Products Home複屈折イメージングシステム
- Measurements of Retardance and Azimuth (Fast Axis Orientation) in Flat Samples
- Stress- and Strain-Induced Birefringence Imaging
- Measure Ø20 mm Field of View in <20 s
- Additional Sample Mounting Accessories Available
LCC7201B
Birefringence Imaging System
(Laptop Not Included)
Sample Measurement Results Using the LCC7201B Software
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特長
- 633 nm LED光源内蔵
- 試料のリターダンスは最大1/2波長(316 nm)まで、ファスト軸角度(Azimuth)は最大±90°まで測定
- 視野Ø20 mm
- 複屈折イメージングシステムLCC7201Bには以下の製品が付属
- サンプルホルダMLS203P2
- Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)、50 mm～50.8 mm(2インチ)角の光学素子に対応するサンプルホルダ用アダプタ
- ソフトウェア(「ソフトウェア」タブ参照)
- その他の試料取付け用アクセサリもご用意
- ブレッドボードMSB2328/M
- スライドホルダーインサートMPSHA1またはレコーディングチャンバ用アダプタ
- スライドホルダーインサートMPSH2およびMPSH2SS
- 高速XY走査ステージMLS203-1
- 動作波長はカスタマイズ可能です。当社までお問い合わせください。
複屈折イメージングシステムLCC7201Bは、材料や生物学の研究から製品の保証に至るまで、さまざまな用途に使用されるフラットな試料に生じる、応力および歪みに伴う複屈折の測定にご使用いただけます(使用例については「用途」タブをご覧ください)。こちらのシステムは学術研究、医療診断、工業生産、製品品質保証などの用途向けに設計されています。液晶デバイスをベースにしており、内部での機械的動作が無いため、非常に安定した振動の無いシステムになっています。
標準的なイメージングシステムにおける照射光の波長は633 nmです。 この波長は488 nm～780 nmの範囲内でカスタマイズが可能です。 カスタマイズをご希望の場合には当社までご連絡ください。システムの視野はØ20 mmで、リターダンスは最大1/2波長(316 nm)まで、ファスト軸角度(方位角、Azimuth)は最大±90°まで測定できます。「仕様」タブでシステムLCC7201Bの仕様の概要がご覧いただけます。
LCC7201Bには、システム制御からデータ取得までのすべてを行うことができるWindows®ベースのソフトウェアパッケージが付属します。ソフトウェアの情報と測定例については「ソフトウェア」タブをご覧ください。
より高い空間分解能でのイメージングを必要とする用途向けには、Cerna®複屈折イメージング顕微鏡CM50xをご用意しています。この顕微鏡で付属の倍率10倍の対物レンズを使用すると、リターダンスとファスト軸角度(Azimuth)については同等の測定範囲と精度が得られ、空間分解能としては1.055 μmが得られます。
試料取付け
試料の観察用として、システムLCC7201BにはサンプルホルダMLS203P2が付属します。その他、Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)、および50 mm～50.8 mm(2インチ)角の光学素子の保持用として、3種類のサンプルホルダ用アダプタも付属しています。サンプルホルダMLS203P2はX方向の調整を手動でできるため、Ø20 mmの視野より大きい試料を扱うときに有用です。試料を回転させたいときには、標準的なサンプルステージをブレッドボードMSB2328/MおよびアダプタMPSHA1に交換することができます。また高速XY走査ステージMLS203-1を取り付けてシステムをアップグレードすれば、さらに大きい試料を走査することができます。この場合には、XY両方向に手動でも電動でも調整できます。試料の取付け例については下の写真をご覧ください。
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アルミニウム製ブレッドボードMSB2328/M、スライドホルダーインサート用アダプタMPSHA1、スライドホルダーインサートMPSH2を取付けた複屈折イメージングシステムLCC7201B。ブレッドボード、アダプタおよびインサートはイメージングシステムに付属しません。
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高剛性サンプルステージとサンプルホルダMLS203P2を取付けた複屈折イメージングシステムLCC7201B。ステージとサンプルホルダはイメージングシステムに付属しています。
| LCC7201B Specifications | ||
|---|---|---|
| Light Source Wavelengtha | 633 nm | |
| Measurement Range | Retardance | Standard Retardance Range: 0 nm to 316 nm Low Retardance Range: 0 nm to 100 nm |
| Azimuth | ±90° | |
| Measurement Accuracy | Retardance | Standard Retardance Range: ±10 nm Low Retardance Range: ±1 nm |
| Azimuth | Standard Retardance Range: ±3° Low Retardance Range: ±1° | |
