超分辨光学显微

Karl Wang Microprobe Photonics Technology Co., Ltd

1671年，荷兰人Leeuwenhoek磨制成世界上第一架 单式显微镜； 1830年，英国人Lister提出用火石和冕牌玻璃制成 物镜以消色差和球差； 德国物理学家Abbe用衍射理论证明普通光学显微镜 存在分辨率极限；后来，Rayleigh给出具体的表达 式 20世纪前半叶，出现暗场显微镜、偏光显微镜、相 衬显微镜、荧光显微镜、干涉显微镜、体视显微镜、 倒置显微镜和离心显微镜等。

激光共聚焦扫描显微镜是80年代发展起来的光机电 一体化的高科技显微镜，可以进行三维成像。 LSCM的分辨率除与激光波长有关外，还取决于针 孔直径和物镜数值孔径； 近场光学显微镜(NSOM)，探头与被观察物的距离小 于光波长，利用所谓“光学隧道效应”，分辨率可 达几纳米； 透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM，探 测二次电子)； 扫描探针显微镜：扫描隧道显微镜(STM)，原子力 显微镜(AFM)，磁力显微镜，静电力显微镜，摩擦 力显微镜等。

SPIM/HELM/SSIM TPM/MPM I2M/I3M/I5M CARS FLIM/FRET STED/STORM NSOM/TRIF 4Pi

LSCM以单色激光作为光源，并用附设光源针孔(pinhole)使光 源成为点光源。同时，在检测器前方也有一个检测针孔，点 光源对标本内焦平面上的每一检测针孔后的光电点扫描，标 本上的被照射点在检测针孔成像，由倍增管或冷电耦合器件 逐点或逐线接受，迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像， 光源针孔与检测针孔的位置相对于物镜焦平面是共轭的，焦 平面上的点同时聚焦于光源针孔和检测针孔，焦平面以外的 点不会在检测针孔成像，这就是所谓的“共聚焦”。 LSCM在普通光镜基础上引入共聚焦装置，该装置能够排除非 焦平面及焦平面非焦点光斑信息，大大提高分辨率和图象清 晰度。在此基础上，由于计算机及相应的软件技术组合，可 以对较厚样品进行连续光学切片及三维重建。

原理结构图

特点
1）普通光学显微镜的分辨率理论极限大约 是0.2微米，共聚焦显微镜的分辨率理论极 限大约是0.15微米。 2）克服了传统荧光显微镜中焦面模糊的问 题，较好地解决了图像的轴向和侧向的干扰。 3）成像速度较慢。 4）为获得足够的信噪比，需要提高激光强 度，容易导致标记染料的漂白；另外，还可 能产生光毒作用。

结合拉曼光谱技术 共焦显微拉曼的引 入实现了类似生物 切片的激光拉曼扫 描，从而得到样品 在不同深度时的拉 曼光谱。

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光学相干层析成像(Optical Coherence Tomography,OCT)技术是一新近发展的高分辨率的 生物医学成像手段，它基于低相干成像术，同时结 合了共焦成像和外差探测方法的优点，能非侵入性 地对活体内部的结构与生理功能进行可视化观察。 光学相干成像系统其本质是一个迈克尔逊干涉仪， 其组成部分包括低相干光源、干涉系统、样品臂、 参考臂以及探测系统等。 另外，结合相应的技术可以获得组织的Doppler流 速、折射率、光谱特性等。

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1984年瑞士IBM利用微孔径作为探针制成第一台 NSOM。 NSOM突破了传统显微镜存在的光学衍射极限，利 用近场倏逝波或光学隧道效应，极大地提高了分辨 率。

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工作模式

Del Marc Photonics
◆ 将空间高分辨与时间 高分辨结合到一起； ◆ 研究半导体材料的载 流子驰豫，化学反应动力 及光合作用等超快过程； ◆ 对纳米尺度的精细结 构加以分析。

应用领域

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简介

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上海迈培光电技术有限公司
Microprobe Photonics Technology Co., Ltd