熒光顯微鏡的案例
熒光顯微鏡中的彩色效應
熒光顯微技術已被證明是一種非常有效的生物和醫學應用技術。當以反射結構構建時，具有不同波長的照明光和由熒光樣品發射的光均穿過熒光顯微鏡的同一物鏡。我們以這樣一個例子為例，在VirtualLab Fusion中演示選定的高NA物鏡所產生的彩色效應。此外，我們將實際物鏡的分析結果與用德拜-沃爾夫積分得到的理想情況進行了比較。
熒光顯微鏡中的彩色效應分析
以熒光顯微鏡為例，分別分析了高NA物鏡在發射波長和照明波長下的彩色效應。
德拜-沃爾夫積分計算器
當未知物鏡的確切規格時，VirtualLab Fusion中的德拜-沃爾夫積分計算器會基于理想化模型計算焦點附近的矢量場。 了解更多信息請發送消息到：support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 [NEWSLETTER] 熒光顯微鏡中的彩色效應
熒光顯微技術已被證明是一種非常有效的生物和醫學應用技術。當以反射結構構建時，具有不同波長的照明光和由熒光樣品發射的光均穿過熒光顯微鏡的同一物鏡。我們以這樣一個例子為例，在VirtualLab Fusion中演示選定的高NA物鏡所產生的彩色效應。此外，我們將實際物鏡的分析結果與用德拜-沃爾夫積分得到的理想情況進行了比較。
熒光顯微鏡中的彩色效應分析
以熒光顯微鏡為例，分別分析了高NA物鏡在發射波長和照明波長下的彩色效應。
德拜-沃爾夫積分計算器
當未知物鏡的確切規格時，VirtualLab Fusion中的德拜-沃爾夫積分計算器會基于理想化模型計算焦點附近的矢量場。
了解更多信息請發送消息到：support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
展開 指尖上的三維熒光顯微鏡：無透鏡、超薄、超輕！
導讀
近日，美國萊斯大學的工程師們開發出一款無透鏡、寬視場、超薄的熒光顯微鏡“FlatScope”。其厚度比信用卡更薄，小到足以放在指尖上。它可以生成高幀頻、分辨率達微米級的三維熒光圖像，可應用于內窺鏡、大面積成像儀、柔性顯微鏡等方面。
背景
顯微鏡，通常是由一個或幾個透鏡的組合構成的一種光學儀器，主要用于放大人的肉眼無法觀察的微小物體，使之對于肉眼可見。這一發明標志著人類進入了微觀的原子時代。
在生物學中，傳統的熒光顯微鏡是一種必不可少的工具。嵌入細胞或者組織中的顆粒被特定波長的光線照射，研究人員會采集來自這些粒子的熒光信號。這項技術讓科學家們們能以納米級的分辨率，探索和追蹤生物制劑。
但是，熒光顯微鏡與所有的傳統顯微鏡、望遠鏡和攝像頭一樣，分辨率由透鏡尺寸決定，所以往往會又大又重，從而限制了在生物學領域的應用。
（圖片來源：維基百科）
此外，傳統顯微鏡的透鏡陣列架構還存在一個弊端：隨著透鏡變小，它要么采集更少的光線，要么將成像的視場變小。
創新
隨著技術的創新與發展，透鏡已不再是某些顯微鏡的必備組件了。近日，美國萊斯大學的工程師們旨在克服傳統顯微鏡透鏡陣列架構的弊端，在之前的無透鏡平面攝像頭“FlatCam”基礎上，開發出一款無透鏡的超薄熒光顯微鏡“FlatScope”。
如下圖所示：這種可用于實現三維數據測量的平面顯微鏡，通過掩膜和一個指甲蓋大小的攝像頭芯片實現圖像捕捉。它將數據發送到計算機，該計算機再將其處理成一個圖像。
（圖片來源：Jeff Fitlow/萊斯大學）
這項研究開始是作為美國國防高級研究計劃局（DARPA）研究可植入的、高分辨率神經接口計劃的一部分。
展開 基于共聚焦顯微技術的顯微鏡和熒光顯微鏡的區別
