Proprietários da patente RU 2285279:

A invenção refere-se a dispositivos ópticos para medição de diferenças de fase óptica utilizando métodos de interferometria, medição de polarização de luz, bem como para controle de intensidade, fase e polarização da radiação. O microscópio contém uma fonte de radiação laser, ao longo do caminho do qual são instalados sucessivamente um elemento divisor de feixe, um sistema de varredura com dois defletores de espelho e uma lente, e ao longo do caminho do feixe refletido da amostra em estudo e do divisor de feixe elemento, é colocado um receptor de radiação com um sistema de processamento de sinal. Um conversor circular de polarização de radiação é instalado na frente do elemento de divisão de feixe, e um elemento de divisão de feixe é colocado entre o elemento de divisão de feixe e o sistema de varredura, convertendo o feixe de radiação de entrada em dois feixes com direções de polarização ortogonais e deslocamento espacial, enquanto um medidor de potência para componentes de polarizações de radiação cruzadas é usado como receptor de radiação. A invenção permite melhorar a relação sinal-ruído através do uso de contraste diferencial, bem como aumentar a sensibilidade a pequenas diferenças na densidade óptica dos objetos e aumentar a linearidade da medição da altura do perfil do objeto em estudo. 8 salário voar, 1 doente.

A invenção refere-se a dispositivos ópticos para medição de diferenças de fase óptica utilizando métodos de interferometria, medição de polarização de luz, bem como para controle de intensidade, fase e polarização da radiação.

São conhecidos microscópios ópticos de varredura com circuitos ópticos que implementam varredura de feixe ao longo de um ângulo sem deslocamento no plano da janela de entrada da lente no modo de reflexão (Dyukov V.G. e Kudeyarov Yu.A. “Scanning Optical Microscopy”, Moscou, 1991, P. .134).

Este microscópio inclui uma fonte de radiação laser, na saída da qual estão instalados um expansor e um divisor de feixe. No caminho do feixe que passa pela placa divisora ​​de feixe, são instalados dois defletores de espelho do sistema de varredura e uma lente, e no caminho do feixe refletido do objeto em estudo e da placa divisora ​​​​de feixe, um fotodetector é instalado. Um filtro espacial e um filtro espectral de entrada estão localizados na frente do fotodetector. Um sistema telecêntrico de duas lentes foi adicionado entre os defletores.

O microscópio é equipado com tecnologia digital para processamento de imagens, além de câmera de vídeo. Tal dispositivo combinado permite estudar microobjetos em diversos campos da ciência e tecnologia.

É conhecido um sistema confocal para obtenção de imagens, contendo um laser multicolorido de varredura e um microscópio (Patente US No. 5127730, US/C1 356-318, MKU 5 G 01 No. 21/64). Este sistema permite, através de tubos fotomultiplicadores, obter uma imagem a partir da qual se pode ter uma ideia das propriedades da amostra em estudo quando exposta a corantes.

Um conhecido microscópio confocal de varredura (patente US nº 5032720, US C1 250-236, MKU 5 G 02 B 21/06), que selecionamos como protótipo, que possui um sistema de varredura com dois defletores. Cada um desses defletores varre feixes de deflexão em planos perpendiculares entre si. Um sistema de espelhos está localizado entre os defletores do sistema de varredura de forma a transmitir o feixe de um defletor para outro e para o microscópio com lente. A luz refletida pela amostra atinge as lentes, defletores e sistema de espelhos antes de chegar ao detector. A abertura está localizada na frente do detector e bloqueia qualquer feixe que emerge de pontos espacialmente distantes do ponto do feixe. Porém, os microscópios confocal a laser, descritos em análogos e protótipos, em alguns casos de aplicação apresentam uma relação sinal-ruído insuficientemente alta, o que, por exemplo, é importante no estudo de objetos biológicos.

O resultado técnico da invenção proposta é melhorar a relação sinal-ruído através do uso de contraste diferencial, além disso, foi alcançada maior sensibilidade a pequenas diferenças na densidade óptica dos objetos e a linearidade da medição da altura do perfil de o objeto em estudo foi aumentado.

Este resultado é alcançado melhorando o conhecido microscópio de varredura a laser contendo uma fonte de radiação laser, no caminho do feixe do qual são instalados sequencialmente um elemento divisor de feixe, um sistema de varredura com dois defletores de espelho e uma lente, e no caminho de no feixe refletido do elemento estudado e divisor de feixe, um receptor de radiação com um sistema de processamento de sinal é colocado.

A melhoria reside no fato de que um conversor de um feixe plano-polarizado em um feixe com polarização circular é instalado na frente do elemento divisor de feixe, e um elemento divisor de feixe é colocado entre o elemento divisor de feixe e o sistema de varredura, convertendo o feixe de entrada de radiação em dois feixes com direções ortogonais de polarização e deslocamento espacial, enquanto atua como um receptor de radiação, um medidor de potência é usado para componentes de polarizações cruzadas de radiação.

