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尼康顯微鏡:熒光共聚焦顯微鏡的關鍵環節

2013-10-16  發布者:admin 

AG亚游集团都知道,熒光顯微照片顯示的位置在一個組織的標記分子,對嗎?好吧,也許不是。事實上,所有你可以的真的確定測量與大多數激光掃描共聚焦顯微鏡,熒光模式是在一個特定的時間收集的光子數量的某些功能。AG亚游集团希望這是一個準確的衡量一個或兩個有趣的參數 - 本地物濃度或當地的離子濃度。事實上,許多因素會影響實際存儲在計算機內存中,在任何給定時刻的數值。

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甲圖1中所示的流程圖的一個通用的激光掃描共聚焦顯微鏡,示出一個數字“39”在文中提到的功能的位置。所示的係統是基於一個倒置的光學顯微鏡,其被配置為活細胞成像。在下麵的文本稱為單個組件被標記為圖中的(a)至(克)以字母。該圖包括三個光學部分,在不同的高度,沿Z軸方向通過抗體標記的果蠅胚胎,指定為Z1Z2Z3的

多年來,學生采取立體顯微鏡活細胞當然每年六月舉行的加拿大英屬哥倫比亞大學,編製了一份清單,這些外來因素。在第一年,增長到39個條目的列表,所以AG亚游集团借用希區柯克電影的名字,AG亚游集团的名單上。此後,名單繼續成長!(在球場上的更多信息,可以發現在網絡上的3-D顯微鏡課程布告欄)。

這篇文章雖然不能完全形容每學期,簡潔和有用的解釋。出現的條款與其他條款粗體字粗體字和許多互動。請注意,這些變量通常被認為是影響空間分辨率。因為降低分辨率轉換成“把相同數量的令人興奮的光子成一個較大的現貨”,他們在這裏列出。這降低了激發光強度 - 一個給定的分子所產生的光子的數量 - 和小部分,被檢測到的這些。人們常常忘記,熒光共聚焦顯微鏡的正常信號電平對應的最亮區域隻有10-20光子/像素。在這樣的條件下,統計噪聲,是一個重要的限製的空間分辨率比由阿貝方程定義:

在公式中,dmin表示在一個周期光柵,剛好可以分辨出來的最小間距,和被表示為在試樣空間的橫向距離; λ0是光在真空中的波長,NAobj和NAcond的目的和聚光透鏡的數值孔徑,分別。方程式建立的目的和聚光鏡的數值孔徑,對於一個給定波長的光,在確定圖像分辨率的作用。

激光單元(圖1(a))是照明源,並在一般情況下,所測得的熒光的激光功率電平成比例。雖然通常調節激光輸出功率的總計,在每一行的多行的激光的功率量可能不會是,隨著時間的推移可能在很寬的範圍內變化。波長會影響光學性能,通過染料的吸收光譜,確定產生的熒光的量。

輸出功率不穩定往往是噪聲,它的不穩定通常是不到1%,但激光器可以變得越來越不穩定,因為他們的年齡。由於灰塵,未對準,或機械不穩定性可能會導致隨機變化的10%-30%,連接光纖的光耦合的效率(如果使用的話)是至關重要的。

對準激光反射鏡和反射特性可以是源長期漂移激光輸出。由於是由激 ​​光反射鏡的激光源,束指向誤差和/對齊是重要的。的不穩定性在這裏將顯示為亮度變化,因為在視在源的位置的變化將改變耦合到大多數儀器中使用的單模光纖中的激光的光學係統的效率。

物鏡數值孔徑(圖1(b))的影響由樣品發射的光,可以收集到的餾分。從激光的光,這也是真實的。

物鏡放大倍率的物鏡入射光瞳的直徑成反比關係。物鏡才會正常運作,如果整個入瞳充滿了令人興奮的激光。底部填充會降低空間分辨率和強度的峰值。載入過多會導致,一些激光光線射入金屬安裝的目的和丟失,也降低了強度當場。

