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三维激光跟踪仪

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  • 【分享】三维显微激光拉曼光谱仪

    【分享】三维显微激光拉曼光谱仪

    三维显微激光拉曼光谱仪三维显微激光拉曼光谱仪装置Nanofinder30  Nanofinder30 三维显微激光拉曼光谱仪装置是日本首创,世界最初的分析装置。它能在亚微米到纳米范围内,测定物质化学状态的三维图像。它由共焦激光显微镜,压电陶瓷平台(或电动扫描器)和光谱仪组成。并能自选追加原子力显微镜和近场表面增强拉曼测定的功能。 最新测量数据[ 变形Si的应力测定]PDF刊登 用二维的平面分析来评价变形Si。空间分辨率130nm, 变形率0.01%(0.1cm偏移)。 半导体/电子材料(异状物,应力,化学组成,物理结构)薄膜/保护膜(DLC,涂料,粘剂)/界面层,液晶内部构造结晶体(单壁碳纳米管,纳米晶体)光波导回路,玻璃,光学结晶等的折射率变化生物学(DNA, 蛋白质, 细胞 组织等) 以亚微米级分辨率和三维图像,能分析物质的化学结合状态空间分辨率200nm(三维共焦点模式),50nm(二维TERS模式)能同时测定光谱图像(拉曼/萤光/光致荧光PL),共焦显微镜图像,扫描探针显微镜图像(AFM/STM)和近场表面增强拉曼图像(SERS)能高速度,高灵敏度地测定样品(灵敏度:与原来之比10倍以上)不需要测定前样品处理,在空气中能进行非破坏测定全自动马达传动系统的作用,测定简单 共焦显微镜模式不能识别结晶缺陷,然而光致荧光(PL)模式却能清楚地测到结晶缺陷 共焦激光显微镜模式的形状测定 光谱窗 560 nm 用光致荧光(PL)模式测到的结晶缺陷的光谱图像(560nm的三维映像) 用AFM和共焦显微拉曼法同时测定CNT,能判定它的特性 (金属,半导体)和纯度。 同时测定单壁碳纳米管(CNT)的原子力显微镜(AFM) 形貌图像和拉曼光谱图像的例子 :拉曼光谱: 激光488nm,功率1.5mW,曝光时间2 sec,物镜100×Oil, NA=1.35, 积分时间100 sec (AFM和拉曼图像测定时) AFM形貌图像(右上)表示了单壁碳纳米管混合物的各种形状结构。图像中用数字1到8来表示其不同形状。数字1-6测得了拉曼光谱(上图所示),判定为半导体CNT。但7-8测不到拉曼光谱,所以不是半导体CNT,而可能是金属CNT(可用He-Ne激光633nm验证)。最上面表示了RBM(173cm-1), G-band(1593cm-1)及D-band(1351cm-1)的拉曼光谱图像 综合激光器和光谱分析系统的长处,坚固耐用的复合设计,卓越的仪器安定性,是纳米技术测定装置中的杰出产品。 ※日本纳米技术2004大奖“评价和测量部门”得奖. ※日本第16届中小企业优秀技术和新产品奖 “优良奖”得奖. 光学器件配置图Nanofinder30 [img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/12/200812071751_122565_1634361_3.jpg[/img][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2008/12/200812071751_122566_1634361_3.jpg[/img][~122567~][~122568~]

  • 成都地区有使用激光共聚焦显微及三维光学轮廓仪的吗?

    成都地区有使用激光共聚焦显微及三维光学轮廓仪的吗?想测量一下激光烧蚀后的深度及形貌。感兴趣的可以用这两种仪器测量一下SPARK-OES烧蚀坑的深度及形貌,分析一下烧蚀形貌的特点。最好 估算一下烧蚀的样品量,与大家分享一下。

  • 【资料】工业应用中的三维几何测量仪器

    机床是制造业的母机,数控机床是机床产品的先进技术体现,特别是高档数控技术是装备制造业现代化的核心技术,是国家工业发展水平、综合国力的直接体现,此次展会汇集了当今世界机床发展和先进制造技术的最新成果,全面展示了我国数控机床产业近几年来高速发展的最新产品和技术。作为数控技术的重要环节——测量设备,在这次展会上展出了一批新技术、新产品,体现了当今测试计量技术发展动向和特点。 测量精度高  随着现代科技向高精度方向发展,机床作为装备工业的基础发展更应超前,而测量设备更由传统的微米、亚微米精度向着纳米量级精度方向发展。随着超精密加工技术的需要,数控精度愈来愈高,对测量设备的精度要求更高,这次展会展示了一批纳米量级的测量设备,除各种激光干涉仪外,光栅测量技术也达到纳米量级。如海德汉的LIP382超高精度直线光栅尺,其测量步距可以达到1nm。基于测量技术的发展,纳米量级的机床成为现实,如上海机床厂展出的纳米级精密微型数控磨床成为展会的一个亮点。测量速度高  现代制造业进行的是大规模、大批量、专业化生产,需要多参数、实时在线测量,故要求测试仪器的测量速度高、设备轻便、操作界面直观。如激光干涉测量技术作为精密测量的一种重要方法,各种激光干涉测量系统向着轻巧、便携、高测速的方向发展。雷尼绍XL-80干涉仪款型小巧,可提供4m/s最大的测量速度和50kHz记录速率,可实现1nm的分辨率;激光跟踪仪可实现快速数据采集与处理,有利于测量精度的提高。各种影像测量设备利用触摸屏可以方便直观地实现特征尺寸的测量。三维测量多样化  三维测量技术向着高精度、轻型化、现场化的方向发展。传统基于直角坐标的三坐标测量机经过50年的发展,其技术愈加成熟,测量更加快捷,功能更加强大。这次参展的国内外数十家坐标测量机生产厂商,各具特色,特别是国内很多厂家推出实用廉价的各种三坐标测量机,说明三坐标测量技术在我国已经走向全面实用化、特色化发展的道路。除直角坐标测量系统外,极坐标测量仪器体现出自身独特的优势,如FARO、ROMER等厂家生产的激光跟踪仪对大尺寸结构的装备现场具有方便灵活的特点。对于小尺寸测量,FARO、ROMER等生产的关节臂测量机因其低廉的成本、较高的精度、现场方便的操作等优势,在汽车等行业展现出广阔的应用前景。测量智能化  测量设备借助于计算机技术向着智能化、虚拟化的方向进一步发展。测量仪器的虚拟化、接口的标准化以及测量软件的模块化,加速了测量技术的发展,使测量仪器的应用更加方便、直观、智能。根据测量需求以及测量对象的不同,可基于同一软件平台使用不同的仪器协同工作,采用不同的测量软件模块,实现了广普测量仪器的网络化、协同化,提高了测量的自动化水平。在这次展会上,国内一些独立的测量软件公司进行了参展,对于测量设备的智能化、网络化具有推动作用。  这次展会展示了当今工业测量设备的新技术、新产品。但也同时看到,我国在测量仪器制造特别是高精度仪器制造方面缺乏自主创新的成果,一些高精度测量仪器在国内还没有相关单位能够生产。通过这次展会,对推动我国几何量测量设备的发展具有实际意义。

  • 三维光声层析成像系统介绍

    [b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/lois-3d.html]三维光声层析成像系统[/url][/b]是全球首个[b]体积光声层析成像仪[/b]器,提供[b]三维的组织模拟幻影[/b],包括小动物以及其他在成像模块中的组织图像。三维光声层析成像系统lois-3d是最早根据[b]体积光声层析成像技[/b]术描绘吸收的光能生产综合信息(血液分布及其氧)的系统,提供极其丰富的互补解剖和功能的三维光声图像。[img=三维光声层析成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/LOIS-3D-optoacoustic-tomography.JPG[/img]该三维光声层析成像系统的成像模块被设计成三度扫描,通过研究对象(在临床前研究系统)或模块本身(在临床乳房成像系统)的360度旋转。视频在左边绘制显示成像模块设计的基础激光光声成像系统,lois-3d。它无探针准线快速扫描最佳,而且提供了一个用于小动物活动的灵活的小控制台。三维光声层析成像系统:[url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/lois-3d.html[/url]

  • 【资料】激光共聚焦扫描显微镜一些介绍

    激光共聚焦扫描显微镜简介一、 激光共聚焦显微镜的基本组成激光扫描共聚焦显微镜(laser scanning confocal microscope LSCM)是20世纪80年代发展起来的一项具有划时代意义的高科技新产品,是当今世界最先进的细胞生物学分析仪器。激光共聚焦显微镜利用激光作为光源,在传统光学显微镜基础上采用共轭聚焦的原理和装置,以及通过针孔的选择和PMT的收集,并带有一套对其所观察到的对象进行数字图像分析处理的系统软件。与传统光学显微镜相比,它具有更高的分辨率,实现多重荧光的同时观察并可形成清晰的三维图象等优点。所以它问世以来在生物学的研究领域中得到了广泛应用。激光共聚焦显微镜主要有四部分组成:1、显微镜光学系统。2、扫描装置。3、激光光源。4、检测系统。整套仪器由计算机控制,各部件之间的操作切换都可在计算机操作平台界面中方便灵活地进行。1.1 显微镜光学系统  显微镜是LSCM的主要组件,它关系到系统的成象质量。显微镜光路以无限远光学系统可方便地在其中插人光学选件而不影响成象质量和测量精度。物镜应选取大数值孔径平场复消色 差物镜,有利于荧光的采集和成象的清晰。物镜组的转换,滤色片组的选取,载物台的移动调节,焦平面的记忆锁定都应由计算机自动控制。1.2 扫描装置  LSCM使用的扫描装置在生物领域一般为镜扫描。由于转镜只需偏转很小角度就能涉及很大的扫描范围,图象采集速度大大提高,512×512画面每秒可达4帧以上,有利于那些寿命短的离子作荧光测定。扫描系统的工作程序由计算机自动控制。1.3 激光光源  LSCM使用的激光光源有单激光和多激光系统。多激光器系统在可见光范围使用多谱线氩离子激光器,发射波长为457nm、488nm和514nm的蓝绿光,氦氖绿激光器提供发射波长为543nm的绿光,氦氖红激光器发射波长为633nm的红光,新的405nm半导体激光器的出现可以提供近紫外谱线,但是小巧便宜而且维护简单。1.4 检测系统  LSCM为多通道荧光采集系统,一般有三个荧光通道和一个透射光通道,能升级到四个荧光通道,可对物体进行多谱线激光激发,样品发射荧光的探测器为感光灵敏度高的光电倍增管PMT,配有高速12位A/D转换器,可以做光子计数。PMT前设置针孔,由计算机软件调节针孔大小,光路中设有能自动切换的滤色片组,满足不同测量的需要,也有通过光栅或棱镜分光后进行光谱扫描功能的设置。二、激光共聚焦显微镜的特点以及在生物领域的应用传统光学显微镜相比,激光共聚焦显微镜具有更高的分辨率,实现多重荧光的同时观察并可形成清晰的三维图象等优点,在对生物样品的观察中,激光共聚焦显微镜有如下优越性:1、对活细胞和组织或细胞切片进行连续扫描,可获得精细的细胞骨架、染色体、细胞器和细胞膜系统的三维图像。2、 可以得到比普通荧光显微镜更高对比度、高解析度图象、同时具有高灵敏度、杰出样品保护。3、***图象的获得,如7 维图象(XYZaλIt): xyt 、xzt 和xt 扫描,时间序列扫描旋转扫描、区域扫描、光谱扫描、同时方便进行图像处理。 4、细胞内离子荧光标记,单标记或多标记,检测细胞内如PH和钠、钙、镁等离子浓度的比率测定及动态变化。5、荧光标记探头标记的活细胞或切片标本的活细胞生物物质,膜标记、免疫物质、免疫反应、受体或配体,核酸等观察;可以在同一张样品上进行同时多重物质标记,同时观察; 6、对细胞检测无损伤、精确、准确、可靠和优良重复性;数据图像可及时输出或长期储存。 由于共聚焦显微镜的以上优点,激光共聚焦显微镜在以下研究领域中应用较为广泛:1、细胞生物学:如:细胞结构、细胞骨架、细胞膜结构、流动性、受体、细胞器结构和分布变化、细胞凋亡机制;各种细胞器、结构性蛋白、DNA、RNA、酶和受体分子等细胞特异性结构的含量、组分及分布进行定量分析;DNA、RNA含量、利用特定的抗体对紫外线引起的DNA损伤进行观察和定量;分析正常细胞和癌细胞细胞骨架与核改变之间的关系;细胞黏附行为等 2、生物化学:如:酶、核酸、受体分析、荧光原位杂交、杂色体基因定位等,利用共聚焦技术可以取代传统的核酸印迹染交等技术,进行基因的表达检测,使基因的转录、翻译等检测变的更加简单、准确。3、药理学:如:药物对细胞的作用及其动力学;药物进入细胞的动态过程、定位分布及定量 4、生理学、发育生物学:如:膜受体、离子通道、离子含量、分布、动态;动物发育以及胚胎的形成,骨髓干细胞的分化行为;细胞膜电位的测量.荧光漂白恢复(FRAP)、荧光漂白丢失(FLIP)的测量等。 5、遗传学和组胚学:如:细胞生长、分化、成熟变化、细胞的三维结构、染色体分析、基因表达、基因诊断; 6、神经生物学:如:神经细胞结构、神经递质的成分、运输和传递; 7、微生物学和寄生虫学:如:细菌、寄生虫形态结构; 8、病理学及病理学临床应用:如:活检标本的快速诊断、肿瘤诊断、自身免疫性疾病的诊断; 9、免疫学、环境医学和营养学。如:免疫荧光标记(单标、双标或三标)的定位,细胞膜受体或抗原的分布,微丝、微管的分布、两种或三种蛋白的共存与共定位、蛋白与细胞器的共定位;对活细胞中的蛋白质进行准确定位及动态观察可实时原位跟踪特定蛋白在细胞生长、分裂、分化过程中的时空表达,荧光能量共转移(FRET)。

