Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

206 S.W. Hell
Abb. 9.10. Optische Anordnung eines 4π-konfokalen Mikroskops. Die Probe
befindet sich zwischen zwei Objektiven hoher numerischer Apertur (L1, L2). Das
Licht einer Punktlichtquelle wird geteilt und auf beide Objektive gerichtet, unter
Beachtung von beidseitigem Wegabgleich. Ebenso kann das Licht, das von der Probe
stammt, von beiden Objektiven gesammelt werden und kohärent auf einen Punktdetektor
gerichtet werden. Die relative Phase der Wellenfronten wird über piezoelektrisch
verstellbare Spiegel verändert
PSF, bei Typ B ist es die Detektions-PSF und bei Typ C sind es beide.
Obwohl alle Verfahren realisierbar sind, ist Typ A technisch am einfachsten,
weil es einfacher ist, das Laserlicht zur Interferenz zu bringen. Die effektive
4π-PSF (Typ A) ergibt sich demnach als
h 4π,A
conf (u, v) =h4π ill (u, v)hdet(u.v) . (9.14)
Die konfokale Anordnung verleiht nicht nur 3D-Abbildungseigenschaften,
sondern schwächt auch die axialen Nebenmaxima ab. Das aus dem Hauptmaximum
emittierte Fluoreszenzlicht kann die Punktlochblende besser passieren
als die Fluoreszenz aus den Nebenmaxima, sodass die Nebenmaxima der
konfokalen PSF typische 50% betragen. Die Detektions-PSF schneidet quasi
den Innenbereich der Beleuchtungs-PSF heraus. Damit ist aber das Problem
der Nebenmaxima noch nicht gelöst. Ihre Präsenz im 3D-Bild führt in
der Regel zu Artefakten. Die Apertur weiter zu steigern, ist aus technischen
Gründen kaum möglich. Es gibt aber auch andere Ansätze, die Nebenmaxima
zu entfernen und einen scharfen Fokus zu erreichen. Die Entfernung der
Nebenmaxima kann entweder auf mathematischem Wege oder mit physikalischen
Methoden erfolgen.
Eine brauchbare mathematische Lösung ergibt sich, wenn man die 4π-
(u, v) nähert als Faltung eines Einzelpeaks h4π
peak (u, v)
konfokale PSF, h 4π,A
conf