Korean Journal of Optics and Photonics (한국광학회지)

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The Development of Confocal Microscopy Using the Amplified Double-compound Flexure Guide

레버 증폭 구조의 플렉서를 이용한 공초점 현미경의 개발

  • Lee, Sang-Won (Laser and Bio Engineering Laboratory, School of Mechanical Engineering, Kyungpook National University) ;
  • Kim, Wi-Han (Laser and Bio Engineering Laboratory, School of Mechanical Engineering, Kyungpook National University) ;
  • Jung, Young-Dae (Division of Nano & Convergence Technology, National Research Foundation of Korea) ;
  • Park, Min-Kyu (School of Mechanical & Automotive Engineering Technology, Yeungnam College of Science & Technology) ;
  • Kim, Jee-Hyun (School of Electronics Engineering, Kyungpook National University) ;
  • Lee, Sang-In (Wonilfatem corporation) ;
  • Lee, Ho (Laser and Bio Engineering Laboratory, School of Mechanical Engineering, Kyungpook National University)
  • Received : 2011.01.06
  • Accepted : 2011.02.15
  • Published : 2011.02.25
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Abstract

A confocal microscope was developed utilizing a scanning sample stage based on a home-built double-compound flexure guide. A scanning sample stage with nano-scale resolution consisted of a double leaf spring based flexure, a displacement amplifying lever, a Piezo-electric Transducer(PZT) actuator and capacitance sensors. The performance of the two-axis stage was analyzed using a commercial finite element method program prior to the implementation. A single line laser was employed as the light source along with the Photo Multiplier Tube(PMT) that served as the detector. The performance of the developed confocal microscope was evaluated with a mouse ear skin imaging test. The designed scanning stage enabled us to build the confocal microscope without the two optical scanning mirror modules that are essential in the conventional laser scanning confocal microscope. The elimination of the scanning mirror modules makes the optical design of the confocal microscope simpler and more compact than the conventional system.

본 연구에서는 레버 증폭 구조를 이용한 플렉서 기반의 나노 스테이지를 설계, 제작하였다. 제작된 나노 스테이지를 샘플 스테이지로 채용한 공초점현미경을 개발하였다. 2차원 이미징의 구현을 위해서, 기존의 공초점현미경은 레이저를 이미징 평면상에 스캐닝하는 방식으로 구현된다. 본 연구에서는 백 나노미터의 구동정밀도를 가지는 나노 스테이지 위에 놓인 샘플을 2차원으로 스캐닝하면서 2차원 이미지를 구현할 수 있는 공초점현미경을 개발하였다. 플렉서 기반의 나노 스테이지는 이중 판스프링, 변위증폭 레버, PZT 엑추에이터 그리고 변위 센서로 구성 되어 있다. 스테이지의 구동 성능 해석을 위해 상용 유한요소 해석 프로그램을 이용하였다. 현미경에 사용되는 광원은 적색광 레이저이며, 레이저는 여러 광학요소를 거쳐 샘플스테이지의 샘플에 입사되고, 반사된 빛은 광센서인 PMT(Photo Multiplying Tube)로 계측되게 된다. 계측된 빛의 크기를 이용하여서 2차원 이미징을 구현하였다. 개발된 공초점 현미경으로 생쥐 귀의 피부조직을 관찰하여 현미경의 이미징 성능을 검증하였다. 설계된 샘플 스테이지는 기존의 공초점 현미경의 기계적인 Beam 스캐너를 대신함으로써 현미경의 광경로 및 전체시스템을 간소화 하였다.

Keywords

References

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