鐳射掃描共聚焦顯微鏡是採用鐳射作為光源，在傳統光學顯微鏡基礎上採用共軛聚焦原理和裝置，並利用計算機對所觀察的物件進行數字圖象處理的一套觀察、分析和輸出系統。主要系統包括鐳射光源、自動顯微鏡、掃描模組（包括共聚焦光路通道和針孔、掃描鏡、檢測器）、數字訊號處理器、計算機以及圖象輸出裝置（顯示器、彩色印表機）等。通過鐳射掃描共聚焦顯微鏡，可以對觀察樣品進行斷層掃描和成像。因此，可以無損傷的觀察和分析細胞的三維空間結構。同時，通過鐳射掃描共聚焦顯微鏡也是活細胞的動態觀察、多重免疫熒游標記和離子熒游標記觀察的有力工具。鐳射掃描共聚焦顯微鏡是近十年發展起來的醫學圖象分析儀器，現已廣泛應用於熒光定量測量、共焦圖象分析、三維圖象重建、活細胞動力學引數監測和胞間通訊研究等方面。其效能為普遍光學顯微鏡質的飛躍，是電子顯微鏡的一個補充。本文以美國Meridian公司的ACAS ULTIMA312為例簡要介紹了鐳射掃描共聚顯微鏡系統的結構，功能和生物學應用前景。
鐳射掃描共聚焦顯微鏡（Laser scanning ConfocalMicroscopy，簡稱LSCM）是近代生物醫學圖象儀器的最重要發展之一，它是在熒光顯微鏡成象的基礎上加裝鐳射掃描裝置，使用紫外光或可見光激發熒光探針，利用計算機進行圖象處理，從而得到細胞或組織內部微細結構的熒光圖象，以及在亞細胞水平上觀察諸如Ca2+、pH值、膜電位等生理訊號及細胞形態的變化。已廣泛應用於細胞生物學、生理學、病理學、解剖學、胚胎學、免疫學和神經生物學等領域，對生物樣品進行定性、定量、定時和定位研究具有很大的優越性，為這些領域新一代強有力的研究工具。
創建於1983年的美國Meridian公司，在90年代推出的“鐳射掃描共聚焦顯微鏡”這一項具有劃時代的義意的高科技產品，曾獲得美國“政府新產品獎”和兩次“高科技領先技術獎”，它能達到每秒120幅畫面的高速掃描鐳射共聚焦觀察，可提供實時，真彩色的鐳射共聚焦原色圖象。我院最近引起的ACAS uLTIMA312是Meridian公司最新的高科技產品，為同類儀器中檔次最高、功能最全的精密儀器。現以該儀器為例介紹鐳射掃描共聚焦顯微鏡系統及其在細胞生物學中的應用。
鐳射掃描共聚焦顯微鏡成像原理及組成
有關共聚焦顯微鏡的某些技術原理，早在1957年就已提出，二十年後由Brandengoff在高數值孔徑透鏡裝置上改裝成功具有高清晰度的共聚焦顯微鏡[5]，1985年Wijnaendts Van Resandt發表了第一篇有關鐳射掃描共聚焦顯微鏡在生物學中應用的文章，到了1987年，才發展成現在通常意義上的第一代鐳射掃描共聚焦顯微鏡。
鐳射掃描共聚焦顯微鏡成像原理，鐳射器發出的鐳射束經過擴束透鏡和光束整形鏡，變成一束直徑較大的平行光束，長通分色反射鏡使光束偏轉90度，經過物鏡會聚在物鏡的焦點上，樣品中的熒光物質在鐳射的激發下發射沿各個方向的熒光，一部分熒光經過物鏡、長通分色反射鏡、聚焦透鏡、會聚在聚焦物鏡的焦點處，再通過焦點處的針孔，由檢測器接收。
只有在物鏡的焦平面上發出的熒光才夠到達檢測器，其它位置發出的光均不能過針孔。由於物鏡和會聚透鏡的焦點在同一光軸上，因而稱這種方式成像的顯微鏡為共聚焦顯微鏡為共聚顯微鏡。在成像過程中針孔起著關鍵作用，針孔直徑的大小不僅決定是以共聚焦掃描方式成像還是以普遍學顯微鏡掃描方式成像，而且對影象的對比度和解析度有重要的影響。
