201309激光扫描共焦显微镜技术及应用

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激光扫描共聚焦

激光扫描共聚焦

激光扫描共聚焦显微镜在医学研究中的应用随着科学技术的发展,实验技术已经成为实现实验目的的重要手段,对实验技术的了解和掌握是科技工作者应具备的技能。

激光扫描共聚焦显微镜简称共聚焦显微镜,20世纪80年代中期发展起来并得到广泛应用的新技术,同时也是目前生物医学领域中最先进的荧光成像和细胞分析工具之一,它由激光,电子摄像和计算机图像处理等现代高科技手段与传统的光学显微镜结合而产生的先进的细胞分子生物学分析仪器,并在生物及医学等领域的应用越来越广泛,现在已经成为生物医学实验研究的必备工具。

1.激光扫描共聚焦显微镜的结构和原理激光扫描共聚焦显微镜(Confocal laser scanning microscope)是在荧光成像基础上加装激光扫描装置,利用计算机进行图像集中处理,由于该仪器使用紫外光或者可见光激发荧光探针,从而可以清晰观察细胞或者组织内部微细结构,并可反映出亚细胞水平上生理信号的变化在结构配置上,激光扫描共聚焦显微镜出包括普通光学显微镜的基本构造外,还包括激光光源,扫描装置,检测器,计算机系统(包括数据采集,处理,转换及应用软件),图像输出设备,光学装置和共聚焦系统等部分。

由于该仪器具有高分辨率,高灵敏度,光学切片,三维重建,动态分析等优点,因而为基础医学与临床医学的研究提供了有效手段。

2.日常管理共聚焦显微镜是一种集激光技术、显微镜技术、光度技术、计算机及图像处理技术、精密的机械技术等多种高技术于一身的大型仪器。

其价格昂贵,在使用过程中要特别注意做好保养和管理工作。

通常要做到以下几点:(1)严格按照操作规则使用,避免因使用不当造成损坏。

(2)为保持良好工作状态,延长使用寿命,工作环境应保持清洁、干燥、远离辐射源。

每次使用后,要做好清洁工作,及时清洁目镜、物镜等容易污染的光学部件。

(3)系统应设立专门房间,安装在防震台上,工作间内要安装空调,抽湿及防尘装置。

无论仪器是否工作,最好使其环境始终保持在22 ℃± 1 ℃的恒温。

激光共聚焦扫描显微镜技术简介及其应用_孙学俊

激光共聚焦扫描显微镜技术简介及其应用_孙学俊

J.SHANXI AGRIC,UNIV.(Natural Science Edition)学报(自然科学版)2016,36(1):001003333收稿日期:2015-11-03作者简介:孙学俊(1963-),男(汉),山西大同人,研究员,博士,研究方向:细胞影像、神经生物学。

*通讯作者:郝赤,教授,博士生导师。

Tel:0354-6287289;E-mail:chi_hao_99@yahoo.com基金项目:山西省“百人计划”项目(201144);山西省“131”领军人才项目;山西省自然科学基金(2015011072);山西农业大学引进人才科研启动项目(2014ZZ08)★特约稿件激光共聚焦扫描显微镜技术简介及其应用孙学俊1,2,闫喜中1,郝赤1*(1.山西农业大学农学院,山西太谷030801;2.阿尔伯特大学医学院肿瘤研究所,加拿大埃德蒙顿T6G1Z2)摘 要:激光共聚焦显微镜(共聚焦显微镜)是在生物学研究中最通用的荧光显微镜工具之一。

