共聚焦显微镜原理：纳米级成像技术的关键

在微观世界中，细节决定成败。共聚焦显微镜技术，作为一项突破性的成像技术，正引领着纳米级成像的新纪元。它不仅提供了前所未有的高分辨率和对比度，而且能够在无需样品预处理的情况下，清晰地揭示样品的超精细结构。美能光子湾将带您深入了解共聚焦显微镜的工作原理、技术优势，展示这一技术如何为科学研究和工业应用带来革命性的变化。

 

Part.01

 共聚焦显微技术

共聚焦，这个名字来源于这样一个事实，即有两个焦点，一个在样品表面，另一个在光电探测器上。只有在样品上形成焦点的光束才能在光电探测器上形成第二个焦点并到达那里。其他光束无法到达光电探测器。共聚焦显微镜技术是一种专门的荧光技术，旨在减少因非聚焦光干扰聚焦光而引起的模糊效应。其不需要样品预处理，允许在大气环境中操作，并以可与扫描电子显微镜相媲美的高分辨率清晰地观察纳米级超精细结构。

 

Part.02

 共聚焦显微镜工作原理

光源发出的探测光经过照明针孔，经由分光镜反射至物镜，并聚焦于焦平面上的样品上，对样品焦平面每一个点进行扫描。样品中如果有可被激发的荧光物质，受到激发后发出的荧光经原来入射光路直接反向回到分光镜，通过探测针孔先聚焦，聚焦后的光被光电倍增管（PMT）探测收集，并将信号输送到计算机，处理后在计算机显示器上显示图像。

焦点在目标表面上与不在表面上示意图

 

简单来说，共聚焦显微镜技术通过光学处理从焦点平面去除失焦光后得到的图像。激发光在光路中存在荧光材料的任何位置都能产生荧光。然而，通过仅选择从共轭位置发射到针孔中的荧光，可以获得仅源自焦点的图像。这称为光学切片图像。共聚焦显微镜的主要优点是能够从厚样品中获得该光学切片。

 

 

所得图像减轻了模糊，提高了对比度且具有更高的分辨率，而这些正是共聚焦用途的主要目标。

 

 

共聚焦显微镜和标准宽视野显微镜的图像比较

 

Part.03

 三维图像的测量方法

通过垂直移动物镜，样品上的焦点位置也会垂直移动。因此，共聚焦图像位置也随着焦点的垂直移动而变化，由于每个图像都在具体的焦点平面显示荧光样品，因此可以通过采集多个图像并按顺序更改z轴焦点平面位置来构造三维图像。此类图像可用于准确确定样品的三维定位。美能光子湾共聚焦显微镜测钙钛矿电池激光划线3D形貌成像图

 

优点. 01

 高分辨率和高对比度

共聚焦显微镜系统所展现的放大图像细节要高于常规的光学显微镜。传统光学显微镜上常配备灵敏度较低的CCD相机来采集图像，对于低照度的光，如荧光无法探测到，而共聚焦显微镜系统使用的探测元件是高灵敏度的光电倍增管，对微弱的荧光信号可以呈现出很高的灵敏度，并且还可以通过缩小激发范围并使用光学切片来消除背景噪声。

用普通光学器件和共聚焦光学器件拍摄的薄膜晶体管（TFT）的图像

 

 

 

优点. 02

 高纵向分辨率（Z轴）

共聚焦显微镜仅使用来自焦平面的反射光形成图像，在Z轴方向上可实现高纵向分辨率，提供的图像具有极浅的焦深（光学切片效应）。

共聚焦显微镜技术目的是测量从光滑表面到非常粗糙表面的表征信息。美能光子湾共聚焦显微镜提供更佳的Z轴显示分辨率，可达1nm，这是关键尺寸测量的理想选择。放大倍率10X、20X、50X、100X的物镜选择从光滑表面到非常粗糙的表面测量均能胜任。

 

 

ME-PT3000

 美能光子湾3D共聚焦显微镜

美能光子湾3D共聚焦显微镜是一款用于对各种精密器件及材料表面，可应对多样化测量场景，能够快速高效完成亚微米级形貌和表面粗糙度的精准测量任务，提供值得信赖的高质量数据。

 

 

超宽视野范围，高精细彩色图像观察

 

 

提供粗糙度、几何轮廓、结构、频率、功能等五大分析功能

 

 

采用针孔共聚焦光学系统，高稳定性结构设计

 

 

提供调整位置、纠正、滤波、提取四大模块的数据处理功

共聚焦显微镜技术以其卓越的成像能力和对样品的无损检测，正在成为生物医学、材料科学、半导体等多个领域的宝贵测量工具。随着技术的不断进步和应用的拓展，共聚焦显微镜将在未来的科学研究和工业生产中扮演更加关键的角色。美能光子湾共聚焦显微镜，以其高精度和高稳定性，为科研人员提供了一个值得信赖的伙伴，共同开启微观世界的探索之旅。

*特别声明：本公众号所发布的原创及转载文章，仅用于学术分享和传递行业相关信息。未经授权，不得抄袭、篡改、引用、转载等侵犯本公众号相关权益的行为。内容仅供参考，如涉及版权问题，敬请联系，我们将在第一时间核实并处理。