JP6205198B2 - Microscope system - Google Patents

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Description

本発明は、顕微鏡システムに関するものである。   The present invention relates to a microscope system.

従来、走査型レーザ顕微鏡に用いられる検出器として、マルチアルカリ光電面を使用したマルチアルカリPMT(Photo Multiplier Tube、光電子増倍管)の他に、光電面にGaAsP(Gallium Arsenide Phosphide)化合物を使用し、マルチアルカリPMTよりも高感度なGaAsP−PMTやHPD(Hybrid Photo−Detector)が知られている。   Conventionally, as a detector used in a scanning laser microscope, a GaAsP (Gallium Arsenide Phosphide) compound is used on a photocathode in addition to a multialkali PMT (Photomultiplier Tube) using a multialkali photocathode. GaAsP-PMT and HPD (Hybrid Photo-Detector), which are more sensitive than multi-alkali PMTs, are known.

GaAsP−PMTやHPDはマルチアルカリPMTと比較して光電面の寿命劣化が顕著であり非常に高価でもあるため、観察・計測の重要度に応じてマルチアルカリPMTとGaAsP−PMTやHPDとを切り替えながら使用し、GaAsP−PMTやHPDの光電面の劣化を抑制することが望ましい。   GaAsP-PMT and HPD have a significant deterioration in the lifetime of the photocathode compared to the multi-alkali PMT and are very expensive. Therefore, switching between the multi-alkali PMT and the GaAsP-PMT or HPD depending on the importance of observation and measurement. However, it is desirable to suppress deterioration of the photocathode of GaAsP-PMT and HPD.

しかし、マルチアルカリPMTとGaAsP−PMTやHPDとは増倍段構造の相違によりHV(High Voltage、印加電圧)ゲインが異なるため、切り替え後に感度を調整する必要があり、しかも、切り替え後のGaAsP光電面の劣化や生きた標本の状態変化あるいは活性の損失を回避するために、感度調整には容易性かつ迅速性が求められる。   However, since the multi-alkali PMT and the GaAsP-PMT and HPD have different HV (High Voltage, applied voltage) gain due to the difference in the multiplication stage structure, it is necessary to adjust the sensitivity after switching, and the GaAsP photoelectric after switching. In order to avoid the deterioration of the surface, the state change of the live specimen or the loss of activity, the sensitivity adjustment needs to be easy and quick.

ここで、複数の蛍光検出器間の感度のばらつきを補正する技術が知られている(例えば、特許文献1および特許文献2参照。)。特許文献1に記載の技術は、蛍光分光計において蛍光の各波長域に対応する検出器の感度を校正し、また、特許文献2に記載の技術は、マルチセルタイプのPMTにおいて各セル間の感度を補正する。   Here, a technique for correcting variations in sensitivity among a plurality of fluorescence detectors is known (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2). The technique described in Patent Document 1 calibrates the sensitivity of a detector corresponding to each wavelength region of fluorescence in a fluorescence spectrometer, and the technique described in Patent Document 2 is a sensitivity between cells in a multi-cell type PMT. Correct.

特表平10−507828号公報JP 10-507828 Gazette 特開2006−58237号公報JP 2006-58237 A

しかしながら、特許文献1,2に記載の技術は、同種あるいは同機種の蛍光検出器間の感度のばらつきを補正することはできるが、特許文献1,2には異種のPMT間の感度補正に関して言及されていない。そのため、これらの特許文献1,2の技術を採用しても、マルチアルカリPMTからGaAsP−PMTまたはHPDに切り替えた場合に、感度を容易かつ迅速に調整することができないという問題がある。   However, although the techniques described in Patent Documents 1 and 2 can correct variations in sensitivity between fluorescent detectors of the same type or model, Patent Documents 1 and 2 refer to sensitivity correction between different types of PMTs. It has not been. For this reason, even if the techniques disclosed in Patent Documents 1 and 2 are employed, there is a problem that the sensitivity cannot be easily and quickly adjusted when the multi-alkali PMT is switched to GaAsP-PMT or HPD.

本発明は上述した事情に鑑みてなされたものであって、高感度の検出器への切り替えに伴う感度の調整作業を容易かつ迅速に行うことができる顕微鏡システムを提供することを目的としている。   The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and an object of the present invention is to provide a microscope system that can easily and quickly adjust sensitivity associated with switching to a highly sensitive detector.

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を提供する。
本発明は、試料に光を照射し、該試料から発せられる観察光を集光する顕微鏡本体と、該顕微鏡本体により集光された観察光を受光して光電変換可能な第1検出器と、該第1検出器とは異種の検出器であり、該第1検出器よりも感度が高く、前記顕微鏡本体により集光された観察光を受光して光電変換可能な第2検出器と、前記観察光を入射させる検出器としてこれらの第1検出器と第2検出器とを切り替える切り替え部と、該切り替え部により前記第1検出器から前記第2検出器に切り替える場合に、切り替える直前の前記第1検出器の印加電圧と、該第1検出器の感度に対する前記第2検出器の感度の比率とに基づいて、該第2検出器に印加する印加電圧を設定する感度設定部とを備える顕微鏡システムを提供する。
In order to achieve the above object, the present invention provides the following means.
The present invention includes a microscope main body that irradiates a sample with light and collects observation light emitted from the sample, a first detector that receives and photoelectrically converts the observation light collected by the microscope main body, the first detector is a detector of different, more sensitive than the first detector, a second detector capable of photoelectric conversion by receiving the observation light collected by the microscope main body, wherein A switching unit that switches between the first detector and the second detector as a detector for entering observation light , and when the switching unit switches from the first detector to the second detector, the switching unit immediately before switching. A sensitivity setting unit configured to set an applied voltage to be applied to the second detector based on an applied voltage of the first detector and a ratio of the sensitivity of the second detector to the sensitivity of the first detector; A microscope system is provided.

本発明によれば、顕微鏡本体により試料からの観察光を集光し、その観察光を第1検出器または第2検出器により受光して光電変換することで、試料の画像情報を得ることができる。また、感度が高い第2検出器により、第1検出器よりも鮮明な画像情報を得ることができる。   According to the present invention, the observation light from the sample is collected by the microscope main body, the observation light is received by the first detector or the second detector, and photoelectric conversion is performed, thereby obtaining image information of the sample. it can. In addition, the second detector having high sensitivity can obtain clearer image information than the first detector.

この場合において、第1検出器と第2検出器は感度が異なるため、第1検出器から第2検出器に切り替える場合に、同じ値の電圧を印加したのでは同じ輝度の画像情報を得ることができない。これに対し、感度設定部により、切り替える直前の第1検出器の印加電圧および第1検出器の感度に対する第2検出器の感度の比率に基づいて、第2検出器に印加する印加電圧を設定することで、切り替えの前後で輝度の大きさをほぼ一定に保つとともに、切り替え後に印加電圧を再調整する場合と比較して切り替えに伴う感度の調整作業の容易化および迅速化を図ることができる。   In this case, since the first detector and the second detector have different sensitivities, when switching from the first detector to the second detector, image information having the same luminance can be obtained by applying the same voltage. I can't. On the other hand, the applied voltage applied to the second detector is set by the sensitivity setting unit based on the applied voltage of the first detector immediately before switching and the ratio of the sensitivity of the second detector to the sensitivity of the first detector. As a result, the luminance level can be kept substantially constant before and after the switching, and the sensitivity adjustment work associated with the switching can be facilitated and speeded up compared to the case where the applied voltage is readjusted after the switching. .

これにより、第2検出器の光電面が劣化し易い場合でも、切り替え後の第2検出器の光電面の劣化を最小限に留めるとともに、生きた標本の状態変化や活性の損失も抑制することができる。   As a result, even when the photocathode of the second detector is likely to deteriorate, the deterioration of the photocathode of the second detector after switching is kept to a minimum, and the state change and loss of activity of the living specimen are suppressed. Can do.

