Что такое конфокальный микроскоп?

Что такое конфокальный микроскоп?

Конфокальный микроскоп — это тип оптического микроскопа, предназначенный для устранения несфокусированного света путем включения отверстия в фокальную плоскость перед детектором. Это позволяет получать четкие, несмазанные изображения.

Он позволяет получать трехмерные, полностью сфокусированные изображения объекта, собирая несмазанные изображения на различных глубинах и восстанавливая их.

Конфокальный микроскоп, также известный как конфокальный лазерный сканирующий микроскоп (CLSM) или лазерный сканирующий конфокальный микроскоп, славится своей способностью создавать трехмерные изображения высокого разрешения.

Применение конфокальных микроскопов

Конфокальные микроскопы используются для измерения и анализа формы объектов с высокой чувствительностью и разрешением. Они идеально подходят для бесконтактных измерений с использованием лазерной технологии, особенно для мягких или деликатных объектов, которые могут быть повреждены при контакте. Малый диаметр лазерного луча позволяет наблюдать мельчайшие детали и неровности.

Эти микроскопы находят применение в промышленных инспекциях и науках о жизни для наблюдения за клетками и организмами.

1. Промышленное применение

Конфокальная микроскопия может измерять различные характеристики поверхности, такие как средняя высота, отличия от контрольных областей и шероховатость поверхности. Она генерирует цветные трехмерные изображения, облегчая интуитивное наблюдение и измерение.

3D-изображения позволяют проводить измерения конкретных областей, что позволяет количественно определять царапины и вмятины, а также оценивать характеристики продукта на основе изменений площади поверхности.

Инспекции различают приемлемые и дефектные продукты, улучшая общие рабочие процессы. Приложения включают инспекции печатных плат и больших ЖК-панелей.

2. Приложения в области естественных наук

В естественных науках конфокальная микроскопия используется для трехмерной визуализации клеток и тканей, регистрации изменений с течением времени в живых образцах для изучения и выяснения их функций.

3. Приложения в области измерительных устройств

Принципы конфокальной микроскопии применяются в различных измерительных приборах, таких как рамановские микроскопы для идентификации материалов и микроскопы с многофотонным возбуждением для глубокого наблюдения за тканями.

Принцип конфокальных микроскопов

1. Структура

Рисунок 1: Структура конфокального микроскопа и оптического микроскопа

Конфокальный микроскоп в основном состоит из источника лазерного света, расщепителя луча, линз, точечной диафрагмы и блока обнаружения.

Свет от источника направляется через линзу к образцу через светоделитель. Отраженный свет от образца снова проходит через линзу и светоделитель, достигая детектора через точечное отверстие.

2. Принцип работы

Рисунок 2: Принцип конфокального микроскопа

Конфокальный микроскоп сканирует сфокусированный лазерный луч по образцу, обнаруживая отраженный свет. Только свет из фокальной точки обнаруживается через точечное отверстие, что повышает глубину разрешения и уменьшает размытость по сравнению с традиционными оптическими микроскопами.

Типы конфокальных микроскопов

Рисунок 3. Типы конфокальных микроскопов

Конфокальные микроскопы подразделяются на одноточечные и многоточечные сканирующие типы.

Одноточечный тип использует гальванометрический сканер для сканирования с точечным отверстием для устранения размытости. Такие инновации, как акустооптические дефлекторы (AOD) и резонансные зеркала, повышают скорость сканирования.

Многоточечный тип использует вращающийся диск с несколькими отверстиями для сканирования, а камера CCD или CMOS обнаруживает свет. Этот метод быстрее и подходит для высокоскоростных наблюдений и покадровой съемки. Также доступны типы линейного сканирования, использующие щель для линейных измерений.