Uma placa de quarto de onda para o comprimento de onda da radiação utilizada pode ser usada como conversor de polarização de radiação.

O conversor de radiação pode ser colocado na fonte de radiação laser.

As seguintes melhorias também estão incluídas:

O elemento espalhador do feixe é feito em forma de placa de material birrefringente;

O medidor de potência consiste em um prisma Wollaston e dois fotodetectores para medir separadamente dois componentes de polarizações cruzadas de radiação;

Entre o elemento divisor de feixe e o medidor de potência existe um telescópio com abertura ajustável instalado em seu foco interno;

Um telescópio é inserido entre os dois defletores do sistema de varredura, cujos focos dianteiro e traseiro estão localizados nos eixos de oscilação dos defletores;

Entre o sistema de varredura e a lente existe um telescópio adicional, um dos focos coincide com o eixo de oscilação do defletor do sistema de varredura localizado próximo a ele, e o segundo coincide com o foco traseiro da lente;

Um sistema de ajuste para controlar a potência da fonte de radiação laser é instalado entre a fonte de radiação laser e o conversor de polarização de radiação.

A essência da invenção é ilustrada pelo desenho anexo, que mostra o diagrama óptico estrutural de um microscópio de varredura a laser.

Um microscópio de varredura a laser contém uma fonte de radiação laser 1, que pode ser uma fonte contínua de gás (por exemplo, hélio-néon, argônio, criptônio, argônio-criptônio e outros). Um polarizador de filme 2 (filtro polarizador) é instalado no caminho do feixe de laser de gás, projetado para regular a potência da radiação, um prisma Glan-Thomson 3 para melhorar suas características de polarização e uma placa divisória 4 para separar parte do feixe (cerca de 5%) para controlar a potência de radiação com o uso de um fotodetector 5.

Mais adiante no feixe de laser principal, é instalado um conversor de polarização de radiação, em particular uma placa de quarto de onda para uma determinada onda de radiação. Após o conversor de polarização da radiação, são instalados um elemento de divisão de feixe 8, um elemento de espalhamento de feixe 9, um sistema de varredura, incluindo dois defletores de espelho 10, 11, uma lente 12 e uma mesa 13 para colocação do objeto em estudo. O elemento espalhador do feixe 9 é feito em forma de placa de material birrefringente e é colocado no foco interno do telescópio 14.

O eixo de oscilação do defletor 10 coincide com o foco frontal do telescópio 14, que coincide com o foco frontal do telescópio 15.

Entre os defletores 10 e 11 existe um telescópio 15 para emparelhar os pontos de varredura do feixe em duas direções perpendiculares entre si. O eixo de oscilação do defletor 11 está localizado no foco traseiro do telescópio 15. Se necessário, para aumentar posteriormente o diâmetro do feixe de laser, bem como para mover o ponto de varredura angular para o foco traseiro da lente 12, um o telescópio adicional 16 é instalado entre o defletor 11 e a lente 12. Um dos focos do telescópio 16 coincide com o eixo de oscilação do defletor 11 e o outro com o foco traseiro da lente 12.

O elemento divisor de feixe 8 serve para redirecionar o feixe refletido do objeto em estudo para um medidor de potência, que consiste em um prisma Wollaston 17 e dois fotodetectores 18, 19 para medir separadamente a intensidade ou potência dos componentes das polarizações ortogonais da radiação . Os fotodetectores 18 e 19 servem para converter a potência óptica num sinal eléctrico medido.

O divisor de feixe 8 também pode ser usado para controle adicional da potência de radiação usando o fotodetector 20. Para implementar o contraste confocal, um diafragma ajustável 21 é instalado na frente do medidor de potência, localizado no foco interno do telescópio 22.

Um polarizador de filme 2, um prisma Glan-Thomson 3 e um sistema para ajustar a potência da fonte de radiação laser, incluindo um fotodetector 5 e uma placa divisória 4, são fornecidos para lasers disponíveis comercialmente. No caso de lasers com feixes de luz de qualidade satisfatória, estes elementos não são obrigatórios.

Um microscópio de varredura a laser funciona da seguinte maneira.

Um feixe plano paralelo parcialmente polarizado de um laser de gás 1 passa através de um polarizador de filme 2 e um prisma Glan-Thomson 3, adquirindo um alto grau de polarização de 1:1000 e superior.

Os planos de polarização 1 e 3 coincidem, enquanto a posição do plano de polarização 2 pode ser alterada girando-o. Assim, a intensidade da radiação pode variar de valores máximos a valores extremamente pequenos.

A placa divisora ​​4 desvia uma pequena parte do feixe (cerca de 5%) para o fotodiodo 5 para medir e controlar a potência de radiação.