清潔度是很重要的,髒的光學係統產生更大和調光的斑點。 隨波長變化的變速器(小部分入射的光,可以集中到一個點上,它的另一側上的物鏡)。小心使用一些相對較新,在紅外範圍內的多層光學 色和球麵像差都使斑點較大,並且隨波長而異。此外,球麵像差與蓋玻片的厚度和折射率的浸泡和嵌入介質強烈變化。

衍射的光學分辨率限製是不可避免的。它可以有效地擴大小於衍射極限的物體的形象,使他們比他們應該顯得暗淡。

掃描係統(圖1(c)),特別是變焦倍率的控製,確定試樣處的像素的大小。奈奎斯特采樣,像素應該是至少2倍小於最小的功能,你希望看到在你的標本。假設瑞利判據200納米的分辨率,像素應該是小於100納米。較大的欠生產,減少記錄的亮度小的特點。

漂白率影響,變焦倍率的平方成正比。至於掃描速度,時間越長,在一個特定的像素停留時間,更多的信號將被檢測到的越少,它會被扭曲的泊鬆噪聲。在高掃描速度(小於100毫微秒/像素),信號來自染料,熒光衰減常數,比這更長的停留時間可減少。

光柵尺寸 -在變焦倍率一起,沿著柵格的邊緣的像素的數目將確定的像素大小。更多的像素(1024×1024相對於512×512)使欠的可能性較小,但意味著必須在每個像素上花費更少的時間,收集的光子的數量減少,增加泊鬆噪聲,或更多的時間來掃描放大圖像和可能導致更加漂白。的光學元件或掃描鏡可以引入對象的形狀和圖像之間的不一致,可能導致的幾何畸變環境是很重要的:振動和雜散電磁場可引起多種設備,例如,冷卻風扇。這些可能會造成鏡不當,導致扭曲變形,可能會隨時間而改變。

其他的光學係統包括傳輸,它描述了一定程度的吸收和反射損失的情況下,在光學元件,特別是中性密度或帶通濾波器,分束器和物鏡空氣/玻璃界麵 反射通常代表丟失的信號,但可能出現無關的亮點。標本結構。 鏡子反射紅外線和紫外線的波長可以是一個強大的功能,降低濕度和灰塵暴露。

蓋玻片的厚度是最昂貴的光學元件,最有可能被不小心選擇。它應該是170±5微米的厚度。至於浸油,其折射率必須精確匹配所使用的物鏡。這可能隻發生在一個小的溫度範圍內,或者,也可以是自定義混合。聚焦平麵的位置是很重要的,因為一個特征略高於或低於對焦平麵比的焦點的平麵中的功能,會出現調光器。收集三維數據時,還必須實行奈奎斯特采樣的z平麵的間距。最後,機械漂移的載物台,可能會導致實際的對象平麵的成像隨著時間而改變。

感興趣的染料的濃度可能是你正試圖測量 滲透到(或空間排阻)標本往往是離子強度和pH的函數。吸收截麵是由染料分子將被吸收的激動人心的光子通量的分數的測定。它的共軛探頭,pH值,特定的離子濃度,離子強度的影響的方法。

量子效率描述了從一個令人興奮的光子吸收的能量將被重新作為熒光光子輻射的機會。它是一種強的波長的函數,還受pH值,離子濃度,離子強度和染料-蛋白質相互作用。 發生單線態飽和,大於一毫瓦的激光功率時,使用具有高數值孔徑的物鏡。然後,光的強度足以將大部分的染料分子接近交叉成激發態,有效的減少了染料的量子效率。

裝載是指你投入你的手機的染料量。重要的變量包括的染料分子的數目/抗體或其它蛋白質標記,和協議,用於固定/通透 淬火附近的其他人從一個染料分子發出的熒光的吸收。 卸載是指染色,在細胞中,但現在已經被抽出,或以其它方式失活。

基材反應率,適用於染料的熒光性質,他們在細胞的離子或其它分子的相互作用有關。像素住的微秒的量級,所以有可能沒有足夠的時間,以達到平衡。 Prebleaching指漂白的染料在本測定之前。

