Film filtrant pour microscopie à fluorescence laser

En raison de sa luminosité élevée, de sa stabilité, de sa longue durée de vie et de sa bande passante spectrale étroite, les lasers remplacent progressivement les sources lumineuses à large bande traditionnelles dans les applications d'imagerie par fluorescence. Dans les applications d'imagerie, les caractéristiques ci-dessus du laser peuvent améliorer la sensibilité de la visualisation et augmenter le flux lumineux; Le laser possède également des caractéristiques uniques telles que l'angle de diffusion du faisceau étroit, une cohérence temporelle et spatiale élevée et des caractéristiques claires de polarisation qui ont inspiré de nombreuses nouvelles techniques d'imagerie fluorescente. Cependant, lorsque le laser apparaît sous la forme d'une source fluorescente par rapport à une source lumineuse à large bande, de nouvelles exigences et de nouvelles limitations sont posées pour les systèmes d'imagerie à base de laser et leurs composants, en particulier pour les films de filtre optique.

Filtres optiques optimisés pour les sources laser

Au cours des quatre dernières décennies, de nombreux lasers puissants, efficaces et à faible coût ont été développés. Les gens classifient généralement les lasers en fonction du moyen de gain et de l'excitation. Jusqu'à présent, les lasers les plus couramment utilisés pour l'imagerie par fluorescence sont toujours les lasers à gaz (tels que les lasers à ions de nickel et de nickel), avec les lignes spectrales les plus courantes de 488, 568 et 647 nm. Cependant, ces dernières années, les lasers à gaz ont progressivement remplacé les lasers à gaz en raison de leur plus grande efficacité (moins de chaleur, plus facile à installer en laboratoire) et de leur coût inférieur. Les types de lasers courants comprennent les lasers à diodes semi-conductrices (en particulier 405 et 635 nm), les lasers à semi-conducteurs à pompe optique (y compris les 488 nm largement utilisés) et les lasers à état solide à pompe à diode à double fréquence (DPSS) (y compris les lasers jaunes 561 nm et les lasers 515 et 594 nm plus récents).

Application du filtre optique dans la microscopie à fluorescence laser

Étant donné que le séparateur de faisceau est directement exposé à une forte lumière excitante, même la faible fluorescence spontanée du filtre peut interférer avec le signal de la lumière émise. Par conséquent, des substrats fluorescents ultra-faibles tels que le quartz fondu devraient être utilisés. Notez que, en raison de la différence d'intensité entre la lumière d'excitation et le signal émis, les exigences pour la fluorescence du filtre d'émission ne seront pas aussi strictes que pour le séparateur de couleur. Cependant, dans le microscope, l'intensité du filtre d'émission est nettement plus élevée que celle d'un filtre de microscope à grand angle de fluorescence typique, car le faisceau laser dans le système reflète complètement le verre de support de l'échantillon et change de direction le long de la trajectoire d'émission. Par conséquent, la fluorescence spontanée du filtre d'émission dans ce système laser devrait être soigneusement considérée par rapport à la fluorescence spontanée dans un système à large bande.

Dans certaines applications, le séparateur de faisceaux peut avoir un impact significatif sur la qualité de l'image, en particulier lorsque le séparateur de couleurs n'est pas plané (courbure). Même si la courbure de la matrice n'est pas affectée par l'erreur de front d'onde, l'erreur de front d'onde réfléchie peut avoir un impact significatif sur la qualité d'imagerie. Par exemple, l'éclairage de l'échantillon dans le microscope peut être faible lorsque le séparateur de faisceau avec une faible planéité est placé dans le chemin d'excitation. De même, en raison de la contrainte de flexion intrinsèque du revêtement dur, il peut entraîner une déviation de l'image du faisceau d'imagerie réfléchi par le séparateur. Par conséquent, certaines applications devraient utiliser un séparateur de couleur à haute planarité. Pour la plupart des microscopes laser, le séparateur de faisceau doit être suffisamment plat pour que le point focal du faisceau laser irradié ne se déplace pas de manière significative, où le mouvement du point focal est généralement défini par la gamme de Rayleigh. En termes simples, le critère de qualification pour le faisceau d'imagerie réfléchi par le séparateur est que la taille du point de diffraction ne devrait pas changer de manière significative après la réflexion sur le séparateur.

Les systèmes d'imagerie microscopique à base de laser sont complexes et coûteux. Dans le processus d'obtention des performances les plus élevées, le rôle du filtre optique est très important. Il est encore plus important de choisir correctement l'utilisation d'un filtre optique correspondant à sa performance. Quel est l'avenir des systèmes d'imagerie à base de laser? Pour mieux observer les mécanismes d'interaction entre les cellules ou les structures subcellulaires, de nombreux schémas d'imagerie complexes sont apparus. Les films à filtration efficace jouent un rôle de plus en plus important dans ces applications de pointe.