硬件自动对焦如何应用于专业的生命科学显微镜技术？ 在上一篇文章中，我们谈到了最常规的生命科学显微镜技术，并探讨了我们的硬件自动对焦设备 PureFocus850 如何与这些技术联用和它能带来的优势。现在，我们将探索其他几种常见但更为专业的技术，它们的光路中包含更多的光学元件。尽管对于硬件自动对焦等光学设备来说，这似乎是一种挑战，但我们讲解了 PureFocus850 是如何在设计时就考虑到了这些技术，以及如何避免可能与这些光学元件产生的冲突。 偏光显微镜 偏光显微镜是专业的技术之一，可用于观察特殊的生命科学样品。它依靠起偏器将白光线性偏振至特定方向后穿透样品，再依靠检偏器（另一个线性偏振器）来筛选偏振角被样品改变了的光线。任何未被样品改变的光或者来自显微镜周围环境的光都会被检偏器阻挡。起偏器和检偏器通常处于正交检偏位，旨在最大限度地消除任何未被改变的光。光的偏振方式有很多（例如圆偏振），但出于本文的目的，我们将仅对线偏振进行讲解。 什么是线偏振？ 光可以被看作是一种波。偏振是指振动的方向垂直于波的传播方向。白光是非偏振的 —— 光波在任何可能的方向上振动。起偏器只允许以特定方向振动的光通过。因此，在偏光显微镜下，样品仅会被具有特定偏振的光照射。 偏光显微镜下，样品将显示其双折射性 —— 线偏振光在穿透样品时将发生“双重折射”，产生两束彼此呈 90° 偏振的光线。在穿过检偏器时，这些光线组分会相互干涉，进而增强样品特定区域的对比度，并使其因特性的不同而呈现不同的颜色。天狼星红是一种病理学染色剂，可用于检测纤维变性，并且会使胶原蛋白在偏振光下呈现红色。对于未染色样品的成像，偏振也大有用处，例如辨别痛风晶体或者分析岩石样品。 偏光显微镜可以使用硬件自动对焦吗？ 当然可以 —— 只需调整自动对焦系统的安装，避开显微镜检偏器的影响即可。检偏器之所以成为障碍，是因为硬件自动对焦系统用于获取焦点的激光源所发出的也是偏振光。很多自动对焦系统是安装在显微镜相机端口上的，而显微镜的检偏器会阻挡自动对焦激光源。 但是，PureFocus850 是安装在显微镜的无限远空间内的，因此可以兼容偏光显微镜。应该将其安装在偏光显微镜的物镜和检偏器之间以避开干扰。大多数商用显微镜都可以将检偏器安装在 PureFocus850 和显微镜相机或目镜之间。 相差、浮雕相衬和梯度相衬 生命科学样品通常是透明的。在过去，研究者们通过染色来提高不同样品特征与背景之间的对比度。然而，着色过程不仅非常耗时，还会降低样品质量并且无法进行活体样品成像。随着时间的推移，产生对比度的技术也在不断发展迭代，出现了相差、浮雕相衬（霍夫曼调制）和梯度相衬等技术。 虽然这些技术使用了不同的组件，但它们都基于相同的原理，即将穿过样品后光的相位差转换为光强度差，从而提高显微镜观察的对比度。相差技术依靠的是光线穿过样品时所产生的相移，以及成像时相移光和非相移光之间的干涉。浮雕相衬和梯度相衬则依赖于由样品内局部区域的厚度差异所产生的相位梯度，使光偏转到光学元件上具有不同透射特性的不同区域。这两种技术都能在图像中凸显出存在相位差的区域，与“背景”形成鲜明对比，也就是样品中未产生相位差的部分。 什么是相位差？ 简单地说，当光从一种介质（或折射率）传播到另一种介质时，就会产生相位差。将光视为一种波，那么光所通过的介质的变化会改变光波周期中的点。诸如细胞膜和其他细胞器等各种细胞特征结构就可以被划分为不同的介质。利用光线穿过这些特征时产生的相位改变，各种技术中所使用的光学元件就能够产生可在显微镜下观察到的对比度（信号幅度的差异）。 这些技术中所有的特殊组件都不会影响 PureFocus850 的功能，因为 PureFocus850 的激光不会与这些组件相互作用。尽管更高的对比度会使基于相机的自动对焦更容易实现，但对于高通量应用而言，硬件自动对焦的速度依然更具优势。由于相差技术通常会涉及到活细胞成像，而且现在，往往会配合人工智能，用于在未做荧光标记或染色的情况下表征细胞器和其他细胞内特征，因此 PureFocus850 还可以支持延时实验或高内涵筛选应用，而在这些应用中，丢失焦点可能会造成数小时的时间浪费。 