¿Qué es el microscopio confocal? ｜Sobre el microscopio confocal | Lasertec Corporation

Los microscopios confocales tienen una resolución superior -muy superior a la de los microscopios ópticos convencionales- y se utilizan principalmente en aplicaciones de medición. Los microscopios confocales pueden clasificarse como de tipo de reflexión o de tipo de transmisión según el tipo de iluminación utilizado para la obtención de imágenes. La mayoría de los microscopios confocales utilizados en aplicaciones industriales son del tipo de reflexión. Proporcionan una imagen de alta resolución con todas las áreas enfocadas en todo el campo de visión, incluso para una muestra que tenga abolladuras y protuberancias en la superficie. Permiten la medición sin contacto y no destructiva de formas tridimensionales.

Los microscopios que utilizan un láser como fuente de luz se conocen como microscopios láser*1. También son microscopios confocales. Dado que capturan una imagen bidimensional mediante el barrido de haces de luz puntuales o en forma de línea en las direcciones XY, también son un tipo de microscopio de barrido como el microscopio electrónico de barrido (SEM) y el microscopio de sonda de barrido (SPM).

En general, el rendimiento de un microscopio óptico depende en gran medida de la longitud de onda de la luz que utiliza y de la apertura numérica (NA) de su lente objetivo. Por muy pequeña que sea la longitud de onda, a menos que se aumente la NA, no se podrá obtener una mayor resolución. Para observar patrones finos, se necesita una lente objetivo de alto NA y gran aumento. Sin embargo, si utiliza una lente de alto aumento de NA para observar una superficie inclinada o rugosa, no es posible obtener el enfoque en todos los puntos del campo de visión. Esto se debe a que, a medida que aumenta el NA, la profundidad de enfoque es menor. Existe un compromiso entre la resolución y la profundidad de enfoque. No se pueden conseguir ambas cosas al mismo tiempo.

Sin embargo, este dilema se puede resolver si se utiliza un microscopio confocal. ¿Cómo es posible? La respuesta está en la óptica confocal utilizada en el microscopio.

Imagen de alta resolución

La óptica confocal ofrece una característica única que no está disponible en los microscopios convencionales. En una imagen capturada con la óptica confocal, las áreas enfocadas se resaltan. Esto se denomina seccionamiento óptico. En las secciones resaltadas no hay interferencia de luz dispersa indeseable procedente de zonas desenfocadas. Por lo tanto, puede obtener una imagen de alto contraste y alta resolución. Si realiza un Z-scan*2 y pega las imágenes de alta resolución de todas las secciones resaltadas, puede crear una imagen con todas las áreas enfocadas. En otras palabras, si se capturan continuamente las imágenes de las zonas de mayor brillo mientras se cambian las posiciones de enfoque y se integran en una sola imagen, se obtiene una imagen enfocada en todas las zonas de todo el campo de visión. Como resultado, parece como si la profundidad de enfoque se hiciera más profunda.

Imagen 3D

Gracias al efecto de seccionamiento óptico, la óptica confocal tiene un poder de resolución en la dirección Z. La óptica confocal puede reproducir una estructura tridimensional utilizando los datos de la posición Z en cada punto obtenido del barrido Z. Esto significa que los microscopios confocales pueden realizar varias mediciones que no son posibles con los microscopios ópticos convencionales, como la medición de la forma, la medición de la brecha de altura y la medición de la rugosidad.

*1El microscopio láser también se conoce como microscopio de escaneo láser (LSM) o microscopio de escaneo láser (SLM).
*2El escaneo Z es un escaneo que se realiza a lo largo del eje óptico mientras se cambia la distancia entre la muestra y la lente del objetivo.