STED顯微技術的案例
浸入式顯微鏡和STED顯微鏡的深聚焦
高NA物鏡的深聚焦能夠產生更小的PSF（點擴展函數），對于高分辨率顯微鏡系統至關重要。在許多其他顯微鏡系統中，如浸入式顯微鏡使用蓋玻片將浸沒液體和樣本分開。這可能會使焦平面上的PSF失真。 我們證明在蓋玻片后面不對稱的PSF被進一步拉長。 此外，廣泛用于數十納米分辨率的STED（受激發射損耗）顯微鏡則需要消耗環形的PSF。遵循P.T?r?k和P.R.T Monro提出的方法，我們對高斯-拉格勒光束的深聚焦進行建模。 演示了如何產生環形PSF。
用高NA浸入式顯微鏡進行深聚焦
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析蓋玻片的界面對PSF的影響。 以完全矢量的方式演示并分析了蓋玻片后面的焦點變形。
STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
結果表明，高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦會產生一個環形的PSF。 所述環形PSF的尺寸除其他變量外還取決于光束的特定級次。
展開 [NEWSLETTER] 浸入式顯微鏡和STED顯微鏡的深聚焦
高NA物鏡的深聚焦能夠產生更小的PSF（點擴展函數），對于高分辨率顯微鏡系統至關重要。在許多其他顯微鏡系統中，如浸入式顯微鏡使用蓋玻片將浸沒液體和樣本分開。這可能會使焦平面上的PSF失真。 我們證明在蓋玻片后面不對稱的PSF被進一步拉長。 此外，廣泛用于數十納米分辨率的STED（受激發射損耗）顯微鏡則需要消耗環形的PSF。遵循P.T?r?k和P.R.T Monro提出的方法，我們對高斯-拉格勒光束的深聚焦進行建模。 演示了如何產生環形PSF。
用高NA浸入式顯微鏡進行深聚焦
在VirtualLab Fusion中，可以直接分析蓋玻片的界面對PSF的影響。 以完全矢量的方式演示并分析了蓋玻片后面的焦點變形。
STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
結果表明，高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦會產生一個環形的PSF。 所述環形PSF的尺寸除其他變量外還取決于光束的特定級次。
更多信息請發送消息至: support@infotek.com.cn / support@infocrops.com
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展開 STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
摘要
受激發射損耗（STED）顯微鏡利用在聚焦平面上一個極小的聚焦光斑產生超分辨率。這需要兩個聚焦光束。一個激發光束。另一個是損耗光束，能夠抵消出射的激發光束。在[P. T?r?k和P.R.T Monro，（2004年）]中，作者研究了通過聚焦高階Gaussian-Laguerre光束產生環形的PSF。 在VirtualLab Fusion中，這種高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦可以直接建模和分析。
2. 方案
?
VirtualLab Fusion 構建系統
1. 系統構建模塊
2. 組件連接器
?
幾何光學仿真
以光線追跡
1. 結果：光線追跡
?
快速物理光學仿真
以場追跡
1.
展開 [NEWSLETTER] 受激發射損耗（STED）顯微鏡
超分辨率顯微鏡——光學系統，可以達到超過眾所周知的阿貝衍射極限——已經有了廣泛的用途，因為獲得最大可能的分辨率是該領域的關鍵目標之一。實現這一目標的一種方法是受激發射損耗（STED）的概念。在這里，熒光樣品由兩個激光照射，其中一個由相位板塑造成甜甜圈模式。通過化學過程，樣品重新發出的光將只來自甜甜圈模式的中心點，這可以配置為比經典的焦點小得多，從而提高了圖像的分辨率。
光學建模和設計軟件VirtualLab Fusion在一個單一平臺上集成了完全可交互的不同仿真算法，為光學工程師提供了所有必要的工具來充分研究這類系統，包括所有相關的影響。
在下面的文檔鏈接您會找到一個STED顯微鏡的演示以及詳細查看我們的復合光源，對于這個例子有特別重要的特性，因為它提供了充分的自由度來定義系統中的多個發射源并根據需要為了隔離可能產生的不同的影響而獨立控制每個發射源的開關。
受激發射損耗（STED）顯微鏡工作原理
在這個用例中，演示了STED顯微鏡的工作原理。兩束激光束傳播到焦平面，其中飽和耗盡效應近似為一個軟孔徑。
基于VirtualLab Fusion的復合光源仿真
