实验室要闻
材料表征设备介绍系列之16——激光共聚焦显微镜
激光共聚焦显微镜(Confocal Laser Microscope)，是采用激光作为光源，在传统光学显微镜的基础上，使用紫外或可见光激发样品，采用共轭聚焦原理和共轭聚焦装置，从而得到样品表面形貌和三维微观结构，以及清晰的荧光图像的一种设备。是在亚微米水平上观察样品信号，并利用计算机对所观察的对象进行数字图像处理的一整套样品分析、样品观察和结果输出系统。
仪器结构
激光共聚焦显微镜除了包括普通光学显微镜的基本构造外，还包括激光光源、扫描装置、检测器、计算机系统 (包括数据采集、处理、转换、应用软件)、图像输出设备、光学装置和共聚焦系统等部分。
工作原理
激光共聚焦显微镜脱离了传统光学显微镜的场光源和局部平面成像模式，采用激光束作光源，激光束经照明针孔，经由分光镜反射至物镜，并聚焦于样品上，对标本焦平面上每一点进行扫描。 组织样品中如果有可被激发的荧光物质，受到激发后发出的荧光经原来入射光路直接反向回到分光镜，通过探测针孔时先聚焦，聚焦后的光被光电倍增管（PMT）探测收集，并将信号输送到计算机，处理后在计算机显示器上显示图像。
图1 激光共聚焦显微镜工作原理示意图
仪器特点
1． 与普通光学显微镜相比，其分辨率提高30%~40%；
2． 可实现全自动光路校准，自动对焦，自动样品扫描，观测更便捷；
3．与电子显微镜相比，共聚焦显微系统使用光学手段成像，避免了高能电子束的使用对样品的破坏，尤其是对含有有机组分材料样品的破坏；
4. 共聚焦显微系统观测全部在大气环境下进行，一方面省去了繁琐的真空系统和相应操作，另一方面便于实现对样品的原位实验观察。
应用场景
主要用于观察样品微区形貌、表征样品的三维形貌，例如高低起伏测量、宽度角度测量和粗糙度测量等，应用领域十分广泛，比如高分子材料的表面形貌、薄膜/涂层厚度测量、金属材料形貌、金相分析、半导体微纳结构测量、油气地质分析、细胞荧光成像等等。
应用案例
图2 细胞结构荧光成像
图3 陶瓷材料表面改性研究
图4 MEMS微机电的三维结构
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