Астрономия и микроскопия

В общем я так вижу что на форуме уже не раз звучал этот вопрос, можно ли использовать лазер в качестве осветителя. Я знаю, что уважаемый Odal например использует боковое освещение ультрафиолетовым светодиодом. И как бы мне есть что сказать по этой теме. Мои данные сейчас проходят второе реценизрование (revision 1) так что приоритет в принципе я отстоять смогу, но у мне уже надоело ждать, и я хочу поделится этой разработкой с форумчанами до официальной публикации. Потому что я чувсвую что потребность в этом давно назрела, и вопрос этот задается все чаще - можно ли использовать лазер?

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

Fig 1 by Aleksey Lk, on Flickr

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

Далее описание на русском из моей находящейся на рассмотрении статьи, прямое цитирование:

2.7. Описание конструкции оптоволоконного флуоресцентного микроскопа

Концепция флуоресцентного оптоволонного микроскопа основана на идее подвода лазерного источника света (в виде свободного кончика оптоволокна) максимально близко к объекту. Источник света должен находится сбоку от объекта (вне поля зрения). В качестве источника света использовались лазерные указки (одна или две) с заданной длиной волны (450 нм, 488нм, 532нм и 650нм). Так как лазер является когерентным источником света, его нельзя использовать напрямую для освещения объекта из-за явления спекла, поэтому от лазера к объекту было проведено одномодовое оптоволокно с вибрационным модулем (модифицированный концепт Ellis., 1979). Свободный кончик оптоволокна фиксировался рядом с объектом или под ним (в зависимости от увеличения объектива) за счет несложных позиционных микроманипуляторов.
В итоге оптоволоконный флуоресцентный микроскоп можно разбить на ряд модулей (рисунок. 1А-D):
1) Модуль 1 – Тело микроскопа (Leitz Laborlux S), на которое устанавливаются все остальные модули (рис. 1А).
2) Модуль 2 – Адаптер для размещения микроманипуляторов (рис.1А). Это аллюминиевый металлоконструктор. Алюминиевый металлоконструктор универсален и может быть установлен на любую модель.
3) Модуль 3 – Адаптер для лазерных указок (рис. 1А,С). Это все тот же металлоконструктор с любыми подходящими зажимами для лазеров (Avenger C4460-1)
4) Модуль 4 – Микоманипуляторы (рис 1.A). За основу микроманипулятора были взяты три взаимноперендикулярных линейных транслятора SEMX-60АС (по ости y могут использоваться макрорельсы). К транслятору оси z прикручивается с металлическим стерженем, к концу которого обычной изолентой приклеивается свободный кончик оптоволокна
5) Модуль 5 – Лазерно-оптоволоконный блок. В качестве источника света в оптоволоконном флуоресцентном микроскопе используются (рис. 1В) обыкновенные бытовые лазерные указки низкой мощности (300-1000мВт), с длиной волны 450 нм (синий лазер) 488нм (бирюзовый лазер), 532нм (зеленый лазер) и 650нм (красный лазер). К лазерной указке через переходник (фитинг с скрученным мотком изоленты внутри) крепится одномодовое оптоволокно (толщина 2мм, длина 1 местр), другой свободный конец оптоволокна крепится изолентой к концу металлического стержня микроманипулятора.
6) Модуль 6 – Вибрационный блок. К одномодовому оптоволокну в любом удобном месте по его ходу крепится вибратор, создающий низкочастотные колебания (10-20Гц). В качестве вибратора может выступать конструкция на основе кривошипно-шатунного механизма 3D-вибрационного слайсера, подключаемая к отдельному блоку питания (рис. 1С, рис. 2В).
7) Модуль 7 – Модифицированный Leitz-плоемопак-блок. За основу был взят форменный плоемопак от Leitz, с которого была снят Lamphouse, коллиматор, и внутренний адаптер для кубов. Т.е от плоемопака осталася только корпус и оптическая система из двух линз на пути от объектива к окулярам. Между линзами было установлено кольцо, на которое помещался эмисионный интерференционный фильтр (рис. 1D). Всего было использовано три интерференционных фильтра Carl Zeiss – зеленый (544/6нм), желтый (578/10) и красный (701/10нм). В качестве контрольного модуля использовался оригинальный Leitz-плоемопк блок с ртутной лампой, оснащенный I2/3 – cube (Exitation filter 450/90нм; Suppression filter 520нм); TRITC - cube (Exitation filter 545/30нм; Suppression filter 610/75нм) и N2– кубом (упрощенный куб только с Suppression filter LP 590нм).