上記発明においては、前記感度設定部が、さらに前記第1検出器の光電面の陰極感度特性に対する前記第2検出器の光電面の陰極感度特性の比率に基づいて、前記第2検出器に印加する印加電圧を設定することとしてもよい。   In the above invention, the sensitivity setting unit is further applied to the second detector based on a ratio of a cathode sensitivity characteristic of the photocathode of the second detector to a cathode sensitivity characteristic of the photocathode of the first detector. The applied voltage may be set.

光電面の種類によって陰極感度の波長依存性が異なるため、このように構成することで、実際に計測する観察光の波長に対応した陰極感度特性により、より適切な印加電圧を設定することができる。   Since the wavelength dependence of the cathode sensitivity varies depending on the type of the photocathode, this configuration makes it possible to set a more appropriate applied voltage with the cathode sensitivity characteristic corresponding to the wavelength of the observation light actually measured. .

上記発明においては、前記感度設定部が、さらに前記第1検出器の増倍段のゲイン特性に対する前記第2検出器の増倍段のゲイン特性の比率に基づいて、前記第2検出器に印加する印加電圧を設定することとしてもよい。
このように構成することで、第1検出器と第2検出器とで増倍段の構成が異なる場合であっても、より適切な印加電圧を設定することができる。
In the above invention, the sensitivity setting unit is further applied to the second detector based on the ratio of the gain characteristic of the multiplication stage of the second detector to the gain characteristic of the multiplication stage of the first detector. The applied voltage may be set.
By configuring in this way, it is possible to set a more appropriate applied voltage even when the configuration of the multiplication stage is different between the first detector and the second detector.

上記発明においては、前記第1検出器により光電変換して得られた光電信号を増幅する第1増幅部と、前記第2検出器により光電変換して得られた光電信号を増幅する第2増幅部と備え、前記切り替え部により前記第1検出器から前記第2検出器に切り替える場合に、前記感度設定部が、前記第1増幅部のゲイン特性に対する前記第2増幅部のゲイン特性の比率に基づいて、前記第2増幅部の増幅ゲインを設定することとしてもよい。   In the above invention, the first amplification unit that amplifies the photoelectric signal obtained by photoelectric conversion by the first detector, and the second amplification that amplifies the photoelectric signal obtained by photoelectric conversion by the second detector. And when the switching unit switches from the first detector to the second detector, the sensitivity setting unit sets the gain characteristic of the second amplification unit to the ratio of the gain characteristic of the first amplification unit. Based on this, the amplification gain of the second amplifying unit may be set.

このように構成することで、検出器の切り替えによる画像の明るさの変化が第2検出器に印加する印加電圧の調整範囲を超えてしまう場合であっても、切り替えの前後の輝度の大きさをほぼ一定に保つことができる。   With this configuration, even when the change in the brightness of the image due to the switching of the detector exceeds the adjustment range of the applied voltage applied to the second detector, the magnitude of the luminance before and after the switching. Can be kept almost constant.

上記発明においては、前記第2検出器が、光電面にGaAsP化合物を用いた光電子増倍管またはハイブリッドフォトディテクタであることとしてもよい。
光電面にGaAsP化合物を用いた光電子増倍管やハイブリッドフォトディテクタは、光電面が劣化し易く高価でもあるが、マルチアルカリ光電面を使用した光電子増倍管よりも光電面の変換効率に優れる。
In the above invention, the second detector may be a photomultiplier tube or a hybrid photodetector using a GaAsP compound on the photocathode.
Photomultiplier tubes and hybrid photodetectors using a GaAsP compound on the photocathode are more susceptible to degradation of the photocathode and are more expensive, but are superior in conversion efficiency of the photocathode than photomultiplier tubes using a multi-alkali photocathode.

上記発明においては、前記第2検出器が、観察光の強度をフォトンカウンティング法により検出することとしてもよい。
このように構成することで、観察光が微弱であっても第2検出器により高精度に検出することできる。
In the above invention, the second detector may detect the intensity of the observation light by a photon counting method.
By comprising in this way, even if observation light is weak, it can detect with a high precision by a 2nd detector.

本発明によれば、高感度の検出器への切り替えに伴う感度の調整作業を容易かつ迅速に行うことができるという効果を奏する。   According to the present invention, there is an effect that it is possible to easily and quickly perform sensitivity adjustment work associated with switching to a highly sensitive detector.

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムを示す概略構成図である。It is a schematic structure figure showing a microscope system concerning one embodiment of the present invention. 図1のシステム制御PCの概略構成図である。It is a schematic block diagram of the system control PC of FIG. 図1の走査型蛍光コンフォーカル顕微鏡装置を正面から見た図である。It is the figure which looked at the scanning fluorescence confocal microscope apparatus of FIG. 1 from the front. 図3の走査型蛍光コンフォーカル顕微鏡装置を側面から見た図である。It is the figure which looked at the scanning fluorescence confocal microscope apparatus of FIG. 3 from the side. 図3の走査型蛍光コンフォーカル顕微鏡装置を上方から見た図である。It is the figure which looked at the scanning fluorescence confocal microscope apparatus of FIG. 3 from upper direction. 本発明の一実施形態の第4変形例に係る顕微鏡システムにおけるマルチアルカリPMTおよびGaAsP−PMTの特性数値の一例を示す図表である。It is a graph which shows an example of the characteristic numerical value of the multi-alkali PMT and GaAsP-PMT in the microscope system which concerns on the 4th modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第4変形例に係る顕微鏡システムにおけるHV換算表の一例を示す図表である。It is a graph which shows an example of the HV conversion table in the microscope system which concerns on the 4th modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第5変形例に係る顕微鏡システムにおけるマルチアルカリPMTおよびGaAsP−PMTの特性数値の一例を示す図表である。It is a graph which shows an example of the characteristic numerical value of the multi-alkali PMT and GaAsP-PMT in the microscope system which concerns on the 5th modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第5変形例に係る顕微鏡システムにおけるHV換算表の一例を示す図表である。It is a graph which shows an example of the HV conversion table in the microscope system which concerns on the 5th modification of one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態の第5変形例に係る顕微鏡システムにおけるマルチアルカリPMTとGaAsP−PMTのHVの相関を示すグラフである。It is a graph which shows the correlation of HV of the multi alkali PMT and GaAsP-PMT in the microscope system which concerns on the 5th modification of one Embodiment of this invention.

本発明の一実施形態に係る顕微鏡システムについて図面を参照して以下に説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム100は、図1〜図5に示すように、走査型蛍光コンフォーカル顕微鏡装置1と、走査型蛍光コンフォーカル顕微鏡装置1の制御等を行うシステム制御PC(Personal Computer)3とを備えている。
A microscope system according to an embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 5, the microscope system 100 according to the present embodiment includes a scanning fluorescent confocal microscope apparatus 1 and a system control PC (Personal Computer) that controls the scanning fluorescent confocal microscope apparatus 1. 3 is provided.

走査型蛍光コンフォーカル顕微鏡装置1は、試料Sに励起レーザ光(以下、励起光という。)を照射し、試料Sから発せられる蛍光(観察光)を集光する顕微鏡本体10と、顕微鏡本体10により集光された蛍光を検出し光強度信号を取得する第1検出ユニット20および第2検出ユニット30と、これらの第1検出ユニット20および第2検出ユニット30を切り替える光路切り替えミラー(切り替え部)40とを備えている。   The scanning fluorescence confocal microscope apparatus 1 irradiates a sample S with excitation laser light (hereinafter referred to as excitation light) and collects fluorescence (observation light) emitted from the sample S, and the microscope body 10. The first detection unit 20 and the second detection unit 30 that detect the fluorescence collected by the light source and acquire a light intensity signal, and an optical path switching mirror (switching unit) that switches between the first detection unit 20 and the second detection unit 30 40.

