显微成像相机

[align=center][b][size=14.0pt]如何用sCMOS相机优化显微成像[/size][/b][/align][align=center][size=11.0pt]会议时间：2020年3月20日10:00[/size][/align][b][size=12.0pt]内容介绍：[/size][/b]本次报告从灵敏度、成像视野、成像速度、成像特性等参数方面全面解读来自牛津仪器Andor的全新背照式、高分辨sCMOS相机。首先，介绍相机的成像结构和数据读出原理；第二，重点介绍Andor背照式SCMOS相机，分析相机参数对显微成像的影响；第三，以单分子成像为例，比较背照式sCMOS相机和EMCCD相机，给出各自成像优势；最后，展示sCMOS相机在具体科研上的应用。[b][size=12.0pt]讲师介绍：[/size][size=11.0pt]王坤:[/size][/b][size=11.0pt]2009[/size][size=11.0pt]年中科院国家纳米科学中心获得凝聚态物理博士，目前在牛津仪器Andor公司担任应用科学家，近十年来一直从事高端显微成像系统的相关科研及应用工作，参与过科技部重大仪器专项、中科院仪器专项、中科院仪器功能开发项目、上海市自然科学基金等科研项目，熟悉各类高端显微成像系统的原理，在各类生物样本成像上具有丰富的经验。[/size][font=等线][size=10.5pt]报名地址：[url]https://www.instrument.com.cn/webinar/meeting_12626.html[/url][/size][/font]

一、相机接口:显微数码摄影的必备工具，采用平像场摄像目镜，成像清晰。数码接口使用方便、设计美观、成像清晰、性价比高、是连接微观世界的高性能摄影摄像装置。二、种类较全：数码相机接口、单反数码相机转接口、CCD接口等，适用于尼康、佳能、奥林巴斯、索尼、蔡司等品牌相机。三、显微镜数码相机接口特点：1、适用性广：适用任何品牌的显微镜。2、中心对焦技术：使用中心对焦工艺和光学技术，使更快，更容易地对焦。3、图像质量高：使系统摄像更加固定，不会产生振动而影响图像质量。4、外型设计小巧：外型小巧、美观

现在是显微镜一般都要配备相机，为的是及时记录下所成像。我就有个疑问：这些配置的相机是专业配置给显微镜的还是一般想相机就行啊？

为何荧光显微镜需要使用制冷CCD相机？众所周知，荧光显微镜是利用被观测物体发出荧光来进行观测的显微镜。在外部光源的激发下，被检测物体发出荧光，从而进行观察。与普通显微观察不同的是，荧光显微镜并不直接使用外部光源，而是使用被观测物体发出的荧光。相比普通光源，荧光光源的强度要小得多，反映到成像上面，即意味着相比普通显微拍摄的曝光时间，荧光拍摄的曝光时间要长得多。但是，单方面的延长曝光时间，并不能得到好的显微荧光图像，因为随着曝光时间的增强，噪声也大幅度的的增加，严重影响了成像质量。科学家研究发现，由于曝光时间延长而导致的噪声的增加主要来自于CCD产生的暗电流噪声，于是冷CCD应运而生。所谓冷CCD，就是利用一定的制冷技术对CCD芯片进行制冷，让它在较低的温度下进行工作，从而有效的降低暗电流噪声。所以荧光显微镜的图像采集需要配套制冷CCD才能得到满意的图片，因为荧光的强度不足可见光的万分之一，这就决定采集荧光图像的CCD必须具备很高的灵敏度，为了消除图像采集过程中，因亮度不足而出现的噪点，最好采用制冷CCD来完成。无锡超微光学的LC-140A/500A显微荧光成像制冷CCD，是一款研究级的显微荧光成像专用相机，最适用于极弱光和微光的应用及提供最佳颜色还原和灵敏度的显微荧光成像专业用CCD，图像传感器具有高动态范围，优秀的灵敏性，配合12位数据采样输出，并支持2 x 2，4 x 4硬件binning。，具有小型化、操作简单、性能稳定等特点，适用在Nikon，leica，Zeiss，Olympus等显微镜上。提供企业或研究单位在化学发光成像分析、多色荧光成像分析等之研究及应用领域。

[url=http://www.f-lab.cn/microscope-cameras/moticam-pro285c.html][b]科学级单色显微镜CCD相机MOTICAM-Pro285C[/b][/url]是一款采用专业单色CCD图像传感器的科研单色显微镜相机,有4帧缓存器,内置Schott BG 40的带通滤波器确保高品质的成像图像处理,可用于科学研究用途。[b]科学级单色显微镜CCD相机MOTICAM-Pro285C[/b]具有一个外部硬件触发端口（TTL）可以用来触发相机或摄像机触发外部设备。[b][b]科学级单色显微镜CCD相机MOTICAM-Pro285C[/b]特点[/b]• 4帧图像帧缓冲区使得图像传输和处理更快。• 该相机性价比高，灵活性强，高质量图像的广泛各种应用。• 提供的软件将普通显微镜转变为多媒体演示、分析和文档平台• 相机在选定的时间间隔记录温度来创建温度记录[img=专业单色显微镜CCD相机]http://www.f-lab.cn/Upload/MOTICAM-Pro205C.jpg[/img][b][b]科学级单色显微镜CCD相机MOTICAM-Pro285C[/b]规格[/b]传感器类型：单色CCD分辨率：1360x1024像素满幅速度：15fps图像传感器规格：ICX285AL图像传感器尺寸：2/3单个像素大小：6.45x6.45微米数模转换器：12bit图像缓存：4帧缓存时间设置：125ms~60s图像传输：USB2.0[color=#666666][color=#000000]显微镜相机官网：[url]http://www.f-lab.cn/microscope-cameras.html[/url][/color][/color][color=#666666][/color]