熒光顯微鏡主要應用在生物領域及醫學研究中，能得到細胞或組織內部微細結構的熒光圖像，在亞細胞水平上觀察諸如Ca2+ 、PH值，膜電位等生理信號及細胞形態的變化，是形態學，分子生物學，神經科學，藥理學，遺傳學等領域中新一代強有力的研究工具。
以共聚焦技術為原理的共聚焦顯微鏡，是用于對各種精密器件及材料表面進行微納米級測量的檢測儀器。
材料科學的目標是研究材料表面結構對于其表面特性的影響。因此，高分辨率分析表面形貌對確定表面粗糙度、反光特性、摩擦學性能及表面質量等相關參數具有重要意義。共焦技術能夠測量各種表面反射特性的材料并獲得有效的測量數據。
VT6000共聚焦顯微鏡基于共聚焦顯微技術，結合精密Z向掃描模塊、3D 建模算法等，可以對器件表面進行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，實現器件表面形貌3D測量。在材料生產檢測領域中能對各種產品、部件和材料表面的面形輪廓、表面缺陷、磨損情況、腐蝕情況、平面度、粗糙度、波紋度、孔隙間隙、臺階高度、彎曲變形情況、加工情況等表面形貌特征進行測量和分析。
應用
1.MEMS
微米和亞微米級部件的尺寸測量，各種工藝（顯影，刻蝕，金屬化，CVD， PVD，CMP等）后表面形貌觀察，缺陷分析。
2.精密機械部件，電子器件
微米和亞微米級部件的尺寸測量，各種表面處理工藝，焊接工藝后的表面形 貌觀察，缺陷分析，顆粒分析。
3.半導體/ LCD
各種工藝（顯影，刻蝕，金屬化，CVD，PVD，CMP等）后表面形貌觀察， 缺陷分析 非接觸型的線寬，臺階深度等測量。
4.摩擦學，腐蝕等表面工程
磨痕的體積測量，粗糙度測量，表面形貌，腐蝕以及亞微米表面工程后的表面形貌。
激光共聚焦顯微鏡測量技術在汽車工業上的應用
展開 
ZEMAX | 如何用 OpticStudio 設計共焦熒光顯微鏡
本周的技術文章，讓我們關注：
如何用 OpticStudio 設計共焦熒光顯微鏡
概述
這篇文章介紹了如何在 OpticStudio 中將序列模式和非序列模式結合，來設計一個共焦熒光顯微鏡。這個光學系統主要由兩部分組成：將激光輸送到顯微物鏡的激光聚焦（和準直）系統，以及顯微物鏡、鏡筒透鏡和探測器組成的成像系統。本文提供了設計共聚焦顯微鏡的流程以及如何建立用于優化的評價函數，還有如何利用轉換為 NSC 組工具將整個序列模式系統轉換為非序列模式。
熒光顯微鏡的彩色效應分析
摘要
由于發射波長和照明波長的差異，色差在反射型熒光顯微鏡中扮演著十分重要的角色。另一方面，這種顯微鏡系統常采用高數值孔徑物鏡。因此，在性能分析時必須考慮矢量效應。在VirtualLab Fusion中，可以利用全矢量方式對高數值孔徑物鏡的彩色效應進行分析。我們對示例專利物鏡的性能進行了評價。
2. 建模任務
3. 照明波長473nm的性能
4. 發射波長568nm的性能
5. 圍繞發射波長568±30nm的性能
6. 走進VirtualLab Fusion
7. VirtualLab Fusion的工作流程
? 由Zemax OpticStudio?導入透鏡系統。- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]? 實際系統的性能分析- Analyzing High-NA Objective Lens Focusing [使用案例]? 使用Debye-Wolf積分作為參考- Debey-Wolf Integral Calculator [使用案例]
8. VirtualLab Fusion技術
9. 文件信息
展開 VirtualLab Fusion熒光顯微鏡的彩色效應分析
摘要