顕微鏡本体10は、試料Sを載置するステージ5(図3〜5参照)と、励起光を発生する光源(図示略)と、光源から発せられた励起光を反射するダイクロイックミラー(DM)11と、ダイクロイックミラー11により反射された励起光を走査するスキャナ13と、スキャナ13により走査された励起光を集光する瞳投影レンズ15と、瞳投影レンズ15により集光された励起光を平行光に変換する結像レンズ17と、結像レンズ17により平行光に変換された励起光を試料Sに照射する一方、試料Sにおいて発生する蛍光を集光する対物レンズ19とを備えている。   The microscope body 10 includes a stage 5 on which the sample S is placed (see FIGS. 3 to 5), a light source (not shown) that generates excitation light, and a dichroic mirror (DM) 11 that reflects the excitation light emitted from the light source. A scanner 13 that scans the excitation light reflected by the dichroic mirror 11, a pupil projection lens 15 that collects the excitation light scanned by the scanner 13, and a parallel light that the excitation light collected by the pupil projection lens 15 And an objective lens 19 that irradiates the sample S with the excitation light converted into parallel light by the imaging lens 17 and condenses the fluorescence generated in the sample S.

ダイクロイックミラー11は、光源からの励起光を反射する一方で、試料Sにおいて発生し対物レンズ19により集光されて励起光の光路を戻る蛍光を透過させて、励起光の光路から蛍光を分岐させるようになっている。   The dichroic mirror 11 reflects the excitation light from the light source, while allowing the fluorescence generated in the sample S, collected by the objective lens 19 and returning to the optical path of the excitation light to pass therethrough, and branches the fluorescence from the optical path of the excitation light. It is like that.

スキャナ13は、図3〜5に示す走査ユニット(SU)7に収容されている。また、スキャナ13は、例えば、2軸ガルバノミラーであり、相互に直交する軸線回りに揺動可能な2枚のガルバノミラー(図示略)を対向させて構成されている。このスキャナ13は、2枚のガルバノミラーを揺動させて励起光を偏向し、試料上で励起光を2次元的(X軸方向およびY軸方向)に走査することができるようになっている。   The scanner 13 is accommodated in a scanning unit (SU) 7 shown in FIGS. The scanner 13 is, for example, a two-axis galvanometer mirror, and is configured by opposing two galvanometer mirrors (not shown) that can swing around mutually orthogonal axes. The scanner 13 can swing the two galvanometer mirrors to deflect the excitation light and scan the excitation light two-dimensionally (X-axis direction and Y-axis direction) on the sample. .

第1検出ユニット20は、走査ユニット7に内蔵されている。この第1検出ユニット20は、蛍光を検出し光量に応じた大きさの光強度信号を出力するマルチアルカリPMT(Photo Multiplier Tube、光電子増倍管、第1検出器)21と、マルチアルカリPMT21にHV(High Voltage、印加電圧)を印加する第1HV電源23と、マルチアルカリPMT21から出力された光強度信号を増幅する第1増幅器(第1増幅部)25とを備えている。   The first detection unit 20 is built in the scanning unit 7. The first detection unit 20 includes a multi-alkali PMT (Photo Multiplier Tube, photomultiplier tube, first detector) 21 that detects fluorescence and outputs a light intensity signal having a magnitude corresponding to the amount of light, and a multi-alkali PMT 21. A first HV power supply 23 that applies HV (High Voltage, applied voltage) and a first amplifier (first amplification unit) 25 that amplifies the light intensity signal output from the multi-alkali PMT 21 are provided.

マルチアルカリPMT21は、サイドオン型のPMTであり、蛍光を受光して光強度信号に光電変換するマルチアルカリ光電面(図示略)を備えている。   The multi-alkali PMT 21 is a side-on type PMT and includes a multi-alkali photocathode (not shown) that receives fluorescence and photoelectrically converts it into a light intensity signal.

第2検出ユニット30は、図3〜5に示す高感度検出ユニット(HSD:High Sensitivity Detectors)9に収容されている。この第2検出ユニット30は、蛍光を検出して光電変換し、その光量に応じた大きさの光強度信号を出力するGaAsP−PMT(Gallium Arsenide Phosphide−PMT、第2検出器)31と、GaAsP−PMT31にHVを印加する第2HV電源33と、GaAsP−PMT31から出力された光強度信号を増幅する第2増幅器(第2増幅部)35とを備えている。   The 2nd detection unit 30 is accommodated in the high sensitivity detection unit (HSD: High Sensitivity Detectors) 9 shown in FIGS. The second detection unit 30 detects fluorescence, performs photoelectric conversion, and outputs a light intensity signal having a magnitude corresponding to the amount of light, and a GaAsP-PMT (Gallium Arsenide Phosphide-PMT, second detector) 31, GaAsP A second HV power supply 33 that applies HV to the PMT 31 and a second amplifier (second amplification unit) 35 that amplifies the light intensity signal output from the GaAsP-PMT 31 are provided.

GaAsP−PMT31は、ヘッドオン型のPMTであり、GaAsP化合物を使用した光電面(図示略)を備えている。このGaAsP−PMT31は、マルチアルカリPMT21よりも高い感度を有している。   The GaAsP-PMT 31 is a head-on type PMT and includes a photocathode (not shown) using a GaAsP compound. This GaAsP-PMT31 has higher sensitivity than the multi-alkali PMT21.

光路切り替えミラー40は、ダイクロイックミラー11を透過した蛍光の光路に挿脱可能に設けられている。この光路切り替えミラー40は、蛍光の光路に挿入されると、蛍光を第1検出ユニット20に向けて反射するようになっている。蛍光の光路から光路切り替えミラー40が外されると、蛍光はそのまま第2検出ユニット30に入射するようになっている。   The optical path switching mirror 40 is provided so as to be able to be inserted into and removed from the fluorescent optical path that has passed through the dichroic mirror 11. The optical path switching mirror 40 reflects fluorescence toward the first detection unit 20 when inserted in the fluorescence optical path. When the optical path switching mirror 40 is removed from the optical path of fluorescence, the fluorescence is incident on the second detection unit 30 as it is.

システム制御PC3は、図2に示すように、装置の設定、画像取得および画像解析等を行う制御本体部(感度設定部)41と、制御本体部41にユーザが指示を入力する入力部43と、試料Sの画像等を表示するモニタ45とを備えている。   As shown in FIG. 2, the system control PC 3 includes a control main body unit (sensitivity setting unit) 41 that performs apparatus setting, image acquisition, image analysis, and the like, and an input unit 43 through which a user inputs instructions to the control main body unit 41. And a monitor 45 for displaying an image of the sample S and the like.

制御本体部41は、入力部43に入力されたユーザの指示に従い、スキャナ13の走査条件の設定、光路切り替えミラー40の切り替え、第1増幅器25および第2増幅器35の増幅ゲインの設定、第1HV電源23および第2HV電源33のHVの設定等を行うようになっている。   The control main body 41 sets the scanning condition of the scanner 13, the switching of the optical path switching mirror 40, the setting of the amplification gains of the first amplifier 25 and the second amplifier 35, and the first HV in accordance with the user instruction input to the input unit 43. HV settings for the power source 23 and the second HV power source 33 are performed.

また、制御本体部41は、スキャナ13の作動を制御し、第1増幅器25または第2増幅器35から送られてくる光強度信号をスキャナ13の走査位置に対応する画素毎に輝度情報に変換し、試料Sの画像情報を生成するようになっている。制御本体部41は、生成した画像情報をモニタ45に表示するようになっている。   In addition, the control main body 41 controls the operation of the scanner 13 and converts the light intensity signal sent from the first amplifier 25 or the second amplifier 35 into luminance information for each pixel corresponding to the scanning position of the scanner 13. The image information of the sample S is generated. The control main body 41 displays the generated image information on the monitor 45.

また、制御本体部41は、生成した画像情報を読み込み、演算処理して画像解析することができるようになっている。1つの制御本体部41により、装置の設定、画像取得および画像解析等を行うことで、HVや増幅ゲインの設定値と画像の明るさとを内部データとして包括的に参照、比較および演算することができる。   The control main body 41 can read the generated image information, perform arithmetic processing, and analyze the image. By performing apparatus setting, image acquisition, image analysis, and the like by one control main body 41, it is possible to comprehensively refer to, compare, and calculate HV and amplification gain setting values and image brightness as internal data. it can.

