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在普通荧光显微镜的基础上添加了共聚焦成像系统,以激光为光源,可以重构样品三维结构

原理: 光学切片

  • LSCM 通过激光光源与纵向扫描系统实现光学切片
  1. 激光源:提供高强度、单色性好的激发光。激光具有良好的方向性和 coherence,易于聚焦成一个极小的点。

  2. 照明针孔:激光首先通过一个照明针孔。这个针孔的作用是创造一个理想的点光源

  3. 二向色分光镜:经过照明针孔的光线被物镜聚焦之前,会碰到二向色分光镜。这是一个特殊的分光镜,它像一面“单向镜”:

    • 反射较短波长的光(如激发光),让其向下传播通过物镜。

    • 透射较长波长的光(如样品发出的荧光)。

  4. 物镜与样品:被二向色镜反射的激发光,通过高数值孔径的物镜,被聚焦到样品内部的一个极小的点上(衍射极限大小,约200-300纳米)。这个点上的荧光分子被激发,发出荧光。

  5. 荧光信号的收集:样品发出的荧光(波长比激发光长)是向四面八方散射的,但物镜会收集其中一部分,并将其准直成近乎平行的光束,返回显微镜。

  6. 探测针孔:这是整个系统的“灵魂”。返回的荧光光束穿过二向色分光镜(因为其波长较长,被透射),然后到达探测针孔

    • 来自焦平面的信号:从焦平面焦点发出的荧光,经过物镜和光路后,会正好汇聚在探测针孔的平面上,并顺利通过针孔,到达后面的探测器。

    • 来自焦外的杂散光:从焦平面上方或下方发出的荧光,在通过光路后,无法汇聚在探测针孔的平面上,而是在针孔前或后形成一个弥散斑。这个弥散斑绝大部分被探测针孔阻挡,无法到达探测器

  7. 探测器:通过探测针孔的光信号被高灵敏度的探测器接收,通常是光电倍增管。PMT将光信号转换成电信号

与普通荧光显微镜的对比

  • 水平分辨率:高 1.4-1.7 倍
  • 垂直分辨率:100-200nm
    • 扫描速度会影响图像清晰度