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

Ограничения, присущие оптоволоконному флуоресцентному микроскопу.

Как и любой прибор, микроскоп имеет определенные границы параметров, в которых его можно использовать. Для флуоресцентного микроскопа таких параметров два – ширина спектра и диапазон увеличений.
1) Ширина спектра. Видимый спектр света находится в диапазоне от 380нм до 780нм. Кроме используемых в этой работе указок на 488 нм (синий лазер), 532 нм (зеленый лазер) и 650 нм (красный лазер) так же встречаются лазерные указки на 405 нм (фиолетовый лазер), 450 нм (сине-фиолетовый лазер), 505 нм (бирюзовый лазер), 593 нм (желтый лазер) и 800 нм (инфракрасный лазер). Таким образом ограничений по ширине спектра (за счет лазерных указок разных длин волн) у оптоволоконного микроскопа нет, что и было продемонстрировано линейкой соответсвующих липофильных трейсеров.
2) Диапазон увеличений. В данной работе основной массив фотографий был сделан на малых увеличениях 2.5х-20х, что было связано со спецификой целей исследования (оценка макрораспределения меченых структур нейронов на срезе). Минорная часть фотографий нейронов была сделана на увеличении 50х с целью демонстрации возможностей новой системы освещения. Общее во всех этих фото было одно – все они были сделаны с помощью объективов с большим рабочим расстоянием от 9 до 12 мм). Именно большое рабочее расстояние объектива (не менее 5 мм) позволяло точно позиционировать оптоволокно с боковой позиции. По этой причине (но не только) использование объективов с малым увеличением и малым рабочим расстоянием нецелесообразно, так же как и использование объективов на 100х, у которых почти всегда рабочее расстояние до объекта находится в пределах 2 мм. Исключением тут являются безмаслянные объективы Mitutoyo, для которых даже в случае увеличения в 100х рабочее расстояние составляет 200 мм. Но объективы Mitutoyo можно установить далеко не на любой микроскоп.

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

20 см?
Может, все же 20 мм?

По разному пишут, спасибо кстати за замечание. Я с этим объективом не работал, на русских сайтах пишут рабочее расстояние 200мм , сейчас глянул англоязычный оригинал - там Working Distance (mm): 6.0. (Эхх, в который раз убеждаюсь что надо всегда читать англоязчный оригинал). Все равно для подвода оптоволокна хватило бы кстати

https://www.edmundoptics.com/p/100x-mit ... Rbn5_Aay04

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

https://azimp.ru/edmund/eoffers/54915/#props

а вот здесь вообще пишут 1.3 мм рабочее расстояние (а вот это уже невариант).

https://azimp.ru/edmund/eoffers/54895/#props

А вот здесь 11 мм.


PS. Интересно заметит ли рецензент мою ошибку) Спасибо, ИНО

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

100х с вменяемой апертурой с 200 мм - это фантастика покруче сериала "СSI", где лицо убийцы в отражении на заклепке, попавшей на запись камеры наблюдения разглядывали

у меня на заднем плане мелькнула мысль что что-то не вяжется, но повторюсь - когда пишешь про вещи с которыми не работал, косяки возможны. Все остальные объективы я проверял вживую, и эти китайские LM PLan оказались самыми лучшими за счет рабочей дистанции, даже 50х. Но на 100x китайца из той конкретной линейки уже не хватило бы.

