光學(xué)技術(shù)如何提高顯微鏡分辨率？

光學(xué)技術(shù)的進(jìn)步是提高顯微鏡分辨率的關(guān)鍵，這些技術(shù)使得科學(xué)家和研究人員能夠觀察到更細(xì)微的結(jié)構(gòu)和現(xiàn)象。以下是一些提升顯微鏡分辨率的光學(xué)技術(shù)方法：

1. 相差顯微鏡：利用光的相位差來增強(qiáng)樣本對(duì)比度，尤其適合觀察無色透明樣本。相位板會(huì)引入輕微的相位延遲，使得不同密度區(qū)域的光波相遇時(shí)產(chǎn)生可檢測(cè)的明暗差異，從而提高細(xì)節(jié)分辨能力。

2. 共聚焦激光掃描顯微鏡：通過聚焦一束激光點(diǎn)到樣本上，并僅收集來自焦點(diǎn)處的熒光或反射光，排除了非焦點(diǎn)平面的散射光，減少了背景噪聲，顯著提高了軸向分辨率。此外，通過逐點(diǎn)掃描并重建三維圖像，可以得到高清晰度的細(xì)胞內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖像。

3. 全內(nèi)反射熒光顯微鏡(TIRF)：利用全內(nèi)反射現(xiàn)象，在樣本與覆蓋介質(zhì)的界面附近形成一個(gè)非常薄的激發(fā)光層，只激發(fā)緊鄰界面的熒光分子，極大地減少了背景熒光，非常適合觀察貼附在基底上的細(xì)胞膜及其附近的動(dòng)態(tài)過程。

4. 超分辨顯微鏡：

   • STED顯微鏡(受激發(fā)射損耗顯微鏡)：通過在激發(fā)光周圍施加一個(gè)環(huán)形的抑制光，精確地去激發(fā)那些不在焦點(diǎn)中心的熒光分子，僅留下中心區(qū)域的熒光信號(hào)，從而突破了傳統(tǒng)光學(xué)分辨率的限制。
   • PALM/STORM(光激活定位顯微鏡/隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微鏡)：基于單分子定位原理，通過控制熒光分子在時(shí)間上分離，逐一記錄并重建單個(gè)分子的位置，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)高于衍射極限的分辨率。

5. 結(jié)構(gòu)光照明顯微鏡：通過在樣本上投射特定模式的光（如條紋或網(wǎng)格），采集多幅圖像，并利用數(shù)學(xué)算法分析這些圖案的變形，重建出高分辨率的樣本圖像。

6. 干涉技術(shù)：如數(shù)字全息顯微鏡，利用光的干涉原理記錄樣本的光波前信息，通過數(shù)字處理重建出具有高分辨率的樣本圖像，特別適合非破壞性測(cè)量和動(dòng)態(tài)過程的觀察。