BLOG ANSYS
Ngày 2 tháng 1 năm 2024
Bạn có thể mô tả độ phân giải của hệ thống Casino Phú Quốc hạn chế nhiễu xạ, chẳng hạn như kính hiển vi, theo nhiều cách khác nhau. TRONG종합 광학설계 소프트웨어Các loại cờ, bạn có thể sử dụng hàm trải rộng điểm (PSF) cho mục đích này.
Cách hoạt động của hệ thống Casino Phú Quốc liên quan đến độ phân giải của chúng, nhưng định nghĩa về độ phân giải lại khác nhau. Trong kính hiển vi siêu phân giải, chúng ta có thể sử dụng mối tương quan vòng Fourier để đánh giá độ phân giải.
Vì mục đích Casino Phú Quốc blog này, chúng tôi sẽ sử dụng thiết kế kính hiển vi dựa trênTL4X-SAPvật kính (4X, 0,2 NA) và aTTL200ống kính (Casino Phú Quốc 1).THORLABStrang web.
Casino Phú Quốc 1. Thiết kế kính hiển vi bao gồm các thành phần hộp đen từ THORLABS. Độ phóng đại là 4X và khẩu độ số (NA) là 0,2.
Chúng tôi sẽ sử dụng định nghĩa trường “Chiều cao Casino Phú Quốc thực” trong OpticStudio và chỉ định năm trường có diện tích bằng nhau trên một hình vuông X và nửa chiều rộng Y là 6,656 mm, tương ứng với 1,664 mm trong mặt phẳng đối tượng. Định nghĩa trường mô hình máy dò bán dẫn oxit kim loại (sCMOS) bổ sung khoa học với 2048 x 2048 pixel và kích thước vật lý là 13,312 x 13,312 mm2trong mặt phẳng ảnh. Những máy dò này thường được sử dụng trong kính hiển vi và có thể tìm thấy trong Casino Phú Quốc sản phẩm như máy ảnh Hammamatsu Orca-Flash4.0 V3 và Andor Zyla 4.2 PLUS.
Chúng tôi cũng đang sử dụng cài đặt sẵn bước sóng F, d, C (Hiển thị) trong OpticStudio. Quá trình tối ưu hóa được thực hiện bằng Casino Phú Quốc sử dụng tiêu chí “RMS Wavefront Centroid” với bốn vòng và sáu cánh tay, đồng thời sẽ sử dụng các giới hạn ranh giới không khí mặc định (0-1.000 mm).
Chúng tôi chọn thiết kế kính hiển vi này vì nó tương đối dễ cài đặt và có ứng dụng thực tế. Ví dụ, tính từ xa thường được yêu cầu trong Casino Phú Quốc ứng dụng thị giác máy.
Để giải quyết vấn đề về độ phân giải của thiết kế kính hiển vi, chúng ta sẽ tạo hai nguồn điểm tại mặt phẳng vật thể, chúng ta sẽ tách dần chúng với khoảng cách gần với tiêu chí Rayleigh. Chúng ta sẽ quan sát xem các PSF của chúng chồng lên nhau như thế nào trong mặt phẳng Casino Phú Quốc.yRayleighđược tính như sau:
Trong đóλChínhlà bước sóng sơ cấp (0,588 um) và NA là khẩu độ số Casino Phú Quốc thấu kính vật kính (0,2).
Chúng ta sẽ bắt đầu bằng cách xóa tất cả trừ trường trên trục (Trường 1) sẽ chuyển đổi nó thành "Chiều cao đối tượng" (Casino Phú Quốc 2).
Casino Phú Quốc 2. Thiết lập trường cho phương pháp Đa cấu Casino Phú Quốc để phân tích độ phân giải của kính hiển vi. Chỉ trường trên trục được giữ lại và nó đã được chuyển đổi thành “Chiều cao đối tượng”.
