기술 예제: 형광 공초점 현미경 검사법

형광 현미경 검사법(fluorescence microscopy)은 수상돌기가시와 축색종말과 같은 스냅스 구조의 기능적 혹은 형태학적 역학을 연구하고 신경 회로의 연결성과 역학이 갖는 특징을 시각적으로 관찰하는 데 사용됩니다. 대개는 점광원 조명 기기와 같은 역할을 하는 레이저 빔의 초점이 핀홀에 맞춰집니다. 공간적으로 여과된 빛은 dichroic filter에 의해 반사가 일어나며, 이때 대물렌즈의 전체 구경을 채우기 위한 beam expander가 필요 혹은 필요하지 않을 수도 있습니다. 이후 대물렌즈는 샘플 위로 발광 에너지의 초점을 맞추고, 초점이 맞춰진 이러한 에너지로부터 동일한 현미경으로 응집된 더 약해진 형광 신호를 방출하게 됩니다. 방출된 빛은 dichroic filter를 통과하여 secondary tube lens 안에 도달한 뒤 제일 마지막 핀홀을 거친 후 CCD나 CMOS 센서에 의해 감지가 일어납니다. 두 개의 핀홀이 conjugate image plane에 위치해있는 이상적인 경우라면, 이 이미지를 object plane 위로 완벽하게 오버랩할 수 있게 됩니다. 공초점 현미경으로 object plane에 있는 매우 얇고 작은 스팟을 관찰할 때는, 스캐닝 시스템이나 motorized actuator로 빛을 시험해본 후 이미지 어레이를 모으는 것이 중요합니다. 그 다음 정렬된 이미지는 2D나 3D 이미지로 재구성됩니다.

그림 1: 형광 현미경 검사를 위한 Basic Optical Filtering 배열