A placa de fase 6 converte um feixe de laser polarizado no plano em um feixe polarizado circularmente. Isso é necessário para transferir o polarímetro para o modo de medição de fase quase linear.

A placa divisora ​​8 divide o feixe de entrada em dois com a mesma intensidade de radiação. Neste caso, um feixe é usado para medições e o segundo pode ser usado para controle adicional de potência.

O bloco, composto por uma placa de fase 9 e um sistema telecêntrico de lentes telescópicas 14, é projetado para dividir um feixe polarizado circularmente em dois feixes polarizados linearmente com componentes de polarização cruzada. Neste caso, devido à refração cônica externa na placa de fase 9, ocorre um deslocamento espacial do feixe extraordinário, dependendo da espessura da placa, da sua posição angular, da orientação do eixo óptico e da distância focal das lentes.

O sistema de lentes telecêntricas do telescópio 15 transfere o foco da varredura angular do feixe de um ponto situado no eixo do defletor 10 para um ponto situado no eixo do defletor 11, deixando os demais parâmetros do feixe inalterados.

O defletor 11 garante a deflexão do feixe em um plano perpendicular ao plano de varredura angular do defletor 10, completando assim a formação do raster angular.

Assim, um feixe plano paralelo com componentes de polarização divididos é virtualmente emitido do foco traseiro da lente 12 em diferentes ângulos determinados pelas posições dos defletores 10 e 11. Em seguida, o feixe é focado na superfície do objeto em estudo , e o foco geométrico do feixe extraordinário pode ser deslocado espacialmente em relação ao foco do feixe comum devido à divisão na placa de fase 9.

O feixe refletido do objeto viaja de volta pelo mesmo caminho que o feixe de entrada, até a placa divisora, onde é dividido em dois feixes de igual potência. Um dos feixes é desviado para um fotodetector diferencial, onde são medidos seus parâmetros.

O fotodetector consiste em um prisma Wollaston 17, que divide o feixe de entrada em dois com direções cruzadas de polarização linear, e dois fotodiodos que medem as intensidades desses componentes. Dependendo da orientação angular da placa de fase 9 e da orientação relativa da placa de fase 9 e do prisma de Wollaston 17, vários métodos são implementados para obter informações sobre o objeto em estudo, os chamados contrastes.

Para implementar o contraste de amplitude, a placa de fase 9 está numa posição em que não ocorre a divisão do feixe, e os sinais do fotodiodo são adicionados e a soma é transferida para o sistema de imagem.

O dispositivo proposto permite implementar contraste de fase diferencial e, como resultado, aumentar a relação sinal-ruído devido à integração de sinais na construção de um perfil real de um objeto a partir de sinais diferenciais, o que também leva ao aumento da sensibilidade a pequenas diferenças na densidade óptica dos objetos e aumento na linearidade da medição da altura do perfil do objeto em estudo.

1. Um microscópio de varredura a laser contendo uma fonte de radiação laser, no caminho do feixe do qual um elemento divisor de feixe, um sistema de varredura com dois defletores de espelho e uma lente são instalados sequencialmente, e no caminho do feixe refletido do amostra em estudo e o elemento divisor de feixe, é colocado um receptor de radiação com sistema de processamento de sinal, caracterizado por um conversor de um feixe polarizado plano em um feixe com polarização circular ser instalado na frente do elemento divisor de feixe, e um feixe O elemento de divisão é colocado entre o elemento de divisão de feixe e o sistema de varredura, convertendo o feixe de radiação de entrada em dois feixes com direções ortogonais de polarização e mistura espacial, enquanto atua como um receptor de radiação, um medidor de potência é usado para componentes de polarizações cruzadas de radiação.

2. Microscópio de varredura a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o conversor de polarização da radiação é uma placa de quarto de onda para o comprimento de onda da radiação utilizada.

3. Microscópio de varredura a laser, de acordo com as reivindicações 1 e 2, caracterizado pelo fato de que o conversor de polarização da radiação está localizado na fonte de radiação laser.

4. Microscópio de varredura a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o elemento divisor de feixe é feito em forma de placa de material birrefringente.

5. Microscópio de varredura a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que o medidor de potência consiste em um prisma Wollaston e dois fotodetectores para medição separada de dois componentes cruzados de polarização de radiação.

6. Microscópio de varredura a laser, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que um telescópio com abertura ajustável instalado em seu foco interno é colocado entre o elemento divisor de feixe e o medidor de potência.

Anthony van Leeuwenhoek é mais frequentemente chamado de inventor do microscópio. Do ponto de vista histórico, isso não é inteiramente verdade: muito antes dele, o famoso Galileu, o pai e o filho Jansen e Cornelius Drebbel apresentaram ao público seus instrumentos ópticos. No entanto, a fama de Leeuwenhoek não é de todo infundada: foi ele o primeiro a conseguir examinar os organismos unicelulares, as células sanguíneas e a estrutura dos olhos dos insetos - ou seja, a realmente atingir o nível micro.