由于發射波長和照明波長的差異，色差在反射型熒光顯微鏡中扮演著十分重要的角色。另一方面，這種顯微鏡系統常采用高數值孔徑物鏡。因此，在性能分析時必須考慮矢量效應。在VirtualLab Fusion中，可以利用全矢量方式對高數值孔徑物鏡的彩色效應進行分析。我們對示例專利物鏡的性能進行了評價。
2. 建模任務
3. 照明波長473nm的性能
4. 發射波長568nm的性能
5. 圍繞發射波長568±30nm的性能
6. 走進VirtualLab Fusion
7. VirtualLab Fusion的工作流程
? 由Zemax OpticStudio?導入透鏡系統。
- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]
? 實際系統的性能分析
- Analyzing High-NA Objective Lens Focusing [使用案例]
? 使用Debye-Wolf積分作為參考
- Debey-Wolf Integral Calculator [使用案例]
8. VirtualLab Fusion技術
9. 文件信息
更多信息
- Analyzing High-NA Objective Lens Focusing
- Resolution Investigation for Microscope Objective Lenses by Rayleigh Criterion
展開 VirtualLab Fusion熒光顯微鏡的彩色效應分析
摘要
由于發射波長和照明波長的差異，色差在反射型熒光顯微鏡中扮演著十分重要的角色。另一方面，這種顯微鏡系統常采用高數值孔徑物鏡。因此，在性能分析時必須考慮矢量效應。在VirtualLab Fusion中，可以利用全矢量方式對高數值孔徑物鏡的彩色效應進行分析。我們對示例專利物鏡的性能進行了評價。
2. 建模任務
3. 照明波長473nm的性能
4. 發射波長568nm的性能
5. 圍繞發射波長568±30nm的性能
6. 走進VirtualLab Fusion
7. VirtualLab Fusion的工作流程
? 由Zemax OpticStudio?導入透鏡系統。
- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]
? 實際系統的性能分析
- Analyzing High-NA Objective Lens Focusing [使用案例]
? 使用Debye-Wolf積分作為參考
- Debey-Wolf Integral Calculator [使用案例]
8. VirtualLab Fusion技術
9. 文件信息
更多信息
- Analyzing High-NA Objective Lens Focusing
- Resolution Investigation for Microscope Objective Lenses by Rayleigh Criterion
展開 Ansys Zemax | 如何用 OpticStudio 設計共焦熒光顯微鏡
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概述
這篇文章介紹了如何在 OpticStudio 中將序列模式和非序列模式結合，來設計一個共焦熒光顯微鏡。這個光學系統主要由兩部分組成：將激光輸送到顯微物鏡的激光聚焦（和準直）系統，以及顯微物鏡、鏡筒透鏡和探測器組成的成像系統。本文提供了設計共聚焦顯微鏡的流程以及如何建立用于優化的評價函數，還有如何利用轉換為 NSC 組工具將整個序列模式系統轉換為非序列模式。
引言
