分离培养SD大鼠骨髓间充质干细胞，传代纯化后接种至共聚焦培养皿，置于自主研发搭建的平场定量相位显微镜下，利用荧光及相位双通道证实线粒体特征后，进行长时间无标记观察，分析平场定量相位显微镜观察到的线粒体分裂、融合过程，以及细胞凋亡过程中的线粒体变化。平场定量相位显微镜无标记观察到的线粒体可与荧光标记的线粒体完全重叠，表明平场定量相位显微镜可以清晰观察线粒体并进行无标记高分辨率成像。同时，平场定量相位显微镜可以对培养条件下的骨髓间充质干细胞进行长时间无标记观察，并高分辨率记录线粒体分裂、融合过程。此外，还利用平场定量相位显微镜首次完整记录了CCCP作用下线粒体的变化，该变化直观地呈现了线粒体途径的细胞凋亡过程。平场定量相位显微镜可以对培养的细胞进行长时间无标记高分辨率观察，为线粒体动力学的研究提供了一种新的观察手段。

定量相衬显微可以在无荧光标记的前提下实现对透明样品的高衬度、定量化相位成像，对活细胞及其动态过程观测具有重要意义。然而，传统的定量相衬显微需要记录3幅相移图像才能获得样品定量的相位图像，耗时较长。提出一种基于双通道卷积神经网络的定量相衬显微相位重建方法。该方法可以利用2幅相移图像获得样品的定量相位图像，将传统定量相衬显微的成像速度提高了1.5倍，重建速度提高了1个数量级。实验中，利用COS7细胞的数据对网络进行训练，该网络可以成功实现对3T3细胞的定量相位成像，说明该网络具有一定的泛化能力。该方法有望为活细胞以及亚细胞器互作网络的动态观测提供有力手段。

定量相位显微成像在工业检测、生物医学和光场调控等领域具有重要的应用价值。常用的定量相位显微成像技术通过干涉的方法来获取相位的定量分布，干涉装置的稳定性、光学衍射极限的限制、相位再现时的解包裹问题、激光照明下的相干噪声，以及动态观测过程中的样品离焦等因素都会影响定量相位显微成像的分辨率和精度。本文围绕高精度定量相位显微成像中的上述关键问题展开研究，通过构建物参共路的同步相移数字全息显微结构实现稳定的实时测量；采用结构光照明的超分辨相位成像方法实现对微小物体的超分辨相位成像；利用双波长照明将纵向无包裹相位测量范围扩大到微米量级；使用低相干LED照明解决相干噪声问题；提出了基于结构光照明和双波长照明的数字全息显微自动调焦方法，可以满足对不同类型样品的长时间跟踪观测。

拉曼光谱技术以其无损检测、 灵敏度高、 简便快速等独特的技术优势, 在食品安全等领域展现出良好的应用潜力。 白酒是一种非常受消费者喜欢的饮品, 在中国有着非常悠久的历史, 也是中华文化的重要组成部分, 其质量安全一直受到大家的高度重视。 市场上的一些企业为了降低成本总是会生产一些劣质的勾兑白酒来冒充品牌酒, 其品质严重的影响着大家的利益和健康, 而现行的国家检验标准中并没有明确的检测方法能够对其进行快速的辨别, 所以如果能发展一种新的方法将这些劣质的勾兑白酒快速的鉴别出来, 将会有效的保障大家的生命安全。 利用拉曼光谱技术测量了56种散装白酒和7种瓶装品牌白酒的拉曼光谱, 并以拉曼光谱中位于886 cm-1处乙醇的C-C-O伸缩振动峰为内标来对所有样品的拉曼光谱进行归一化, 从而得到所有样品的归一化拉曼光谱。 将归一化拉曼光谱不同位置的荧光背景强度和位于886 cm-1处乙醇的C-C-O伸缩振动峰强度相比较, 结果表明瓶装品牌白酒的荧光背景基本上都明显比散装白酒的要小, 可以清楚的将这两类白酒样品区分开来。 一般对于拉曼光谱的测量和分析认为荧光背景的存在不利于对实验结果的准确分析, 所以大家发展了各种方法来减小或扣除其荧光背景。 而我们的这个工作表明保留荧光背景可能会更加有利于白酒的质量检测。 这种检测方法操作和分析过程非常简单快捷。 若将该方法与便携式拉曼光谱仪相结合, 则可以为白酒质量安全提供一种有效、 快速的检测方法。

光学显微具有对样品损伤低、可特异性成像等优点，是生物医学、生命科学、材料化学等多个领域中必不可少的成像手段。然而，传统光学显微镜多采用平行光照明整个样品，无法有效区分在焦信号和离焦背景，不具备三维层析成像能力。基于此，提出一种基于共振扫描的稀疏结构光照明三维层析显微（SSI-3DSM）技术，通过共振扫描聚焦光斑快速生成稀疏条纹结构光，利用多步相移减除背景噪声实现对待测样品的三维层析成像。相较于扫描宽场成像，该方法将轴向分辨率提升1.3倍，信背比提升12倍。此外，该技术性能稳定、成本较低、便于商业化开发，可与结构光照明、单分子定位等超分辨显微成像技术相结合以进一步提高横向分辨率。