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激光共焦顯微鏡，激光共聚焦顯微鏡的成像原理是怎樣的

來源：整理時(shí)間：2023-08-18 07:58:26 編輯：智能門戶手機(jī)版

本文目錄一覽

1，激光共聚焦顯微鏡的成像原理是怎樣的
2，激光掃描共焦顯微鏡定義
3，激光掃描共聚焦顯微鏡的激光共聚焦顯微鏡原理
4，求問材料和生物用的激光共聚焦顯微鏡有什么區(qū)別

1，激光共聚焦顯微鏡的成像原理是怎樣的

顯微鏡分為主要由目鏡和物鏡來進(jìn)行成像，它們都是凸透鏡。

激光共聚焦顯微鏡的成像原理是怎樣的

2，激光掃描共焦顯微鏡定義

工作原理激光掃描顯微鏡是建立在光學(xué)顯微鏡及各種掃描顯微鏡基礎(chǔ)上的一種新型的掃描成象系統(tǒng)。利用聚焦的激光束在樣品表面掃描，同時(shí)利用光電檢測器件接收樣品反射光（或透射光），樣品結(jié)構(gòu)的變化使反射光（或透射光）強(qiáng)度改變，因而使光電檢測器的輸出電流改變，經(jīng)信號處理，同步顯示在計(jì)算機(jī)屏幕上。由于照射在樣品的是聚焦的激光束，具有很小的直徑，因此沒有來自鄰近區(qū)域的散射光的影響，從而可以提高信噪比，即增強(qiáng)了對比度。同時(shí)由于激光掃描顯微鏡是直接接收反射光（或透射光），因此檢測靈敏度高，且檢測系統(tǒng)比較簡單。本儀器采用共焦方法，還可以在光束能透入的范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)深度剖面的分層成象，因此成為研究薄膜材料、集成電路及生物組織乃至細(xì)胞等的微細(xì)結(jié)構(gòu)及其深度剖面的非常有效的工具。對半導(dǎo)體器件，由于光電效應(yīng)，可通過適當(dāng)負(fù)載直接接收光電流，將光電信號通過成象處理，即可得到光電成象。

激光掃描共焦顯微鏡定義

3，激光掃描共聚焦顯微鏡的激光共聚焦顯微鏡原理

在普通寬視野光學(xué)顯微鏡中，整個(gè)標(biāo)本全部都被水銀弧光燈或氙燈的光線照明，圖像可以用肉眼直接觀察。同時(shí)，來自焦點(diǎn)以外的其他區(qū)域的熒光對結(jié)構(gòu)的干擾較大，尤其是標(biāo)本的厚度在 2um 以上時(shí)，其影響更為明顯。激光共聚焦顯微鏡脫離了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的場光源和局部平面成像模式，采用激光束作光源，激光束經(jīng)照明針孔，經(jīng)由分光鏡反射至物鏡，并聚焦于樣品上，對標(biāo)本焦平面上每一點(diǎn)進(jìn)行掃描。組織樣品中如果有可被激發(fā)的熒光物質(zhì)，受到激發(fā)后發(fā)出的熒光經(jīng)原來入射光路直接反向回到分光鏡，通過探測針孔時(shí)先聚焦，聚焦后的光被光電倍增管（PMT）探測收集，并將信號輸送到計(jì)算機(jī)，處理后在計(jì)算機(jī)顯示器上顯示圖像。在這個(gè)光路中，只有在焦平面的光才能穿過探測針孔，焦平面以外區(qū)域射來的光線在探測小孔平面是離焦的，不能通過小孔。因此，非觀察點(diǎn)的背景呈黑色，反差增加，成像清晰。由于照明針孔與探測針孔相對于物鏡焦平面是共軛的，焦平面上的點(diǎn)同時(shí)聚焦于照明針孔與探測針孔，焦平面以外的點(diǎn)不會在探測針孔處成像，即共聚焦[7]。以激光作光源并對樣品進(jìn)行掃描，在此過程中兩次聚焦，故稱為激光掃描共聚焦顯微鏡。

