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光束勻化在熒光成像平場(chǎng)照明中的應(yīng)用

閱讀:987      發(fā)布時(shí)間:2023-12-5
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光束勻化在熒光成像平場(chǎng)照明中的應(yīng)用


熒光顯微鏡


熒光顯微鏡屬于光學(xué)顯微鏡家族,基于熒光的物理效應(yīng)。利用了所謂的熒光染料的顏色特性,它們被特定波長(zhǎng)的光激發(fā),并以不同的波長(zhǎng)再次反射吸收的光。


熒光顯微鏡的應(yīng)用


熒光顯微鏡可以進(jìn)行形態(tài)學(xué)研究、納米范圍內(nèi)的測(cè)量值分析以及實(shí)時(shí)可見(jiàn)的大多數(shù)不同文化的過(guò)程。無(wú)論是在生物化學(xué)、生物物理學(xué)還是醫(yī)學(xué)領(lǐng)域:快速、詳細(xì)地檢測(cè)明亮、多彩的熒光有助于熒光顯微鏡的測(cè)量過(guò)程,并為新發(fā)現(xiàn)奠定基礎(chǔ)。zui 佳測(cè)量結(jié)果和zui 佳分辨率需要zui精確的光學(xué)器件——無(wú)論是通過(guò)光束路徑的優(yōu)化和聚焦、精確安裝的濾光片還是高質(zhì)量的鍍膜。


熒光顯微鏡的結(jié)構(gòu)和功能原理


允許個(gè)別波長(zhǎng)通過(guò)的特殊濾光片可確保熒光顯微鏡下熒光的可視化。熒光顯微鏡的特殊濾光片包括:

勵(lì)磁濾光器

發(fā)射過(guò)濾器

二向色分束器


單獨(dú)的激發(fā)濾光片允許相應(yīng)波長(zhǎng)的光通過(guò),這是激發(fā)待檢樣品中特定染料所必需的。二向色鏡將刺激波長(zhǎng)反射到物鏡,物鏡將光束集中到標(biāo)本上。從標(biāo)本反 射的光集中在物鏡中,在其激發(fā)態(tài)通常具有比入射光更高的波長(zhǎng)。通過(guò)二向色鏡,反射光通過(guò)發(fā)射濾光片并降低到發(fā)射波長(zhǎng)。尚未在二向色鏡處停止的刺激光的殘留物在發(fā)射濾光片處被過(guò)濾掉。理想情況下,只有發(fā)射光撞擊顯微鏡內(nèi)置的檢測(cè)器,并以相應(yīng)的顏色可見(jiàn)。zui 佳測(cè)量結(jié)果需要均勻的照明,尤其是當(dāng)需要幾微米或幾毫米的大視野時(shí)。在不均勻照明的情況下,例如,可能發(fā)生待檢查分子的不均勻激活。結(jié)果:中心的分子比入射照明光束外圍的分子發(fā)出更強(qiáng)烈的熒光。如果周邊沒(méi)有與中心等同地照亮,則當(dāng)單獨(dú)記錄的圖像網(wǎng)格稍后合并時(shí),陰影繼續(xù)出現(xiàn)。因此,細(xì)胞和組織樣本等測(cè)量不能用于可靠的分析。這些問(wèn)題可以通過(guò)使用 a|TopShape a|BeamExpander 來(lái)解決。通過(guò)使用非球面可以實(shí)現(xiàn)這些元素在系統(tǒng)中。我們的系統(tǒng)以其緊湊的設(shè)計(jì)、精度和zui高的光學(xué)質(zhì)量而令人信服。使用光學(xué)組件a|TopShape 和 a|BeamExpander 可以將高斯光束轉(zhuǎn)換為均勻的平頂輪廓,從而在整個(gè)視野中實(shí)現(xiàn)均勻照明。所產(chǎn)生的平場(chǎng)照明具有高空間相干性、wu與倫bi的光學(xué)性能和 > 95% 的高均勻性。分子的均勻激發(fā)和zui小的圖像重疊 (5%) 可以保證讓您wan全滿意。