Fazer uma gota pendurar e não cair é a tarefa mais difícil. Um estojo para lápis ou caneta esferográfica é adequado para isso. Vale a pena experimentar os ângulos de inclinação e a quantidade de água.

Ao contrário da crença popular, o microscópio de Leeuwenhoek não se parecia em nada com o moderno. Consistia em uma única lente fixada em um tripé especial. Uma pessoa ignorante preferiria chamar este dispositivo de lupa.

Acertar uma gota d'água com um laser não é tão fácil. Ser capaz de fixar o ponteiro com segurança é muito importante. Usamos suportes de solda de uma loja de rádios.

Uma gota d'água é a mesma lente. Dê uma olhada na definição: uma lente é um pedaço de material homogêneo transparente delimitado por duas superfícies refrativas de revolução polidas (superfícies esféricas). A gota tem formato de esfera, a água é homogênea, a tensão superficial funciona melhor que qualquer polidor e, por fim, o índice de refração da água não é igual ao do ar. Isso significa que uma gota é uma lente, embora não seja muito boa.

A área da imagem na tela é muitas vezes maior que a seção transversal do feixe de laser. Portanto, para garantir uma imagem brilhante, vale a pena adquirir um potente ponteiro laser com feixe verde.

Se apontarmos um ponteiro laser para uma gota e o projetarmos em uma folha de papel branca, veremos o que está acontecendo dentro da gota. O laser produz radiação coerente (figurativamente falando, paralela), portanto podemos dizer que seu feixe está inicialmente perfeitamente focado. Teoricamente, uma lâmpada normal poderia ser usada, mas para focar com precisão a sua luz em uma gota, seria necessário um sistema óptico muito mais complexo. Não se iluda: esta é uma boa experiência em óptica, mas não em biologia. O fator de ampliação da gota é pequeno, então os objetos que você vê na tela não são microorganismos, mas simplesmente partículas de poeira ou pequenos cabelos. O efeito de movimento é criado misturando a água dentro da gota. E ainda assim a experiência não pode ser negada em termos de entretenimento.

Microscópio confocal de varredura a laser com design óptico exclusivo e sistema de detecção que permite obter cortes ópticos com máxima eficiência. Você pode trabalhar com fluorescência multicanal de até dez corantes e usar detecção espectral contínua em toda a faixa de comprimento de onda visível.

LSM 710 em um suporte de microscópio invertido Axio Observe Z1é o microscópio confocal definitivo para biologia celular e de desenvolvimento. Juntamente com um tripé reto AxioImager ou AxioEmainer - LSM 710 transforma-se em uma ferramenta para trabalhar em neurobiologia, fisiologia e estudo de biointerações em uma ampla gama de experimentos.

O design óptico envolve o uso de até oito portas de laser e qualquer combinação de linhas de laser do espectro UV próximo ao IR. Módulo de detecção de 34 canais QUASAR permite uma estratégia de captura ideal para vários espectros de emissão, sem referência a filtros e espelhos dicróicos. Você sempre pode direcionar qualquer parte do espectro do sinal para qualquer detector de sua escolha.

A varredura espectral envolve experimentos com alta resolução e detecção de até 10 canais simultaneamente.

No módulo de digitalização LSM 710é utilizada uma solução técnica avançada: um loop de reciclagem espectral de retorno (Spectral Recycling Loop), que fornece amplificação do sinal repassando repetidamente todas as partes indivisas do sinal fluorescente através da grade espectral. A correção do plano de polarização de parte da fluorescência aumenta o sinal total de emissão em uma média de 15 a 17%!

Modificação LSM 710 NLOé um microscópio de varredura a laser equipado com um laser multifotônico de femtossegundos que gera radiação de alta densidade na região infravermelha de 680-1080 nm. Graças às propriedades desse laser, podemos penetrar a uma profundidade de até 500 mícrons, enquanto a excitação ocorre apenas dentro de um microvolume focal, inferior a 0,1 mícron 3, o que nos permite influenciar cuidadosamente o tecido vivo.

Especificações:

• Módulo de varredura com dois, três detectores altamente sensíveis de canal único ou com um detector espectral de 34 canais para captura paralela rápida do perfil de emissão completo;
• Escolha arbitrária da faixa espectral de gravação do sinal com resolução de até 3 nm (varredura sequencial) e 10 nm (varredura paralela);
• Detector de luz transmitida;
• Dois espelhos de varredura galvanométrica independentes;
• Resolução de digitalização de 4 x 1 a 6144 x 6144 pixels;
• Velocidade de digitalização - velocidades de digitalização 14 x 2; 5 quadros/seg em 512 x 512 pixels; 0,38 ms/linha de 512 pixels (2.619 linhas/seg);
• Ampliação de digitalização ZOOM de 0,6x a 40x em passos de 0,1x;
• Rotação livre de 360° do quadro de digitalização;
• Pinhole confocal - pinhole confocal motorizado com ajuste suave de diâmetro e coordenadas;
• Largura de dados - 8, 12 ou 16 bits;
• Linhas laser - 355, 405, 458, 488, 514, 543, 561, 594, 633; reconstruído 488-640;
• Opções de tripé - invertido AxioObservador; direto AxioImager; reto com mesa fixa AxioExaminer.