激光掃描共聚焦顯微鏡的激光共聚焦顯微鏡原理

4，求問材料和生物用的激光共聚焦顯微鏡有什么區(qū)別

激光掃描共聚焦顯微鏡（Confocal laser scanning microscope，CLSM)是近代最先進(jìn)的細(xì)胞生物醫(yī)學(xué)分析儀器之一。目前，激光掃描共聚焦顯微技術(shù)已用于細(xì)胞形態(tài)定位、立體結(jié)構(gòu)重組、動態(tài)變化過程等研究，并提供定量熒光測定、定量圖像分析等實(shí)用研究手段，結(jié)合其他相關(guān)生物技術(shù)，在形態(tài)學(xué)、生理學(xué)、免疫學(xué)、遺傳學(xué)等分子細(xì)胞生物學(xué)領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。1. 組織和細(xì)胞中的定量熒光測定激光掃描共聚焦顯微鏡可以從固定和熒光染色的標(biāo)本以單波長、雙波長或多波長模式，對單標(biāo)記或多標(biāo)記的細(xì)胞及組織標(biāo)本的共聚焦熒光進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和定量分析,同時(shí)還可以利用沿縱軸上移動標(biāo)本進(jìn)行多個(gè)光學(xué)切片的疊加，形成組織或細(xì)胞中熒光標(biāo)記結(jié)構(gòu)的總體圖像,以顯示熒光在形態(tài)結(jié)構(gòu)上的精確定位。常用于原位分子雜交、腫瘤細(xì)胞凋亡觀察、單個(gè)活細(xì)胞水平的 DNA 損傷及修復(fù)等定量分析。2. 細(xì)胞間通訊的研究動物和植物細(xì)胞中縫隙連接介導(dǎo)的胞間通信在細(xì)胞增殖和分化中起著重要作用。激光掃描共聚焦顯微鏡可通過觀察細(xì)胞縫隙連接分子的轉(zhuǎn)移來測量傳遞細(xì)胞調(diào)控信息的一些離子、小分子物質(zhì)。該技術(shù)可以用于研究胚胎發(fā)生、生殖發(fā)育、神經(jīng)生物學(xué)、腫瘤發(fā)生等過程中縫隙連接通訊的基本機(jī)制和作用，也可用于鑒別對縫隙連接作用有潛在毒性的化學(xué)物質(zhì)。3. 細(xì)胞物理化學(xué)測定激光掃描共聚焦顯微鏡可對細(xì)胞形狀、周長、面積、平均熒光強(qiáng)度及細(xì)胞內(nèi)顆粒數(shù)等參數(shù)進(jìn)行自動測定。能對細(xì)胞的溶酶體、線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、細(xì)胞骨架、結(jié)構(gòu)性蛋白質(zhì)、DNA、RNA、酶和受體分子等細(xì)胞內(nèi)特異結(jié)構(gòu)的含量、組分及分布進(jìn)行定量、定性、定時(shí)及定位測定。4. 細(xì)胞內(nèi)鈣離子和 pH 值動態(tài)分析激光掃描共聚焦顯微鏡技術(shù)是測量若干種離子濃度并顯示其分布的有效工具，對焦點(diǎn)信息的有效辨別使在亞細(xì)胞水平顯示離子分布成為可能。利用熒光探針，激光掃描共聚焦顯微鏡可以測量單個(gè)細(xì)胞內(nèi) pH 和多種離子(Ca2+、K+、Na+、Mg2+)在活細(xì)胞內(nèi)的濃度及變化。一般來說，電生理記錄裝置加攝像技術(shù)檢測細(xì)胞內(nèi)離子量變化的速度相對較快,但其圖像本身的價(jià)值較低,而激光掃描共聚焦顯微鏡可以提供更好的亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中鈣離子濃度動態(tài)變化的圖像,這對于研究鈣等離子細(xì)胞內(nèi)動力學(xué)有意義。4. 三維圖像的重建傳統(tǒng)的顯微鏡只能形成二維圖像，激光掃描共聚焦顯微鏡通過對同一樣品不同層面的實(shí)時(shí)掃描成像，進(jìn)行圖像疊加可構(gòu)成樣品的三維結(jié)構(gòu)圖像。它的優(yōu)點(diǎn)是可以對樣品的立體結(jié)構(gòu)分析，能十分靈活、直觀地進(jìn)行形態(tài)學(xué)觀察,并揭示亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)的空間關(guān)系。