优化双螺旋点扩散函数：提升三维超分辨成像效率

"本文详细探讨了高效双螺旋点扩散函数相板的设计与实验演示，主要涉及双螺旋点扩展函数在超分辨成像和分子定位追踪中的应用。通过在空域、频域和拉盖尔-高斯模式面的优化，提高了光能效率，实现了对厚样品三维成像的改进。" 在光学成像领域，双螺旋点扩展函数(DH-PSF)因其独特的随离焦距离连续旋转的特性而备受关注。这种特性使其在厚样品的三维超分辨成像和分子定位追踪中具有显著优势。然而，原始的DH-PSF存在光能利用率低的问题，这限制了它在光子数受限的荧光微观成像中的应用。 为了克服这一问题，研究者们采用了约束优化算法，对DH-PSF在空域、频域和拉盖尔-高斯模式面这三个不同的数学域中进行了优化。优化后的DH-PSF表现出光能效率的显著提升，提高了30多倍，这意味着在相同的光照条件下，可以获取更高质量的成像数据，这对于能量有限的荧光成像尤其关键。 实验阶段，研究人员根据优化后的设计方案制作了相位差片，并进行了实际验证。实验结果证实了优化设计的正确性和有效性，不仅在成像深度上有所增强，而且在光能利用率方面也得到了改善，这进一步提升了成像质量和深度。 关键词如“双螺旋点扩展函数”、“超分辨成像”、“轴向定位”和“优化算法”，揭示了研究的核心内容。这些标签涉及到的关键技术包括SMLM（单分子定位显微术）、PALM、STORM等，这些都是突破光学衍射极限，达到纳米级别分辨率的成像技术。文章还提到了柱面镜法、双焦面探测法、荧光干涉法等轴向分辨方法，这些方法与DH-PSF结合，可以提升成像的轴向精度。 这篇研究通过理论分析和实验验证，展示了如何通过优化双螺旋点扩展函数来提高厚样品三维超分辨成像的性能，这对于生物医学、细胞生物学等领域中对纳米尺度细节的研究有着重要的科学价值和应用前景。