[url=http://www.f-lab.cn/microscopes-system/storm.html][b]实时超分辨率显微成像系统[/b][/url]突破了光学显微镜的半波长分辨率极限,提供了比宽视场,共聚焦显微镜更好分辨率。实时超分辨率显微成像系统采用尼康或奥林巴斯显微镜，Chroma 滤波片,Andor公司EMCCD相机以及独特的照明系统，为客户提供全球同步的超分辨率成像系统。[img=实时超分辨率显微成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/storm-2.JPG[/img][b]实时超分辨率显微成像系统特点[/b]横向分辨率可达20nm,轴向分辨率可达40nm实时和线下图像重建GPU加速处理图像先进的自动聚焦硬件高分辨率X-Y-Z工作台灵活的配置[img=实时超分辨率显微成像系统]http://www.f-lab.cn/Upload/storm-1.JPG[/img]实时超分辨率显微成像系统：[url]http://www.f-lab.cn/microscopes-system/storm.html[/url]

一、前沿2009年10月6日，瑞典皇家科学院宣布，将2009年诺贝尔物理学奖的一半授予美国科学家威拉德• 博伊尔和乔治• 史密斯，因为他们于1969年发明了半导体集成电路成像技术,CCD感应器。经过四十年的发展，CCD技术由实验室逐步走向了市场，具有越来越广阔的应用。CCD数码成像对摄影产生了革命性的影响。在感光胶片之外，人们可以通过电子电路捕捉图像，这些以数字形式存在的图像更加易于处理和分发。数字图像已经成为许多研究领域中不可替代的重要工具。数码成像技术应用到显微镜上，以替代以往的胶卷拍摄，现在已经广泛应用了。以前我们用胶卷来进行显微拍摄，要等一卷拍完，冲洗出来才能确定拍摄的图像是否清晰，如果拍摄的图像不理想，而显微观察的样品又失效了，就需要重新制作样品，给研究工作带来很大的不便，而现在使用显微数码相机来拍摄显微图像，所见即所得，当时就是保存处理，甚至统计分析，极大的提高了工作效率。二、显微数码成像系统的组成显微数码成像系统包括CCD/CMOS专业相机，图像采集处理软件，显微镜接口，数据传输线等，其中最核心的设备是CCD和CMOS图像传感器，前者由光电耦合器件构成，后者由金属氧化物器件构成。两者都是光电二极管结构感受入射光并转换为电信号，主要区别在于读出信号所用的方法。CCD(Charge Coupled Device ，感光耦合组件)上感光组件的表面具有储存电荷的能力，并以矩阵的方式排列。当其表面感受到光线时，会将电荷反应在组件上，整个CCD上的所有感光组件所产生的信号，就构成了一个完整的画面。CCD的结构分三层 ，第一层“微型镜头”“ON-CHIP MICRO LENS”，这是为了有效提升CCD的总像素，又要确保单一像素持续缩小以维持CCD的标准面积，在每一感光二极管上(单一像素)装置微小镜片。CCD的第二层是“分色滤色片”，目前有两种分色方式，一是RGB原色分色法，另一个则是CMYG补色分色法。原色CCD的优势在于画质锐利，色彩真实，但缺点则是噪声问题。第三层：感光层，这层主要是负责将穿过滤色层的光源转换成电子信号，并将信号传送到影像处理芯片，将影像还原。数码成像的核心器件除CCD,现在越来越多的使用CMOS(Complementary Metal-Oxide Semiconductor，互补性氧化金属半导体，CMOS和CCD一样同在数码相机中可记录光线变化的半导体。CMOS传感器中每一个感光元件都直接整合了放大器和模数转换逻辑，当感光二极管接受光照、产生模拟的电信号之后，电信号首先被该感光元件中的放大器放大，然后直接转换成对应的数字信号。CMOS的优势在于成本低，耗电需求少，便于制造， 可以与影像处理电路同处于一个芯片上，缺点是较容易出现杂点。三 显微镜成像系统相关参数对CCD/CMOS数码成像系统的结构和原理有了一个基本了解后，我们再对成像系统的一些基本参数作一个说明。在实际应用中，很多用户对像素多少很敏感，一上来就提到我要多少万像素的成像系统，其实在专业成像应用中，像素多少只是影响成像的一个因素，还有其他很多指标，包括分辨率，感光器件大小，动态范围,灵敏度，量子效率，信噪比等。感光器件的面积大小是衡量显微成像系统质量的一个重要指标，感光器件的面积越大，捕获的光子越多，感光性能越好，信噪比越低。当前数码成像系统中较常应用的感光器件规格如下：1英寸（靶面尺寸为宽12.7mm*高9.6mm，对角线16mm），2/3英寸， 1/2英寸，1/3英寸，另外有时也用到1/1.8英寸,1/2.5英寸的CCD/CMOS感光器件。 像素是CCD/CMOS能分辨的最小的感光元件，显微数码成像系统的像素由低到高有：45万左右，140万左右，200万左右，300万左右，500万左右，900万像素，甚至还有更高的达到2000万像素以上。一般来说，像素越高，图像分辨率越高，成像也就越清晰，但有时候图像分辨率达到一定程度后，就不是影响成像质量的主要指标了。比如图像分辨率高，噪声也很高时，成像质量也不会很好。暗电流是导致CCD噪音的很重要的因素。暗电流指在没有曝光的情况下，在一定的时间内，CCD传感器中像素产生的电荷。我们在做荧光拍摄的时候，需要的曝光的时候比较长，这样导致CCD产生较多的暗电流，对图像的质量影响非常大。通常情况下通过降低CCD的温度来最大限度的减少暗电流对成像的影响。Peltier制冷技术一般可将CCD温度降低5-30°C，在长时间拍摄或一次曝光超过5-10秒，CCD芯片会发热，没有致冷设备的芯片，“热”或者白的像素点就会遮盖图像，图像会出向明显的雪花点。CCD结构设计、数字化的方法等都会影响噪音的产生。当然通过改善结构、优化方法，同样能减少噪音的产生。显微荧光或其他弱光的拍摄对CCD噪音的降低要求很高，应选用高分辨率数字冷却CCD成像系统，使其能够捕获到信号极其微弱的荧光样品图像，并且能够最大程度的降低噪音，减少背景，提供出色的图像清晰度。所以一般在荧光及弱光观察时需要选择制冷CCD。在显微数码成像过程中，对于荧光及弱光的拍摄，除了制冷降低热噪声外，还可使用 BINNING技术提高图像的灵敏度，BINNING像素合并是一种非常有用的功能，它可被用来提高像素的大小和灵敏度，比如摄像头像素大小为5u,当经过2x2合并后，像素大小为10u，3X3合并后，像素大小为15u, 这是图像的整体像素变少了，但成像的灵敏度可提高9倍。动态范围表示在一个图像中最亮与最暗的比值。12bit表示从最暗到最亮等分为212＝4096个级别，16bit即分为216个级别，可见bit值越高能分出的细微差别越大，一般CMOS成像系统动态范围具有8-10bit, CCD以10-12bit为主，少部分可达16bit。对动态范围进行量化需要一个运算公式，即动态范围值 = 20 log (well depth/read noise)，动态范围的值越高成像系统的性能就越好。量子效率也称像素灵敏度，指在一定的曝光量下,像素势阱中所积累的电荷数与入射到像素表面上的光子数之比。不同结构的CCD其量子效率差异很大。比如100光子中积累到像素势阱中的电荷数是50个，则量子效率为50％（100 photons = 50 electrons means 50% efficiency）。值得注意的是CCD 的量子效率与入射光的波长有关。对显微数码成像系统的参数有了整体认识后，在实际应用中选择合适型号的产品就比较容易了。高分辨率显微数码成像技术在国外已有二十来年的发展历史，产品目前已比较成熟。国外的专业数码产品有多个品牌，比较著名的有德国的ProgRes，美国Roper Scientific的系列产品，另外OLYMPUS、NIKON、LEICA、ZEISS等显微镜厂家也有一些配套的专业数码成像系统 。其中CCD成像系统主要采用SONY及KODRA公司的芯片，因此相关产品性能差别不是很大。国内专业数码成像产品的设计制造时间还不长，但随着配套技术的成熟，100万像素以上的CCD/CMOS专业数码成像产品开始陆续推出，主要的专业厂家有北京的大恒、微视、杭州欧普林，广州明美等企业。北京大恒早期主要研发生产图像采集卡，目前可以量产140万像素的CCD摄像头，130万/200万/320万/500万像素CMOS摄像头，主要用到工业领域。

