激光共聚焦顯微鏡是一種結合了激光技術、光學技術和計算機圖像處理技術的**顯微鏡,廣泛應用于生物、材料科學等領域。其結構復雜而精密,主要包括以下幾個部分:
1. 激光光源
作用:提供高強度、單色性好的激光束作為照明光源。
常用激光器:包括半導體激光器(如405nm近紫外譜線)、氬離子激光器(如457nm、477nm、488nm、514nm藍綠光)和氦氖激光器(如543nm綠光、633nm紅光)等。
2. 掃描裝置
組成:掃描模塊主要由針孔光欄、分光鏡、發射熒光分色器和檢測器等組成。
功能:控制激光束在樣品表面進行逐點掃描,形成光學切片。
針孔光欄:控制光學切片的厚度,確保只有焦平面上的光信號通過。
分光鏡:按波長改變光線傳播方向,將激發光和熒光分離。
3. 熒光顯微鏡系統
作用:作為顯微鏡的主體部分,負責樣品的成像。
特點:需與掃描器連接,使激光能進入顯微鏡物鏡照射樣品,并使樣品發射的熒光到達檢測器。同時,需具備光路轉換裝置,以實現汞燈與激光之間的轉換。
物鏡選擇:應選取大數值孔徑平場復消色差物鏡,有利于熒光的采集和成像的清晰。
4. 檢測器
常用類型:光電倍增管(PMT)或雪崩光電二極管。
功能:接收經探測針孔聚焦后的熒光信號,并將其轉換為電信號。
5. 計算機系統
組成:包括數據采集、處理、轉換和應用軟件等部分。
功能:控制各部件的協調工作,接收檢測器輸出的電信號,進行圖像處理和顯示。同時,提供用戶界面,方便用戶進行操作和數據分析。
6. 圖像輸出設備
作用:將處理后的圖像顯示在屏幕上或打印出來。
常見設備:彩色顯示器、打印機等。
7. 光學裝置和共聚焦系統
共聚焦原理:采用共軛聚焦原理和共軛聚焦裝置,確保光源和探測器前方的針孔(照明針孔和探測針孔)幾何尺寸一致且共軛,從而過濾掉焦平面以外的光信號干擾。
功能:提高成像的分辨率和清晰度,實現光學斷層掃描和三維圖像重建。
8. 輔助設備
風冷、水冷冷卻系統:用于降低激光器和其他發熱部件的溫度,保證設備的穩定運行。
穩壓電源:提供穩定的電源供應,避免電壓波動對設備造成損害。
綜上所述,激光共聚焦顯微鏡的結構復雜而精密,各部分相互配合、協調工作,共同實現高清晰度、高分辨率的成像功能。