荧光显微成像系统的原理及构成
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分色镜
激发滤色片
激发光源
谢
谢
CCD
主要功能： 主要功能： •光信号转电信号 光信号转电信号 •电信号转成数字信号 电信号转成数字信号 •配合计算机形成影像 配合计算机形成影像
CCD概念 概念
●CCD Charged Coupled Device: 电荷耦合元件 大量的独立的光敏元件排列在一起 每个光敏元件称为像素 ●像素 像素 图像的基本单位：最小的视觉显示单位. 图像的基本单位：最小的视觉显示单位
荧光显微摄影技术
由于荧光很易减弱褪色， 由于荧光很易减弱褪色，要及时摄影记录 结果， 结果，所以荧光显微镜摄影技术对于记录荧光 ● 图像十分必要。 图像十分必要。 ● 因紫外光对荧光猝灭作用大， 因紫外光对荧光猝灭作用大，所以曝光速 速度太慢，就不能将荧光图像拍摄下来。 速度太慢，就不能将荧光图像拍摄下来。 ● 一般研究型荧光显微镜都有半自动或全自 动显微镜摄影系统装置，或用 动显微镜摄影系统装置，或用CCD与计算机连 与计算机连 将图像存在计算机硬盘上。 接，将图像存在计算机硬盘上。
CCD结构及工作原理 结构及工作原理
●CCD结构 结构 • 感光二极管（Photodiode） 感光二极管（ ） • 并行信号寄存器（Shift Register） 并行信号寄存器（ ） -用于暂时储存感光后产生的电荷 用于暂时储存感光后产生的电荷 • 串行信号寄存器（Transfer Register） 串行信号寄存器（ ） -用于暂时储存并行寄存器的模拟信号并 用于暂时储存并行寄存器的模拟信号并 将电荷转移放大 • 信号放大器 用于放大微弱电信号 信号放大器-用于放大微弱电信号 • 数摸转换器 将放大的电信号转换 数摸转换器-将放大的电信号转换 成数字信号
CCD种类 扫描方式 种类-扫描方式 种类
●三线（Tri-Linear Sensor）： 三线（ 三线 ）： 排成三排的像素构成， 排成三排的像素构成，每一排对应一种基 色（RGB） ） 不用扫描三次， 不用扫描三次，且能得到很高的分辨率和 色域
CCD与显微镜的连接 与显微镜的连接
生物标本 物镜 吸收滤色片
透射荧光显微镜原理图
目镜
吸收滤色镜 物镜
标本
暗场聚光镜 激发滤色镜
汞灯
落射荧光显微镜原理图
吸收滤色镜
汞
灯
分色镜 物 镜 激发滤色镜
标 本
荧光显微镜的主要部件
透射式
●汞灯光源 ●激发滤色镜 ●暗场聚光镜 ●吸收滤色镜
落射式
●汞灯光源 ●激发滤色镜 ●分色镜 ●吸收滤色镜
各部件介绍
●光源 光源 多采用200W的超高压汞灯作光源 多采用 的超高压汞灯作光源 提供激发光（紫外和蓝紫光） 提供激发光（紫外和蓝紫光）
CCD种类 扫描方式 种类-扫描方式 种类
●面阵或面扫描（Area Arrays）： 面阵或面扫描（ 面阵或面扫描 ） 可以在一次曝光中以任意快门速度捕捉动 体，创建二维的影像 主要应用在高阶数码相机、 主要应用在高阶数码相机、监视器和摄录 像机等
CCD种类 扫描方式 种类-扫描方式 种类
●线阵或线扫描（Linear Arrays）： 线阵或线扫描（ 线阵或线扫描 ）： 排成一排的像素构成， 排成一排的像素构成，逐行扫描成像 获取彩色图像时，为了分别得到RGB三基色 （获取彩色图像时，为了分别得到 三基色 的信息，需要扫描三次，每次对应一种颜色） 的信息，需要扫描三次， 适合获取静态图像， 适合获取静态图像，分辨率高
荧光显微镜的特点
●光源能供给大量特定波长范围的激发光， 光源能供给大量特定波长范围的激发光， 光源能供给大量特定波长范围的激发光 使受检标本内的荧光物质能获得必要强度 的激发光 ●具备相应的滤光镜系统。 具备相应的滤光镜系统。 具备相应的滤光镜系统
荧光显微镜的种类
●透射式 透射式 ●落射式 落射式
●物镜 物镜 各种物镜均可应用， 各种物镜均可应用，但最好使用消色差的 物镜 提高荧光图像的亮度， 提高荧光图像的亮度，应使用镜口率大的 物镜 ●目镜 目镜 在荧光显微镜中多用低倍目镜， 在荧光显微镜中多用低倍目镜，如5×和 × 6.3× ×
荧光图像的记录方法
荧光显微镜所看到的荧光图像具有： 荧光显微镜所看到的荧光图像具有： 形态学特征和荧光的颜色、 形态学特征和荧光的颜色、亮度 判断结果时， 判断结果时，必须将二者结合起来综合判断 记录结果：主观指标（即工作者目力观察） 记录结果：主观指标（即工作者目力观察） 客观指标（细胞分光光度计、 客观指标（细胞分光光度计、图像 分析仪等） 分析仪等）