[url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micam02-cmos.html][b]高速荧光成像CMOS相机[/b][/url]是专业为[b]瞬态荧光成像[/b]需求而研发的[b]高速CMOS相机[/b],它具有比CCD相机更高的成像速度采样频率的更宽的动态范围，能够为[b]高速活体荧光成像[/b]提供亚毫秒级的高分辨率的高速图像，并在高速成像应用方面创造了显著的优势。[b]高速荧光成像CMOS相机特点[/b]百分之百自我研发，具有更高的帧速率(最大0.6msec /帧）和超低噪声专业为高速弱光成像和高速荧光成像需要研发，实现更高的成像速度和更低的噪声信号读出,具有0.6msec/frame在92x80像素帧速率和188x160像素1.2msec/frame成像能力。宽动态范围68db高度定制的CMOS传感器具有450000e -井深和68db或更宽的动态范围。从生物样品发出的足够的光线，让比 MiCAM02-HR 和 MiCAM02-HS更高信噪比的图像也能读出。兼容的micam02目前micam02用户可以轻松地利用新的micam02 CMOS摄像头通过简单的方式就可以连接相机的处理器和更新的软件版本。双波长同步双摄像机成像系统两个CMOS摄像机可以连接到micam02处理器做同步记录。这种双摄像机系统可以同时用于图像电压敏感染料和钙离子指示剂，以及在生物样品上执行多个位置的三维映射。样本数据：大鼠离体心脏动作电位传播的成像动作电位在大鼠海马脑片中的传播。切片染色di-4-anepss，1.2毫秒/帧（833hz）、188x160像素CMOS摄像头图像记录使用micam02。[img=高速荧光成像CMOS相机]http://www.f-lab.cn/Upload/micam02-imaging.jpg[/img]高速荧光成像CMOS相机：[url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micam02-cmos.html[/url][b][/b]

[em0703] 供应显微镜专业成像设备 产品介绍产品特点：显微镜专用数码相机，适用接口RCA（连接TV机）USB（连接PC机），支持单目、双目、三目成像系统，可实时数码观察目标，实时数码录象，单张拍照，主机具有记忆功能。可以适配金相、生物、体视等各种类型显微镜！操作安装步骤简单，功能齐全。与不同性能的显微镜配套适用于高等教育、医疗卫生、科学研究、农林环保等领域。其价格远远低于市场同类产品。我公司产品直接和目镜相连,所以可以实现一机多用,根据具体情况提供不同象素的机子,目前我公司产品已在福建省科研、工厂、学校等单位采用，而且新推出工厂质检系统，学校多媒体系统，大家选购！真金不怕火炼!欢迎到公司来洽谈业务!如果业务量合适我们可以派专人为您做演示指导工作，本公司现在全国招聘代理商，共创辉煌！效果图见慧聪企业博客http://blog.hc360.com/portal/personShowArticle.do?articleId=170399福州泉通电子有限公司福州市则徐大道368弄仓山工业区8号楼 (350007) 电话： 0591-83471089，传真： 86-591-83448434联系人： 梁建新所在区域： 福建.福州邮件地址： quantong@fjqt.com klop-116@163.com公司网站： http://www.fjqt.com