5. 熒光漂白恢復(fù)技術(shù)該方法的原理是一個(gè)細(xì)胞內(nèi)的熒光分子被激光漂白或淬滅，失去發(fā)光能力，而鄰近未被漂白細(xì)胞中的熒光分子可通過縫隙連接擴(kuò)散到已被漂白的細(xì)胞中，熒光可逐漸恢復(fù)。可通過觀察已發(fā)生熒光漂白細(xì)胞其熒光恢復(fù)過程的變化量來分析細(xì)胞內(nèi)蛋白質(zhì)運(yùn)輸、受體在細(xì)胞膜上的流動和大分子組裝等細(xì)胞生物學(xué)過程。6. 長時(shí)程觀察細(xì)胞遷移和生長活細(xì)胞觀察通常需要一定的加熱裝置及灌注室，以保持培養(yǎng)液的適宜溫度及 CO2 濃度的恒定。目前的激光掃描共聚焦顯微鏡，其光子產(chǎn)生效率已大大改善，與更亮的物鏡和更小光毒性的染料結(jié)合后可以減小每次掃描時(shí)激光束對細(xì)胞的損傷,用于數(shù)小時(shí)的長時(shí)程定時(shí)掃描,記錄細(xì)胞遷移和生長等細(xì)胞生物學(xué)現(xiàn)象。7. 在細(xì)胞及分子生物學(xué)基礎(chǔ)研究中的應(yīng)用激光掃描共聚焦顯微鏡應(yīng)用照明針與檢測孔共軛成像，有效抑制了焦外模糊成像并可對標(biāo)本各層分別成像，對活細(xì)胞行無損傷的“光學(xué)切片”這種功能也被形象的稱為“顯微 CT”。CLSM 還可以對貼壁的單個(gè)細(xì)胞或細(xì)胞群的胞內(nèi)、胞外熒光作定位、定性、定量及實(shí)時(shí)分析，并對胞內(nèi)成分如線粒體、內(nèi)質(zhì)網(wǎng)、高爾基體、DNA、RNA、Ca2+、Mg2+、Na+ 等的分布、含量等進(jìn)行測定及動態(tài)觀察，使細(xì)胞結(jié)構(gòu)和功能方面的研究達(dá)到分子水平。8. 在腫瘤和抗癌藥物篩選研究中的應(yīng)用普通顯微鏡及電子顯微鏡，僅能對腫瘤相關(guān)抗原進(jìn)行定性分析，而 CLSM 則可對單標(biāo)記或者多標(biāo)記細(xì)胞、組織標(biāo)本及活細(xì)胞進(jìn)行重復(fù)性極佳的熒光定量分析，從而對腫瘤細(xì)胞的抗原表達(dá)、細(xì)胞結(jié)構(gòu)特征，抗腫瘤藥物的作用及機(jī)制等方面定量化。9. 在血液病學(xué)和醫(yī)學(xué)免疫學(xué)研究中的應(yīng)用激光掃描共聚焦顯微鏡觀察免疫細(xì)胞和系統(tǒng)，如樹突狀細(xì)胞、單核-吞噬細(xì)胞系統(tǒng)、自然殺傷細(xì)胞、淋巴細(xì)胞時(shí)，在準(zhǔn)確細(xì)胞定位的同時(shí)有效鑒定免疫細(xì)胞的性質(zhì)。10. 在大腦和神經(jīng)科學(xué)中的應(yīng)用激光掃描共聚焦顯微鏡分層掃描發(fā)現(xiàn)神經(jīng)軸突的內(nèi)部結(jié)構(gòu)連續(xù)性好。用激光掃描共聚焦顯微鏡能觀察到腦干組織中神經(jīng)軸突的正常走向，可排除在熒光顯微鏡下由此造成的一些病理假象。并且激光掃描共聚焦顯微鏡能觀察神經(jīng)軸突的三維結(jié)構(gòu)，因此應(yīng)用 CLSM 有可能觀察到普通光鏡下未能發(fā)現(xiàn)的神經(jīng)組織的細(xì)微病變。11. 在眼科研究中的應(yīng)用利用激光掃描共聚焦顯微鏡可以觀察晶狀體，角膜、視網(wǎng)膜、虹膜和睫狀體的結(jié)構(gòu)和病理變化。12. 在骨科研究領(lǐng)域中的應(yīng)用激光掃描共聚焦顯微鏡在骨科研究領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀表明，CLSM在觀測骨細(xì)胞形態(tài)學(xué)研究、骨細(xì)胞特異性蛋白（骨鈣素）以及骨細(xì)胞之間的相互作用具有顯著的優(yōu)勢。

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