Die Mikroskopie ist eine wichtige Technik, die in vielen Disziplinen sowohl in der Forschung als auch in der Wirtschaft zum Einsatz kommt. Es werden zahlreiche mikroskopische Verfahren genutzt. Zu diesen Verfahren zählen unter anderem: Spanning-Konfokal-, Gitterlichtblatt- und Multiphotonenmikroskopie.
Bei all diesen Verfahren ist die Bildauflösung ein entscheidender Faktor. Die Auflösung spielt eine große Rolle für den Erfolg der Mikroskopie, da sie die Fähigkeit des Mikroskops bezeichnet, Details in der Probe zu erfassen.
Tägliche Fortschritte bei diesen Verfahren tragen dazu bei, die Grenzen der Bildauflösung weiter zu verschieben und gleichzeitig eine Beschädigung der Probe zu vermeiden. Heute werden wir einige Tipps durchgehen, wie man mithilfe von Zusatzgeräten wie Lasern und Laserscanning-Technologie eine hohe Bildqualität erzielen kann.
Hohe Leistung, breiter Wellenlängenbereich
Um die höchste Auflösung zu erreichen, besteht der erste Schritt darin, eine geeignete Laserquelle zu finden. In der Fluoreszenzmikroskopie verwenden Forscher Farbstoffe wie Cyanin, Atto und Azo, um das Vorhandensein, die Position und die Konzentration spezifischer Moleküle zu bestimmen. Jeder Farbstoff hat eine maximale Anregungswellenlänge, bei der die Fluoreszenz bei einer gegebenen Anregungsleistung am stärksten ist. Die Verwendung eines Lasers, dessen Wellenlänge so genau wie möglich auf diese Spitzenwellenlänge abgestimmt ist, verbessert die Effizienz und reduziert die Erwärmung der Probe. Dies erhöht auch die erreichbaren Bildgebungsgeschwindigkeiten bei Anwendungen mit hohem Durchsatz oder die Bildhelligkeit bei Anwendungen mit schwachem Licht.
In der STED-Mikroskopie (Stimulated Emission Depletion) werden Superauflösungsbilder – also Bilder, die die beugungsbegrenzte Auflösung überschreiten – erzeugt, indem ein zweiter Laser eingesetzt wird, um Fluorophore in der Nähe des Brennpunkts des Anregungslasers selektiv zu deaktivieren. Dadurch wird der beleuchtete Bereich auf deutlich unter die Spotgröße des Anregungslasers minimiert. Dies erhöht die erreichbare Auflösung.
Die für die Mikroskopie erforderliche Laserleistung hängt von vielen Faktoren ab. Dazu gehören die Größe des Probenbereichs, die Art der Probe, die erforderliche Bildgebungsgeschwindigkeit und die verwendete Mikroskopietechnik. Das richtige Gleichgewicht zwischen Bildhelligkeit und Lebensdauer der Probe zu finden, kann eine Herausforderung darstellen. Der Zugriff auf einen breiten Bereich maximaler Leistungen und die Möglichkeit, die Leistung stufenlos unterhalb dieses Maximums zu variieren, sind entscheidende Hilfsmittel zur Optimierung Ihres Aufbaus.
Hochgeschwindigkeitsbildgebung
Weitere wichtige Faktoren, die über den Lasertyp und die Wellenlängen hinaus zu berücksichtigen sind, hängen mit der Abtastlösung zusammen. Es ist wichtig, eine Abtastlösung zu wählen, die durch ihre Abtastgeschwindigkeit und den Winkel der Strahlsteuerungskomponenten die gewünschte Bildrate und das gewünschte Sichtfeld ermöglicht. Aus diesem Grund ist die Auswahl der richtigen Strahlsteuerungskomponenten entscheidend für die Entwicklung jedes Mikroskopiesystems. Cambridge Technology bietet Strahlsteuerungskomponenten wie Galvanometer und Resonanzscanner an, die im Bereich der Mikroskopie sowohl hinsichtlich ihrer Leistung als auch ihrer langfristigen Zuverlässigkeit hoch geschätzt werden.
Galvanometer sind aufgrund ihrer präzisen Steuerung von Geschwindigkeit und Position seit jeher die beliebte Wahl. Dies bietet die Flexibilität, die Abtastfrequenz und die Abtastmuster entsprechend der verwendeten Mikroskopietechnik anzupassen.
Angesichts der Fortschritte in den Lebenswissenschaften und der Notwendigkeit, schnelle Bewegungen und Morphologien in Zellen und Geweben zu beobachten, sind für die In-vivo-Bildgebung noch höhere Abtastraten wünschenswert. Dies wird durchunseren CRS-Resonanzscanner ermöglicht. Der CRS schwingt mit einer festen Resonanzfrequenz, die mehr als zehnmal höher ist als die von Standard-Galvanometern. Obwohl er hinsichtlich der Vielfalt der Scanarten weniger flexibel ist, ermöglicht die Optimierung des CRS für Hochgeschwindigkeitsscans Mikroskopiesystemen, über Hunderte von Bildern pro Sekunde zu erreichen.
Eng fokussierter Brennfleck
Ein weiterer Aspekt zur Verbesserung der Auflösung ist die Größe des fokussierten Laserstrahlflecks. Ein scharf fokussierterTEM00-Lasermit einemM2-Wertnahe Eins lässt sich auf eine Spotgröße fokussieren, die sich der Beugungsgrenze von einigen hundert Nanometern nähert (abhängig von Wellenlänge und numerischer Apertur), und verfügt über ein leicht modellierbares gaußförmiges Intensitätsprofil, was die höchstmögliche Bildauflösung und eine einfache Interpretation der Ergebnisse ermöglicht. Ein eng fokussierter Brennfleck ermöglicht zudem eine hochpräzise Punkt-zu-Punkt-Abtastung des Bildes, was wiederum zu einer verbesserten Auflösung führt.
Ähnlich verhält es sich bei der Zwei-Photonen-Mikroskopie: Die Anregung der Probe beruht auf dem intensitätsabhängigen Zwei-Photonen-Absorptionsprozess. Die Zwei-Photonen-Absorption ist stark auf den Fokusbereich des Anregungsstrahls beschränkt; daher ermöglicht die Erzielung eines engen Fokusbereichs durch die Wahl eines Anregungslasers mit einem M2-Wert nahe Eins die Erzeugung von Bildern mit höchster Auflösung.
Einfache Integration dank langer Lebensdauer und kompakter Bauweise
Wie bei jedem System sind eine einfache Integration und eine lange Lebensdauer unerlässlich. In der Mikroskopie ist aufgrund der geringen Platzbedürfnisse der Branche zudem eine kompakte Lösung ein Muss. Eine Laser- und Laserscan-Lösung, die all diese Anforderungen erfüllt, trägt zur Gesamtleistung des Systems bei, einschließlich der Erzielung hochwertiger Bilder über einen langen Zeitraum hinweg.
Soweisenbeispielsweisedie Laser von Laser Quantum eine lange mittlere Zeit bis zum Ausfall (MTTF) auf, die im Durchschnitt bei >400.000 Betriebsstunden liegt. Auch die Laserscan-Technologie von Cambridge Technology bietet Zuverlässigkeit mit extrem langen Lebensdauern für eine Vielzahl von Umgebungen.
Kombiniert man kompakte Technologie mit Anpassungsfähigkeit, können Anwender eine einfache Integration in OEM-Geräte erreichen und damit die wichtigen Anforderungen an Kompatibilität und Benutzerfreundlichkeit erfüllen.
