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雷射掃描式共軛焦顯微鏡 (LSCM)

奈米材料檢測技術期末報告. 雷射掃描式共軛焦顯微鏡 (LSCM). 姓名 : 韓先揚 班級 : 奈米四乙 學號 :49914072. 1. 前言. 1.1. 研究動機 一般光學顯微鏡給人的印象，就是因為受到光的繞射作用，所以放大倍率受到很多的限制，直到有了共軛焦顯微鏡的出現，才令光學顯微鏡有了重大的突破，慢慢才會有後來不斷出現的新技術，如雙光子共焦技術、倍頻與三倍頻對比機制、光致電流等等，和最近幾年工研院發表的藍光雷射掃瞄顯微鏡。因此雷射掃描式共軛焦顯微鏡不僅是一台很重要的儀器，也是一台很有用途的顯微鏡。. 1.2. 歷史起源

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雷射掃描式共軛焦顯微鏡 (LSCM)

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Presentation Transcript

  1. 奈米材料檢測技術期末報告 雷射掃描式共軛焦顯微鏡(LSCM) 姓名:韓先揚 班級:奈米四乙 學號:49914072

  2. 1.前言 1.1.研究動機 一般光學顯微鏡給人的印象，就是因為受到光的繞射作用，所以放大倍率受到很多的限制，直到有了共軛焦顯微鏡的出現，才令光學顯微鏡有了重大的突破，慢慢才會有後來不斷出現的新技術，如雙光子共焦技術、倍頻與三倍頻對比機制、光致電流等等，和最近幾年工研院發表的藍光雷射掃瞄顯微鏡。因此雷射掃描式共軛焦顯微鏡不僅是一台很重要的儀器，也是一台很有用途的顯微鏡。

  3. 1.2.歷史起源 共聚焦原理早在1957年就由美國科學家Marvin Minsky註冊為專利，但由於當時缺乏適當的光源與數據處理的能力，使得這項技術仍停留在純理論之階段。 左圖.共焦掃描顯微的原理，摘錄自Marvin Minsky 所提出之美國專利，其編號為3,013,467。

  4. 1989年美國康乃爾大學W.W.Webb等人，於實驗上證實雙光子共焦顯微鏡的獨特性。 左圖.雙光子共焦顯微鏡設計圖，摘錄自美國專利編號5,034,613

  5. 2.文獻回顧 2.1.共軛焦（Confocal）顯微鏡原理 1.非聚焦面的光線 2.聚焦面的光線 3.針孔光圈 利用針孔光圈 (Pinhole ) 蒐集來自樣品聚焦面的光，排除非聚焦面的光，所形成的影像，稱為共軛焦點影像

  6. 2.2.雷射掃描共軛焦顯微鏡系統組成 雷射掃描共軛焦顯微鏡構造: 1.雷射光源 2.顯微鏡 3.共軛焦掃描器 4.電腦操控工作站 5.應用軟體

  7. 2.3.1.雙光子(多光子)技術的基本原理 左邊:單光子激發過程，分子主要吸收紫外光或可見光的單顆光子能量而到達激發態。 右邊:雙光子激發過程，分子藉由同時吸收兩顆近紅外光的光子能量而到達激發態。 簡單來說就是一個350nm紫外光光子的激發能量，大約相當於兩個700nm紅外光光子的激發能量。

  8. 2.3.2.單光子和雙光子對樣品的影響 （a）在單光子激發機制下，樣品中光所經之處皆受到激發。 （b）在雙光子激發機制下，僅在光束聚焦斷面產生激發。

  9. 2.3.3.雙光子雷射掃描影像技術的優點: 左圖為使用單一波長紅外線脈衝雷射，有明顯螢光頻道間的串擾現像。右圖為使用二種不同波長紅外線脈衝雷射，螢光頻道間的串擾現像明顯減少許多。 1.可取代昂貴的紫外光雷射。 2.紅外光的波長較長，對樣品的吸收較低，因此可以觀測到細胞內部深層顯微影像。 3.減少因光化學作用所產生的毒性造成樣品細胞壞死情形發生，更適合活體細胞使用。 4.適合活體細胞之動力學的長時間反應觀察與使用。

  10. 2.3.4.單光子和雙光子優缺比較:

  11. 2.4.光學切片 琺瑯質的光學切片與3D影像 是藉由改變Z軸的聚焦位置，每一個X-Y平面的影像可以被觀察並記錄下來，這稱之為光學切片，將每個切片組合起來時，就能組合形成一個三維的影像。

  12. 3.應用 3.1.工業上的實際應用 結構的量測 可以觀察薄膜上的結構是否有缺陷。

  13. 高度差測量 在表面輪廓圖上點選任意二點即可測量出它們的高度差，也提供輪廓測量功能。

  14. 表面粗度測量 可以測量線粗度及面粗度。

  15. 面積 / 體積測量 在表面輪廓輪上定義起始值，即可得到起始值以上或以下的面積或是體積。

  16. 膜厚測量 可以利用透明體的不同折射率測量出每層的厚度。

  17. 幾何測量 在幾何圖形上可以測量二點距離、角度、多邊形等幾何量測。

  18. 微面積粗度測量 使用接觸式表面粗度測量儀器，其探針無法進入微小的空間，所以不能對微小空間進行測量。而雷射顯微鏡可以藉由正確的定位，輕鬆測量出特定微小領域的粗糙度。

