聲光學(xué)在真正的共焦光譜徠卡顯微鏡系統(tǒng)

*顯著的特征熒光照明（激發(fā)）和檢測（排放）的顏色，稱為斯托克斯位移之間的位移。因此，期望進行篩選的激發(fā)和發(fā)射的特定顏色波段。也有必要區(qū)分激發(fā)，從入射的光顯微鏡中的排放量，這是一個標(biāo)準(zhǔn)熒光應(yīng)用。在過去，通常是進行過濾器和分束與平面光學(xué)元件，灰度或彩色濾光片和反射鏡。雖然計劃種類繁多的光學(xué)元件是可用的，他們的限制是固定的規(guī)范和交換緩慢。嘗試使用不同的角度或梯度涂層作為一種手段微調(diào)并不能證明是可行的。一個完全不同的方法是（AOTF）為勵磁控制和激勵發(fā)射分離（AOBS）就業(yè)的聲光元素。這些設(shè)備允許自由的可調(diào)性和高速切換

圖 1：左：兩個球面波在雙縫（這是*簡單的網(wǎng)格可以想象）的干擾。建設(shè)性的極大干擾，造成強烈的圖案的物理參數(shù)所統(tǒng)治的方向。的方向被稱為^第 0 順序為正交的射線，1 ^屆 -1 ^圣順序為*線相鄰的^第 0 階等。右：由電網(wǎng)引起的干擾模式具有7個元素。在左側(cè)的單色光，在右側(cè)的白色光。注意的分散性較高的訂單

圖 3：在一個光學(xué)晶體的周期密度變化類似于一個三維晶格。聲波的周期定義的晶格常數(shù)d。

圖 5：注射液從激光電池或從一個白色的光的激光掃描顯微鏡的光路中的源代碼編譯成一個單一的線（或一組線）。聲音的頻率被調(diào)諧來完成要求的顏色，它的晶體從*順序方向被送入一個適當(dāng)?shù)钠D(zhuǎn)角。同軸的光軸和激發(fā)樣品中的熒光染料的光將繼續(xù)。從那里，斯托克斯位移的排放量將通過晶體不變，*后在檢測系統(tǒng)中進行記錄和分析。

圖 6：合作的AOBS和AOTF。所要求的顏色，所選擇的聲光可調(diào)諧濾波器的多色或從一個白色的源。注入AOBS到所選擇的光掃描顯微鏡的光軸照射樣品。排放通過AOBS由光譜檢測儀記錄。AOBS和AOTF同時進行控制，通過簡單地選擇從什么是激光系統(tǒng)提供所需的顏色。AOBS的自動調(diào)整該顏色，而不需要來自操作者的進一步的交互

在傳統(tǒng)的系統(tǒng)中，一個有選擇的激光管，線選擇濾波器和衰減過濾器，用于激發(fā) - 適合選定的激發(fā)顏色和預(yù)期的發(fā)射帶的相應(yīng)的分束鏡。這需要一個大組計劃濾光器的設(shè)備和良好的知識，即激發(fā)顏色組合應(yīng)該被激活的熒光染料與設(shè)置分束鏡。的聲光組合的解決方案與AOTF AOBS [5]并不需要任何計劃的光學(xué)裝置，但提供了一個無限的潛力激發(fā)線一側(cè)，，釋放操作反芻分束鏡*適合（還意外地使用了錯誤的分路器）。的AOTF和AOBS由一個單一的手柄，這是選擇器的激勵彩色同步控制。這是所有有給它。其余的是自動設(shè)置和調(diào)整的顯微鏡系統(tǒng)。

配備激光電池，提供大約8或不同的激光線的系統(tǒng)，這是一個很大的優(yōu)勢。對于配備白光激光源的系統(tǒng)，它是*明智的設(shè)計理念。由聲光可調(diào)諧濾波器（s）為激發(fā)的顏色可以從白色頻譜撥打，正是這些顏色的注射是有保證的，自動的AOBS - 的廢氣排放的原始形式發(fā)送，高效率地檢測系統(tǒng)。這是*的系統(tǒng)，通過激勵的頻譜，允許無級滾動。因此，如果采用一個白色的光的激光源，只AOBS系統(tǒng)可以明智地完成任務(wù)。

光只被衍射到一階，如果布拉格條件滿足。由于聲波的頻率是可調(diào)的，一個可以控制復(fù)合光束的顏色將進入一階方向。將通過在零階晶體不變并退出所有其他顏色。此外，它是可能的，以便收集從一階方向上的一組顏色疊加了一系列具有不同頻率的聲波。這使得單行脫離了一套激光或 - 更現(xiàn)代的方式 - 從白光激光光源被選中可調(diào)顏色bandlets。

聲光效應(yīng)的效率是由聲波的振幅。隨著聲波的能量，根據(jù)顏色的衍射光的分?jǐn)?shù)就會增加，直到完全強度衍射（飽和度）。這允許上面的*順序調(diào)節(jié)出射光束的強度，因此在樣品上的照度。每種顏色單獨attenuable。

兩個功能：色彩控制幅度一系列的顏色的頻率和強度控制是足以創(chuàng)造獨立調(diào)光的強度，它構(gòu)成了一個聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）多色可調(diào)光源。

