基于 pco.edge 10 bi 相机实现的大视场光学切片与超分辨率 SIM 成像 （上）
基于 pco.edge 10 bi 相机实现的大视场光学切片与超分辨率 SIM 成像 （上）
¹ 德国比勒费尔德大学物理学院生物分子光子学研究组
² 埃赛力达科技
您是否正在寻求突破荧光显微成像中的衍射极限？
埃赛力达最新发布的PCO应用说明详细探讨了如何将结构化照明显微技术（Structured Illumination Microscopy，SIM）与其高性能 pco.edge 10 bi CLHS sCMOS 相机相结合，实现优秀的光学切片能力和超分辨率成像。
通过这一强大的技术组合，研究人员可以获得更大的视场范围、更快的数据采集速度以及出色的灵敏度，从而在更短时间内获取更多数据，进一步拓展荧光显微成像的应用边界。
结构化照明显微技术（Structured Illumination Microscopy，SIM）作为一种超分辨率宽场成像方法，可充分发挥 pco.edge 10 bi CLHS相机sCMOS图像传感器的优势。该相机采用 4416 × 2368 像素的 sCMOS 传感器，在不同显微系统配置条件下，可实现最大约 200 μm × 365 μm 的超分辨率视场（FOV）。
在超分辨率结构化照明显微技术（Super-Resolution SIM，SR-SIM）中，样品通过周期性接近衍射极限的干涉照明条纹进行照明。通过对该条纹进行旋转和平移照明，通常需要至少 9 幅原始图像（3 个角度，每个角度包含 3 个相位步进），才能在计算重构后获得空间分辨率最高提升至原来的 2 倍的图像。在重构过程中，最终图像在每个维度上的像素数量也会加倍；当使用 pco.edge 10 bi CLHS 的整个传感器进行成像时，最终重构图像的分辨率可高达 8832 × 4736 像素。该相机具备高动态范围和大满阱容量，并结合其优异的灵敏度，使其能够对染色对比度较高、成像条件苛刻的生物样品进行高质量成像。
在读取整个传感器时，该相机的最大原始图像帧率可达 122 帧/秒，因此每秒可采集 8 幅大视场的超分辨率 SIM 图像，从而使研究人员能够在时间尺度上分辨样品中的动态变化。4.6 μm 的像元尺寸使得在使用高数值孔径（Numerical Aperture，NA）的油浸物镜时，无需额外的图像放大即可获得足够过采样的图像。通过增加 1.4x的附加放大倍率，该相机既可与 40x 物镜配合使用，也可与 60x 物镜配合使用，并且在这两种配置下均能满足低于瑞利极限或奈奎斯特采样准则的成像要求。
这种灵活性使 pco.edge 10 bi CLHS 非常适用于光学切片 SIM（OS-SIM）、二维 SIM、全内反射荧光（TIRF）SIM 或三维 SIM 成像，可搭配高 NA 的 60x物镜或具有大视场的 40x物镜使用。该图像传感器采用深沟槽隔离结构，并在每个像元上集成了附加微透镜，有效降低了像元间串扰，在采样极限（0.33）下仍可实现较高的调制传递函数（MTF）（见图 1）。即使在接近奈奎斯特采样极限的条件下，仍能保持较高的空间对比度。
图 1：相机传感器的调制传递函数（MTF）
与其他相机相比，pco.edge 10 bi CLHS 的图像传感器在采样极限（109 1/mm）处仍保持较高的信号水平（0.33）。
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