さらに、制御本体部41は、光路切り替えミラー40によりマルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替える場合に、切り替える直前に第1HV電源23に設定されていたマルチアルカリPMT21のHVと、マルチアルカリPMT21のHVゲイン(感度)に対するGaAsP−PMT31のHVゲイン(感度)の比率とに基づいて、GaAsP−PMT31に印加するHVの初期値を第2HV電源33に設定するようになっている。   Further, when the control main body 41 switches from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31 by the optical path switching mirror 40, the control main body 41 sets the HV of the multi-alkali PMT 21 and the HV gain of the multi-alkali PMT 21 set in the first HV power supply 23 immediately before switching. Based on the ratio of the HV gain (sensitivity) of the GaAsP-PMT 31 to (sensitivity), the initial value of HV applied to the GaAsP-PMT 31 is set in the second HV power supply 33.

例えば、制御本体部41は、GaAsP−PMT31に切り替え後に得られる画像が、切り替え前にマルチアルカリPMT21により得られた画像と略同一の明るさになるようなHVの初期値を算出し、算出したHVの初期値を第2HV電源33に設定してから、マルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替えるようになっている。   For example, the control main body 41 calculates the initial value of HV so that the image obtained after switching to the GaAsP-PMT 31 has substantially the same brightness as the image obtained by the multi-alkali PMT 21 before switching. After the initial value of HV is set in the second HV power supply 33, the multi-alkali PMT 21 is switched to the GaAsP-PMT 31.

マルチアルカリPMT21のHVゲイン特性とGaAsP−PMT31のHVゲイン特性は、これらのPMTの製造メーカに問い合わせることで典型的なデータとして取得できる。また、PMTの製造工程中やユーザがPMTを設置した後に実測値として取得することもできる。   The HV gain characteristics of the multi-alkali PMT 21 and the HV gain characteristics of the GaAsP-PMT 31 can be obtained as typical data by inquiring these PMT manufacturers. It can also be acquired as an actual measurement value during the manufacturing process of the PMT or after the user installs the PMT.

ここで、マルチアルカリPMT21のHVゲインに対するGaAsP−PMT31のHVゲインの比率の計算方法について説明する。
マルチアルカリPMT21の仕様例として、例えば、増倍段(ダイノード)の段数:9、陽極−陰極間の印加電圧:1000V、陰極放射感度:70mA/W、ゲイン:9.5×10、陽極放射感度:665×10A/Wとする。また、増倍段の電極構造/材質で決まる指数k:0.75とする。
Here, a method for calculating the ratio of the HV gain of the GaAsP-PMT 31 to the HV gain of the multi-alkali PMT 21 will be described.
As a specification example of the multi-alkali PMT 21, for example, the number of multiplication stages (dynodes): 9, applied voltage between the anode and the cathode: 1000 V, cathode radiation sensitivity: 70 mA / W, gain: 9.5 × 10 6 , anode radiation Sensitivity: 665 × 10 3 A / W. The index k determined by the electrode structure / material of the multiplication stage is set to 0.75.

この場合、陽極放射感度と(HV)k・nが比例関係にあることから、陽極放射感度=3.74×10−15×(HV)6.75という計算式で、マルチアルカリPMT21のHVと陽極放射感度とを関連付けることができる。 In this case, since the anode radiation sensitivity and (HV) k · n are in a proportional relation, the calculation formula of anode radiation sensitivity = 3.74 × 10 −15 × (HV) 6.75 is used. Anode radiation sensitivity can be correlated.

一方、GaAsP−PMT31の仕様例として、例えば、増倍段の段数:9、陽極−陰極間の印加電圧:800V、陰極放射感度:200mA/W、ゲイン:3×10、陽極放射感度:600×10A/Wとする。また、指数k:0.75とする。 On the other hand, as a specification example of GaAsP-PMT31, for example, the number of multiplication stages: 9, applied voltage between anode and cathode: 800 V, cathode radiation sensitivity: 200 mA / W, gain: 3 × 10 6 , anode radiation sensitivity: 600 × 10 3 A / W. The index k is set to 0.75.

この場合、マルチアルカリPMT21と同様にして、陽極放射感度と(HV)k・nが比例関係にあることから、陽極放射感度=1.52×10−14×(HV)6.75という計算式で、GaAsP−PMT31のHVと陽極放射感度とを関連付けることができる。 In this case, similarly to the multi-alkali PMT 21, the anode radiation sensitivity and (HV) k · n are in a proportional relationship, and therefore the anode radiation sensitivity = 1.52 × 10 −14 × (HV) 6.75 Thus, HV of GaAsP-PMT31 and anode radiation sensitivity can be correlated.

そして、マルチアルカリPMT21に印加する電圧をHVmaとし、GaAsP−PMT31に印加する電圧の初期値をHVgapとし、マルチアルカリPMT21をHVmaで使用したときの陽極照射感度とGaAsP−PMT31をHVgapで使用したときの陽極照射感度とが一致すると仮定すると、下記の計算式(1)が成り立つ。
陽極放射感度=3.74×10−15×(HVma6.75=1.52×10−14×(HVgap6.75・・・(1)
Then, the voltage applied to multialkali PMT21 and HV ma, the initial value of the voltage applied to the GaAsP-PMT31 and HV gap, the anode radiation sensitivity and GaAsP-PMT31 when the multi-alkali PMT21 used in HV ma HV gap Assuming that the anode irradiation sensitivity is the same as that used in the above, the following calculation formula (1) is established.
Anode radiation sensitivity = 3.74 × 10 −15 × (HV ma ) 6.75 = 1.52 × 10 −14 × (HV gap ) 6.75 (1)

計算式(1)より、HVgap=0.812×HVmaの関係式が求まる。
よって、本仕様例においては、マルチアルカリPMT21のHVゲインに対するGaAsP−PMT31のHVゲインの比率が0.812となる。
From the calculation formula (1), a relational expression of HV gap = 0.812 × HV ma is obtained.
Therefore, in this specification example, the ratio of the HV gain of the GaAsP-PMT 31 to the HV gain of the multi-alkali PMT 21 is 0.812.

このように構成された顕微鏡システム100の作用について説明する。
本実施形態に係る顕微鏡システム100によりマルチアルカリPMT21を用いて試料Sを観察する場合は、制御本体部41により蛍光の光路に光路切り替えミラー40を挿入するとともに第1HV電源23にHVmaを設定する。そして、ステージ5に試料Sを載置して光源から励起光を発生させる。
The operation of the microscope system 100 configured as described above will be described.
When observing the sample S using the multi-alkali PMT 21 by the microscope system 100 according to the present embodiment, the control main body 41 inserts the optical path switching mirror 40 in the fluorescence optical path and sets the HV ma in the first HV power supply 23. . Then, the sample S is placed on the stage 5 and excitation light is generated from the light source.

光源から発せられた励起光は、ダイクロイックミラー11により反射された後、スキャナ13により偏向されて瞳投影レンズ15により集光され、結像レンズ17により平行光に変換されて対物レンズ19により試料Sに照射される。これにより、スキャナ13の揺動動作に応じて試料S上で励起光が2次元的に走査される。   The excitation light emitted from the light source is reflected by the dichroic mirror 11, deflected by the scanner 13, condensed by the pupil projection lens 15, converted into parallel light by the imaging lens 17, and converted into parallel light by the objective lens 19. Is irradiated. Thereby, the excitation light is scanned two-dimensionally on the sample S according to the swinging motion of the scanner 13.

励起光が照射されることにより試料Sにおいて蛍光が発生すると、その蛍光は対物レンズ19により集光され、結像レンズ17、瞳投影レンズ15、スキャナ13を介して励起光の光路を戻り、ダイクロイックミラー11を透過して励起光の光路から分岐される。ダイクロイックミラー11を透過した蛍光は、光路切り替えミラー40により反射されて第1検出ユニット20に入射する。   When fluorescence is generated in the sample S by irradiation with the excitation light, the fluorescence is collected by the objective lens 19 and returns to the optical path of the excitation light via the imaging lens 17, the pupil projection lens 15, and the scanner 13, and becomes dichroic. The light passes through the mirror 11 and is branched from the optical path of the excitation light. The fluorescence transmitted through the dichroic mirror 11 is reflected by the optical path switching mirror 40 and enters the first detection unit 20.