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

Спасибо, интересная тема!

Про использование лазера для подсветки рекомендую на досуге поглядеть вот эту тему - она старая, в 2017 году началась, но от того не менее интересная: человек для своей научной работы использовал рассеяние лазера с довольно короткой длиной волны (405nm) в молоке, работая с монохромной камерой - результаты впечатляют по разрешению (чего он, собственно, и добивался) - там интересные снимки как результатов, так и собственно "обвеса" - интересно, что можно посмотреть на практическое воплощение идеи в действии:

https://www.photomacrography.net/forum/ ... ng+in+milk

Правда, у него задача устранить флуоресценцию в частности) Но тем не менее - это просто "обратная сторона медали" и кое-что может оказаться полезным в этой теме именно в ракурсе лазеров.

Ещё одна его же тема тоже от 2017 года, где подробнее о рассеивании лазера:
https://www.photomacrography.net/forum/ ... ng+in+milk

Спасибо за ссылки, Odal)

_________________
Leitz Laborlux S
Leitz Dialux
Leitz Labovert (два)
Campden Instruments HA752
Slide PFM medical 2003
Leica SM2000R
3D Gamma
Zeiss Axioskop
Eppendorf 5171+5179

Интересно конечно, но я не уверен, что с той же камерой без лазера, не получился бы аналогичный результат. В том примере попиксельную детализацию дает в первую очередь монохромный сенсор без фильтра Байера. Для такого небольшого масштаба в показанном там результате нет ничего феноменального даже для съемки с обычным белым светом, был бы объектив хороший. Куда удивительнее были приведенные Вами ранее примеры с диатомеями. Не помню, там лазер участвовал или просто УФ-диод?

По идее, чтобы полностью реализовать преимущества лазерного освещения нужен нетривиальный объектив вообще без без коррекции хроматических аберраций. И совсем хорошо чтобы это все (лазер, объектив и матрица) работали в ультрафиолете.

Если почитать внимательно и обратить внимание на параметры объектива и сопоставить с "обычными", должно стать ясно, что ничем "обычным" и в белом свете не получить такое разрешение данного объекта и подобных. Благо в сети снимков таких объектов "обычными средствами" полно -есть с чем сравнивать.



Он и использует объектив для фотолитографии - в теме по той ссылке это чёрным по белому написано.
Они и удовлетворяют таким требованиям - см. пост 2 тут:
https://www.photomacrography.net/forum/ ... ithography
- могут быть на разные длины волн, в т.ч. для УФ, в т.ч. коротковолнового - вся индустрия микроэлектроники и уже не новой и самой современной обязана своим существованием объективам подобного типа.

Ну, если так, то хорошо. Хотя непосредственно из текста не следует, что тот объектив рассчитан на одну конкретную длину волны, причем именно ту, что использоваться в том лазере. Микро литография бывает разная, в былые времена там лазеры не использовались и объективы делали с коррекцией ХА. Примерами таких обхватив служат советские "Эры" и японские "Ульта Микро Никкоры".

Тем не менее, при столь малом масштабе съемки есть сомнения в реальной выгоде выгоде от строго монохромного освещения. Пиксель там 3,8 мкм, масштаб не указан, но, судя по картинке, вряд ли больше штатных 5х. Я считать не умею, но интуитивно полагаю, что при таком масштабе даже обычный микроскопический объектив хорошего качества в белом свете даст попиксельное разрешение. Но, конечно, настолько четких линий, шириной в один пиксель, на обычно цветной матрице не получить. Так что это один из тех случаев, когда специальная "небытовая" камера оправдана. Но это камера совсем не того класса, который обычно выпаривают микрокосмосам по цене паровоза.

Мне интересны ваша установка и результаты; использование лазера может открыть новые возможности для контрастности и точности во флуоресцентной микроскопии.