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显微镜作为检测设备的主要设备之一，而评判显微镜性能的重要指标是分辨率。分辨率是指能清楚地分辨两个小点或两线间的Z小距离。人眼本身就是一台显微镜，在标准照明条件下，人眼在明视距离（国际公认为25cm） 上的分辨率约等于1/ 10mm。对于观察两条直线来说，由于直线能刺激一系列神经细胞，眼睛的分辨率还能提高一些。

人眼的分辨率只有1/ 10mm， 那么比1/ 10mm 小的物体或比1/ 10mm 近的两个微小物体的距离，人眼就无法分辨了。所以出现了从简单的宏观放大镜到微观观测的光学显微镜，继而电子显微镜。显微镜的分辨率定义是指在标本上能清楚分辨的两个小点之间的Z小距离。其计算公式为：

D=0.61λ／NA

式中：D 为分辨率（um）；λ 为光源波长（um）；NA 为物镜的数值口径（也称镜口率）。

由公式可得到，显微镜的分辨率决定于入射光源的波长以及所匹配物镜的数值孔径。由此可知，提高光学显微镜的方法：

1、降低光源波长。

可见光Z短波长为390nm,若用此波长的紫外光作为照明光源，可使光学显微镜的分辨率降低至0.2um。但是由于大多数普通材料的玻璃会大量吸收340nm以下波长的光，紫外光经过大量衰减无法形成清晰、明亮的图像。因此不得不使用石英(可透过低达200nm的紫外光)、荧石(可透过低达185nm的紫外光)等价格昂贵的材料，并且紫外光显微镜不能用肉眼进行观察，甚至受观测样品的限制，再加上昂贵的造价，所以这种提高显微镜分辨率的方式由于其自身的局限性而不受广泛应用。

2、增加物镜的数值孔径NA.

数值孔径NA=n*sin(u)

式中，n为物镜与标本之间的介质折射率；u为物镜的二分之一孔径角。因此，从光学设计上适当采用较大的孔径角，或者增大折射率成为Z常见的提高光学显微镜分辨率的方法。一般低倍物镜如10X以下其介质采用空气，折射率为1，即干燥系物镜；水浸介质是蒸馏水，其折射率为1.33；油浸物镜介质是香柏油或其它透明油，其折射率一般在1.52 左右，接近透镜和载玻片的折光率，如Olympus 的100X油镜。水浸物镜和油浸物镜不仅放大倍数高而且由于使用高折射率的介质，从而提高物镜的分辨率。

（来源：广州市明美光电技术有限公司 ）

在我们日常使用示波器的时候，有时候会需要进行高分辨率测量，这个时候就可以把数字示波器看作一个整体系统，充分利用这套系统来改善测量结果，而不仅仅只是将数字示波器当成简单的模数转换器。我们在进行高分辨率测量的时候，必须考虑到整条信号路径，从探头JD，到示波器的模拟前端、再到采样和数字信号处理，都要考虑到。那么如何利用工具，将示波器的测量分辨率成功的提高到11位以上，来满足我们进行高分辨率测量的使用需求呢？今天安泰测试就给大家分享一下：

通过工具来将示波器的测量分辨率提高总共可以分为3个步骤来进行，分别是：探测、滤波、采样。ZX要进行的就是探测环节，在进行探测环节的时候，探头的选择和探头的设置至关重要，在设置探头的时候要ZD限度的降低衰减，使信噪比达到ZD；还可以使用短线，ZD限度的降低噪声耦合；同时还可以使用内置探头滤波器降低噪声。上面这一步完成之后，就需要利用DC信号去测量小AC信号了，如果说接近地电平的小信号测量起来极具挑战性的话，那么测量位于大 DC 分量上的低压 AC 信号的难度则要大得多。在电源上进行纹波测量是这种应用的常见实例。处理 DC 偏置可能会涉及探头设置以及示波器前端设置。探测环节ZH一步就是限制输入信号的动态范围，为测量信号在接地周围部分的细节，可以放大波形，信号更高的部分会偏移出屏幕。但必须注意，过度驱动探头或示波器输入放大器可能会导致失真，所以要特别小心。到这里，探测环节就已经完成了。

接下来就是滤波环节，滤波环节的操作步骤相对少一些，只有一个步骤，那就是使用硬件带宽限制和采样率降低噪声。在大多数情况下，在高分辨率测量中，噪声的影响要高于 ADC 分辨率。所以大多数的示波器和某些高级探头都有一条电路，用来限制着测量系统的带宽。并且在大多数情况下，在高分辨率测量中，噪声的影响要高于 ADC 分辨率。