金相显微镜是的成像原理则是根据电子光学原理，用电子束和电子透镜代替光束和光学透镜，利用凸透镜的成像原理进行成像，使用非常高的放大倍数对细微结构的物质进行成像。普通的金相显微镜是根据凸透镜的成像原理，要经过凸透镜的两次成像。这点不同于望远镜的成像，望远镜成缩小倒立的实像。而不管是普通的金相显微镜，还是电子显微镜，都有一个重要的物件—透镜。金相显微镜当中有几个英文名词，大家可以了解一下，f 表示透镜焦距u 表示物体与透镜之间距离（简称物距）引用：www.bsdgx.com

请问普通相机可以连接在显微镜上面吗？普通的卡片机可不可以，单反相机呢？请大家赐教，谢谢。

单位想采购一台能接相机的显微镜.我们平时看看饲料原料,一般用体式镜就够了.现在是想采购一台能接相机的,使用需求跟原来一样,就是加个相机,能拍照.价格不要太高，请大家推荐下，谢谢！

显微镜成像系统，是能够连接显微镜和电脑，方便教学与及研究，不知道有多少人选择了便用显微镜成像系统

请教高人荧光显微镜对相机有要求吗？小弟在这里拜谢了

打算在新购入的显微镜（微生物实验用）上配置一台照相机，厂家推荐单反的，但由于价钱比较高，想问下一般的相机可以吗？

[font=宋体]传统的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]技术测量的是平均光谱，反映样本的平均组成，而近红外显微成像技术增加了光谱的空间分布信息，可以使样品的异质性得到进一步[/font][font=宋体]确定。近红外显微成像系统是将[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱仪[/color][/url]与光学显微镜联用的系统，主要由近红外主机、近红外显微镜系统和计算机组成。近红外主机多采用干涉分光原理，主要部件包括迈克尔逊干涉仪、显微镜光学系统、检测器等。显微镜把光束聚焦到测量样品的微区上，可移动镜头从而对样品进行点、线、面的分子水平的扫描，可以快速获得大量的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图，并把测量点的坐标与对应的红外光谱同时存入计算机，得到不同化合物在微区分布的平面图或立体图。[/font][font='Times New Roman']1. [/font][font=宋体]近红外显微成像技术的特点[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）样品不需预处理。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]）穿透能力强。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]）水的干扰小，可以对鲜活组织和溶液中的细胞样品直接测定。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]4[/font][font=宋体]）测定的区域可达到[/font][/font][font='Times New Roman']lcm[/font][sup][font='Times New Roman']2[/font][/sup][font=宋体]以上，并且可以检测粗糙表面的样品。[/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]5[/font][font=宋体]）非接触性、非破坏性、无环境污染。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]6[/font][font=宋体]）二维光谱可以增强分辨率，展示更多的细节。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]7[/font][font=宋体]）可分析多种物态的样品。[/font][/font][b][font='Times New Roman']2. [/font][font=宋体]成像方式[/font][/b][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]1[/font][font=宋体]）总吸收图像，以每一个的数据点的[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图为基础，宏观显示图像分析区域内的近红外吸收强度。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]2[/font][font=宋体]）单波长成像，以特定波长的近红外吸收强度为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][/font][font=宋体][font=宋体]（[/font][font=Times New Roman]3[/font][font=宋体]）化学成像，也叫峰面积图像，是以特定吸收峰的峰面积为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][/font][font=宋体]（[/font][font='Times New Roman']4[/font][font=宋体]）相关谱成像，以某一张[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]为标准，计算出整个图像上的像素点光谱与它的相关性，再以相似度为度量成像。特别适于鉴别纯物质中的零星污染物。[/font][font=宋体]（[/font][font='Times New Roman']5[/font][font=宋体]）峰比率成像，以[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/1p][color=#3333ff]近红外光谱[/color][/url]图不同吸收峰的峰比率为特征，显示对应化学官能团在图像分析区域内的分布信息。[/font][font=宋体]近红外显微成像技术在材料、食品、医药等行业已经发挥了较大的作用，利用其进行化学成分测定及微区分析，快速、简单、直观。与扫描电镜、透射电镜、电子探针、[/font][font='Times New Roman']X[/font][font=宋体]射线衍射等其他微区分析技术相比，近红外显微成像技术具有制样简单、操作方便、快速定量、无损分析的优点。因此，作为现代分析技术，近红外显微成像技术必将得到越来越广泛的应用。如何建立适用性、稳定性更好的数学模型，实现不同仪器之间、同一仪器不同条件下的定标模型的转移，以及与其他分析技术的联用将是近红外显微成像技术的发展趋势。[/font]

