现代显微成像技术综述.doc

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1、现代显微成像技术综述摘要：概述了光学宽视场显微镜、共聚焦显微镜、超分辨率显微镜中所应用的现代显微成像技术，对各种传统和先进的显微成像原理进行了总结。光学宽视场显微镜最常用的显微技术有明场成像、暗场成像、相衬成像、偏光成像、微分干涉(DIC)成像、调制对比成像和荧光成像。相衬成像中根据不同的成像结构还有切趾相衬成像。微分干涉除了传统的偏振光照明还有圆偏振光照明(CDIC)和专用于塑料的微分干涉(PlasDIC)o共聚焦显微镜随着计算机技术和制造技术的发展而有了巨人的发展。除了传统的共聚焦荧光显微镜以外

2、，还有连续反斯托克斯拉曼散射(CARS)共聚焦、多光子共聚焦和白光共聚焦。超分辨率显微镜中主要介绍了受激辐射淬灭(STED)技术和紧随基态淬灭显微技术的单分子返回(GSDIM)技术。关键词：宽视场显微镜；共聚焦显微镜；超分辨率；显微成像技术中图分类号：0435文献标志码：Adoi:10.3969/j.issn.10055630.2015.06.017Abstract:Theimagingtechnologyinmodernmicroscopeforwidefieldmicroscope,confoc

3、almicroscopeandsuperresolutionmicroscopeisoutlinedhere.Themostfrequentlyusedtechnologyinthewidefieldmicroscopeisbrightfield,darkfield,phasecontrast,polarization,DIC,modulationcontrastandfluorescence.Inphasecontrast,thereisalsoapodizedphasecontrast.Inad

4、dition,DIC,CDICandPlasDICarealsopresented.Confocalmicroscopeisdevelopedgreatlywiththedevelopmentofcomputerandmanufacturetechnology.Besidesconventionalconfocalsystem,thepiincipleofcoherentantiStokesRamanscattering(CARS)confocal,multiphotoconfocal,whitec

5、onfocalarealsoexplainedindetail.Asforsuperresolutionmicroscope,theprincipleofstimulatedemissiondepletion(STED)且ndgroundstatedepletionmicroscopyfollowedbyindividualmoleculereturn(GSDIM)areclarified.Keywords：widefield；confocal；superresolution；microscopei

6、magingtechnology引言显微镜根据成像方式可以分为光学宽视场显微镜、共聚焦显微镜、体视显微镜[1]O光学宽视场显微镜和共聚焦显微镜更多地应用于生命科学研究，对成像的要求更高，而体视显微镜更多应用于工业领域，对数码化和人性化的要求更高[2]O本文主要阐述用于生命科学领域的显微成像技术，光学宽视场显微镜常用的显微技术有明场成像、暗场成像、相衬成像、偏光成像、微分干涉(DIC)成像、调制对比成像和荧光成像，共聚焦显微镜常用的显微技术有荧光、全反射、超分辨、多光子和口光共聚焦成像。1光学宽视场显

7、微镜在光学宽视场显微镜中的各种成像技术中，明场、暗场、偏光和荧光成像是为了使需要观察的标本结构可见，而相衬、微分干涉、调制对比成像是将标本结构屮的相位变化显现出来。很多情况下几种成像技术同时使用。1.1明场成像和暗场成像明场成像是最基本的显微成像技术，其他所有的成像技术都是以明场成像为基础的。明场成像光路如图1所示，光源通过集光镜和聚光镜聚焦到标本上，如果是临界照明，灯丝的像直接会聚到标本；如果是科勒照明,灯丝像会聚在聚光镜前焦面，由聚光镜再照射到标本上。透射过标木的光线由物镜收集在物镜后焦面上形成

8、光瞳的像，光瞳的像是相对于空I'可的成像光线角度的分布，现代显微镜中多用这个位置进行各种对比方式的变化。经过后焦而后，光线进入镜筒透镜，镜筒透镜将相对于空间的角度分布变换为相对于空间的位置分布，即在镜筒透镜的后焦血形成中间像面。现代显微镜中，在镜筒透镜形成中间像面之前，会利用Cmount镜头转接中间像面到摄像头上，从而实现数码成像，便于现代教学和研究。最后中间像面由目镜成像到眼睛的视网膜上，从而看到放大的像。暗场成像和明场成像只有照明光路有所区别。暗场成像是以超出物镜