基于并行共聚焦显微系统的物方差动轴向测量

差动共聚焦显微成像技术可以获得很高的轴向测量精度,然而已有的差动共聚焦测量技术主要适用于激光扫描共聚焦,还不能满足微纳加工过程中对工件进行非接触式的在线、在位测量的要求。本文在分析差动共聚焦显微成像系统能够实现轴向测量原理的基础上,提出了适用于并行共聚焦技术的轴向测量方法。该方法利用均匀白光照明,在像方只需要使用一台相机做探测器,在物方通过移动载物台分别对样品在焦前和焦后两次成像,根据预先刻度好的差动曲线就可以得出物体表面的高度。理论模拟与实验结果均表明,该方法可以实现高精度的轴向测量,对500nm的台阶样品测量的平均误差为2.9nm,相对误差为0.58%。该方法简单、廉价、测量精度高,可以用于普通显微镜,易于实现样品的三维快速形貌还原与测量。     

生物显微镜的保养及常见故障的排除

生物显微镜是生物教学实验中常用的一种精密光学仪器，由机械系统和光学系统两部分组成。 机械系统包括：镜筒传动部分、物镜转动部分、载物台、压片夹和遮光器的转换部分、镜架和底座的转动部分等。     

ApoTome光学成像系统

荧光显微镜已被广泛地应用于生物样本的荧光成像。然而在观察较厚样本时,来自非焦平面的荧光信息会使荧光图像变得模糊、对比度不够、背景较亮,甚至有的时候一些很重要的结构因此被掩盖而无法被观察到。目前有很多种光学切片方法可以用来去除这种非焦平面荧光的影响,例如激光共聚焦扫描显微技术或3D去卷积技术等。本文介绍了一种可以在普通荧光显微镜上实现光学切片成像的方法,并着重介绍了ApoTome光学成像系统的构造和原理。     

激光共聚焦扫描显微镜在微机电系统中的应用

在微机电系统中,三维微结构分析是对微加工工艺进行表征的一种重要手段。随着微机电系统研究的深入和产业化的需求,其微结构分析在微机电系统中的重要性日益凸现。激光共聚焦扫描显微镜因其高分辨率、非接触、数据结构分析快等优点,在微结构分析中得到了大量的应用。本文介绍激光共聚焦扫描显微镜的成像原理,重点介绍激光共聚焦显微镜在大角度测量和形貌分析中的应用。同时,与台阶仪、扫描电子显微镜和白光干涉仪相比较,指出激光共聚焦扫描显微镜在微结构分析中的优点和局限性。     

倒置式低温光学显微镜

为适应精细低温过程研究的需要,作者在美国麻省理工学院参与研制了新型低温光学显微镜。在蔡司公司ICM405型倒置显微镜的基础上,研制加装了由微机控制的低温载物台;低温氮气冷却系统;温度测量、控制、调节、显示系统;照相、摄像、录像和监视系统。低温显微镜的最低工作温度可达-180℃。由于低温载物台采用微型热电偶及导电镀膜加热层,因此灵敏度高,可控温度变化速率最快达500℃/min,最慢为0℃/min,即恒温。被观察样品在低温处理全过程中的显微变化及相应的时间、温度均可详细记录,并事后复现供分析研究。经过两年实际使用表明,本仪器使用方便、成像清晰、无低温运动部件、工作可靠。本文介绍该低温光学显微镜的原理、结构、关键部件设计、计算方法及实验。     

用于共聚焦显微镜物镜微调压电Z轴定位平台设计

针对共聚焦显微镜检测系统光学成像中物镜成像质量不稳定,要求定位精度高、安装空间小等问题,设计了一个基于倒圆角直梁型柔性铰链的压电Z轴物镜定位平台。采用带有应变片传感器的压电陶瓷作为动力驱动,单平行四杆机构为放大机构对压电陶瓷产生的位移进行高线性放大。通过计算出倒圆角直梁型柔性铰链的刚度,推导出物镜定位平台的输出位移以及系统容许设计最大刚度,利用ANSYS对物镜定位平台进行了静力学、模态分析验证。文中选用PZT压电陶瓷规格5 mm×5 mm×36 mm,利用压电控制器BP-303检测陶瓷实时位移以及提供0～150 V电压斜坡信号,物镜定位平台输出端位移由传感器测得,实际输出位移与理论计算结果、仿真分析结果分别相差2.02%、3.8%,定位台输出端最大输出位移为101.4μm,最小调节分辨率为0.33 nm,系统谐振频率为618.84 Hz,满足物镜的快速聚焦和定位需求。     