要采购低温冰箱，荧光PCR仪，高压灭菌锅，凝胶成像仪，显微成像系统等，哪几家公司（国外）的性价比高且结实耐用啊，求高手指点。

为什么显微镜成像是反的

为什么显微镜成像是反的

[b][url=http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micron-iv.html]小动物视网膜成像显微镜Micron IV[/url]特点： [/b]可用于明场、血管结构和荧光(GFP,YFP,mCherry,CFP标记)成像。定制的最先进低噪音三芯片CCD：高灵敏度捕捉微弱的荧光。 近红外成像（可达700-900nm，最高到900nm）视网膜成像精度：小鼠4 μm，大鼠8 μm位滤光片轮，双回补灯及滤光片配置，更加灵活，包含荧光及近红外滤光片，提供亮场和荧光成像模式
 实验台：可三维翻转及旋转，便于调整大小鼠眼睛角度清晰成像。[img=小动物视网膜成像显微镜]http://www.f-lab.cn/Upload/Micron-retinal-imaging.jpg[/img]小动物视网膜成像显微镜Micron IV可提供分辨率达4 μm的高清晰视网膜影像，且与荧光显微镜类似，可观察明视野和荧光（Ex. CFP, GFP, mCh erry等) 影像。方便的软件设计可直接从明场成像转换至荧光成像。[url=http://www.f-lab.cn/Upload/retinal-imaging-micron.jpg][img=小动物视网膜成像显微镜]http://www.f-lab.cn/Upload/retinal-imaging-micron.jpg[/img][/url][b]小动物视网膜成像显微镜Micron IV应用范围：[/b]荧光血管造影糖尿病视网膜病变视网膜母细胞瘤视网膜黄斑衰退症早产儿视网膜病变脉络膜新生血管小动物视网膜成像显微镜：[url]http://www.f-lab.cn/vivo-imaging/micron-iv.html[/url]

(一)阿贝成像原理 为了理解相差尼康显微镜的原理，不得不回顾普通显微镜的成像原理。德国光学家阿贝(E. Abbe)从1874年以后创立了成像原理.在现代波动光学的发展基础上兴起的变换光学中的空间信息滤波和信息处理概念，就是奠基于阿贝成像原理。 据阿贝的看法，尼康显微镜的透镜或透镜组不只是反映物平面和像平面的共扼关系，而且也反映透镜前后的无数个对应平面的共扼关系。当然，显微镜的成像光路中最为重要的共扼面还是物平面和像平面(图10-18,0--0').显微镜成像光路中同样具有重要的共扼面是发光平面((KY1000显微镜)和光源的像平面(L')。 但是如果在显徽镜结构中在聚光镜的前焦面上放置孔径光栏时，那么光源和光源像两平面的共辘关系，代之以聚光镜前焦面的光栏平面和物镜后焦面的L"平面的共扼关系。 阿贝认为发光平面的共扼面即L’平面，是显微镜的初级成像平面，而物平面是次级成像平面。若通俗一点来讲，L‘烛光是L烛光的像，而O‘空间是L'烛光的像。 如果我们在尼康显微镜的初级成像光路上在聚光镜和物镜之间，擂入一张不同光密度的标本O(图10-20上是光栅)时，立即破坏了初级成像光路.这是因为标本细节的光密结构(栅)和光疏结构(间隙)的折射率不同，而产生光的衍射。其结果如图10-20所示，L烛光在它的像平面上出现了数支烛光。与此同时，在像平面上出现标本0的干涉像.这些干涉纹是由次波源。，一1,+1发射的衍射光的重叠所造的。这样由于标本的干涉次级成像过程，已由CM100的共扼面改变成CM300FL的共扼面。也就是说像平面上不是L，的像，而是标本0的像了。 总之，相干成像过程的第一步是形成衍射斑，而第二步是相干干涉.当然未染色生物标本细节的折射率有很小的差异，在像平面上的对比度非常小。为了提高物像的对比度(反差)，荷兰物理学家(F. Zernike(1935)设计了相差显微镜的基本部件如环状光栏和位相板。 从阿贝成像原理已经知道尼康显微镜的聚光镜前焦面上放置孔径光栏时，这个平面就成为物镜后焦面的共扼面。F. Zernike在这个平面上放置了环状光栏，按空间滤波概念，称带通滤波器。 环状光栏给物镜后焦面提供的是照射在环形甲像平面上的相干光束。照射在环形像平面上的相图10-20显徽镜的成像光路干光束，不同于线形窄缝所提供的相干光束.前者不能造成带有方向性衍射斑.在共扼面上的光分布强度也不像窄缝衍射那种零级强度。它所造成的衍射光是均匀的无方向性的. F. Zernike在相差尼康显微镜的物镜后焦面上放置了位相板。恰巧位相板的吸收环变成环状光栏的成像平面。其结果就像F. Zernike指出的，如果人工地改变照射到不吸光物体而形成初级成像光束的光波，以此来改变衍射光和直射光的位相和振幅，使之近似乎吸光物体的初级成像光束时，那么其结果就造成完全像吸光物体的次级成像，也就是加强了物体细节的反衬度。巧妙地使用位相板，就能够使物像平面上的光强度分布与物体细节的位相信息成为线性关系.也就是人工地用物体细节的位相分布调整像平面的光强分布。甚至巧妙地选配不同类型的位相板，使之适合于物体细节的折射率时，可以强使物像平面上的反衬度出现逆转，即由明反差改变为暗反差，或者反之。

