Арт. PureFocus850
PureFocus850 – это система автофокусировки на основе лазера, которая обеспечивает улучшенные результаты визуализации, устойчивую эффективность рабочего процесса и сокращение затрат в целом ряде областей применения в материаловедении, биологической микроскопии и промышленной инспекции. Об этом заявляет компания Prior Scientific, британский производитель, специализирующийся на разработке и производстве устройств точного позиционирования, оптических систем, решений для автоматизации и компонентов микроскопов.
Интегрируемый блок автофокусировки, включающий в себя инфракрасный лазерный диод, прецизионную оптику, детектор и встроенный микроконтроллер, обеспечивает возможность фокусировки в реальном времени для оптических систем с коррекцией на бесконечность и подходит как для прямых, так и для инвертированных микроскопов. «Лазерная система автофокусировки PureFocus850 позволяет устанавливать мощные функции автофокусировки на современные коммерческие микроскопы или модернизировать их в качестве обновления существующих систем визуализации», - объясняет Саймон Буш, инженер по продажам компании Prior Scientific. «Продукт одинаково удобен при интеграции в оптическую систему отраженного света в контексте производственной линии или при интеграции в систему обработки изображений».
Что касается эксплуатационных особенностей, моторизованный офсетный объектив системы автофокусировки PureFocus850 регулирует глубину изображения в образце, постоянно поддерживая точное расстояние между точкой фокусировки изображения и выбранной опорной границей. Данную функцию можно использовать в разных случаях: от простого сканирования биологического образца на предметном стекле без необходимости ручной перефокусировки объектива, что обеспечивает значительную эффективность для пользователя, до сканирования с высоким разрешением или покадровой визуализации, где стабильность и точность фокуса определяют успех эксперимента или анализа образца.
Коммерческое развитие
Прямо сейчас компания Prior Scientific занимается разработкой нескольких отдельных клиентских сегментов для системы лазерной автофокусировки PureFocus850. В исследовательском сообществе, например, аппаратная автофокусировка предлагает ученым рентабельный путь модернизации существующих микроскопов вместо регулярных затрат на новые оптические системы. Примером в этом отношении является Лаборатория нанопроизводства в Университете Чалмерса в Гетеборге, Швеция, которой требовалось решение с автофокусировкой, способное работать с различными образцами и объективами, обеспечивая при этом совместимость с визуализацией светлого и темного поля.
Говорит Саймон Буш: «Система лазерной автофокусировки PureFocus850 позволяет устанавливать мощные функции автофокусировки на новейшие коммерческие микроскопы или модернизировать их для обновления существующих систем визуализации».
Для исследовательского центра, такого как Чалмерс, где на одном микроскопе проводится множество экспериментов, другие преимущества такой системы включают в себя одноразовую установку и возможность программного обеспечения PureFocus850 указывать и сохранять ряд настроек автофокусировки (например, мощность лазера, скорость восстановления, стабильность фокусировки и параметры подтверждения фокусировки). «В конце 2020 года мы выпустили расширенный ассортимент наборов для инвертированных микроскопов, - добавляет Буш, – и наша цель – удовлетворить потребности исследователей, которым требуется готовое решение для автофокусировки или доступное программное обеспечение SDK (комплект разработчика), которое можно использовать для разработки новой системы визуализации».
Помимо лабораторий, система лазерной автофокусировки PureFocus850 представляет собой универсальный вариант для специализированных OEM-производителей, разрабатывающих системы микроскопии и визуализации нового поколения. Есть несколько функций, в том числе захват на сверхдальних расстояниях и обнаружение границ раздела, которые доступны только клиентам-производителям оборудования в полностью автоматизированной системе, в то время как механическое смещение может позволить осуществить динамический перерасчет смещения. Последнее имеет первостепенное значение для обеспечения стабильности фокусировки в течение длительных периодов времени при визуализации различных слоев в многослойных образцах, например, во время лазерной сканирующей конфокальной микроскопии (LSCM) или микроскопии визуализации времени жизни флуоресценции (FLIM).