  • 【分享】激光雷达/激光探测及测距系统

    【分享】激光雷达/激光探测及测距系统

    激光雷达可以按照所用激光器、探测技术及雷达功能等来分类。目前激光雷达中使用的激光器有二氧化碳激光器,Er:YAG激光器,Nd:YAG激光器,喇曼频移Nd:YAG激光器、GaAiAs半导体激光器、氦-氖激光器和倍频Nd:YAG激光器等。其中掺铒YAG激光波长为2微米左右,而GaAiAs激光波长则在0.8-0.904微米之间。根据探测技术的不同,激光雷达可以分为直接探测型和相干探测型两种。其中直接探测型激光雷达采用脉冲振幅调制技术(AM),且不需要干涉仪。相干探测型激光雷达可用外差干涉,零拍干涉或失调零拍干涉,相应的调谐技术分别为脉冲振幅调制,脉冲频率调制(FM)或混合调制。按照不同功能,激光雷达可分为跟踪雷达,运动目标指示雷达,流速测量雷达,风剪切探测雷达,目标识别雷达,成像雷达及振动传感雷达。激光雷达最基本的工作原理与无线电雷达没有区别,即由雷达发射系统发送一个信号,经目标反射后被接收系统收集,通过测量反射光的运行时间而确定目标的距离。至于目标的径向速度,可以由反射光的多普勒频移来确定,也可以测量两个或多个距离,并计算其变化率而求得速度,这是、也是直接探测型雷达的基本工作原理。由此可以看出,直接探测型激光雷达的基本结构与激光测距机颇为相近。相干探测型激光雷达又有单稳与双稳之分,在所谓单稳系统中,发送与接收信号共同在所谓单稳态系统中,发送与接收信号共用一个光学孔径。并由发射/接收(T/R)开头隔离。T/R开关将发射信号送往输出望远镜和发射扫描系统进行发射,信号经目标反射后进入光学扫描系统和望远镜,这时,它们起光学接收的作用。T/R开关将接收到的辐射送入光学混频器,所得拍频信号由成像系统聚焦到光敏探测器,后者将光信号变成电信号,并由高通滤波器将来自背景源的低频成分及本机振荡器所诱导的直流信号统统滤除。最后高频成分中所包含的测量信息由信号和数据处理系统检出。双稳系统的区别在于包含两套望远镜和光学扫描部件,T/R开关自然不再需要,其余部分与单稳系统的相同。美国国防部最初对激光雷达的兴趣与对微波雷达的相似,即侧重于对目标的监视、捕获、跟踪、毁伤评(SATKA)和导航。然而,由于微波雷达足以完成大部分毁伤评估和导航任务,因而导致军用激光雷达计划集中于前者不能很好完成的少量任务上,例如高精度毁伤评估,极精确的导航修正及高分辨率成像。较早出现的一种激光雷达称为“火池”,它是由美国麻省理工学院的林肯实验室投资,于60年代末研制的。70年代初,林肯实验室演示了火池雷达精确跟踪卫星,获得多普勒影像的能力。80年代进行的实验证明,这种CO2激光雷达可以穿透某些烟雾,识破伪装,远距离捕获空中目标和探测化学战剂。发展到80年代末的火池激光雷达,采用一台高稳定CO2激光振荡器作为信号源,经一台窄带CO2激光放大器放大,其频率则由单边带调制器调制。另有工作于蓝-绿波段的中功率氩离子激光与上述雷达波束复合,用于对目标进行角度跟踪,而雷达波束的功能则是收集距离――多普勒影像,实时处理并加以显示。两束波均由一个孔径为1.2M的望远镜发射并接收。据报道,美国战略防御局和麻省理工学院的研究人员于1990年3月用上述装置对一枚从弗吉尼亚大西洋海岸发射的探空火箭进行了跟踪实验。在二级点火后6分钟,火箭进入亚轨道,即爬升阶段,并抛出其有效负载,即一个形状和大小均类似于弹道导弹再入飞行器的可充气气球。该气球有气体推进器以提供与再入飞行器和诱饵的物理结构相一致的动力学特性。目标最初由L波段跟踪雷达和X波段成像雷达进行跟踪。并将这些雷达传感器取得的数据交给火池激光雷达,后者成功地获得了距离约800千米处目标的像。[~116966~][~116967~][~116968~][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701191651_624049_1602049_3.jpg[/img]

  • 简谈激光共聚焦显微镜

    [url=http://www.leica-microsystems.com/cn/%E4%BA%A7%E5%93%81/%E5%85%B1%E8%81%9A%E7%84%A6%E6%98%BE%E5%BE%AE%E9%95%9C/]激光共聚焦显微镜[/url]用于对样品(如贴片细胞)进行荧光成像,一般具有几条不同波长的激光作为激发光,研究人员可根据自身不同的实验需要来选择合适的激光进行荧光成像。共聚焦显微镜相对于传统的荧光显微镜具有极大的优势。首先,激光共聚焦显微镜具有极高的层切能力,可以对样品进行三维成像。与普通荧光显微镜不同,共聚焦显微镜可以对待观察样品的某一平面清晰成像,通过改变样品的垂直位置对样品的不同平面进行依次成像,还可对样品的特定平面进行实时动态成像。其次,共聚焦显微镜相对于传统的荧光显微镜具有极高的分辨率,基本达到了光学显微镜分辨率的理论极限。再次,由于激光共聚焦显微镜基于单点扫描的成像模式,因此可以在此基础上开发出其他传统荧光显微镜不能达成的技术,如荧光漂白恢复技术,荧光相关光谱技术等。共聚焦显微镜在生物学和化学领域具有极其广阔的应用,如对样品的荧光信号进行定性定量分析,对组织样品进行三维结构观察等。

  • 激光共聚焦显微镜系统的原理和应用

    激光共聚焦显微镜系统的原理和应用激光扫描共聚焦显微镜是二十世纪80年代发展起来的一项具有划时代的高科技产品,它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,利用计算机进行图像处理,把光学成像的分辨率提高了30%--40%,使用紫外或可见光激发荧光探针,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像,在亚细胞水平上观察诸如Ca2+ 、PH值,膜电位等生理信号及细胞形态的变化,成为形态学,分子生物学,神经科学,药理学,遗传学等领域中新一代强有力的研究工具。激光共聚焦成像系统能够用于观察各种染色、非染色和荧光标记的组织和细胞等,观察研究组织切片,细胞活体的生长发育特征,研究测定细胞内物质运输和能量转换。能够进行活体细胞中离子和PH值变化研究(RATIO),神经递质研究,微分干涉及荧光的断层扫描,多重荧光的断层扫描及重叠,荧光光谱分析荧光各项指标定量分析荧光样品的时间延迟扫描及动态构件组织与细胞的三维动态结构构件,荧光共振能量的转移的分析,荧光原位杂交研究(FISH),细胞骨架研究,基因定位研究,原位实时PCR产物分析,荧光漂白恢复研究(FRAP),胞间通讯研究,蛋白质间研究,膜电位与膜流动性等研究,完成图像分析和三维重建等分析。一.激光共聚焦显微镜系统应用领域:涉及医学、动植物科研、生物化学、细菌学、细胞生物学、组织胚胎、食品科学、遗传、药理、生理、光学、病理、植物学、神经科学、海洋生物学、材料学、电子科学、力学、石油地质学、矿产学。二.基本原理传统的光学显微镜使用的是场光源,标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射或散射光的干扰;激光扫描共聚焦显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描,标本上的被照射点,在探测针孔处成像,由探测针孔后的光点倍增管(PMT)或冷电耦器件(cCCD)逐点或逐线接收,迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的,焦平面上的点同时聚焦于照明针孔和发射针孔,焦平面以外的点不会在探测针孔处成像,这样得到的共聚焦图像是标本的光学横断面,克服了普通显微镜图像模糊的缺点。三.应用范围:细胞形态学分析(观察细胞或组织内部微细结构,如:细胞内线粒体、内质网、高尔基体、微管、微丝、细胞桥、染色体等亚细胞结构的形态特征;半定量免疫荧光分析);荧光原位杂交研究;基因定位研究及三维重建分析。1.细胞生物学:细胞结构、细胞骨架、细胞膜结构、流动性、受体、细胞器结构和分布变化2.生物化学:酶、核酸、FISH(荧光原位杂交)、受体分析3.药理学:药物对细胞的作用及其动力学4.生理学:膜受体、离子通道、细胞内离子含量、分布、动态5.神经生物学:神经细胞结构、神经递质的成分、运输和传递、递质受体、离子内外流、神经组织结构、细胞分布6.微生物学和寄生虫学:细菌、寄生虫形态结构7.病理学及临床应用:活检标本诊断、肿瘤诊断、自身免疫性疾病诊断、HIV等8.遗传学和组胚学:细胞生长、分化、成熟变化、细胞的三维结构、染色体分析、基因表达、基因诊断四.激光共聚焦显微镜在医学领域中的应用A.在细胞及分子生物学中的应用1.细胞、组织的三维观察和定量测量2.活细胞生理信号的动态监测3.粘附细胞的分选4.细胞激光显微外科和光陷阱功能5.光漂白后的荧光恢复6.在细胞凋亡研究中的应用B.在神经科学中的应用1.定量荧光测定2.细胞内离子的测定3.神经细胞的形态观察C.在耳鼻喉科学中的应用1.在内耳毛细胞亚细胞结构研究上的应用2.激光扫描共聚焦显微镜的荧光测钙技术在内耳毛细胞研究中的应用3.激光扫描共聚焦显微镜在内耳毛细胞离子通道研究上的应用4.激光扫描共聚焦显微镜在嗅觉研究中的应用D.在肿瘤研究中的应用1. 定量免疫荧光测定2. 细胞内离子分析3. 图像分析:肿瘤细胞的二维图像分析4. 三维重建 E.激光扫描共聚焦显微镜在内分泌领域的应用1. 细胞内钙离子的测定2. 免疫荧光定位及免疫细胞化学研究3. 细胞形态学研究:利用激光扫描共聚焦显微镜 F.在血液病研究中的应用1. 在血细胞形态及功能研究方面的应用2. 在细胞凋亡研究中的应用 G.在眼科研究中的应用1. 利用激光扫描共聚焦显微镜观察组织、细胞结构2. 集合特殊的荧光染色在活体上观察角膜外伤修复中细胞移行及成纤维细胞的出现3. 利用激光扫描共聚焦显微镜观察视网膜中视神经细胞的分布以及神经原的树枝状形态4. 三维重建H. 激光扫描共聚焦显微镜在肾脏病中的应用可以系统观察正常人肾小球系膜细胞的断层扫描影像及三维立体影像水平,使图像更加清晰,从计算机分析系统可从外观到内在结构,从平面到立体,从静态到动态,从形态到功能几个方面对系膜细胞的认识得到提高。

