尼康 CSU-W1 SoRa 超高分辨率轉(zhuǎn)盤共聚焦顯微鏡

繼推出 Yokogawa CSU 系列轉(zhuǎn)盤共聚焦成像系統(tǒng) CSU-X1 和 CSU-W1 后，為進(jìn)一步滿足市場需求，尼康現(xiàn)隆重推出 CSU-W1 SoRa 超分辨轉(zhuǎn)盤共聚焦。相比于 CSU-X1 的成像速度快（2000 fps, 10 mm X 7 mm）和 CSU-W1 的大視野成像 （17 mm X 16 mm, 200 fps）, CSU-W1 SoRa   則是在CSU-W1的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)快速超分辨成像， 可達(dá)到約 120 nm 的XY 分辨率。

『約 120 nm 的 XY 分辨率』

通過使用放大變倍和微透鏡, XY 分辨率突破了光學(xué)限制，是常規(guī)共聚焦顯微鏡的1.4 倍。進(jìn)一步去卷積，可以提高到常規(guī)共聚焦分辨率的2 倍。

▲比較明場圖片、SoRa 原圖片（約有1.4x分辨率的提高）和反卷積 SoRa 圖片（約有2x分辨率的提高）

▲NG108 細(xì)胞生長錐，圖像由國家工業(yè)科學(xué)技術(shù)研究所生物醫(yī)學(xué)研究所Kaoru Kato 博士提供

『光學(xué)像素重新分配』

不依賴于特殊處理和計(jì)算，任何樣品都可以在 CSU- W1 SoRa 成像系統(tǒng)上達(dá)到光學(xué)上的超分辨圖像。這使得圖像的采集僅受樣品的信噪比和檢測(cè)器的曝光時(shí)間的限制。CSU-W1 SoRa 使更快的超分辨成像成為可能。

共聚焦顯微鏡圖像是由照明 PSF (Point spread function, 點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)) 和探測(cè) PSF 共同作用形成的。考查針孔平面上距離光軸位置 D 處的圖像，我們可以把它表示成照明光的 PSF 和探測(cè)器 PSF 的乘積（如上圖所示）。

可以看到，其主要貢獻(xiàn)是來自距離光軸 D/2 位置處的標(biāo)本信號(hào)。也就是說，實(shí)際上距光源中心 D/2 位置處的信息被水平放大，對(duì)應(yīng)于距針孔中心 D 位置處被檢測(cè)到。為了校正這一現(xiàn)象，我們?cè)诿總€(gè)針孔前安裝了一個(gè)微透鏡，通過微透鏡，單個(gè)點(diǎn)在針孔上的發(fā)散角減小了 2   倍，模仿了無限小的理想針孔效果，但不會(huì)影響信號(hào)亮度。【參考文獻(xiàn)】

▲明場圖片、50um 小孔轉(zhuǎn)盤共聚圖片、SoRa 轉(zhuǎn)盤原圖片和反卷積 SoRa 轉(zhuǎn)盤圖片比較

『集共聚焦成像和超分辨成像一體』

CSU-W1 SoRa 系統(tǒng)包括兩個(gè)轉(zhuǎn)盤碟片，由軟件控制方便切換：一個(gè)具備光學(xué)切片深度成像能力的超分辨碟片和一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的共聚焦成像碟片。這意味著CSU-W1 SoRa 同時(shí)具備共聚焦轉(zhuǎn)盤成像系統(tǒng)和共聚焦超分辨系統(tǒng)。

『尼康高品質(zhì)物鏡』

為了實(shí)現(xiàn)的分辨率，SoRa 需要 60 x 和 100 x 物鏡，并采用2.8 x 變倍率（100 x）和 4 x 變倍率（ 60 x ）,以提供有效的像素尺寸，實(shí)現(xiàn)超分辨和反卷積。尼康開發(fā)了的 60 x 和 100 x 物鏡具有長工作距離、高數(shù)值孔徑和矯正環(huán)，這些高品質(zhì)物鏡是對(duì) SoRa 成像系統(tǒng)的補(bǔ)充。其中，尼康 Ti2-E 倒置顯微鏡可搭配電動(dòng)自動(dòng)矯正環(huán)和自動(dòng)補(bǔ)水裝置。

『靈活的配置』

由于CSU - W1 SoRa 是基于 CSU - W1 產(chǎn)品上的升級(jí)，可兼容單相機(jī)或雙相機(jī)模式。通過安裝其他設(shè)備也可以調(diào)整為多相機(jī)模式。使用尼康 Ti2-E 倒置顯微鏡平臺(tái)，可以通過 LAPP 照明器為系統(tǒng)添加各種其他需要的成像和光刺激設(shè)備， 如 TIRF，光刺激模塊 DMD 以及其他光刺激掃描設(shè)備。

參考文獻(xiàn)

T. Azuma and T. Kei, "Super-resolution spinning-disk confocal microscopy using optical photonreassignment". Opt. Express 23, 15003-15011 (2015).