科技日報記者 張佳欣
據最新一期《光學快報》雜志報道，美國杜克大學研究團隊開發了一款名為“PANORAMA”的新型顯微鏡，無需掃描樣品，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。它能捕捉亞微米級細節，成像范圍相當于一枚美國一角硬幣大小，生成的圖像達到千兆像素，清晰度比普通智能手機高出10至50倍。這項創新有望加速科研和醫學診斷技術進步，也可在材料檢測、芯片制造等領域發揮作用。
傳統的顯微鏡難以同時兼顧大視野和高分辨率。如果要獲取千兆像素圖像，往往依賴復雜光學系統，或采用耗時的“分塊掃描”，而樣品的不平整又常常導致機械上下移動對焦。
此次，為了克服這些挑戰，團隊創建了一個“多相機陣列”，其作用類似于一臺巨型顯微鏡。該顯微鏡結合了遠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個小型相機組成的平面陣列上，每個相機可對場景或樣品的一部分進行成像。
由于每個攝像頭都可獨立對焦以匹配樣品表面，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械掃描，成像后再通過軟件自動拼接成完整畫面，過程僅需5至10分鐘。
團隊在實驗中對大鼠腦組織切片進行成像，無需任何掃描，48個相機一次性捕獲6.3億像素圖像，細胞結構清晰可見，最小分辨率達0.84微米，神經元和樹突分布一覽無余。團隊還在一塊彎曲的洋蔥表皮上同時獲取了明場和熒光圖像。通過各相機分別對焦，最終圖像中既能看到細胞壁的清晰邊界，也能看到熒光染色的細胞核。
團隊指出，這一工具為生命科學和工業檢測提供更高效的工具：其可快速掃描整個病理學活檢切片，實現細胞級分辨率，還可用于高效檢查芯片晶圓等大面積表面。