  • 激光共聚焦显微镜系统的原理和应用(光学)

    激光共聚焦显微镜系统的原理和应用激光扫描共聚焦显微镜是二十世纪80年代发展起来的一项具有划时代的高科技产品,它是在荧光显微镜成像基础上加装了激光扫描装置,利用计算机进行图像处理,把光学成像的分辨率提高了30%--40%,使用紫外或可见光激发荧光探针,从而得到细胞或组织内部微细结构的荧光图像,在亚细胞水平上观察诸如Ca2+ 、PH值,膜电位等生理信号及细胞形态的变化,成为形态学,分子生物学,神经科学,药理学,遗传学等领域中新一代强有力的研究工具。激光共聚焦成像系统能够用于观察各种染色、非染色和荧光标记的组织和细胞等,观察研究组织切片,细胞活体的生长发育特征,研究测定细胞内物质运输和能量转换。能够进行活体细胞中离子和PH值变化研究(RATIO),神经递质研究,微分干涉及荧光的断层扫描,多重荧光的断层扫描及重叠,荧光光谱分析荧光各项指标定量分析荧光样品的时间延迟扫描及动态构件组织与细胞的三维动态结构构件,荧光共振能量的转移的分析,荧光原位杂交研究(FISH),细胞骨架研究,基因定位研究,原位实时PCR产物分析,荧光漂白恢复研究(FRAP),胞间通讯研究,蛋白质间研究,膜电位与膜流动性等研究,完成图像分析和三维重建等分析。一.激光共聚焦显微镜系统应用领域:涉及医学、动植物科研、生物化学、细菌学、细胞生物学、组织胚胎、食品科学、遗传、药理、生理、光学、病理、植物学、神经科学、海洋生物学、材料学、电子科学、力学、石油地质学、矿产学。二.基本原理传统的光学显微镜使用的是场光源,标本上每一点的图像都会受到邻近点的衍射或散射光的干扰;激光扫描共聚焦显微镜利用激光束经照明针孔形成点光源对标本内焦平面的每一点扫描,标本上的被照射点,在探测针孔处成像,由探测针孔后的光点倍增管(PMT)或冷电耦器件(cCCD)逐点或逐线接收,迅速在计算机监视器屏幕上形成荧光图像。照明针孔与探测针孔相对于物镜焦平面是共轭的,焦平面上的点同时聚焦于照明针孔和发射针孔,焦平面以外的点不会在探测针孔处成像,这样得到的共聚焦图像是标本的光学横断面,克服了普通显微镜图像模糊的缺点。三.应用范围:细胞形态学分析(观察细胞或组织内部微细结构,如:细胞内线粒体、内质网、高尔基体、微管、微丝、细胞桥、染色体等亚细胞结构的形态特征;半定量免疫荧光分析);荧光原位杂交研究;基因定位研究及三维重建分析。1.细胞生物学:细胞结构、细胞骨架、细胞膜结构、流动性、受体、细胞器结构和分布变化2.生物化学:酶、核酸、FISH(荧光原位杂交)、受体分析3.药理学:药物对细胞的作用及其动力学4.生理学:膜受体、离子通道、细胞内离子含量、分布、动态5.神经生物学:神经细胞结构、神经递质的成分、运输和传递、递质受体、离子内外流、神经组织结构、细胞分布6.微生物学和寄生虫学:细菌、寄生虫形态结构7.病理学及临床应用:活检标本诊断、肿瘤诊断、自身免疫性疾病诊断、HIV等8.遗传学和组胚学:细胞生长、分化、成熟变化、细胞的三维结构、染色体分析、基因表达、基因诊断四.激光共聚焦显微镜在医学领域中的应用A.在细胞及分子生物学中的应用1. 细胞、组织的三维观察和定量测量2. 活细胞生理信号的动态监测3. 粘附细胞的分选4. 细胞激光显微外科和光陷阱功能5. 光漂白后的荧光恢复6. 在细胞凋亡研究中的应用B.在神经科学中的应用1. 定量荧光测定2. 细胞内离子的测定3. 神经细胞的形态观察C.在耳鼻喉科学中的应用1. 在内耳毛细胞亚细胞结构研究上的应用2. 激光扫描共聚焦显微镜的荧光测钙技术在内耳毛细胞研究中的应用3. 激光扫描共聚焦显微镜在内耳毛细胞离子通道研究上的应用4. 激光扫描共聚焦显微镜在嗅觉研究中的应用D.在肿瘤研究中的应用1. 定量免疫荧光测定2. 细胞内离子分析3. 图像分析:肿瘤细胞的二维图像分析4. 三维重建 E.激光扫描共聚焦显微镜在内分泌领域的应用1. 细胞内钙离子的测定2. 免疫荧光定位及免疫细胞化学研究3. 细胞形态学研究:利用激光扫描共聚焦显微镜 F.在血液病研究中的应用1. 在血细胞形态及功能研究方面的应用2. 在细胞凋亡研究中的应用 G.在眼科研究中的应用1. 利用激光扫描共聚焦显微镜观察组织、细胞结构2. 集合特殊的荧光染色在活体上观察角膜外伤修复中细胞移行及成纤维细胞的出现3. 利用激光扫描共聚焦显微镜观察视网膜中视神经细胞的分布以及神经原的树枝状形态4. 三维重建H. 激光扫描共聚焦显微镜在肾脏病中的应用可以系统观察正常人肾小球系膜细胞的断层扫描影像及三维立体影像水平,使图像更加清晰,从计算机分析系统可从外观到内在结构,从平面到立体,从静态到动态,从形态到功能几个方面对系膜细胞的认识得到提高。北京中科研域科技有限公司(蔡司显微镜代理商)地址:北京市朝阳区建国路15号院甲1号北岸1292,一号楼406室联系人:张辉13911188977 邮编:100024电话:010-57126588 传真:010-85376588E-mail:[email=zhs_8000@126.com][color=#0365bf]zhs_8000@126.com[/color][/email]

  • 大型铸件和模具质量检测-非接触三维光学测量技术(摄影测量)

    大型铸件和模具质量检测-非接触三维光学测量技术(摄影测量)