它的广泛流行是因为其优越的光学切片和3维(3D)重建功能。

不同于普通显微镜观测厚样本时由于被聚焦外光线干扰导致模糊图像,激光共聚焦显微镜可以从比较厚的生物样本在短期内获得清晰的光学切片。

激光共聚焦显微镜所得到的一幅完全对齐的3D图像系列允许对样本在虚拟空间的任意角度观测。

该技术越来越成为现代生命科学研究中必不可少的一项研究工具。

本文的目的是为研究生和青年研究人员提供一些使用激光共聚焦显微镜的基础知识并对它的应用做简单的介绍。

关键词:荧光;共聚焦;显微镜;细胞影像;三维图像重组中图分类号:TH742.64 文献标识码:A 文章编号:1671-8151(2016)01-0001-09Confocal laser scanning microscopy,ageneral guideline and its applicationsSun Xuejun1,2,Yan Xizhong1,Hao Chi 1*(1.College of Agriculture,Shanxi Agricultural University,Taigu,030801,China;2.Department of Exp.On-cology,University of Alberta,Cross Cancer Institute,Edmonton,T6G1Z2Canada)Abstract:Confocal Laser Scanning Microscopy(CLSM)is one of the most versatile fluorescence microscopy tools avail-able in biological researches.Its popularity is mostly because of its remarkable optical sectioning and 3-Dimension(3-D)reconstruction capabilities.A CLSM could obtain sharp optical sections without out-of-focus blurs from a relativelythick biological specimen in a short period of time.A perfectly registered 3-D image stack from a CLSM allows extraor-dinary virtual visualization of the specimen.This technology review paper is intended for graduate students as well asyoung researchers to have some basic knowledge of the technology and intended to provide some guidelines for profi-cient usage of the equipment.Key words:Fluorescence;Confocal;Microscopy;Imaging;3-dimension reconstruction 显微镜可能是生物研究实验室中最古老的仪器之一。

激光扫描共聚焦显微镜操作流程详解

激光扫描共聚焦显微镜操作流程详解

激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope)激光扫描共聚焦显微镜(laser sea nning con focal microscope),英文简写LSCM,俗称con focal。

LSCM是一种高科技显微镜,属于最先进的细胞生物学分析仪器。

我们学院使用的是瑞士徕卡公司(Leica)的TCS SP5型号的LSCM。

使用流程1、登陆或5号楼606室公用电脑下载?激光共聚焦预约使用审核表?,打印并填写。

2、联系卢剑清(手机:)审核并签名。

3、持已签名的?激光共聚焦预约使用审核表? 至5号楼610室预约使用时间,及领取钥匙,联系人:窦凯飞(手机:。

4、在熟练使用者的指导下,进行实验。

5、实验结束,及时归还钥匙。

仪器构造和原理LSCM的根本结构主要包括荧光显微镜系统及样品台、激光发射器、扫描器、检测器、图像存储处理和输出设备、计算机控制系统。

激光光源:激光扫描束经照明针孔形成点光源,普通显微镜采用的自然光或灯光是一种场光源,标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射光或散射光的干扰。

而LSCM以激光为光源,激光具有单色性强、方向性好、高亮度、相干性好等优点,可以防止普通显微镜的缺点。

一般常用的气体激光器如氩(Ar)、氪(Kr)、氦(He)、氖(Ne)。

illu min ati ng pin hole (照明针孔):使激光经过照明针孔后形成点光源,点光源具有光源方向性强、发散小、亮度高、高度的空间和时间相干性以及平面偏振激发等独特的优点。

且与detector pinhole(探测器针孔)及焦平面形成共聚焦装置。

分光镜(BeamSplitter):点光源发出的光经分光镜反射后,通过物镜在样品聚焦。

对标本内焦平面上的每一点进行扫描,Focal plane (焦平面):激光点光源照射物体在焦平面处聚焦,激发荧光标记的样本发射荧光,形成焦点光斑。

该光斑经过物镜和分光镜等一系列装置的处理,分别在照明针孔及探测针孔两处聚焦。

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)技术简介

激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)技术简介

.b ž激光扫描共聚焦显微镜( LSCM) 是随着光学、视频、计算机等技术的迅速发展而诞生的一种高科技产品。

它是在荧光ž显微镜成像基础上加装了激光扫描装置, 利用计算机进行图像处理, 使用紫外或可见光激发荧光探针, 从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像, 成为形态学﹑分子细胞生物学﹑神经科学﹑药理学﹑遗传学等领域新一代强有力的研究工具。

同时,激光扫描共聚焦显微镜也是活细胞的动态观察、多重免疫荧光标记和离子荧光标记观察的有力工具。

不仅可对活的或固定的细胞及组织进行无损伤的“光学切片”; 进行单标记或双标记细胞及组织标本的荧光定性定量分析; 还可用于活细胞生理信号, 离子含量的实时动态分析监测, 粘附细胞的分选, 细胞激光显微外科和光陷阱技术等。

可以无损伤的观察和分析细胞的三维空间结构。

- www 生物秀-专心做生物w ww .b b i o o .c o mIntroductionžLSCM 是一种高科技显微镜ž荧光显微镜成像为基础,加装了激光扫描装置, 计算机进行图像处理, 使用紫外或可见光激发荧光探针, 得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像。