| Measurement Rate | < 20 s (Based on Default Camera Settings) | |
| Field of View | Ø20 mm | |
| Spatial Resolution | 9.77 μm | |
| Interfaces | USB 2.0 and USB 3.0 | |
| Imager Resolution | 2448 x 2048 Pixels | |
| Dimensions (D x W x H) | 500.0 mm x 360.0 mm x 672.0 mm | |
| Weight | 25 kg (55.1 lbs) | |
| Operating Temperature | 0 °C to 40 °C | |
| Storage Temperature | -15 °C to 65 °C | |
| Included Accessories | Sample Holder Adapters, Birefringent Resolution Target (Item # R3L1S1B) | |
ソフトウェア
バージョン2.2.5
ボタンをクリックして複屈折イメージングシステムLCC7201Bのソフトウェアページをご覧ください。
システムLCC7201Bに付属しているWindows®ベースのソフトウェアパッケージにより、システム制御からデータ取得までのすべてを行うことができます。このシステム用の最新ソフトウェアをダウンロードするには、右のSoftwareボタンをクリックしてください。
特長
- 標準モードおよび低ノイズモードでのリターダンス測定
- 関心領域(ROI)は長方形または円形から選択可能
- カメラの設定(ゲイン、露光時間、ブラックレベル)をダイナミックに調整可能
- 過剰露光の検知
- 光源の自動レベル調整
- 測定結果の1次元、2次元、3次元での表示
- バイナリ、CSV、画像(PNG、TIFF)形式でのデータ出力
LCC7201Bのソフトウェアによる試料のリターダンス測定には、標準モードと低ノイズモードの2つのモードがあります。標準(Standard)モードでは相対的に測定速度が速く、信号対雑音(S/N)比は低くなります。低ノイズ(Low Noise)モードでは、逆に測定速度は遅く、S/N比は高くなります。露光時間はデフォルトで10 msに設定されており、そのときの測定時間は標準モードで20秒以内、低ノイズモードで4分以内です。
2つのモードの測定範囲は、仕様表などではそれぞれStandard Retardance RangeとLow Retardance Rangeと表記されています。Standard Retardance Range：0～316 nmにおけるリターダンス測定の正確さは±10 nm、ファスト軸角度(Azimuth)測定の正確さは全測定範囲で±3°です。Low Retardance Range：0～100 nmにおけるリターダンス測定の正確さは±1 nmに向上し、ファスト軸角度(Azimuth)測定の正確さは全測定範囲で±1°に向上します。最小露光時間は0.021 msで、最大露光時間は7330 msです。
下の図は付属するユーザーインターフェイスのスクリーンショットです。様々な測定表示モードをご覧いただけます。1次元、2次元および3次元表示のプレビュー画面は、すべてm=2のゼロオーダ、1/2波長光渦リターダの測定結果です。
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1次元表示
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Cプラスチック定規端部のプレビューr
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ファスト軸角度(Azimuth)の3次元表示
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リターダンスの2次元表示とファスト軸角度(Azimuth)の2次元ベクトル表示
アプリケーション別イメージギャラリー
当社の複屈折イメージングシステムLCC7201Bは、様々な材料の複屈折特性を理解するうえで有用なツールです。迅速かつ容易に複屈折特性の測定ができるため、工業生産や生物学、医学などの研究分野でご利用いただけます。下記のタブをクリックすると、この複屈折イメージングシステムのアプリケーション例をご覧いただけます。
ポリマ波長板におけるレーザ誘起複屈折変化の検証
異なるレーザーフルエンスに対するポリマ波長板のファスト軸方向(Azimuth)とリターダンスの変化
水晶または液晶ポリマの波長板が特定のアプリケーション用のシステムに組込まれているとき、レーザによって誘起される複屈折の変化、すなわちリターダンスとファスト軸角度(Azimuth)の変化が重要になる場合があります。ほんのわずかな変化でも実際のアプリケーションにおいて問題が生じる場合があるため、そのような変化の検証は不可欠です。 一般に、これらの変化は偏光顕微鏡では簡単に測定できません。一方、当社の複屈折イメージングシステムLCC7201Bはリターダンスおよびファスト軸方向の変化に敏感で、低リターダンスレンジではそれぞれ±1 nmおよび±1°まで検出できます。下の画像は当社の液晶ポリマーゼロオーダ1/2波長板(型番：WPH10E-830)を用いた測定結果の例で、レーザ誘起損傷閾値(LIDT)試験によって2つの領域に生じたリターダンスとファスト軸方向の変化を示しています。中央のスポットは大きなレーザーフルエンスによるもので、大きな領域でリターダンスとファスト軸方向の変化が見られます。右端の小さなスポットは中央よりも小さなレーザーフルエンスによるものです。
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ファスト軸角度(Azimuth)の2次元表示
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プレビュー画面
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リターダンスの3次元表示