條塊的再分配是由細胞內過程的染料, 染料/染料的相互作用不僅指淬火剛才提到的,而且熒光共振能量轉移(FRET)。出現這種情況時的發射光譜的第二個染料分子的吸收光譜,相差幾納米的一種染料重疊。 FRET可以導致隻是在第二染料的發光波長的光的發射。通常情況下,如果第二個分子中沒有熒光,熒光丟失或驟冷。在試樣上的影響,染料可能會影響許多環境變量包括試樣的可行性的惡化。

試樣的折射率(圖圖1(d))和其包埋劑將確定存在的球麵像差的嚴重程度。即使觀賞水生物標本使用水物鏡,本場比賽是不可能是完美的,甚至是貼身。此類型的球麵像差的信號損失的增加穿透深度是主要原因。

用正確的折射率和色散(折射率隨波長的變化),重要的是使用浸油此外,請務必將作為浸泡介質中的鏡頭有沒有氣泡。檢查通過集中向上和向下伯特蘭透鏡用於調整你的相位環。

試樣至關重要的狀態可能會影響的實驗結果的,因為,例如,死亡的細胞有不同的形狀,大小和比活的離子環境。 自發熒光是指內源性熒光化合物的存在下。這些分子的效率可能會發生變化,pH值,離子濃度,代謝狀態。附加的自體熒光,可通過將不正確的固定,特別是當使用戊二醛。

折射結構或細胞器之間的物鏡和焦點的平麵,例如,外球麵球脂質,重新聚焦光束到一個完全陌生的位置。較小的特點,可能有較小的影響,但出的光束的散射光強度降低激發點,因此,檢測到的信號的折射功能。其累積效應也具有遠高於水的折射率的細胞。

聚焦平麵的上方或下方的高度染色的結構存在或不存在於z分辨率是有限的。大型結構還可以吸收大量的興奮的光芒,如果高度染色。

的信號,通過針孔(圖第1(e))的針孔(或大小),這是通常被設置為等於艾裏斑的直徑的平麵的直徑的平方成正比針孔 對齊是重要的,應與針孔的中心重合的圖像的激光聚焦到樣品上,然後通過光學係統重新聚焦回。

該檢測器(圖1(g))通常是一個光電倍增管(PMT)。檢測到的信號是成正比的量子效率實際的最共焦的工具中使用的光電倍增管的量子效率從約15%下降到約4%,在光譜的紅端的藍色端。至於響應時間:大多數熒光信號可以迅速放大,但其他國家,如跨膜電流探測器,響應速度很慢,慢掃描速度必要。

PMT電壓決定了擴增的PMT。增加了50伏對應至約兩增益的一個因素。要注意的是光電倍增管的黑電平(亮度)控製允許的任意一個提出的數字化儀從信號量的加法或減法。應設置的黑電平中的最暗部分的圖像,使該信號電平是5-10的數字單元。

有許多可能的噪聲,都將扭曲的入賬價值。通常情況下,光電倍增管產生的暗電流噪聲,是比較小的信號電平。然而,這同樣允許成為溫水或觀看時光線染色標本對紅色敏感的光電倍增管。除了 ​​從任何雜散光,可能無意中達到的PMT,剩下的主要噪聲源是泊鬆噪音或統計。這是等於記錄,可在給定的像素的光子數的平方根。其結果是,在較高的信號電平變大,即使信號與噪聲的比率提高。

數字化中,通常使用一台計算機(圖1(g))應該是線性的。數字轉換器的“8位”顯微鏡的電子信號必須是要被記錄在1和255之間的尺寸。由於噪聲統計,10和220之間的值,是更安全。數字轉換因子是指檢測到的光子的數目和存儲的號碼之間的比率。這取決於對光電倍增管的電壓和其他的電子增益,但通常為約30正常標本記錄,可對8位工具。

記住,要準確地測量這些因素之一,一個人必須持有其他38個常數。祝你好運!

 

dmin = λ0 / (NAobj + NAcond)


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