ž无损伤的“光学切片”ž细胞三维立体机构ž实时动态分析监测激光扫描共聚焦显微镜( LSCM) 是随着光学、视频、计算机等技术的迅速发展而诞生的一种高科技产品。

生物秀-专心做生物w w w .b b i o o .c o mž光学显微镜部分ž激光发射器ž扫描装置ž光检测器ž计算机系统( 包括数据采集, 处理, 转换, 应用软件)ž图像输出设备LSCM 的基本组成生物秀-专心做生物w w w .b b i o o .c o mLSCM 的原理激光光源:激光扫描束经照明针孔形成点光源, 普通显微镜采用的自然光或灯光是一种场光源, 标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射光或散射光的干扰。

而LSCM 以激光为光源, 激光具有单色性强﹑方向性好﹑高亮度﹑相干性好等优点, 可以避免普通显微镜的缺点。

激光共聚焦显微镜的原理与应用范围讲解

激光共聚焦显微镜的原理与应用范围讲解

激光共聚焦显微镜原理及应用范围激光扫描共聚焦显微镜是采用激光作为光源,在传统光学显微镜根底上采用共轨聚焦原理和装置,并利用计算机对所观察对象进行数字图象处理一套观察、分析和输出系统。

把光学成像分辨率提高了 30%"40%,使用紫外或可见光激发荧光探针,从而得到细胞或组织内部微细结构荧光图像,在亚细胞水平上观察生理信号及细胞形态变化,成为形态学,分子生物学,神经科学,药理学,遗传学等领域中新一代研究工具。

1激光扫描共聚焦显微镜〔LSCM 〕原理从根本原理上讲,共聚焦显微镜是一种现代化光学显微镜,它对普通光镜从技术上作了以下儿点改良:1.1用激光做光源因为激光单色性非常好,光源波束波长相同,从根本上消除了色差。

1.2采用共聚焦技术在物镜焦平面上放置了一个当中带有小孔挡板,将焦平面以外杂散光挡住,消除了球差;并进一步消除了色差1.3釆用点扫描技术将样品分解成二维或三维空间上无数点,用十分细小激光束〔点光源逐点逐行扫描成像,再通过微机组合成一个整体平面或立体像。

而传统光镜是在场光源下一次成像,标本上每一点图像都会受到相邻点衍射光和散射光干扰。

这两种图像清晰度和精密度是无法相比。

1.4用计算机采集和处理光信号,并利用光电倍增管放大信号图在共聚焦显微镜中,计算机代替了人眼或照相机进行观察、摄像,得到图像是数字化,可以在电脑中进行处理,再一次提高图像清晰度。

而且利用了光电倍增管,可以将很微弱信号放大,灵敏度大大提高。

由于综合利用了以上技术。

可以说LSCM 是显微镜制作技术、光电技术、计算机技术完美结合,是现代技术开展必然产物。

2 L S CM在生物医学研究中应用目前,一台配置完备L S CM在功能上已经完全能够取代以往任何一种光学显微镜,它相当于多种制作精良常用光学显微镜有机组合,如倒置光学显微镜、紫外线显微镜、荧光显微镜、暗视野显微镜、相差显微镜〔PH、微分干预差显微镜〔D I C等,因此被称为万能显微镜,通过它所得到精细图像可使其他显微镜图像无比逊色。

激光共聚焦显微镜的原理与应用范围

激光共聚焦显微镜的原理与应用范围

激光共聚焦显微镜的原理与应用范围激光共聚焦显微镜(Laser Scanning Confocal Microscopy,简称LSCM),是一种先进的光学显微镜技术。

