Leica TCS SP5 共聚焦显微镜中文操作手册

整理者:jennifer 编制的内部操作培训手册 设备:Leica TCS SP5 激光共聚焦扫描显微镜 软件:LAS AF(Leica Application Suite Advanced Fluorescence) 适用版本:LAS AF 1.3.1 build 525 页数:17 页


一、开机流程(第1-3页)

1.1 控制箱开机

控制箱面板从左到右三个绿色按钮:

  1. PC Microscope — 显微镜电脑主机电源
  2. Scanner Power — 扫描头电源
  3. Laser Power — 激光器电源
  4. Laser Emission 钥匙开关 — 激光发射锁,拧到 On-1 档位(钥匙拧90度)

操作顺序:先开前两个电源,再开 Laser Power,最后拧钥匙到 On-1

1.2 外围设备开机

  1. 激光器主机 — 独立激光单元,电源开关 + 状态指示灯
  2. 汞灯光源电源(ebq 100) — 荧光明场光源
    • POWER 电源开关
    • 数字显示屏(显示汞灯使用时长)
    • LAMP / SAFETY / TEMP 状态指示灯
  3. EL6000 设备 — 荧光光源
    • 电源开关
    • 光强显示屏幕
    • 快门键(Shutter)
    • 光强调节旋钮

1.3 软件启动

  1. 双击桌面 LAS AF 软件图标
  2. 启动界面中勾选 Activate Resonant Scanner(激活共振扫描器)
  3. 点击 OK 按钮启动软件
  4. 等待初始化完成,进入 LAS AF 主操作界面

LAS AF 启动过程:Init Hardware Server → Started Server → Check configuration

1.4 LAS AF 主界面布局

  • 顶部标签页:Configuration(配置)、Acquire(采集)、Process(处理)
  • 左侧面板:采集模式 / 显微镜光路示意图 / Z轴位置
  • 右侧面板:Beam Path Setup(光路设置)/ 光谱条 / PMT通道控制
  • 底部按钮:Live(实时预览)、Capture Image(采集图像)、Start(开始扫描)

二、物镜选择与调焦(第4-5页)

2.1 物镜选择

硬件方式:转动显微镜机身的物镜切换旋钮

软件方式:在 LAS AF 软件的 Objective 区域点击,弹出物镜下拉菜单可选物镜列表:

物镜型号倍率NA介质
HC PL APO CS 10x 0.4 IMM10×0.4浸液
HC PL APO 20x 0.7 IMM20×0.7浸液
HCX PL APO CS 40x 1.25 OIL40×1.25油镜
HCX PL APO 63x 1.4 OIL63×1.4油镜
HCX PL APO 63x 1.2 WATER63×1.2水镜
HCX PL APO CS 100x 1.4 OIL100×1.4油镜

2.2 调焦操作

  • 硬件方式:转动调焦旋钮(粗调 + 微调)
  • 软件方式:Z Position 数值框 / 滑块调节

2.3 照明模式切换转盘(四档位)

档位标识含义
1TL/IL透射光/入射光明场模式
2AP孔径光阑/相差观察
3INT干涉观察(中间镜)
4FD荧光暗场模式

2.4 滤色块切换面板

显微镜底座控制面板:

  • SHUTTER 按钮 — 光闸/快门开关,控制照明光路通断
  • CUBE 1-6 按钮 — 6个荧光滤色块切换按钮,对应6种观察滤光模式

三、采集参数设置(第6-10页)

3.1 激光器配置

路径:Configuration → Laser

可用激光器及波长(表3-1):

激光器波长
405 Diode405 nm
Argon(多谱线)458, 476, 488, (496), 514 nm
HeNe 543543 nm
DPSS 561561 nm
HeNe 633633 nm

操作:勾选需要的激光器,通过功率滑块调节输出功率(Min ~ Max)

3.2 通道检测设置

路径:Acquire → Beam Path Setup

核心区域:

  • 激光选择模块 — 选择激发激光线
  • 检测通道显示区 — 多通道柱状条显示
  • 光谱条 — 全光谱波长条(400-700nm),拖动滑块调节检测波长范围
  • PMT 控制模块 — 每个通道的增益/偏移/激活开关
    • Active 勾选框 — 激活对应 PMT 通道
    • Gain(增益) — 调节信号放大倍数
    • Offset(偏移) — 调节背景基线

3.3 附加通道(Additional Channels)

  • PMT Trans — 透射光通道,可选模式:
    • Scan-BF(扫描明场)
    • Scan-DIC(扫描微分干涉)
    • Scan-DICPol(扫描DIC偏光)
    • Scan-Pol(扫描偏光)
    • TLD-BF(透射光检测明场)

3.4 采集模式(Acquisition Mode)

按维度组合的扫描模式:

模式维度说明
xy二维单平面成像
xyz三维Z轴层扫,三维重建
xyt时间序列时间序列动态成像
xyλ光谱成像波长维度扫描
xyzt四维三维+时间
xyzλ四维三维+光谱
xyzλt五维三维+光谱+时间

3.5 采集参数详解

参数默认值说明
Format / 分辨率512×512图像像素尺寸,可选更高分辨率
Speed / 扫描速度400 Hz扫描速度,越高越快但信噪比越低
Bidirectional X关闭X轴双向扫描,提速但需相位校正
Phase correction-双向扫描相位校正
Zoom factor / 变焦1×数字变焦,放大视野局部
Line Average / 线平均1每条线平均次数,提升信噪比
Frame Average / 帧平均1每帧平均次数
Accumulation / 累积1图像累积次数
Pinhole / 针孔1 Airy共聚焦针孔大小,标准为1艾里斑
Z-Stack / 层厚-Z轴扫描范围和步数

像素尺寸查看路径:Configuration → Objective

3.6 不同物镜的参考参数(表3-2)

物镜图像分辨率扫描速度变焦倍数
10× / 0.42048×2048100 Hz3×
20× / 0.71024×1024200 Hz5×
40× / 0.851024×1024200 Hz3×
63× / 1.41024×1024200 Hz3×

四、成像质量调节(第9页)

4.1 Smart Gain / Smart Offset

硬件操作面板旋钮:

  • Smart Gain — 智能增益调节(图像亮度)
  • Smart Offset — 智能偏移调节(背景基线)
  • Z Position — Z轴位置调节

4.2 LUT 与 Glow Over Under 模式

  • GlowOU(Glow Over Under) — 特殊查找表模式
    • 灰度值 255(过曝)→ 显示为特定颜色(提示过曝)
    • 灰度值 0(欠曝/背景)→ 显示为特定颜色(提示背景)
    • 用于判断图像动态范围是否合适
  • 调节目标:背景像素灰度值接近 0,信号不过曝

4.3 多通道串色与染料分离

GFP + Cy3 串色问题:

  1. 488nm 激光激发时:
    • 通道1(500-530nm,GFP 通道):采集 GFP 信号
    • 通道2(560-600nm,Cy3 通道):GFP 发射光谱漏入,造成串色
  2. 543nm 激光激发时:
    • 仅 Cy3 被激发,GFP 通道无信号
  3. 解决方法:使用染料分离功能校正

操作路径:Process → Dye Separation


五、序列扫描(第11页)

5.1 序列扫描(Sequential Scan)

适用场景:多组不同参数的扫描依次进行(如不同激光/通道组合)

操作步骤:

  1. 在 Acquire → Acquisition 中点击 seq. 按钮
  2. 点击 + 添加扫描项(Scan 1、Scan 2、Scan 3…)
  3. 分别设置每个 Scan 的参数
  4. 选择切换方式:
    • between lines — 行之间切换(最快)
    • between frames — 帧之间切换
    • between stacks — 栈之间切换
  5. 点击 Start 开始序列扫描

其他功能:

  • - 按钮 — 删除扫描项
  • Load / Save — 加载/保存序列扫描设置

六、Z轴层扫(XYZ模式)(第12-13页)

6.1 Z-Stack 操作

Z轴层扫是获取样本三维图像信息的常用方式,沿Z轴拍摄多个XY平面,堆叠形成三维数据。

操作步骤:

  1. 采集模式设置为 xyz(与xy模式参数设置类似)
  2. Z轴驱动模式选择:
    • z-Galvo — Z振镜模式(高速)
    • z-Wide — 宽范围Z模式(大行程)
  3. 找到样本目标层面
  4. 点击 Live 实时预览
  5. 调整到起始位置 → 点击 Begin 设置起始面
  6. 调整到结束位置 → 点击 End 设置结束面
  7. 停止 Live 预览

6.2 Z层扫参数

参数说明示例
z-Position当前Z轴位置12.45 µm
Begin扫描起始位置12.45 µm
End扫描结束位置-1.15 µm
Nr. of steps总步数35 步
z-step sizeZ步长0.4 µm
z-Volume总扫描厚度13.6 µm
system optimized系统优化步长自动计算

步长和步数联动,修改一个另一个自动计算 总厚度 = 步长 × (步数 - 1)

6.3 启动扫描

  • 设置好 z-step size 和 Nr. of steps(可用 system optimized 自动优化)
  • 点击 Start 开始 xyz 三维扫描
  • Begin / End 也可以随时调整

七、时间序列(XYT模式)(第14页)

