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尼康显微镜激光共聚焦的原理

2015-07-25  发布者:admin 

激光共聚焦扫描显微技术(Confocal laser scanning microscopy)是一种高分辨率的显微成像技术。普通的荧光光学显微镜在对较厚的标本(例如细胞)进行观察时,来自观察点邻近区域的荧光会对结构的分辨率形成较大的干扰。共聚焦显微技术的关键点在于,每次只对空间上的一个点(焦点)进行成像,再通过计算机控制的一点一点的扫描形成标本的二维或者三维图象。在此过程中,来自焦点以外的光信号不会对图像形成干扰,从而大大提高了显微图象的清晰度和细节分辨能力。

 

图1. 共聚焦显微镜简化原理图


图1是一般共聚焦显微镜的工作原理示意图。用于激发荧光的激光束(Laser)透过入射小孔(light source pinhole)被二向色镜(Dichroic mirror)反射,通过显微物镜(Objective lens)汇聚后入射于待观察的标本(specimen)内部焦点(focal point)处。激光照射所产生的荧光(fluorescence light)和少量反射激光一起,被物镜重新收集后送往二向色镜。其中携带图像信息的荧光由于波长比较长,直接通过二向色镜并透过出射小孔(Detection pinhole)到达光电探测器(Detector)(通常是光电倍增管(PMT)或是雪崩光电二极管(APD)),变成电信号后送入计算机。而由于二向色镜的分光作用,残余的激光则被二向色镜反射,不会被探测到。

 

图2. 探测针孔的作用示意图

 

图2解释了出射小孔所起到的作用:只有焦平面上的点所发出的光才能透过出射小孔;焦平面以外的点所发出的光线在出射小孔平面是离焦的,绝大部分无法通过中心的小孔。因此,焦平面上的观察目标点呈现亮色,而非观察点则作为背景呈现黑色,反差增加,图像清晰。在成像过程中,出射小孔的位置始终与显微物镜的焦点(focal point)是一一对应的关系(共轭conjugate),因而被称为共聚焦(con-focal)显微技术。 共聚焦显微技术是由美国科学家马文•闵斯基(Marvin Minsky)发明的;他于1957年就为该技术申请了专利。但是直到八十年代后期,由于激光研究的长足进步,才使得激光共聚焦扫描显微技术(CLSM)成为了一种成熟的技术。

 

图3. 激光共聚焦显微镜原理框图

 

当今的激光共聚焦显微镜已经发展为一种结合了激光技术,显微光学,自动控制和图像处理等多种尖端科研成果的高技术工具。是现代微观研究领域不可缺少的利器之一。Nikon秉承“信赖与创造”的一贯企业理念,正在为业界提供世界领先水平的共聚焦显微镜系统产品。奥林巴斯显微镜

 

图4. Nikon新一代A1激光共聚焦显微镜系统



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http://www.pooher.com/xinwen/Technical/2013-09-23/521.html