Ett team av forskare vid Cornell University har utvecklat ett sätt att dramatiskt förbättra upplösningen av konfokalmikroskopi. De beskriver tekniken i ett papper som de har publicerat i Fysisk granskning X .

Konfokal mikroskopi är en typ av mikroskopi som använder en laser tillsammans med optik för att skapa bilder av objekt i nanoskala, men på grund av olika typer av buller, bilderna som produceras kan ibland bli mer otrevliga än forskare skulle vilja. För att minska denna oklarhet, forskarna med denna nya insats kom på matematiska modeller som kan konverteras till datorkod för att eliminera en del av bruset, och därmed avslöja mer detaljerade föremål som studeras.

Precisionen som kan uppnås med optik, forskarna noterar, begränsas av statistiskt brus, som har definierats av Cramér-Rao-gränsen. Men, fann forskarna, konfokalmikroskop erbjöd inte ens den upplösningen eftersom information gick förlorad. Ljus från ett färgämne, till exempel, när fluorescensbildning gick förlorad när den spred sig, minska precisionen. De noterade att sådan spridning och förlusten som följde kunde beskrivas matematiskt. På grund av det var det möjligt att bygga en modell som kunde ta hänsyn till ojämnheterna i ljusfördelningen. Genom att lägga till parametrar, de kunde i huvudsak återställa det förlorade ljuset och lägga tillbaka det till bilden. De har döpt denna metodparameter extraktion rekonstruerade bilder (PERI).

PERI -modellen införlivades sedan i datorkod som kunde analysera en bild och sedan producera en ny som var skarpare än originalet - det var ganska intensivt, körs ett dygn på kraftfulla datorer på Cornell och på Amazons molnstorram. Teamet testade sin teknik genom att skanna kolloidpartiklar och skicka resultaten till datorn för att krossa. Resultaten var en uppenbar förbättring, som kan ses i de resulterande fotografiska jämförelserna-de uppnådde cirka 10 till 100-faldiga förbättringar av upplösningen.

Den nya metoden ger tydliga fördelar, men som laget noterar, det har också vissa begränsningar. Nya modeller måste byggas för varje typ av objekt som ska studeras - också, forskare måste i förväg veta formen på objektet som studeras. Koden är öppen källkod, så alla som vill testa, använda eller ändra det för egna ändamål är gratis att göra det.

© 2017 Phys.org