7.1 XYT 模式原理

沿时间轴连续采集同一XY平面的图像,记录样本的动态变化过程。

7.2 操作步骤

  1. 采集模式切换为 xyt
  2. 设置成像参数(分辨率、速度等,与xy模式相同)
  3. 设置 Time Interval(时间间隔)
    • 可精确到毫秒级(h/m/s/ms)
    • Minimize 按钮:自动设置最小时间间隔
  4. 选择采集停止条件:
    • Acquire until stopped — 手动停止
    • Duration — 按总时长停止
    • Frames — 按总帧数停止
  5. 点击 Apply 应用设置
  6. 点击 Start 开始时间序列采集

7.3 参考参数示例

  • XY分辨率:512×512
  • 扫描速度:333 Hz
  • 时间间隔:2s 31ms
  • 帧数:自定义

八、光谱成像(XYλ模式)(第15页)

8.1 XYλ 模式原理

同时获取样品XY平面空间信息 + 不同波长下的光谱信息,沿λ(波长)轴扫描。

8.2 操作步骤

  1. 采集模式切换为 xyλ
  2. 设置 Begin(起始波长) 和 End(终止波长)
  3. 设置 Band Width(带宽) — 如 10nm
  4. 设置 No. of steps(步数) 或 Lambda Stepsize(波长步长)
  5. 选择 PMT 通道(1-4通道可选)
  6. 点击 Start 开始光谱扫描
  7. 扫描完成后进行染料分离:
    • 路径:Process → Tools → Dye Separation → Spectral
    • 可 Save Current Spectrum 保存当前光谱

8.3 光谱扫描参数示例

参数值说明
MethodConstant恒定步长模式
Begin500 nm起始波长
End600 nm终止波长
Total Range100 nm总扫描范围
Band Width10 nm光谱带宽
No. of steps41总步数
Lambda Stepsize2.5 nm波长步进

步数和步长联动(锁形图标),修改一个自动计算另一个


九、数据导出(第16-17页)

9.1 实验文件格式

  • .lif — 徕卡 LAS AF / LAS AF Lite 的原生实验文件格式,包含所有图像和元数据
  • 文件在 Experiments 面板中以树形结构展示

9.2 右键菜单功能

右键点击图像/序列文件,弹出菜单:

菜单项功能
Close Experiment关闭实验
Save Experiment保存实验
Save All全部保存
Save Experiment As另存为
Create Collection创建收藏/集合
Delete删除
Rename重命名
Cut剪切
Copy复制
Export导出(子菜单)
Properties of属性查看
Open in new viewer在新查看器中打开

9.3 导出格式

Export 子菜单三种导出格式:

  1. As Tiff — 导出为 TIFF 图像
  2. As JPEG — 导出为 JPEG 图像
  3. As AVI — 导出为 AVI 视频(序列/时间序列数据)

9.4 TIFF/JPEG 导出设置

  • Destination Folder — 目标文件夹(Browse 选择)
  • Overlay channels — 叠加通道
  • Save RAW Data — 保存原始数据
  • Add quick annotations — 添加快速注释:
    • Timestamp(时间戳)
    • Relative timestamp(相对时间戳)
    • Micron scale(微米标尺)
    • Dimension data(维度数据)

9.5 AVI 导出设置

  • Destination Folder — 输出路径
  • Frames / sec — 帧率(如 3.0 fps)
  • Overlay channels — 叠加通道
  • Use compression — 使用压缩
  • Add quick annotations — 快速注释(同上)

9.6 实验数据属性(Experiment Data)

查看路径:右键 → Properties of

Scanner Settings(扫描参数)可查看/导出:

参数示例值含义
ScanModexyz扫描模式
Pinhole [µm]95.5 µm针孔直径(微米)
Pinhole [airy]1.00针孔(艾里单位)
Size-Width340.0 µm扫描宽度
Size-Height340.0 µm扫描高度
Step Size0.30 µm步长
Voxel-Width80.1 nm体素宽度
Voxel-Height80.1 nm体素高度
Voxel-Depth299.9 nm体素深度
Zoom1.0变焦倍数
Frame-Average8帧平均次数
Line-Average1线平均次数
Resolution8 bits位深

功能按钮:

  • Apply Settings — 应用设置
  • Print — 打印参数
  • Save as… — 导出为 .xml 格式
  • Close — 关闭

十、手册特点与注意事项

  1. 中文乱码问题:PDF中所有中文字符因字体嵌入问题显示为方框乱码,实际内容通过界面英文术语和操作逻辑推断还原
  2. 软件版本:基于 LAS AF 1.3.1 build 525,较老版本
  3. 操作导向:手册以”步骤编号 + 截图 + 标注”的方式编写,适合快速上手
  4. 覆盖全面:从开机到数据导出,涵盖共聚焦日常使用的完整流程
  5. 适用设备:Leica TCS SP5 系列(含共振扫描器配置)

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