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顯微鏡哪個部件zei貴? 日期:2019.04.12

顯微鏡哪個部件zui貴?哪個部件zui重要?這要當屬物鏡。

今天和大家談談顯微鏡當中zui重要的部件:物鏡。為什麽是zui重要且沒有之一呢?因為科研工作者們關心的解析度、信噪比等與成像質量息息相關的參數都是由物鏡決定的。當然,顯微鏡的其他部分也一樣不可或缺,但是篇幅有限,即便是物鏡,我們也隻能淺嚐輒止的談一談。

 在生命科學研究領域,光學顯微鏡的使用率位列儀器的前三甲,如果有人不相信,那請看看周圍吧,不管是在實驗室,還是在醫院,我們都隨處可見顯微鏡們靚麗的身影。

而隨著科學技術的不斷進步,在光學顯微鏡的基礎上,衍生出許多其他複雜的成像係統。例如全內反射熒光顯微鏡、激光共聚焦掃描顯微鏡、多光子激光掃描顯微鏡等等。絕大多數的科研工作者們,都需要或多或少的和顯微鏡大家族中的成員們打交道。這個時候,對這些複雜係統的了解就有一些迫切了。

顯微鏡顯示技術中又常常帶有色差,那麽色差是什麽?色差又是如何產生的?上麵的圖例中展示的就是色差的概念。通俗點來說就是由於不同顏色的光波長不一樣,所以當她們通過光學部件的速度也不一樣,因此產生了一個光斑在成像的時候顏色分散開的情況產生,這就是色差。

對於顯微鏡廠商的物鏡係列,對於綠色紅色的矯正都相當的出色,但是,絕大多數廠家對於近紫外的矯正都不盡如人意。這一點瑕疵在進行空間核定位的時候,就會出現很嚴重的問題,在獲得成像結果之後,我們很難確定我們的熒光標記物與核的關係是真實的,還是由於色差造成的。

對此,各家廠商都有相對應的手段,但是隻有OLYMPUS顯微鏡在物鏡上下了功夫,推出了一款號稱SC(超級色差矯正)的60倍物鏡,恰巧筆者手上真好有這枚物鏡,便做了如下測試。

上組實驗圖片用自發熒光小球作為樣本,用不同激發光成像,之後做了3D重構。從圖片中我們可以看出,即便是OLYMPUS的物鏡近紫外的色差依然有0.5um左右的偏差,而SC物鏡的兩種顏色基本切合,誤差要小於0.1um,基本上在核定位上就可以得到比較真實的實驗結果了。

雙光子專用物鏡:顛覆性的物鏡設計理念

說了這麽多概念性的東西,其實僅僅隻是管中窺豹,顯微鏡係統要更加複雜的多,在zui後的篇幅中,筆者也緊跟時代潮流,談談現在打得火熱的雙光子顯微鏡的物鏡。

雙光子的成像原理使用過雙光子的同學們應該都很清楚,不同於普通的光學顯微鏡和共聚焦係統所采用的線性光學,雙光子成像原理采用的是非線性光學,同時光源也不再是傳統的可見光,在物鏡的設計上不再是傳統那種“真實還原樣本”這樣的理念了。針對雙光子成像OLYMPUSzui早推出了雙光子成像的專用物鏡,在之後Nikon也緊跟步伐推出了相應的產品。

雙光子物鏡首先zui重要的是NA值盡量的大,這樣可以有效的提高激發效率。同時,由於使用近紅外成像,物鏡的色差矯正也不再針對可見光而是專門對於近紅外光進行矯正。在保證高NA的同時,雙光子物鏡的放大倍率會較小,這樣可以有效的提高收集視場,增加我們收集散射熒光信號的能力,從而提高成像質量。當然,這種雙光子專用物鏡隻能使用在雙子係統上,若是在共聚焦係統中使用,效果是要大打折扣的。

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