共聚焦顯微鏡能獲得高分辨率三維圖像，在生命科學和半導體行業里地位重要。為了獲得高分辨率，共聚焦顯微鏡的設計分為：從激光光源到顯微物鏡，和從顯微物鏡到探測器兩部分。本文提供了一個在 OpticStudio 中建模共聚焦顯微鏡的流程，您可在 ZEBASE 中找到本顯微系統使用的物鏡，編號為 K_007。如果需要了解 ZEBASE 鏡頭庫可以聯系我們工作人員。
系統概覽
共焦光學顯微鏡系統由照明光源（激光）、聚焦透鏡、準直透鏡、顯微物鏡、鏡筒透鏡和一個探測器組成。這些光學元件的擺放位置如下圖所示：
紫色的光束代表激光光源，粗紅線光束代表探測器接收的熒光，為了展示第二個針孔的作用，圖中還另外繪制了細紅線光束。第一個針孔放在聚焦透鏡和準直透鏡之間，第二個針孔放在鏡頭透鏡之后、探測器之前。兩個針孔位置共軛，整個光學系統就成為了共焦顯微鏡系統。
注意：雖然本設計并非掃描共焦顯微鏡，但示例文件中包含的一組用于設計掃描共焦顯微鏡的激光準直元件，可以作為將本系統改為掃描共焦顯微鏡系統的參考范本。
設計激光聚焦準直系統
我們需先在序列模式中設計激光聚焦準直系統，示例系統的激光參數如下：
首先創建聚焦系統元件的表面，材料可以選擇任意一種玻璃。
展開 [VirtualLab] 熒光顯微鏡的彩色效應分析
摘要
由于發射波長和照明波長的差異，色差在反射型熒光顯微鏡中扮演著十分重要的角色。另一方面，這種顯微鏡系統常采用高數值孔徑物鏡。因此，在性能分析時必須考慮矢量效應。在VirtualLab Fusion中，可以利用全矢量方式對高數值孔徑物鏡的彩色效應進行分析。我們對示例專利物鏡的性能進行了評價。
2. 建模任務
3. 照明波長473nm的性能
4. 發射波長568nm的性能
5. 圍繞發射波長568±30nm的性能
6. 走進VirtualLab Fusion
7. VirtualLab Fusion的工作流程
? 由Zemax OpticStudio?導入透鏡系統。
- Import Optical Systems from Zemax [使用案例]
? 實際系統的性能分析
- Analyzing High-NA Objective Lens Focusing [使用案例]
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8.
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概述
這篇文章介紹了如何在 OpticStudio 中將序列模式和非序列模式結合，來設計一個共焦熒光顯微鏡。這個光學系統主要由兩部分組成：將激光輸送到顯微物鏡的激光聚焦（和準直）系統，以及顯微物鏡、鏡筒透鏡和探測器組成的成像系統。本文提供了設計共聚焦顯微鏡的流程以及如何建立用于優化的評價函數，還有如何利用轉換為 NSC 組工具將整個序列模式系統轉換為非序列模式。
引言
共聚焦顯微鏡能獲得高分辨率三維圖像，在生命科學和半導體行業里地位重要。為了獲得高分辨率，共聚焦顯微鏡的設計分為：從激光光源到顯微物鏡，和從顯微物鏡到探測器兩部分。本文提供了一個在 OpticStudio 中建模共聚焦顯微鏡的流程，您可在 ZEBASE 中找到本顯微系統使用的物鏡，編號為 K_007。如果需要了解 ZEBASE 鏡頭庫可以聯系我們工作人員。
系統概覽
共焦光學顯微鏡系統由照明光源（激光）、聚焦透鏡、準直透鏡、顯微物鏡、鏡筒透鏡和一個探測器組成。這些光學元件的擺放位置如下圖所示：
紫色的光束代表激光光源，粗紅線光束代表探測器接收的熒光，為了展示第二個針孔的作用，圖中還另外繪制了細紅線光束。第一個針孔放在聚焦透鏡和準直透鏡之間，第二個針孔放在鏡頭透鏡之后、探測器之前。兩個針孔位置共軛，整個光學系統就成為了共焦顯微鏡系統。
