공초점현미경과 일반 광학현미경의 비교
일반광학현미경
일반 생물학 현미경은 세 부분으로 구성됩니다. 즉: ① 광원과 집광기를 포함한 조명 시스템; ② 대물렌즈와 접안렌즈로 구성된 광학증폭장치는 현미경의 본체이다. 구면수차와 색수차를 제거하기 위해 접안렌즈와 대물렌즈는 모두 복잡한 렌즈 그룹으로 구성됩니다. (3) 재료를 고정하고 관찰을 편리하게 하는 데 사용되는 기계 장치.
현미경 이미지가 선명한지 여부는 배율뿐만 아니라 현미경의 해상도에도 영향을 받습니다. 분해능이란 현미경(또는 인간의 눈이 표적으로부터 25cm 떨어진 곳)이 물체의 작은 간격을 구별하는 능력을 말합니다. 분해능은 빛의 파장, 개구율, 매체의 굴절률에 따라 달라지며 다음 공식으로 표현됩니다.
R=0.61λ /N．A． N．A．=ｎsin /2
여기서: n= 매질의 굴절률;=미러 각도(렌즈 조리개에 대한 시편의 개방 각도) 및 NA= 숫자 조리개. 거울 각도는 항상 180도보다 작나요? 따라서 sina/2의 zui 값은 1보다 작아야 합니다.
광학렌즈를 만드는 데 사용되는 유리의 굴절률은 1.65~1.78이며, 사용되는 매질의 굴절률은 유리의 굴절률에 가까울수록 좋습니다. 건식 대물렌즈의 경우 매질은 공기이고 조리개 비율은 일반적으로 0입니다.05 ~ 0.95; 오일 렌즈는 향기로운 아스팔트를 매체로 사용하며 렌즈 개구율은 1.5에 가까울 수 있습니다.
일반적인 빛의 파장은 400~700nm이므로 현미경의 해상도는 0.2μm 이상이며 인간의 눈의 해상도는 0.2mm이므로 zui가 설계한 대배율은 일반현미경은 보통 1000X x 입니다.
공초점 현미경이 필요한 이유는 무엇입니까?
1. 광학현미경은 선배님들의 노력과 발전을 통해 완성되었습니다. 사실 일반 현미경은 우리에게 아름다운 현미경 이미지를 간단하고 빠르게 제공할 수 있습니다. 그러나 이 완벽에 가까운 현미경 세계에 혁명적인 혁신을 가져오는 사건이 일어났는데, 바로 "레이저 스캐닝 공초점 현미경"의 발명입니다. 이 새로운 현미경은 초점이 집중되는 면의 영상정보만 추출하는 광학계를 채용하고, 초점을 바꾸면서 얻은 정보를 영상 메모리에 복원하여 완전한 3차원 정보를 담은 생생한 영상을 제공하는 것이 특징이다. 얻어 질 수있는. 이 방법을 사용하면 일반 현미경으로는 확인할 수 없는 표면 형상에 대한 정보를 간단하게 얻을 수 있습니다. 또한 일반 광학 현미경의 경우 특히 고배율에서는 '해상도 향상'과 '초점 심도가 깊어진다'는 모순된 조건이지만, 공초점 현미경의 경우에는 이 문제가 해결됩니다.
2. 공초점 광학계의 장점
공초점 광학 시스템은 샘플 포인트를 조명하고 반사된 빛은 포인트 수용체에 의해 수신됩니다. 샘플을 초점 위치에 놓으면 거의 모든 반사광이 감광체에 도달할 수 있지만 샘플이 초점에서 벗어나면 반사광이 감광체에 도달할 수 없습니다. 즉, 공초점 광학계에서는 초점에 일치하는 이미지만 출력되고 백반과 불필요한 산란광은 차단됩니다.
3. 레이저를 사용하는 이유는 무엇입니까?
공초점 광학 시스템에서는 샘플이 조명되고 반사된 빛도 포인트 광수용체에 의해 수신됩니다. 그러므로 점광원이 필요하게 된다. 레이저는 매우 점광원에 속합니다. 대부분의 경우 공초점 현미경의 광원은 레이저 광원을 사용합니다. 또한 단색성, 지향성, 우수한 빔 형상 등 레이저의 특성도 레이저가 널리 사용되는 중요한 이유입니다.