第1検出ユニット20においては、マルチアルカリPMT21により蛍光が検出されてその光量に応じた大きさの光強度信号が出力され、第1増幅器25によりその光強度信号が増幅されて、システム制御PC3の制御本体部41に送られる。   In the first detection unit 20, fluorescence is detected by the multi-alkali PMT 21, and a light intensity signal having a magnitude corresponding to the amount of light is output. The light intensity signal is amplified by the first amplifier 25, and the system control PC 3 It is sent to the control main body 41.

制御本体部41においては、入射した光強度信号がスキャナ13の走査位置に対応する画素毎に輝度情報に変換され、試料Sの画像情報が生成される。生成された画像情報はモニタ45に表示される。これにより、マルチアルカリPMT21により得られた画像によって試料Sを観察することができる。   In the control main body 41, the incident light intensity signal is converted into luminance information for each pixel corresponding to the scanning position of the scanner 13, and image information of the sample S is generated. The generated image information is displayed on the monitor 45. Thereby, the sample S can be observed with the image obtained by the multi-alkali PMT 21.

次に、GaAsP−PMT31を用いて試料Sを観察する場合は、制御本体部41により蛍光の光路から光路切り替えミラー40を外すとともに第2HV電源33にHVgapを設定する。そして、マルチアルカリPMT21を用いる場合と同様に、顕微鏡本体10により試料Sに励起光を照射する。 Next, when the sample S is observed using the GaAsP-PMT 31, the control main body 41 removes the optical path switching mirror 40 from the fluorescent light path and sets the HV gap in the second HV power supply 33. Then, similarly to the case where the multi-alkali PMT 21 is used, the microscope body 10 irradiates the sample S with excitation light.

この場合、試料Sにおいて発生し対物レンズ19により集光されて励起光の光路を戻る蛍光は、ダイクロイックミラー11を透過して、光路切り替えミラー40を介さずに第2検出ユニット30に入射する。   In this case, the fluorescence generated in the sample S, condensed by the objective lens 19 and returning the optical path of the excitation light passes through the dichroic mirror 11 and enters the second detection unit 30 without passing through the optical path switching mirror 40.

第2検出ユニット30においては、GaAsP−PMT31により蛍光が検出されて光強度信号が出力され、第2増幅器35により光強度信号が増幅されて制御本体部41に送られる。そして、制御本体部41により、その光強度信号に基づいて試料Sの画像情報が生成され、モニタ45に表示される。これにより、マルチアルカリPMT21よりも感度が高いGaAsP−PMT31によって得られたより鮮明な画像によって試料Sを観察することができる。   In the second detection unit 30, fluorescence is detected by the GaAsP-PMT 31 and a light intensity signal is output, and the light intensity signal is amplified by the second amplifier 35 and sent to the control main body 41. Then, the control main body 41 generates image information of the sample S based on the light intensity signal and displays it on the monitor 45. Thereby, the sample S can be observed with a clearer image obtained by the GaAsP-PMT31 having higher sensitivity than the multi-alkali PMT21.

ここで、GaAsP−PMT31はマルチアルカリPMT21と比較して、光電面が劣化し易く、また高価でもある。そのため、例えば、種々の実験条件を最適化する段階の予備実験ではマルチアルカリPMT21を使用し、本実験のみGaAsP−PMT31に切り替えてこれを使用することで、GaAsP−PMT31の光電面の劣化を抑制することが望ましい。   Here, the GaAsP-PMT 31 is more susceptible to deterioration of the photocathode and more expensive than the multi-alkali PMT 21. Therefore, for example, in the preliminary experiment at the stage of optimizing various experimental conditions, the multi-alkali PMT 21 is used, and only the main experiment is switched to the GaAsP-PMT 31 and used to suppress deterioration of the photoelectric surface of the GaAsP-PMT 31. It is desirable to do.

以下、マルチアルカリPMT21を用いて予備実験を行い、GaAsP−PMT31に切り替えて本実験を行う場合について説明する。
この場合において、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31は増倍段構造の相違によりHVゲイン(感度)が異なるため、マルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替える際に、同じ値のHVを印加したのでは同じ輝度の画像情報を得ることができない。
Hereinafter, a case where a preliminary experiment is performed using the multi-alkali PMT 21 and the experiment is performed by switching to the GaAsP-PMT 31 will be described.
In this case, the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31 have different HV gains (sensitivities) due to the difference in the multiplication stage structure. Therefore, when switching from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31, the same value of HV is applied. Brightness image information cannot be obtained.

例えば、HVmaとHVgapの違いはx0.812(23%差)と僅かであるが、増倍ゲインとしては約4倍寄与することになる。そのため、HV設定を変更しないままマルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切替えると、画像が4倍も明るくなってしまう。 For example, the difference between HV ma and HV gap is as small as x0.812 (23% difference), but the multiplication gain contributes about four times. Therefore, if the multi-alkali PMT 21 is switched to the GaAsP-PMT 31 without changing the HV setting, the image becomes four times brighter.

これに対し、本実施形態に係る顕微鏡システム100は、制御本体部41が、光路切り替えミラー40によりマルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替える場合に、切り替える直前のマルチアルカリPMT21のHVおよびマルチアルカリPMT21の感度に対するGaAsP−PMT31の感度の比率に基づいて、GaAsP−PMT31に印加するHVを設定する。   On the other hand, in the microscope system 100 according to the present embodiment, when the control main body 41 switches from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31 by the optical path switching mirror 40, the HV of the multi-alkali PMT 21 and the multi-alkali PMT 21 immediately before switching are switched. The HV applied to the GaAsP-PMT 31 is set based on the ratio of the sensitivity of the GaAsP-PMT 31 to the sensitivity.

すなわち、予備実験では、マルチアルカリPMT21により鮮明な画像が得られるようにユーザがHVmaを調整して試料Sの画像を取得される。次いで、本実験する場合に、制御本体部41により、直近のHVmaに基づいて、マルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替える前後の画像の明るさが略同一になるようなHVgapが算出されて第2HV電源33に設定され、GaAsP−PMT31に切り替えられる。 That is, in the preliminary experiment, the user adjusts the HV ma so that a clear image can be obtained by the multi-alkali PMT 21 and an image of the sample S is acquired. Next, in the case of this experiment, the control main body 41 calculates an HV gap so that the brightness of the images before and after switching from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31 is substantially the same based on the latest HV ma. The second HV power supply 33 is set and switched to the GaAsP-PMT31.

したがって、本実施形態に係る顕微鏡システム100によれば、マルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31への切り替えの前後で輝度の大きさをほぼ一定に保つとともに、GaAsP−PMT31に切り替え後にHVを再調整する場合と比較して切り替えに伴う感度の調整作業の容易化および迅速化を図ることができる。これにより、切り替え後のGaAsP−PMT31の光電面の劣化を最小限に留めるとともに、生きた試料Sの状態変化や活性の損失も抑制することができる。   Therefore, according to the microscope system 100 according to the present embodiment, the luminance level is kept substantially constant before and after switching from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31, and the HV is readjusted after switching to the GaAsP-PMT 31. Compared to the above, it is possible to facilitate and speed up the sensitivity adjustment work associated with switching. As a result, the deterioration of the photocathode of the GaAsP-PMT 31 after switching can be minimized, and the state change and loss of activity of the living sample S can be suppressed.

本実施形態においては、GaAsP−PMT31に切り替えた場合に、必要に応じてユーザがGaAsP−PMT31のHVを追加調整し、画質を最適化することとしてもよい。   In the present embodiment, when switching to the GaAsP-PMT 31, the user may additionally adjust the HV of the GaAsP-PMT 31 as necessary to optimize the image quality.

