德国 Zeiss 激光扫描共聚焦显微镜快速操作手册

制作:Zeiss 光学仪器(上海)国际贸易有限公司 孙凯 时间:2009 年 6 月 适用机型:Zeiss LSM 710 倒置激光扫描共聚焦显微镜 软件平台:ZEN

一、系统组成

激光扫描共聚焦显微镜系统主要由四大部分组成:

  1. 电动荧光显微镜 — 光学主体,含物镜转换器、载物台、透射/反射光路
  2. 扫描检测单元 — LSM 710 扫描头,核心共聚焦成像部件
  3. 激光器 — 多波长激发光源(氩离子、二极管、氦氖等)
  4. 电脑工作站 — ZEN 软件控制与图像处理

其他附件:

  • CO₂ 培养系统控制器(活细胞实验用)
  • 稳压电源
  • 防震光学平台

二、开机顺序

共 5 步,严格按顺序执行:

步骤操作注意事项
1打开稳压电源(绿色按钮)等待 2 分钟,电压稳定后再开其他开关
2主开关 MAIN SWITCH → ON
电脑系统 SYSTEMS/PC → ON
扫描硬件系统 COMPONENTS → ON
三个开关均在主控制台上
3打开电动显微镜开关
打开荧光灯开关
荧光灯有 5 档光强调节旋钮
4Ar 离子激光器主开关 → ON
顺时针旋转钥匙至「—」位置
预热 约 15 分钟
预热完成后将扳钮由 Standby 扳至 Laser run
5打开电脑开关,进入操作系统键盘上也有电脑开关

三、ZEN 软件快速使用

3.1 软件启动

双击桌面 ZEN 图标,弹出对话框有两个选项:

  • Start System — 初始化整个系统,用于激光扫描取图、分析等
  • Image Processing — 不启动共聚焦扫描硬件,仅用于已存图像数据的处理分析

3.2 软件界面布局

ZEN 界面分为 10 个区域:

  1. 功能界面切换:Acquisition(扫描取图)、Processing(图像处理)、Maintain(维护,仅供 Zeiss 工程师使用)
  2. 动作按钮:Single / Start / Stop / New
  3. 工具组:多维扫描控制
  4. 工具详细界面
  5. 状态栏
  6. 视窗切换按钮
  7. 图像切换按钮
  8. 图像浏览/预扫描窗口
  9. 文档浏览/处理区域
  10. 视窗中图像处理模块

3.3 核心动作按钮

按钮功能
Single扫描单张图片,并在图像预览窗口显示
Start开始扫描单张图片或一个实验流程(一组图片,如 XYZ、XYT 等)
Stop暂停/结束扫描
New建立一个新图像扫描窗口/文档

3.4 光路切换(界面右上角)

模式功能说明
Ocular眼睛观察通过观察筒用肉眼观察,激光安全保护装置自动阻断激光
Camera相机光路切换至相机
LSM共聚焦扫描共聚焦扫描成像光路

四、显微镜设置(Light Path 面板)

4.1 基础操作流程

  1. 选择 Ocular 模式(肉眼观察)
  2. 打开 Light Path 面板
  3. 点击物镜图标,选择合适的物镜
  4. 对样品进行聚焦

4.2 Light Path 面板控件

控件功能
Transmitted Light Control透射光控制(亮度、色温)
Reflected Light Shutter反射光光闸控制
Reflector荧光激发块选择
Reflected Light Source反射光源(X-Cite 120 或 HBO 100 汞灯)

4.3 TFT 触摸屏控制

显微镜本体可通过 TFT 液晶触摸屏进行控制,从「Home/主页」进入「Control/显微镜控制」界面。

常用控制项:

项目功能
Objectives物镜控制(切换倍率)
TL透射光光闸
RL反射光光闸
Reflector荧光激发块控制(荧光观察时选对应激发块)
Light path光路设置:Eyepiece(目镜)/ Sideport L(左侧共聚焦光路)/ Frontport(前侧相机)

触摸屏使用注意:

  • 手指保持清洁干燥,严禁戴手套操作(防止污染/危险样品接触)
  • 不要大力按压(已足够灵敏)
  • 不要旋转、插拔触摸屏

五、共聚焦 LSM 扫描设置

5.1 切换至共聚焦光路

点击 ZEN 界面右上角的 LSM 按钮,系统切换至共聚焦扫描光路。

5.2 Smart Setup 光路配置

  • Smart Setup — 自动预设光路
  • 操作:选取「荧光探针」→「颜色」→「扫描方法」→ 点 Apply 应用
  • 三种扫描策略:
策略特点扫描方式
Fastest最快速扫描多条激光谱线同时扫描
Best signal最佳信号扫描多条激光谱线顺序扫描
Best compromise折中扫描兼顾速度与信号

5.3 扫描图像参数(Acquisition Mode)

