Основные характеристики и параметры конфокального микроскопа BC43 от Andor

Поскольку BC43 имеет небольшие размеры 0.5 x 0.6 x 0.4 м, его можно легко разместить на столе в рамках рабочего процесса лаборатории. В BC43 образец и изображение находятся в замкнутом пространстве, что устраняет необходимость в темном помещении. Установив систему на стенде, исследователи могут отслеживать, как работает визуализация, при подготовке следующего образца или работе над другими экспериментами.

BC43 в лаборатории

BC43 имеет встроенный антивибрационный механизм, который позволяет использовать систему на стенде, пока исследователи проводят эксперименты или даже используют другое лабораторное оборудование.

Пользователи также извлекают выгоду из эргономичного и удобного джойстика, который, помимо облегчения загрузки образца и совмещения с объективом визуализации, также позволяет им фокусировать и перемещать образец во время настройки визуализации.

«Он помещается на скамье, и, поскольку это ящик, нам не нужно темное помещение, а благодаря встроенной подвеске мы можем продолжать работу во время съемки. Кроме того, на изображении не видны вибрации, это не повлияет на качество". – Альваро Таварес, профессор и руководитель группы CBMR.

Быстрый обзор образца

Объектив 2X интегрирован в стандартный BC43. Используя этот объектив, операторы микроскопа могут быстро просмотреть образец, получить обзор большой площади, выбрать область для изображения и перейти к объективу для получения данных. Использование объектива с 2–кратным увеличением в сочетании с джойстиком также упрощает навигацию по образцу и выравнивание. Для индивидуального взаимодействия с пользователем можно настроить скорость навигации и фокусировки с помощью джойстика.

Камера яйца дрозофилы, полученная с помощью BC43

Несколько вариантов сбора данных

Лазерные линии, способы визуализации и каналы

BC43 имеет встроенный диск с несколькими отверстиями для быстрой конфокальной визуализации с любым объективом (до 44 кадров в секунду). Оптимизированное расстояние между отверстиями обеспечивает высокое разрешение при использовании объективов с большим увеличением (60X и 100X); но также позволяет получать изображения вглубь образцов при использовании объективов с меньшим увеличением и / или с большим рабочим расстоянием.

Кроме того, диск может быть автоматически удален с пути формирования изображений, что позволяет получать изображения с широким полем зрения. Этот способ визуализации может быть полезен для тонких или очень чувствительных образцов, для которых не очень выгодна конфокальная проекция, но выгодна минимально возможная интенсивность освещения.

Для конфокальной и широкоугольной визуализации доступны четыре различных лазерных линии. Поставляемые с системой лазерные линии имеют длину волны 405, 488, 561 и 638 нм.

Режимы проходящего света реализуются с использованием бесконденсорного высокоднородного светодиодного источника света с высокой однородностью белого света.

Таким образом, вышеупомянутые функции позволяют предварительно сконфигурировать BC43 всего на 10 каналов формирования изображения:

- 4 конфокальных канала визуализации;

- 4 широкопольных канала изображения;

- 2 канала проходящего света.

Длины волн лазера охватывают наиболее распространенные флуорохромы, используемые в науках о жизни, что позволяет пользователю получать изображения даже с разными модальностями в одном и том же протоколе, чтобы удовлетворить потребности каждого отдельного эксперимента.

Высокоскоростная визуализация

Система предназначена для быстрого получения изображений как в конфокальном, так и в широкопольном режимах. Пользователи могут установить работоспособное минимальное время экспозиции 10 мс и по-прежнему получать скорость сбора данных до 15 кадров в секунду при использовании полного 4-мегапиксельного чипа и до 44 кадров в секунду при разрешении 512x512.

Читатель должен отметить, что «реальная» частота кадров определяется с учетом времени экспозиции, которое может предоставить значимые данные (сигнал, собранный за 10 мс), а не время экспозиции, например, 0 мс (технически это была бы самая быстрая визуализация). Время экспозиции 0 мс, конечно, не даст изображения, только черные изображения без какого–либо значимого сигнала. Поэтому Andor предоставили частоту кадров, которая относится к реальным экспериментам с изображениями.

Скорость захвата BC43:

При сравнении частоты кадров микроскопов важно учитывать разрешение и поле зрения, с которыми эта частота кадров обеспечивается.

