Гиперспектральная микроскопия — это метод, объединяющий в себе микроскопию и спектроскопию, где каждое изображение захватывается в узком диапазоне электромагнитного спектра. Например, человеческий глаз видит свет в трех диапазонах (красный, зеленый и синий) видимого спектра, тогда как процедура получения гиперспектрального изображения делит спектр на большее количество полос, обычно покрывая видимый и ближний ИК диапазоны.
Термин гиперспектральной визуализации относится к непрерывному сбору узких полос (< 10 нм) по электромагнитному спектру. Благодаря уникальной технологии компании Photon etc оборудование позволяет получить полосы шириной 2 — 4 нм и даже 0.3 нм. Напротив, мультиспектральная визуализация покрывает только дискретное число полос и часто выполняется колесом со светофильтрами.
Благодаря анализу спектральной и пространственной информации, содержащейся в каждом пикселе изображения, можно идентифицировать уникальные спектральные признаки и назначить их компонентам исследуемого образца. Например, анализируемый материал или ткань (биол.) могут быть отображены в соответствии с его молекулярными компонентами.
Гиперспектральный куб данных
Полученные монохроматические изображения образуют то, что Photon etc называют гиперспектральным кубом данных, который содержит как пространственную, так и спектральную информацию об образце. В гиперспектральном кубе первые два измерения являются пространственными (оси X, Y), третье (ось Z) — длина волны. В зависимости от размера используемого датчика один единственный куб может представлять собой много гигабайт данных, представляющих чрезвычайно богатый источник информации для ученых, изучающих материалы или биологические объекты. Эти данные могут быть проанализированы с использованием фирменного программного обеспечения PHySpec™.
Растровое сканирование выполняется путем последовательных измерений спектров соседних областей образца путем его перемещения поточечно или построчно до тех пор, пока интересующая область не будет охвачена. С другой стороны, процесс визуализации состоит из фокусировки изображения образца на матричный детектор и измерения для каждого пикселя интенсивности света на одной определенной длине волны, подобно получению фотографии, но на одной длине волны. В некоторых применениях мощность лазера, используемого при визуализации, может быть на порядки величины больше, чем при картировании, поскольку мощность распространяется на всю область вместо одной точки или линии, что позволяет избежать повреждение образца. Визуализация также обеспечивает более высокое разрешение, сокращает время сбора данных на порядок и не требует предварительного знания образца в противоположность картированию.
Технология глобальной визуализации от Photon etc
Представленное ниже видео показывает концептуальную разницу между гиперспектральной глобальной визуализацией (Global Imaging) и растровым сканированием. При глобальной визуализации выигрыш в сборе 3D-данных, 2D-пространственных и 1D-спектров важен, поскольку для охвата полного спектрального диапазона требуется всего несколько монохромных изображений, в то время как при использовании других технологий нужно получить полный спектр для каждой точки или линии изображения.
Модель IMA™
Модель RIMA™
