作为折射率函数的共聚焦显微镜轴向距离校准与标度方法

三维共聚焦显微镜中的精确距离测量对于定量分析、体积可视化和图像复原至关重要。然而，轴向距离可能因点扩散函数以及样品与浸没液体之间的折射率失配而发生畸变，且这两者难以分离。此外，尽管已存在几种高端方法，但共聚焦显微镜中轴向距离的精确校准仍然繁琐。本文提出了两种用于校准三维共聚焦显微镜轴向距离的方法，这两种方法既精确又易于实施。利用这些方法，我们测量了高孔径共聚焦显微镜成像中作为折射率失配函数的轴向缩放因子。我们发现，缩放因子几乎完全线性依赖于折射率，并且与考虑光的全矢量性质的理论预测吻合良好。然而，使用（大角度）几何光学的理论预测结果存在显著偏差，后者预测的缩放因子要小得多。作为示例，我们测量了点扫描共聚焦显微镜的点扩散函数，并表明即使是一个折射率匹配的微米级球形物体，由于该点扩散函数的影响仍会显著拉长，这证实了单个微米级球体并不适合用于确定精确的轴向校准或轴向缩放。