    联系人:吕红明联系方式:13812688974qq:9858592441 XTDP三维光学摄影测量系统1.1 系统介绍 http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607191113_601128_3024107_3.pnghttp://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607191113_601129_3024107_3.png 图:XTDP系统硬件 图:系统软件界面XTDP三维光学摄影测量系统,使用普通单反相机(非量测相机),通过多幅二维照片,基于工业近景摄影测量原理,重建工件表面关键点三维坐标。用于对中型、大型(几米到几十米)物体的关键点进行三维测量。与传统三座标测量仪相比,没有机械行程限制,不受被测物体的大小、体积、外形的限制,能够有效减少累积误差,提高整体三维数据的测量精度。可以代替传统的激光跟踪仪、关节臂、经纬仪等,而且没有繁琐的移站问题,方便大型工件测量。系统主要由高性能单反相机、编码标志点、非编码标志点、标尺、计算机及检测分析软件等组成。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2016/07/201607191113_601130_3024107_3.png图:摄影测量原理1.2 系统特色l 国内首个自主研发的工业近景摄影测量系统l 高精度的相机标定算法,适用于多种数码相机l 自主知识产权的核心算法,达到国外先进水平l 测量范围大:可测量0.3m~30m范围的物体l 测量精度高:最高精度可达±0.015mm/ml 测量速度快:拍照方便快速,计算速度快,测量结果三维可视化l 具备CAD数模对比模块,可用于质量检测l 具备静态变形测量模块,可测量工件变形数据l 操作方便:设备不需要事先校正,使用方便,对操作人员无特殊要求l 适应性强:不受环境及测量范围限制,可在车间或工业现场测量l 便携式设计:设备轻便,单人可携带外出开展测量工作1.3 系统功能系统采用近景摄影测量技术,在被测物体上放置编码点及非编码点,通过单反相机围绕被测物体拍摄多张被测物图像,快速检测被测物表面关键的三维坐标、三维位移数据,测量结果三维彩色显示。系统功能主要包括基本测量功能、变形测量功能、数模对比功能、分析报告功能等。具体功能如下:(1)基本测量功能:测量幅面:支持几十厘米到几十米的测量幅面测量相机:支持多种单反、工业相机图像计算※相机数目:支持单个相机或多个相机图像同时计算,提高大型工件的测量效率※相机标定:软件具备相机自标定功能,支持多种相机镜头畸变模型计算模式:具备自动计算和自定义计算两种模式,方便用户灵活操作※标志点类型:支持10、12、15位编码点,支持黑底白点、白底黑点,更多类型可定制※变形测量功能:通过多次测量不同变形状态下的观测标志点三维坐标,可以进行关键点三维变形偏差计算和色谱图分析※数模对比功能:可以对被测工件与CAD数模进行三维几何形状比对测量结果:包含三维坐标、三维位移等数据,测量结果三维显示显示设置:三维显示可灵活设置,包括颜色,尺寸等,可显示相机三维位置※厚度补偿:具备编码点及非编码点厚度自动补偿功能多工程测量:系统软件支持多工程计算、显示及分析※多核加速:多核CPU并行运算,提高系统解算速度支持系统:同时支持32位、64位系统(2)变形测量功能:参考模式:基准状态可任意设置,可以是首个状态或者中间状态对齐模式:支持ID转换、相对关系转换、手动转换等多种状态对齐模式搜索深度:支持任意指定标志点搜索半径及搜索深度,提高标志点追踪稳定性分析模式:支持多观察域分析,观察域自由选择测量结果:包含X,Y,Z三维位移分量及总位移E结果显示:位移测量结果在三维视图和图像中以射线和色谱形式绘制,真实表达三维点的变形与运动,显示效果可灵活设置(3)数模对比功能:※数模导入:支持stl,iges,step等多种数模文件格式※分析模式:支持多观察域分析,观察域自由选择检测结果:包含X,Y,Z三维偏差分量及总偏差E结果显示:三维彩色矢量箭头直观显示偏差结果,显示效果可灵活设置(4)分析报告功能:坐标转换功能:321转换、参考点拟合、全局点转换、矩阵转换等多种坐标转换功能※元素创建功能:三维点、线、面、圆、槽孔、矩形孔、球、圆柱、圆锥※分析创建功能:点点距离、点线距离、点面距离、线线夹角、线面夹角、面面夹角屏幕截图功能:具备二维图像及三维图像截图功能,截图自动插入报告数据输出功能:测量结果及分析结果输出成报表,支持TXT,XLS,DOC文件的输出(5)扩展接口※系统扩展:可配合XTOM型三维光学面扫描系统使用,提高大型工件的拼接精度1.4 技术指标 指标名称技术指标1. 核心技术工业近景摄影测量2. ※测量结果三维坐标、三维位移3. 测量幅面支持几十厘米到几十米的测量幅面4. 测量相机支持多种单反、工业相机图像计算5. ※相机数目支持单个相机或多个相机图像同时计算,提高大型工件的测量效率6. 相机标定软件自标定,支持多种相机镜头畸变模型7. 测量精度最高±0.015mm/m8. ※标志点类型支持10、12、15位编码点,支持黑底白点、白底黑点,更多类型可定制9. ※静态变形分析通过多次测量不同变形状态下的观测标志点三维坐标,可以进行关键点三维变形偏差计算和色谱图分析;位移测量结果在三维视图中以射线和色谱形式绘制,真实表达三维点的变形与运动10. ※三维数模对比可以对被测工件与CAD数模进行三维几何形状比对,快速方便地进行大型工件的产品外形质量的检测支持stl,iges,step等多种数模文件格式,对比结果三维彩色显示11. ※厚度补偿功能具备编码点及非编码点厚度自动补偿功能12. ※坐标转换功能321转换、参考点拟合、全局点转换、矩阵转换等多种坐标转换功能13. ※元素创建功能可以创建三维点、线、面、圆、槽孔、矩形孔、球、圆柱、圆锥等多种三维元素14. ※分析创建功能可以创建点点距离、点线距离、点面距离、线线夹角、线面夹角、面面夹角等多种分析15. ※多核加

  • 【原创大赛】三维原子探针试样制备流程

    【原创大赛】三维原子探针试样制备流程

    APT(atom probe tomography)技术是目前定量分析纳米尺度不同元素原子分布最微观的先进技术。图1是三位原子探针工作原理示意图,如图所示,采集数据时,样品分析室必须达到超高真空(一般小于10[sup]-8[/sup]Pa的真空度),然后将样品冷却至低温(20-80K,取决于样品性质),以减小样品中原子的热振动。样品作为阳极接入1-15KV正高压,使样品尖端原子处于待电离状态。在样品尖端叠加脉冲电压或脉冲激光后,其表面原子就会电离并蒸发。用飞行时间质谱仪(time of flight, TOF)测定蒸发离子的质量/电荷比值,从而得到该离子的质谱峰以确定其元素种类。用位置敏感探头记录飞行离子在样品尖端表面的二维坐标,通过离子在纵向的逐层累积,确定该离子的纵向坐标,进而给出不同元素原子的三维空间分布图像。图1为上海大学三维原子探针仪器示意图。[align=center][img=,515,315]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707051546_01_2423358_3.png[/img][/align][align=center][b]图1 三维原子探针实验仪器图[/b][/align]APT式样的制备要求也很高,具体如下:首先,利用电火花线切割将片状样品加工成0.5mm×0.5mm×15mm的棒状样品。采用两次普通电解抛光的办法获得晶界距离样品尖端仅几十纳米的概率很低,但距离为几百纳米的概率会高很多。电解抛光后的针尖状样品安装在改造后的TEM样品杆上,利用TEM观察针尖样品,确定针尖的曲率半径,晶界与针尖尖端的距离,及通过SAED确定晶界两侧晶粒的取向关系。[align=center][img=,329,254]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707051546_02_2423358_3.png[/img][/align][align=center][b]图2 三维原子探针实验仪器图[/b][/align]将那些样品尖端附近几百纳米范围内含有晶界的样品挑选出来进行毫秒脉冲电解抛光,经过这样的精细抛光后,可使得晶界距离样品尖端更近。经过多次试验统计,样品经过20V,1ms的脉冲电解抛光可以使样品尖端减短75~400nm。这样,利用毫秒脉冲电解抛光的办法,对已含有晶界的针尖样品进行精细抛光,可以获得合适APT分析晶界偏聚的针尖样品,如图3所示。[align=center][img=,690,517]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/07/201707051547_01_2423358_3.jpg[/img][/align][align=center][b]图3 三维原子探针针尖状式样图[/b][/align]

  • 三维光声超声成像系统特点

    [b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/nexus128.html]三维光声超声成像系统Nexus128[/url][/b]是全球首款成熟商用的[b]3D光声成像系统[/b]和[b]3D光声CT系统[/b]和[b]3D光声断层扫描成像系统[/b],具有更高灵敏度和各向同性分辨率,提高光声图像质量,具有更快的扫描时间和更高光声成像处理能力。三维光声超声成像系统利用内源性或外源性对比产生层析吸收的断层图像,适用于近红外吸收染料或荧光探针进行对比度增强和分子成像应用。三维光声超声成像系统应用分子探针的吸收和分布肿瘤血管-血红蛋白浓度肿瘤缺氧-二氧化硫[img=三维光声超声成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/photo-acoustic-CT-Nexus128.png[/img]三维光声超声成像系统Nexus128特点预定义的肿瘤生物学和探头吸收协议先进灵活的研究模式的扫描参数先进的重建算法易于使用的图形用户界面紧凑,方便的现场系统强大的查看和分析软件易于使用的图形用户界面数据可视化与分析三维光声数据从三维光声超声成像系统传输到工作站进行观察和分析。工作站上的数据具有与三维光声超声成像系统相同的结构/组织。独立的工作站允许调查员分析数据,而另一个操作员正在获取数据。前置像头具有强大的内置工具Endra 可以为特殊定量数据应用提供OsiriX 插件三维光声超声成像系统Nexus128:[url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/nexus128.html[/url]

  • 【求助】高温观察用激光共焦扫描显微镜的疑惑

    最近在了解高温观察用激光共焦扫描显微镜,看了很多有关采用CLSM观察的高温熔化、凝固和固态相变的观察,感觉很不错。但是我在论坛里看见采用激光扫描共焦显微镜拍摄的很多三维组织图像照片,这种激光共焦扫描显微镜和宝钢、首钢的那种高温观察用的激光扫描共焦显微镜是不是不一样啊??激光共焦扫描显微镜是不是也分好几种啊,请专家解惑,我刚刚接触,不是很了解。另外高温观察用激光共焦扫描显微镜大概多少钱啊,在哪里买呢,谢谢大家

