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由于衍射极限的存在，传统的光学显微镜无法清晰分辨横向尺寸小于200 nm、轴向尺寸小于500 nm的细胞结构。 21世纪初，纳米级分辨率的超分辨光学显微成像技术的出现，使研究人员能够在更高的分辨率下进行生物学研究。 随着超分辨显微技术的快速发展，现有成像技术的缺陷越来越明显，如成像分辨率和成像时间不能同时达到； 在对镜头制造技术提出一定要求的同时，观察视野也受到限制； 越来越复杂的设备使得操作和维护越来越困难。

为了解决上述问题，美国Double Helix Optics公司提出了纳米分辨率成像“SPINDLE”的新概念。 三维成像可以捕获小至横向 10 nm 和轴向 15 nm 的细节。 在这种技术中，SPINDLE 模块安装在显微镜或 CCD 相机之间，无需改变现有的成像系统设置。

相位掩膜库：工程 PSF

为了给客户提供最大的控制和灵活性光纤光谱仪在科研领域的应用，美国Double Helix提供相位掩模库，包括双螺旋、单螺旋、EDOF、四足和多色设计，提供最大的控制和灵活性。用户可以按照深度范围、波长和其他光学参数来选择合适的相位掩模以达到最佳的深度精度平衡

双螺旋相位掩模

由 Double Helix Optics 开发，这些相位掩模将来自单个物体的光分成两个独立旋转的波瓣，类似于双螺旋。 两片花瓣的中点对应光源的横向位置，两片花瓣的夹角对应光源的轴向位置。 由于光斑在旋转180°时仍能保持对焦，因此可以高精度地获取发光“光斑”的深度信息。 收集的数据由许多这些在不同方向上分离良好的点组成，这些点对应于物体的横向和轴向位置。 通过对这些详细的目标点数据集进行处理和图像重建，可以获得清晰的超高分辨率原始物体的三维结构。

多色相位面膜

多色成像可让您将数据背景化。 这通常需要连续成像、多个摄像头或分段的专用视野。 但使用由 Double Helix Optics 开发的多色相位掩膜，客户可以将颜色和 3D 位置直接编码到图像中。 现在可以针对不同的波长同时生成不同的 PSF，从而在单个光路中实现同时多色跟踪或超分辨率成像。

四足相位掩模

斯坦福大学诺贝尔奖获得者WE Moerner创造的四足面具深度可调范围可达20μm。 结合使用四足面具和双螺旋面具，科学家们已经能够成像和重建整个哺乳动物细胞的结构，包括线粒体和核层。 他们还使用这些面具来追踪活细胞表面的分子。

扩展景深 (EDOF) 相位模板

使用为双螺旋相位掩模开发的类似原理，Double Helix Optics 创造了多种设计，可以扩展给定光学系统的焦深，同时对横向分辨率的影响最小。 这些掩模可用于生命科学应用，包括 3D 超分辨率成像、3D 跟踪、全细胞成像和粒子计数。 相同的设计非常适合工业检测应用，允许同时查看 3D 对象/目标的最高和最低特征，而无需重新聚焦或拍摄多张图像。

双螺旋相位掩模的工作原理

基于专门设计的相位掩模，从工程点扩散函数（PSF）出发，利用螺旋相位掩模控制景深、发射波长和精度，结合3DTRAX软件重建和分析3D图像，可以无需扫描即可在特定条件下实时捕捉 3D 信息，以获得无与伦比的深度和精度的 3D 图像。 横向精度可达20 nm，轴向精度可达25 nm，成像深度可达20 um。 当与其他工具和技术（包括 STORM、PALM、SOFI、光片显微镜、宽场、宽场显微镜、TIRF、FRET 等）结合使用时，活细胞、固定细胞和全身应用的巨大潜力被释放例如细胞成像、单分子、粒子追踪和粒子计数。 这对推进科学研究、药物发现和工业测试具有广泛的意义。

显微镜3D成像模组应用领域

具有高级 3D 信息的亚衍射成像和粒子跟踪为生物和生物医学研究、药物发现、材料科学研究和工业检测开辟了一个充满可能性的新世界。

生命科学领域

Double Helix Light Engineering™ 引领着生命科学领域的突破——从癌症和免疫学到传染病和神经科学。 研究人员使用双螺旋相位掩模和 SPINDLE® 发现了新的细胞结构和亚细胞相互作用。

研究神经退行性疾病的科学家已经能够看到细胞核的 3D 图像——这是以前从未见过的。 同样，研究免疫学的研究人员已经能够重建完整的 T 细胞。

药物开发领域

相位模板不是简单地模拟新化合物，而是允许查看和跟踪药物化合物的实际作用。 双螺旋结构在成像和单粒子跟踪 (SPT) 方面开辟了新天地。 Double Helix 的掩模可以在更大的景深（高达 20 微米）下跟踪分子，记录比以往更长的轨迹，并且视觉上可识别的数据记录使识别先导化合物和加速药物发现变得更加容易。

材料科学领域

3D 纳米成像和粒子追踪在材料科学中也很有用光纤光谱仪在科研领域的应用，无论是研究金属、半导体、陶瓷、聚合物还是纳米材料。 双螺旋技术使您能够看到材料结构、流动和其他特性。

准确的成像与扩展的深度相结合，使客户能够进一步了解粒子动力学。 有了更多数据，客户可以更好地预测材料在任何给定应用中的性能。

工业检测领域

Double Helix 将 3D 精度降低到纳米级，从而可以发现制成品（从微芯片到像素）中的微小缺陷和其他功能缺陷。 纳米级精度的检测可以改善质量控制、节省时间、降低成本、提高吞吐量并跟踪 QA。

Double Helix提供强大的相位掩模库，满足科研和工业客户对高精度检测的需求，主要涉及生命细胞、药物研发、材料科学、工业检测等领域。