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과학

공초점 현미경

공초점 현미경과학
영문명
Confocal microscope
핵심 배치
조명 초점과 검출 초점의 일치
주요 부품
검출 핀홀
특징
광학 단면 관측
공초점 현미경은 시료를 비추는 초점과 검출 초점을 일치시키고 핀홀로 초점 밖 신호를 줄여 광학 단면을 얻는 현미경이다. 대표적인 주사 방식에서는 작은 빛점을 이동하며 위치별 신호를 모아 영상을 만든다.

두 초점을 맞추는 구조

공초점이라는 이름은 빛을 비추는 위치와 검출하는 위치의 초점이 같다는 배치를 가리킨다. 대표적인 장치에서는 작은 빛점으로 시료를 주사하고 같은 위치에서 온 빛을 검출한다. 이렇게 얻은 위치별 값을 모아 시야 전체의 영상을 구성한다.

핀홀이 하는 일

검출기 앞의 작은 구멍은 초점이 맞은 영역의 빛을 통과시키면서 초점 밖에서 온 퍼진 신호를 줄인다. 이 때문에 두꺼운 시료의 다른 깊이에서 온 흐릿한 기여를 억제할 수 있다. 실제 장치에서 원하지 않는 빛이 무조건 완전히 사라진다고 생각해서는 안 된다.

광학 단면의 의미

광학 단면은 관심 깊이에서 온 신호를 선택해 영상으로 보는 것이다. 시료를 칼로 실제 절단했다는 의미가 아니다. 초점 깊이를 옮겨 다른 단면을 관측할 수 있지만, 선택하는 영역은 수학적으로 두께가 0인 평면이 아니라 유한한 광학적 두께를 갖는다.

핀홀을 열거나 줄이기

핀홀을 크게 열면 더 많은 빛이 검출되지만 초점 밖 신호도 늘어 단면 선택 성능이 떨어질 수 있다. 반대로 줄이면 선택성이 좋아지는 대신 통과하는 빛이 줄어든다. 따라서 단순히 영상이 밝아지는 설정과 원하는 단면 정보를 잘 분리하는 설정을 같은 것으로 보아서는 안 된다.

관련 문서

광학 / 초점 / 회절 / 렌즈 / 광자 / 현미경 / 주사 전자 현미경 / 원자 힘 현미경