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全內反射熒光顯微鏡

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全內反射熒光顯微鏡（total internal reflection fluorescent microscope，TIRFM），利用光線全反射後在介質另一面產生衰逝波的特性，激發熒光分子以觀察熒光標定樣品的極薄區域，觀測的動態範圍通常在200nm以下。因為激發光呈指數衰減的特性，只有極靠近全反射面的樣本區域會產生熒光反射，大大降低了背景光噪聲干擾觀測標的，故此項技術廣泛應用於細胞表面物質的動態觀察。
中文名
全內反射熒光顯微鏡
外文名
total internal reflection fluorescence microscope
縮    寫
TIRFM
優    勢
可以獲得超清的影像

目錄

  1. 1 技術簡介
  2. 2 光學原理
  1. 3 技術分類
  2. 4 全內反射
  1. 5 優勢
  2. 6 主要應用

全內反射熒光顯微鏡技術簡介

因為激發光呈指數衰減的特性，只有極靠近全反射面的樣本區域會產生熒光反射，大大降低了背景光噪聲干擾觀測標的，能幫助研究者獲得高質量的成像質量和可靠的觀測數據。故此項技術廣泛應用於細胞表面物質的動態觀察。 [1] 

全內反射熒光顯微鏡光學原理

當一束光從光密介質進入光疏介質時，根據斯涅耳定律一部分光會發生折射，而一部分光會發生反射，當入射角度不斷增大，折射角也會不斷增大，當折射角剛好達到90度時，就發生了全反射現象。全反射發生後，折射光有一個臨界狀態沿着折射面傳播，這部分光稱之為隱失波，其能量在Z軸上呈現指數衰減。 [1] 

全內反射熒光顯微鏡技術分類

TIRFM的實現是通過改變激光的入射角來實現的，按技術TIRF顯微鏡分為兩種：稜鏡型和物鏡型。
稜鏡型TIRF顯微鏡採用稜鏡產生衰逝波，並用物鏡收集熒光成像。
物鏡型TIRF顯微鏡採用大數值孔徑物鏡產生衰逝波，同時採用物鏡收集熒光成像。與稜鏡型TIRF顯微鏡相比，物鏡型TIRF的應用更為廣泛。 [1] 

全內反射熒光顯微鏡全內反射

全內反射，又稱全反射（英語：total reflection）是一種光學現象。當光線經過兩個不同折射率的介質時，部分的光線會於介質的界面被折射，其餘的則被反射。但是，當入射角比臨界角大時（光線遠離法線），光線會停止進入另一界面，反之會全部向內面反射。
這隻會發生在當光線從光密介質（較高折射率的介質）進入到光疏介質（較低折射率的介質），入射角大於臨界角時。因為沒有折射（折射光線消失）而都是反射，故稱之為全內反射。例如當光線從玻璃進入空氣時會發生，但當光線從空氣進入玻璃則不會。最常見的是沸騰的水中氣泡顯得十分明亮，就是因為發生了全內反射。
克普勒（Johannes Kepler，1571-1630）在公元1611年於他的著作Dioptrice中，已發表內部全反射（total internal reflection）的現象。 [1] 

全內反射熒光顯微鏡優勢

將高清晰圖像與使用簡便的系統，以及廣泛的寬視野顯微鏡應用相結合。研究者使用該顯微鏡除了可以完成從高速成像到TIRF的日常試驗之外，還可以獲得超清的影像。
獨特的全內反射熒光功能
獨特的全內反射熒光功能可在多色實驗過程中，通過改變波長以智能方式彌補穿透深度，對消散的視野方向進行全自動校準和選擇，以確保獲得質量最佳的全內反射熒光圖像與可靠的實驗數據。
動態掃描儀
動態掃描儀可精確定位激光束，並決定消散視野的準確穿透深度。
縮短培訓時間
使用一些特殊的熒光軟件如徠卡 AF7000 熒光軟件可全面控制全內反射熒光系統，包括校準與所有顯微鏡功能，確保減少培訓的時間以儘快投入到科學研究中。
高級熒光工作站
完全集成的全內反射熒光系統可與徠卡顯微系統有限公司的高級熒光工作站結合使用，以在有多位用户的實驗室中，滿足各種成像需要。
高質量圖像
聯合全內反射熒光（TIRF）與快速熒光共振能量轉移（FRET） 分析技術，適用於細胞膜分析或單分子結構分析；小泡跟蹤、熒光活細胞成像或延時成像與其它功能確保生成高質量的圖像，從而顯著提高了科學研究的結果。 [1] 

全內反射熒光顯微鏡主要應用

TIRF顯微鏡主要用於微小結構和單分子成像，如細胞膜上單個蛋白質動力學研究、鈣離子探測、藥物跟蹤和細胞結構成像等。 [2] 
參考資料
  • 1.    Moreno, Ivan; J. Jesus Araiza; Maximino Avendano-Alejo (2005). "Thin-film spatial filters" (PDF). Optics Letters. 30 (8): 914–916. Bibcode:2005OptL...30..914M. doi:10.1364/OL.30.000914. PMID 15865397.
  • 2.    Axelrod, D. (1 April 1981). "Cell-substrate contacts illuminated by total internal reflection fluorescence". The Journal of Cell Biology. 89 (1): 141–145. doi:10.1083/jcb.89.1.141. PMC 2111781 Freely accessible. PMID 7014571.