Конфокальная сканирующая микроскопия

Изобретение микроскопа — одно из значимых открытий в истории человечества, это познакомило людей с другими формами жизни, не видимыми человеческим глазом, и дало возможность, проникнув в микромир, изучить строение клетки — основы всех живых организмов, изменив общее мировоззрение.

Рассматривают исследуемые образцы разными способами микроскопии. Степень увеличения и качество изображения зависит от разрешительной способности микроскопа и также метода исследования. Провести наиболее эффективный и всесторонний анализ, а также получить трёхмерное изображение можно методом конфокальной лазерной микроскопии.

Эта статья посвящена достоинствам и сферам применения конфокального лазерного сканирующего исследования в частности при выявлении микроскопических неровностей для оценки степени шероховатости поверхности, а также познакомит с компанией «Тирит», которая продает конфокальные микроскопы и другое оборудование для производства.

Область применения конфокальной сканирующей микроскопии

Конфокальная микроскопия — это оптический метод получения трёхмерных изображений текстур поверхностей и объектов. С помощью метода отражённого света шероховатость поверхности измеряется точно и бесконтактно.

Метод конфокальной микроскопии необходим для производства флуоресцентных зондов, деталей в машиностроении, при исследованиях структуры сплавов и металлов в металлургии, для изучения образцов руд и минералов в нефтеперерабатывающей и горнодобывающей промышленности. Высокое разрешение этого современного оптического оборудования позволяет с большой точностью создавать трёхмерные изображения и анализировать динамику пространственных процессов.

Принцип исследования

В конфокальном микроскопе точечный источник света генерируется с помощью узкого отверстия. Свет, возвращающийся от объекта, проходит через вторую апертуру отверстия или ту же апертуру во второй раз и попадает на детектор, как правило, видеокамеру. Изображение освещённой области объекта формируется с очень малой глубиной резкости, т. е. интенсивность света резко уменьшается выше и ниже фокальной плоскости, так что отображается только исследуемая плоскость.

Вращающийся апертурный диск с отверстиями, расположенными в виде спирали (диск Нипкова), используется для обнаружения всей поверхности объекта, а не только одной точки. Современные приборы используют диск микрообъектива вместо, или в сочетании с точечной диафрагмой. Это увеличивает проход света, что позволяет отображать плохо отражающие или даже прозрачные объекты. При трёхмерном сканировании расстояние от объектива до объекта корректируется с небольшими отклонениями, создавая пространственное изображение из четко отсканированных плоскостей.

Конструкция

По сравнению с лампами, которые стоят на традиционных оптических широкопольных микроскопах, монохроматичный лазер точно фокусирует световой пучок, не засвечивает изображение и снижает общее количество бликов, что повышает рентабельность флуоресцентной системы.

Современное оборудование состоит из следующих рабочих узлов:

• сканирующий предметный столик;

• система освещения;

• конфокальная сканирующая головка;

• дихроичное зеркало;

• диафрагма игольчатого типа;

• квантовый генератор (лазер);

• приёмник излучения (фотодетектор);

• цветобалансирующий фильтр;

• фильтр возбуждения;

• шаговый двигатель, обеспечивающий перемещение предметного стола вдоль оптических осей;

• накопитель (запоминающее устройство);

• компьютер с блоком управления;

• дисплей для вывода полученной информации.

На глубину проникновения лазера в образец, и, как следствие, на качество исследования и формирование 3D изображения влияет прозрачность, плотность, рассеивающая и поглощающая способность исследуемых материалов. В исследованиях способом конфокальной сканирующей микроскопии используют технологию оптических срезов, а также флуоресцентное окрашивание или обесцвечивание образцов.

Полное трёхмерное изображение создаётся из снимков каждого отдельного оптического среза путём сканирования всего образца.

Оптическая схема конфокального микроскопа

Измерение шероховатости

Конфокальная микроскопия описана в стандарте ISO 25718 как бесконтактный метод измерения шероховатости поверхности. Оптические поперечные сечения образца могут быть наложены друг на друга с разрешением до 10 нм. Это позволяет точно измерять мельчайшие шероховатости и определять стандартные параметры, такие как коэффициент шероховатости R’ и средняя шероховатость Ra с помощью конфокальной технологии.

Классификация систем конфокальной лазерной микроскопии

Системы для конфокальной лазерной микроскопии (КЛМС) классифицируют по типу сканирования. Производители этого оборудования выпускают микроскопы следующего типа:

• сканирование лучом;

• сканирование объективом;

• сканирование предметным столиком;

• комбинированные системы.

Конфокальные микроскопы первого типа бывают с одним зеркалом, двухзеркальные, а также резонансные магнитоэлектрические. Объективы у оборудования второго типа перемещает пьезоэлектрический привод по осям X и Y или по оси Z. КЛМС со сканирующим столом используют тогда, когда нужно исследовать образец с минимальными искажениями. Они обеспечивают позиционирование объекта и его фокусировку.

Для качественного исследования и создания трёхмерного изображения опытные образцы должны умещаться на предметном столе и находиться на расстоянии около 25 см, так как оно считается оптимальным для наблюдения. Чтобы исключить деформацию исследуемого объекта между столом для сканирования и образцом кладут тонкую прокладку, например, кусок лески.

Контролирует работу системы блок управления компьютера, совмещённого с микроскопом. Он регулирует все рабочие процессы, обрабатывает полученные данные и создаёт изображения. Базовое программное обеспечение, поставляемое вместе с такой системой, включает контроль и управление основными её функциями. Для решения конкретных задач разрабатываются отдельные программы.

Сильные и слабые стороны

Основное достоинство метода конфокальной микроскопии — возможность получения тонких оптических срезов и создания многомерных изображений. По сравнению с традиционными световыми микроскопами современное лазерное сканирующее оборудование обладает такими преимуществами:

• высокое разрешение;

• хорошая контрастность изображения;

• возможность проводить спектральный анализ;

• цифровая обработка полученных данных;

• возможность создавать многомерные снимки.

Такая аппаратура имеет свои слабые стороны, к которым относится сложность настройки и высокая стоимость оборудования. Однако развитие технологий в этой области позволяет быть уверенным, что в ближайшем будущем эти недостатки будут устранены.

Достоинства сотрудничества с компанией «Тирит»

Если вы ищете высокоточные микроскопы для конфокальных лазерных сканирующих исследований, обращайтесь в компанию «Тирит». Наша фирма много лет занимается поставками промышленного и лабораторного оборудования по России и странам таможенного союза.

Сотрудничество с нашей фирмой полностью избавит заказчика от проблем с выбором необходимого оборудования, его оформлением на границе, доставкой к месту эксплуатации, установкой и запуском в работу. Клиенту достаточно позвонить менеджерам компании или оставить заявку на нашем сайте. Сотрудники фирмы перезвонят в удобное для вас время и бесплатно проконсультируют по всем интересующим вопросам. Сотрудничество со многими производителями оборудования позволяет нам быстро выполнить заказ.

Компания «Тирит» — эксклюзивный дилер в России немецкой фирмы « KRUSS». Это позволяет нам продавать оборудование этой компании, без торговых наценок посредников. Сотрудничая с нашей компанией, вы можете быть уверенными, что вам быстро доставят необходимое оборудование хорошего качества.