日期，美國(guó)杜克大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)開(kāi)發(fā)了一款名為“PANORAMA”的新型顯微鏡，無(wú)需掃描樣品，即可在單次快照中捕獲非平面物體的大面積、超高分辨率的清晰圖像。它能捕捉亞微米級(jí)細(xì)節(jié)，成像范圍相當(dāng)于一枚美國(guó)一角硬幣大小，生成的圖像達(dá)到千兆像素，清晰度比普通智能手機(jī)高出10至50倍。這項(xiàng)創(chuàng)新有望加速科研和醫(yī)學(xué)診斷技術(shù)進(jìn)步，也可在材料檢測(cè)、芯片制造等領(lǐng)域發(fā)揮作用。相關(guān)研究成果發(fā)表在《光學(xué)快報(bào)》雜志上。

傳統(tǒng)的顯微鏡難以同時(shí)兼顧大視野和高分辨率。如果要獲取千兆像素圖像，往往依賴復(fù)雜光學(xué)系統(tǒng)，或采用耗時(shí)的“分塊掃描”，而樣品的不平整又常常導(dǎo)致機(jī)械上下移動(dòng)對(duì)焦。

此次，為了克服這些挑戰(zhàn)，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)建了一個(gè)“多相機(jī)陣列”，其作用類似于一臺(tái)巨型顯微鏡。該顯微鏡結(jié)合了遠(yuǎn)心光刻鏡頭和大型筒鏡，其中大型筒鏡將樣品的圖像投射到由48個(gè)小型相機(jī)組成的平面陣列上，每個(gè)相機(jī)可對(duì)場(chǎng)景或樣品的一部分進(jìn)行成像。

由于每個(gè)攝像頭都可獨(dú)立對(duì)焦以匹配樣品表面，即使樣品彎曲，整幅圖像也能保持清晰。這種方式省去了煩瑣的機(jī)械掃描，成像后再通過(guò)軟件自動(dòng)拼接成完整畫(huà)面，過(guò)程僅需5至10分鐘。

團(tuán)隊(duì)在實(shí)驗(yàn)中對(duì)大鼠腦組織切片進(jìn)行成像，無(wú)需任何掃描，48個(gè)相機(jī)一次性捕獲6.3億像素圖像，細(xì)胞結(jié)構(gòu)清晰可見(jiàn)，最小分辨率達(dá)0.84微米，神經(jīng)元和樹(shù)突分布一覽無(wú)余。團(tuán)隊(duì)還在一塊彎曲的洋蔥表皮上同時(shí)獲取了明場(chǎng)和熒光圖像。通過(guò)各相機(jī)分別對(duì)焦，最終圖像中既能看到細(xì)胞壁的清晰邊界，也能看到熒光染色的細(xì)胞核。

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該顯微鏡將大型遠(yuǎn)心光刻鏡頭與大型筒鏡相結(jié)合，從而為大型曲面樣本生成清晰細(xì)致的圖像。這些鏡頭將圖像投射到由48個(gè)小型相機(jī)組成的平面陣列上。

團(tuán)隊(duì)指出，這一工具為生命科學(xué)和工業(yè)檢測(cè)提供更高效的工具：其可快速掃描整個(gè)病理學(xué)活檢切片，實(shí)現(xiàn)細(xì)胞級(jí)分辨率，還可用于高效檢查芯片晶圓等大面積表面。