本文檔說明了如何在VirtualLab Fusion中使用復合光源。
展開 
STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
1.摘要
受激發射損耗（STED）顯微鏡利用在聚焦平面上一個極小的聚焦光斑產生超分辨率。這需要兩個聚焦光束。一個激發光束。另一個是損耗光束，能夠抵消出射的激發光束。在[P. T?r?k和P.R.T Monro，（2004年）]中，作者研究了通過聚焦高階Gaussian-Laguerre光束產生環形的PSF。 在VirtualLab Fusion中，這種高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦可以直接建模和分析。
2.方案
VirtualLab Fusion 構建系統
1. 系統構建模塊
2. 組件連接器
幾何光學仿真
以光線追跡
1. 結果：光線追跡
快速物理光學仿真
以場追跡
1. Focusing of Gaussian-Laguerre 光束
文件信息
展開 [VirtualLab] 受激發射損耗(STED)顯微鏡原理
摘要
受激發射損耗(STED)顯微鏡描述了一種常用的技術，以實現在生物應用的超分辨率。在這種方法中，兩束激光—一束正常，一束轉變成甜甜圈模式—被疊加到熒光樣品上。通過使用熒光過程的發射和損耗以及利用由此產生的飽和效應，與通常的顯微鏡技術(例如，寬視場顯微鏡)相比，后反射光顯示出更高的分辨率。在本文檔中，介紹了這種設備的基本設置。為了模擬飽和效應，在焦點區域采用等效孔徑。
任務說明
多重光源
螺旋相位板
探測器插件
參數運行
為了實現焦點區域的z-掃描，可以執行參數運行。使用此工具，用戶可以輕松改變整個光學系統的單個參數或一組參數。有關詳細信息，請參閱：
Usage of the Parameter Run Document
非時序建模
將通道配置模式切換設置為Manual Configuration后，用戶可以為系統中的每個表面指定為模擬打開哪些通道。運行模擬時，將對活動光路進行初步分析（通過所謂的Light Path Finder）。然后引擎將沿著這些光路將場追蹤到系統中存在的探測器。
Channel Setting for Non-Sequential Tracing
總結 – 組件…
系統觀感
發射&損耗激光
光在焦點區域中的傳播表明，來自損耗激光的光會產生環形光斑，其中中心孔徑小于發射激光的焦斑。由于兩個光束在目標上的熒光過程中競爭，這導致信號激光的有效光束尺寸更小。
3D STED 輪廓
注意：由于這個簡化的例子不包括實際的熒光效應，我們為了可視化目的對兩個激光束進行了歸一化。
受激發射損耗效應
為了近似飽和損耗的影響，我們在焦點位置對發射激光的結果應用了孔徑效應。
展開 STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
1.摘要
受激發射損耗（STED）顯微鏡利用在聚焦平面上一個極小的聚焦光斑產生超分辨率。這需要兩個聚焦光束。一個激發光束。另一個是損耗光束，能夠抵消出射的激發光束。在[P. T?r?k和P.R.T Monro，（2004年）]中，作者研究了通過聚焦高階Gaussian-Laguerre光束產生環形的PSF。 在VirtualLab Fusion中，這種高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦可以直接建模和分析。
2.方案
VirtualLab Fusion 構建系統
1.系統構建模塊
2.組件連接器
幾何光學仿真
以光線追跡
1.結果：光線追跡
快速物理光學仿真
以場追跡
1.Focusing of Gaussian-Laguerre 光束
文件信息
展開 STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
1.摘要
受激發射損耗（STED）顯微鏡利用在聚焦平面上一個極小的聚焦光斑產生超分辨率。這需要兩個聚焦光束。一個激發光束。另一個是損耗光束，能夠抵消出射的激發光束。在[P. T?r?k和P.R.T Monro，（2004年）]中，作者研究了通過聚焦高階Gaussian-Laguerre光束產生環形的PSF。 在VirtualLab Fusion中，這種高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦可以直接建模和分析。
2.方案
VirtualLab Fusion 構建系統
1.系統構建模塊
2.組件連接器
幾何光學仿真
以光線追跡
1.結果：光線追跡
快速物理光學仿真
以場追跡
1.Focusing of Gaussian-Laguerre 光束
文件信息
進一步閱讀
- Debye-Wolf Integral Calculator
