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dc.contributor.advisor Willig, Katrin Dr.
dc.contributor.author van Dort, Joris
dc.date.accessioned 2019-11-21T10:07:59Z
dc.date.available 2019-11-21T10:07:59Z
dc.date.issued 2019-11-21
dc.identifier.uri http://hdl.handle.net/21.11130/00-1735-0000-0005-12B4-B
dc.language.iso eng de
dc.rights.uri http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/
dc.subject.ddc 530 de
dc.title Aberration correction in STED microscopy de
dc.type doctoralThesis de
dc.contributor.referee Schmidt, Christoph F. Prof. Dr.
dc.date.examination 2018-12-21
dc.subject.gok Physik (PPN621336750) de
dc.description.abstractger Im letzten Jahrzehnt sind hochauflösende Mikroskopietechniken zu einem wertvollen Hilfsmittel für die Untersuchung subzellulärer Strukturen mit einer Auflösung unterhalb der Beugungsgrenze geworden. Die Verwendung von hochauflösender Mikroskopie in der Hirnforschung erfordert es die Strukturen tief im Hirngewebe der lebenden Maus aufzulösen. Die einzige hochauflösende Mikroskopietechnik, die bisher im lebenden Gehirn von Mäusen eingesetzt wurde, ist die STED-Mikroskopie. Die Eindringtiefe der STED-Mikroskopie in den Cortex einer lebenden Maus ist jedoch auf eine Tiefe von 40µm begrenzt. In dieser Arbeit zeige ich, wie man mit Hilfe von adaptiver Optik die Eindringtiefe der STED-Mikroskopie in Gewebe verbessern kann. Gewebe mit Lichtmikroskopie zu untersuchen wird durch Lichtstreuung und Aberrationen, welche durch den inhomogenen Brechungsindex des Gewebes entstehen, behindert. Letzteres kann verbessert werden, indem adaptive Optik verwendet wird, um die, durch die Probe induzierten, Aberrationen im Vorhinein zu korrigieren. Da es nicht möglich ist diese Aberrationen direkt zu messen, verwende ich einen sensorlosen Ansatz zur Korrektur der drei wichtigsten Aberrationen (Astigmatismus, Koma, sphärische Aberrationen) und reduziere gleichzeitig die Anzahl der dafür erforderlichen Bilder auf ein Minimum. Dazu setze ich eine adaptive Optik (deformierbarer Spiegel) in einem selbstgebauten STED-Mikroskop ein, um alle Strahlen gleichzeitig zu korrigieren. Lediglich die hellsten 5% der Pixel eines Bildes werden als Messgröße für den sensorlosen Ansatz genutzt, um die Genauigkeit der Korrektur zu optimieren und die Gesamtzahl der erforderlichen Bilder zu reduzieren. Erste Experimente zeigen, dass ein einzelner deformierbarer Spiegel zusammen mit der neuartigen 5%-Metrik ausreicht, um Aberrationen in einer Gewebetiefe von 80µm zu korrigieren. de
dc.description.abstracteng In the last decade, superresolution microscopy techniques became a valuable tool to study sub-cellular structures with a resolution below the diffraction limit. The use of superresolution for brain research requires to super-resolve structures deep within the tissue of the living mouse brain. The only superresolution technique applied in the living mouse brain so far is stimulated emission depletion (STED) microscopy. However, the penetration depth of STED microscopy in the cortex of a living mouse has been limited to a depth of 40µm. In this thesis, I studied the use of adaptive optics with the aim of improving the penetration depth of STED microscopy in tissue. Tissue imaging with light microscopy is hampered by light scattering and aberrations induced by the inhomogeneous refractive index of the tissue. The latter can be improved by using adaptive optics to precorrect for the sample induced aberrations. As it is not possible to measure the sample induced aberrations directly, I use a sensorless approach for correction of the three most important aberrations (astigmatism, coma, spherical aberrations) while reducing the number of required images to a minimum. Therefore, I implemented a single correction device (deformable mirror) into a home-build STED microscope to correct all beams at once. Using only the brightest 5% of the pixels of an image as the metric for the sensorless approach, I optimized the accuracy of the correction and reduced the total number of images required. First experiments have shown that a single deformable mirror together with the novel 5%-metric can be used to correct for aberrations in 80µm depth of brain tissue. de
dc.contributor.coReferee Hell, Stefan Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Wichmann, Carolin Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Fiala, André Prof. Dr.
dc.contributor.thirdReferee Parlitz, Ulrich Prof. Dr.
dc.subject.ger Aberrationskorrektur de
dc.subject.eng Aberration correction de
dc.identifier.urn urn:nbn:de:gbv:7-21.11130/00-1735-0000-0005-12B4-B-9
dc.affiliation.institute Fakultät für Physik de
dc.identifier.ppn 1682489027

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