它利用激光光源,通过聚焦光束经过物镜透镜并聚焦到样品表面,然后通过探测光学系统和探测器来收集样品的荧光或反射信号。

该系统能够获得高对比、高分辨率的三维空间图像。

以下将从原理和应用范围两个方面详细介绍。

原理:其工作原理包含以下几个步骤:1.使用激光器产生激光光源。

2.激光光源通过透镜系统,以点状聚焦到样品表面。

3.将该激光光斑与物镜的孔径大小匹配,通过荧光或反射信号的收集,获得图像。

4.图像信号通过探测器转化为电信号,进而被放大、采集以及分析。

5.使用扫描式镜片的控制系统进行扫描,以获取多个平面上的图像,从而构建三维样品结构。

应用范围:1.生命科学研究:激光共聚焦显微镜广泛应用于生命科学领域,例如生物医学、细胞学和神经科学研究。

它可以观察和分析细胞结构、细胞器、蛋白质分布、细胞信号通路等生物过程。

2.材料科学研究:激光共聚焦显微镜可以用于材料表面和内部结构的分析。

例如,可以观察材料的纳米结构、微孔等特征,也可以用于观察材料的表面反应、拓扑结构等。

3.环境科学研究:激光共聚焦显微镜可以用于环境污染物的检测与分析。

例如,可以观察和分析水体、土壤等环境样品中微小颗粒、微生物的分布和数量。

4.医学诊断和临床应用:激光共聚焦显微镜可用于医学诊断和临床应用。

例如,用于检测肿瘤标志物、血液细胞计数、皮肤病变的分析等。

5.药物研发:激光共聚焦显微镜可以用于药物研发过程中的药效评估、药物代谢机制研究等。

6.光学器件和半导体工艺:激光共聚焦显微镜可以用于光学器件的检测和调试,例如芯片封装、薄膜材料的测试等。

总之,激光共聚焦显微镜在生命科学、材料科学、环境科学、医学、药物研发等领域具有广泛的应用价值。

随着科学技术的不断进步,激光共聚焦显微镜将会在更多的领域中发挥重要作用,推动科学研究和技术发展。

激光共聚焦显微镜的用途

激光共聚焦显微镜的用途
激光共聚焦显微镜是一种高分辨率的显微镜,其工作原理是利用
激光束和物镜焦点共聚焦在样品上,采集样品在不同深度处的光信号,再进行采集和处理,以得到三维高分辨率的图像。

激光共聚焦显微镜
广泛应用于生物医学研究中,尤其是对细胞和组织的高分辨率成像、
三维重建和动态观察,例如:细胞内结构的观察、蛋白质、细胞器与
细胞生物学过程的研究等。

此外,激光共聚焦显微镜还被应用于材料
科学、纳米技术等领域的研究。

共聚焦激光扫描显微镜技术在医学研究中的应用讲解

共聚焦激光扫描显微镜技术在医学研究中的应用上世纪80年代发展起来的一种先进的细胞生物学分析仪器,是一项具有划时代意义的高科技新产品,是近代生物医学图像分析仪器最重要的发展之一,有细胞“CT”之称。

它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,利用计算机进行图像处理,使用紫外线或可见光激发荧光探针,从而得到组织内部微细结构的荧光图像,在亚细胞水平上观察诸如Ca2+,pH值、膜电位等生理信号及细胞形态改变,成为形态学、分子细胞生物学、神经科学、药理学、遗传学等领域中新一代较有力的研究工具。

1 基本构造与原理 CLSM是将光学显微镜技术、激光扫描技术和计算机图像处理技术结合在一起的一种高尖设备。

其主要由计算机系统、激光发射系统、探子系统、X-Y轴台阶系统和Z轴前进马达构成。

计算机系统一般由不同型号的CLSM作相应硬件配置及相应的图像采集、分析、离子测定等软件配置。

激光器通常是氪-氩离子混合激光管,可有多个激光波长。

按工作介质不同,激光器可分为气体、固体、染料和半导体等几种。

而近年来问世的双光子激光器具有更明显的优势。

“双光子”具有更强的穿透力,更为重要的是其比普通的CLSM的激光能量低,因此对活细胞的损伤更小, 同时减少高能量激光对荧光染料的漂白效应,从而使观察活细胞的实验过程延长。

CLSM采用点光源代替传统光镜的场光源,使探测点与照明点相对于物镜焦平面是共扼的。

焦平面以外的点不会在探测点处成像,只有焦平面上的点同时聚焦于探测点和照明点,即共聚焦。

以激光做光源并对样品进行扫描,在此过程中两次聚焦,因此称为共聚焦激光扫描显微镜。

2 主要优点 . 提高了敏感性及分辨率使用荧光素交联的抗体来测定细胞内的某些特异性参数在生物医学研究中已基本普及应用,但常常受到不在同一焦平面上的荧光干扰,而造成本底较高、组织结构细节不易分辨清楚。

CLSM的分辨率高于普通光镜,同时CLSM将高敏感性的光电倍增管合为一体,并应用数字滤过功能, 使信噪比最佳化,尽可能地排除了焦点以外的荧光干扰。

共聚焦激光显微镜原理及应用

共聚焦激光显微镜原理及应用共聚焦激光显微镜(Confocal Laser Scanning Microscope,简称CLSM)是一种高分辨率的显微镜,通过激光扫描和共聚焦原理,可以获得具有优良对比度和空间分辨率的三维显微图像。