注意：雖然本設計并非掃描共焦顯微鏡，但示例文件中包含的一組用于設計掃描共焦顯微鏡的激光準直元件，可以作為將本系統改為掃描共焦顯微鏡系統的參考范本。
設計激光聚焦準直系統
我們需先在序列模式中設計激光聚焦準直系統，示例系統的激光參數如下：
首先創建聚焦系統元件的表面，材料可以選擇任意一種玻璃。僅把表面曲率作為變量，將玻璃材料求解類型設置為替換。
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《Nature》重磅：超高分辨率的定位原子力顯微鏡（AFM）！
定位顯微鏡方法，也被稱為超分辨熒光顯微鏡，如隨機光學重建顯微鏡(STORM)和光激活定位顯微鏡(PALM)，已經提供了對細胞的結構和大分子組裝的細節洞察。通過在多幅圖像中分離和定位高空間精度的激發熒光信號源，可以重建高橫向分辨率的地圖，將由光的衍射極限所設定的~400 nm分辨率限制降低到約20 nm。
在此，研究者受以上熒光定位顯微鏡方法的啟發，開發了LAFM，將定位算法應用于AFM和HS-AFM圖像中形貌特征的空間波動。與X射線結構和分子動力學(MD)模擬的比較表明，這種方法可以揭示埃米范圍內的高分辨率蛋白質表面細節。通過對高速AFM和傳統AFM數據中峰值位置的圖像重建算法，提高了超出尖端半徑限制的分辨率，并在自然和動態條件下對軟蛋白表面的單個氨基酸殘基進行了解析。LAFM可以通過長時間獲得的多個分子圖像或單個分子的多幅圖像計算高分辨率地圖，促進了單分子結構分析。因此，LAFM是一種可應用于任何生物分子AFM數據集的采集后圖像重建的方法。
圖1 LAFM原理。
圖2 AqpZ和A5的LAFM。
圖3 CLC-ec1的HS-AFM成像和LAFM工作流程。
圖4 在中性和酸性pH值下CLC-ec1的構象變化。
綜上所述，LAFM將成為應用于AFM成像的標準方法，允許提取高分辨率信息，超出了尖端半徑分辨率限制，可用于原生環境下單個生物分子的研究。（文：水生）
本文來自微信公眾號“材料科學與工程”。歡迎轉載請聯系，未經許可謝絕轉載至其他網站。
展開 《Nature》伯克利徐婷：用納米分散酶對聚酯進行近乎完全的解聚
a，b，具有均勻分布的熒光標記的 BC-脂肪酶（a）并與偏振光學顯微鏡圖像（b）重疊的薄膜的熒光顯微鏡圖像。c，透射電子顯微鏡(TEM)圖像顯示 RHP-脂肪酶在半結晶球晶中的摻入。d，RHP-BC-脂肪酶摻入前后PCL的應力-應變曲線。插圖顯示了拉伸試驗之前（左）和之后（右）的 PCL-RHP-BC-脂肪酶狗骨樣品。e，PCL-RHP-BC-脂肪酶樣品的 SAXS 曲線，重量損失為 0、10、25%。插圖顯示了來自具有 50% 重量損失的樣品的橫截面掃描電子顯微鏡 (SEM) 圖像。f，PCL-RHP-BC-脂肪酶在40 °C緩沖液中降解后形成的微塑料顆粒的熒光顯微鏡圖像。
用于連續解聚的酶
-聚合物共混物的設計
圖
3：嵌入的 BC-脂肪酶通過鏈端介導的持續降解來解聚聚酯。
a，PCL-RHP-BC-脂肪酶樣品的剩余質量（藍色實心圓）和結晶度百分比（黑色空心圓）作為 37 °C 緩沖液中降解時間的函數。b，凝膠滲透 表面侵蝕和 BC-脂肪酶限制降解后 PCL 樣品的色譜 (GPC)
。
RHP 調節酶穩定性
圖
4：酶保護劑 (RHP) 與嵌入的酶相關聯，以在熔體加工和熱處理過程中保持活性以程序降解
