激光共聚焦顯微鏡能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樣品某一層的熒光信息進(jìn)行掃描。這一功能是通過其獨(dú)特的成像原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)的。

成像原理

激光共聚焦顯微鏡利用激光作為光源，結(jié)合傳統(tǒng)熒光顯微鏡的成像技術(shù)，并附加了激光掃描裝置和共軛聚焦裝置。它通過計(jì)算機(jī)控制來進(jìn)行數(shù)字化圖像采集和處理。具體來說，激光光源發(fā)出的光被聚焦到樣品上形成一個(gè)很小的光點(diǎn)，該光點(diǎn)照射樣品后激發(fā)出的熒光被物鏡收集，并沿原照射光路回送到探測器。在光路和探測器前方都設(shè)有針孔，分別稱為照明針孔和探測針孔，兩者的幾何尺寸一致且共軛，使得只有來自焦平面的光能夠會(huì)聚在探測孔范圍之內(nèi)，而來自焦平面上方或下方的散射光則被擋在探測孔之外，從而實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品某一層熒光信息的精確掃描。

結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

激光共聚焦顯微鏡系統(tǒng)主要包括掃描模塊、激光光源、熒光顯微鏡、數(shù)字信號(hào)處理器、計(jì)算機(jī)以及圖像輸出設(shè)備等。其中，掃描模塊是核心部件，它由針孔光欄（控制光學(xué)切片的厚度）、分光鏡（按波長改變光線傳播方向）、發(fā)射熒光分色器（選擇一定波長范圍的光進(jìn)行檢測）和檢測器（如光電倍增管）組成。這些部件協(xié)同工作，實(shí)現(xiàn)了對(duì)樣品熒光信息的精確捕捉和處理。

工作流程

激光聚焦：激光光源發(fā)出的光通過一系列透鏡聚焦到樣品上，形成一個(gè)很小的光點(diǎn)。

熒光激發(fā)：光點(diǎn)照射樣品后，樣品中的熒光物質(zhì)被激發(fā)并發(fā)出熒光。

熒光收集：發(fā)出的熒光被物鏡收集，并沿原照射光路回送到探測器。

針孔濾波：在光路和探測器前方的針孔對(duì)熒光進(jìn)行濾波，只有來自焦平面的光能夠進(jìn)入探測器。

信號(hào)轉(zhuǎn)換：探測器將接收到的熒光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)。

圖像處理：電信號(hào)經(jīng)過數(shù)字信號(hào)處理器處理后，傳輸?shù)接?jì)算機(jī)并生成圖像。

優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用

激光共聚焦顯微鏡具有分辨率高、視野廣、深度大、無損傷等優(yōu)點(diǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)樣品的三維空間定位和高分辨熒光成像。它廣泛應(yīng)用于生物學(xué)、醫(yī)學(xué)和材料科學(xué)等領(lǐng)域，用于觀察活細(xì)胞結(jié)構(gòu)及特定分子、離子的生物學(xué)變化，定量分析以及實(shí)時(shí)定量測定等。

綜上所述，激光共聚焦顯微鏡通過其獨(dú)特的成像原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)樣品某一層的熒光信息進(jìn)行精確掃描和成像。