Co to jest mikroskop konfokalny? ｜ O mikroskopie konfokalnym | Lasertec Corporation

Mikroskopy konfokalne mają doskonałą rozdzielczość – znacznie wyższą niż konwencjonalne mikroskopy optyczne – i są używane głównie w zastosowaniach pomiarowych. Mikroskopy konfokalne mogą być skategoryzowane jako mikroskopy refleksyjne lub transmisyjne w oparciu o rodzaj oświetlenia wykorzystywanego do obrazowania. Większość mikroskopów konfokalnych używanych w zastosowaniach przemysłowych to mikroskopy refleksyjne. Zapewniają one obraz o wysokiej rozdzielczości i ostrości wszystkich obszarów w całym polu widzenia, nawet w przypadku próbek z wgnieceniami i wypukłościami na powierzchni. Umożliwiają one bezkontaktowy, nieniszczący pomiar kształtów trójwymiarowych.

Mikroskopy wykorzystujące laser jako źródło światła znane są jako mikroskopy laserowe*1. Są one również mikroskopami konfokalnymi. Ponieważ rejestrują one obraz dwuwymiarowy poprzez skanowanie punktowych lub liniowych wiązek światła w kierunkach XY, są również rodzajem mikroskopu skaningowego, jak skaningowy mikroskop elektronowy (SEM) i mikroskop ze skanującą sondą (SPM).

Ogólnie, wydajność mikroskopu optycznego zależy w dużej mierze od długości fali światła, którego używa i apertury numerycznej (NA) obiektywu. Bez względu na to, jak mała jest długość fali, bez zwiększenia NA nie można uzyskać wyższej rozdzielczości. Do obserwacji drobnych wzorów potrzebny jest obiektyw o dużej wartości NA i dużym powiększeniu. Jeśli jednak używamy obiektywu o dużym powiększeniu i wysokim NA do obserwacji pochyłej lub chropowatej powierzchni, nie jest możliwe uzyskanie ostrości w każdym punkcie pola widzenia. Dzieje się tak dlatego, że wraz ze wzrostem wartości NA głębia ostrości staje się płytsza. Istnieje kompromis pomiędzy rozdzielczością a głębią ostrości. Nie można uzyskać obu naraz.

Ten dylemat może być rozwiązany, jeśli użyjesz mikroskopu konfokalnego. Jak to jest możliwe? Odpowiedź leży w optyce konfokalnej zastosowanej w mikroskopie.

Wysoka rozdzielczość obrazu

Optyka konfokalna oferuje unikalną cechę, która nie jest dostępna w konwencjonalnych mikroskopach. Na obrazie uzyskanym za pomocą optyki konfokalnej obszary, na których ustawiono ostrość, są wyróżnione. Nazywa się to sekcjonowaniem optycznym. Nie ma interferencji niepożądanego rozproszonego światła z nieostrych obszarów na wyróżnionych sekcjach. Dzięki temu można uzyskać obraz o wysokim kontraście i wysokiej rozdzielczości. Po wykonaniu skanowania Z*2 i wklejeniu obrazów o wysokiej rozdzielczości wszystkich wyróżnionych sekcji, można uzyskać obraz, na którym wszystkie obszary są ostre. Innymi słowy, jeśli w sposób ciągły rejestrowane są obrazy obszarów o najwyższej jasności przy jednoczesnej zmianie pozycji ostrości i łączone w jeden obraz, uzyskuje się obraz z zachowaniem ostrości we wszystkich obszarach w całym polu widzenia. W rezultacie wygląda to tak, jakby głębia ostrości została pogłębiona.

Obraz 3D

Dzięki efektowi optycznego podziału na sekcje, optyka konfokalna posiada zdolność rozdzielczą w kierunku Z. Optyka konfokalna może odtworzyć trójwymiarową strukturę wykorzystując dane o położeniu Z w każdym punkcie uzyskane ze skanowania Z. Oznacza to, że mikroskopy konfokalne mogą wykonywać różne pomiary, które nie są możliwe w konwencjonalnych mikroskopach optycznych, takie jak pomiar kształtu, pomiar szczeliny wysokości i pomiar chropowatości.

*1Mikroskop laserowy jest również znany jako laserowy mikroskop skanujący (LSM) lub skanujący mikroskop laserowy (SLM).
*2Z skanowanie jest skanowaniem, które jest wykonywane wzdłuż osi optycznej, podczas gdy odległość między próbką a obiektywem jest zmieniana.