。a，熔融擠出的PCL-RHP-BC-脂肪酶長絲含有約 0.1wt%的脂肪酶，可在 40 °C 的緩沖液中在 36 小時內幾乎完全轉化為小分子。b，通過熱處理對PCL-RHP-BC-脂肪酶降解進行編程。c，通過降解溫度對 PCL-RHP-BC-脂肪酶降解進行編程。d，RHP 可以調節 PCL-BC-脂肪酶和 PLA-蛋白酶 K 中的解聚。e，含酶的 PCL（左）和 PLA（右）在 ASTM 標準堆肥中很
容易分解。
展開 西安交大 Ungar教授NC：高聚物及其納米復合材料的微觀世界之旅 - 雙光子熒光成像揭示三維空間中高聚物結晶形態的演變機理
為了揭示三維空間中高聚物結晶形態的演變規律，西安交通大學功能軟材料創新團隊的Goran Ungar教授基于雙光子顯微成像技術開發了針對高聚物及其納米復合材料體系的三維成像技術，成功獲得了高聚物球晶的三維圖像，并且揭示了納米粒子在結晶性高聚物中的分散狀態。通過對等規聚丙烯(iPP)和聚乳酸(PLA)結晶形態的三維成像研究，意外發現PLA納米復合材料靜態下結晶形成了類似“碗”、“花瓶”、“圣杯”等不同于球晶的結晶形態(如圖1所示)。這種非球狀的結晶形態打破了人們對經典高分子物理中靜態條件下高聚物結晶形成球晶的認知，進一步研究揭示了非球狀結晶形態源自于薄膜上下表面兩球晶的成核和生長，球晶生長前沿“depletion”區域的負壓作用產生局部熔體流動，誘導球晶之間產生纖維狀晶體，纖維狀晶體進一步橫向生長最終生成C∞對稱性結晶形態。
圖1. PLA納米復合材料中觀察到的非球狀結晶形態
熒光分子標記物/高聚物體系
如圖2a1-2a4所示，iPP中加入尼羅紅(NR)熒光分子后，熒光顯微鏡下弱熒光強度的圓形區域與偏光顯微鏡下球晶結構相對應；熒光顯微鏡下球晶邊緣呈現亮環在他們前期的研究工作中已被證實是由于球晶生長時，NR分子被排除到球晶的生長前沿[Polymer 191, 122246 (2020)]。圖2a5還展示了熒光顯微成像的另一個優勢，即可以清晰地觀察到球晶碰撞界面由于結晶收縮從蓋玻片表面脫離而產生的牛頓環。為了實現高聚物球晶的三維成像，他們將雙光子熒光成像技術發展至高聚物及其納米復合材料領域。圖2b1和2b2考察對比了單光子和雙光子熒光成像技術，雙光子熒光成像技術在z方向有更高的空間分辨率，并且穿透深度更大。
展開 微流控芯片（轉載）
分析系統
電學分析
2 電化學阻抗分析——單細胞測量和計數
2 流體連接芯片夾具
光學分析
2 體視顯微鏡或熒光顯微鏡——蔡司、尼康、徠卡、奧林巴斯。
2 熒光檢測——細胞的生長和活動狀況、細胞膜和細胞組分的研究等
2 化學發光和生物發光檢測——發光強度可用于確定分析物的濃度，靈敏度和選擇性高、線性反應范 圍寬，利于對分析物的定量分析。僅適用于特定化學發光試劑和細胞的研究。
2 拉曼檢測——適用于對細胞及其生物分子的實時監測。
2 折射率檢測——避免了熒光標記和化學修飾對細胞的影響，適于對細胞自然狀態的檢測。該檢測對 激光光源及對外部條件如溫度、壓力和流速的控制要求很高，特殊光學檢測結構的設計及光纖等的 應用使得微流控折射率檢測系統更接近于芯片實驗室的概念2 熱透鏡顯微檢測——可對單個細胞無創、實時檢測。
2 表面等離子激元共振檢測——可對界面上生物分子相互作用的無標記實時監測，通過對生物反應過 程中表面等離子激元共振的動態變化監測獲取生物分子相互作用的特異信號。檢測對象一般是具有 配體和受體特異性結合性質的核算、蛋白質、酶及抗體等生物分子，尤其適合對免疫反應的過程監 測和定量分析，這對分子特異反應的實時監測也用于細胞的檢測和傳感。
生物微流控系統平臺主要包括四大部分,用戶可根據研究目的需要而選擇合適的微流控部件，最后， 將各部件組裝在一起便構成了一套微流控系統解決方案。
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