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光束勻化在熒光成像平場照明中的應用

發(fā)布時間:2023-11-27 09:51:31 瀏覽量:2810 作者:Eric

摘要

來自德國耶拿的Asphericon公司提供三種創(chuàng)新的平頂光束整形器擅笔,可在所有激光應用中發(fā)揮zui大的性能志衣。基于非球面光學技術猛们,這些模塊化組件可以將高斯光束簡單地轉(zhuǎn)化為圓形平頂激光光束輪廓。

激光光束整形器的輸入和輸出光束是可以自由擴展的阅懦。它們的光譜范圍很寬(300納米至2500納米)和二,可應用于計量學、顯微鏡或材料加工耳胎。a|TopShape以及a|AiryShape和a|SqAiryShape可用于準直激光器惕它,也可用于光纖耦合光源。由于其緊湊的尺寸和精密非球面透鏡的使用废登,激光光束成形光學器件具有出色的光學質(zhì)量淹魄。由于其模塊化設計和非球面鏡的裝配理念,光束整形器可以快速連接到光學系統(tǒng)中堡距,而無需進一步調(diào)整甲锡。擴束器易于使用羽戒,可以簡單地集成到現(xiàn)有的裝置中缤沦,或與額外的擴束組件相結合。所有光學元件在高精度支架上的wan美對準易稠,使平頂激光擴束器能夠在光束路徑中完美定位缸废。

正文


光束勻化熒光成像平場照明中的應用


熒光顯微鏡


熒光顯微鏡屬于光學顯微鏡家族企量,基于熒光的物理效應亡电。利用了所謂的熒光染料的顏色特性届巩,它們被特定波長的光激發(fā),并以不同的波長再次反射吸收的光份乒。


熒光顯微鏡的應用


熒光顯微鏡可以進行形態(tài)學研究恕汇、納米范圍內(nèi)的測量值分析以及實時可見的大多數(shù)不同文化的過程。無論是在生物化學冒嫡、生物物理學還是醫(yī)學領域:快速、詳細地檢測明亮孝凌、多彩的熒光有助于熒光顯微鏡的測量過程方咆,并為新發(fā)現(xiàn)奠定基礎。好的測量結果和分辨率需要精確的光學器件——無論是通過光束路徑的優(yōu)化和聚焦蟀架、精確安裝的濾光片還是高質(zhì)量的鍍膜。


熒光顯微鏡的結構和功能原理


允許個別波長通過的特殊濾光片可確保熒光顯微鏡下熒光的可視化片拍。熒光顯微鏡的特殊濾光片包括:

勵磁濾波

發(fā)射過濾器

二向色分束器

單獨的激發(fā)濾光片允許相應波長的光通過煌集,這是激發(fā)待檢樣品中特定染料所必需的。二向色鏡將刺激波長反射到物鏡捌省,物鏡將光束集中到標本上苫纤。從標本反 射的光集中在物鏡中,在其激發(fā)態(tài)通常具有比入射光更高的波長。通過二向色鏡卷拘,反射光通過發(fā)射濾光片并降低到發(fā)射波長喊废。尚未在二向色鏡處停止的刺激光的殘留物在發(fā)射濾光片處被過濾掉栗弟。理想情況下污筷,只有發(fā)射光撞擊顯微鏡內(nèi)置的檢測器,并以相應的顏色可見乍赫。好的測量結果需要均勻的照明瓣蛀,尤其是當需要幾微米或幾毫米的大視野時。在不均勻照明的情況下雷厂,例如改鲫,可能發(fā)生待檢查分子的不均勻激活器腋。結果:中心的分子比入射照明光束外圍的分子發(fā)出更強烈的熒光。如果周邊沒有與中心等同地照亮钩杰,則當單獨記錄的圖像網(wǎng)格稍后合并時,陰影繼續(xù)出現(xiàn)诊县。因此讲弄,細胞和組織樣本等測量不能用于可靠的分析。這些問題可以通過使用 a|TopShape a|BeamExpander 來解決依痊。通過使用非球面可以實現(xiàn)這些元素在系統(tǒng)中。我們的系統(tǒng)以其緊湊的設計胸嘁、精度和zui高的光學質(zhì)量而令人信服瓶摆。使用光學組件a|TopShape 和 a|BeamExpander 可以將高斯光束轉(zhuǎn)換為均勻的平頂輪廓,從而在整個視野中實現(xiàn)均勻照明性宏。所產(chǎn)生的平場照明具有高空間相干性群井、無與倫比的光學性能和 > 95% 的高均勻性毫胜。分子的均勻激發(fā)和zui小的圖像重疊 (5%) 可以保證讓您完全滿意书斜。


