共聚焦显微镜

共聚焦显微镜

共聚焦显微成像技术(英语:Confocal microscopy)是一种利用逐点扫描照明并伴随空间针孔滤波去除样品焦点平面外散射光的光学成像技术。儘管该技术空间分辨能力理论上未突破衍射极限,但相比传统成像,这一技术物像对比度显着提高,从而最佳化了成像像质。

    • 中文名:共聚焦显微镜
    • 外文名:Confocal Laser Scanning Microscope
    • 涉及领域:医学、动植物科研、细菌等
    • 简称:CLSM或LSCM

简介

共聚焦显微成像技术(英语:Confocal microscopy)是一种利用逐点照明和空间针孔调製来去除样品非焦点平面的散射光的光学成像手段,相比于传统成像方法可以提高光学解析度和视觉对比度。

商业化的共聚焦显微镜(Confocal microscope)分三类:

  • 共聚焦雷射扫描显微镜(Confocal Laser Scanning Microscope,CLSM,LSCM)

  • 转盘共聚焦显微镜(Spinning-disk (Nipkow disk) confocal microscopes)

  • 可程式序阵列显微镜(Programmable Array Microscopes (PAM))

基本原理

从一个点光源发射的探测光通过透镜聚焦到被观测物体上,如果物体恰在焦点上,那么反射光通过原透镜应当汇聚回到光源,这就是所谓的共聚焦,简称共焦。共焦显微镜在反射光的光路上加上了一块半反半透镜(dichroic mirror),将已经通过透镜的反射光折向其它方向,在其焦点上有一个带有“针孔”(Pinhole)的挡板,小孔就位于焦点处,挡板后面是一个光电倍增管(photomultiplier tube,PMT)。可以想像,探测光焦点前后的反射光通过这一套共焦系统,必不能聚焦到小孔上,会被挡板挡住。于是光度计测量的就是焦点处的反射光强度。其意义是:通过移动透镜系统可以对一个半透明的物体进行三维扫描。这样的构想,是在1953年,美国学者马文·明斯基提出,经过了30年的发展,才利用雷射为光源,发展出符合马文·明斯基理想的共聚焦显微镜。

相关套用

  • 全内反射萤光显微镜(Total internal reflection fluorescence microscope; TIRF Microscope)

  • 海德堡视网膜地形图(Heidelberg Retina Tomograph; HRT),以此原理对视网膜,特别是视神经盘(Optic disc),进行分层的扫描,以重建视神经盘的三维结构。主要用于青光眼的诊断和随访。

共聚焦雷射扫描显微

共聚焦雷射扫描显微(英语:Confocal laser scanning microscopy,CLSM,LCSM)是一项高解析度三维光学成像技术。主要特点在于其光学分层能力,即获得特定深度下焦点内的图像。图像通过逐点採集,以及之后的计算机重构而成。因此它可以重建拓扑结构複杂的物体。对于不透明样品,可以进行表面作图,而对于透明样品,则可以进行内部结构成像。内部结构成像上,图像质量在单台显微镜中就可以得到极大的提升,因为来自样品不同深度的信息未被重叠。传统显微镜能“看”到所有能被光投身到地方,而对于共聚焦显微镜,只有焦点处的信息被採集。实际上共聚焦雷射扫描显微是通过对焦点深度的控制和高度限制来实现的。

共聚焦的原理早在1957年就由美国科学家马文·明斯基注册为专利,但实际上经过三十年的时间及相应专用雷射器的发展,直至1980年代末这项技术才成为标準技术。1978年,托马斯和克里斯托弗·克莱默设计出一套雷射扫描程式。该程式採用雷射聚焦的方式逐点扫描物体三维表面,并通过类似于扫描电镜的计算机化手段生成图像。这一共聚焦雷射扫描显微设计首次结合了雷射扫描方法和萤光标记的生物样品三维探测。接下来的数十年内,共聚焦萤光显微发展成一项成熟的技术,尤其受益于阿姆斯特丹大学(University of Amsterdam),来自海德堡的欧洲分子生物实验室(European Molecular Biology Laboratory)及其业界伙伴的共同努力。

相关词条

相关搜索

其它词条