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PSF Lab
Wiki PSF Lab 3.0 screenshot 1
PSF Lab unter Windows 7 (x64)
Basisdaten
Entwickler Michael J. Nasse, Jörg C. Woehl
Aktuelle Version 3.0
(24. September 2010)
Betriebssystem Windows, Mac OS
Kategorie Simulation
Lizenz proprietär
Deutschsprachig nein
http://onemolecule.chem.uwm.edu

PSF Lab ist ein Computerprogramm zur Berechnung der Illuminations-Punktspreizfunktion (engl. Point Spread Function, PSF) eines konfokalen Mikroskops unter verschiedenen Abbildungsszenarien. Die Berechnung der elektrischen Feldvektoren und der zugehörigen Lichtintensitäten basiert auf einem Vektormodell, das Polarisationseffekte in der Nahfeldregion sowie Objektive mit hoher numerischer Apertur berücksichtigt[1].

Die Polarisation des (parallelen und monochromatischen) Eingangsstrahls kann frei gewählt werden (linear, zirkular, oder elliptisch). Weiterhin kann zwischen einem konstanten oder Gauß-förmigen Eingangstrahlprofil gewählt werden. Letzteres kann nützlich sein, um z. B. Licht eines Lasers oder aus einer Glasfaser zu simulieren. Auf seinem Weg vom Mikroskopobjektiv zum Fokus durchläuft das Licht bis zu drei verschiedene optische Medien. Dies erlaubt die Simulation z. B. von Immersionsöl-Objektiven, die das Licht vom Öl (Medium 1) durch ein Deckglas (Medium 2) in das Probenmedium (Medium 3) fokussieren. Jedes Medium ist dabei durch seine Dicke und seinen als konstant angenommene Brechungsindex charakterisiert. PSF Lab kann auch Mikroskopobjektive simulieren, die für bestimmte Deckgläser (bestimmt durch ihre Dicke und ihren Brechungsindex) vom Hersteller korrigiert/optimiert sind (Design-Parameter). Somit können auch Abweichungen von den idealen Abbildungsbedingungen, für die das Objektiv korrigiert wurde, berechnet werden.

Die folgenden optischen Parameter können ausgewählt werden[2]:

  • Eingangsstrahl
    • Wellenlänge
    • Gaußprofil-Füllungsfaktor (0 = konstantes Intensitätsprofil)
    • Polarisation (linear, zirkular, elliptisch)
  • Berechnung der
    • Einzelnen Feldvektorkomponenten
    • Quadrat der einzelnen Feldvektorkomponenten
    • Gesamtintensität
  • Mikroskopobjektiv
    • Numerische Apertur
  • Optische Medien
    • Brechungsindex (Designwert und tatsächlicher Wert)
    • Dicke (Designwert und tatsächlicher Wert)
    • Fokustiefe (Fokusposition innerhalb von Medium 3)

Das Programm kann nur 2D-Schnitte durch die PSF berechnen; allerdings können mehrere Schnittberechnungen (mit anderen Programmen) zusammengefügt werden, um die volle 3D PSF zu erhalten. Berechnungen sind in Datensätzen (engl. sets) organisiert, jedes mit seinen eigenen Parametern. Schleifen können verwendet werden, z. B. um einen oder mehrere Datensätze zu berechnen, wobei bei jedem Schleifenschritt automatisch die Bildauflösung verdoppelt werden kann. Die erhaltene optische Lichtintensitätsverteilung wird in PSF Lab angezeigt, entweder in linearer oder logarithmischer Falschfarbenskala. Der Benutzter kann zwischen mehreren Farbpaletten wählen, und das Ergebnis (einzelne Feldvektorkomponenten oder Gesamtintensität) kann in verschiedene Bild- und Datenformate exportiert werden (Bildformate: .fig, .ai, .bmp, .emf, .eps, .jpg, .pcx, .pdf, .png, .tif; Datenformate: .mat, .h5 (HDF5), .txt (ASCII)).

Siehe auch Bearbeiten

Einzelnachweise Bearbeiten

  1. Nasse M. J., Woehl J. C.: Realistic modeling of the illumination point spread function in confocal scanning optical microscopy. In: J. Opt. Soc. Am. A. 27, Nr. 2, 2010, S. 295–302. doi:10.1364/JOSAA.27.000295.
  2. PSF Lab Getting Started Manual

Weblinks Bearbeiten

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