壓電納米運動技術(shù)在光學顯微鏡中的應用

隨著各類技術(shù)的不斷發(fā)展，光學顯微技術(shù)變得越來越重要，在生命科學、材料科學等領(lǐng)域發(fā)揮著重要的作用。

光學顯微鏡具有很多種類，例如普通光學顯微鏡、熒光顯微鏡、相差顯微鏡、倒置顯微鏡、激光共聚焦掃描顯微鏡、暗視野顯微鏡、偏光顯微鏡等。在使用光學顯微鏡中，樣本的精確、快速、穩(wěn)定的移動對樣本的研究是非常重要的。

在各式各樣的光學顯微系統(tǒng)中，如果沒有納米級定位系統(tǒng)的支撐，操作時會經(jīng)常遇到顯微精度達不到要求、掃描速度慢的情況。因此，在很多顯微鏡系統(tǒng)中會配置納米級運動控制系統(tǒng)。即使沒有預配備納米級運動控制系統(tǒng)的顯微鏡設備，也可以自行搭建，加入納米級定位系統(tǒng)。

芯明天在壓電納米運動與控制系統(tǒng)方面有著非常成熟的技術(shù)及經(jīng)驗，已為各類光學顯微鏡系統(tǒng)配備多種壓電納米樣品臺、壓電物鏡定位器及壓電控制器等產(chǎn)品。

原子顯微鏡是利用頂端約幾個原子大小的、非常尖的探針掃描被觀察的物體表面，從而形成圖像。冷原子顯微鏡技術(shù)是在真空環(huán)境下，瞬間凍結(jié)樣本后對其進行成像。

芯明天壓電物鏡定位器具有真空低溫版本，可工作在低溫真空環(huán)境。

全自動細胞成像系統(tǒng)是一種多維高分辨率數(shù)字化顯微成像與分析儀器，可輕松實現(xiàn)孔板低密度細胞及組織的成像及生物學分析，包括細胞計數(shù)、無標記細胞計數(shù)、神經(jīng)突起追蹤等。在新藥研發(fā)、細胞生物學研究、組織病理分析、環(huán)境監(jiān)測等領(lǐng)域均有重要應用。

該系統(tǒng)中，自適應連續(xù)對焦由芯明天P72系列壓電物鏡定位器系統(tǒng)完成，壓電物鏡定位器可實現(xiàn)100μm的聚焦范圍、2.5nm的分辨率，帶動物鏡頭快速聚焦，從而完成全自動的細胞成像。

全自動顯微鏡非常適用于工業(yè)掃描/檢測、金相掃描、激光切割等應用，它也是基于光學系統(tǒng)，光照射到待觀察或待加工物體表面，進行成像或激光加工（光刻）。

芯明天P76系列壓電物鏡定位器具有大承載能力，承載可達500g，適用于重型物鏡的快速掃描調(diào)焦。

生物顯微鏡是用來觀察生物細胞、生物切片、細菌、活體組織培養(yǎng)等透明或半透明物體的精密光學儀器。在生物顯微鏡中集成芯明天壓電物鏡定位器，可大幅提高聚焦的精度，達納米量級。

材料成分分析是對未知物或未知的成分進行分析，通過分析確定樣本各組成成分及成分含量。其中集成了P76系列大負載壓電物鏡定位器，可承載較重型物鏡頭，提供納米級的聚焦精度。

結(jié)構(gòu)光三維成像是指通過非接觸方式獲取物體及場景的表面三維形狀，對樣本表面進行重建。在重建過程中，向被測物體表面輻射能量，通過采集反射回的能量進行三維形狀的重建。

該成像系統(tǒng)中，集成了芯明天P11系列壓電納米定位臺，為結(jié)構(gòu)層析提供了快速的納米級掃描。

下圖中是一款生物顯微鏡，其中集成了芯明天P79.XYZ50S壓電樣品臺，為樣品提供XYZ三軸50μm的精密掃描范圍。并可對樣品進行毫秒級快速聚焦及多維掃描。

在有些應用的觀察過程，會采用具有多個物鏡頭的顯微系統(tǒng)，先使用低倍鏡尋找要觀察的物象，再轉(zhuǎn)換用高倍鏡進行高精度觀察。也有些應用中，為了觀察不同大小的細胞及組織結(jié)構(gòu)，也會切換不同倍率的物鏡頭。

帶有多個物鏡頭及轉(zhuǎn)換器的顯微系統(tǒng)，會增加壓電納米定位系統(tǒng)的負載重量。芯明天P12系列一至三維壓電掃描臺，承載能力可達800g，甚至更高，可用于多鏡頭的快速納米級調(diào)焦。物鏡頭的切換不會影響壓電納米定位臺的Z向納米調(diào)焦。

芯明天Z向運動的P78.Z200系列壓電掃描臺，應用于生物顯微系統(tǒng)中的Z向調(diào)焦。為了便于樣品的集成，在P78.Z200的中空部分集成了一個凹槽，樣品可安裝放置于中心通孔位置。

熒光顯微鏡是一種利用觀察物體的熒光來進行產(chǎn)品研究的顯微鏡設備，是開展微觀生命科學研究的重要手段和工具，使用該技術(shù)可以觀察生物體內(nèi)的精細結(jié)構(gòu)、動態(tài)追蹤生物體內(nèi)組織、細胞、細胞核、蛋白、小分子等不同尺度的生命活動過程，在許多不同的領(lǐng)域得到應用，如生物科學、航天科技、教育機構(gòu)等。

熒光顯微鏡利用較短波長的光（激發(fā)光）照射樣品，使樣品受到高能量激發(fā)，產(chǎn)生較長波長的熒光（發(fā)射光），用來觀察和分辨樣品中產(chǎn)生熒光的物質(zhì)成分和位置。通過熒光顯微鏡所看到的熒光圖像的形態(tài)學特征和熒光的顏色、亮度等來判斷、記錄圖像。

P12.XYZ系列壓電掃描臺，為其提供一至三維的納米運動，可進行樣品的聚焦調(diào)節(jié)，同時也可以進行水平視野范圍的調(diào)節(jié)。

在光學顯微鏡系統(tǒng)中，因結(jié)構(gòu)的不同，對納米運動定位臺會有不同的結(jié)構(gòu)及參數(shù)要求，芯明天具有多種類的壓電納米定位臺及控制器的標準產(chǎn)品，同時又對用戶具體應用的環(huán)境進行量身定制。

以下為芯明天幾款壓電樣品臺，可供選型參考。