显微摄像中的边缘模糊现象及俗称的黑边现象，在民用数码相机连接显微镜成像时经常会碰到，边缘模糊的现象根据其模糊的程度可以分为以下三类：http://www.mshot.com.cn/uploadfile/localhost/200906/20090619180925821.jpg http://www.mshot.com.cn/uploadfile/localhost/200906/20090619180951945.jpg http://www.mshot.com.cn/uploadfile/localhost/200906/20090619181002207.jpg 轻重 中度 严重另外，边缘模糊的对称性也要加以判断。模糊边缘的不对称性是判断光学系统是否正确对中的第一个指标. 大部分情况是数码相机镜头和显微镜的光轴没有对中。少数情况是因为数码相机的感光芯片位置本身没有固定在相机机身内的正确位置。在常规的拍摄过程中，数码相机本身的这些误差通常都被忽略了。但是在显微拍摄中，所有机械设计制造误差以及平行光路中的图像扭曲现象都被无情放大，让人不可忽视。中心偏移：http://www.mshot.com.cn/uploadfile/localhost/200906/2009061918132093.jpg http://www.mshot.com.cn/uploadfile/localhost/200906/20090619181330279.jpg中心位置 中心偏移可行方案:如果光学系统本身是对中的，那么通过对具有内置变焦镜头的数码相机进行调焦可以解决图像边缘模糊及成像错位的现象。通过正确的对中及调焦所得的图像质量是非常清晰的。 应用的领域不同，对成像质量的要求也不同。有些领域是可以接受成像边缘模糊现象的。例如在胃镜或内窥镜成像应用中，成像要求是圆形视野，医生需要预览的是通过光纤管导出的圆形视野图片，所以此种情况下，成像边缘模糊现象是可以接受的。 显微拍摄要求达到满屏效果，通常满屏看到的图像视野范围比肉眼通过目镜看到的实际视野范围要小，满屏状态不会产生黑边现象。究竟是什么原因导致边缘模糊？主要的光学元器件，如镜片、孔径、观察筒、镜头，都是圆形设计。而数码相机的感光芯片是矩形的电子部件。成像边缘模糊实际是显微镜光路边缘模糊。圆形的显微图像投影到矩形的数码相机感光芯片上后，圆形显微图像以外的区域将呈黑色。只有将圆形显微图像足够放大，数码相机充分曝光使整个芯片上的显微图像都有光照的情况下，才不会出现黑边现象。如果需要得到高清晰度的显微图像，数码相机及显微镜之间的光学适配器是不可或缺的。MSHOT数码相机适配器能够保证获得最佳的显微放大图片。此外，MSHOT数码相机适配器对光的补偿、透过率、色散、平衡、强弱以及图像的矫正、补偿都起了很大的作用。由于光限制及光的相互交错，图像边缘扭曲现象比中心光轴位置更加严重。如果适配器不能达到最佳效果的作用，那么成像就会出现色散、像差等缺陷。好的适配器只有配可以更好镜头的单反相机才能拍出最佳图片。数码相机的光学变焦镜头在显微摄像中是不需要的，因为数码相机的光学变焦镜头会降低显微镜光路质量。因此，单反相机通常都配有转接环，数码相机适配器直接接在数码相机机身的接环上。显微摄像中的黑边（边缘模糊）现象常见的原因总结：•数码相机镜头和显微镜的光轴没有对中；•数码相机镜头对光路的限制；•数码相机及显微镜之间没有光学适配器连接；•显微镜第三目配备的摄像镜头不合适或选择的C型接口不匹配；•光学系统本身是偏心的