微分干涉相差 微分干涉相差（DIC）利用了多种相差显微镜技术和偏光显微镜技术，用于在透明或弱对比样品的成像中产生对比度。该技术的光路较为复杂： 1、将显微镜光源发出的光线偏振至 45°  2、偏振光进入 Nomarski-Wollaston 棱镜，并被分成两束彼此呈 90° 3、偏振的光线。两束光线被剪切并穿过样品 —— 它们穿过样品中临近的两点。 4、当两点处样品的折射率或厚度不同时就会使两束光线产生相位差。而相位差的大小则取决于折射率或厚度差异的大小。 5、穿过样品后，光线经过第二个 Nomarski-Wollaston 棱镜并被重新合并成一束光线 —— 由第一个棱镜引起的剪切被第二个棱镜消除。重新合并而成的光线偏振方向仍然不同，所以不会发生干涉。 6、重新合并而成的光线穿过检偏器，将其中两束光线的偏振转入同一平面，并产生干涉。在样品引发了相位差的区域，光线将发生相长干涉或相消干涉。而在没有引发相位差的情况下，则不会发生干扰。这种干扰差异会在图像中产生类似 3D 的效果，凸显出不同的特征。 这种干涉所产生的效果与相差显微镜技术类似，但是避免了通常与相差有关的明亮光晕伪影。与其他技术相比，该技术的轴向（ Z 轴）分辨率也更高。 PureFocus850 可以在扫描大面积区域或多孔板时确保对特定焦平面的高度专注，因此显微镜专家们能够充分地利用 DIC 的高轴向分辨率。与偏振光显微镜的安装方式相同，PureFocus850 必须放置在物镜和检偏器之间，而所需的其他组件（尤其是 Nomarski-Wollaston 棱镜）则不会影响其性能。尽管 PureFocus850 激光会两次穿过棱镜（前往样品和从样品返回），但激光的分割和重新合并不会显著影响 PureFocus850 传感器上的信号强度。 想了解 Focus850 如何帮助您的应用？ 如本文和前文所述，PureFocus850 能够兼容大多数的生命科学显微镜技术。请与我们联系，探讨您的需求或者您想要升级的显微镜。 PureFocus850 可以兼容使用反射光的工业显微镜技术吗？ 在本文中，我们重点关注了透射光生命科学显微镜，但 Purefocus850 也完全兼容反射光显微镜技术，包括前文中讨论过的荧光技术。在未来的文章中，我们将探讨在使用反射明场、暗场、DIC 以及其他技术的工业显微镜中，PureFocus850 为何是一款强大的工具。您将在文中了解到 PureFocus850 如何提高了晶圆扫描的通量。

硬件自动对焦在显微镜技术中有何优势？ 硬件自动对焦系统在生命科学显微镜技术中的作用极其广泛且重要，可用于提高成像通量，或者在长时间延时拍摄实验期间确保样品始终处于成像焦点。 该系统能够利用样品反射的激光信号来确定其在空间中的位置，然后自动调节显微镜的聚焦 Z 轴，使样品重新回到成像焦点。 相较基于相机的自动对焦解决方案，该系统具有以下三大关键优势 它们不依赖样品内的对比度，这意味着荧光或未染色的样品可以更容易地保持聚焦。 焦点捕获速度较快且实时对焦，而基于相机的解决方案则需要通过显微镜 Z 轴进行数秒的扫描。 硬件自动对焦解决方案可追踪样品表面，因此不需要预先定义样品中不同点处的焦点图谱。 Prior 的 PureFocus850 是一款用途极其广泛的硬件自动对焦设备，功能众多，能够针对广泛的显微镜技术和样品类型，为生命科学领域的显微镜专家提供可利用的优势。对于生命科学显微镜技术来说至关重要的是，PureFocus850 可以追踪盖玻片表面，同时保持聚焦于其下方的样品。 硬件自动对焦如何适应各种不同的显微镜技术？ 明场显微镜 薄切片的透射（透视）明场显微镜可以说是最常规的显微镜技术。简而言之，白光穿过样品，由不同结构特征在光吸收和散射上的差异构成图像。“明场”指的是与样品本身较暗的特征形成对比的近白色背景。 PureFocus850 具有补偿机制，可以通过追踪盖玻片的可控表面来保持对样品的聚焦，即使是对于标准的载玻片成像来说，这也是必不可少的功能。生命科学样品的反射性较弱，因此 PureFocus850 可以转而探测盖玻片。补偿机制能够实现当 Purefocus850 聚焦在盖玻片上时，显微镜目镜或相机恰好聚焦在样品上。 