Os avanços na engenharia genética, proteômica, biotecnologia, produtos farmacêuticos modernos e biomedicina facilitaram a rápida introdução de novas técnicas de microscopia confocal, e agora são amplamente utilizadas na biologia celular.

A microscopia confocal de fluorescência pode ser considerada um tipo de microscopia de fluorescência tradicional, que permite estudar a microestrutura interna das células, não apenas fixas, mas também vivas, identificar microrganismos, estruturas celulares e moléculas individuais, e observar processos dinâmicos nas células . Além disso, a microscopia confocal de fluorescência proporcionou a possibilidade de resolução submicrométrica tridimensional do objeto e expandiu significativamente a possibilidade de análise não destrutiva de amostras transparentes. O aumento da resolução é obtido através do uso de lasers em microscópios confocal como fontes de luz e um diafragma confocal para filtrar a fluorescência fora de foco. A vantagem dos lasers sobre as lâmpadas de mercúrio ou xenônio é a monocromática e o alto paralelismo do feixe de luz emitido. Essas propriedades da radiação laser garantem uma operação mais eficiente do sistema óptico do microscópio, reduzem o número de brilhos e melhoram a precisão do foco do feixe de luz. Na amostra, o laser não ilumina todo o campo de visão, como em um microscópio de fluorescência com lâmpada, mas é focado em um ponto. É claro que, neste caso, o feixe de laser excita a fluorescência tanto no ponto focal quanto em todas as camadas da amostra por onde passa. E se essa fluorescência fora de foco emitida pelas camadas acima e abaixo do plano focal for registrada junto com o sinal principal do foco da lente, ela degradará a resolução do sistema óptico. Um diafragma confocal permite eliminar a fluorescência fora de foco. Ao alterar o diâmetro do diafragma confocal, é possível determinar a espessura da camada óptica próxima ao foco do feixe de laser, de forma que a fluorescência emitida acima e abaixo do foco seja desfocada no diafragma confocal e não seja registrada. Como resultado, a microscopia confocal proporciona uma resolução melhorada, principalmente ao longo do eixo Z.

A microscopia confocal moderna permite resolver três problemas principais: o estudo da estrutura fina de uma célula, a colocolização (arranjo espacial) de duas ou mais substâncias em uma célula, bem como o estudo dos processos dinâmicos que ocorrem nas células vivas.

Graças à resolução aprimorada, especialmente ao aumento da resolução do eixo Z, e à capacidade de criar uma série de seções “ópticas”, um microscópio confocal permite estudar a estrutura fina de um objeto em três dimensões. Programas especiais permitem criar uma imagem tridimensional de um objeto (3D) a partir de uma série de seções ópticas e, por assim dizer, visualizá-la de diferentes ângulos de visão, o que pode fornecer informações valiosas sobre a forma das células, o citoesqueleto , a estrutura do núcleo, dos cromossomos e até mesmo a localização de genes individuais neles, bem como a posição relativa desses elementos.

O uso de um modo de operação multiespectral (com vários fluorocromos) de um microscópio confocal de varredura a laser permite estudar a cocolação (arranjo mútuo espacial) em uma célula de duas ou mais substâncias diferentes, por exemplo, proteínas marcadas com diferentes corantes fluorescentes. Ao examinar tais preparações em um microscópio de fluorescência convencional, é impossível dizer com certeza se essas substâncias estão localizadas uma ao lado da outra ou uma abaixo da outra. Usando o método de cortes ópticos e posterior reconstrução 3D do objeto, é possível recriar a distribuição volumétrica das substâncias. O modo multiespectral também permite estudos FISH em um microscópio confocal.

A capacidade de obter séries temporais de imagens com alta resolução espacial permite estudar as alterações que ocorrem nas células e suas estruturas ao longo do tempo (reconstrução 4D). Além disso, graças à presença de lasers e de um sistema de varredura, é possível não só registrar mudanças temporárias, mas também influenciar estruturas celulares com radiação laser e, ao mesmo tempo, observar processos em andamento.

Novos métodos de microscopia confocal de varredura a laser tornaram-se difundidos nas ciências básicas e também são cada vez mais utilizados na pesquisa prática e na medicina diagnóstica.