また、本実施形態においては、制御本体部41が、第1増幅器25のゲイン特性に対する第2増幅器35のゲイン特性の比率に基づいて、第2増幅器35の増幅ゲインを設定することとしてもよい。
このようにすることで、マルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31への切り換えによる画像の明るさの変化がHVgapの調整範囲を超えてしまう場合であっても、これらの切り替えの前後の輝度の大きさをほぼ一定に保つことができる。
In the present embodiment, the control main body 41 may set the amplification gain of the second amplifier 35 based on the ratio of the gain characteristic of the second amplifier 35 to the gain characteristic of the first amplifier 25.
By doing in this way, even if the change in the brightness of the image due to the switching from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31 exceeds the adjustment range of the HV gap , the magnitude of the luminance before and after the switching. Can be kept almost constant.

本実施形態は以下のように変形することができる。
本実施形態においては、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31の仕様例として増倍段数をいずれも同一(9段)とし、単純な一次比例で関係付けたが、例えば、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31の増幅段数が異なる場合であっても、同様に換算計算を実行することが可能である。
This embodiment can be modified as follows.
In the present embodiment, as the specification examples of the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31, the multiplication stages are the same (9 stages) and are related in a simple linear proportion. For example, the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31 Even if the number of amplification stages is different, the conversion calculation can be executed in the same manner.

この場合、増倍段数に応じて次数を換算することになり、計算式がやや複雑になる。そこで、第1変形例としては、マルチアルカリPMT21のHVmaとGaAsP−PMT31のHVgapを換算したHV換算表(LUT:Look−Up−Table、図示略)を予め用意し、制御本体部41がHV換算表を参照してHVgapを設定することとしてもよい。 In this case, the order is converted according to the multiplication stage number, and the calculation formula becomes slightly complicated. Therefore, as the first modification, HV conversion table obtained by converting the HV gap of HV ma and GaAsP-PMT31 multi alkali PMT21 (LUT: Look-Up- Table, not shown) prepared in advance, the main control unit 41 HV gap may be set with reference to the HV conversion table.

また、本実施形態においては、第2検出器としてGaAsP−PMT31を例示して説明したが、第2変形例は、第2検出器として、光電面にGaAsP化合物を使用し、増倍段にアバランシェダイオードを使用したHPD(Hybrid Photo−Detector、図示略)を採用することとしてもよい。   In the present embodiment, the GaAsP-PMT 31 is exemplified as the second detector. However, the second modification uses a GaAsP compound on the photocathode as the second detector and an avalanche in the multiplication stage. An HPD (Hybrid Photo-Detector, not shown) using a diode may be employed.

第2検出器としてHPDを採用した場合も、増倍特性を予め把握して換算を行うことで、マルチアルカリPMT21で得られた感度特性を同様に算出して、HVgapの初期値を設定することができる。 Even when HPD is adopted as the second detector, the sensitivity characteristic obtained by the multi-alkali PMT 21 is similarly calculated by grasping the multiplication characteristic in advance and performing conversion, and the initial value of HV gap is set. be able to.

次に、第3変形例としては、制御本体部41が、さらにマルチアルカリPMT21の光電面の陰極感度特性に対するGaAsP−PMT31の光電面の陰極感度特性の比率にも基づいて、GaAsP−PMT31に印加するHVgapを設定することとしてもよい。 Next, as a third modification, the control main body 41 is further applied to the GaAsP-PMT 31 based on the ratio of the cathode sensitivity characteristic of the photocathode of the GaAsP-PMT 31 to the cathode sensitivity characteristic of the photocathode of the multi-alkali PMT 21. The HV gap to be set may be set.

PMTは、通常、光電面の種類によって陰極感度の波長依存性が異なるため、実際に計測する蛍光波長に対応した陰極感度特性から、上記の関係式を導くことが望ましい。この場合、測定対象の生体試料に蛍光標識する蛍光色素や蛍光タンパクの種類によって装置に設定・使用する蛍光フィルタの種類に応じて、参照する波長特性を選択してもよい。
このようにすることで、実際に計測する観察光の波長に対応した陰極感度特性により、より適切なHVgapを設定することができる。
Since the wavelength dependence of cathode sensitivity usually varies depending on the type of photocathode, PMT desirably derives the above relational expression from the cathode sensitivity characteristics corresponding to the fluorescence wavelength actually measured. In this case, the wavelength characteristics to be referred to may be selected according to the type of fluorescent filter set and used in the apparatus depending on the type of fluorescent dye or fluorescent protein that is fluorescently labeled on the biological sample to be measured.
By doing in this way, more suitable HV gap can be set with the cathode sensitivity characteristic corresponding to the wavelength of the observation light actually measured.

なお、感度ゲインおよび増倍ゲインは、個々のPMT毎の個体差が大きい場合がある。装置組込みの製造工程〜ユーザ納入過程において、PMTメーカから納品時に添付される出荷試験データを参照して、個体ごとに上記の仕様数値を変えて計算/換算表を作成することとしてもよい。このようにすることで、PMTの個体差の影響を受けずにより正確な換算を行うことができ、ユーザの手間を省き、実験準備に要する時間を短縮することができる。   The sensitivity gain and the multiplication gain may have a large individual difference for each PMT. In the manufacturing process built in the apparatus to the user delivery process, the calculation / conversion table may be created by referring to the shipping test data attached at the time of delivery from the PMT manufacturer and changing the above specification numerical values for each individual. By doing so, it is possible to perform more accurate conversion without being affected by individual differences in PMTs, saving the user's trouble and shortening the time required for experiment preparation.

次に、第4変形例としては、制御本体部41が、さらにマルチアルカリPMT21の増倍段のゲイン特性に対するGaAsP−PMT31の増倍段のゲイン特性の比率に基づいて、GaAsP−PMT31に印加するHVgapを設定することとしてもよい。 Next, as a fourth modification, the control main body 41 further applies to the GaAsP-PMT 31 based on the ratio of the gain characteristic of the multiplication stage of the GaAsP-PMT 31 to the gain characteristic of the multiplication stage of the multi-alkali PMT 21. It is good also as setting HV gap .

上記の計算例では、PMT増倍段の電極構造/材質で決まる指数kとして、通常の0.7〜0.8の中間値である0.75を例示して説明したが、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31の増倍段の構造が異なる場合は、それぞれの構造に応じた指数kを用いることでより正確な換算を行うことができる。   In the above calculation example, the index k determined by the electrode structure / material of the PMT multiplication stage has been described by exemplifying 0.75 which is a normal intermediate value of 0.7 to 0.8. When the structure of the multiplication stage of GaAsP-PMT31 is different, more accurate conversion can be performed by using an index k corresponding to each structure.

例えば、900Vと600VなどHVを変えて増倍ゲインを実測することで、指数kを算出することとしてもよい。また、予め測定した標準値を用いてもよいし、バラツキを考慮して個々のPMTごとに実際に測定して得られた数値を用いてもよい。
このようにすることで、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31の増倍段の構成が異なる場合に、より適切なHVgapを設定することができる。
For example, the exponent k may be calculated by actually measuring the multiplication gain by changing HV such as 900V and 600V. Moreover, a standard value measured in advance may be used, or a numerical value obtained by actual measurement for each PMT in consideration of variation may be used.
By doing in this way, when the structure of the multiplication stage of the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31 is different, a more appropriate HV gap can be set.

ここで、HV換算表の作成例について説明する。
まず、PMTゲインは次の計算式(2)により求められる。
Gain=A×(HV)k・n・・・(2)
Here, an example of creating an HV conversion table will be described.
First, the PMT gain is obtained by the following calculation formula (2).
Gain = A × (HV) k · n (2)

ただし、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31とに適用する増幅器(第1増幅器25、第2増幅器35)が相違し、増幅器回路ゲインが異なる。そのため、下記の計算式(3)を使用するのが好ましい。   However, amplifiers (first amplifier 25 and second amplifier 35) applied to the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31 are different, and amplifier circuit gains are different. Therefore, it is preferable to use the following calculation formula (3).

