Prinsip Mikroskopi Konfokal
Mikroskop konfokal ialah instrumen pengimejan berketepatan tinggi yang muncul dan dibangunkan pada tahun 1980-an, dan merupakan instrumen penyelidikan saintifik yang penting untuk mengkaji struktur submikron. Dengan perkembangan komputer, perisian pemprosesan imej dan laser, mikroskop confocal juga telah mengalami perkembangan yang hebat, dan kini digunakan secara meluas dalam bidang biologi, mikrosistem dan pengukuran bahan. Mikroskop confocal ialah jenis mikroskop baharu yang mengintegrasikan prinsip confocal, teknologi pengimbasan dan teknologi pemprosesan grafik komputer. Kelebihan utamanya ialah: resolusi sisi tinggi dan resolusi paksi tinggi, dan penindasan cahaya sesat yang berkesan, dengan kontras yang tinggi.
Persediaan mikroskop confocal tipikal adalah untuk meletakkan dua lubang kecil pada satah konjugat satah fokus objek yang diukur, satu daripadanya diletakkan di hadapan sumber cahaya dan satu lagi diletakkan di hadapan pengesan, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah. 1. Ia boleh dilihat daripada rajah bahawa apabila sampel yang diukur berada dalam satah kuasi fokus, keamatan cahaya yang dikumpul oleh hujung pengesanan adalah yang terbesar; apabila sampel yang diukur berada dalam kedudukan tidak fokus, titik cahaya di hujung pengesanan meresap dan keamatan cahaya berkurangan dengan cepat. Oleh itu, hanya cahaya yang dipancarkan oleh titik pada satah fokus boleh melalui lubang jarum keluar, manakala cahaya yang dipancarkan oleh titik di luar satah fokus dinyahfokus pada satah lubang jarum keluar, dan kebanyakannya tidak boleh melalui lubang jarum pusat. Oleh itu, titik sasaran cerapan pada satah fokus kelihatan cerah, dan titik bukan cerapan kelihatan hitam sebagai latar belakang, meningkatkan kontras dan mengosongkan imej. Semasa proses pengimejan, dua lubang jarum adalah confocal, titik confocal ialah titik yang dikesan, dan satah di mana titik yang dikesan terletak adalah satah confocal.
Saiz lubang jarum pada pengesan dalam mikroskop confocal memainkan peranan penting. Ia secara langsung mempengaruhi resolusi dan nisbah isyarat kepada hingar sistem. Jika lubang jarum terlalu besar, kesan pengesanan confocal tidak akan dicapai, yang bukan sahaja mengurangkan resolusi sistem, tetapi juga memperkenalkan lebih banyak cahaya sesat; jika lubang jarum terlalu kecil, ia akan mengurangkan kecekapan pengesanan dan mengurangkan imej mikroskopik. kecerahan. Kajian telah menunjukkan bahawa apabila diameter lubang jarum adalah sama dengan diameter cakera Airy, keperluan confocal dipenuhi, dan kecekapan pengesanan tidak berkurangan dengan ketara. Oleh kerana diameter lubang jarum biasanya mengikut susunan mikron, jika terdapat sisihan antara titik fokus pancaran laser dan kedudukan lubang jarum, herotan isyarat akan berlaku. Oleh itu, mikroskop confocal biasanya menggunakan sistem autofokus, yang hampir meningkatkan masa pengukuran.
Oleh kerana mikroskop pengimbasan confocal laser adalah pengimejan titik, untuk mendapatkan imej dua dimensi objek, perlu menggunakan pengimbasan dua dimensi dalam arah x dan y. Mikroskop yang berbeza menggunakan kaedah pengimbasan yang berbeza:
(1) Pengimbasan objek. Iaitu, objek itu sendiri bergerak mengikut undang-undang tertentu, manakala pancaran cahaya kekal tidak berubah. Kelebihan: laluan optik yang stabil; Kelemahan: meja imbasan yang besar diperlukan, jadi kelajuan pengimbasan sangat terhad.
(2) Sistem pengimbasan rasuk dibentuk dengan menggunakan galvanometer reflektif. Iaitu, dengan mengawal galvanometer pengimbasan, titik cahaya yang difokuskan dipantulkan secara kerap ke lapisan tertentu objek untuk melengkapkan pengimbasan dua dimensi. Kelebihannya ialah ia mempunyai ketepatan tinggi dan sering digunakan untuk pengukuran ketepatan tinggi. Kelajuan pengimbasan telah bertambah baik berbanding pengimbasan objek, tetapi ia masih tidak pantas.
(3) Gunakan elemen pesongan acousto-optik untuk mengimbas, dan pengimbasan direalisasikan dengan menukar frekuensi output gelombang bunyi dan kemudian menukar arah penghantaran gelombang cahaya. Kelebihannya yang luar biasa ialah kelajuan pengimbasan sangat pantas. Sistem pengimbasan yang dibangunkan oleh Amerika Syarikat menggunakan deflektor akusto-optik untuk menjana imej video masa nyata. Ia hanya mengambil masa 1/30s untuk mengimbas imej dua dimensi, dan ia hampir mencapai output masa nyata.
(4) Pengimbasan cakera Nipkow. Proses pengimbasan dilengkapkan dengan memutar cakera Nipkow sambil mengekalkan komponen lain. Ia boleh digambarkan pada satu masa dan kelajuannya sangat pantas. Walau bagaimanapun, kerana pancaran pengimejan adalah cahaya luar paksi, penyimpangan luar paksi kanta mesti diperbetulkan, dan kadar penggunaan tenaga cahaya adalah sangat rendah.