Sau đó, chúng tôi sẽ tạo hai cấu Casino Phú Quốc với một toán hạng “YFIE” duy nhất và chúng tôi sẽ chỉ định giá trị 1,8e-3 mm trong cấu Casino Phú Quốc thứ hai (xem Casino Phú Quốc 3).
Casino Phú Quốc 3. Thiết lập đa cấu Casino Phú Quốc cho phân tích chồng chéo PSF. Hai nguồn điểm cách nhau 1,8 um trong mặt phẳng đối tượng.
Cuối cùng, chúng tôi sử dụng công cụ “Huygens PSF” và “Huygens PSF Cross-section” để phân tích sự chồng chéo của hai PSF trong mặt phẳng Casino Phú Quốc. Hai phân tích đó có thể thực hiện tổng hợp nhất quán các PSF riêng lẻ trên hai cấu hình (xem Tệp trợ giúp để biết thêm chi tiết).
Xem Casino Phú Quốc 4 để biết cài đặt của bản phân tích. Cài đặt Đa cấu Casino Phú Quốc được hiển thị bằng hộp và mũi tên màu đỏ.
Casino Phú Quốc 4. Cài đặt Huygens PSF. Bằng cách kiểm tra tất cả các cấu Casino Phú Quốc từ thanh menu, chúng ta có thể thu được tổng nhất quán của các PSF riêng lẻ.
Chúng tôi đang tập trung phân tích độ Casino Phú Quốc trên trường trên trục nhưng có thể tiến hành phân tích tương tự cho mọi phần của trường.
Kết quả phân tích Huygens PSF được hiển thị trong Casino Phú Quốc 5.
Casino Phú Quốc 5. Kết quả của mặt cắt Huygens PSF và PSF trùng lặp với sự phân tách trường Y của mặt phẳng đối tượng là 1,8 um (tiêu chí Rayleigh) trong nhiều cấu Casino Phú Quốc. Hai nguồn điểm khó có thể phân biệt được bằng mắt trong thiết kế kính hiển vi này.
Như bạn có thể thấy, hai điểm trường trùng nhau nghiêm trọng trong mặt phẳng Casino Phú Quốc và các PSF tương ứng của chúng gần như không thể phân biệt được. Có hai lý do cho kết quả này.
Từ tiêu chí Rayleigh, chúng ta có thể tăng khoảng cách phân tách của các trường và đánh giá lại kết quả. Chúng tôi đã thực hiện việc này trong Casino Phú Quốc 6 với khoảng cách 2,3 um trong mặt phẳng đối tượng.
Hình 6. Kết quả của mặt cắt ngang Huygens PSF và PSF trùng lặp với sự phân tách trường Y của mặt phẳng đối tượng là 2,3 um trong nhiều cấu hình. Bằng cách tăng khoảng cách phân tách giữa các điểm trường, các PSF bắt đầu tách ra trong mặt phẳng Casino Phú Quốc và bạn có thể quan sát hai đỉnh riêng biệt.
Với sự tách biệt trường lớn hơn, các PSF thu được sẽ có thể Casino Phú Quốc biệt được. Độ Casino Phú Quốc tách cực đại trong Mặt cắt ngang Huygens PSF gần như là 10 um, phù hợp với độ phóng đại của hệ thống (4X). — tuy nhiên, tiêu chí này có thể khách quan hơn nếu chúng ta xác định cách Casino Phú Quốc tách các đỉnh trong quá trình xử lý hậu kỳ, vốn nằm ngoài phạm vi của hướng dẫn này.)
Cuối cùng, chúng ta có thể tính đến kích thước pixel vật lý của máy dò để có được Casino Phú Quốc như được nhìn thấy từ kính hiển vi. Các PSF có chiều rộng tối đa ở mức tối đa một nửa là khoảng 12 um và bộ phát hiện giả định của chúng tôi có kích thước pixel vật lý là 6,5 um. (kích thước pixel vật lý) được đặt thành 6,5 um.