  • 高分辨率激光共焦显微成像技术新进展

    共焦显微镜因其高分辨率和能三维立体成像的优点被广泛应用在生物、医疗、半导体等方面。文章首先分析了影响共焦显微镜分辨率的因素,主要有光源、探测器孔径和杂散光等;并结合这些因素介绍了双光子共焦碌微镜、彩色共焦显微镜、荧光共焦显微镜、光纤共焦显微镜;然后从提高系统成像速度的方面介绍了波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜;最后分析了共焦显微镜的发展趋势。一、引言随着人们对于生物医学的研究,传统的光学显微镜已经无法满足研究的需要,人们需要可以实现三维成像的显微镜。1957年Marvin Minsky提出了共焦扫描显微镜的原理。1969年,耶鲁大学的Paul Davidovits和M.David Egger设计了第一台共焦显微镜,1987年第一台商业化共焦显微镜的问世,真正实现了三维立体成像。与普通光学显微镜相比,共焦显微镜具有极其明显的优点:能对物体的不同层面进行逐层扫描,从而获得大量的物体断层图像;可以利用计算机进行图像处理;具有较高的横向分辨率和纵向分辨率;对于透明和半透明物体,可以得到其内部的结构图像;还可以对活体细胞进行观察,获取活细胞内的信息,并对获得的信息进行定量分析。自共焦显微原理被提出以来,引起了研究者的广泛关注,提高显微系统的分辨率和改善系统的性能是研究者开发新型显微镜时考虑的主要因素。近几十年,国内外学者通过对共焦显微成像系统的三维点扩散函数、光学传递函数等方面的分析,得出影响显微系统分辨率的因素,主要包括系统的激励光源、探测器孔径、杂散光等。此外,共焦显微镜的成像速度也是决定系统性能的一个重要因素,专家们也一直在进行提高系统成像速度的研究。本文主要从提高显微系统分辨率和系统成像速度这两个方面来介绍共焦显微镜的发展情况。二、共焦扫描显微镜分辨率的提高光源、探测器孔径和杂散光等是影响共焦显微镜分辨率的几个主要因素,因此可以通过改善这些方面来提高显微系统的分辨率。1.光源显微镜的成像性质在很大程度上取决于所采用光源的相干性,有关研究表明,光源相干性好的系统其分辨率要比相干性差的系统要好,并且照明光源对分辨率的改变范围达到了26.4%。因此,选取适合的照明光源对提高显微系统的分辨率有很大帮助。常规的共焦扫描显微镜主要使用普通单色激光作为光源,随着技术的进步,目前已经出现了使用飞秒激光、超白激光、高斯光束作为光源的共焦显微镜,以提高系统性能,获得更高的分辨率。①飞秒激光为光源的双先子扫描共焦显微镜双光子扫描共焦显微镜通常使用近红外的飞秒激光作为激发光源,由于红外光具有较强的穿透性,它能探测到生物样品表面下更深层的荧光图像,并且生物组织对红外光吸收少,随着探测深度的增加衰减会变小,另一方面红外光的衍射低,光束的形状保持性好。2005年,Wild等人利用双光子扫描共焦显微技术实时观察和定量分析了PAHs在植物叶片表面和内部的光降解过程。后来又进一步研究了菲从空气到叶片的迁移过程、菲在叶片内部的运动及其分布情况等,该技术可观测PAHs在叶片内部的最大深度约为200μm。②白激光( supercontinuum laser)为光源的彩色共焦显微镜彩色共焦显微镜是利用光学系统的彩色像差,光源的不同光谱成分会聚焦到样品的不同深度,通过分析由样品反射的光谱能有效地获得样品的扫描深度。2004年,美国宾夕法尼亚州立大学的Zhiwen Liu课题小组使用光子晶体光纤产生的超连续谱白光作为彩色共焦显微镜的光源,这种超连续谱白光具有大的带宽,能够提高系统的扫描范围,能达到7μm扫描深度。另外超白激光有较高的空间相干性,无斑点噪声,能提高系统的信噪比和扫描速度。③使用高斯光束的荧光共焦显微镜荧光共焦显微镜是通过激光照射样品激发样品发出荧光,再通过探测器接受荧光对样品进行观察的共焦显微镜。华南农业大学的杨初平等人研究了不同光源孔径和束斑尺寸的高斯光束对荧光共焦显微镜分辨率的影响表明:与一定孔径尺寸的平行光束相比,采用高斯光束系统可以获得更好的分辨率。 2. 探测器孔径和杂散光共焦显微镜中探测器孔径能滤除部分杂散光,提高系统的分辨率和信噪比。根据相关文献对共焦扫描显微镜的三维光学传递函数与探测器孔径之间的依赖关系的研究,可以得到探测小孔直径为:d=β*1.22λ/NA,式中,β为物镜的放大率,λ为光的波长,NA为物镜的数值孔径。由该公式确定探测器小孔的直径,一方面满足了共焦扫描系统对探测器小孔直径的要求,从而保证高的横向和纵向分辨率,另一方面,又最大限度地使由试样中发射的荧光能量被探测器接收。为了更进一步提高系统分辨率,许多研究者对共焦显微镜中探测孔径进行了改进,例如使用单模光纤代替普通针孔孔径,还有双D型孔径等。① 使用单模光纤的光纤共焦显微镜在光纤共焦显微镜中用光纤分路器代替传统共焦显微镜中的光束分路器,并以单模光纤来代替光源和探测器的微米尺寸针孔孔径。使用单模光纤的优点在于:首先,在采用寻常针孔制作的共焦显微镜中,光源、针孔、探测器等有可能不在一条直线上从而会引起像差;但是在光纤作为针孔的共焦显微镜中,即使有的部件偏离直线时也不会引入像差。其次,使用单模光纤代替微型针孔,容易清除针孔的污染,而且不易受污染。第三,在使用光纤的系统中,可以自由移动显微镜部分而不必挪动探测器。2006年德克萨斯大学使用光纤共焦显微镜进行口腔病变检测,测得的系统横向和轴向分辨率分别为2. 1µm和10µm,成像速度为15帧/s,可观测范围为200µm×200µm。② 具有D型孔径的共焦显微镜近几年,具有对称D型光瞳的共焦显微成像技术引起广泛的关注,图1所示是该系统示意图。2006年美国东北大学的Peter J.Dwyer等人使用这种共焦显微镜进行了人体皮肤内部成像的实验,测得横向分辨率为1.7士0.1µm。2009年新加坡国立大学的Wei Gong等人采用傍轴近似方法理论分析了在共焦显微镜中使用双D型孔径对轴向分辨率的影响。分析表明在图1中的d值给定时,进入瞳孔的光信号强度l会随着探测器尺寸的增加而增加;但是在探测器尺寸给定时,光信号强度I会随着d的增加而单调递减。在使用有限大小的探测器时,改变d的大小,轴向分辨率可以得到改善。 http://www.biomart.cn//upload/userfiles/image/2011/11/1321512815.png 图1 双D型孔径共焦成像系统示意图在共焦成像光学系统中,到达像面的杂散光会在像面上产生附加的强度分布,从而进一步降低了像面的对比度,限制了系统分辨率的提高,因此在显微系统设计时,杂散光的影响也是不容忽视的。一般除了使用探测小孔来抑制杂散光,其他的一些设备例如可变瞳滤波器等对杂散光也有很好的过滤作用。最近以色列魏茨曼科学研究所的O.sipSchwartz and Dan Oron等人提出在系统中使用可变瞳滤波器,这个滤波器能够使多光子荧光共焦显微镜达到分辨率阿贝极限的非线性模拟,从而改善系统的分辨率。三、共焦扫描显微成像速度的提高共焦显微镜快速的成像速度为研究者观察生物细胞中快速动态反应提供了良好的条件。在共焦扫描显微成像系统中,传统的方法是通过改善扫描探测技术来提高成像速度。现有的扫描探测技术主要有Nipkow转盘法、狭缝共焦检测法、多光束的微光学器件检测法。这些方法可以改善扫描速度,但是与系统分辨率,视场之间都存在矛盾,因此又诞生了两种提高成像速度的新型显微镜:波分复用共焦显微镜和频分复用共焦显微镜。

  • 激光扫描共聚焦显微镜在细胞生物学中的应用

    激光扫描共聚焦显微镜是近十年发展起来的医学图像分析仪器,与传统的光学显微镜相比,大大地提高了分辨率,能得到真正具有三维清晰度的原色图像。并可探测某些低对比度或弱荧光样品,通过目镜直接观察各种生物样品的弱自发荧光。能动态测量Ca2+ 、pH值,Na+、Mg2+等影响细胞代谢的各种生理指标,对细胞动力学研究有着重要的意义。同时激光扫描共聚显微镜可以处理活的标本,不会对标本造成物理化学特性的破坏,更接近细胞生活状态参数测定。可见激光扫描共聚焦显微镜是普遍显微镜上的质的飞跃,是电子显微镜的一个补充,现已广泛用于荧光定量测量,共焦图像分析,三维图像重建、活细胞动力学参数分析和胞间通讯研究等方面,在整个细胞生物学研究领域有着广阔的应用前景。1. 定量荧光测量ACAS可进行重复性极佳的低光探测及活细胞荧光定量分析。利用这一功能既可对单个细胞或细胞群的溶酶体,线粒体、DNA、RNA和受体分子含量、成份及分布进行定性及定量测定,还可测定诸如膜电位和配体结合等生化反应程度。此外,还适用于高灵敏度快速的免疫荧光测定,这种定量可以准确监测抗原表达,细胞结合和杀伤及定量的形态学特性,以揭示诸如肿瘤相关抗原表达的准确定位及定量信息。2. 定量共聚焦图像分析借助于ACAS激光共焦系统,可以获得生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像。可得到完整活的或固定的细胞及组织的系列及光切片,从而得到各层面的信息,三维重建后可以揭示亚细胞结构的空间关系。能测定细胞光学切片的物理、生物化学特性的变化,如DNA含量、RNA含量、分子扩散、胞内离子等,亦可以对这些动态变化进行准确的定性、定量、定时及定位分析。3. 三维重组分析生物结构ACAS使用SFP进行三维图像重组,SFP将各光学切片的数据组合成一个真实的三维图像,并可从任意角度观察,也可以借助改变照明角度来突出其特征,产生更生动逼真的三维效果。4. 动态荧光测定Ca2+、pH 及其它细胞内离子测定,利用ACAS能迅速对样品的点,线或二维图像扫描,测量单次、多次单色、双发射和三发射光比率,使用诸如Indo-1、BCECF 、Fluo-3等多种荧光探针对各种离子作定量分析。可以直接得到大分子的扩散速率,能定量测定细胞溶液中Ca2+对肿瘤启动因子、生长因子及各种激素等刺激的反应,以及使用双荧光探针Fluo-3和CNARF进行Ca2+和pH的同时测定。5. 荧光光漂白恢复(FRAP)——活细胞的动力学参数荧光光漂白恢复技术借助高强度脉冲式激光照射细胞某一区域,从而造成该区域荧光分子的光淬灭,该区域周围的非淬灭荧光分子将以一定速率向受照区域扩散,可通过低强度激光扫描探测此扩散速率。通过ACAS可直接测量分子扩散率、恢复速度,并由此而揭示细胞结构及相关的机制。6. 胞间通讯研究动物细胞中由缝隙连接介导的胞间通讯被认为在细胞增殖和分化中起非常重要的作用。ACAS可用于测定相邻植物和动物细胞之间细胞间通讯,测量由细胞缝隙连接介导的分子转移,研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通讯的抑制作用,以及胞内Ca2+、PH和cAMP水平对缝隙连接的调节作用。7. 细胞膜流动性测定ACAS设计了专用的软件用于对细胞膜流动性进行定量和定性分析。荧光膜探针受到极化光线激发后,其发射光极性依赖于荧光分子的旋转,而这种有序的运动自由度依赖于荧光分子周围的膜流动性,因此极性测量间接反映细胞膜流动性。这种膜流动性测定在膜的磷脂酸组成分析、药物效应和作用位点,温度反应测定和物种比较等方面有重要作用。8. 笼锁-解笼锁测定许多重要的生活物质都有其笼锁化合物,在处于笼锁状态时,其功能被封闭,而一旦被特异波长的瞬间光照射后,光活化解笼锁,使其恢复原有活性和功能,在细胞的增值、分化等生物代谢过程中发挥功能。利用ACAS可以人为控制这种瞬间光的照射波长和时间,从而达到人为控制多种生物活性产物和其它化合物在生物代谢中发挥功能的时间和空间作用。9. 粘附细胞分选ACAS是目前唯一能对粘附细胞进行分离筛选的分析细胞学仪器,它对培养皿底的粘附细胞有两种分选方法: ① Coolie-CutterTM法,它是Meidian公司专利技术,首先将细胞贴壁培养在特制培养皿上,然后用高能量激光的欲选细胞四周切割成八角形几何形状,而非选择细胞则因在八角形之外而被去除,该分选方式特别适用于选择数量较少诸如突变细胞、转移细胞和杂交瘤细胞,即使百万分之一机率的也非常理想。 ② 激光消除法,该方法亦基于细胞形态及荧光特性,用高能量激光自动杀灭不需要的细胞,留下完整活细胞亚群继续培养,此方法特别适于对数量较多细胞的选择。10. 细胞激光显微外科及光陷阱技术借助ACAS可将激光当作“光子刀”使用,借此来完成诸如细胞膜瞬间穿孔、切除线粒体、溶酶体等细胞器、染色体切割、神经元突起切除等一系列细胞外科手术。通过ACAS光陷阱操作来移动细胞的微小颗粒和结构,该新技术广泛用于染色体、细胞器及细胞骨架的移动。