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リターダンスの2次元表示
材料研究のための応力･歪み複屈折の解析：プラスチック製定規
プラスチック製定規のファスト軸角度(Azimuth)およびリターダンスの分布
等方性材料(溶融石英、フロートガラス、溶融ガラス、プラスチック類など)は、すべての方向で均一な屈折率を有し、複屈折性を示しません。しかし、機械的応力によって、これらの材料も複屈折性を示す場合があります。この応力は、外力によって一時的に発生する場合と、製造工程後に見られる恒久的な変化の場合があります。例としては、射出成形によって製造されたプラスチック製品、不完全なオプトメカニクスの取り付け方やパッケージング技術によって製造されたレーザ結晶、超短パルスレーザで溶接したガラスと金属の接合、水酸化物触媒接合などがあります。また、光学的に透明な材料には、外圧、振動、温度変化などの様々な環境条件によって分子レベルでの歪みが生じる場合があります。
透明な光学素子における応力や歪みによる複屈折は、偏光状態(直線偏光と楕円偏光の両方)を変化させ、透過ビームの波面に影響を与えます。この複屈折の簡単な解析方法として、試料を2つの直交する偏光子の間に置く方法があります。ほかには、偏光顕微鏡や偏光カメラを用いる方法もあります。しかし、直交偏光子や偏光カメラでは直線偏光にのみに影響を与える応力･歪み複屈折を検出することになり、偏光顕微鏡で楕円偏光を検出するには手動で微細な位相補償を行う必要があるため時間がかかる場合があります。複屈折性イメージングシステムLCC7201Bでは、楕円偏光への影響などを含む、より完全な解析を高速で行うことができます。
下の画像は射出成形されたプラスチック製定規における応力分布測定の結果を示しています。
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ファスト軸角度(Azimuth)の2次元表示
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リターダンスとファスト軸角度(Azimuth)ベクトルの2次元表示
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リターダンスの3次元表示
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リターダンスの2次元表示
ファイバの複屈折性解析：湾曲した光ファイバ
湾曲した光ファイバのファスト軸角度(Azimuth)とリターダンスの分布
シングルモードファイバは、直交する偏光の2つのモードを同時にサポートします。均質な等方性材料で作られた理想的な円形コアファイバでは、これらの2つのモードは同じ位相速度で伝搬し、同じ屈折率を示します。しかし実際には、ほとんどのシングルモードファイバは完全な円対称ではなく(非円形コア)、2つのモードは異なる位相速度と群速度で伝搬します。また、ファイバには製造プロセスで偶発的に生じた曲げ、ねじれ、機械的応力などによっても異方性が生じます。そのため、ファイバは異なる屈折率と位相速度を有する複屈折媒体となります。このようなファイバの複屈折性によって出射光の偏光状態(SOP)が変化し、光ファイバ干渉計センサ、光ファイバと光デバイス間の結合、コヒーレント通信システムなど、実際の多くの用途で問題が発生します。 複屈折イメージングシステムLCC7201Bは、ファイバの複屈折性を測定するだけでなく、ファイバの複屈折を抑制する方法を検証するための強力なツールとしてもお使いいただけます。例として、シングルモードファイバ(Corning® SMF-28e+®*)をさまざまな曲げ半径で湾曲させ、システムLCC7021Bで画像化してみました。下のスクリーンショットはその結果です。上側のファイバ(プレビュー画面の上側の黒い線)は下側のファイバよりも曲げ半径が小さく、下のデータから曲げ半径によるリターダンスの差を確認できます。
*SMF-28e+®はCorning社の登録商標です。
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ファスト軸角度(Azimuth)の2次元表示
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リターダンスの2次元表示
細胞の挙動解析またはスクリーニングのための複屈折の可視化：天然植物繊維
ホールマウント(w.m.)された天然植物繊維のファスト軸角度(Azimuth)とリターダンスの分布
綿繊維などの天然植物繊維には、繊維に沿った二次細胞壁に高濃度のセルロースが含まれるため、リターダンスが大きくなります。 システムLCC7201Bを用いて天然植物繊維の複屈折性を可視化することができます。
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ファスト軸角度(Azimuth)の2次元表示
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リターダンスの3次元表示
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リターダンスの2次元表示
細胞の挙動解析またはスクリーニングのための複屈折の可視化：ヒトの毛包断片
ヒトの毛包断片のファスト軸角度(Azimuth)およびリターダンスの分布
ヒトの毛包は真皮層の真皮コラーゲンに対応する結晶構造により、複屈折性を有します。 システムLCC7201Bを使用すると、分子構造によって誘起されるコラーゲンとレチクリンの複屈折を調べることができます。偏光顕微鏡とは異なり、この複屈折イメージングシステムでは、位相補償のために偏光子を回転させたり波長板を微調整したりする必要がありません。いくつかの例を以下に示します。
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ファスト軸角度(Azimuth)の2次元表示