T%Байду номын сангаас
●滤色系统 滤色系统 激发滤色镜： 激发滤色镜：选择激发光的波长 吸收滤色镜：透过荧光， 吸收滤色镜：透过荧光，阻挡杂光 ＜B 完全阻挡激发光通过） （完全阻挡激发光通过）
T%
nm
阻挡
＞B 透过
●分色镜 分色镜 反射激发光， 反射激发光，透过荧光
T%
＜A 反射
＞A 透过
●暗场聚光镜 暗场聚光镜 来自下面光源的光线经过暗场聚光镜， 来自下面光源的光线经过暗场聚光镜，形成 了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束。 了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束。 因此视野是暗的
CCD 种类 传输方式 种类-传输方式
全帧（Full Frame） -感光元件产生电信号 -电荷转移到串行寄存器 -放大、数摸转换、数字信息 动态范围宽 信噪比高 分辨率高 成像速度慢 必须借助机械快门控制暴光量
CCD 种类 传输方式 种类-传输方式
全转（Full Fransfer） -综合Full Frame和Interline Transfer特点，在器件上划分感光 区和寄存区 -暴光和数据转移可以同时进行 保证单位像素上的感光面积 保证了拍摄速度
荧光显微成像系统的原理及构成
原理
●普通光学显微镜 普通光学显微镜 通过普通光源的照明观察标本 ●荧光显微镜 荧光显微镜 利用一定波长的光， 利用一定波长的光，激发显微镜下标本内 的荧光物质， 的荧光物质，使之发射荧光
什么是荧光？ 什么是荧光？
●物质吸收的短波光，发射出的长波光 物质吸收的短波光， 物质吸收的短波光 ●特点：荧光波长>激发光波长 特点：荧光波长 激发光波长 特点 荧光强度<<激发光强度 荧光强度 激发光强度 有不同程度的衰减
CCD 种类 传输方式 种类-传输方式
隔行传输式（Interline Transfer） -感光元件产生电信号 -电荷转移到并行寄存器 -电荷从并行寄存器转移到串行寄存器 -串行寄存器将电信号转到模拟寄存器 -放大、数摸转换、数字信息 快速-暴光和数据读出可同时进行 可采用软件控制的电子快门工作 动态范围小
激发滤色片
激发光源
谢
谢
CCD
主要功能： 主要功能： •光信号转电信号 光信号转电信号 •电信号转成数字信号 电信号转成数字信号 •配合计算机形成影像 配合计算机形成影像
CCD概念 概念
●CCD Charged Coupled Device: 电荷耦合元件 大量的独立的光敏元件排列在一起 每个光敏元件称为像素 ●像素 像素 图像的基本单位：最小的视觉显示单位. 图像的基本单位：最小的视觉显示单位
荧光显微摄影技术
由于荧光很易减弱褪色， 由于荧光很易减弱褪色，要及时摄影记录 结果， 结果，所以荧光显微镜摄影技术对于记录荧光 ● 图像十分必要。 图像十分必要。 ● 因紫外光对荧光猝灭作用大， 因紫外光对荧光猝灭作用大，所以曝光速 速度太慢，就不能将荧光图像拍摄下来。 速度太慢，就不能将荧光图像拍摄下来。 ● 一般研究型荧光显微镜都有半自动或全自 动显微镜摄影系统装置，或用 动显微镜摄影系统装置，或用CCD与计算机连 与计算机连 将图像存在计算机硬盘上。 接，将图像存在计算机硬盘上。
CCD结构及工作原理 结构及工作原理
●CCD结构 结构 • 感光二极管（Photodiode） 感光二极管（ ） • 并行信号寄存器（Shift Register） 并行信号寄存器（ ） -用于暂时储存感光后产生的电荷 用于暂时储存感光后产生的电荷 • 串行信号寄存器（Transfer Register） 串行信号寄存器（ ） -用于暂时储存并行寄存器的模拟信号并 用于暂时储存并行寄存器的模拟信号并 将电荷转移放大 • 信号放大器 用于放大微弱电信号 信号放大器-用于放大微弱电信号 • 数摸转换器 将放大的电信号转换 数摸转换器-将放大的电信号转换 成数字信号
CCD种类 扫描方式 种类-扫描方式 种类
●三线（Tri-Linear Sensor）： 三线（ 三线 ）： 排成三排的像素构成， 排成三排的像素构成，每一排对应一种基 色（RGB） ） 不用扫描三次， 不用扫描三次，且能得到很高的分辨率和 色域
CCD与显微镜的连接 与显微镜的连接
生物标本 物镜 吸收滤色片