参数说明典型值
Objective物镜Plan-Apochromat 63x/1.4 Oil DIC
Scan Mode扫描模式Frame(帧扫描)
Frame Size帧尺寸X=512, Y=512(支持 X*Y 联动、Optimal 最优)
Speed扫描速度档位 9(支持 Max 最大速度)
Pixel Dwell像素驻留时间1.60 μsec
Scan Time单帧扫描时间3.93 sec
Averaging图像平均Number=4 次
Bit Depth位深8 Bit
Scan Area扫描区域可自定义

5.4 通道精细调节(Channels)

每个通道有 5 项可调参数,调节原则如下:

参数作用调节原则
Pinhole(针孔)控制共聚焦效果一般设为 1 AU;值越大信号越强但共聚焦效果降低;越接近 1AU 越好
Master Gain(主增益)光电倍增管增益增大则信号和噪音都增强;Gain 值越小越好(保证图像质量前提下)
Digital Offset(数字偏移)扣除背景噪音会同时扣除标本信号;越接近 0 越好
Digital Gain(数字增益)数字放大增大则信号和噪音都增强;越接近 1.0~1.2 越好
激光强度激发光功率越高信号越强但噪音也增强,标本更易漂白/淬灭;强度越低越好

调节方法:选择 Continuous(连续扫描),一边预览一边精细调节各通道参数。效果满意后先 Stop,再点 Single 或 Start 完成正式扫描。

5.5 激光器配置(Laser 面板)

标准配置 4 种激光器:

激光器波长(nm)功率
Argon(氩离子)458, 488, 51425.0 mW(连续模式)
Diode 405-25(二极管)40525.0 mW
HeNe 543(氦氖)5431.2 mW
HeNe 633(氦氖)6335.0 mW

Argon 激光器详情:最大功率 30.0 mW,波长 458/477/488/514 nm,管电流 6.0 A。

六、图像保存

三种保存方法:

  1. File 菜单 → Save 或 Save As
  2. 点击界面右下角保存按钮
  3. 点击工具栏保存按钮

另外,通过 File → Export 可将图像导出为其他格式(如 TIFF 等)。

七、关机顺序

共 8 步,严格按顺序执行:

步骤操作注意事项
1关闭软件:File → Exit,退出 ZEN
2关闭主电脑操作系统、显示器电源
3关闭荧光灯电源
4关闭电动显微镜电源
5关闭 Ar 激光器:
扳钮从 Laser run → Standby
钥匙逆时针从「—」旋到「O」
等待 8-10 分钟,风扇停止后
主开关按到 OFF
⚠️ 切记:必须等风扇停止才能关主开关
6COMPONENTS → OFF
SYSTEMS/PC → OFF
MAIN SWITCH → OFF
与开机顺序相反
7等灯箱充分冷却后,再放防尘罩
8长时间(>5小时)不使用时,关闭稳压电源

八、系统维护(11 条注意事项)

  1. 稳压电源:开启后等待 2 分钟电压稳定,再开其他开关
  2. 激光器:严格遵守开/关流程(详见 2.1、2.4 节)
  3. 油镜清洁:用过油镜或物镜表面脏时,用擦镜纸清洁前表面。清洁液配方:无水乙醇 30% + 无水乙醚 70%
  4. 荧光灯:不使用荧光时不开荧光灯,避免频繁开/关
  5. 防尘罩:灯箱充分冷却后再小心盖上
  6. TFT 触摸屏:手指清洁干燥、禁戴手套操作;不要大力按压;不要旋转插拔
  7. 数据刻录:用刻录光驱刻录数据,实验前准备好光盘
    • ⚠️ 切记:严禁在共聚焦电脑上使用 U 盘、移动硬盘或上网!!!(防止计算机病毒)
  8. 软件安装:未经授权,严禁自行安装任何软件!!!
  9. 环境温湿度:实验室温度 22℃±2℃,湿度 40%-60%
  10. 空调:避免空调直接对着显微镜吹风
  11. 环境清洁:整个实验过程注意保持显微镜周围环境清洁

九、与其他 Zeiss 手册对比

手册来源页数侧重点
Zeiss 710 Confocal Microscope User Guide康奈尔 BRC 成像中心23 页英文,面向研究人员,覆盖 Z-Stack/Time Series/Tile/FRAP 等高级功能
Zeiss LSM 800 user guideIREC/UCLouvain28 页英文,LSM 800 + Airyscan,ZEN Blue 版
Zeiss LSM 710 SIM 超分辨操作手册Biovis/Matyas Molnar22 页英文,SIM 超分辨专用,共聚焦+SIM 两用
本手册Zeiss 上海(孙凯)14 页中文,LSM 710 基础操作,开机→成像→关机全流程,面向国内用户

本手册是四本 Zeiss 资料中唯一的中文版快速操作指南,内容精炼,适合日常快速查阅和新人培训,但不涉及 Z-Stack、时间序列、Tile Scan、FRAP 等高级扫描功能(需参考康奈尔版或 LSM 800 版)。


关联笔记: