激光共聚焦原理
激光共聚焦显微镜的成像原理
什么是荧光?
荧光是当以某一波长的光线照射一
个物质(原子/分子)的时候,该物质(原
子/分子)吸收了光线能量的一部分并且
发射出另一种低能量的光线。图中示意的
光线里蓝色(较高能量光线)为入射光线,
绿色(较低能量光线)为反射光线。
什么是分光镜?
分光镜是可以把不同波长的光线区分开来的光学装置。
分光镜可以起到使特定的光线可以通过,特定光线反射的作用。
荧光显微镜是如何工作的?
我们假定入射光线是紫色的
(较高能量光线),反射光线是红
色的(较低能量光线)。显微镜系
统使用了一种特殊的分光镜, (更恰
当地说一个“区分两种颜色的镜
片”)。这个镜片反射低于特定波长
的光线,并且可以通过高于特定波
长的光线。因此你的眼睛只能看到
这些由荧光染料反射出来的光线
(红色光线),而不是看到入射的
紫色光线。紫色和红色的光栅位于
分光镜后,作为一种特殊的过滤装置,来保证其他颜色的光线传到了不正确的方向。
关于共聚焦显微镜
想象下在显微镜中有一些
镜片组,由镜片组一个焦点发出
的光线延光路发送到另一个焦
点。这表现为图中的蓝色光线。
红色光线表示式样上的其他点
发出的光线,这些点并不在镜片组的焦点上,因此这些点就不能通过镜片组在另一边的焦点上成像。 (这里的需要注意的是,红色的光线和蓝色的光线是为了区分式样上的不同点,并不是为了表示他们的波长不同。)这样,蓝色光和红色光成像的点就不相同。这里我们只希望得到位于镜片组焦点上发出光线成的像。如果我们在镜片组的另一边放置一个带有针孔的隔挡,这个孔正好在蓝色点成像的位置,那么所有从蓝色点发出的光线都可以通过这个针孔。并且,由红色点发出的大部分光线是不能通过这个针孔的。 这就解决了荧光显微镜的一个缺陷。通常来说式样都是完全被照亮的,因此式样上的每一个点都会同时发出荧光。当然,成像最清晰,也就是亮度最高的点是在物镜焦点上的点,但是其他点的光一样会对成像结果产生影响。增加一个针孔就解决了这个问题,因为式样位于物镜焦点上的点会在针孔位置成像,这样对点是共轭的。针孔的位置就是镜片组的位置,这就是共聚焦针孔。
那么共聚焦显微
镜是怎么工作
的?
激光一般被用作光源,一边产生
高强度的光照。图中,蓝色线表示激
光光线,它被分光镜反射。 两个可以
驱动带有扫描功能的镜片,会侦测到
激光器发射的光,而被式样反射的光
线是不会被侦测的。焦点位置点的反射光通过分光镜在针孔位置成像,并且通过针孔的光线会被放大。这里如果扫描速度足够快,人眼看到的就是一副运动的画面。