Dokumentation eines Fourier-Ptychographie-Mikroskops
Die Herausforderung im Optiklabor des Zentrums für Sensorsysteme (ZESS) bestand in gegensätzlichen Anforderungen: Die Erfassung des LED-Beleuchtungsarrays für die Fourier-Ptychographie-Mikroskopie (FPM) erforderte eine Perspektive von unten, während für den experimentellen Aufbau und die Probe eine Aufsicht notwendig war. Um beides ins Bild zu bekommen, nutzten wir den integrierten Bildschirm des Systems; so konnte die Kamera in einer recht tiefen Position bleiben, ohne dass wir Informationen verloren.
Gemeinsame Geduld
Technische Fotografie im Forschungskontext erfordert oft ein langsames, bewusstes Arbeiten, ist aber zum Glück selten ein Einzelunterfangen. Die Zusammenarbeit mit Dr. John Meshreki – Postdoktorand am Lehrstuhl für Computational Sensorics and Communications Engineering von Professor Ivo Ihrke am ZESS – unterstrich erneut die Notwendigkeit gemeinsamer Geduld. Durch die zahlreichen Iterationen von LED-Mustern und Bildschirmwinkeln kann das finale Bild die Nuancen des Versuchsaufbaus und die Präzision seiner Forschung angemessen vermitteln.
Die interdisziplinäre Brücke
Die experimentelle Hardware ist nur die eine Hälfte der Gleichung; die zweite besteht in der mathematischen Rekonstruktion, für die John eng mit Prof. Onofre Martorell – einem Mathematiker von der Universität der Balearen – zusammenarbeitet. Es war eine wertvolle Gelegenheit, die Laborfotografie durch eine Dokumentation dieser Zusammenarbeit zu ergänzen, die anschaulich verdeutlicht, wie physikalische Sensorik und algorithmische Theorie konvergieren. Onofre wendet Machine-Learning-Methoden auf die vom FPM-Setup erfassten Rohdaten an und kooperiert dabei eng mit Prof. Michael Möller. Ihre Arbeit, unterstützt durch die DFG-Forschungsgruppe „Learning to Sense“, verbindet das Optiklabor mit der Computerwissenschaft, und das Ergebnis sind ultrahochauflösende Bilder, die die Lücke zwischen Rohdaten und diagnostischer Erkenntnis schließen.
Technischer Hintergrund
Die Fourier-Ptychographie-Mikroskopie markiert einen Übergang von chemischer Intervention hin zu computergestützter Synthese. Im Gegensatz zur klassischen Fluoreszenzmikroskopie – die häufig Färbungen erfordert, welche den natürlichen Zustand einer Probe verändern können – rekonstruiert diese Technik hochauflösende Bilder, indem sie die Phase des Lichts durch variierende LED-Beleuchtungswinkel erfasst. Um diese Leistungsfähigkeit zu demonstrieren, haben wir die filigranen Strukturen eines Schmetterlingsfühlers genutzt. Durch die Synthese von Daten aus mehreren grünen Lichtquellen erzeugt das System hochauflösende Ergebnisse über ein weites Sichtfeld. Das entstandene Bild ist keine bloße Einzelaufnahme, sondern eine Rekonstruktion des mikroskopischen Universums in unverfälschtem Zustand.
Diese Bilder dokumentieren die Konfiguration der Fourier-Ptychographie-Mikroskopie (FPM) in den Optiklaboren des Zentrums für Sensorsysteme (ZESS). Offizielle Projektdetails, wissenschaftliche Publikationen und Kontaktinformationen zur Arbeitsgruppe von Prof. Ivo Ihrke finden Sie in der Übersicht zur Fourier-Ptychographie am ZESS, Universität Siegen.