然而，某些应用（例如血细胞分析）需要高放大倍数油浸物镜才能足够详细地解析样品特征。在这种情况下，PureFocus850 无法探测盖玻片的外表面，因为浸镜油和玻璃的折射率非常接近。但是可以通过调节补偿，改为探测盖玻片的内表面。 明场显微镜通常会使用在可见光谱中具有高检测效率的彩色相机：PureFocus850激光器可使用红外波长，以避免激光信号出现在样品图像上。 暗场显微镜 透射暗场显微镜在生命科学领域中的应用相当广泛。最常见的是用于观察固有对比度较低的组织切片或细胞，该特性使这类样品不适合使用明场显微镜来观察。 暗场显微镜依靠的是在穿过样品时被反射或折射的光，这样的光线会被物镜收集。任何未受样品影响的光线都不会被收集。这会导致背景变暗（因此得名暗场！），而样品则明亮地呈现。这样反而能够在不对样品进行染色的情况下观察到细胞内的细节，或者更容易检测到样品中的小颗粒或污染物。 由于 PureFocus850 不依赖对比度来获得焦点，所以暗场显微镜所产生的普遍稀疏的信号并不会影响其性能。暗场还容易使样本平面之外的物体在图像中发亮，而基于相机的自动对焦技术可能会错误地聚焦在这些物体上。由于 PureFocus850 仅依靠盖玻片来进行对焦，所以能够完全杜绝此类错误。 荧光显微镜 虽然暗场显微镜可以在透明样品中提供对比度，但它们不会突显特定的特征结构，并且会受限于突显特征的大小。相比之下，荧光显微镜则可以通过对活细胞或生物体的转化或对切片的标记，来定位和识别特定的细胞器和其他亚细胞结构。 荧光是指物体（在显微镜领域中通常是结合在蛋白质上的分子标记）吸收某一波长的光并随后发射出更长波长的光的现象。只需在显微镜上配备只允许后者波长的光到达检测器的元件，就能够利用这种吸收信号和发出信号的差异来实现仅检测荧光分子标记所发射的光信号。其最终结果就是在黑暗的背景中强烈地突显出这些特定的结构特征。 具有不同荧光标记的多个特征结构可以在同一样本中进行成像。滤光片转轮和转台等机动设备可以将正确的激发滤光片（用于选择吸收波长）和发射滤光片（用于选择发射波长）移动到显微镜光路中，并按顺序成像，随后即可生成包含不同标记的合成图像。 荧光显微镜的应用范围很广，涵盖了从相对简单的宽场技术，如荧光原位杂交（FISH）或高通量筛选，到更为复杂的高端显微镜方法，如转盘共焦显微镜和全内反射显微镜（TIRF）等。 通常来说，荧光标记所需的激发光波长均在近紫外到远红外之间。因此，任何硬件自动对焦系统都不能干扰用于生成图像的任何波长。PureFocus850 使用 850 nm 激光，该激光超出了 Cy7 的发射波长，Cy7 是一种常见的荧光标记，发射光接近近红外光谱。此外，PureFocus850 可以透过近紫外光和可见光，因此能够安装在荧光光学组件和物镜之间。这一点非常重要，因为它能够在配置荧光显微镜时为光学组件的选择提供完全的灵活性。 Purefocus850如何适应其他高端显微镜技术? 尽管我们已经讨论了众多流行的生命科学显微镜技术，但其应用远不止如此。通过调整和改进，PureFocus850 能够配合多种其他高端显微镜技术使用，例如多光子显微镜技术，这些技术使用中紫外线或红外光，可能需要特殊的光学材料或涂层。 想了解Focus850如何帮助您的应用？ 如果您想了解的应用领域并未在此提及，请联系我们，探讨您的需求。在下一篇文章中，我们将论述PureFocus850 与相差显微镜、微分干涉相差以及偏振显微镜的兼容性。

精度、速度、可靠性和小型化是半导体制造的代名词。这使得 Xeryon 的超声压电产品成为非常合适的选择。我们在半导体研发和制造应用方面拥有丰富的经验。 应用示例 拾取和放置头 芯片键合对准 检测与计量 测试处理程序 晶圆定位和扫描 工具和目标定位 及更多... 快速 & 精确 Xeryon 的促进器和平台以其卓越的速度、精度和紧凑性在市场上脱颖而出，能够在很小的体积内以高达 400 mm/s 的快速速度实现亚微米级定位。 它们为高效率而设计，建立时间非常短，可低至 20 毫秒，并确保高可重复性。这种功能组合有助于提高产量，而不会影响制造过程所需的质量。 可堆叠且超紧凑 此外，Xeryon 的微型促动器具有体积小、重量轻的特点，尺寸窄至 6 mm 宽，重量仅为 6 g。这允许缩小促进其阵列的尺寸、减轻机械手的重量和简化系统设计。  