- Analyzing High-NA Objective Lens
- Resolution Investigation for Microscope Objective Lenses by RayleighCriterion
展開 STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
1.摘要
受激發射損耗（STED）顯微鏡利用在聚焦平面上一個極小的聚焦光斑產生超分辨率。這需要兩個聚焦光束。一個激發光束。另一個是損耗光束，能夠抵消出射的激發光束。在[P. T?r?k和P.R.T Monro，（2004年）]中，作者研究了通過聚焦高階Gaussian-Laguerre光束產生環形的PSF。 在VirtualLab Fusion中，這種高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦可以直接建模和分析。
2.方案
VirtualLab Fusion 構建系統
1.系統構建模塊
2.組件連接器
幾何光學仿真
以光線追跡
1.結果：光線追跡
快速物理光學仿真
以場追跡
1.Focusing of Gaussian-Laguerre 光束
文件信息
進一步閱讀
- Debye-Wolf Integral Calculator
- Analyzing High-NA Objective Lens
- Resolution Investigation for Microscope Objective Lenses by RayleighCriterion
展開 STED顯微鏡中Gaussian-Laguerre光束的聚焦
1.摘要
受激發射損耗（STED）顯微鏡利用在聚焦平面上一個極小的聚焦光斑產生超分辨率。這需要兩個聚焦光束。一個激發光束。另一個是損耗光束，能夠抵消出射的激發光束。在[P. T?r?k和P.R.T Monro，（2004年）]中，作者研究了通過聚焦高階Gaussian-Laguerre光束產生環形的PSF。 在VirtualLab Fusion中，這種高階Gaussian-Laguerre光束的聚焦可以直接建模和分析。
2.方案
VirtualLab Fusion 構建系統
1.系統構建模塊
2.組件連接器
幾何光學仿真
以光線追跡
1.結果：光線追跡
快速物理光學仿真
以場追跡
1.Focusing of Gaussian-Laguerre 光束
文件信息
展開 VirtualLab：受激發射損耗(STED)顯微鏡原理
摘要
受激發射損耗(STED)顯微鏡描述了一種常用的技術，以實現在生物應用的超分辨率。在這種方法中，兩束激光—一束正常，一束轉變成甜甜圈模式—被疊加到熒光樣品上。通過使用熒光過程的發射和損耗以及利用由此產生的飽和效應，與通常的顯微鏡技術(例如，寬視場顯微鏡)相比，后反射光顯示出更高的分辨率。在本文檔中，介紹了這種設備的基本設置。為了模擬飽和效應，在焦點區域采用等效孔徑。
任務說明
多重光源
螺旋相位板
探測器插件
參數運行
為了實現焦點區域的z-掃描，可以執行參數運行。使用此工具，用戶可以輕松改變整個光學系統的單個參數或一組參數。有關詳細信息，請參閱：
Usage of the Parameter Run Document
非時序建模
將通道配置模式切換設置為Manual Configuration后，用戶可以為系統中的每個表面指定為模擬打開哪些通道。運行模擬時，將對活動光路進行初步分析（通過所謂的Light Path Finder）。然后引擎將沿著這些光路將場追蹤到系統中存在的探測器。
Channel Setting for Non-Sequential Tracing
總結 – 組件…
系統觀感
發射&損耗激光
光在焦點區域中的傳播表明，來自損耗激光的光會產生環形光斑，其中中心孔徑小于發射激光的焦斑。由于兩個光束在目標上的熒光過程中競爭，這導致信號激光的有效光束尺寸更小。
3D STED 輪廓
注意：由于這個簡化的例子不包括實際的熒光效應，我們為了可視化目的對兩個激光束進行了歸一化。
受激發射損耗效應
為了近似飽和損耗的影響，我們在焦點位置對發射激光的結果應用了孔徑效應。
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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 前沿進展 | 多焦點光場顯微成像技術
撰稿人 |課題組供稿
論文題目 | Multi-focus light-field microscopy for high-speed large-volume imaging
作者 | 張億*、王昱靈*、王鳴瑞、郭鈺鐸、李欣陽、陳一帆、盧志、吳嘉敏?、季向陽?、戴瓊海?
完成單位 | 清華大學
研究背景
對高動態生物現象的三維可視化技術對于人們探索生命系統至關重要。在過去的幾十年里，研究者們開發了多種快速、高質量的體成像方法，其中光場顯微成像技術（light-field microscopy, LFM）由于其高并行性和低光毒性受到研究者的青睞。通過在光路中加入微透鏡陣列（microlens array, MLA），LFM可以在單次拍攝中對三維空間內的高維光信息進行編碼。通過配套的反解算法，可以以高保真度還原場景的三維信息。
展開 激光共聚焦顯微鏡測量技術在汽車工業上的應用
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。
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。在汽車工業中，非接觸式共聚焦測量技術精確地確定了氣缸運行缸孔表面、凸輪軸、連桿、涂層或金屬板在實驗室或生產過程中的表面結構質量。
1、激光焊接焊縫
利用三維線傳感器檢測激光焊接焊縫的質量，包括氣孔和砂眼等。此外，焊縫的完整性和一致性可以完全自動化檢測。如果軟件判定測量結果為不良，則需要重新焊接和檢測。通過這種方式，可以降低廢品率。
2、車身涂層表面(外觀)
涂漆和未涂漆的噴涂和未噴涂金屬片的表面外觀在微觀上是由微觀結構和波紋決定的。使用激光共聚焦顯微鏡可以用于測量事先定義的不同部位和不同生產工藝流程的車身表面并記錄單個波長范圍內的幅值。通過這些數據可以評估材料和制造條件的影響。一某個區域剖面的測量結果可以與汽車模型的設定值進行比較。
3、墊圈
激光共聚焦顯微鏡的測量速度比接觸式測量快數百倍。此外，共聚焦顯微系統以更高的精度對亞微米范圍的結構進行非接觸式測量。在短短幾分鐘內，不僅可以測量整個面板表面密封件的性能，還可以測量其與表面組成相關的各種數據點。
4、金屬板
通過軋制形成的油穴不僅可以用于儲油而且能夠改善金屬板成型性能。經過實踐檢驗的相關分析工具同樣適用于評估這些重要的功能性三維結構。除粗糙度評價標準外，還可以計算和評估表面封閉區域的微體積。應用拼接功能可以將測量范圍擴大到幾個毫米。
VT6000激光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。
展開 共聚焦顯微鏡——光伏產業制造智能化測量新技術
作為全尺寸鏈精密測量儀器制造商，為加快推進產業智能制造和現代化水平，有效提升光伏產業智能制造水平，中圖儀器VT6000共聚焦顯微鏡可以為太陽能行業實驗室和生產過程檢測需求服務，提供從二維到三維的多尺度檢測手段。
VT6000共聚焦顯微鏡以針孔共聚焦技術為原理，結合精密Z向掃描模塊、3D建模算法等對器件表面進行非接觸式掃描并建立表面3D圖像，對大坡度的產品有更好的成像效果，在滿足精度的情況下使用場景更具兼容性。
1.真彩圖像
配備了真彩相機并提供還原的3D真彩圖像，對細節的展現纖毫畢現；
2.結構簡單：
儀器整體由一臺輕量化的設備主機和電腦構成，控制單元集成在設備主機之內，亦可采用筆記本電腦驅動。
(1)采用全電動化設計，并可無縫銜接位移軸與掃描軸的切換，圖像視窗和分析視窗同界面的設計風格，實現了所見即所得的快速檢測效果。
(2)采用自研的電動鼻輪塔臺，并對軟件防撞設置與硬件傳感器防撞設置功能進行了優化，確保共聚焦顯微鏡在使用高倍物鏡僅不到1mm的工作距離時也能應對。
VT6000共聚焦顯微鏡測量全自動化、精度高、快速測量、處理數據便捷等優點，能對太陽能電池片微觀結構進行三維形貌重建：
1、能夠對電池板絨面這種表面反射率低且形貌復雜的樣品進行三維形貌重建，并由專用分析模塊自動獲取絨面上每個金字塔的體積，比表面積等信息，計算出單位面積金字塔數量和不同尺寸金字塔的比例。
2、對柵線進行快速檢測，軟件具備對視場內的柵線自動測量功能，能夠對掃描獲取的三維輪廓進行多剖面分析，計算出每個剖面的柵線高度及寬度尺寸。
新一代測量技術與光伏產業融合創新，非傳統光學、白光和激光掃描測量設備是越來越多用戶的選擇。
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