レーザ蛍光顕微鏡用フィルタ膜

その高輝度、安定性、長寿命、および狭いスペクトル帯域幅のため、レーザ光は蛍光イメージング用途において伝統的な広帯域光源を徐々に置換している。イメージング応用において、レーザー光の上述の特性は可視化の感度を高め、光束を増加させることができる、レーザーはまた、ビームの発散角が狭く、時間と空間のコヒーレンスが高く、偏光がはっきりしているなどの独特な特性を持ち、これは多くの新しい蛍光イメージング技術を刺激した。しかしながら、広帯域光源と比較して、レーザが蛍光源として現れる場合、レーザに基づくイメージングシステム及びそのコンポーネントに対して、特にフィルタ膜に対して新たな要求及び制限が提案される。

レーザ光源に最適化された光フィルタ膜

過去40年間で、強力で効率的、コスト効率の高いレーザが多数開発されてきました。人々は通常、利得媒体と励起モードに基づいてレーザを分類する。これまで、蛍光イメージング用の最もポピュラーなレーザは静止ガスレーザ（アルゴンイオンやクリプトンイオンレーザなど）であり、最も一般的なレーザスペクトル線は488、568、647 nmである。しかし、近年、固体レーザのより高効率（より低い発熱量、より簡単な実験室設置）とより低いコストのため、固体レーザはガスレーザに取って代わられつつある。一般的なレーザタイプとしては、半導体ダイオードレーザ（特に405および635 nm）、光ポンプ半導体レーザ（広く使用されている488 nmを含む）、周波数逓倍ダイオードポンプソリッドステート（DPSS）レーザ（561 nmイエローレーザおよび更新された515 nmおよび594 nmレーザを含む）が挙げられる。

レーザ蛍光顕微鏡におけるフィルター膜の使用

ビームスプリッタが直接強励起発光に曝されるため、フィルタからの微弱自発蛍光であっても発光光の信号を妨害する。したがって、溶融石英などの超低蛍光マトリックスを使用する必要があります。励起光と発光信号との強度の違いにより、発光フィルタの自己蛍光に対する要求はカラーセパレータのように厳しくないことに注意してください。しかし、顕微鏡では、システム中のレーザービームがサンプルキャリアガラスから完全に反射し、発光経路に沿って再配向するので、発光フィルタの強度は典型的な蛍光広角顕微鏡フィルタの強度よりも明らかに高い。したがって、広帯域システムにおける自発蛍光と比較して、レーザシステムにおける発光フィルタの自発蛍光を注意深く考慮すべきである。

いくつかの用途では、ビームスプリッタは、特に、ビームスプリッタの平面度（曲率）が適切でない場合には、画像品質に顕著な影響を与える。通過波面誤差行列の曲率の影響が明らかでなくても、反射波面誤差は結像品質に顕著な影響を与える。例えば、平坦度の低いビームスプリッタを励起経路に配置すると、顕微鏡中のサンプル照明が弱くなる可能性がある。同様に、ハードコート層の固有曲げ応力により、カラーセパレータから反射された結像ビームの画像シフトを引き起こす可能性がある。そのため、一部のアプリケーションでは平面度の高い分光器を使用する必要があります。ほとんどのレーザ顕微鏡では、照射されたレーザビームの焦点が顕著にずれないようにビームスプリッタは十分に平坦であるべきであり、焦点のずれは通常レイリー範囲によって定義される。簡単に言えば、分光器で反射されたイメージングビームの合格基準は、分光器で反射した後、回折スポットの大きさが顕著に変化してはならないことである。

レーザーベースの顕微鏡撮像システムの構造は複雑で高価である。その中から最高性能を得る過程で、フィルター膜の役割は非常に重要である。その性能に合ったフィルターフィルムを正しく選択して使用することが重要である。レーザーベースのイメージングシステムの未来は何ですか。細胞またはサブ細胞構造間の相互作用機構をよりよく観察するために、多くの複雑なイメージングスキームが出現した。効率的なフィルター膜は、これらの最先端用途においてますます重要な役割を果たしている。