激光扫描共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscope)是基于共轭焦点技术设计的显微镜类型,即为使激光光源、被测样品和探测器都处于彼此的共轭位置上。
在一般的显微镜中,通过将物镜的焦平面与探测器重合,使得观测的像平面与相邻的轴平面隔离开来;而在共聚焦显微镜中,通过使用衍射受限的光点照亮样品,并在该光点共轭焦点处的收集光路径中使用针孔来过滤杂散光,达到产生这种隔离效果,从而提高分辨率。
上图所示结构中,只有在共轭的样品层反射回的光可以通过收集光路径中的小孔,其余无关的样品层反射被小孔阻隔。这可以得到显著的分辨率的提升。
如下图所示的是同一厚样品的多维荧光显微镜和共聚焦显微镜的并排比较。当在不同的焦平面上拍摄一系列图像时,可以生成通常被称为“z叠层”的图像,这一图像显示了共聚焦显微镜提供的分辨率和对比度增益,以及这些增益的根本原因。
可以看到在成像平面位于组织上方的堆栈顶部,检查图像可以发现荧光图像中带有大量的散射光,而共聚焦显微镜的图像则显示为黑色。这种轴向上的PSF的减少,直接导致了z叠层中间光学界面上观察到的分辨率差异。
下所示即为传统的宽场照明方式与激光扫描共聚焦照明方式的区别。
因此,现代共聚焦显微镜的一种实际的工作方式如下图所示,激光发出的激发光通过二向色镜,通过一对振镜在样品x方向和y方向进行扫描,样品激发(或反射)的光通过针孔进入PMT检测器被记录,记录下的扫描图像通过计算机重构出实际的样品图像。
凯视迈(KathMatic)作为国产优质品牌,推出的KC系列多功能精密测量显微镜,可非接触、高精度地获取样品表面的微观形貌,生成基于高度的彩色三维点云,全程以数据图形化的方式进行显示、处理、测量、分析。
KC系列三合一精测显微镜现已广泛应用于各行各业的新型材料研究、精密工程技术等基石研究领域。相比于同类产品,其主要特点在于:
1、更宽的成像范围:可测量的样品平面尺寸覆盖微米级~米级,无需为调整成像范围而频繁更换镜头倍率或采用图像拼接。
2、更快的测试速度:已从底层优化测试流程,新一代高效测试仅需两步⸺样品放置与视觉选区,KC自动完成后续测试。
3、更强大的分析功能:三维显示、数据优化、尺寸测量、统计分析、源数据导出微观形貌分析功能迎来大幅提升。
4、更稳定的测试表现:即便样品颜色、材质、反射率、表面斜率及环境温度存在明显差异,也可保证重复测试的稳定性。