  • 【分享】激光测距仪的诞生

    世界上第一台激光器,是由美国休斯飞机公司的科学家梅曼于1960年,首先研制成功的。美国军方很快就在此基础上开展了对军用激光装置的研究。1961年,第一台军用激光测距仪通过了美国军方论证试验,对此后激光测距仪很快就进入了实用联合体。  激光是六十年代发展起来的一项新技术。它是一种颜色很纯、能量高度集中、方向性很好的光。激光测距仪是利用激光进行测距的一种仪器。它的作用原理很简单:通过测定激光开始发射到激光从目标反射回来的时间来测定距离。例如用激光测距仪来测量月球的距离,如果激光从开始发射到从月球反射回来的时间被测定为2.56秒,激光发射到月球的单程时间就等于1.28秒,而激光的速度是光速,等于每秒三十万公里。因此,测得的月球离地球的距离为单程时间和光速的乘积,即三十八万四千公里。为了发射和接收激光,并进行计时,激光测距仪由激光发射器、接收器、钟频振荡器及距离计数器等组成。激光测距仪还能用来对人造卫星跟踪测距,测量飞机飞行高度,对目标进行瞄准测距,以及进行地形测绘,勘察等。  激光测距仪重量轻、体积小、操作简单速度快而准确,其误差仅为其它光学测距仪的五分之一到数百分之一,因而被广泛用于地形测量,战场测量,坦克,飞机,舰艇和火炮对目标的测距,测量云层、飞机、导弹以及人造卫星的高度等。它是提高高坦克、飞机、舰艇和火炮精度的重要技术装备。  由于激光测距仪价格不断下调,工业上也逐渐开始使用激光测距仪。国内外出现了一批新型的具有测距快、体积小、性能可靠等优点的微型测距仪,可以广泛应用于工业测控、矿山、港口等领域。

  • 三维扫描仪在雕刻行业的应用

    雕刻,做为一种古老的手工艺行业,是记录和承载中国灿烂历史文明的一个组成部分。然而,随着科学技术的发展和人们社会生活的变化,这种古老的靠心口相传的手工艺技艺却面临诸多的困难,而与同时,他又被提供了诸多的发展手段和机遇。 在古代,我们的每一件雕刻产品,都是靠人们的双手创造出来。因此, 每一件雕刻产品都饱含了雕刻家的心血,是智慧,文化、艺术乃至人生观和世界观的体现。所以,每一件雕刻产品都是艺术品。 然而,随着现代经济生活的发展, 随着人们生活节奏的加快,肯于钻研雕刻技艺的雕刻师越来月少了。人们在经济利益的冲击下,把科学技术应用在雕刻行业,于是出现了雕刻机。但是, 雕刻机的出现,并没有像人们当初想象的那样,可以代替全部的手工雕刻创造工作。这是为什么呢? 因为目前的雕刻机还只能进行平面雕刻。 就目前市场上的雕刻机而言,我们知道,目前还只是解决了平面雕刻的问题,或着说浮雕的问题。但从这一角度来看,我们可以预计,在不久的将来,我们会看到市场上将会出现真正的三维立体雕刻机(这就好比模具行业的五轴加工中心,六轴加工中心等等)。这种设备可以进行立体的雕刻工作,比如雕刻佛像。 那么,将来出现了三维立体雕刻机,是否就可以代替人们的全部的手工雕刻呢?答案依然是否定的。 我们知道,创造一个立体的雕刻产品。首先这种产品的三维模型是出现在雕刻师的脑子里。当然,现在我们可以把这种存在于脑子里的三维模型通过三维CAD软件转化为电脑里的三维数据模型,然后通过三维立体雕刻机雕刻出产品。但是,由于雕刻机的精度问题,由于雕刻刀的选型问题,面对有些雕刻细节,我们不得不仍然需要手工修改。 所以,我们突然会明白,雕刻机就像雕刻刀一样,说到底其实就是雕刻师的一种工具而已。 但此时我们又会发现一个问题。那就是,我们目前总是感觉雕刻机有时候雕一些高精度的细节不是很好,那是因为我们大多数的雕刻机都使用伺服马达驱动和测量定位。这种定位方法,其精度能达到0.02mm就很高了。由此,我们可以想到,如果市场有需要,将来肯定会出现采用磁栅或光栅测量定位的雕刻机---雕刻机床,定位分辨率:0.001mm。 所以,对于一部分高精度要求的雕刻机,机床的现在式就是高精度雕刻机的未来式。 我们知道,虽然雕刻机不能完全替代雕刻师手里的雕刻刀,但是雕刻机可以实现批量生产,在实现大量利润的同时,把雕刻师从繁重的重复的体力劳动中解放出来,而可以专心的进行新产品开发。 那么,新产品首件开发出来,如何转换为雕刻机的刀径线路呢? 这就需要使用我们的三维扫描仪了,通过三维扫描仪,我们目前完全可以扫描出佛像等立体的雕刻产品的外形数据。但仅仅是因为目前市场上没有三维立体雕刻机,所以,我们无法实现佛像等立体产品的批量的机械化雕刻生产。所以,由于雕刻机的限制,我们目前大多数的扫描工作,还只是满足于浮雕的需要。 关于三维扫描仪的精度,目前市场上出现的低价格的扫描仪,精度在0.1mm以下,能满足一些客户的要求。但也有较高精度的三维扫描仪,如长沙多维测量设备有限公司的雕刻机专用激光线扫描系统,扫描精度为0.045mm。当然该公司还提供模具行业使用的激光线三维扫描系统,扫描精度为0.01mm。 但是,随着高精度三维扫描仪在雕刻行业的应用和普及,也会大大的促进雕刻机的高精度化发展,甚至出现高端产品--三维立体雕刻机的问世。到那时,我们的雕刻师更会得心应手,大量的创造饱含中国文化的雕刻产品,为弘扬我国的古老文明,为世界文明的进步,作出新的更大的贡献。

  • 目前唯一将高分辨、三维、大视场、彩色、定量和快速六大成像要素集为一体的光学显微成像技术,精彩回放!

    目前唯一将高分辨、三维、大视场、彩色、定量和快速六大成像要素集为一体的光学显微成像技术,精彩回放!

    [size=24px]报告:高速大视场彩色三维显微成像技术及应用 [url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/swxw2021][b]精彩回放[/b][/url][/size]【摘要】 生物体表面色彩的不同色相、饱和度和明度在很大程度上反映了其微观结构和光学性质的不同。以激光共聚焦扫描显微镜为代表的点扫描显微成像技术具有三维层析成像能力,然点扫描显微成像技术的颜色通道十分有限,通常仅有三至四个,不能反映样品的全部色彩信息。研究团队开发了三维多视场成像技术,该技术是目前唯一的将高分辨、三维、大视场、彩色、定量和快速六大成像要素集为一体的光学显微成像技术。最大三维光切片速度100fps@1024×1024pixels。[size=18px][color=#ff0000][b][url=https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/swxw2021/]精彩回放:https://www.instrument.com.cn/webinar/meetings/swxw2021/[/url][/b][/color][/size][size=18px][color=#ff0000][/color][/size][size=18px][color=#ff0000][b]====[/b][/color][/size][img=,690,1227]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2021/08/202108061826440679_4529_2507958_3.jpg!w690x1227.jpg[/img]

  • 激光共聚焦显微镜系统(confocal system)的应用

    激光共聚焦显微镜系统(confocal system)的应用 1、细胞的三维重建:激光共聚焦显微镜能以0.1μm的步距沿轴向对细胞进行分层扫描,得到一组光学切片,经A/D转换后作为二维数组贮存。这些数组通过计算机进行不同的三维重建算法,可作单色或双色图像处理,组合成细胞真实的三维结构。旋转不同角度可观察各侧面的表面形态,也可从不同的断面观察细胞内部结构,测量细胞的长宽高、体积和断层面积等形态学参数。通过模拟荧光处理算法,可以产生在不同照明角度形成的阴影效果,突出立体感。通过角度旋转和细胞位置变化可产生三维动画效果。激光共聚焦显微镜的三维重建广泛用于各类细胞骨架和形态学分析、染色体分析、细胞程序化死亡的观察、细胞内细胞质和细胞器的结构变化的分析和探测等方面。 2、细胞定量荧光测定激光共聚焦显微镜以激光为光源,对细胞分层扫描,单独测定,经积分后能得到细胞荧光的准确定量,重复性极佳。它适于活细胞的定量分析,可测定细胞内溶酶体、线粒体、DNA含量、RNA含量、酶和结构性蛋白质等物质含量和分布,常用于原位分子杂交、肿瘤细胞识别、单个活细胞水平的DNA损伤及修复的定量分析。它适于快速高灵敏度测量,减少光猝灭的影响,在定量免疫荧光测定方面应用广泛,如作各种肿瘤组织切片抗原表达的定量分析,监测肿瘤相关抗原表达的定位定量信息,监测药物对肌体免疫功能的作用,监测自身免疫性疾病的多种抗原及药物对肌体免疫功能的作用,监测细胞结合和杀伤的形态特征并作定量分析等。细胞定量荧光测定可选用单荧光、双荧光方式,能自动测定细胞面积、平均荧光强度、积分荧光强度及形状因子等多种参数。 3、细胞内钙离子pH值和其它离子的动态分析通过一些专用荧光探针,可对细胞内钙离子、钠离子及pH值等作荧光标记,并对它们进行比率值和浓度梯度变化测定。由于细胞内钙离子为传递信息的第二信使,对细胞生长分化起着重要作用,通过单标记或双标记对细胞内钙离子和其它离子的荧光强度和分布精确测定,测定样品达到毫秒级的快速变化。借助光学切片功能可以测量样品深层的荧光分布以及细胞光学切片的生物化学特性的变化。通过不同时间段的检测可测定细胞内离子的扩散速率,了解它对肿瘤启动因子、生长因子等刺激的反应。细胞内离子测量广泛用于肿瘤研究、组织胚胎学、细胞生物学和药理学等领域。 4、细胞胞间通信和膜的流动性动物和植物细胞中缝隙连接介导的胞间通信在细胞增殖和分化中起着重要作用。通过测量细胞缝隙连接分子的转移,可以研究肿瘤启动因子和生长因子对缝隙连接介导的胞间通信的抑制作用及细胞内钙离子、pH值等对缝隙连接作用的影响,并监测环境毒素和药物在细胞增殖和分化中所起到的作用。选定经荧光染色后的细胞,借助于光漂白作用或光损伤作用使细胞部分或整体不发荧光,实时观察检测荧光的恢复过程,可直接反映细胞胞间通信结果。 细胞膜的流动性在进行膜的磷脂酸组成分析,药物作用点和药物作用效应,测定温度反应和物种比较方面有重要作用。细胞膜荧光探针受到极化光线激发后,发射光极性依赖于荧光分子的旋转,这种有序的运动自由度取决于荧光分子周围的膜流动性,所以极性测量能间接反映细胞膜的流动性。

