공초점 현미경이 필요한 이유는 무엇입니까?
1. 우리의 위대한 선배들의 노력과 개선을 거쳐 광학현미경은 완벽한 수준에 도달했습니다. 실제로 일반 현미경을 사용하면 간단하고 빠르게 아름다운 현미경 이미지를 얻을 수 있습니다. 그러나 이 거의 완벽에 가까운 현미경의 세계에 혁명적인 혁신을 가져오는 사건이 일어났는데, 그것이 바로 "레이저 스캐닝 공초점 현미경"의 발명이었습니다. 이 새로운 유형의 현미경의 특징은 초점이 집중된 표면의 이미지 정보만 추출하는 광학 시스템을 채택했다는 것입니다. 초점을 변경하고 획득된 정보를 이미지 메모리에 복원함으로써 완전한 3D 정보 지능으로 생생한 이미지를 얻을 수 있습니다. 이 방법을 통해 기존 현미경으로는 확인할 수 없는 표면 형상에 대한 정보를 쉽게 얻을 수 있다. 또한, 일반적인 광학현미경의 경우, 특히 고배율에서는 "해상도 증가"와 "초점 심도 심화"는 모순되는 조건입니다. 그러나 공초점 현미경에서는 이 문제가 쉽게 해결됩니다.
2. 공초점 광학계의 장점
공초점 광학 시스템은 시료의 점 조명에 사용되며 반사된 빛도 점 센서에 의해 수신됩니다. 샘플을 초점 위치에 놓으면 거의 모든 반사광이 센서에 도달할 수 있습니다. 샘플이 초점에서 벗어나면 반사된 빛이 센서에 도달할 수 없습니다. 즉, 공초점 광학계에서는 초점에 일치하는 이미지만 출력되고, 스폿과 불필요한 산란광은 차단됩니다.
왜 레이저를 사용하나요?
공초점 광학 시스템에서는 점 조명이 샘플에 적용되고 반사된 빛도 점 센서에 의해 수신됩니다. 따라서 점광원이 필요하게 되었습니다. 레이저는 매우 점광원입니다. 대부분의 경우 공초점 현미경의 광원은 레이저입니다. 또한 레이저의 단색성, 방향성 및 뛰어난 빔 형태도 널리 채택되는 중요한 이유입니다.
4. 고속 스캐닝을 통한 실시간 관찰이 가능해졌습니다.
레이저 스캐닝은 수평 방향으로 AO(Acoustic Optical Reflector)를 사용하고 수직 방향으로 Servo Galvano 미러를 사용합니다. 오디오 광 바이어스 유닛은 기계적인 진동이 없기 때문에 고속 스캐닝이 가능하며, 모니터링 화면에서 실시간 관찰이 가능합니다. 이러한 종류의 카메라의 빠른 속도는 포커싱 및 위치 검색 속도에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 요소입니다.
5. 초점 위치와 밝기의 관계
공초점 광학 시스템에서는 샘플이 초점 위치에 올바르게 배치되면 밝기가 높아지며 그 전후에는 밝기가 급격히 감소합니다(그림 4의 실선). 이 초점면의 민감한 선택성은 공초점 현미경에서 높이 방향 결정과 초점 깊이 확장의 기본 원리입니다. 이에 비해 일반적인 광학현미경은 초점 위치 전후에 큰 밝기 변화를 보이지 않습니다(그림 4의 점선).
6. 고대비 및 해상도
일반적인 광학현미경은 초점에서 벗어난 반사광에 의한 간섭으로 인해 초점 이미징 부분과 겹쳐서 이미지 대비가 감소합니다. 이에 비해 공초점 광학계에서는 초점 외부의 산란광과 대물렌즈 내부의 산란광이 거의 완전히 제거되어 콘트라스트가 매우 높은 영상을 얻을 수 있습니다. 또한, 빛이 대물렌즈를 두 번 통과하기 때문에 점상이 먼저 선명해지며, 이는 현미경의 분해능도 향상시킵니다.
