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作者:an888    发布于:2026-06-15 08:00   

   沐鸣2手机app下载,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

  共焦显微镜[Confocal Laser Scanning Microscope(CLSM或LSCM)]在反射光的光路上加上了一块半反半透镜(Beam Splitter),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。

  激光扫描共聚焦显微镜是二十世纪80年代发展起来的一项具有划时代的高科技产品,它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,利用计算机进行图像处理,把光学成像的分辨率提高了30%--40%,使用紫外或可见光激发荧光探针,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像,在亚细胞水平上观察诸如Ca2+ 、PH值,膜电位等生理信号及细胞形态的变化,成为形态学,分子生物学,神经科学,药理学,遗传学等领域中新一代强有力的研究工具。

  共聚焦显微镜主要组成包括:显微镜、激光光源、扫描装置、检测器、计算机系统(包括数据采集,处理,转换,应用软件)、图像输出设备、光学装置和共聚焦系统。

  照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的。激光经照明针孔形成点光源,相干性好,频率、振动方向、相位高度一致。

  从样晶上反射和散射的光与荧光束混合在一起,所以需要用光束分离器将激发和释放光束分开。

  激光点光源照射标本,在焦平面处聚焦,激发荧光标记的样本发射荧光,形成焦点光斑。该光斑经过物镜、光束分离器等一系列装置的处理,分别在照明针孔及探测器针孔两处聚焦,共聚焦的含义由此而来。

  起到空间滤波器的作用。最大限度地阻碍非聚焦平面散射光和聚焦平面上非焦点斑以外的散射光,以保证探测器针孔所接受到的荧光信号全部来自于样品光斑焦点位置,因此样品上衍射聚集光斑和探测器针孔成像光斑包含相同信息。

  用光灵敏度极高、响应速度极快的电倍增管(PMT)检测激发荧光,转变为电信号传输至计算机,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像。

  传统光学显微镜以自然光或内置光等场光源作为光源,光谱范围广,标本上的点会受到临近的色散光和衍射光的干扰,使图像的分辨率和对比度降低,而且像的边缘常常带有光晕。

  共聚焦显微镜以激光作为光源,相干性好、方向性强、亮度高;激光前的光栅针孔能过滤激光,使其形成一个精细的光点,对样品进行单层扫面,有效消除了球差和色差。

  普通光学显微镜收集的光为来自焦平面上下的非测量光以及样品反射光、衍射光的叠加,分辨率较低。

  共聚焦显微镜利用共聚焦原理,将焦平面上非测量光点形成的杂散光和样品不同焦平面的反射光、衍射光过滤,只使焦平面的光穿过检测针孔,大大提高了图像质量。

  光学显微镜为减少非测量光的干扰,对切片厚度要求较高,制样过程较为复杂。并且只能形成平面像。

  共聚焦显微镜同时具有横向分辨率(0.2~0.25μm)和纵向分辨率(0.5~0.6μm),通过控制载物台横纵向移动,可实现样品的逐点、逐面、逐层扫描,直接观察标本的不同剖面的细微结构,形成立体图像。

  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制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分辨率和视觉对比度。

  传统的光学显微镜使用的是场光源,标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射或散射光的干扰;激光扫描共聚焦显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描,标本上的被照射点,在探测针孔处成像,由探测针孔后的光电倍增管(PMT)或冷电耦器件(cCCD)逐点或逐线接收,迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。

  照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的,焦平面上的点同时聚焦于照明针孔和发射针孔,焦平面以外的点不会在探测针孔处成像,这样得到的共聚焦图像是标本的光学横断面,克服了普通显微镜图像模糊的缺点。

  从基本原理上讲, 共聚焦显微镜是一种现代化的光学显微镜, 它对普通光镜从技术上作了几点改进:

  1.用激光做光源因为激光的单色性非常好, 光源波束的波长相同, 从根本上消除了色差。

  2. 采用共聚焦技术在物镜的焦平面上放置了一个当中带有小孔的挡板, 将焦平面以外的杂散光挡住,消除了球差; 并进一步消除了色差

  3. 采用点扫描技术将样品分解成二维或三维空间上的无数点,用十分细小的激光束( 点光源) 逐点逐行扫描成像, 再通过微机组合成一个整体平面的或立体的像。而传统的光镜是在场光源下一次成像的, 标本上每一点的图像都会受到相邻点的衍射光和散射光的干扰。这两种图像的清晰度和精密度是无法相比的。

  在共聚焦显微镜中, 计算机代替了人眼或照相机进行观察、摄像,得到的图像是数字化的,可以在电脑中进行处理, 再一次提高图像的清晰度。而且利用了光电倍增管, 可以将很微弱的信号放大, 灵敏度大大提高。由于综合利用了以上技术。可以说LSCM是显微镜制作技术、光电技术、计算机技术的完美结合

  3. 聚焦最小步进,最大行程,最多一次采样面:0. 01微米/ 10毫米/ 4096层

  8. 图象感应装置: 光电倍增管(相对应 CCD,光电倍增管适合很低反射的样品)

  共聚焦显微镜技术复杂,科技含量高,不同公司的产品在技术细节、操作方法、成像方式等方面是有很大差异的,本着“优中选优”的原则,召集多家公司的产品应用专家,进行1-2次产品说明会是非常重要的。在说明会上,供方可通过讲座介绍自己的产品,需方可对自己感兴趣的焦点提出针对性的问题,通过互动方式来进行答疑解惑,达到“货比三家”的目的。

  目前,我国引进的共聚焦显微镜约有二百多台,各种品牌、各种型号均有在中国落户,它们大部分分布在国内的科研院校中。而国内许多科研院校的实验室是对外开放的,对于共聚焦显微镜,只要支付几百元的费用就可租用1-2h。因此,可积极走出去,制作统一的标本,分别到不同品牌的共聚焦显微镜上进行测试,获取更多一手信息,为今后商务谈判或招标技术参数的确定打下坚实的基础。

  共聚焦显微镜各种选配件非常多,而且针对不同的研究方向,一些厂家还配有特定的软件。由于各类选配件及软件都是要另外付费,且价格不菲,因此在选型时应格外严谨。比如:研究的主方向是“药物对活细胞的作用及动力学”,则选型时除考虑共聚焦显微镜要有较高的“线扫描速度”外,还要考虑增配微型CO2培养系统。此外,选型时还应根据研究的方向,考虑空间复消色差水平的要求、温度稳定性的要求、光谱分辨率的要求等多个方面。

  共聚焦显微镜不同牌品、不同型号之间的价格相差悬殊。即便是同牌品、同型号的仪器,价格也会因选配件的不同而有极大的不同。

  涉及医学、动植物科研、生物化学、细菌学、细胞生物学、组织胚胎、食品科学、遗传、药理、生理、光学、病理、植物学、神经科学、海洋生物学、材料学、电子科学、力学、石油地质学、矿产学。

  细胞形态学分析(观察细胞或组织内部微细结构,如:细胞内线粒体、内质网、高尔基体、微管、微丝、细胞桥、染色体等亚细胞结构的形态特征;半定量免疫荧光分析);荧光原位杂交研究;基因定位研究及三维重建分析。

  神经细胞结构、神经递质的成分、运输和传递、递质受体、离子内外流、神经组织结构、细胞分布

  细胞生长、分化、成熟变化、细胞的三维结构、染色体分析、基因表达、基因诊断

  B. 集合特殊的荧光染色在活体上观察角膜外伤修复中细胞移行及成纤维细胞的出现

  C. 利用激光扫描共聚焦显微镜观察视网膜中视神经细胞的分布以及神经原的树枝状形态

  可以系统观察正常人肾小球系膜细胞的断层扫描影像及三维立体影像水平,使图像更加清晰,从计算机分析系统可从外观到内在结构,从平面到立体,从静态到动态,从形态到功能几个方面对系膜细胞的认识得到提高。