«Возможности для модификации обширны», - отмечает Буш. «Заказчики могут взаимодействовать с нашей группой исследований и разработок, чтобы изменить оптику, механику смещения и длину волны лазера – например, для поддержки получения длинноволновых изображений, таких как двухфотонная микроскопия или рамановская спектроскопия. Автофокус также интегрируется с OpenStand, нашей платформой для разработки приборов для создания OEM-решений и индивидуальных настроек».
Промышленная инспекция
Тем временем в промышленности система лазерной автофокусировки PureFocus850 вызвала значительный интерес у клиентов, занимающихся анализом и проверкой материалов с низкой и средней пропускной способностью. В качестве примера можно привести компанию Top-Electech, китайского поставщика электроники, который в прошлом году интегрировал аппаратную автофокусировку в существующий микроскоп, чтобы ускорить проверку и анализ компонентов печатной платы, что на 95% сократило время обработки массивов образцов.
Система PureFocus850 идеально подходит для этого приложения, поскольку она не привязана к какому-либо конкретному программному обеспечению и может использоваться как отдельная надстройка микроскопа или интегрирована в пользовательские интерфейсы с помощью SDK набора разработчика от компании Prior Scientific.
«Традиционные программные или аппаратные системы автофокусировки могут с трудом удерживать фокусировку на переменной поверхности, но PureFocus850 усредняет сигнал, отраженный образцом по полю сканирования микроскопа», - отмечает Буш. «Эта возможность «линейного режима» позволяет получать последовательный, надежный сигнал при сканировании каждого образца, даже если части углового поля не отражают, обеспечивая постоянный фокус на образце без вмешательства пользователя».
Другой проблемой является изменение количества света, отражаемого образцом, в зависимости от увеличения объектива. Таким образом, инженеры компании Top-Electech могут сохранять оптимальную мощность лазера для каждого объектива микроскопа, чтобы обеспечить плавное переключение между большим и маленьким увеличением, сохраняя при этом образец в фокусе. Кроме того, сохраняя порог обнаружения образца для каждого объектива, инженеры могут избежать ненужных шагов перефокусировки при перемещении между образцами. Эта защитная функция позволяет загружать несколько образцов в микроскоп одновременно и дает возможность последовательно получать изображения без риска перефокусировки на участки предметного столика микроскопа, не содержащие образца. «Таким образом, - отмечает Буш, - команда Top-Electech может выполнять массовую обработку, а не загружать и визуализировать образцы последовательно».
Компания STMicroelectronics, международный производитель электроники и полупроводников, объединила систему лазерной автофокусировки PureFocus850 с программным обеспечением для распознавания изображений, чтобы автоматизировать анализ пластин из карбида кремния на своем производственном предприятии в Швеции. Инженеры фирмы используют избирательное травление дефектов для оценки качества пластины – процесс, который создает ямки травления на поверхности пластины из карбида кремния, причем частота, морфология и распределение этих ямок связаны с типом и расположением потенциальных дефектов в образце. Эта неровная поверхность обычно вызывает проблемы для систем лазерной автофокусировки, но конфигурация PureFocus850 с линейным режимом использует среднее значение отраженного сигнала для поиска оптимальной фокальной плоскости.
В этом примере исследования образца происходит фокусировка на дне ямок травления, так что нужная плоскость формирования изображения отличается от основной отражающей поверхности пластины карбида кремния. «Анализ обеспечивается моторизованной оптикой системы PureFocus850, которая позволяет смещать плоскость изображения от поверхности пластины», - объясняет Буш. Не менее важным для компании STMicroelectronics является эффективное получение изображений светлого и темного поля, при этом пользовательский интерфейс позволяет инженерам оптимизировать настройки автофокуса для каждого метода визуализации в зависимости от интенсивности освещения и легко переключаться между ними (вместо того, чтобы выбирать один).
«В общем, – заключает Буш, – система лазерной автофокусировки PureFocus850 позволяет компании STMicroelectronics получать более качественные сканы массива своих пластин из карбида кремния, обеспечивая при этом значительное повышение производительности – обычно на 85%, сокращая время сканирования пластин».
