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激光共聚焦荧光显微镜原理是什么

2021-02-20 16:15:19  来源: 互联网

激光扫描共聚焦荧光显微镜(laser scanning confocal microscopy,LSCM)是一种利用计算机、激光和图像处理技术获得生物样品三维数据、目前最先进的分子细胞生物学的分析仪器。主要用于观察活细胞结构及特定分子、离子的生物学变化,定量分析,以及实时定量测定等。

  原理:

  采用点光源照射标本,在焦平面上形成一个轮廓分明的小的光点,该点被照射后发出的荧光被物镜收集,并沿原照射光路回送到由双向色镜构成的分光器。分光器将荧光直接送到探测器。光源和探测器前方都各有一个针孔,分别称为照明针孔和探测针孔。两者的几何尺寸一致,约100-200nm;相对于焦平面上的光点,两者是共轭的,即光点通过一系列的透镜,最终可同时聚焦于照明针孔和探测针孔。这样,来自焦平面的光,可以会聚在探测孔范围之内,而来自焦平面上方或下方的散射光都被挡在探测孔之外而不能成像。以激光逐点扫描样品,探测针孔后的光电倍增管也逐点获得对应光点的共聚焦图像,转为数字信号传输至计算机,最终在屏幕上聚合成清晰的整个焦平面的共聚焦图像。

  每一幅焦平面图像实际上是标本的光学横切面,这个光学横切面总是有一定厚度的,又称为光学薄片。由于焦点处的光强远大于非焦点处的光强,而且非焦平面光被针孔滤去,因此共聚焦系统的景深近似为零,沿Z轴方向的扫描可以实现光学断层扫描,形成待观察样品聚焦光斑处二维的光学切片。把X-Y平面(焦平面)扫描与Z轴(光轴)扫描相结合,通过累加连续层次的二维图像,经过专门的计算机软件处理,可以获得样品的三维图像。

  即检测针孔和光源针孔始终聚焦于同一点,使聚焦平面以外被激发的荧光不能进入检测针孔。

  激光共聚焦的工作原理简单表达就是它采用激光为光源,在传统荧光显微镜成像的基础上,附加了激光扫描装置和共轭聚焦装置,通过计算机控制来进行数字化图像采集和处理的系统。


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