  • 聊一聊激光散射

    由于场流分离仪FFF可以分析的样品种类繁多,既有溶解型的高分子材料,又有分散型的纳米-微米材料,因此,很难找到合适的标准物质来做标准曲线,特别是纳米-微米材料的标样,目前基本都是进口的,价格昂贵,限制了其使用,就不如采购动、静态激光散射检测器来的划算了。因此,激光散射仪器,几乎成了FFF的标准配置了。实际使用中,还是动态激光散射粒度仪/粒度检测器DLS应用更加广泛一些,而且,多数进口品牌的DLS仪器都可以估算分子量的,也是有参考意义的数据,因此更合算了。关于激光散射检测器MALS/DLS的原理,此处不再赘述,感兴趣的朋友可以参看我们相关的帖子,以及动、静态激光散射的相关资料、教材课本等。我们主要讨论的是,MALS/DLS在FFF上的应用,特别是与FFF仪器的在线直接联用的配置问题。为了是更广大的用户能够买得起、用得起FFF仪器,德国postnova公司不仅仅在其软件NovaFFF上下了很大功夫,使该软件在不带静态多角激光散射检测器MALS的情况下,就具有dn/dc值的输入与输出功能,从而方便了那些已经有了HPLC/GPC上的RI检测器的用户,使其无需再配置购买专用的、带dn/dc值输入输出功能及软件的RI检测器了,从而可以方便准确地测试和计算绝对分子量了。需要指出的是,虽然绝大多数HPLC仪器上的RI检测器使用的是红外波长的光源,在dn/dc值的测试的时候,是会产生一些误差的——MALS均使用可见光区的波长的光源,但是,针对不同的应用,这一误差也是不同的,大部分情况下,误差是可以接受的、可以容忍的,不是很大,呵呵。对于动态光散射DLS,postnova公司则专门开发了一款设备:PN9020型多功能标准化接口扩展板,用于将马尔文公司、美国布鲁克海文公司(brookheaven)的台式机的、在线的动态激光散射粒度仪/粒度检测器DLS,接入到我们postnova的各型场流仪当中,从而实现台式机的在线直接联用。其电路部分的信号传输路径是:从(手动或自动)进样器传输出来一路电信号给PN9020接口板,再通过这个接口板传输给Malvern的各型DLS台式机,或者是传输给布鲁克海文的在线DLS检测器,从而给其一个启动信号,使其纵坐标开始计时(保留时间)。目前,Malvern的多数激光粒度仪DLS都有了流动模式的软件了,因此使用较为方便;而brookheaven的在线DLS检测器,就更方便了,本身就有软件的,只是需要另开一个软件窗口。PN9020型接口板,极大地拓展了场流仪的应用客户群,使得许多已经有了台式DLS的客户,都可以再采购postnova的FFF仪器,而不必再另购一台在线的DLS了。不仅如此,在FFF上使用知名大厂家的DLS仪器,也保证了分析效果:由于我们主要的竞争对手,实际上是代理德国superon公司的AF4,因此才把他们自己的静态激光散射检测器接入到AF4中,并且采用了在90度角加一个动态发生器之类的机器就算是DLS的配置方案,表面上看似高大上,其实这个90度另加的动态DLS,肯定是远远赶不上Malvern和Brookheaven公司的专门的动态粒度仪/粒度检测器DLS的,这俩厂家的DLS,早就采用了先进的光纤技术了,而光纤技术在动态激光散射领域的应用效果,也即:灵敏度、稳定性,要远远好于竞争对手使用的光电二极管式取光。此外,专用的DLS,也具有更加强大的测试功能、计算功能。最后,Malvern和Brookheaven的DLS,是一台独立的仪器,跟静态光散射MALS无关的,既可以与MALS一起使用,也可以单独使用;反观竞争对手那边,在90度角上加动态,不仅仅性能大打折扣,而且使用也不方便、不灵活,静态MALS不开机,动态DLS使不了啊,呵呵。我们的主要竞争对手,总是“忽悠”客户采购他们的多角激光散射检测器外加90度角的动态,这样的配置,实际上对于许多搞纳米材料表征的用户来说,就是浪费钱了,因为基本用不上静态光散射MALS,但是又不得不买,因为没有静态MALS的主机,90度加动态的也就不可能有了。原本花较少钱就能解决的分析功能,不得不花很多钱来解决。[b]这背后的根本原因,就是竞争对手他们没有类似我们的PN9020型接口板的设备、无法接入别的厂家的或者是他们自己的DLS台式机!所以,归纳总结一下,竞争对手这种配置,不仅仅使得已经有了台式DLS仪器的用户无法发挥已有设备的用途以节省采购费用,还使得那些无需测试分析绝对分子量的用户也不得不购买静态光散射MALS !也就是说,甭管你测不测绝对分子量,只要你测纳米尺寸,你就得买在纳米尺寸测试方面基本用不上的静态光散射MALS,否则动态DLS也使不了。这等于是绑架了用户啊![/b]

  • “光折纸术”有望带来全新三维结构制造技术

    中国科技网讯 据物理学家组织网5月11日(北京时间)报道,美国卡罗拉多大学博尔德分校机械工程师最近开发出一种用特定波长的光来折叠物体的技术,这种“光折纸术”有望带来一种全新的三维结构制造技术。相关论文发表在最近出版的《应用物理快报》上。 实验中,研究人员用一种含有光敏剂的平面二维聚合物演示了这种光折叠物体的新技术。首先,将聚合物拉伸产生机械张力,然后用光照射它的某个区域,比如折线的地方,这会让光敏剂分解为自由基,自由基具有高度活性,会使聚合物分子链断裂重组,以缓解该区域张力。材料自身为了实现机械均衡,重新分布张力导致形变,使材料沿着照射线折叠起来。“这是一种非接触式方法,通过三维编程和计算机模拟操纵,能让聚合物薄膜精确地弯曲及折叠。”领导该研究的机械工程教授马丁·邓恩解释说。 整个过程是一次折叠,每增加一次折叠要重复照射、变形的步骤,这些步骤按特定的顺序进行,就能造出复杂的形状。 这种“光折纸术”只靠光和机械张力来折叠材料,有望成为一种更简单的、自动连续的折叠工艺。研究人员介绍说,目前能按照编程程序折叠材料的方法有很多,但大部分方法都要在材料上附加一些操作装置,从外部施加操作压力。这种让材料自行折叠而不需要附加因素的新技术可大大简化工艺,获得更广泛的应用。“理论上讲,该技术能以任意方向,按任意顺序制造出由各种弯曲和折叠构成的复杂结构。”邓恩说,“我们可以通过计算机模拟来设计大量结构。” “光折纸术”的应用远远超出了折纸作为一种创造性艺术的最初领域。研究人员说,当一件物品需要存储、运输之后再打开使用,技术性折纸术就非常关键。比如用于太空太阳能电池组、自动安全气囊、组织工程、包装箱,以及最大化捕获光能的光伏电池等。除了宏观领域,还可用于微观和纳米领域,比如折叠分子改变其形状,就能改变分子属性。“我们还打算制造更小更精密的,能大批量生产的结构,赋予它们多重物理功能。”邓恩说。(记者 常丽君) 总编辑圈点 这是一种自组装技术,被激活的基本结构单元在基于非共价键的相互作用下自发地组织或聚集为一个稳定、具有一定规则几何外观的结构。但与以往不同,光折纸术通过工艺创新实现了非接触式的自组装,不但让古老折纸术成为解决现代工程难题的参考,也让我们思考:可不可以根据光线的不同波长做出不同的反应?能不能实现声波折纸术、电磁折纸术……也许,为我们打开了一扇创新灵感的窗户,也是这项研究的重要意义。 《科技日报》(2012-05-12 一版)

  • 可调谐激光器调谐原理和检测方法

    刚才查阅了一下,可调谐激光器是通过改变供电电流,从而实现波长的调谐! 那么,波长是变化的,是找一款仪器来跟踪波长变化就ok了吧?!

  • 三维荧光光谱仪的应用

    [align=center][font='宋体'][size=16px]三维荧光光谱仪的应用[/size][/font][/align][font='宋体'][size=16px]三维荧光光谱是激发波长—发射波长—荧光强度三维坐标所表征的矩阵光谱,英文全称:Excitation-Emission-Matrix Spectra(EEMs)。三维荧光光谱(EEMs) 能同时获得激发和发射波长信息,且因污染物种类和含量不同而各异,具有与水样(溶液)一一对应的特点,就像人的指纹具有唯一性一样,所以被称为水的“荧光指纹”。中广测配备HORIBA公司的Aqualog三维荧光光谱仪,可实现液体样品的荧光光谱、吸收光谱及三维荧光光谱的测试,同时还可进行单点动力学测试、样品空白和背景自动扣除、荧光内吸收矫正等功能。[/size][/font][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310271148051748_9255_2862401_3.jpeg[/img][/align][align=left][/align][font='宋体'][size=16px]一、仪器信息[/size][/font][font='宋体'][size=16px]仪器名称:同步吸收-三维荧光光谱仪[/size][/font][font='宋体'][size=16px]英文名称:HORIBA Aqualog Fluorescence Spectrometer[/size][/font][font='宋体'][size=16px]生产制造商:HORIBA公司[/size][/font][font='宋体'][size=16px]型号:HORIBA Aqualog[/size][/font][font='宋体'][size=16px]HORIBA Aqualog 同步吸收—三维荧光光谱仪,全球首台可同时测定紫外-可见吸收光谱与三维扫描荧光的光谱仪器。耦合于origin的专用软件自动修正内吸收效应,扣除瑞利和拉曼散射。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]二、主要技术指标[/size][/font][font='宋体'][size=16px]1.光源:150W氙灯光源,激发范围230-620 nm[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2.激发带宽:5 nm[/size][/font][font='宋体'][size=16px]3.激发波长精度:±1 nm[/size][/font][font='宋体'][size=16px]4.波长重复性:±0.5 nm[/size][/font][font='宋体'][size=16px]5.发射范围:240-630 nm[/size][/font][font='宋体'][size=16px]6.检测器:TE制冷背照式CCD检测器(荧光) 硅光二极管(吸收)[/size][/font][font='宋体'][size=16px]7.发射积分时间:1 ms (minimum)[/size][/font][font='宋体'][size=16px]8.灵敏度:水拉曼信噪比SNR20000(350ex, 30s 积分时间)[/size][/font][font='宋体'][size=16px]三、应用范围[/size][/font][font='宋体'][size=16px]广泛应用于生物、化学、材料等方向的科研开发,地表水、地下水、自来水、工业园区废水中的有机污染物监测与分析。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]四、服务范围[/size][/font][font='宋体'][size=16px]1.生物领域:酶动力学、蛋白质分析、生物发光。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]2.材料领域:发光材料、电化学发光、量子点、荧光传感材料。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]3.化学领域:反应动力学、化学发光、荧光探针。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]4.环境领域:水体DOM分析、污染物迁移转化分析、水体污染物监测评估。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]5.工业领域:油品鉴定分析、工业废水处理评价。[/size][/font][font='宋体'][size=16px]五、应用案例[/size][/font][font='宋体'][size=16px]1.荧光光谱在用于荧光探针方面的研究应用[/size][/font][font='宋体'][size=16px]荧光光谱是荧光探针研究的有效手段,通过荧光光谱测试可考察探针分子对目标离子的选择性,灵敏度及抗干扰能力。如在小分子荧光探针氟硼二吡咯(BODIPY)应用于溶液及生物体系钯离子的检测研究中,借助荧光光谱方法,实现了在溶液体系及检测试纸上,开发的荧光探针均能对钯离子的荧光信号增强响应(“OFF-ON”),且手持紫外灯下肉眼可查,探针抗干扰性强。[/size][/font][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310271148054076_1318_2862401_3.jpeg[/img][/align][font='宋体'][size=16px]2.荧光光谱用于敏感物质荧光传感检测方面的应用 [/size][/font][font='宋体'][size=16px]基于小分子荧光传感材料的研究中,通过荧光光谱方法及荧光动力学研究能有效评估荧光传感材料对目标物响应性能及光稳定性。如针对小分子硝酸酯类爆炸物季戊四醇四硝酸酯(PETN)的检测研究中,通过荧光光谱方法可得到具有较高选择性的荧光淬灭或增强效果传感检测材料。三维荧光光谱是痕量爆炸物荧光传感检测研究的有力工具。[/size][/font][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310271148054581_9565_2862401_3.jpeg[/img][/align][font='宋体'][size=16px]3.三维荧光光谱法在有机污染物处理过程中的监测应用[/size][/font][font='宋体'][size=16px]三维荧光光谱法可直观实现对有机污染物降解过程中污染物变化的监测。如在对苯胺和二甲苯的降解过程中,三维荧光光谱可以直观地监测反应过程,能够很好地反映废水降解过程中,有机污染物强度,种类变化过程。其测定迅速、简便、灵敏度高,可用于对各类水处理效果的定性分析、评价。[/size][/font][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310271148058933_5515_2862401_3.jpeg[/img][/align][align=left][/align][font='宋体'][size=16px]4.三维荧光光谱在水体DOM分析中的应用[/size][/font][font='宋体'][size=16px]激发-发射矩阵(EEM)荧光光谱结合数据处理算法已被广泛应用于表征水生和陆地系统中的溶解有机物(DOM)。如采用并行因子框架聚类分析(PFFCA)方法,对不同信噪比和非线性结构强度的模拟数据进行分析,PFFCA为复杂合成和天然样品的独特分解提供了一种稳健的方法,这对于理解水系统中DOM的特性具有重要意义。[/size][/font][align=center][img]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2023/10/202310271148059192_8596_2862401_3.jpeg[/img][/align]

