Filterfolie für Laserfluoreszenz-Mikroskopie

Aufgrund ihrer hohen Helligkeit, Stabilität, Langlebigkeit und schmalen Spektralbandbreite ersetzen Laser herkömmliche Breitband-Lichtquellen in Fluoreszenz-Imaging-Anwendungen. In bildgebenden Anwendungen können die oben genannten Merkmale des Lasers die Empfindlichkeit der Visualisierung verbessern und den Lichtfluss erhöhen; Der Laser verfügt auch über einzigartige Eigenschaften wie schmale Strahlemissionswinkel, hohe zeitliche und räumliche Kohärenz und klare Polarisierungseigenschaften, die viele neue Fluoreszenz-Bildgebungstechniken inspirieren. Im Vergleich zu Breitband-Lichtquellen stellen Laser in Form von Fluoreszenzquellen jedoch neue Anforderungen und Einschränkungen für Laser-basierte Bildgebungssysteme und deren Komponenten, insbesondere für optische Filter, dar.

Optimierte optische Filterfolie für Laserquellen

In den letzten vier Jahrzehnten wurden viele leistungsstarke, effiziente und kostengünstige Laser entwickelt. Menschen klassifizieren die Laser in der Regel nach Verstärkungsmedium und Erregungsmethode. Bisher sind die am häufigsten verwendeten Laser für Fluoreszenz-Bildgebung immer noch Gaslaser (z. B. Magnesium- und Magnesium-Ionenlaser), wobei die am häufigsten verwendeten Laser-Spektrallinien 488, 568 und 647 nm liegen. In den letzten Jahren haben Festkörperlaser jedoch allmählich Gaslaser durch höhere Effizienz (weniger Heizung und einfachere Labormontage) und niedrigere Kosten ersetzt. Zu den gängigen Laser-Typen gehören Halbleiterdiodenlaser (insbesondere 405 und 635 nm), optische Pumpen-Halbleiterlaser (einschließlich der weit verbreiteten 488 nm) und DPSS-Laser (einschließlich 561 nm gelb und neueren 515 nm und 594 nm).

Anwendung von optischen Filterfiltern in Laser-Fluoreszenz-Mikroskopie

Da der Strahlsplitter direkt dem starken Anregungslicht ausgesetzt ist, kann selbst die schwache spontane Fluoreszenz des Filters das Signal des emittierten Lichts stören. Daher sollten ultra-niedrige fluoreszierende Substraten wie geschmolzener Quarz verwendet werden. Beachten Sie, dass aufgrund der Intensitätsunterschiede zwischen dem Anregungslicht und dem Emissionssignal die Anforderungen an die Fluoreszenz des Emissionsfilters selbst nicht so streng sind wie bei einem Farbsplitter. Im Mikroskop ist die Intensität des Emissionsfilters jedoch deutlich höher als die eines typischen Fluoreszenz-Wandwinkel-Mikroskopfters, da der Laserstrahl im System vollständig vom Probenträgerglas reflektiert wird und die Richtung entlang des Emissionspfads ändert. Daher sollte im Vergleich zur spontanen Fluoreszenz in Breitband-Systemen die spontane Fluoreszenz des Emissionsfilters in diesem Lasersystem sorgfältig berücksichtigt werden.

In manchen Anwendungen kann ein Strahlsplitter einen erheblichen Einfluss auf die Bildqualität haben, insbesondere wenn die Flachheit (Krümmung) des Farbsplitters nicht angemessen ist. Auch wenn die Matrixkrümmung durch den Wellenfrontfehler nicht ausgeprägt ist, kann der Reflexionswellenfrontfehler einen signifikanten Einfluss auf die Bildqualität haben. Beispielsweise kann die Beleuchtung der Probe im Mikroskop schwächer sein, wenn ein Bündel mit geringer Flachheit in den Erregungspfad platziert wird. In ähnlicher Weise kann es aufgrund der inhärenten Biegungsspannung der harten Beschichtung zu einer Bildabweichung des Bildstrahls führen, der von einem Farbseparator reflektiert wird. Daher sollten einige Anwendungen einen Farbsplitter mit hoher Ebene verwenden. Für die meisten Lasermikroskope sollte der Strahl-Splitter flach genug sein, damit sich der Fokus des beleuchteten Laserstrahls nicht signifikant bewegt, wobei die Fokusbewegung normalerweise durch den Reilly-Bereich definiert wird. Einfach ausgedrückt, ist die Qualifikationskriterium für einen Bildstrahl, der von einem Farbseparator reflektiert wird, dass sich die Größe des Diffusionsfleckes nach der Reflexion auf dem Farbseparator nicht signifikant ändern sollte.

Laser-basierte mikroskopische Bildgebungssysteme sind komplex und teuer. Bei der Erzielung der höchsten Leistung ist die Rolle des optischen Filters sehr wichtig. Es ist noch wichtiger, die richtige Wahl der optischen Filterfolie zu verwenden, die ihrer Leistung entspricht. Was ist die Zukunft der Laser-basierten Bildgebungssysteme? Um die Mechanismen der Wechselwirkung zwischen Zellen oder subzellulären Strukturen besser zu beobachten, entstehen viele komplexe Bildgebungsschemata. Effiziente Filterfolien spielen in diesen Spitzenanwendungen eine immer wichtigere Rolle.