総合Gain=Gamp×A×(HV)k・n・・・(3)
ここで、
Gamp:増幅器ゲイン
である。
Total Gain = Gamp × A × (HV) k · n (3)
here,
Gamp: Amplifier gain.

また、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31の特性数値の一例を図6に示す。
上記計算式(3)と図6に示す特性数値により、図7に示すHV換算表を作成することができる。図6において、Gamp(増幅器ゲイン)については、回路ゲインそのものを入力する必要はなく、マルチアルカリPMT21を使用する場合の設定値とGaAsP−PMT31を使用する場合の設定値との相対関係を正しく入力すればよい。
An example of characteristic values of the multi-alkali PMT 21 and GaAsP-PMT 31 is shown in FIG.
The HV conversion table shown in FIG. 7 can be created from the calculation formula (3) and the characteristic numerical values shown in FIG. In FIG. 6, it is not necessary to input the circuit gain itself for Gamp (amplifier gain), and the relative relationship between the setting value when using the multi-alkali PMT 21 and the setting value when using the GaAsP-PMT 31 is correctly input. do it.

マルチアルカリPMT21およびGaAsP−PMT31の各光電面の種類や各増倍段の構造が異なっても、予め特性数値を入手しておくことで、マルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替えたときに画像の明るさが変化しないようにHV換算してHV換算表を作成し、GaAsP−PMT31に印加するHVgapの初期値を設定しておくことができる。 Even if the type of each photocathode of each of the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31 and the structure of each multiplication stage are different, the characteristic values are obtained in advance so that when the multi-alkali PMT 21 is switched to the GaAsP-PMT 31 An HV conversion table can be created by HV conversion so that the brightness does not change, and an initial value of HV gap applied to the GaAsP-PMT 31 can be set.

本変形例では、増幅器ゲインの影響を加味することとしたが、実際にはアナログ積算回路の積算ゲインや、アナログ信号をデジタル変換した後のデータ演算など、多種多様な実施手段により信号ゲインを変更することができる。信号ゲインを変更する手段が変わっても本発明の趣旨を普遍的に適用できることは言うまでもない。   In this modification, the effect of the amplifier gain is taken into account, but in reality, the signal gain is changed by a variety of implementation means such as the integration gain of the analog integration circuit and the data calculation after digital conversion of the analog signal. can do. It goes without saying that the gist of the present invention can be universally applied even if the means for changing the signal gain changes.

次に、第4変形例においては、マルチアルカリPMT21およびGaAsP−PMT31と第1増幅器25および第2増幅器35のゲインについてのみ着目したが、第5変形例としては、マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31とを切り替えて蛍光検出を行う場合の検出光学系における伝達効率の違いを含めてHVgapを設定することとしてもよい。 Next, in the fourth modification, attention is paid only to the gains of the multi-alkali PMT 21 and GaAsP-PMT 31 and the first amplifier 25 and the second amplifier 35. However, as the fifth modification, the multi-alkali PMT 21 and GaAsP-PMT 31 It is good also as setting HV gap including the difference in the transmission efficiency in a detection optical system when performing fluorescence detection by switching.

この場合の計算式(4)は下記の通りである。
総合Gain=Topt×Gamp×A×(HV)k・n・・・(4)
ここで、
Topt:検出光学系の伝達効率
である。
The calculation formula (4) in this case is as follows.
Total Gain = Top × Gamp × A × (HV) k · n (4)
here,
Topt: Transmission efficiency of the detection optical system.

検出光学系の伝達光路とは、検出光路内に存在する光路切り替えミラー40、ダイクロイックミラー11、バリアフィルタ(図示略)など、各光学素子の反射率および/または透過率を積算したもので与えられる。マルチアルカリPMT21およびGaAsP−PMT31間のHVの調整が目的のため、必ずしも透過率/反射率の絶対値を把握していなくてもよく、相対的な比率が分かれば、HVの計算を行うことができる。
例えば、ファイバ接続によって外部検出器に蛍光を導いて検出し、ファイバによる伝達効率を加味してHVを計算することとしてもよい。
The transmission optical path of the detection optical system is given by integrating the reflectance and / or transmittance of each optical element such as the optical path switching mirror 40, the dichroic mirror 11 and the barrier filter (not shown) existing in the detection optical path. . Since the purpose is to adjust the HV between the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31, it is not always necessary to know the absolute value of the transmittance / reflectance, and if the relative ratio is known, the HV can be calculated. it can.
For example, fluorescence may be detected by introducing fluorescence to an external detector through fiber connection, and HV may be calculated in consideration of transmission efficiency through the fiber.

図1において、仮に、光路切り替えミラー40の反射率を90%とすると、マルチアルカリPMT21のToptは0.90となる。一方、GaAsP−PMT31には蛍光が素通しで入射するためToptは1.00となる。Toptは、計算上、相対的な比率しか意味がないので、計算式(4)においてそれぞれ90、100を入力することとすればよい。   In FIG. 1, if the reflectance of the optical path switching mirror 40 is 90%, the top of the multi-alkali PMT 21 is 0.90. On the other hand, since the fluorescence is incident on the GaAsP-PMT 31, the Top is 1.00. Since Top has only a relative ratio in calculation, 90 and 100 may be input in the calculation formula (4), respectively.

また、蛍光検出においては、検出光路にダイクロイックミラー(図示略)を挿入することとしてもよい。その場合は、Toptとして、検出する蛍光波長に対応した分光波長反射率もしくは分光波長透過率を用いて計算することとしてもよい。このようにすることで、より有効なHV換算を行うことができる。   In fluorescence detection, a dichroic mirror (not shown) may be inserted in the detection optical path. In that case, it is good also as calculating as Topt using the spectral wavelength reflectance or spectral wavelength transmittance | permeability corresponding to the fluorescence wavelength to detect. By doing in this way, more effective HV conversion can be performed.

本変形例では、上記計算式(4)と図8に示す特性数値により、図9に示すHV換算表を作成することができる。マルチアルカリPMT21とGaAsP−PMT31のHVの相関は図10に示す通りである。図10において、縦軸はマルチアルカリPMT21のHVmaを示し、横軸はGaAsP−PMT31のHVgapを示している。 In this modification, the HV conversion table shown in FIG. 9 can be created from the above calculation formula (4) and the characteristic values shown in FIG. The HV correlation between the multi-alkali PMT 21 and the GaAsP-PMT 31 is as shown in FIG. 10, the vertical axis represents the HV ma multi alkaline PMT21, the horizontal axis represents the HV gap of GaAsP-PMT31.

図9に示すHV換算表では、マルチアルカリPMT21で設定するHVの範囲を拡げ、500V〜1100Vとしている。このとき、GaAsP−PMT31に設定するHVの換算結果は、計算上449V〜966Vとなる。
そこで、GaAsP−PMT31において適用できるHVに制限(上限/下限)を設けることが望ましい。
In the HV conversion table shown in FIG. 9, the range of HV set by the multi-alkali PMT 21 is expanded to 500V to 1100V. At this time, the conversion result of HV set in the GaAsP-PMT 31 is 449V to 966V in calculation.
Therefore, it is desirable to provide a limit (upper limit / lower limit) for HV applicable in GaAsP-PMT31.

上限については以下の通りである。
すなわち、GaAsP−PMT31においては最大定格HVがマルチアルカリPMT21よりも低いことが多く、仮にHVgapの上限を900Vとすると、マルチアルカリPMT21で1040Vよりも大きな値のHVmaを設定した場合は換算値を適用することができない。
The upper limit is as follows.
That often maximum rated HV is lower than the multi-alkali PMT21 in GaAsP-PMT31, Assuming that the 900V the upper limit of HV gap, in terms of value if you set the HV ma larger than 1040V in multialkali PMT21 Can not apply.

このような場合は、ユーザに対して警告を表示することとしてもよい。また、第2増幅器35の増幅器ゲインを高く設定できる場合は、増幅器ゲインを大きな設定値に設定し直し、増幅器ゲインを含めて補正するようにしてもよい。   In such a case, a warning may be displayed to the user. Further, when the amplifier gain of the second amplifier 35 can be set high, the amplifier gain may be reset to a large setting value and corrected including the amplifier gain.

