Мікроскоп із металезою змінює фокус напругою замість рухомої оптики
Дослідники з POSTECH створили систему фотоакустичної мікроскопії, яка перемикається між двома глибинами зображення за допомогою напруги, без механічного руху лінз.
Об'єднана команда під керівництвом професорів Джунсука Ро та Чулхонга Кіма з POSTECH (Південна Корея) розробила мікроскоп на основі металези, здатний перемикатися між двома глибинами фокусування за допомогою електричної напруги. Перемикання триває близько 0,25 секунди, а просторова роздільна здатність на двох позиціях становить приблизно 3,1 мкм і 3,7 мкм. Статтю опублікував журнал Light: Science & Applications, повідомляє Phys.org.
У звичайній оптичній мікроскопії чіткіше фокусування світла підвищує роздільну здатність, але водночас звужує діапазон глибин, де зображення залишається різким. Через це важко розгледіти тривимірні біологічні структури на різній глибині. Попередні спроби розв'язати проблему за допомогою променів Бесселя зменшували контрастність через потужні бічні пелюстки.
Корейські науковці обійшли обмеження: вони керують поляризацією світла замість механічного руху оптики. Система поєднує два компоненти: металезу з подвійним фокусом, яка створює фокальні плями на різній відстані залежно від того, право- чи лівоциркулярно поляризоване світло на вході, та електрично керовану рідкокристалічну комірку. Комірка змінює стан поляризації під дією напруги й використовує той самий тип рідких кристалів, що й дисплеї смартфонів.
Металезу інтегрували з кільцевим ультразвуковим перетворювачем у компактній конфігурації для фотоакустичної мікроскопії. У цій техніці лазерне світло подають на біологічну тканину. Оптичне поглинання породжує ультразвукові хвилі, які реєструють для побудови зображення. Чергування двох фокальних режимів забезпечило загальний осьовий діапазон зображення близько 1,2 мм.
Систему випробували на очах мишей із хімічно індукованим ушкодженням рогівки. У мілкішому фокусі чітко візуалізували новоутворені судини рогівки, а в глибшому вибірково розрізняли судини біля райдужної оболонки на глибині приблизно 2,2 мм. «Використовуючи поляризаційне мультиплексування в металезі, ми можемо перемикати високороздільний оптичний фокус уздовж глибини без механічного руху оптичних компонентів», пояснив Ро.
Технологія може стати в пригоді для офтальмологічної візуалізації, адже клінічно важливі судини розташовані на різній глибині всередині ока. Усунення механічного руху відкриває шлях до компактніших і стабільніших систем для біомедичних і промислових платформ візуалізації.
Джерела
- Phys.org: Metalens microscope switches focus with voltage, not moving optics
Фото: Kost9n4, Pixabay (Pixabay Content License)