelem je určit schopnost osové lokalizace při zobrazení Koherencí řízeným holografickým mikroskopem (CCHM) v závislosti na různé prostorové koherenci světelného zdroje. Osová lokalizace je v tomto případě zkoumána jako kvalita rozlišení drobných detailů trojrozměrného vzorku, umístěných nad sebou. Teorie zobrazení holografickým mikroskopem a teorie rozptylu v nehomogenních prostředích je shrnuta v první části práce, v rozsahu nutném pro pochopení části praktické. Základní princip fungování mikroskopu a přesný popis jeho uspořádání je zde podrobně popsán. Proběhl mechanický návrh stavební úpravy mikroskopu tak, aby bylo možno využívat kondenzorovou optiku s vysokou numerickou aperturou a omezenými optickými vadami. Několik různých přístupů, které by mohly vést ke zlepšení zobrazovacích vlastností mikroskopu, bylo navrženo a vyzkoušeno a jsou zde popsány i s jejich výhodami a nevýhodami. Pro experimentální část práce byl vyroben modelový vzorek. Závislost osové lokalizace na prostorové koherenci osvětlení byla demonstrována pomocí simulace a následně ověřena experimentálně, pozorováním vyrobeného modelového vzorku. Experimentální výsledky potvrzují základní principy vycházející ze zmíněné teorie. Na závěr jsou navržena možná vylepšení, pro budoucí zpřesnění výsledků.

This master thesis covers the primary research on the influence of spatially incoherent illumination on the axial localization of small details in a three-dimensional sample. The imaging is done by the coherence-controlled holographic microscope (CCHM). The necessary theory of imaging and scattering is summarized in the theoretical part. The fundamental principle as well as the actual setup of the microscope is described in detail and a mechanical adaptation is designed for the use of condenser optics with high numerical aperture and low aberration. For the experimental part, a model sample has been prepared and measured. The relationship between the spatial incoherence of illumination and the axial localization is demonstrated on simulations and verified experimentally using the model sample. The experiments prove the basic idea of the theory. In the end, some improvements are suggested for the future research on this topic.