Изображение, полученное с более высокой частотой кадров, достигнутое с резко уменьшенным полем обзора или сильно разнесенным чипом камеры, вероятно, будет выглядеть впечатляюще быстро на бумаге, но на самом деле предлагает непригодные для использования данные. Таким образом, специалисты советуют пользователям убедиться, что система соответствует своему назначению, и, при необходимости, протестировать скорость системы с типичными настройками для пользовательских образцов. Изображение, передаваемое с желаемой частотой кадров, также должно обеспечивать высокое качество изображения с ценными и значимыми данными.

Высокоскоростная визуализация EB1-GFP с использованием BC43

В заключение отметим, что частота кадров и чувствительность BC43 позволяют ему обеспечивать значимые результаты в приложениях для быстрой обработки изображений. Примерами являются отслеживание микротрубочек (кончики микротрубочек плюс-концы EB1 / Eb3) и даже кальциевые волны.

Прецизионная моторизованная платформа по осям XY и Z

Платформа, интегрированная в BC43, полностью моторизована по осям XY и Z.

- Она имеет диапазон перемещения, совместимый со многими типами плат с лунками (интегрированными в программное обеспечение для сбора данных), а также со слайдами. Разрешение сцены составляет 100 нм по оси XY, что значительно ниже предела разрешения Найквиста;

- Контроль по оси Z имеет значительный диапазон перемещения 14.5 мм, что делает его совместимым со многими объективами на больших и малых рабочих расстояниях. Важно отметить, что он также позволяет получать изображения толстых образцов. Разрешение элемента управления составляет 100 нм, что также ниже предела разрешения Найквиста.

Еще одна ключевая особенность – поиск и блокировка фокуса, которая в сочетании с точностью и разрешением по осям XY и Z гарантирует, что стабильность фокуса сохраняется даже при получении больших многопольных изображений. Кроме того, эта стабильность фокуса также достигается даже тогда, когда многопольная / многопозиционная съемка сочетается с расширенной покадровой съемкой.

Высокочувствительный научный КМОП детектор

Чувствительность и разрешение – важнейшие параметры флуоресцентной микроскопии. Andor BC43 использует высокочувствительный 4-мегапиксельный научный КМОП (sCMOS) детектор с 82% пиковой квантовой эффективностью (QE), сверхмалым шумом и размером пикселя 6.5 мкм. Высокий QE и низкий уровень шума гарантируют обнаружение слабых сигналов при любом увеличении, а размер пикселя 6.5 мкм обеспечивает максимальное разрешение для детализированных ярких изображений.

Большая диагональ сенсора (18.4 мм) обеспечивает поле обзора до 1.84 мм при использовании объектива 10X. Примечательно, что такая комбинация большого поля зрения и небольшого размера пикселя значительно повысит производительность, поскольку на одном изображении уместится гораздо больше информации. Например, целая рыба данио размером 1.84 мм может быть отображена в одном поле (с помощью объектива 10X).

Наконец, 16-битный динамический диапазон датчика обеспечивает изображения, которые могут иметь до 65 535 уровней серого, что позволяет улавливать яркие и слабые сигналы на одном изображении. Эта расширенная глубина также будет чрезвычайно важна при анализе и количественной оценке изображения, поскольку она позволяет более точно различать интенсивности сигналов и, как таковые, улучшать количественную оценку изображения.

Равномерное освещение Borealis

BC43 позволяет создавать обширные изображения за счет получения нескольких фрагментов, которые могут быть дополнительно объединены для создания изображения всего образца. Кроме того, в BC43 интегрированы как монтирование, так и сшивание. Таким образом, пользователь может захватить несколько полей образца, а затем объединить их.

Одно это предоставило бы полную выборку, но все же изображение не было бы хорошего качества, как обнаруживают многие исследователи, комбинируя фрагменты изображений с помощью других систем обработки изображений. Поэтому Andor разработал и запатентовал освещение Borealis Perfect. Borealis позволяет отображать плоское освещение всего поля с минимальным скатыванием по краям. Преимущества этого легче всего увидеть при монтаже изображений с сохранением исключительной однородности по всему сшитому изображению.

Borealis сочетает гомогенизацию с помощью высокочастотного лазера с оптическим волокном, специально подобранным в соответствии с диском микролинз. В результате BC43 обеспечивает высокую пропускную способность, низкий фон и высокую пространственную однородность. Кроме того, Borealis использует многомодовое оптоволокно, обеспечивающее долгосрочную стабильность оптической мощности, что, как следствие, сокращает техническое обслуживание и затраты, а также увеличивает производительность.

Borealis дает:

- Идеальное сшивание нескольких плиток;

- Точная количественная оценка изображения по всему полю полученного изображения;

- Менее мощные, менее дорогие лазеры для более доступного решения.

Плавник рыбы данио, полученный с помощью BC43