Medizinische Physik 3: Medizinische Laserphysik [2004]

9 Hochauflösende 3D-Lichtmikroskopie 207
Abb. 9.11. Der gemessene Fokus eines (a) konfokalen und eines (b) 4π-konfokalen
Mikroskops. Abbildung (c) gibt schematisch eine Funktion an, welche die Lage und
Höhe der Peaks in (b) beschreibt. Entfaltet man den 4π-konfokalen Fokus aus (b)
mit der inversen Funktion zu (c), so erhält man den effektiven Fokus in (d), der
nur aus einem einzigen scharfen Hauptmaximum besteht. Abbildung (d) ist der
effektive Fokus des 4π-konfokalen Mikroskops; er ist ca. 4-mal schärfer als der des
herkömmlichen konfokalen Mikroskops in (a)
mit der Summe gewichteter Deltafunktionen D(u) = �k j=−k Djδ(uj), welche
dierelativeHöhe und Position der Peaks beschreibt. Dies ist in Abb. 9.11
anschaulich dargestellt. Da man bei hohen Aperturen in erster Näherung mit
jeweils einem oder höchstens zwei Nebenmaxima zu tun hat, gilt k =1, 2.
Die Höhe und Position der Peaks ist durch die Apertur, Wellenlänge und
relative Phase der interferierenden Wellenfronten gegeben. Somit lassen sich
die Nebenmaxima durch eine Entfaltung mit der zu D inversen Funktion D−1 entfernen. Dies ist in Abb. 9.11 mit Hilfe von Intensitätsplots demonstriert.
Abbildung 9.11a zeigt die gemessene effektive PSF eines herkömmlichen konfokalen
Rastermikroskops hconf mit der typischen axialen Elongation. Abbildung
9.11b zeigt den Fokus des (Typ A) 4π-konfokalen Mikroskops h 4π,A
conf .In
Abb. 9.11c ist die Funktion D schematisiert und in Abb. 9.11d die Einzelpeakfunktion
h 4π,A
peak (u, v). Letztere ist auch die effektive 4π-konfokale PSF (Typ A)
nach der Faltung mit D−1 . Der unmittelbare Vergleich von Abb. 9.11a und
Abb. 9.11d demonstriert eine ca. 4fache Verschärfung des Fokus entlang der
optischen Achse.