Уравнение переноса интенсивности - Transport-of-intensity equation

В уравнение переноса интенсивности (ГАЛСТУК) - вычислительный подход к реконструировать фазу из сложная волна в оптический и электронная микроскопия.^[1] Он описывает внутренние отношения между интенсивность и фазовое распределение волны.^[2]

TIE был впервые предложен в 1983 году Майклом Ридом Тигом.^[3] Тиг предложил использовать закон сохранение энергии написать дифференциальное уравнение для транспортировки энергии оптическое поле. Он заявил, что это уравнение можно использовать как подход к восстановление фазы.^[4]

Тиг приблизился к амплитуда волны, номинально распространяющейся в z-направлении на параболическое уравнение а затем выразил это в терминах сияние и фаза:

${\displaystyle {\frac {2\pi }{\lambda }}{\frac {\partial }{\partial z}}I(x,y,z)=-\nabla _{x,y}\cdot [I(x,y,z)\nabla _{x,y}\Phi ],}$

куда ${\displaystyle \lambda }$ это длина волны, ${\displaystyle I(x,y,z)}$ это освещенность в точке ${\displaystyle (x,y,z)}$, и ${\displaystyle \Phi }$ - фаза волны. Если распределение интенсивности волны и ее пространственное производная можно измерить экспериментально, уравнение превращается в линейное уравнение, которое можно решить для получения фазового распределения ${\displaystyle \Phi }$.^[5]

Для образца фазы с постоянной интенсивностью TIE упрощается до

${\displaystyle {\frac {d}{dz}}I(z)=-{\frac {\lambda }{2\pi }}I(z)\nabla _{x,y}^{2}\Phi .}$

Он позволяет измерять фазовое распределение образца, получая расфокусированное изображение, т.е. ${\displaystyle I(x,y,z+\Delta z)}$.

TIE использует только измерения напряженности поля объекта в нескольких плоскостях, смещенных в осевом направлении, без каких-либо манипуляций с объектным и опорным лучом.^[6]

Подходы на основе TIE применяются в биомедицинских и технических приложениях, таких как количественный мониторинг роста клеток в культуре,^[7] исследование клеточной динамики и характеристики оптических элементов.^[8] Метод TIE также применяется для восстановления фазы в просвечивающей электронной микроскопии.^[9]

Рекомендации

1. Бостан, Э. (2014). «Восстановление фазы с помощью уравнения переноса интенсивности и микроскопии с дифференциальным интерференционным контрастом». Международная конференция IEEE по обработке изображений (ICIP).
2. Ченг, Х. (2009). «Восстановление фазы с использованием уравнения переноса интенсивности». Пятая международная конференция IEEE по изображению и графике.
3. Тиг, Майкл Р. (1983). «Детерминированное восстановление фазы: решение функции Грина». Журнал Оптического общества Америки. 73: 1434–1441.
4. Наджент, Кит (2010). «Когерентные методы в рентгенологии». Успехи в физике. 59: 1–99.
5. Гуреев, Т.Е .; Робертс, А .; Наджент, К. А. (1995-09-01). «Частично когерентные поля, уравнение переноса интенсивности и фазовая единственность». JOSA A. 12 (9): 1942–1946. Дои:10.1364 / JOSAA.12.001942. ISSN  1520-8532.
6. Хуанг, Л. (2015). «Восстановление фазы с помощью уравнения переноса интенсивности в апертуре произвольной формы с помощью итерационных дискретных косинусных преобразований». Письма об оптике. 40: 1976–1979.
7. Curl, C.L. (2004). «Количественная фазовая микроскопия: новый инструмент для измерения роста и слияния культур клеток in situ». Springer. 448.
8. Доррер, К. (2007). «Оптический контроль с использованием уравнения переноса интенсивности». Опт. выражать. 15: 7165–7175.
9. Беладжиа, М. (2004). «О технике переноса интенсивности для восстановления фазы». Ультрамикроскопия. 102: 37–49.