光片掃描顯微鏡的基本結(jié)構(gòu)是結(jié)合了兩條相互正交的不同光路,一條用于快速寬視場(chǎng)的檢測(cè),另一條通過一片薄光片用于照明。一般來說,光片處于檢測(cè)路徑的焦平面上,光片的束腰處于視野的中心。
光片掃描顯微鏡利用照明與檢測(cè)物鏡相互正交,樣品置于兩個(gè)物鏡焦平面的相交處,樣品的其中一小片會(huì)被一片薄薄的激光光片所照亮。光片束腰應(yīng)在視野的中心位置且與檢測(cè)路徑的焦平面*重合。
光片照明
選擇平面照明顯微鏡的特殊結(jié)構(gòu)解決了單鏡頭結(jié)構(gòu)的兩條基本限制:
1、在低數(shù)值孔徑(NA)的物鏡中獲得很薄的光學(xué)切面是非常困難的;
2、在對(duì)樣品的單個(gè)區(qū)域進(jìn)行成像時(shí)整個(gè)樣品都處于被激光照亮的狀態(tài),這會(huì)增加數(shù)倍熒光漂白和光毒性的可能:在獲取樣品的N個(gè)平面信息的同時(shí),每個(gè)平面都在激光下曝光了N次。
相比之下,在SPIM中,只有檢測(cè)物鏡的焦平面被選擇性地照亮,這能有效使得樣品接收的激光能量輸入減少。在獲取N個(gè)平面的信息時(shí)每個(gè)平面也只會(huì)曝光一次。光片的厚度決定了軸向光學(xué)切面(XY面)的厚度,然而SPIM的光片厚度比普通顯微鏡技術(shù)中檢測(cè)物鏡的景深要薄得多。因此,通過光片顯微鏡,我們可以在大樣本中獲得大視場(chǎng)且薄的光學(xué)切片。
與共聚焦激光掃描顯微鏡相比,光片掃描顯微鏡有許多顯著優(yōu)勢(shì):
1、在使用共聚焦顯微鏡時(shí),即使只成像單個(gè)平面,整個(gè)樣品也會(huì)被均勻得被激光照亮;
2、在使用光片顯微鏡時(shí)只有檢測(cè)的目標(biāo)平面才會(huì)被選擇性地照亮;
3、在使用共聚焦顯微鏡時(shí),激光檢測(cè)點(diǎn)需要掃遍整個(gè)樣本后獲得一張圖像;
4、在使用光片顯微鏡時(shí),整個(gè)視野范圍同時(shí)檢測(cè)從而可以在短時(shí)間內(nèi)獲得一張圖像;
5、在光片顯微鏡的橫向分辨率與寬場(chǎng)熒光顯微鏡相同時(shí),因?yàn)楣馄彰骷夹g(shù),光片顯微鏡的軸向分辨率會(huì)顯著提升(在10×/0.3的鏡頭下,分別可以達(dá)到共聚焦顯微鏡與寬場(chǎng)熒光顯微鏡的2倍與2.5倍)。