4. 고속 스캐닝을 기반으로 실시간 관찰이 가능해집니다.
레이저 스캐닝에서는 수평 방향으로 Acoustic Optical Deflector(AO 프라임 요소)가 사용되고 수직 방향으로는 Servo Galvano-mirror가 사용됩니다. 음향광편향부에는 기계적인 진동부분이 없기 때문에 고속스캔이 가능하며, 모니터링 화면에서 실시간 관찰이 가능하다. 이 카메라의 빠른 속도는 포커싱 속도와 위치 검색 속도에 직접적인 영향을 미치는 매우 중요한 프로젝트입니다.
5. 초점 위치와 밝기의 관계
공초점 광학 시스템에서는 샘플이 초점 위치에 올바르게 배치되면 밝기가 크고 그 전후에는 밝기가 급격히 떨어집니다(그림 4의 실선). 이러한 초점면의 민감한 선택성은 공초점 현미경의 높이 방향을 측정하고 초점 깊이를 확장하는 원리이기도 합니다. 이에 비해 일반 광학현미경은 초점 위치 전후에 뚜렷한 밝기 변화가 없습니다(그림 4의 점선).
6. 고대비 및 고해상도
일반적인 광학현미경에서는 초점에서 벗어난 반사광이 간섭을 일으키고 초점 결상부와 겹쳐서 영상의 대비가 감소하게 됩니다. 이에 반해 공초점 광학계에서는 초점 외부의 산란광과 대물렌즈 내부의 산란광이 거의 완전히 제거되므로 콘트라스트가 매우 높은 영상을 얻을 수 있습니다. 또한 빛이 대물렌즈를 두 번 통과하기 때문에 점상이 먼저 선명해지고 현미경의 분해능도 향상된다.
7. 광학 위치 파악 기능
공초점 광학계에서는 초점 이외의 부분의 반사광이 미세기공에 의해 차폐됩니다. 따라서 3차원 시료를 관찰하면 시료를 초점에 맞춰 잘라낸 것과 같은 영상이 형성된다(그림 5). 이 효과를 광학적 국소화(optical localization)라고 하며, 이는 공초점 광학 시스템의 특수성 중 하나입니다.
8. 초점 이동 메모리 기능
초점 외부의 반사광은 미세기공에 의해 차단됩니다. 한편, 공초점 광학계에 의해 형성된 상의 모든 지점이 초점과 일치한다고 볼 수 있다. 따라서 3차원 샘플을 Z축(광축) 방향으로 이동시키면 이미지가 축적되어 메모리에 저장되고 결국 zui는 전체 샘플과 초점이 일치하여 형성된 이미지를 얻게 된다. . 이처럼 무한한 심도의 기능을 모바일 메모리 기능이라고 합니다.
9. 표면 형상 측정 기능
초점 이동 기능에서는 높이 기록 루프를 추가하여 시료의 표면 형상을 비접촉 방식으로 측정할 수 있습니다. 이 기능을 기반으로 각 픽셀에 zui의 큰 밝기 값이 형성하는 Z축 좌표를 기록할 수 있으며, 이 정보를 기반으로 샘플의 표면 형태에 관한 정보를 얻을 수 있습니다.
10. 고정밀 마이크로 사이즈 측정 기능
수광부는 1차원 CCD 이미징 센서를 채택하여 스캐닝 장치의 스캐닝 기울기에 영향을 받지 않아 고정밀 측정이 완료됩니다. 또한, 초점 깊이 조절이 가능한 초점 이동 메모리 기능을 동시에 채택하여 초점 오프셋으로 인한 측정 오류를 없앨 수 있습니다.
11. 3차원 이미지 분석
표면 형상 측정 기능을 이용하면 시료 표면의 3차원 이미지를 쉽게 만들 수 있습니다. 그뿐만 아니라 표면 거칠기 측정, 면적, 부피, 표면적, 원형도, 반경, 주이 길이, 둘레, 무게 중심, 단층 이미지, FFT 변환, 선 등 다양한 종류의 분석을 수행할 수 있습니다. 폭 측정 등.
레이저 공초점 주사 현미경은 세포 형태를 관찰하는 것뿐만 아니라 세포 내 생화학적 성분의 정량 분석, 광학 밀도 통계 및 세포 형태 측정에도 사용할 수 있습니다.