[align=left][font=宋体][color=#374151]摘要：光学显微成像技术在神经科学研究中发挥着不可或缺的作用。文章将深入探讨两种主要的光学显微成像技术，即荧光显微镜和多光子显微镜，在神经科学领域的应用案例。我们首先介绍了这些技术的基本原理和发展历程，然后详细描述了它们在神经细胞成像、突触可塑性研究和脑功能成像中的应用。通过这些案例，我们展示了光学显微成像技术在神经科学研究中的重要性，以及它们对我们深入理解神经系统的贡献。[/color][/font][/align][font=宋体][color=#374151]关键词：神经科学、荧光显微镜、多光子显微镜、神经细胞成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术自17世纪以来一直在科学研究中扮演着重要的角色。随着技术的不断发展，光学显微镜已经成为许多科学领域的核心工具之一，尤其在生命科学和神经科学领域。文章将深入探讨光学显微成像技术在神经科学研究中的应用案例，重点介绍荧光显微镜和多光子显微镜这两种主要技术的原理和应用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]一、光学显微成像技术应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.荧光显微镜的应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜是一种广泛应用于神经科学研究的工具，它使用荧光染料或标记物来可视化和研究神经系统的结构和功能。以下是荧光显微镜在神经科学研究中的应用案例，包括神经细胞成像、突触可塑性研究、脑疾病研究等方面。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（1）神经细胞成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在观察和研究神经细胞的结构和功能方面发挥了关键作用。通过使用荧光标记的抗体或分子探针，研究人员可以可视化神经元的不同结构，包括轴突、树突、细胞核等。这有助于研究神经细胞的形态特征以及它们在不同生理条件下的变化。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（2）突触可塑性研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在突触可塑性研究中也具有重要应用。突触可塑性是指突触的结构和功能如何受到刺激和学习的影响。通过标记突触相关的蛋白质或分子，研究人员可以实时观察突触的变化，如突触增强或突触抑制，以深入理解学习和记忆的神经机制。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（3）脑功能成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在脑功能成像方面也具有潜力。通过将钙指示剂或光遗传学标记物引入神经元，研究人员可以实时监测神经元的活动。这种技术使我们能够理解大脑不同区域的活动模式，以及不同刺激下神经元的响应。这对于研究认知过程、行为和神经疾病有着重要意义。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（4）神经干细胞研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜也被广泛用于研究神经干细胞。通过标记和追踪神经干细胞的命运和分化过程，研究人员可以理解神经系统的发育和再生机制。这对于神经系统修复和治疗神经系统疾病具有潜在应用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（5）荧光标记的蛋白表达[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜也可用于研究不同蛋白质在神经系统中的表达和定位。通过使用荧光标记的蛋白表达技术，研究人员可以观察不同蛋白质的分布和相互作用，从而深入理解神经系统中的信号传导和调控。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（6）脑疾病研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在研究脑疾病方面也发挥着关键作用。研究人员可以使用荧光显微镜来研究神经系统疾病的病理机制，如帕金森病、阿尔茨海默病和精神分裂症。这有助于发现潜在的治疗方法和药物筛选。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光显微镜在神经科学研究中的应用是多方面的，涵盖了神经细胞成像、突触可塑性研究、脑功能成像、神经干细胞研究、蛋白质表达和脑疾病研究等多个领域。这一技术为神经科学家提供了非常强大的工具，帮助他们深入理解神经系统的结构和功能，以及与神经相关的疾病的机制。未来，随着技术的不断发展，荧光显微镜将继续在神经科学领域中发挥关键作用，为我们揭示神经系统的奥秘提供更多的洞察力。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.多光子显微镜的应用[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜（Multi-Photon Microscopy）是一种先进的成像技术，它利用非线性光学效应，如多光子吸收，为神经科学家提供了强大的工具，用于研究神经系统的结构和功能。相比传统的荧光显微镜，多光子显微镜具有许多显著的优势，包括更深的成像深度、较少的光损伤、更少的荧光标记物和更高的空间分辨率。以下是多光子显微镜在神经科学研究中的应用领域：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（1）脑功能成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]脑功能成像是多光子显微镜的一个主要应用领域。这种技术允许研究人员实时观察活体动物的脑活动，包括神经元的兴奋与抑制、突触传递和脑区之间的相互作用。多光子显微镜能够提供高分辨率的三维图像，而无需使用荧光标记物。这对于研究大脑的基本功能、学习和记忆等过程至关重要。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（2）钙离子成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]钙离子在神经元内起着关键的信号传导作用。多光子显微镜可以用于监测神经元内的钙离子浓度变化，这对于理解神经元的兴奋性和突触传递至关重要。通过使用荧光钙染料，研究人员可以实时观察神经元内钙离子浓度的动态变化，以及不同神经元之间的协同作用。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（3）神经元形态学研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜在研究神经元的形态学和结构上也具有独特的优势。它可以提供高分辨率的三维成像，允许研究人员详细观察神经元的分支结构、突触连接和细胞器的分布。这对于理解神经元的连接方式、发展和退行性疾病的机制至关重要。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（4）活体动物模型研究[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜也在活体动物模型研究中发挥着关键作用。研究人员可以使用这种技术观察小鼠、果蝇等模型动物的脑活动，从而研究不同物种的神经系统功能和行为。这对于神经药理学、疾病建模和药物筛选具有重要意义。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]（5）细胞内成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜也可用于单个神经元或突触的细胞内成像。这允许研究人员观察细胞内的亚细胞结构、蛋白质运输和突触形成等过程。这对于研究神经元的分子机制和突触可塑性非常有帮助。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]多光子显微镜的应用领域不仅局限于神经科学，还扩展到其他生命科学领域，如细胞生物学、免疫学和生物医学研究。其高分辨率和深层成像能力使其成为许多领域中不可或缺的工具。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]尽管多光子显微镜在神经科学研究中具有巨大的潜力，但它也面临着一些挑战。其中之一是成像速度，尤其在观察大脑活动时，需要高速成像以捕捉快速的神经事件。另一个挑战是数据处理和分析，因为高分辨率、三维和四维成像产生了大量的数据，需要强大的计算资源和分析工具。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]未来，我们可以期待多光子显微镜技术的不断改进和发展，以应对这些挑战。新的激光技术、荧光标记物和成像算法将继续推动这一领域的进展，为我们深入理解神经系统的复杂性提供更多的洞察力。多光子显微镜将继续在神经科学领域中发挥关键作用，有望帮助我们解决一些最具挑战性的神经科学问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]二、光学显微成像技术在神经科学研究中的应用存在问题[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术在神经科学研究中的应用虽然具有众多优势，但也存在一些问题和挑战，这些问题需要科研人员不断努力来解决。以下是一些存在问题：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.有限的成像深度[/color][/font][font=宋体][color=#374151]传统的光学显微成像技术受到光的折射和吸收的限制，导致成像深度受到限制。这在研究深层脑区时成为问题，因为光无法有效透过多层组织，导致深层神经元无法清晰成像。多光子显微镜已经在这一方面取得了进展，但仍然存在深度限制。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.光损伤和毒性[/color][/font][font=宋体][color=#374151]荧光标记物和强光源在成像过程中可能对生物样本产生光损伤和毒性作用。这对于活体成像和长时间观察是一个挑战，因为它可能导致样本的退化和死亡。