Konfokaalimikroskopia digitaalisella aukolla

Abstract

Konfokaalimikroskopia on tärkeä valomikroskopian menetelmä, jossa kontrastia parannetaan pistemäisellä valaistuksella ja pistemäisellä havainnoinnilla. Pistemäisen valaistuksen voi saavuttaa kohdennetulla lasersäteellä ja pistemäisen havainnoinnin ilmaisimen eteen sijoitetulla aukolla, joka estää fokuksen ulkopuolisilta tasoilta tulevan valon läpipääsyä. Koska näytettä havainnoidaan pistemäisesti, täytyy siitä skannata monta pistettä kuvan muodostamiseksi. Pisteskannaaminen mahdollistaa kuvantamisen optisen akselin suunnassa, jolloin näytteen pinnan muodoista ja kolmiulotteisesta rakenteesta voidaan saada tietoa.

Konfokaalimikroskoopin ilmaisimen ja aukon voi korvata kameralla, jolloin sen pikseleitä valitaan tarkasteltavaksi pieneltä alueelta ja näin luodaan digitaalinen aukko. Fyysisen aukon tavoin digitaalinen aukko rajoittaa fokuksen ulkopuolisilta tasoilta tulevan valon vaikutusta lopputulokseen. Kameran käytön etuja ovat esimerkiksi helpompi aukon kohdentaminen ja monet jälkikäsittelymahdollisuudet.

Tässä työssä tarkastellaan digitaalista aukkoa hyödyntävää konfokaalimikroskopiaa. Teoreettisessa osiossa käsitellään erotuskykyä mikroskopiassa ja sen merkitystä konfokaalimikroskopian parempaan kontrastiin. Erotuskyvylle johdetaan yhtälö sekä lateraalisessa tapauksessa että optisen akselin suunnassa tavallisessa valomikroskopiassa ja konfokaalimikroskopiassa. Lisäksi esitellään konfokaalimikroskopian sovelluskohteita ja käsitellään optimaalista aukon kokoa.

Kokeellisessa osiossa käsitellään työtä varten rakennettua digitaalista aukkoa hyödyntävää konfokaalimikroskooppia. Mikroskoopin optinen mittausjärjestely, sen käyttämät laitteet ja sille ohjelmoidut ohjelmat esitellään. Lisäksi tarkastellaan mittauksia, joissa tutkittiin lateraalista ja optisen akselin suuntaista erotuskykyä sekä kaksiulotteisia kuvantamisominaisuuksia. Aukon koon vaikutusta kontrastiin ja optisen akselin suuntaiseen erotuskykyyn tarkastellaan erikokoisilla aukoilla käsiteltyjen mittausten avulla. Kokeellisten tulosten huomataan vastaavan teorian antamia ennustuksia.