激光掃描顯微鏡(LaserScanningMicroscope,LSM)是一種高級顯微鏡,利用激光作為光源進(jìn)行樣品成像。其原理和技術(shù)包括以下幾個關(guān)鍵部分:
1.激光光源
激光掃描顯微鏡使用激光作為高強(qiáng)度、單色、準(zhǔn)直的光源。通常使用的激光包括常見的氬離子激光、氦-氖激光、釹:釔鋁石榴石激光等,波長范圍從紫外到近紅外不等,選擇激光的波長取決于需要觀察的樣品性質(zhì)。
2.光學(xué)系統(tǒng)
激光掃描顯微鏡的光學(xué)系統(tǒng)包括以下幾個關(guān)鍵部分:
激光束光路:激光通過光路系統(tǒng),如鏡片和反射鏡,被聚焦到樣品表面上的一個極小點,即焦點。
掃描鏡:通常使用的是兩塊共同工作的掃描鏡,一個沿X軸移動,一個沿Y軸移動,通過精確控制掃描鏡的運動來掃描激光光斑在樣品表面的位置。
物鏡:接收樣品上反射或熒光的光信號,并將其聚焦到探測器上。
3.探測系統(tǒng)
探測器:用于捕捉樣品表面上反射或熒光的光信號。常用的探測器包括光電二極管(photomultipliertube,PMT)和光電探測器陣列(avalanchephotodiode,APD)。
光學(xué)濾波器:用于選擇特定波長的光信號,以增強(qiáng)成像的對比度和清晰度。
4.數(shù)據(jù)獲取和圖像處理
掃描控制和數(shù)據(jù)獲取系統(tǒng):通過計算機(jī)控制掃描鏡的運動,實時獲取反射或熒光光信號的圖像。
圖像處理和分析軟件:對獲取的圖像進(jìn)行處理、重建和分析,如三維重建、熒光共聚焦成像等。
工作原理概述
激光聚焦:激光通過光學(xué)系統(tǒng)聚焦到樣品表面的一個微小點。
掃描:通過精確控制掃描鏡的運動,沿著X和Y方向掃描激光光斑在樣品表面的位置。
信號檢測:探測器捕捉樣品表面反射或熒光的光信號。
圖像生成:計算機(jī)即時處理這些信號,生成高分辨率的二維或三維圖像。
應(yīng)用
激光掃描顯微鏡在生命科學(xué)、材料科學(xué)、納米技術(shù)等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用,能夠提供高分辨率、高對比度和深度的成像,同時允許進(jìn)行非侵入性和活細(xì)胞成像,是研究微觀結(jié)構(gòu)和功能的重要工具之一。