Os métodos de microscopia confocal permitem identificar a capacidade de acumulação de substâncias no citoplasma, núcleo ou outras estruturas celulares, registrar a formação de metabólitos, medir a cinética de acumulação e metabolismo de substâncias na célula, a taxa de remoção de substâncias de a célula e comparar a intensidade do metabolismo em diferentes linhas celulares e sob diferentes condições. Esses métodos são cada vez mais utilizados em estudos dos mecanismos de ação tanto de agentes cancerígenos quanto de medicamentos e compostos antitumorais, e permitem calcular suas concentrações efetivas.

A análise da intensidade e da forma dos espectros de fluorescência intrínseca permite reconhecer células normais e inflamatórias, e este método, em particular, tem sido proposto como um novo método para o diagnóstico precoce do colo do útero.

Ao selecionar uma combinação de filtros para vários tipos de fluorescência intrínseca, é possível, sem realizar coloração histoquímica e aquisição e exame trabalhosos de múltiplas seções, distinguir entre estruturas de tecido maligno e normal em amostras de biópsia de gânglios linfáticos de pacientes com linfadenopatia de diversas origens.

Os métodos de microscopia confocal são amplamente utilizados em embriologia e hidrobiologia, botânica, zoologia no estudo da estrutura dos gametas, desenvolvimento e formação de organismos.

A microscopia confocal está em constante evolução e novos métodos de pesquisa estão sendo introduzidos na prática para estudar os mecanismos de funcionamento dos organismos nos níveis celular, subcelular e molecular, que são cada vez mais procurados a cada dia na pesquisa aplicada e no diagnóstico. O advento do microscópio confocal pessoal de varredura a laser FV10i permite expandir o escopo de aplicação de técnicas confocal. Microscópio FV10i executa as mesmas funções que sistemas de digitalização confocal de pesquisa de ponta FV1000. Todos os componentes principais estão integrados no corpo compacto: 4 lasers de diodo, um detector de varredura espectral, software intuitivo, uma incubadora, um palco motorizado, uma plataforma antivibração e até uma “sala escura”. Este microscópio é ideal para quem está começando a trabalhar com técnicas confocal, para quem gostaria de liberar microscópios confocal de pesquisa de tarefas rotineiras, para laboratórios de diagnóstico, laboratórios com orçamento limitado, para aplicações de ensino e aplicações de pesquisa em condições de conforto limitadas, por ex. , em estações biológicas.

O microscópio confocal de luz e confocal a laser multifuncional de alto desempenho OPTELICS HYBRID tem uma série de vantagens: 2 tipos de óptica confocal em um microscópio, um interferômetro de mudança de fase, a capacidade de observar em contraste de interferência diferencial e medir a espessura de filmes finos usando refração espectroscópica.
Baixe o folheto.

Peculiaridades

• Vigilância colorida de alta resolução de 24 bits
• Observações e medições de campo amplo
• Determinação da espessura de filmes transparentes
• Alta ampliação
• Uma alta resolução
• Alto contraste
• Visualização de defeitos nanométricos, rachaduras e partículas em uma superfície plana

Funções analíticas

Medições de perfil/comparativas Medir a forma de uma superfície ao longo de uma linha definida pelo usuário.
Uma dimensão de comparação para medir a diferença entre várias linhas.
Critérios de medição: largura, altura, ângulo, raio ajustado, desvio

Medições de largura e passo
Ideal para medir a largura de padrões de semicondutores. A precisão e a repetibilidade líderes do setor são alcançadas usando ópticas e detectores exclusivos.

• Precisão:
  ± µm
  (Ex. ± 0,025 µm para largura de linha de 5 µm)
• Repetibilidade:
  3σ = 0,01 µm

Medição de rugosidade superficial
Medição de rugosidade superficial de acordo com parâmetros JIS e ISO. Medições de rugosidade de alta resolução são possíveis para qualquer tipo de amostra graças ao método de medição sem contato.

• Rugosidade bidimensional
  Rugosidade superficial: Ra, Rp, Rv, Rc, Rt, Rq, Rsm, Rk, Rpk, Rvk, etc.
  JIS B 0671: Rk, Rpk, Rvk, Mr1, Mr2, A1, A2, etc.
  Rmr
• Rugosidade 3D
  Parâmetros de rugosidade: Sa, Sp, Sv, Sz, pl, etc.
  Parâmetros de volume: Sk, SPK, SVK, SMR1, VVK, VVV, etc.

Análise de Propriedades Geométricas
O HYBRID analisa mais de 20 propriedades, incluindo área, volume, centro de gravidade, etc. A saída do resultado da análise está disponível em formato de planilha.

Medições 2D
Medição de funções bidimensionais, como comprimento, ângulo, raio, etc.

Medição de diferença de altura
Medir diferenças de altura em uma área especificada pelo usuário

Medição da espessura do filme (medições transversais XZ)
A espessura do filme é obtida calculando opticamente a distância entre a superfície do filme e a superfície do substrato usando luz refletida. Exemplo: filmes PI em um substrato.