  • 激光扫描共聚焦显微镜在细胞凋亡研究中的应用

    摘要激光扫描共聚焦显微镜作为80年代发展起来的一种高精度分子细胞生物学分析仪器,具有组织细胞断层扫描、活细胞动态荧光监测、三维图像重建、共聚焦图像定量分析等先进功能,在近年的细胞凋亡这一研究热点中得到了大量创造性的应用。本文拟就对激光扫描共聚焦显微镜在凋亡的形态学、分子水平变化及重要生理过程三方面研究中的应用及其成果做一综述。细胞凋亡(apoptosis)是不同于细胞坏死的一种细胞主动死亡方式,并由特定的基因控制。凋亡细胞在形态上出现变圆皱缩、染色质浓缩边集、核碎裂、凋亡小体形成等变化,并最终由非炎症过程清除。由于细胞凋亡独特地影响着机体的细胞发育和代谢,在监测和清除肿瘤细胞与突变细胞等方面也可能发挥重要的作用,近年来受到了细胞生物学、分子生物学、免疫学等多学科的广泛关注。激光扫描共聚焦显微镜(laser scaing confocal microscopy, LSCM)是80年代发展起来的一种高精度分子细胞生物学分析仪器,辅以各类免疫荧光探针或荧光染料与被测物质特异性结合,不仅可观察固定的细胞组织切片,还可对活细胞的结构、分子和离子进行实时动态地观察和检测。在细胞凋亡的研究中,激光扫描共聚焦显微镜已被广泛地应用于形态学、分子水平监测及重要生理改变等各方面,其中不乏新颖之处,并获得了大量成果,以下将就此做一简单的介绍。激光扫描共聚焦显微镜与凋亡的形态学激光扫描共聚焦显微镜用点光源扫描标本的光学横断面,以代替普通光学显微镜所使用的场光源,并用探测针孔滤去离焦光线,所以消除了来自焦平面以外的衍射或散射光的干扰,可实现高清晰、高分辨率的组织细胞断层扫描。并且由于激光扫描共聚焦显微镜采用数字化成像,因而辅以一定的软件就能对图像进行定量分析及三维重建等操作。过去对细胞凋亡的形态学研究方法局限于活性细胞和组织切片染色、荧光镜观察,或者石蜡切片原位末端标记法。由于普通光镜的分辨率和清晰度有限,而电镜又显然不适合对凋亡这一复杂动态过程的监测,激光扫描共聚焦显微镜的应用使人们对细胞凋亡的形态学观察分析提高到了一个前所未有的新水平。细胞核核膜的破坏对于染色质聚集并形成凋亡小体起重要作用。lamin是构成核片层的蛋白质,位于核膜的内表面,由caase-6介导的lamin裂解可影响核膜的完整性。在McCall等的研究中,对果蝇卵子发生晚期的细胞凋亡现象进行了动态观察。以单抗mAb101标记其哺育细胞核内膜的laminDm0(哺乳类laminB的同源体),用激光扫描共聚焦显微镜加以观察。正常哺育细胞到11期时,染色的lamin呈弥散的雾状分布并围绕核周,而dcp-1GLC哺育细胞即使到了较晚的14期时,仍然显示界线明确的染色。可见dcp-1突变体在核lamin蛋白的酶切或解聚方面存在缺陷。细胞器Li 等在对C(6)-酰基鞘氨醇诱导胞内囊泡产生的研究中,在不产生中毒效应的情况下,加入10microM C(6)-酰基鞘氨醇以诱导鼠纤维母细胞(3T3-L1和3T3-F442A)凋亡。观察到囊泡的形成与C(6)-酰基鞘氨醇的诱导呈时间依从和剂量依从关系。大量小泡在其加入后8小时内出现,并且随时间而增大;大泡最终分布在核周,而小泡分布在细胞边缘。用抗-溶酶体膜蛋白抗体和共聚焦免疫荧光显微分析,证明增大的囊泡为晚期内吞体/溶酶体。另外,胞内的细胞器都有其适用的荧光探针,如高尔基复合体常用的探针有Dceramide、BODIPY ceramide等,内质网常用的有Dil、DiOC6等,经标记均可进行精细的观察。当然,激光扫描共聚焦显微镜在形态学中的优势更在于其对图像的三维重建功能,从而揭示过去只能在平面上显现的凋亡细胞在三维空间中的结构;而对细胞凋亡的动态过程,它可以用三维加时间的四维方式进行观察,来获取最逼真的形态学资料。凋亡过程中一些特征性的三维形态变化正期待着进一步具体的工作去发现。激光扫描共聚焦显微镜对凋亡细胞的分子水平监测随着分子生物学突飞猛进的发展,关于细胞凋亡分子机制的研究已有了很大的突破。细胞凋亡的信号传递途径及其调控涉及到大量的酶级联反应、生物大分子的空间转移等。而激光扫描共聚焦显微镜以其定性、定量、定时的优点,结合众多荧光探针的应用,成为了研究细胞凋亡分子水平变化的有力手段。DNA大分子DNA断裂以及染色质的异常凝聚,是细胞凋亡的关键,同时也是细胞核在细胞凋亡中具有标志性的变化。Columbara等报道将激光扫描共聚焦显微镜与原位TdT和Poll免疫荧光技术相结合,进而确定双链和单链DNA的断裂点。而在对细胞凋亡和细胞坏死区别的研究中,Kreel等在培养的K562细胞中加入放线菌素D以诱导凋亡,并对细胞的DNA片段进行了3’-末端标记。经激光扫描共聚焦显微镜观察发现K562细胞凋亡早期有大量DNA片段出现,且DNA片段弥散分布于除核仁外的细胞核区。伴随着凋亡的进展,细胞核内出现大量高标记密度的圆形小体。而采用NaN3或快速冻融法使细胞坏死,经激光扫描共聚焦显微镜观察证实,在坏死开始阶段并无DNA片段的出现,至少在坏死发生24小时后才有DNA片段产生。Caase家族Caases是一组高度保守的半胱氨酸蛋白酶,目前发现有11个成员。多数细胞凋亡是以Caase家族蛋白的激活并作用于其关键底物而实现的,而caases激活的关键又在于该家族蛋白间的级联反应,因此caases被认为是细胞凋亡的中心环节和执行者,成为研究的热点。Mandal等用激光扫描共聚焦显微镜对细胞凋亡中激活的caase-3的重分布进行了研究。用丁酸处理细胞后,观察到DNA-PKcs的裂解与caase-3的激活成正相关,而Bcl-2的过度表达则可抑制上述两个过程。同时还证明(1)激活后的caase-3重分布到核区,(2)裂解局部的DNA-PKcs和PARP(polyADP-ribosepolymerase,聚腺苷二磷酸核糖多聚酶),(3)裂解产物又被释放到核外的细胞液。caase-3的抑制物四肽DEVD-CHO又可抑制上述的三个连续的步骤。该研究提示:激活的caase-3在核内的重分布构成了丁酸所诱导的细胞凋亡中的一个重要凋亡信号。另外,在用激光扫描共聚焦显微镜对Q79诱导大鼠神经元凋亡的研究中,Sanchez等发现了Q79对caase-8的聚集和激活,而对caase-8的抑制则阻止了被诱导的细胞凋亡;加以Westernblot分析,还建立了caase-8的激活和某些神经退行性疾病(如舞蹈病)的联系。Grazyme丝氨酸蛋白酶grazyme为另一种重要的凋亡信号分子,对某些caase家族蛋白也有激活作用。Trapani等就证明了杀伤淋巴细胞利用穿孔素和grazymeB的协同作用来诱导靶细胞的凋亡,在其研究中通过激光扫描共聚焦显微镜观察到(1)50%细胞的胞核内快速聚集了以FITC荧光标记的grazymeB(最长7分钟,t1/2为2分钟),然后发生凋亡;(2)其它的细胞只有细胞液内有FITC-grazyme B的摄取,避免了凋亡。此间至少在13分钟后才有DNA碎片的出现,说明核内的grazyme B聚集出现在凋亡的执行阶段之前。并且通过对核内液的处理(加入70KDa FITC-dextran),间接观察到grazyme B的转移并非是因为核膜受caases的作用而破损,而是由于穿孔素的协同。其它以上的介绍显示,激光扫描共聚焦显微镜在检测活细胞酶活性动态变化方面有着突出的优势。实际上,对于细胞凋亡的分子机制这样一个极其复杂的课题,激光扫描共聚焦显微镜的应用远不只限于上述的几种离子和大分子,而是渗透到了大量的分枝课题中去。如在对重要的凋亡负调控蛋白Bcl-2的研究中,Beham等利用基因毒性损害(genotoxic damage)诱导细胞凋亡,并以Bcl-2蛋白抑制其凋亡过程。用激光扫描共聚焦显微镜和Immunoblotting观察显示,Bcl-2的作用在于阻止了诱导产生的p53蛋白向核内的转运。而Ohsawa等对独立于caase家族的另一种重要蛋白酶—组织蛋白酶进行了研究,用血清剥夺法诱导PC12细胞凋亡,并用激光扫描共聚焦显微镜监测了其精细超微结构改变过程和细胞内组织蛋白酶B和D的免疫活度的对比变化。又如,在人胰岛淀粉样多肽(hIA)的研究中,Hiddinga等用表达hIA的质粒转染COS-1细胞诱导凋亡,辅以免疫组化染色,用激光扫描共聚焦显微镜证明了hIA在细胞的内质网和高尔基复合体内呈簇状沉积,并与细胞

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