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共聚焦顯微鏡基礎知識

來源：深圳市京都玉崎電子有限公司 2026年04月09日 09:05

什么是共聚焦顯微鏡

共聚焦顯微鏡是一種在探測器前方的焦平面處設置針孔，以此濾除離焦光線、獲得無模糊清晰圖像的顯微鏡。

它屬于光學顯微鏡的一種，可在不同深度獲取無模糊圖像，通過圖像重構(gòu)得到被測物體的三維全焦圖像。

此外，共聚焦顯微鏡也被稱作共焦顯微鏡、共聚焦激光顯微鏡（CLSM）、激光掃描共聚焦顯微鏡等。

共聚焦顯微鏡具有高靈敏度、三維圖像高分辨率的特點，被廣泛用于觀測對象的形貌測量與形貌分析。它采用激光實現(xiàn)非接觸式測量，適合對柔軟樣品或不允許劃傷的樣品進行檢測；同時激光光斑直徑小，可觀測微小的凹凸形貌。

該設備在工業(yè)領域多用于檢測，在生命科學等研究領域則用于細胞與生物樣本觀測。

可測量圖像區(qū)域內(nèi)的平均高度、與基準面的臺階差、最大 / 最小高度、平面度、平整度等。通過圖像處理可生成彩色三維圖像，直觀觀察表面狀態(tài)并測量表面粗糙度。

基于三維圖像，可任意指定區(qū)域測量面積與體積，對劃痕、凹陷進行體積量化，也可通過表面積變化程度判斷產(chǎn)品特性。

通過對比合格品與不良品的差異，可優(yōu)化整體工藝流程，目前已用于印刷電路板、大型液晶面板等檢測。

在生命科學領域，用于對細胞和組織進行三維捕捉與可視化成像。可對活細胞、活體器官進行實時動態(tài)記錄，也用于生物功能解析與相關研究。

基于共聚焦顯微鏡原理開發(fā)的測量設備種類繁多，包括用于物質(zhì)鑒定的拉曼顯微鏡，以及相比共聚焦顯微鏡更適合深層觀測的多光子激發(fā)顯微鏡等各類設備。

共聚焦顯微鏡主要由激光等光源、分光鏡、透鏡、針孔及探測單元構(gòu)成。

光源發(fā)出的光線經(jīng)照明透鏡傳導至分光鏡并反射，照射到樣品上；樣品反射 / 散射的光線再次通過物鏡進入分光鏡并透射，經(jīng)成像透鏡與針孔后傳導至探測單元。

共聚焦顯微鏡將激光聚焦為光點，在樣品表面進行掃描，同時采集樣品返回的光線以形成圖像。

只有焦平面位置的光線能夠通過針孔被探測器接收，焦平面以外的光線會被針孔濾除，因此在深度方向也具備分辨能力。而普通光學顯微鏡會同時接收離焦光線（尤其是深度方向的雜光），形成圖像模糊。

綜上，共聚焦顯微鏡相比普通光學顯微鏡分辨率更高，可獲得普通光學顯微鏡無法實現(xiàn)的光學斷層圖像。

共聚焦顯微鏡主要分為單點掃描型和多點掃描型兩類。

單點掃描型
通過由 X、Y 方向兩片反射鏡組成的振鏡掃描器進行掃描，在光電倍增管探測器前設置針孔以消除模糊。由于僅單點逐行掃描，成像速度較慢?？赏ㄟ^聲光偏轉(zhuǎn)器（AOD）、共振型振鏡等方式提升掃描速度。
多點掃描型
采用帶有大量螺旋排布針孔的轉(zhuǎn)盤，高速旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)盤并照射光線，使掃描點在樣品表面均勻移動。樣品返回的光線經(jīng)另一塊同步旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)盤濾除模糊后，由 CCD 或 CMOS 相機采集。

通常多點掃描型速度快于單點掃描型，單幅圖像幾乎無時間差，適合觀測高速動態(tài)現(xiàn)象與實時變化。此外，還有以狹縫替代針孔、實現(xiàn)線狀掃描的線掃描型產(chǎn)品。

相關產(chǎn)品

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