下限については以下の通りである。
すなわち、GaAsP−PMT31に印加するHVgapを低くしてGaAsP−PMT31を使用する場合は、増倍率が下がるため光電面からより多くの電子を放出させることになり、劣化が促進され寿命がさらに短くなる。このため、GaAsP−PMT31は、HV設定値の下限を設定しておくことが望ましい。
The lower limit is as follows.
That is, when the HV gap applied to the GaAsP-PMT 31 is lowered and the GaAsP-PMT 31 is used, the multiplication factor is lowered, so that more electrons are emitted from the photocathode, the deterioration is promoted, and the lifetime is further shortened. Become. For this reason, it is desirable for the GaAsP-PMT 31 to set the lower limit of the HV set value.

仮に、GaAsP−PMT31におけるHV設定値の下限を500Vとすると、マルチアルカリPMT21で540Vよりも低い数値のHVmaを設定した場合は、換算値を適用することができない。このような場合は、ユーザに対して警告を表示することとしてもよい。また、第2増幅器35の増幅器ゲインを低く設定できる場合は、増幅器ゲインを低い設定値に設定し直し、増幅ゲインを含めて補正するようにしてもよい。 Assuming that the lower limit of the HV setting value in the GaAsP-PMT 31 is 500 V, the conversion value cannot be applied when the HV ma having a numerical value lower than 540 V is set in the multi-alkali PMT 21. In such a case, a warning may be displayed to the user. When the amplifier gain of the second amplifier 35 can be set low, the amplifier gain may be reset to a low setting value and corrected including the amplification gain.

次に、第6変形例としては、GaAsP−PMT31が蛍光の強度をフォトンカウンティング法により検出することとしてもよい。この場合、マルチアルカリPMT21のHV設定値に対応するGaAsP−PMT31のフォトンカウント値を予め算出して保存しておくこととしてもよい。   Next, as a sixth modification, the GaAsP-PMT 31 may detect the intensity of fluorescence by a photon counting method. In this case, the photon count value of GaAsP-PMT 31 corresponding to the HV setting value of the multi-alkali PMT 21 may be calculated and stored in advance.

そして、制御本体部41が、光路切り替えミラー40によりマルチアルカリPMT21からGaAsP−PMT31に切り替える場合に、切り替える直前のマルチアルカリPMT21のHVmaと、マルチアルカリPMT21のHVゲインに対するGaAsP−PMT31のHVゲインの比率とに基づいて、GaAsP−PMT31のフォトンカウント値を設定することとすればよい。
このようにすることで、観察光が微弱であってもGaAsP−PMT31により高精度に検出することできる。
When the control main body 41 switches from the multi-alkali PMT 21 to the GaAsP-PMT 31 by the optical path switching mirror 40, the HV ma of the multi-alkali PMT 21 immediately before switching and the HV gain of the GaAsP-PMT 31 with respect to the HV gain of the multi-alkali PMT 21. The photon count value of GaAsP-PMT 31 may be set based on the ratio.
By doing in this way, even if observation light is weak, it can detect with high precision by GaAsP-PMT31.

以上、本発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等も含まれる。   As mentioned above, although embodiment of this invention was explained in full detail with reference to drawings, the specific structure is not restricted to this embodiment, The design change etc. of the range which does not deviate from the summary of this invention are included.

10 顕微鏡本体
21 マルチアルカリPMT(第1検出器)
25 第1増幅器(第1増幅部)
31 GaAsP−PMT(第2検出器)
35 第2増幅器(第2増幅部)
40 光路切り替えミラー(切り替え部)
41 制御本体部(感度設定部)
100 顕微鏡システム
S 試料
10 Microscope body 21 Multi-alkali PMT (first detector)
25 1st amplifier (1st amplification part)
31 GaAsP-PMT (second detector)
35 Second amplifier (second amplifier)
40 Optical path switching mirror (switching unit)
41 Control body (sensitivity setting part)
100 Microscope system S Sample

Claims (6)

試料に光を照射し、該試料から発せられる観察光を集光する顕微鏡本体と、
該顕微鏡本体により集光された観察光を受光して光電変換可能な第1検出器と、
該第1検出器とは異種の検出器であり、該第1検出器よりも感度が高く、前記顕微鏡本体により集光された観察光を受光して光電変換可能な第2検出器と、
前記観察光を入射させる検出器としてこれらの第1検出器と第2検出器とを切り替える切り替え部と、
該切り替え部により前記第1検出器から前記第2検出器に切り替える場合に、切り替える直前の前記第1検出器の印加電圧と、該第1検出器の感度に対する前記第2検出器の感度の比率とに基づいて、該第2検出器に印加する印加電圧を設定する感度設定部とを備える顕微鏡システム。
A microscope body that irradiates the sample with light and collects the observation light emitted from the sample;
A first detector capable of receiving and photoelectrically converting observation light collected by the microscope body;
The first detector is a different type of detector, has a higher sensitivity than the first detector , and can receive and photoelectrically convert the observation light collected by the microscope main body, and a second detector;
A switching unit for switching between the first detector and the second detector as a detector for entering the observation light ;
When switching from the first detector to the second detector by the switching unit, the applied voltage of the first detector immediately before switching and the ratio of the sensitivity of the second detector to the sensitivity of the first detector And a sensitivity setting unit that sets an applied voltage to be applied to the second detector.
前記感度設定部が、さらに前記第1検出器の光電面の陰極感度特性に対する前記第2検出器の光電面の陰極感度特性の比率に基づいて、前記第2検出器に印加する印加電圧を設定する請求項1に記載の顕微鏡システム。   The sensitivity setting unit further sets an applied voltage to be applied to the second detector based on a ratio of a cathode sensitivity characteristic of the photocathode of the second detector to a cathode sensitivity characteristic of the photocathode of the first detector. The microscope system according to claim 1. 前記感度設定部が、さらに前記第1検出器の増倍段のゲイン特性に対する前記第2検出器の増倍段のゲイン特性の比率に基づいて、前記第2検出器に印加する印加電圧を設定する請求項1または請求項2に記載の顕微鏡システム。   The sensitivity setting unit further sets an applied voltage to be applied to the second detector based on a ratio of a gain characteristic of the multiplication stage of the second detector to a gain characteristic of the multiplication stage of the first detector. The microscope system according to claim 1 or 2. 前記第1検出器により光電変換して得られた光電信号を増幅する第1増幅部と、
前記第2検出器により光電変換して得られた光電信号を増幅する第2増幅部と備え、
前記切り替え部により前記第1検出器から前記第2検出器に切り替える場合に、前記感度設定部が、前記第1増幅部のゲイン特性に対する前記第2増幅部のゲイン特性の比率に基づいて、前記第2増幅部の増幅ゲインを設定する請求項1から請求項3のいずれかに記載の顕微鏡システム。
A first amplifying unit for amplifying a photoelectric signal obtained by photoelectric conversion by the first detector;
A second amplification unit for amplifying a photoelectric signal obtained by photoelectric conversion by the second detector;
When switching from the first detector to the second detector by the switching unit, the sensitivity setting unit is based on the ratio of the gain characteristic of the second amplification unit to the gain characteristic of the first amplification unit, The microscope system according to any one of claims 1 to 3, wherein an amplification gain of the second amplification unit is set.
前記第2検出器が、光電面にGaAsP化合物を用いた光電子増倍管またはハイブリッドフォトディテクタである請求項1から請求項4のいずれかに記載の顕微鏡システム。   The microscope system according to any one of claims 1 to 4, wherein the second detector is a photomultiplier tube or a hybrid photodetector using a GaAsP compound on a photocathode. 前記第2検出器が、観察光の強度をフォトンカウンティング法により検出する請求項1から請求項5のいずれかに記載の顕微鏡システム。   The microscope system according to any one of claims 1 to 5, wherein the second detector detects the intensity of observation light by a photon counting method.
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