下圖顯示了熒光顯微鏡的工作原理和一般結構。


熒光顯微鏡的工作原理


熒光顯微鏡應用


基于激光的熒光顯微鏡內(nèi)的定量分析可能會因高斯光束輪廓產(chǎn)生的不均勻 照明而變得復雜酵使。光源和照明光學等因素會影響均勻性荐吉。當要檢查大視野 (FOV)時,這些功能尤其具有挑戰(zhàn)性口渔。測量圖像由圖像網(wǎng)格在熒光顯微鏡中生成样屠。以邊緣重疊的方式獲取單個圖像,并且可以在后處理中組合它們痪欲。如果照明不均勻悦穿,zui終圖像的每個單獨圖像周圍都會有變暗的邊緣 - 細胞和組織樣本的測量變得不可靠勤揩。光照不均勻的另一個缺點:分子激活不均勻咧党。那些靠近光束中心的熒光比邊緣的熒光更多。位于奧蘭多的中佛羅里達大學光學與光子學院的一個研究團隊通過將aphericon 的光束整形器 a|TopShape 和 a|BeamExpander 集成到顯微鏡裝置中陨亡,從而克服了這些問題。平場照明 (FFI) 設置將高斯光束塑造成統(tǒng)一的平頂輪廓负蠕。a|TopShape 對入射激光束大小的變化具有極高的容忍度 (± 10 %)蛙埂,并且以消色差方式運行。非常好的光學性能(均勻性 > 95%)可實現(xiàn)均勻照明遮糖,從而激活分子。此外欲账,F(xiàn)FI 設置可實現(xiàn)無邊界拼接成像屡江,圖像重疊zui小 (5%)。


定量熒光成像的平場照明


項目介紹:

高斯輪廓的不均勻光照使得基于激光的寬視場熒光顯微鏡的定量分析具有很高的挑戰(zhàn)性赛不。許多因素惩嘉,包括光源和照明光學有助于均勻性。當需要幾百微米或毫米尺度的大視場時踢故,這些特性尤其困難文黎。獲得一個圖像網(wǎng)格殿较,使邊界重疊耸峭,并在后處理中將圖像拼接在一起。如果光照不均勻淋纲,zui終拼接的圖像在每個單獨的圖像周圍都有暗淡的邊界劳闹。因此,細胞和組織樣本的測量是不可靠的洽瞬。非均勻光照的另一個缺點是分子的不均勻激活。那些zui靠近光束中心的人比那些靠近邊緣的人熒光更強烈片任。


項目實施:

來自美國佛羅里達州奧蘭多市中佛羅里達大學光學與光子學學院的一個研究團隊,在他們的顯微鏡設置中使用非球面 TopShape 和 BeamExpander 時对供,可以克服這些問題(b)位他,這兩個都是由非球面組成的非常緊湊和高精度的折光光學組件氛濒。因此,他們能夠呈現(xiàn)平場照明(FFI)鹅髓,其中高斯光束被塑造成一個均勻的平頂輪廓(a)舞竿。光束整形裝置非常容忍入射激光束的大小變化,接受±10%窿冯,同時也是消色差的(e)骗奖。FFI 的工作距離(f)長,空間相干性高醒串,可以在多色單分子成像中實現(xiàn)均勻的 epi1 和 TIRF2 照明执桌。所使用的光學器件具有無與倫比的光學性能芜赌,均勻性> 95%仰挣,允許均勻的照明(c & d),從而均勻地激活分子缠沈。此外膘壶,F(xiàn)FI 實現(xiàn)了zui小圖像重疊(5%)的無界縫合成像洲愤。



說明: 1,外延照明模式是指從樣品的一側進行照明和檢測;


上海昊量光電作為Asphericon在中國大陸地區(qū)的代理商,為您提供專業(yè)的選型以及技術服務柬赐。對于非球面透鏡以及非球面光束整形鏡有興趣或者任何問題畜伐,都歡迎通過電話、電子郵件或者微信與我們聯(lián)系躺率。

 

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