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Microscopy is the science which aim is to view objects that can not be
distinguished with the naked eye because the size of those objects are
not within its resolution range. A microscope produces an enlarged
image of a sample under research. Since microscopy is an essential
tool for live and material sciences, this Thesis is devoted to study
thoroughly optical microscopy.
Optical microscopes can be performed in di erent ways to provide
resulting images with di erent features. The simplest optical microscope
is the wide eld microscope. However it presents some limitations
that needs to be overcome to obtain high-quality images. Among
these limitations we nd: axial mechanical scanning to provide the
whole structure of a sample, the presence of spherical aberration due
to the refractive-index mismatches between the immersion medium of
the microscope objective, the coverglass and the specimen, the limitation
of spatial resolution imposed by di raction and the inability of
obtaining quantitative phase images. Such limitations are analyzed in
this Thesis and some solutions are proposed in order to provide better
microscopic images. In particular, we have achieved: (1) a fast-axial
scanning of thick samples in real time and without any mechanical
movement, (2) an SA-invariant imaging system, (3) images with high
lateral resolution and optical sectioning and (4) accurate quantitative
phase images and without deteriorating the resolution limit imposed
by di raction. All these ndings have been veri ed both theoretically
and experimentallyLa microscopio ía tiene como nalidad observar muestras que no pueden distinguirse a simple vista por el ojo humano dado que el tamaño de ellas es menor que su l mite de resoluci on. Un microscopio produce una imagen ampliada de la muestra a analizar. Debido a que la microscopía es un instrumento b asico para la ciencia de la vida y de los materiales, en esta Tesis se desarrolla un estudio exhaustivo de la microscopía óptica. Los microscopios opticos se pueden con gurar de diferentes formas para producir im agenes con diferentes caracter sticas. El microscopio de campo amplio, el m as simple de todos, presenta algunas limitaciones
que debe ser superadas para obtener im agenes de mayor calidad. Entre estas limitaciones encontramos: el barrido axial mec anico para proporcionar toda la informaci on de la estructura de la muestra, la presencia de aberraci ón esf érica debido a los desajustes del í ndice de refracci ón entre el medio de inmersi on del objetivo, el cubreobjetos y la muestra, la limitaci ón de la resoluci ón espacial impuesta por la difracci ón y la incapacidad de obtener im ágenes cuantitativas de fase. Tales limitaciones
se analizan en esta Tesis y se proponen algunas soluciones con el fi n de proporcionar mejores im ágenes micros ópicas. En particular, nosotros hemos obtenido: (1) un r ápido barrido axial de muestras gruesas, en tiempo real y sin ning ún movimiento mecánico, (2) un microscopio invariante a la aberraci ón esf érica, (3) im agenes con alta resoluci on lateral y seccionado optico y (4) im agenes cuantitativas de fase precisas y sin deteriorar el l mite de resoluci on. Todos estos resultados se han demostrado tanto te oricamente como experimentalmente.
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