ZH一个是采样环节，首先来看一下示波器的采集模式，在测量低压信号时，有两种采集模式非常重要，具体视波形的可重复性而定，因为它们可以用来改善测量分辨率：平均模式和 HiRes 模式。我们先来分析一下平均模式，平均模式是示波器采集系统中基本降噪信号处理技术之一。它依赖多次触发采集重复的信号。通过使用来自两次或两次以上采集的数据，这种模式逐点平均采集中对应的数据点，形成输出波形。接下来是HiRes 采集模式，HiRes 模式是泰克已获ZL的采集流程，它计算并显示每个采样间隔中所有顺序样点值的平均值。在 HiRes 模式下，通过获得进一步水平采样信息，可以提供更高的垂直分辨率，降低带宽和噪声。HiRes 处理在定制硬件中完成，以ZD限度地提高速度。通过上面的几个步骤，可以利用工具将示波器的测量分辨率准确WM的提高到11位以上，满足您的高分辨率测量需求。

如果您在使用示波器过程中有什么问题，欢迎咨询安泰测试，提供免费技术支持服务。

用SPAD 23在共聚焦显微镜中实现波动对比度的超分辨率

在过去的 20 年里，远场光学显微镜已经跨越了以阿贝衍射极限为代表的一度难以逾越的分辨率障碍 ，开发多种成功的方法，如受激发射损耗(STED) 、单分子定位方法(PALM 和 STORM) ，结构照明显微术(SIM)和超分辨率光学波动成像(SOFI)，这要归功于图像传感器技术的改进以及单分子光谱学的巨大进步。

在这里，我们提出了一种新的显微技术，它利用 SPAD23阵列探测器的超高时间分辨率来测量荧光波动引起的相关性。在 ISM 架构中测量的这种相关性，然后被用作具有高达 4倍增强横向分辨率和增强轴向分辨率的超分辨率图像的对比度。仅用几毫秒的像素驻留时间就可以获得高信噪比的超分辨率图像。

单光子探测器阵列SPAD23技术源于代尔夫特理工大学和洛桑联邦理工学院 7 年的研究工作和 6 项独特技术。它是由23个六角形封装的单光子雪崩二极管组成的探测器阵列(SPADs)，具有更高的灵敏度和更低的噪声。这款单光子探测器阵列SPAD23在其宽探测谱段内拥有>50%的探测效率，<100cps的暗计数水平，且因其独特的半导体工艺及设计实现了前所未有的填充因子＞80%。这款带有时间标记功能（Time Tagging）的SPAD23整体尺寸只有磁卡大小，是荧光显微和量子信息领域的理想探测工具。

https://www.auniontech.com/details-1676.html

得益于SPAD23单光子阵列探测器的优异性能，在与共聚焦显微镜搭配使用的过程中，增加了光的收集，最终获得了更清晰、更明亮的图像，其中还包含有关潜在分子功能、相互作用和环境的功能信息。

下图提出了一种超分辨光学起伏图像扫描显微术的方案；设置在标准共焦显微镜的图像平面中的针孔和单像素检测器被替换为 23 像素的 SPAD 阵列，SPAD23单光子阵列探测器，增加了光线收集，提高了成像速度，减少了背景噪音，能够在共聚焦显微镜中实现波动对比度的超分辨率。

当扫描样品台时，每个光子的检测时间记录在相连的 FPGA 电路中，并以数字形式存储。然后分析该数据，为阵列中的每个像素对产生第二个相关图像，产生 232 个分辨率增强为 2 的相关图像。如下图b所示分辨率的提高可归因于两个因素。首先，如在 ISM 中一样，每个小探测器的点扩展函数(PSF)是激发和其探测 PSF 的乘积。此外，从两个这样的 ISM PSFs 相乘得到的相关对比度实现了进一步的变窄。在对图像进行适当的移动以使其相互重叠之后，这一过程被称为像素重新分配，我们在空间频率域中应用傅立叶重新加权滤波的最后阶段。理论上，最终 SOFISM 图像的 PSF 具有超过衍射极限 4 倍的横向分辨率增强。

图C 展示了 SOFISM，对相对稀疏的单个 CdSe/CdS/ZnS核/壳/壳量子点(QDs)的样品进行成像。除了由于衍射造成的模糊之外，标准的共焦图像(CLSM)包含大量的噪声，这是由于量子点的发射强度在亮和暗状态(闪烁)之间的波动造成的。生成标准 ISM 图像的分辨率提高了 2 倍，同时噪声水平明显降低，通过像素重新分配达到平均水平。或者，通过计算荧光信号的二阶相关矩阵，然后重复 ISM 过程的剩余部分(像素重新分配和傅立叶重新加权),产生分辨率提高 2.5 倍的更清晰的图像。我们注意到，这个数字低于理论预测的数字，可能是由于探测器的有限尺寸、样品振动和其他技术方面的原因。

最后，还可以生成互相关阶数高于 2 的 SOFISM 图像；上图C 展示了来自相同场景的 4 阶相关图像，产生横向分辨率的 4倍增 强。 在类似的实验条件下，尽管检测方案有些麻烦，SOFISM 已经被证明在轴向分辨率上提供了 2 倍的改进，虽然一些成熟的超分辨率技术已经被生命科学研究团体采用并取得了巨大成功，但是 SPAD 阵列技术的最新进展为可以针对特定需求提供超分辨率解决方案。SOFISM 可以提供一种实验上简单的方法，在合理的曝光时间内提供显著的 3D 分辨率增强，并且没有显著的实验复杂性。

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相关文献：

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