超分辨顯微鏡的使用原理主要基于幾種關(guān)鍵技術(shù),這些技術(shù)共同突破了傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的光學(xué)衍射分辨率極限,從而實(shí)現(xiàn)了超高分辨率的顯微成像。
S先,受激發(fā)射損耗(STED)顯微鏡是超分辨顯微鏡的重要技術(shù)之一。它利用兩個(gè)光源,一個(gè)用于激發(fā)熒光團(tuán)發(fā)出熒光,另一個(gè)則通過(guò)受激發(fā)射過(guò)程抑制熒光團(tuán)的發(fā)射。通過(guò)精確控制激光束的聚焦和強(qiáng)度分布,只有中心區(qū)域的熒光團(tuán)被激發(fā)和發(fā)射,而外圍區(qū)域的熒光團(tuán)則被抑制,從而顯著提高了分辨率。
其次,隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)顯微鏡(STORM)也是超分辨顯微鏡的關(guān)鍵技術(shù)。該技術(shù)通過(guò)控制熒光標(biāo)記物的隨機(jī)開關(guān)狀態(tài),使得只有一小部分標(biāo)記物在特定時(shí)間處于活躍狀態(tài)。通過(guò)精確控制熒光標(biāo)記物的激發(fā)和發(fā)射,可以重構(gòu)出高分辨率的顯微圖像。
此外,超分辨顯微鏡還利用了熒光衰減和受限照明等技術(shù)手段。熒光衰減通過(guò)控制熒光能級(jí)和分子排布來(lái)實(shí)現(xiàn)顯微鏡成像,而受限照明則是通過(guò)限制照明區(qū)域的大小和形狀,減少光在樣品中的散射,從而提高分辨率。
同時(shí),超分辨顯微鏡還采用了新一代超高分辨技術(shù),如固態(tài)半球超級(jí)透鏡成像技術(shù)。這種技術(shù)能夠突破傳統(tǒng)光學(xué)顯微鏡的分辨率極限,將顯微鏡的橫向分辨率提高到納米級(jí)別。通過(guò)加裝固態(tài)半球超級(jí)透鏡裝置,顯微鏡的分辨率可以得到顯著提升,從而使用戶能夠獲得超高分辨率的彩色圖像。
綜上所述,超分辨顯微鏡的使用原理主要基于受激發(fā)射損耗、隨機(jī)光學(xué)重構(gòu)、熒光衰減和受限照明等技術(shù)手段,以及新一代超高分辨技術(shù)的應(yīng)用。這些技術(shù)共同實(shí)現(xiàn)了超高分辨率的顯微成像,為生命科學(xué)、物理科學(xué)、醫(yī)學(xué)研究等領(lǐng)域提供了強(qiáng)大的工具。