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Autoholo潛水式全息成像系統(tǒng)是在非侵入式的情況下對水下浮游植物和其他微觀顆粒進行原位3D成像測量的系統(tǒng)，數(shù)字在線全息配置允許其對大樣品量（**100 mL）內(nèi)的所有粒子進行成像。Autoholo系統(tǒng)由兩個密封的外殼組成，其中一個外殼包含一個脈沖激光光源，空間濾波器和擴束光學器件，另一個外殼包含一個高分辨率數(shù)碼相機和單板計算機，它們之間通過支架固定在一起。

可增加物鏡來獲得更高分辨率圖像和更小粒徑值，成像后的體積大小與水體中顆粒物的濃度相適應。Autoholo潛水式全息成像系統(tǒng)可以剖面、定點或拖曳的方式部署，且深度可達800m，可手動或系統(tǒng)自動獲取全息圖像。使用Kirchoff-Fresnel卷積核和自動圖像分析重建全息圖，可有效地觀察海洋或淡水環(huán)境中所有水生環(huán)境中的藻類、微生物和顆粒物等。

工作原理

Autoholo利用全息原理來對一定體積內(nèi)的物體進行顯微成像。使用532 nm 激光作為樣品體積的背景參考光源，并由照相機記錄所得全息圖。激光束在經(jīng)過空間濾波和準直后通過分束器，產(chǎn)生的光束通過采樣窗口，照亮采樣區(qū)域上的樣品體積，光經(jīng)過樣品時，微粒的散射光會與背景參考光源干涉疊加，產(chǎn)生的干涉條紋包含了所測體積內(nèi)的空間和相位信息。采集的圖像通過光纖傳輸?shù)郊装迳系挠嬎銠C，可以實時查看，同時存儲在硬盤中。使用菲涅耳衍射公式對每個所得的濾波圖像進行數(shù)值重建，隨后在整個樣本體積內(nèi)使用不同平面/截面上的全息衍射圖進行的數(shù)值重建可提供體積內(nèi)所有顆粒的聚焦圖像，從而提供有關顆粒和生物的形狀，空間分布以及運動的3D信息。

產(chǎn)品特點

高分辨率全息成像

可對相對較大的樣本體積進行采樣

非侵入式，非破壞性探測，不干擾試驗物體

水下原位測量

覆蓋粒徑更廣

實時觀察水下微生物、顆粒的形態(tài)、分布

快速捕捉運動生物，并對其成像

水下深度可達到800m

產(chǎn)品應用

表征顆粒/浮游生物的分布和相互作用

粒子流相互作用、浮游生物動力學研究

薄層和有害藻華研究

表征水生顆粒特性，顆粒粒徑分布

海洋生物及其豐富度的觀測

葉綠素濃度、顆粒物濃度剖面分層研究

海洋-水層檢測、細菌、浮游生物及植物

泥沙輸送，海洋生態(tài)學，氣候變化，遙感和海洋光學

產(chǎn)品參數(shù)

激光：波長532 nm，脈沖功率2 μJ，脈沖寬度1.3 ns

相機：像素4920 x 3280 pixels

分辨率：低倍5.5 μm，高倍2.5 μm

體積：90 cm x 96 cm x 30cm

成像體積：1 ~ 20 mL

粒徑范圍：10 μm ~ 20 mm

深度：800 m

參考文獻

1.S. Talapatra， J. Hong， M. McFarland， A.R. Nayak， C. Zhang， J. Katz， J. Sullivan， M. Twardowski， J. Rines， and P. Donaghay， “Characterization of biophysical interactions in the water column using in situ digital holography，” Mar. Ecol. Prog. Ser.， 473， 29-51 (2013)

2.A.R. Nayak， M. McFarland， J. Sullivan and M. Twardowski， “Evidence for ubiquitous preferential particle orientation in representative oceanic shear flows，” Limnol. Oceanogr. 63(1)， 122-143 (2018).

3.A.R. Nayak， M. McFarland， J. Sullivan and M. Twardowski， “On plankton distributions and biophysical interactions in diverse coastal and limnological environments，” in Proc. SPIE， Ocean Sensing and Monitoring X， 10631， 106310P (2018)