Miért van szükségünk konfokális mikroszkópiára?
1. Nagy elődeink erőfeszítései és fejlesztései után az optikai mikroszkóp tökéletes szintet ért el. Valójában a hagyományos mikroszkópokkal egyszerűen és gyorsan gyönyörű mikroszkopikus képeket készíthetünk. Megtörtént azonban egy esemény, amely forradalmi újítást hozott a mikroszkópok szinte tökéletes világába, amely a "lézer pásztázó konfokális mikroszkóp" találmánya volt. Ennek az új típusú mikroszkópnak az a jellemzője, hogy olyan optikai rendszert alkalmaz, amely csak azon a felületen vonja ki a képinformációkat, ahol a fókusz koncentrálódik. A fókusz megváltoztatásával és a kapott információk képmemóriába való visszaállításával élénk képeket kaphat teljes 3D információs intelligenciával. Ezzel a módszerrel könnyen megszerezhető olyan információ a felület alakjáról, amelyet hagyományos mikroszkóppal nem lehet megerősíteni. Ezenkívül a tipikus optikai mikroszkópok esetében a "növekvő felbontás" és a "mélyebb fókuszmélység" egymásnak ellentmondó feltételek, különösen nagy nagyításnál. A konfokális mikroszkópokban azonban ez a probléma könnyen megoldható.
2. A konfokális optikai rendszerek előnyei
A konfokális optikai rendszert a minta pontszerű megvilágítására használják, és a visszavert fényt egy pontérzékelő is fogadja. Ha a mintát fókuszhelyzetbe helyezzük, a visszavert fény szinte teljes mennyisége elérheti az érzékelőt. Ha a minta eltér a fókuszponttól, a visszavert fény nem éri el az érzékelőt. Vagyis egy konfokális optikai rendszerben csak a fókusszal egybeeső kép kerül kibocsátásra, a folt és a haszontalan szórt fény pedig árnyékolásra kerül.
Miért használjunk lézert?
A konfokális optikai rendszerekben pontszerű megvilágítást alkalmaznak a mintán, és a visszavert fényt egy pontérzékelő is fogadja. Ezért pontszerű fényforrások váltak szükségessé. A lézer nagyon pontszerű fényforrás. A legtöbb esetben a konfokális mikroszkópia fényforrása a lézer. Emellett a lézerek monokromatikussága, irányultsága és kiváló sugárformája is fontos okai széleskörű elterjedésének.
4. Lehetővé válik a nagysebességű szkennelésen alapuló valós idejű megfigyelés
A lézeres szkennelés vízszintes irányban Acoustic Optical Reflector (AO) és függőleges irányban Servo Galvano tükröt használ. A mechanikai rezgések hiánya miatt az audio optikai előfeszítő egységben lehetőség van nagy sebességű pásztázásra és valós idejű megfigyelésre a felügyeleti képernyőn. Az ilyen típusú fényképezőgépek nagy sebessége nagyon fontos tényező, amely közvetlenül befolyásolja a fókuszálást és a pozíciókeresés sebességét.
5. A fókuszhelyzet és a fényerő kapcsolata
Konfokális optikai rendszerben, ha a minta helyesen van fókuszálva, a fényerő magas, előtte és utána pedig élesen csökken (folytonos vonal a 4. ábrán). Ennek a fókuszsíknak az érzékeny szelektivitása éppen a magassági irány meghatározásának és a fókuszmélység növelésének alapelve a konfokális mikroszkópiában. Ehhez képest a tipikus optikai mikroszkópok nem mutatnak szignifikáns fényerőváltozást a fókuszhelyzet előtt és után (szaggatott vonal a 4. ábrán).
6. Nagy kontraszt és felbontás
Egy tipikus optikai mikroszkóp a fókuszponttól eltérõ visszavert fény által okozott interferencia miatt átfedésben van a fókuszos képalkotó résszel, ami a kép kontrasztjának csökkenését eredményezi. Ezzel szemben a konfokális optikai rendszerekben a fókuszon kívüli szórt fényt és az objektívlencsén belüli szórt fényt szinte teljesen eltávolítják, így nagyon nagy kontrasztú képeket kapnak. Ráadásul annak köszönhetően, hogy a fény kétszer halad át az objektívlencsén, először a pontkép válik élesebbé, ami a mikroszkóp felbontását is javítja.