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Xeryon 的产品因其精度、速度和高可靠性而广泛用于计量设备。 应用示例 诊断成像设备 样品分析 实验室自动化设备 精密液体加样 美容医疗器械 口内扫描仪 细胞操作 手术和诊断激光器 临床显微镜 DNA 测序 及更多... 精度 & 速度 Xeryon 的平台和促动器是市场上较快的压电运动产品。以 400 mm/s 或 720 °/s 的速度定位到 1 纳米，并且稳定时间非常短（低至 20 ms），使我们的产品非常适合广泛的计量应用。 零间隙 Xeryon 的产品都是直接驱动的，因此设计简单、可靠，运行无间隙。与其他类型的压电电机相比，Xeryon 的超声压电电机的使用寿命是其十倍以上。 静默、敏捷且可手动覆盖 由于它们的设计，Xeryon 的产品是自锁的，这意味着它们在没有动力时保持原位，并且可反向驱动，因此如果需要，可以手动覆盖它们。此外，与传统的压电运动产品相比，我们的平台和促动器运行起来非常安静。                        

Xeryon 的产品经过精心设计，具备高精度、高速度和紧凑的特点，被广泛用于各种光学和光子学设备和场景。 应用示例 显微镜和光谱学 激光束定位和转向 SEM 设置 光纤对准 Inferometry 样品定位 传感器对准 镜头定位 波片旋转 及更多... 精度 & 速度 Xeryon 的平台和促动器是市场上较快的压电运动产品。定位深度可达 1 纳米，速度为 400 毫米/秒或 720°/秒，并且稳定时间短（低至 20 毫秒）和快速扫描使我们的产品非常适合各种光学和光子学应用。 零间隙 Xeryon 的产品都是直接驱动的，因此设计简单、可靠，运行无间隙。与其他类型的压电电机相比，Xeryon 的超声压电电机的使用寿命是其十倍以上。 自锁 由于其设计特点，Xeryon 的产品具备自锁功能，这意味着它们在未通电源的情况下也可以保持自己的位置。事实上，当到达预期位置时，电机会自动关闭。这使得其运行平稳且无晃动，对于高精度应用来说这点至关重要。

Xeryon 由三位研究人员创立，是比利时鲁汶大学的衍生公司。科学研究一直是我们 DNA 公司的重要组成部分，因此我们对突破界限的研究应用程序感到宾至如归。 我们了解您需要精确且可重复的结果，而您预算有限。我们的高速压电平台和促动器用于广泛的研究应用场所，包括材料、成像、医疗和生物科学。 光学实验装置 SEM 样品定位 眼科研究设备 细胞注射设备 同步加速器、回旋加速器和光束线 样本收集、分析和操作 D & 横向扫描 及更多... 可靠的结果 Xeryon 的精密运动系统采用简化的设计，带有压电陶瓷元件和移动组件，为分析和医疗环境中的关键任务提供无与伦比的可靠性和精度，而不会因复杂部件而出现故障。 速度和灵活性 Xeryon 提供市场上快捷的压电平台，速度高达 400 mm/s，以及行程范围超过 100 mm 的较长纳米精密平台，将粗定位和精细定位合二为一。此外，我们所有的平台都可以轻松组合成多轴设置。 静止时无抖动 Xeryon 的超声压电陶瓷运动系统由于机械张力而无需动力即可保持其位置，从而确保稳定性并消除振动风险。这种设计提供了精准、节能的运行，而没有其他技术中常见的干扰。 真空兼容和非磁性阶段 Xeryon 的载物台自然非常适合真空和磁性发挥作用的环境。驱动我们所有产品的超声压电电机产生的热量非常少，并且不会产生磁场。此外，Xeryon 的平台还提供特殊的真空兼容和非磁性变体。对于真空应用，我们提供高真空（HV，10-6 mbar） 和超高真空 （UHV，10-9 mbar）选项。 关于非磁性版本的简短说明 1、没有于铜绕由组或磁铁，Xeryon 平台不会产生磁场。 2、Xeryon 载物台可以在没有任何铁磁材料的情况下制造，使其可用于高达 10T 的磁场（“完全非磁性”选项）。 对于波动磁场，我们提供增强型 PEEK 板，大限度地减少不必要的涡流形成。