鐳射掃描共聚焦顯微鏡是近十年發展起來的醫學影象分析儀器，與傳統的光學顯微鏡相比，大大地提高了解析度，能得到真正具有三維清晰度的原色圖象。並可探測某些低對比度或弱熒光樣品，通過目鏡直接觀察各種生物樣品的弱自發熒光。能動態測量Ca2+、pH值，Na1+、Mg2+等影響細胞代謝的各種生理指標[9]，對細胞動力學研究有著重要的意義。同時鐳射掃描共聚顯微鏡可以處理活的標本，不會對標本造成物理化學特性的破壞，更接近細胞生活狀態引數測定。可見鐳射掃描共聚焦顯微鏡是普遍顯微鏡上的質的飛躍，是電子顯微鏡的一個補充，現已廣泛用於熒光定量測量，共焦影象分析，三維影象重建、活細胞動力學引數分析和胞間通訊研究等方面，在整個細胞生物學研究領域有著廣闊的應用前景。
全光譜鐳射共聚焦顯微掃描系統
鐳射掃描共聚焦顯微鏡(laser scanning confocal microscopeLSCM)是20世紀80年代發展起來的一項具有劃時代意義的高科技新產品，是當今世界最先進的細胞生物學分析儀器。鐳射共聚焦顯微鏡利用鐳射作為光源，在傳統光學顯微鏡基礎上採用共軛聚焦的原理和裝置，以及通過針孔的選擇和PMT的收集，並帶有一套對其所觀察到的物件進行數字影象分析處理的系統軟體。與傳統光學顯微鏡相比，它具有更高的解析度，實現多重熒光的同時觀察並可形成清晰的三維圖象等優點。所以它問世以來在生物學的研究領域中得到了廣泛應用。
鐳射共聚焦顯微鏡是一種高階的熒光顯微鏡，其在高分子化學材料方面已經有了非常廣泛的應用。聚合物多組份體系的研究已發展成為高分子材料科學的重要領域，而其材料效能又與體系中各組份的相容性及相態結構密切相關。目前，研究多組份聚合物共混體系形態結構最常用的方法有電子顯微技術，如掃描電鏡法(SEM)和透射電鏡法(TEM)、X-射線光電子能譜法(XPS)、原子力顯微鏡法(AFM)、直接無輻射能量轉移法(DET)等，這些方法中有的可以從分子水平上獲得共混體系中各組份相互作用或形態結構的資訊，但也各自存在一些侷限性，如有的方法對樣品的要求較為苛刻，制樣比較複雜，而更主要的是它們或為表面分析方法，只能給出表面結構的資訊；或者只能獲得巨集觀平均結構圖象，如果要了解材料的層次形態結構及其分佈，就要破壞樣品，XPS雖可以給出表面以下的組成分佈，但只能提供約100A厚度以內的資訊。
鐳射共聚焦熒光顯微技術是一種無損的多層形態觀測的新方法，它提供了有效的途徑彌補上述各種手段的不足之處。其檢測深度可達100μm，制樣簡單、快速、圖象直觀。由於它是光學觀察方法，因此其解析度較電鏡為低，約0.2μm。另外，為了得到一定的反差，進行觀察前，需對多組份聚合物體系中的某一（或某些）組份進行熒游標記。可得到比普通熒光顯微鏡更高解析度、更高靈敏度的影象，並有效地保護標本。不僅在X-Y平面，同時在Z軸方向，可獲得樣品不同深度層面的資訊，即光學切片或斷層掃描，而無需破壞樣品。另外，獲得的影象資訊通過相關軟體的幫助，可對標本各深度層面的資訊進行三維重建，可以得到表面及內部結構都非常清晰的三維影象。因此，在生物學、醫學、高分子材料、生物化學、膠體化學（如研究膠體分散相中乳膠顆粒的分佈、排列、熱運動及器壁效應等）等眾多研究領域，鐳射共聚焦技術都有著廣泛的應用。