Gerenciamento de dados de resultados experimentais

Alta velocidade e alta precisão de medição

• Velocidade de medição líder do setor. O HYBRID atinge uma taxa de quadros de 15 Hz, aproximadamente 4 vezes mais rápida que um CLSM (microscópio confocal de varredura a laser) típico, tornando-o uma ferramenta poderosa para medições automáticas de alta velocidade, patchwork e observação em alta velocidade.
• Patchwork de alta velocidade. Esta função permite costurar um objeto grande, como mostrado na imagem, a partir de vários pequenos fragmentos de imagens. Isso cria suavemente uma imagem ampla de FOV. O tempo de processo é cerca de 1/6 do necessário para um CLSM típico. (Número de telas: 1/1,5, medição do tempo de tela: 1/4)
• Otimização automática de alta velocidade da faixa de medição. No Patchwork, a altura da lacuna dentro de cada FOV é determinada automaticamente para ajustar automaticamente a faixa de medição. Isto evita erros de entrada de dados de imagem e reduz significativamente o tempo de digitalização.
• Mapeamento de exibição de áreas de imagem. A posição atual das medições realizadas pode ser exibida em um FOV mais amplo da imagem. Esta função também permite que você salte para um ponto de medição com um clique, faça patchwork automático para uma área específica no mapa e coordene o gerenciamento de informações em uma posição especificada.
• Precisão e repetibilidade de medição líderes do setor. Alta precisão é necessária para instrumentos de medição. Alta precisão:
  Largura da linha: ± µm
  Medição de altura: ±(0,11+L/100) µm
• Alto nível de repetibilidade. Largura de medição da linha 3σ: 10 nm
  Medição de altura: 10nm
  O HYBRID alcança repetibilidade líder do setor e detecta o pico verdadeiro localizado na lacuna de medição com base na curva IZ calculada usando um algoritmo especial.

Medições de interferência óptica

Medição de altura em escala nanométrica em um amplo campo de visão. São possíveis medições precisas de altura em nanoescala na escala FOV milimétrica.
Peculiaridades
A resolução das medições de altura utilizando interferência óptica é independente da lente objetiva NA. Portanto, é possível ter alta resolução, mesmo em um amplo campo de visão. É adequado para medir côncavos/convexos ultrafinos, rugosidade de superfície e irregularidades, mantendo uma visão grande angular em escala milimétrica. Você pode expandir significativamente a gama de aplicações de medição complementando este método com confocalidade, que é mais adequado para medir encostas e superfícies irregulares.

Princípio básico de medições de interferência óptica
Os perfis de superfície são medidos em resolução nanométrica a partir da análise de padrões de interferência criados pela interferência da lente. A luz é dividida em duas matrizes usando um divisor de feixe dentro da lente. Uma das matrizes é refletida pela superfície da amostra, enquanto a outra matriz vai para o espelho de referência e é refletida. Ambos os feixes refletidos são sobrepostos na lente objetiva para formar padrões de interferência causados ​​por diferenças no caminho óptico. À medida que o instrumento é ajustado para que não haja diferença no caminho óptico na posição focal, as franjas de interferência indicam depressões e protuberâncias na superfície da amostra.

Interferometria de luz branca de varredura vertical
As franjas de interferência apresentam forte contraste no plano focal. O pico de brilho na franja é determinado para medir a altura com a confiabilidade da microscopia confocal.

Interferometria de mudança de fase
A medição da altura Angstrom é o grau de precisão das medições da análise de fase de franjas de interferência em um comprimento de onda de luz (546 nm), que são obtidas à medida que a fase muda em vários estágios. A faixa de medição é limitada a meio comprimento de onda, mas o tempo de medição é de vários segundos.

Medição da espessura do filme usando reflectometria espectral

Medindo a espessura do filme transparente. Você pode medir a espessura das transparências usando uma escolha de 6 comprimentos de onda em luz branca. A área de medição é configurável pelo usuário. Este recurso é aplicável tanto a filmes revestidos de superfície quanto a filmes padronizados. A reflectometria espectroscópica está disponível para medir a espessura do filme transparente em escala nanométrica. Isto compensa a desvantagem da óptica confocal, que não consegue detectar a posição de foco para filmes com espessura próxima ao comprimento de onda da luz, não sendo, portanto, adequada para medição de espessura.

Princípio da reflectometria espectroscópica
A espessura do filme pode ser medida usando o espectro de refletância obtido por reflectometria espectroscópica após ajustar os parâmetros com um modelo de simulação óptica. O espectro refletido mostra a relação entre refletância absoluta e comprimento de onda. Varia dependendo da espessura do filme e das constantes ópticas. A refletância absoluta é determinada pela interferência do filme fino causada por múltiplas reflexões de luz entre a superfície do filme e o substrato.