下圖顯示了熒光顯微鏡的工作原理和一般結(jié)構(gòu)。


圖片1.png


熒光顯微鏡的工作原理


熒光顯微鏡應(yīng)用


基于激光的熒光顯微鏡內(nèi)的定量分析可能會(huì)因高斯光束輪廓產(chǎn)生的不均勻 照明而變得復(fù)雜。光源和照明光學(xué)等因素會(huì)影響均勻性。當(dāng)要檢查大視野 (FOV)時(shí),這些功能尤其具有挑戰(zhàn)性。測(cè)量圖像由圖像網(wǎng)格在熒光顯微鏡中生成。以邊緣重疊的方式獲取單個(gè)圖像,并且可以在后處理中組合它們。如果照明不均勻,zui終圖像的每個(gè)單獨(dú)圖像周圍都會(huì)有變暗的邊緣 - 細(xì)胞和組織樣本的測(cè)量變得不可靠。光照不均勻的另一個(gè)缺點(diǎn):分子激活不均勻。那些靠近光束中心的熒光比邊緣的熒光更多。位于奧蘭多的中佛羅里達(dá)大學(xué)光學(xué)與光子學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)將aphericon 的光束整形器 a|TopShape 和 a|BeamExpander 集成到顯微鏡裝置中,從而克服了這些問(wèn)題。平場(chǎng)照明 (FFI) 設(shè)置將高斯光束塑造成統(tǒng)一的平頂輪廓。a|TopShape 對(duì)入射激光束大小的變化具有ji高的容忍度 (± 10 %),并且以消色差方式運(yùn)行。非常好的光學(xué)性能(均勻性 > 95%)可實(shí)現(xiàn)均勻照明,從而激活分子。此外,F(xiàn)FI 設(shè)置可實(shí)現(xiàn)無(wú)邊界拼接成像,圖像重疊zui小 (5%)。


定量熒光成像的平場(chǎng)照明


項(xiàng)目介紹:

高斯輪廓的不均勻光照使得基于激光的寬視場(chǎng)熒光顯微鏡的定量分析具有很高的挑戰(zhàn)性。許多因素,包括光源和照明光學(xué)有助于均勻性。當(dāng)需要幾百微米或毫米尺度的大視場(chǎng)時(shí),這些特性尤其困難。獲得一個(gè)圖像網(wǎng)格,使邊界重疊,并在后處理中將圖像拼接在一起。如果光照不均勻,zui終拼接的圖像在每個(gè)單獨(dú)的圖像周圍都有暗淡的邊界。因此,細(xì)胞和組織樣本的測(cè)量是不可靠的。非均勻光照的另一個(gè)缺點(diǎn)是分子的不均勻激活。那些zui靠近光束中心的人比那些靠近邊緣的人熒光更強(qiáng)烈。


項(xiàng)目實(shí)施:

來(lái)自美國(guó)佛羅里達(dá)州奧蘭多市中佛羅里達(dá)大學(xué)光學(xué)與光子學(xué)學(xué)院的一個(gè)研究團(tuán)隊(duì),在他們的顯微鏡設(shè)置中使用非球面 TopShape 和 BeamExpander 時(shí),可以克服這些問(wèn)題(b),這兩個(gè)都是由非球面組成的非常緊湊和高精度的折光光學(xué)組件。因此,他們能夠呈現(xiàn)平場(chǎng)照明(FFI),其中高斯光束被塑造成一個(gè)均勻的平頂輪廓(a)。光束整形裝置非常容忍入射激光束的大小變化,接受±10%,同時(shí)也是消色差的(e)。FFI 的工作距離(f)長(zhǎng),空間相干性高,可以在多色單分子成像中實(shí)現(xiàn)均勻的 epi1 和 TIRF2 照明。所使用的光學(xué)器件具有吳與倫bi的光學(xué)性能,均勻性> 95%,允許均勻的照明(c & d),從而均勻地激活分子。此外,F(xiàn)FI 實(shí)現(xiàn)了zui小圖像重疊(5%)的無(wú)界縫合成像。



說(shuō)明: 1,外延照明模式是指從樣品的一側(cè)進(jìn)行照明和檢測(cè);


關(guān)于昊量光電:

上海昊量光電設(shè)備有限公司是光電產(chǎn)品專業(yè)代理商,產(chǎn)品包括各類激光器、光電調(diào)制器、光學(xué)測(cè)量設(shè)備、光學(xué)元件等,涉及應(yīng)用涵蓋了材料加工、光通訊、生物醫(yī)療、科學(xué)研究、國(guó)防、量子光學(xué)、生物顯微、物聯(lián)傳感、激光制造等;可為客戶提供完整的設(shè)備安裝,培訓(xùn),硬件開(kāi)發(fā),軟件開(kāi)發(fā),系統(tǒng)集成等服務(wù)。

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