浅谈共聚焦显微技术

共聚焦显微镜以其高对比度、高分辨率及可重建三维图像的独特优势,在生物医学研究、微细加工、半导体和高分子材料的生产检测等领域获得广泛应用。常用的共聚焦技术方法有:传统的激光扫描共聚焦显微镜(LSCM),其特点是获得的图像对比度和分辨率高,但需要逐点扫描,帧成像时间长,系统复杂,体积大,价格昂贵;碟片共聚焦显微镜(SDCM)是采用多光束扫描的方法来获得共聚焦图像,速度可以大大提高,但牺牲了共聚焦图像的分辨率,系统更为复杂,且不能调整轴向分辨率;结构光显微镜(SIM)具有方法简单,可模块化设计,成本低,成像质量接近于激光扫描共聚焦显微镜,成像速度快,性价比较高。     

改善激光共焦扫描显微镜像质的方法

为解决传统光学显微镜样本上每一点的图像都受到邻近点衍射或散射光干扰的问题,研发了一套基于C#WinForm控制平台进行连续扫描方式的激光共焦扫描显微镜(LCSM)系统,并且成功地对生物细胞进行了扫描成像。针对共焦显微镜图像像质不高的问题,提出合理选取探测器针孔直径,并通过高斯低通滤波、盲解卷积的方法,确保实现高像质。实验结果表明,基于上述方法改进后的LCSM具有较高图像质量,该方法简单易行,便于实施。     

共聚焦拉曼仪测试参数的合理选择

结合仪器的原理,从激光波长和功率、显微镜头、滤光片、共聚焦设置、光栅等几个方面简要说明了共聚焦拉曼参数条件的选取。同时简单介绍了拉曼光谱的应用。     

双波长激光共聚焦生物芯片扫描仪的研制

生物芯片扫描仪是生物芯片技术应用中的关键仪器,激光共聚焦成像的原理,着重介绍一种光学扫描和机械扫描相结合的双波长激光共聚焦生物芯片扫描仪,在保证分辨力、灵敏度等重要性能指标的前提下提高了扫描速度和扫描效率,最后对系统性能做了简要分析。     

用于惯性约束聚变靶丸测量的激光差动共焦传感器

针对目前原子力显微镜等方法只能测量激光惯性约束核聚变(ICF)靶丸外表面等难题,研制了高精度、非接触、小型化的激光差动共焦传感器(LDCS).该传感器基于差动共焦原理,利用激光差动共焦轴向响应曲线的零点对靶丸内外表面和球心分别进行定位,并结合物镜微位移驱动技术,实现靶丸内外表面和壳层厚度的高精度测量.该方法减少了靶丸表面的反射率、倾斜等因素对测量瞄准特性的影响,显著提高了系统的抗干扰能力.将传统的显微成像与差动共焦测量光路进行有机融合,实现了对被测样品的精确瞄准.初步实验与理论分析表明:当测量物镜的数值孔径NA为0.65时,LDCS的轴向分辨力优于5 nm,信噪比优于1 160,过零点的标准偏差为10 nm.该传感器为激光惯性约束核聚变靶丸测量提供了一种新的技术途径.     

