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显微镜哪个部件zei贵? 日期:2019.04.12

显微镜哪个部件zui贵?哪个部件zui重要?这要当属物镜。

今天和大家谈谈显微镜当中zui重要的部件:物镜。为什么是zui重要且没有之一呢?因为科研工作者们关心的解析度、信噪比等与成像质量息息相关的参数都是由物镜决定的。当然,显微镜的其他部分也一样不可或缺,但是篇幅有限,即便是物镜,我们也只能浅尝辄止的谈一谈。

 在生命科学研究领域,光学显微镜的使用率位列仪器的前三甲,如果有人不相信,那请看看周围吧,不管是在实验室,还是在医院,我们都随处可见显微镜们靓丽的身影。

而随着科学技术的不断进步,在光学显微镜的基础上,衍生出许多其他复杂的成像系统。例如全内反射荧光显微镜、激光共聚焦扫描显微镜、多光子激光扫描显微镜等等。绝大多数的科研工作者们,都需要或多或少的和显微镜大家族中的成员们打交道。这个时候,对这些复杂系统的了解就有一些迫切了。

显微镜显示技术中又常常带有色差,那么色差是什么?色差又是如何产生的?上面的图例中展示的就是色差的概念。通俗点来说就是由于不同颜色的光波长不一样,所以当她们通过光学部件的速度也不一样,因此产生了一个光斑在成像的时候颜色分散开的情况产生,这就是色差。

对于显微镜厂商的物镜系列,对于绿色红色的矫正都相当的出色,但是,绝大多数厂家对于近紫外的矫正都不尽如人意。这一点瑕疵在进行空间核定位的时候,就会出现很严重的问题,在获得成像结果之后,我们很难确定我们的荧光标记物与核的关系是真实的,还是由于色差造成的。

对此,各家厂商都有相对应的手段,但是只有OLYMPUS显微镜在物镜上下了功夫,推出了一款号称SC(超级色差矫正)的60倍物镜,恰巧笔者手上真好有这枚物镜,便做了如下测试。

上组实验图片用自发荧光小球作为样本,用不同激发光成像,之后做了3D重构。从图片中我们可以看出,即便是OLYMPUS的物镜近紫外的色差依然有0.5um左右的偏差,而SC物镜的两种颜色基本切合,误差要小于0.1um,基本上在核定位上就可以得到比较真实的实验结果了。

双光子专用物镜:颠覆性的物镜设计理念

说了这么多概念性的东西,其实仅仅只是管中窥豹,显微镜系统要更加复杂的多,在zui后的篇幅中,笔者也紧跟时代潮流,谈谈现在打得火热的双光子显微镜的物镜。

双光子的成像原理使用过双光子的同学们应该都很清楚,不同于普通的光学显微镜和共聚焦系统所采用的线性光学,双光子成像原理采用的是非线性光学,同时光源也不再是传统的可见光,在物镜的设计上不再是传统那种“真实还原样本”这样的理念了。针对双光子成像OLYMPUSzui早推出了双光子成像的专用物镜,在之后Nikon也紧跟步伐推出了相应的产品。

双光子物镜首先zui重要的是NA值尽量的大,这样可以有效的提高激发效率。同时,由于使用近红外成像,物镜的色差矫正也不再针对可见光而是专门对于近红外光进行矫正。在保证高NA的同时,双光子物镜的放大倍率会较小,这样可以有效的提高收集视场,增加我们收集散射荧光信号的能力,从而提高成像质量。当然,这种双光子专用物镜只能使用在双子系统上,若是在共聚焦系统中使用,效果是要大打折扣的。