2021年6月消息，美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)與技術(shù)研究院（NIST）稱其研究人員發(fā)現(xiàn)了一種利用透鏡像差，讓傳統(tǒng)顯微鏡能精確地測(cè)量樣品在所有3D維度上的光點(diǎn)位置的方法。透鏡像差是幾乎所有光學(xué)顯微鏡都存在的問題，會(huì)導(dǎo)致不完美的光聚焦。

該方法依賴對(duì)熒光顆粒（fluorescent particles）圖像的仔細(xì)分析，研究人員將這些顆粒放置在平面硅晶片上，以校準(zhǔn)顯微鏡。由于透鏡像差的存在，當(dāng)顯微鏡沿垂直方向（第三維度）上下改變特定位移量時(shí)，圖像會(huì)出現(xiàn)不平衡，顆粒的形狀和位置會(huì)出現(xiàn)變化。研究人員發(fā)現(xiàn)，即使顯微鏡在橫向平面移動(dòng)數(shù)微米（百萬分之一米）或在垂直方向移動(dòng)數(shù)十納米，像差也會(huì)使圖像產(chǎn)生很大的失真。

這一分析使研究人員能夠準(zhǔn)確地模擬出透鏡像差如何隨著垂直位置的變化，從而改變熒光顆粒的外觀和表面位置。通過仔細(xì)校準(zhǔn)顆粒的外觀和表面位置相對(duì)于其垂直位置的變化，研究小組成功利用顯微鏡精確測(cè)量了所有三維空間的位置。

研究人員指出，利用透鏡像差提供的潛在信息，彌補(bǔ)了目前顯微鏡學(xué)家在三維空間進(jìn)行測(cè)量時(shí)缺乏可用方法的情況。新方法有擴(kuò)大此類測(cè)量可用性的潛力。

研究人員還指出，用戶只需要一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)樣品來測(cè)量其的效果，并通過校準(zhǔn)使用測(cè)量的數(shù)據(jù)即可。

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