Автофокусировка микроскопа.

В стандартном микроскопе изображение образца со сложной топологией поверхности имеет области, находящиеся в фокусе, и области, которые не в фокусе. В конфокальном микроскопе области, находящиеся не в фокусе, на изображении просто отсутствуют. Однако в этом случае часто требуется получить изображение поверхности, которая полностью находится в фокусе. Для достижения этой цели можно получить ряд изображений при различных положениях объектива по координате Z, а затем объединить их для полностью сфокусированного изображения. Метод объединения зависит от режима работы микроскопа.

В стандартном микроскопе по очереди обрабатывают каждое сечение для определения находящихся в фокусе областей. Сфокусированные области затем объединяют, в результате чего создаётся автофокусированное изображение. Алгоритм такого преобразования изображения непрост, но имеются промышленные пакеты, которые достаточно хорошо решают эту задачу. Их недостатком является невысокая скорость работы.

В конфокальном микроскопе области, находящиеся не в фокусе, устранены оптикой. Поэтому методика обработки состоит в объединении изображения различных сечений. Это можно делать в режиме реального времени, по мере получения последовательных сечений. Автофокусированное изображение строится нахождением максимальной интенсивности каждого пикселя на всех оптических сечениях. Рис. 29 демонстрирует автофокусированное изображение пенополиуретановой пены, полученное с интервалом Dz = 300 мкм.

Сканирующая оптическая микроскопия ближнего поля.

В сканирующих оптических микроскопах ближнего поля (СБОМ) поверхность образца сканируют с помощью консоли с тонким оптическим наконечником (рис. 30). Его отверстие столь мало, и располагается оно столь близко к поверхности, что дифракция не влияет на разрешение СБОМ. Наконечник консоли в СБОМ изготовлен из оптического волокна, конец которого имеет диаметр в несколько нанометров. В СБОМ расстояние между наконечником консоли и поверхностью поддерживают путём контроля сил, возникающих между ними. Для этого на консоль направляют лазерный луч. В некоторых системах наконечник консоли колеблется параллельно поверхности образца.

На рис. 31 схематически изображён сканирующий оптический микроскоп ближнего поля, сделанный в университете Лидса. Для освещения образца используют коническое сужающееся оптическое волокно, покрытое слоем алюминия толщиной 100 нм. Конец конуса представляет собой отверстие диаметром 100-200 нм (менее l/2). Отверстие удерживается в ближнем поле благодаря системе обратной связи, контролирующей сдвиговые силы. Амплитуда колебаний конца иглы консоли контролируется с помощью системы оптических датчиков. Когда конец иглы приближается к образцу на 30 нм, амплитуда колебаний уменьшается из-за взаимодействия с образцом. Данный эффект используют для создания обратной связи, не позволяющей уменьшить расстояние между концом иглы и образцом менее чем на 10-20 нм. При построчном сканировании образца игла консоли отслеживает контур поверхности, что позволяет получать его топографическое изображение. Сканирование образца производят при помощи пьезоэлектрического устройства. Рассеянный свет из области иглы консоли и поверхности образца попадает в объектив микроскопа. В случае проходящего света это объектив проходящего света (ОПС на рис. 31), а в режиме отражённого света он рассеивается под углом 60° к оси и попадает в объектив отражённого света (ООС на рис. 31). Полученный свет с помощью системы линз передаётся на раманскоп, строящий изображение при помощи сигнала комбинационно-рассеянного света.

 

Эффект комбинационного рассеяния обнаружен в 1928 г. Мандельштамом, Раманом и Кришнаном. Если монохроматическое излучение интенсивностью I падает на оптически прозрачную жидкость, небольшая доля излучения рассеивается. Помимо основной линии падающего света, в спектре рассеянного света наблюдается пара новых линий, частота которых немного выше и ниже частоты падающего излучения. Появление дополнительных линий комбинационного рассеяния обусловлено взаимодействием света с колеблющимися молекулами (рис. 32). Комбинационно-рассеянный свет имеет частоты, равные v0 – vm и v0 + vm. Частота первой линии меньше частоты падающего света, и такие линии называют стоксовскими, а частота второй – выше, и такие линии называют антистоксовскими. Интенсивности антистоксовских линий комбинационного рассеяния значительно ниже интенсивности стоксовских линий, что иллюстрирует рис. 33.

Оптическая схема раманскопа показана на рис. 34. Интенсивность лазерного освещения выбирают с помощью нейтрального светофильтра, расположенного на вращающемся диске. Диаметр лазерного луча увеличивают с помощью двух линз, после чего он проходит через пространственный фильтр, отражается от зеркал М1 и М2 и направляется на голографический фильтр NF1. Не большой угол наклона этого фильтра (10°) гарантирует, что поляризация отражённого лазерного луча и идущего от образца комбинационно-рассеянного света изменяется не очень сильно. Этот фильтр отражает 98% лазерного света. Напротив, комбинационно-рассеянный свет проходит через него и через второй такой же фильтр NF2 практически полностью. Если длина волны комбинационного рассеяния превышает 100 см-1, доля прошедшего света превышает 90%, интенсивность которого регистрируется ПЗС-матрицей.








Дата добавления: 2016-04-11; просмотров: 1552;


Поиск по сайту:

При помощи поиска вы сможете найти нужную вам информацию.

Поделитесь с друзьями:

Если вам перенёс пользу информационный материал, или помог в учебе – поделитесь этим сайтом с друзьями и знакомыми.
helpiks.org - Хелпикс.Орг - 2014-2024 год. Материал сайта представляется для ознакомительного и учебного использования. | Поддержка
Генерация страницы за: 0.008 сек.