  19. 3.2.生物上的實際應用 英國倫敦大學〈Dr. David Becker〉所拍攝的，照片是雪貂的網膜神經細胞。利用共軛焦顯微鏡所拍攝。

  20. 英國鄧迪大學〈Dr. Paul Andrews〉所拍攝的。照片是腎細胞的有絲分裂。利用物鏡100x+ 共軛焦顯微鏡 +Widefield Illumination and Deconvolution所拍攝。

  21. 美國匹茲堡大學〈Mr. ErdrinAzemi-Charley〉所拍攝的，照片是成球形細胞團，稱作 ( 神經球 )，利用共軛焦顯微鏡所拍攝。

  22. 美國耶魯大學〈Mr. Dylan Burnette〉所拍攝的，是 Regenerating Neuron 再生神經元，利用共軛焦顯微鏡所拍攝。

  23. 美國耶魯大學〈Mr. Dylan Burnette〉所拍攝的，照片是一種名為 AplysiacalifornicusGlia-like Cell 海蝸牛細胞。利用共軛焦顯微鏡所拍攝。

  24. 4.討論 4.1.儀器比較

  25. 參考文獻 [1]國家衛生研究院核心儀器設施中心 http://core.nhri.org.tw/webcore/webcont!Cont.action?news_id=201102211298256389949&lab_id=opticalcore [2]美嘉儀器股粉有限公司 - LEICA雷射掃描共軛焦顯微鏡之技術與應用概論 http://cmurdc.cmu.edu.tw/HVIS/5-introduction/Confocal/Leica%20Confocal%20intro-apply.pdf [3]長庚大學顯微鏡中心 https://www1.cgmh.org.tw/intr/intr2/c3s000/corelab/microscope/instr_2a.htm [4]台灣儀器行股份有限公司 http://www.ticgroup.com.tw/goods/goods_details.php?mes=m22&cat=30&goods_ID=53 [5]元利儀器 http://www.yuanyu.tw/yuanli/products.asp?idno=20300

  26. [6]維基百科 http://zh.wikipedia.org/wiki/%E5%85%B1%E8%BB%9B%E7%84%A6%E9%A1%AF%E5%BE%AE%E9%8F%A1 [7]奈米通訊第十二卷第三期 - 矽柱基板對纖維母細胞貼附與散佈之影響 http://www.ndl.org.tw/cht/ndlcomm/P12_3/4.pdf [8]奈米通訊第十二卷第一期 - 利用PDMS微溝槽基板誘導老鼠基質細胞能動性之研究 http://www.ndl.org.tw/cht/ndlcomm/P12_1/3.pdf [9]高瞻自然科學教學資源平台 - 共軛焦顯微鏡的使用原理 - 國立台灣師範大學生命科學系葉柏安博士生 發表於2009/03/16 http://highscope.ch.ntu.edu.tw/wordpress/?p=917 [10]共焦顯微鏡雜記 - 物理雙月刊(廿三卷二期)330-333頁 2001.3  http://www.docin.com/p-5884130.html

  27. [11]國立中山大學物理研究所碩士論文 - 雙光子共焦顯微鏡和顯微光譜之應用：氮化鎵銦發光二極體的光致電流影像和顯微光譜 88.6 http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0626100-004332 [12]國立中山大學物理研究所碩士論文 - 以光參數振盪器對牙齒切片行諧頻顯微術觀測 92.6 http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0706103-142148 [13]國立中山大學物理研究所碩士論文 - 雙光子顯微光譜之建構與應用90.6 http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0703101-150440 [14]國立中山大學物理研究所碩士論文 - 雙光子共焦顯微鏡和顯微光譜之應用：牙齒和KTP晶體的二次倍頻影像 89.6 http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0623100-024121 [15]國立中山大學物理研究所碩士論文 - 雙光致電流顯微術應用於發光二極體靜電放電破壞缺陷的檢測 98.7 http://etd.lib.nsysu.edu.tw/ETD-db/ETD-search-c/view_etd?URN=etd-0729109-112458

  28. [16]中華民國第八屆破壞科學研討會 - 以掃描式電子顯微鏡、雷射共焦掃描顯微鏡與白光干涉儀檢測放電加工鑽孔之比較,李驊登, 戴子堯, W. P. Rehbach, R. Harscheidt, 2004, http://www.docin.com/p-593413167.html [17]工廠自動化專業感測器、影像系統和量測儀器 | KEYENCE 台灣基恩斯 http://www.hi-top.com.tw/OLYMPUS/keyence%20sem%20ra%20VK-X100-200-1.pdf [18]國立嘉義大學應用物理學系專題研究報告 - 光學共焦顯微術 94.12 http://www.phys.ncyu.edu.tw/~optoelectronics_exp/Reference/Confocal-Ref1-NCYU-TopRes-94.pdf [19]國立中山大學物理研究所博士論文 - 非干涉式廣視野光學測繪術及其應用 96.7 http://ccur.lib.ccu.edu.tw/retrieve/7301/095CCU05198028-001.pdf [20]國立臺灣大學物理學系 - 顯微生物物理與生醫光電實驗室 http://web.phys.ntu.edu.tw/biophysics/All-ch.htm

  29. 謝謝聆聽

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