激光共焦扫描显微镜简介

激光共焦扫描显微镜是显微光学技术发展史上的新里程碑,它集激光技术、光学技术、电子计算机技术,作为现代化的显微成像系统倍受广大科研工作者的关注,并在生命科学、材料科学等领域中具有广泛的应用。本文就激光共焦扫描显微镜的主要技术特点作综合性介绍。     

用激光扫描共聚焦显微镜原位检测细胞凋亡

用激光扫描共聚焦显微镜在原位检测细胞凋亡具有多方面的优势。本文介绍用该仪器原位检测Annexin—Ⅴ试验样品、TUNEL试验样品及进行细胞凋亡形态学观察的过程和方法。     

8Cr4Mo4V钢圆柱滚子外径面点状缺陷产生的原因及解决措施

采用体视显微镜、扫描电镜、激光共聚焦显微镜对8Cr4Mo4V钢圆柱滚子外径面点状缺陷进行了化学成分和形貌分析,得知了点状缺陷是由于磨削加工工艺不当造成的。通过一系列的工艺试验确定了有效避免点状缺陷的加工方法,可以提高圆柱滚子加工的外观质量,减少废品的产生。     

基于连续扫描方式的激光共焦扫描显微镜的研制

研发了一套基于连续扫描的激光共焦扫描显微镜(laser confocal scanning microscopy,LCSM)系统。该系统采用工作台连续运动方式实现扫描,提出了利用单次采集的数据滤除随机噪声的方法,避免了多帧取平均对成像速度造成的影响。实现连续扫描的关键在于解决工作台运动与数据采集的同步问题,利用采集卡有限采集模式,合理匹配工作台参数和采集参数,成功解决了这一问题。详细介绍了影响分辨率的因素,通过合理选取探测器针孔直径,取样间隔,确保了实现高分辨率的要求。系统利用Visual C#开发的控制平台,成功地对生物细胞进行了扫描成像。实验结果表明:基于连续扫描的LCSM具有较高的分辨率,生成的显微图像没有任何畸变,并且成像速度有了大幅度提高。     

微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，如刀口扫描法和CCD成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测。比较了两种测量方法的优缺点。讨论了影响测量精度的主要因素。     

实现变温扫描的扫描探针显微镜的发展与应用

将实现微尺度温度测量的技术按其温度控制方式分为两类,即控制探针的温度和控制样品的温度,所对应的仪器为扫描热显微镜和各类可直接应用于普通扫描探针显微镜的变温样品台,分别介绍其结构、工作原理及应用情况,分析了这两类具有不同控温方式的仪器的区别,并进一步讨论了目前在扫描探针显微镜变温辅助设备中仍然存在的问题以及实现变温扫描的扫描探针显微镜的发展前景.     

微光斑尺寸及能量分布测量

叙述了微光斑尺寸及能量分布测量的两种方法，即刀口扫描法和ＣＣＤ成像测量和分析微光斑的尺寸和能量分布，并对光盘与激光成像机光学物镜的聚焦光斑进行实测，比较了两种测量方法的优缺点，讨论了影响测量精度的主要因素。     

激光扫描共聚焦光谱成像系统

在激光扫描共聚焦显微成像技术基础上引入了光谱成像技术以便区分生物组织中的不同荧光成分。采用分光棱镜对荧光进行光谱展开,在光谱谱面处设置两个可移动缝片形成出射狭缝,两个步进电机带动安装其上的两个缝片设置系统在整个工作波长（400~700 nm）内的光谱带宽,其最小光谱带宽优于5 nm。用488 nm激光和低压汞灯实际测量了几条谱线对应的狭缝位置并和理论值做了比较,结果显示实际狭缝位置和理论值的差值均小于0.1 mm。在全光谱和50 μm出射狭缝（对应2.5 nm光谱带宽）对老鼠肾脏组织进行了共聚焦光谱成像实验,获得了老鼠肾脏组织中DAPI标定的细胞核图像和Alexa Fluor^®488标定的肾脏小球曲管图像,实现了对老鼠肾脏组织不同成分的区分。实验结果表明：提出的系统能够进行共聚焦光谱成像,扩大了共聚焦显微镜的适用范围。     

用于激光共聚焦显微镜的光谱扫描机构

随着生物医学技术的发展,组织样本经常被多种荧光标记物标记,需要通过光谱成像的方法区分出样本中不同的成分。本文在共聚焦显微镜基础上,介绍了一种由精密丝杠和步进电机控制的狭缝机构实现光谱成像的方法,讨论了狭缝缝片的具体设计和狭缝运动精度对光谱带宽和波长准确度的影响。