科研人员需要努力寻找更温和的成像方法和标记物，以减轻这些问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]3.数据量庞大[/color][/font][font=宋体][color=#374151]高分辨率和多维成像技术产生大量的数据，需要强大的计算资源和复杂的数据分析工具。处理和管理这些数据可能是一个挑战，尤其是在长期实验和大规模成像项目中。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]4.标记物的选择[/color][/font][font=宋体][color=#374151]合适的荧光标记物对于获得高质量的成像数据至关重要。然而，选择适当的标记物可能会受到限制，因为一些标记物可能会干扰样本的正常生理活动，或者不适合特定的实验条件。因此，需要不断开发新的标记物和成像方法。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]5.解析度限制[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像的分辨率受到光的波长限制，通常受到绕射极限的限制。虽然一些超分辨率成像技术已经出现，但它们仍然无法突破光学分辨率极限。这可能会限制对神经系统微观结构的精确观察。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]6.活体成像的挑战[/color][/font][font=宋体][color=#374151]对于活体成像，尤其是在大脑中，样本的运动和呼吸等因素可能导致成像失真。稳定和精确定位样本是一个技术挑战。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]尽管存在这些问题，光学显微成像技术仍然是神经科学研究的不可或缺的工具，因为它们提供了独特的实时、高分辨率和非侵入性的成像能力。科研人员不断努力解决这些问题，通过技术创新和改进，光学显微成像技术有望继续为神经科学领域的研究提供更多洞察力。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]三、下一步研究方向[/color][/font][font=宋体][color=#374151]基于上述问题，光学显微成像技术在神经科学研究中的应用仍然需要不断改进和发展。下面是可能的下一步研究方向，以解决这些问题：[/color][/font][font=宋体][color=#374151]1.改进成像深度[/color][/font][font=宋体][color=#374151]研究人员可以探索新的成像方法，如双光子显微镜和光学波前调制成像，以增加成像深度。此外，开发新的光学透明样本制备技术，如透明大脑样本技术，可以帮助克服深度限制问题。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]2.减少光损伤和毒性[/color][/font][font=宋体][color=#374151]研究人员可以寻找更温和的成像条件，减少光损伤和荧光标记物的毒性。此外，使用先进的成像系统，如自适应光学成像，可以减小激光功率，同时保持高分辨率。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]3.数据管理和分析工具[/color][/font][font=宋体][color=#374151]开发更强大的数据管理和分析工具，以处理庞大的成像数据。机器学习和深度学习方法可以帮助提高数据分析的效率，并自动检测和量化细胞和结构。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]4.标记物的改进：寻找更多、更具选择性的标记物，以减少对样本的干扰。这可以包括荧光标记物的改进、发展新的基因表达标记和探测技术。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]5.突破分辨率极限[/color][/font][font=宋体][color=#374151]进一步发展超分辨率成像技术，以突破传统光学分辨率极限，获得更高的细节分辨率。例如，结构光显微镜和单分子成像技术可以帮助提高分辨率。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]6.活体成像技术改进：研究人员可以探索新的样本固定和稳定技术，以减小样本运动对成像的影响。另外，开发新的活体成像方法，如头部悬置成像和小型显微成像技术，可以帮助在动态活体条件下进行成像。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]7.多模态成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]结合不同的成像技术，如光学显微镜与电生理记录、光学显微镜与功能磁共振成像（fMRI）等，以获得更全面的神经科学数据。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]8.多尺度成像[/color][/font][font=宋体][color=#374151]开发多尺度成像方法，能够在微观和宏观水平上同时观察神经系统的活动，从神经元到整个脑区。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]这些研究方向代表了改进和扩展光学显微成像技术在神经科学研究中的应用的可能途径。通过不断的技术创新和跨学科合作，神经科学家和工程师有望克服这些问题，提高光学显微成像技术的效能和应用广度，以更深入地理解神经系统的复杂性。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]四、结论[/color][/font][font=宋体][color=#374151]光学显微成像技术在神经科学研究中的应用案例清楚地表明，这些技术在揭示神经系统的复杂性和功能中起到了关键作用。然而，这仅仅是一个开始，未来仍有许多挑战和机遇等待我们探索。例如，新的成像技术和荧光标记方法的不断发展将进一步扩展我们的研究领域。此外，将光学显微成像技术与其他分子生物学和生物化学技术相结合，可以更全面地理解神经系统的功能。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]在未来，我们可以期待更高分辨率、更深层次的成像以及更多三维和四维成像的发展。这将有助于解决神经科学中的一些最具挑战性的问题，如神经网络的复杂性和神经退行性疾病的机制。光学显微成像技术将继续为神经科学研究提供有力的工具，推动我们对大脑和神经系统的理解不断深入。[/color][/font][font=宋体][color=#374151]参考文献：[/color][/font][font=宋体][color=#374151][1]高宇婷,潘安,姚保利等.二维高通量光学显微成像技术研究进展[J].液晶与显示,2023,38(06):691-711.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][2]王义强,林方睿,胡睿等.大视场光学显微成像技术[J].中国光学(中英文),2022,15(06):1194-1210.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][3]章辰,高玉峰,叶世蔚等.自适应光学在双光子显微成像技术中的应用[J].中国激光,2023,50(03):37-54.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][4]曹怡涛,王雪,路鑫超等.无标记光学显微成像技术及其在生物医学的应用[J].激光与光电子学进展,2022,59(06):197-212.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][5]关苑君,马显才.光学显微成像技术在液-[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/5p][color=#3333ff]液相[/color][/url]分离研究中的应用[J].中山大学学报(医学科学版),2022,43(03):504-510.DOI:10.13471/j.cnki.j.sun.yat-sen.Univ (med.sci).2022.0319.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][6]陈廷爱,陈龙超,李慧等.结构光照明超分辨光学显微成像技术与展望[J].中国光学,2018,11(03):307-328.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][7]安莎. 轴平面光学显微成像技术及其应用研究[D].中国科学院大学(中国科学院西安光学精密机械研究所),2021.DOI:10.27605/d.cnki.gkxgs.2021.000055.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][8]杜艳丽,马凤英,弓巧侠等.基于空间光调制器的光学显微成像技术[J].激光与光电子学进展,2014,51(02):13-22.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][9]莫驰,陈诗源,翟慕岳等.脑神经活动光学显微成像技术[J].科学通报,2018,63(36):3945-3960.[/color][/font][font=宋体][color=#374151][10]张财华,赵志伟,陈良怡等.自适应光学在生物荧光显微成像技术中的应用[J].中国科学:物理学 力学 天文学,2017,47(08):26-39.[/color][/font]

希望与能提供金相显微镜配接数码相机的光学接口的制造商合作。

本人用JY公司的Horiba Aramis做显微拉曼成像分析，期间遇到了一些问题，在此向各位专家和高手请教：我的样品是用粘结剂将颗粒粘结并压缩制得的，因此表面不平整，在做共焦显微拉曼光谱成像时，先聚集到某一颗粒上，然后进行Mapping，请问这种情况下是否检测不到焦平面外样品的信号？但在我的检测中焦平面外的样品也出现了信号，只是强度和频移有变化，请问这种焦平面外样品的拉曼信号频移是否可信？此外，做Mapping时需要的时间比较长，样品经长时间激光照射后其峰位会出现偏移，但现在采用的激光功率已经是能得到拉曼信号的最小功率了（300mW)，这个问题如何解决？谢谢各位！

[size=3]查了一下显微镜和相机的各自价格，也询问了厂家一起购买的价格，相差比较大！那么，大家认为我是单独购买好呢？还是让厂家一起配齐了呢？各自有什么利弊吗？[/size]