  微米和亚微米级部件的尺寸测量,各种工艺(显影,刻蚀,金属化,CVD, PVD,CMP等)后表面形貌观察,缺陷分析

  各种工艺(显影,刻蚀,金属化,CVD,PVD,CMP等)后表面形貌观察, 缺陷分析 非接触型的线宽,台阶深度等测量

  微米和亚微米级部件的尺寸测量,各种表面处理工艺,焊接工艺后的表面形 貌观察,缺陷分析,颗粒分析

  磨痕的体积测量,粗糙度测量,表面形貌,腐蚀以及亚微米表面工程后的表面形貌

  激光扫描共聚焦显微镜从上世纪八十年代起,被广泛地应用于分子细胞生物学、生物医学、遗传学等研究领域。但复合软件及多功能 操作界面的使用对于初学者来说比较复杂。

  初学使用者大多喜欢选用 10X 物镜后,再将ZOOM 值调到所需要的最大值。通过 ZOOM 值的增大确实可以将图像放大,有助于看清图像的细节,但是ZOOM 的增大是有限定的,这取决于物镜的倍率。例如在10X 物镜下, ZOOM 值超过10 就没有意义了,而且ZOOM 值的增大属于电子放大,放大倍数越高,清晰度越差。所以在所观察的样本形态体积较小的情况下,多采用高倍物镜( 例 如63X 水镜或油镜) ,再适当调整ZOOM 值, ZOOM 值以不超过2 为佳。

  2.误将 Z - Position 旋转球的功能和显微镜焦距微调旋转器的功能等同。

  在准确调焦的基础上,通过Z-Position 旋转球的左右调节,可以观察到目标样品图像由Z 轴距离变化而引起的图像清晰度的改变,感觉上和通过调焦使图像变清晰一样。因此很多使用者在没有调焦准确的情况 下,直接使用Z-Position 旋转球来调整图像清晰度而导致成像模糊。

  解决这个问题的关键在于要根据样品的制备质量选取合适的针孔大小,调整激光管电压、光电倍增管功率、信噪比等参数到最佳状态。 这些参数或设置有非常密切的关系,选择时应该综合考虑; 或者是在扫描时使用 Aver 键和 Li. Ai. 键( 即简单的数学平均方法) 进行图像平滑减噪。

  另外一个方法是在此基础上,图像扫描完成后通过 LCS 软件中的图像处理功能键来调节亮度、对比度和进行灰度校正以及通过基线校正去除噪音,使图像质量最佳化。还有一种明场出现环状波纹背景的情况是由于操作者在使用显微镜观察荧光样品后,没有将荧光滤镜退出并切换到扫描状态所致。此时只需要转动调节轮至 Scan 即可。

  在使用多种荧光染料标记样品时或是样品本身有很强的自发荧光 时,串色的现象就很容易发生。串色又分为两种情况:

  1.两种荧光染料的激发光谱没有重叠,但是吸收光谱有重叠。这类串色可以通过顺序 扫描( 又称序列扫描) 来完成: 即先使用一种荧光染料的激发光扫描一 张图片,再使用另外一种荧光染料的激发光扫描第二章图片。

  2.两种荧光染料的激发光谱和吸收光谱都有重迭,这种情况只能通过光谱扫描解决。

  在多通道扫描图像存盘时,系统默认以不同单通道的颜色分别保存。为了便于直观的观察各种荧光在不同部位的表达,我们还需要一张各种荧光叠加的合并图像,此时点击Overlay 键即可。

  在单次扫描图像完成后,系统自动生成的标尺数值多数情况下为非整数,即使在图像 保存前修改为整数,但一经后续扫描,前幅图像中修改过的标尺数值又会恢复到默认的非整数值。解决这个问题也需要用到Overlay 功能键,即在单次扫描完成并将标尺数值修改取整后,点击Overlay 键显示合并图像,再右键点击选中图片,使之生成 Snapshot 图像即可。这两点是初学使用者很容易忽视的。

  特别是电子放大扫描以后,很多操作者都忘记将 ZOOM 还原,这就造成在下一个样品扫描时无法在显示屏上观察到目标样本。

  作为使用频率非常高的大型精密仪器,激光共聚焦显微镜的日常保养维护非常重要。

  室内要求遮光,有稳定的电源电压。激光共聚焦显微镜的工作温度应该恒定在 22 摄氏度左右。

  为了保持良好的工作状态,延长仪器的使用寿命,激光共聚焦显微镜的工作环境要求清洁、干燥、远离辐射源。每次使用完毕后,都要做好台面以及目镜、物镜等容易被污染的光学部件的清洁工作。

  扫描后的图片及数据严禁用硬盘拷贝,只能通过光盘刻录,避免激光共聚焦显微镜系统感染病毒。

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