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標題: 為什么?共聚焦顯微鏡能做三維重建？ [打印本頁]

作者: ninali 時間: 2025-9-19 14:02
標題: 為什么?共聚焦顯微鏡能做三維重建？
三維重建正是共聚焦顯微鏡核心、強大的功能之一。它之所以能完成精細的三維重建，而傳統光學顯微鏡不能，全靠其獨特的??“光學切片”??能力。
我們可以用一個生動的比喻來理解：
??傳統顯微鏡??：像一臺??傻瓜相機??，拍照時會把前景、主體和背景全部拍進一張照片里，所有信息都疊加在一起，無法區分遠近。
??共聚焦顯微鏡??：像一位??雕塑家??，他用“刀”（激光和針孔）一層一層地把樣本削薄，對每一層橫截面進行精準的雕刻和記錄，最后再把這些切片堆疊起來，還原出完整的、立體的雕塑。
??實現三維重建的技術原理：三大關鍵設計??
共聚焦顯微鏡實現三維重建，依賴于以下三個關鍵設計的協同工作：
??1.點照明：精準的“雕刻刀”??
共聚焦顯微鏡使用激光作為光源，并通過一個針孔將其聚焦成一個非常小的??光點??。這個光點只照亮樣本上某一個極小的、特定的焦點區域。
??2.點探測：嚴格的“門衛”??
這是最關鍵的一步。在探測器（通常是光電倍增管PMT）前方，也有一個??針孔??。這個針孔的位置被精心設計為與照明焦點是??共軛的??（即“共聚焦”的由來），意思是“共用同一個焦點”。
??焦平面上的光??：從被照亮點發出的熒光可以很好地聚焦，并順利通過針孔，被探測器接收。
??非焦平面的光??：來自焦斑上方或下方的散射光無法聚焦在探測器的針孔上，絕大部分會被針孔??阻擋在外??。
??3.Z軸步進掃描：逐層“切片”??
顯微鏡的載物臺或物鏡配備了高精度的步進電機，可以沿著Z軸（上下方向）進行納米級精度的移動。
??定位第一層??：將焦點調整到樣本的最頂部。
??掃描一層??：進行二維（X-Y方向）掃描，獲取一張??僅包含該焦平面信息??的、背景模糊被消除的清晰圖像。這就是第一張“光學切片”。
??下移一層??：步進電機控制鏡頭向下移動一個微小的距離（例如0.1或0.2微米）。
??重復掃描??：再次掃描，獲取第二張光學切片。
??循環過程??：重復這個過程，直到掃描完樣本的整個厚度。
??從“切片”到“三維”：計算機重建??
完成上述掃描后，你得到的不是一個模糊的圖像，而是一系列??從頂部到底部的、清晰的二維光學切片??。每一層都包含了樣本不同深度的精確信息。
隨后，計算機軟件會：
??對齊切片??：將所有二維圖像序列按照Z軸位置進行對齊。
??三維重建??：通過算法將這些切片堆疊起來，重構成一個??三維的數據集??。
??可視化與分析??：你可以對這個三維模型進行各種操作：
??360度旋轉??，從任何角度觀察。
??虛擬剖切??，查看內部結構。
??測量??體積、厚度、距離等三維參數。
??渲染??生成3D效果圖。

作者: 風吹一夏 時間: 2025-11-6 17:46
感謝分享，我已經收藏了。

作者: 二的大寫 時間: 2025-11-29 00:04
我對此也有一些看法，想和大家討論一下。

作者: 草莓云朵上 時間: 2025-12-5 07:53
感謝分享，學到了不少新知識。

作者: 繼續繼續 時間: 2025-12-6 23:49
雖然我對這個話題不是非常了解，但看到大家的討論，我也收獲了很多新知識，感謝分享！

作者: 又是一條好漢 時間: 6 天前
非常有啟發，支持一下！

作者: 瑪莫提烏斯之噬 時間: 5 天前
樓主太給力了，感謝分享這么多實操經驗，受益匪淺～

作者: 藍博州 時間: 3 天前
這個教程太有用了

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