Seis comprimentos de onda são selecionados da luz branca para obter uma imagem refletida para cada um e calcular a refletância. Constantes ópticas (índice de refração e coeficiente de extinção) para filmes finos e substratos são usadas no modelo óptico para calcular a refletância absoluta do coeficiente de Fresnel e medir a espessura do filme após ajustar os parâmetros.

Observações confocais de campo amplo em luz branca

Amplo FOV para observação eficiente
O FOV é 1,6 vezes maior que um CLSM típico (microscópio confocal de varredura a laser).

Alta precisão de medição em baixa ampliação
Com nossas lentes especiais, é possível fazer medições altamente precisas com baixa ampliação, o que é difícil de conseguir com o CLSM padrão. A lente foi projetada especificamente para um amplo campo de visão e alta precisão de medição, lentes objetivas High-NA (alta abertura digital) com ampliações de 5x, 10x, 20x.

Amplo FOV e alta precisão

O NS-3500 é um microscópio confocal de varredura a laser (CLSM) de alta velocidade para medições de topografia de superfície 3D altamente precisas e confiáveis. A imagem microscópica confocal em tempo real é obtida através do uso de módulos ópticos de varredura rápida e algoritmos de processamento de dados.

Este sistema é uma solução promissora para medir e inspecionar estruturas microscópicas tridimensionais, como substratos semicondutores, painéis FPD, dispositivos MEMS, substratos de vidro e simplesmente superfícies diversas. O microscópio NS-3500 permite medições em diversas áreas (área de digitalização de até 10 × 10 mm) de amostras com dimensões de até 150 × 150 mm devido à grande amplitude de movimento da platina. Existe também a possibilidade opcional de expansão da plataforma até 200x200 mm.

Se for necessário medir diferentes pontos/áreas de amostras maiores, está disponível uma modificação do cabeçote de medição do tipo industrial (ver NS-3800).

• Inspeção óptica 3D não destrutiva e de alta resolução
• Imagem confocal em tempo real
• Ampliação óptica diferente para a área observada
• Microscopia simultânea confocal e de luz branca
• Busca automática de ganho para foco preciso
• Compensação de inclinação
• Facilidade de análise dos dados obtidos
• Medição de altura de alta precisão e alta velocidade
• Possibilidade de análise qualitativa da espessura de materiais translúcidos
• Falta de preparação da amostra
• Modo de digitalização dupla ao longo do eixo Z vertical
• Costurando imagens para analisar grandes áreas

Áreas de uso

O microscópio de varredura a laser NS-3500 é uma solução ideal para medir altura, largura, profundidade, ângulos, área e imagens volumétricas de microestruturas como:

• Semicondutores - substratos IC, alturas de saliência/degrau e loop de fio, análise de defeitos, processos CPM (planarização químico-mecânica)
• Flat Panel Displays (FPD) - análise de painéis sensíveis ao toque, substratos ITO, altura da coluna de separação em display LCD
• Dispositivos MEMS - perfil de estrutura tridimensional, rugosidade superficial, substrato
• Superfícies de vidro - células solares de película fina, textura de células solares, análise de padrões após exposição a laser
• Pesquisa de materiais - análise de superfícies de rolamentos de dispositivos de fixação, rugosidade e lascamento

Software NSWorks e NSViewer

• Operação simples e intuitiva mesmo para novos usuários
• Imagem CCD, imagem confocal e painel de controle principal são exibidos simultaneamente em uma tela
• Várias opções de personalização projetadas para aplicações avançadas
• A imagem confocal em tempo real fornece feedback imediato ao equipamento
• Janela de análise separada com ferramentas gráficas convenientes para relatórios
• A visualização gráfica 3D permite ao usuário reconhecer facilmente a estrutura microscópica da amostra

Costura de imagem

Se for necessário analisar uma grande área de digitalização (até 15×15 mm no máximo), está disponível a medição sequencial ponto a ponto de pequenas áreas com sua subsequente costura. Esse recurso é realizado através do uso de um estágio motorizado e do utilitário de software NSMosaic. Uma vez costurada, a imagem resultante pode ser analisada como um todo com todas as funções disponíveis no NSViewer.

Revisão de vídeo: Costura de imagem no microscópio confocal de varredura a laser NS-3500

Exemplos de medições usando o NS-3500

Medição de altura VLSI	Análise de protrusão em OLED	Análise de resultados Processamento a laser OLED
Substrato de quartzo	Superfície de diamante	Defeito no espelho metálico
Irregularidade em uma superfície convexa	Grafeno	Substrato de óxido de estanho e índio
Análise da estrutura de microlentes	Análise de uma área estreita do substrato	Tipo de amostra de teste em diferentes ampliações ópticas
Pós-processamento de imagem de perfil transversal	Costura de imagem ao analisar uma moeda	Análise do perfil superficial de uma gota d'água