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超衍射成像中双螺旋点扩展函数的三维定位精度
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:物理学报
  • 时间:2013
  • 页码:144201-1-144201-6
  • 分类:O438.2[机械工程—光学工程;理学—光学;理学—物理]
  • 作者机构:[1]深圳大学光电工程学院,光电子器件与系统(教育部/广东省)重点实验室,深圳518060
  • 相关基金:国家重点基础研究发展计划(批准号:2012CB825802) 国家自然科学基金(批准号:11004136,61178080,61235012) 国家重大科学仪器设备开发专项(批准号:2012YQ150092) 深圳市科技计划基础研究计划项目(批准号:JCYJ20120613173049560,ZYC201105170233A,GJHS20120621155433884)资助的课题
  • 相关项目:基于单分子定位的厚样品三维纳米分辨荧光显微成像研究
中文摘要:

开关效应和单分子定位的结合可以实现样品的超衍射分辨成像,双螺旋点扩展函数将单分子定位纳米分辨从二维扩展到了三维.本文对双螺旋点扩展函数的三维定位精度展开了探讨.首先,基于费希尔信息量,计算了双螺旋点扩展函数的无偏估计,得出其理论定位精度,并分析了光子数、背景噪声以及有效像元尺寸大小对其定位精度的影响;其次,基于单分子定位实验过程中对于数据分析通常采用的高斯拟合质心定位算法,通过误差传递函数定律求得双螺旋点扩展函数的轴向定位精度.计算机模拟结果表明,在光子数大于1000的条件下,高斯拟合质心定位精度和费希尔信息量理论定位精度符合较好.本文的讨论不仅为双螺旋点扩展函数的三维定位精度提供了理论依据,同时也可为实验提供理论指导.

英文摘要:

The combination of switch effect and single molecule positioning can realize the sample super diffraction resolution imaging, and double helix point spread function will be a single molecular orientation nanometer resolution extending from two dimensions to three dimensions. In this paper, three-dimensional (3D) positioning accuracy of the double helix point spread function is discussed. First, the theoretical localization accuracy for an unbiased estimator of the double-helix point spread function is compared with that for 3D localization using Fisher information and the influences of localization accuracy including photon number, varying levels of background and pixel size are analyzed. Second, based on the localization algorithm of gaussian fitting, which is usually adopted in data analysis of single molecular orientation in the experimental process, the axial localization accuracy of double helix point spread function is obtained by the error transfer function law. Computer simulation results show that under the condition of more than 1000 photons in number, the positioning accuracy of gaussian fitting localization algorithm and theory localization accuracy of Fisher information are in good agreement. The discussion of the paper provides not only the theoretical basis for 3D positioning accuracy of double helix point spread function, but also the theoretical guidance for the experiment at the same time.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876