透射荧光显微镜原理图
目镜
吸收滤色镜 物镜
标本
暗场聚光镜 激发滤色镜
汞灯
落射荧光显微镜原理图
吸收滤色镜
汞
灯
分色镜 物 镜 激发滤色镜
标 本
荧光显微镜的主要部件
透射式
●汞灯光源 ●激发滤色镜 ●暗场聚光镜 ●吸收滤色镜
落射式
●汞灯光源 ●激发滤色镜 ●分色镜 ●吸收滤色镜
各部件介绍
●光源 光源 多采用200W的超高压汞灯作光源 多采用 的超高压汞灯作光源 提供激发光（紫外和蓝紫光） 提供激发光（紫外和蓝紫光）
CCD种类 扫描方式 种类-扫描方式 种类
●面阵或面扫描（Area Arrays）： 面阵或面扫描（ 面阵或面扫描 ） 可以在一次曝光中以任意快门速度捕捉动 体，创建二维的影像 主要应用在高阶数码相机、 主要应用在高阶数码相机、监视器和摄录 像机等
CCD种类 扫描方式 种类-扫描方式 种类
●线阵或线扫描（Linear Arrays）： 线阵或线扫描（ 线阵或线扫描 ）： 排成一排的像素构成， 排成一排的像素构成，逐行扫描成像 获取彩色图像时，为了分别得到RGB三基色 （获取彩色图像时，为了分别得到 三基色 的信息，需要扫描三次，每次对应一种颜色） 的信息，需要扫描三次， 适合获取静态图像， 适合获取静态图像，分辨率高
荧光显微镜的特点
●光源能供给大量特定波长范围的激发光， 光源能供给大量特定波长范围的激发光， 光源能供给大量特定波长范围的激发光 使受检标本内的荧光物质能获得必要强度 的激发光 ●具备相应的滤光镜系统。 具备相应的滤光镜系统。 具备相应的滤光镜系统
荧光显微镜的种类
●透射式 透射式 ●落射式 落射式
●物镜 物镜 各种物镜均可应用， 各种物镜均可应用，但最好使用消色差的 物镜 提高荧光图像的亮度， 提高荧光图像的亮度，应使用镜口率大的 物镜 ●目镜 目镜 在荧光显微镜中多用低倍目镜， 在荧光显微镜中多用低倍目镜，如5×和 × 6.3× ×
荧光图像的记录方法
荧光显微镜所看到的荧光图像具有： 荧光显微镜所看到的荧光图像具有： 形态学特征和荧光的颜色、 形态学特征和荧光的颜色、亮度 判断结果时， 判断结果时，必须将二者结合起来综合判断 记录结果：主观指标（即工作者目力观察） 记录结果：主观指标（即工作者目力观察） 客观指标（细胞分光光度计、 客观指标（细胞分光光度计、图像 分析仪等） 分析仪等）
T%Байду номын сангаас
●滤色系统 滤色系统 激发滤色镜： 激发滤色镜：选择激发光的波长 吸收滤色镜：透过荧光， 吸收滤色镜：透过荧光，阻挡杂光 ＜B 完全阻挡激发光通过） （完全阻挡激发光通过）
T%
nm
阻挡
＞B 透过
●分色镜 分色镜 反射激发光， 反射激发光，透过荧光
T%
＜A 反射
＞A 透过
●暗场聚光镜 暗场聚光镜 来自下面光源的光线经过暗场聚光镜， 来自下面光源的光线经过暗场聚光镜，形成 了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束。 了横过显微镜视野而不进入物镜的强烈光束。 因此视野是暗的
CCD 种类 传输方式 种类-传输方式
全帧（Full Frame） -感光元件产生电信号 -电荷转移到串行寄存器 -放大、数摸转换、数字信息 动态范围宽 信噪比高 分辨率高 成像速度慢 必须借助机械快门控制暴光量
CCD 种类 传输方式 种类-传输方式
全转（Full Fransfer） -综合Full Frame和Interline Transfer特点，在器件上划分感光 区和寄存区 -暴光和数据转移可以同时进行 保证单位像素上的感光面积 保证了拍摄速度
荧光显微成像系统的原理及构成
原理
●普通光学显微镜 普通光学显微镜 通过普通光源的照明观察标本 ●荧光显微镜 荧光显微镜 利用一定波长的光， 利用一定波长的光，激发显微镜下标本内 的荧光物质， 的荧光物质，使之发射荧光
什么是荧光？ 什么是荧光？
●物质吸收的短波光，发射出的长波光 物质吸收的短波光， 物质吸收的短波光 ●特点：荧光波长>激发光波长 特点：荧光波长 激发光波长 特点 荧光强度<<激发光强度 荧光强度 激发光强度 有不同程度的衰减
CCD 种类 传输方式 种类-传输方式
隔行传输式（Interline Transfer） -感光元件产生电信号 -电荷转移到并行寄存器 -电荷从并行寄存器转移到串行寄存器 -串行寄存器将电信号转到模拟寄存器 -放大、数摸转换、数字信息 快速-暴光和数据读出可同时进行 可采用软件控制的电子快门工作 动态范围小