Casino Phú Quốc 7. PSF chồng chéo khi tính đến kích thước pixel vật lý của bộ dò. Quá ít pixel tạo nên sự chồng chéo PSF và làm giảm thêm độ phân giải của kính hiển vi.
Như bạn có thể thấy, kích thước pixel vật lý không đủ sẽ càng làm giảm độ phân giải của kính hiển vi. Mặc dù hai đỉnh có thể được phân biệt trong Casino Phú Quốc 6 nhưng giờ đây chúng lại chồng lên nhau trong Casino Phú Quốc 7. Trong trường hợp này, độ phân giải của kính hiển vi được cho là bị giới hạn pixel và được tính bằng ít nhất hai lần kích thước pixel được chia tỷ lệ theo độ phóng đại, nghĩa là 3,25 um
Casino Phú Quốc 8. PSF chồng chéo khi tính đến kích thước pixel vật lý của bộ dò. Khoảng cách 3,25 um cho phép tách các trường đóng một lần nữa.
Bằng cách tính đến kích thước pixel của trình phát hiện, cần có sự phân tách lớn hơn để tránh hiện tượng răng cưa PSF và đảm bảo nó được thể hiện bằng ít nhất 2 pixel. Khoảng cách trường 3,25 um khá khác so với tiêu chí Rayleigh 1,8 um và điều này cho thấy định nghĩa về độ Casino Phú Quốc có thể mơ hồ đến mức nào.
Phương pháp được trình bày trong phần này xem xét tổng nhất quán của hai PSF gần đó và chỉ ra cách phân biệt chúng với nhau. Mặc dù phương pháp này phù hợp với các hệ thống Casino Phú Quốc mạch lạc nhưng nhìn chung nó bảo thủ hơn đối với các hệ thống Casino Phú Quốc không mạch lạc.
Trong phần tiếp theo, chúng tôi trình bày cách sử dụng tính năng Mô phỏng Casino Phú Quốc của OpticStudio để nghiên cứu độ phân giải của thiết kế kính hiển vi theo giả định độ sáng không mạch lạc bằng cách tổng hợp các PSF một cách không mạch lạc từ các điểm trường nằm gần nhau.
Đối với phương pháp này, chúng ta có thể giữ nguyên thiết kế kính hiển vi ban đầu với năm điểm trường của nó. Chúng ta có thể chuyển đổi chúng thành Chiều cao đối tượng (Casino Phú Quốc 2).Bài viết cơ sở kiến thức.)
Bước đầu tiên để thiết lập Mô phỏng Casino Phú Quốc là cung cấp cho nó tệp Casino Phú Quốc đầu vào. Vì Mô phỏng Casino Phú Quốc về cơ bản thực hiện tích chập PSF của kính hiển vi với Casino Phú Quốc đầu vào này nên chúng tôi muốn có một đồng bằng Kronecker trong Casino Phú Quốc đầu vào để lập mô hình các trường tách biệt chặt chẽ.
Chúng tôi chọn thể hiện diện tích gấp khoảng bốn lần Huygens PSF được trình bày trong Casino Phú Quốc 5-8 (400 x 400 um2), tạo thành một dải bảo vệ nội tại. Khu vực này được chia tỷ lệ để tương ứng với kích thước trường 100 x 100 um2. Chúng tôi cũng chọn kích thước Casino Phú Quốc là 1.600 x 1.600 pixel;2, thấp hơn nhiều so với tiêu chí Rayleigh là 1,8 um. Chúng tôi tạo sáu pixel màu trắng trong ảnh tương ứng với ba trường hợp Casino Phú Quốc hai trường gần nhau.(29), 2.3(37)và 3,25(52)ừm, tương ứng.
Hình 9. Casino Phú Quốc đầu vào được phóng to hiển thị sáu pixel màu trắng tương ứng với ba cặp trường. Khoảng cách dọc là 6,25 (100) um (pixel) và tránh sự chồng chéo giữa các cặp trường.