本文将介绍共聚焦激光显微镜的原理、构造和应用。

一、原理共聚焦显微镜的原理基于激光扫描和共聚焦现象。

它使用激光作为光源,通过物镜透镜聚焦激光束在样品上方的一个点上。

样品中的荧光物质会在激光照射下发出荧光信号。

探测器能够收集到这些荧光信号,并通过共聚焦技术将来自样品的不同深度的信号聚焦到同一平面上,从而获得高分辨率的三维显微图像。

二、构造共聚焦显微镜的主要构造包括激光源、扫描系统、探测器和图像处理系统。

激光源通常采用激光二极管或氩离子激光器,用于产生高强度的激光束。

扫描系统由扫描镜和扫描控制器组成,可以控制激光束在样品上的扫描轨迹。

探测器用于收集样品发出的荧光信号,并将其转换为电信号。

图像处理系统用于对收集到的信号进行处理和显示,以生成高质量的显微图像。

三、应用共聚焦激光显微镜在生命科学、材料科学和医学等领域具有广泛的应用价值。

1. 生命科学领域:共聚焦激光显微镜在细胞生物学、分子生物学和神经科学等领域中起着重要作用。

它可以观察活体细胞内的亚细胞结构及其动态变化,如细胞器、细胞骨架和细胞核等。

通过标记荧光染料或融合蛋白,可以实现对特定蛋白或分子的定位和跟踪,从而研究生物过程的机制和调控。

2. 材料科学领域:共聚焦激光显微镜在材料科学中用于表面形貌分析、纳米结构观察和薄膜检测等。

它可以实现对材料表面和界面的高分辨率成像,帮助研究材料的结构、形貌和成分。

同时,通过激光扫描的方式,还可以进行局部区域的观察和分析,为材料设计和制备提供重要的参考。

3. 医学领域:共聚焦激光显微镜在医学诊断和病理学研究中有着广泛的应用。

它可以实现对组织和细胞的高分辨率成像,帮助医生观察和诊断疾病。

例如,可以对癌细胞进行标记和定位,研究其生长和扩散机制,为肿瘤的早期诊断和治疗提供依据。

激光共聚焦扫描显微镜技术简介及其应用

激光共聚焦扫描显微镜技术简介及其应用孙学俊;闫喜中;郝赤【摘要】激光共聚焦显微镜(共聚焦显微镜)是在生物学研究中最通用的荧光显微镜工具之一.它的广泛流行是因为其优越的光学切片和3维(3D)重建功能.不同于普通显微镜观测厚样本时由于被聚焦外光线干扰导致模糊图像,激光共聚焦显微镜可以从比较厚的生物样本在短期内获得清晰的光学切片.激光共聚焦显微镜所得到的一幅完全对齐的3D图像系列允许对样本在虚拟空间的任意角度观测.该技术越来越成为现代生命科学研究中必不可少的一项研究工具.本文的目的是为研究生和青年研究人员提供一些使用激光共聚焦显微镜的基础知识并对它的应用做简单的介绍.【期刊名称】《山西农业大学学报(自然科学版)》【年(卷),期】2016(036)001【总页数】10页(P1-9,14)【关键词】荧光;共聚焦;显微镜;细胞影像;三维图像重组【作者】孙学俊;闫喜中;郝赤【作者单位】山西农业大学农学院,山西太谷030801;阿尔伯特大学医学院肿瘤研究所,加拿大埃德蒙顿 T6G1Z2;山西农业大学农学院,山西太谷030801;山西农业大学农学院,山西太谷030801【正文语种】中文【中图分类】TH742.64★特约稿件显微镜可能是生物研究实验室中最古老的仪器之一。

100多年以来,它的基本结构并没有多大的改变。

随着各种增加图像对比度的显微镜技术的发明,比如相差显微技术( DIC , Differential Interference Contrast)、荧光显微镜技术等使显微镜成为现代科学研究中一项更必不可少的研究技术手段之一。

然而没有一项显微镜技术的比激光扫描共聚焦显微镜(共聚焦显微镜)在生物学领域应用的影响大,共聚焦显微镜能够成为生物研究中最普遍的荧光显微镜工具无疑是基于其卓越的光学切片和三维重建的能力,该技术可以方便快捷地从比较厚的生物样品获得的清晰的光学切片,而且对样品的任何可能的角度可以作进一步的观测从而获得三维图像。

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