這個聲波是由一個壓電元件，其中被粘附到聲光晶體生成。的聲音的波或駐波的產(chǎn)生，以避免散射，吸收體被施加到相對側(cè)的晶體。

壓電元件的驅(qū)動可控的幅度和頻率由功率放大器。通常情況下，聲波的頻率范圍從約80到160 MHz。每個顏色都需要一個單獨的頻率，同時應(yīng)用一組顏色，產(chǎn)生一組頻率和疊加，然后被送入到放大器

圖 4：是單行或從激光電池（λI），或選擇的單bandlets或一組從白光激光光源的聲光可調(diào)諧濾波器（AOTF）bandlets的激光線的一個子集的選擇。在全亮度的所有顏色照射到晶體。后一組聲波調(diào)諧到適當(dāng)?shù)念l率，線的一個子集，或者從白色的頻譜的一組bandlets，被偏轉(zhuǎn)到1 ^號順序，然后被用來照明樣品，在那里它激發(fā)的熒光染料。所有其他光質(zhì)通過晶體到0的順序，并沒有用于照明。順序偏轉(zhuǎn)的1 和0次通過對每個單一的顏色的比例是可調(diào)的振幅對應(yīng)的聲波頻率。頻率導(dǎo)致折射率網(wǎng)格的一組常量 d_k = c_k/f_k，其中c是晶體中的音速。

注入到與一個可調(diào)諧設(shè)備的光束路徑的激發(fā)的熒光染料的多種顏色的任務(wù)是解決與聲光光束分束器（AOBS）。在原則上（而不是在特定的），它是一個聲光可調(diào)諧濾波器，在反向模式下操作。當(dāng)晶體被調(diào)整以反映所需的波長，也可以準(zhǔn)確地注入該波長的一階方向反向的。在這種情況下，光軸是通過晶體的非衍射的路徑。因此，將退出的激發(fā)光沿著光軸的晶體，并能激發(fā)熒光染料。排放量，在另一方面，是斯托克斯位移，即不同波長。因此，排放量，因此無法退出上面的優(yōu)先順序，而只是簡單地通過沿著光軸的晶體和出口。發(fā)射光光譜探測器可以被送入，例如徠卡SP探測器。在這種情況下的非衍射的路徑被使用，并且被設(shè)計為具有同軸的一階方向上激勵顏色的晶體，其發(fā)射將被分散的衍射。這有適當(dāng)?shù)拇胧┻M行補償。因此，AOBS是不能簡單地在反向模式下的聲光可調(diào)諧濾波器，但需要更多的設(shè)計工作和更復(fù)雜的。

電磁波也可以與三維晶格的元素。一位**的應(yīng)用程序是通過X-射線衍射[1]的結(jié)構(gòu)分析  。這是幫助科學(xué)家了解蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和功能的主要技術(shù)之一。X射線晶體學(xué)是基于一個事實，即進入一波晶體將與三方互動。在裝修的情況下，浪潮將被偏轉(zhuǎn)。要做到這一點，從晶格元件的輻射波的路徑差必須是波長的整數(shù)倍。如果是這樣的情況下，波是同相的，并且可以干涉。布拉格條件 [2]制訂這種關(guān)系：

Nλ= 2Dsinα

參見圖2解釋。在X-射線晶體學(xué)，X-射線束照射在樣品上。在這里，晶格的元素的原子。作為波長是在原子的大小的順序，x射線是一個適當(dāng)?shù)碾姶耪彰髟础?/span>記錄后的光線穿過樣品的衍射圖案。記錄的序列模式有不同的角度，例如旋轉(zhuǎn)樣品。從這些信息中，可以重建的晶格結(jié)構(gòu)，即該組合物和在晶體中的原子的空間排列。

圖 2：布喇格反射：對于一個給定的晶格常數(shù)d和入射角α，波長為λ的光被反射（衍射）。其原因是，如果路徑差ΔP發(fā)生為λ的整數(shù)倍的相長干涉。這是總結(jié)布拉格條件：Nλ= 2Dsinα。應(yīng)用時相同的角度，但與不同的顏色的光通過晶體

要了解的聲光設(shè)備工程（至少在原則上），我們需要考慮的周期性結(jié)構(gòu)的衍射現(xiàn)象。*有名的是被廣泛用于光學(xué)和光學(xué)儀器光柵。這里有一個非常簡短的回顧一下：兩個相干波干擾。如果他們在第二階段中，干擾是建設(shè)性的，即振幅加起來。如果相位差為π（180°），干擾是破壞性的振幅是零，如果入射波具有相同的幅度。如果平面波前與常規(guī)模式（網(wǎng)格），每個網(wǎng)格結(jié)構(gòu)的原因之一球面波。所有的球面波干涉產(chǎn)生的周期性圖案。由網(wǎng)格元件d時，與入射光的波長λ的距離，該干涉圖形裁定，并且，被照亮的元素數(shù)n表示。網(wǎng)格元件的大小導(dǎo)致的調(diào)制模式（由包絡(luò)函數(shù)的描述）