Cài đặt Bitmap nguồn của Mô phỏng Casino Phú Quốc được hiển thị trong Hình 10.
Hình 10. Cài đặt Mô phỏng Casino Phú Quốc cho Bitmap nguồn. Chiều cao trường là 100 um (0,1 mm tính theo đơn vị thấu kính) và Casino Phú Quốc đầu vào được căn giữa trên Trường trên trục.
Chiều cao trường là 100 um. Chúng tôi cũng tập trung Casino Phú Quốc tích vào Trường trên trục cho phương pháp này, nhưng Casino Phú Quốc tích tương tự cũng có thể được tiến hành ở các vị trí trường khác nhau.
Cài đặt lưới PSF được hiển thị trong Casino Phú Quốc 11.
Hình 11. Bên trái: Cài đặt lưới tích chập trong tính năng Mô phỏng Casino Phú Quốc. Nó sử dụng một PSF duy nhất trên trục do trường bị hạn chế nơi tiến hành phân tích.
Chúng tôi sử dụng Casino Phú Quốc cài đặt lấy mẫu giống như phương pháp Huygens PSF và một PSF duy nhất trên trục. Chúng tôi đang làm như vậy vì Chiều cao Trường được đặt thành 100 um.
Hình 12. Kết quả Mô phỏng Casino Phú Quốc với Cài đặt hiển thị và phát hiện mặc định (tất cả đều bằng 0). Hàng đầu tiên mô tả cấu hình cường độ trên đường trung tâm đi qua cả hai PSF và hàng thứ hai là đầu ra Mô phỏng Casino Phú Quốc cho khoảng cách (A) 3,25, (B) 2,3 và (C) 1,8 um giữa các trường.
Từ Hình 12 (C), chúng ta có thể quan sát thấy rằng khoảng cách 1,8 um, tiêu chí Rayleigh, làm cho hai PSF có thể phân biệt được. Chẳng hạn, có một mức giảm nhỏ khoảng 15% về cường độ mà chúng ta có thể sử dụng để xử lý hậu kỳ Casino Phú Quốc với một ngưỡng chẳng hạn.
Khi so sánh với phương pháp Huygens PSF sử dụng tổng số PSF nhất quán trên các cấu Casino Phú Quốc, kết quả sẽ tốt hơn về khả năng phân giải của PSF. Tuy nhiên, chúng tôi chưa xem xét kích thước vật lý của máy dò.
Casino Phú Quốc 13. Cài đặt máy dò và hiển thị khi xem xét kích thước vật lý của máy dò kính hiển vi.
Kết quả tính toán các đặc tính vật lý của máy dò được hiển thị trong Casino Phú Quốc 14.
Hình 14. Kết quả Mô phỏng Casino Phú Quốc chiếm kích thước vật lý của máy dò kính hiển vi. Ngay cả khoảng cách 3,25 um trong mặt phẳng đối tượng cũng không tách được các PSF.
Việc phân tách giữa các trường có vị trí gần nhau không còn có thể thực hiện được nữa và bạn có thể nhận thấy rằng việc sử dụng đúng định lý lấy mẫu Nyquist-Shannon để xác định độ phân giải giới hạn pixel là không đủ. Khoảng cách theo chiều dọc giữa các cặp trường là 6,25 um trong mặt phẳng đối tượng (Casino Phú Quốc 9) và tạo ra sự phân tách rõ ràng giữa các cặp đó.
Hình 15. Kết quả mô phỏng Casino Phú Quốc cho một cặp điểm cách nhau 5,125 um trong mặt phẳng đối tượng. Hai pixel sáng hơn dường như có thể phân biệt được về mặt chất lượng.
Để biết thêm các bài viết tương tự, hãy truy cập Casino Phú Quốc chúng tôiCơ sở kiến thức.