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リターダンスの3次元表示
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リターダンスの2次元表示
液晶ポリマーパターンリターダのファスト軸分布の検査：m = 4光渦リターダ
m = 4のゼロオーダ光渦1/2波長板におけるファスト軸角度(Azimuth)およびリターダンスの分布
当社の光渦リターダはフォトアライメント技術を用いて製造されており、この技術では任意の角度(分解能<1°)でファスト軸のパターンを書き込むことができます。これらのパターンリターダは3Dディスプレイや偏光イメージングのほか、偏光回折格子、偏光分析、ビームステアリングなどの回折用光学素子として利用されます。パターンリターダのファスト軸分布を検証または検査する簡単な方法の一つは、2つの直交する偏光子を用いて強度プロファイルを観察することです。しかし、この方法ではコントラストを向上させるために通常1/2波長のリターダンスが必要であり、またファスト軸の向きを正確に得ることはできません。これに対して、システムLCC7201Bでは、パターンリターダのリターダンスとは関係なくファスト軸の向きを正確かつ迅速に測定できます。そのため、研究と製造のどちらの分野においても強力なツールになっています。以下に、カスタム仕様のm = 4、ゼロオーダ光渦1/2波長板の例を示します。m = 2の光渦リターダWPV10-532を使用した同様の測定例については「ソフトウェア」タブをご覧ください。
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リターダンスとファスト軸角度(Azimuth)ベクトルの2次元表示
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ファスト軸角度(Azimuth)の3次元表示
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ファスト軸角度(Azimuth)の2次元表示
Birefringence Imaging System Publications
2022
Sergey I. Kudryashov, Pavel A. Danilov, Alexey E. Rupasov, Mikhail P. Smayev, Nikita A. Smirnov, Vladimir V. Kesaev, Andrey N. Putilin, Michael S. Kovalev, Roman A. Zakoldaev, and Sergey A. Gonchukov, "Direct laser writing regimes for bulk inscription of polarization-based spectral microfilters and fabrication of microfluidic bio/chemosensor in bulk fused silica," Laser Physics Letters 19, no. 6 (2022): 065602.
2021
Megan Lynn Morgan, Craig Brideau, Wulin Teo, Andrew Vincent Caprariello, Peter K. Stys, "Label-free assessment of myelin status using birefringence microscopy," Journal of Neuroscience Methods, Volume 360, p. 109226 (2021).
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ズーム
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LCC7201Bの背面パネルには、システムとPCを接続するためのUSB 2.0 Type-BポートおよびUSB 3.0マイクロBポート、サービススイッチ、電源入力端子、電源スイッチがあります。
- 633 nm LED光源内蔵
- 試料のリターダンスは最大1/2波長(316 nm)まで、ファスト軸角度(Azimuth)は最大±90°まで測定
- 視野Ø20 mm
- Windows®ベースのソフトウェアパッケージが付属(詳細は「ソフトウェア」タブ参照)
- 付属するサンプルホルダ
- サンプルホルダMLS203P2
- Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)、50 mm～50.8 mm(2インチ)角の光学素子に対応するサンプルホルダ用アダプタ
複屈折イメージングシステムLCC7201Bは、材料や生物学の研究から製品の保証に至るまでの様々な分野において、フラットな試料に生じる応力および歪みに伴う複屈折の測定にご利用いただけます(使用例については「用途」タブをご覧ください)。
システムには高剛性ステージと、Ø12 mm～Ø12.7 mm(Ø1/2インチ)、Ø25 mm～Ø25.4 mm(Ø1インチ)、50 mm～50.8 mm(2インチ)角のサンプルを保持するためのアダプタが付属します。様々な形状の試料や、電動による走査や回転を必要とする用途にも対応できるよう、追加できるアクセサリをご用意しています(下記掲載)。
LCC7201Bには、サンプルホルダ用アダプタのほかに、12 VDC電源DS12、日本国内用の電源コード、ソフトウェアとマニュアルが入ったUSBドライブ、USB 2.0 Type-A - Type-Bケーブル、USB 3.0 A - Micro Bケーブル、NBS 1963A複屈折性分解能ターゲット R3L1S1Bが付属します。操作するにはWindows®ベースのPC(付属しません)が必要です。
ズーム- 柔軟性の高い取付け用プラットフォームとして利用できるブレッドボード
- レコーディングチャンバとスライドホルダーインサートを保持するためのアダプタ
- 顕微鏡用スライドを保持するためのスライドホルダーインサート
複屈折イメージングシステムLCC7201Bに試料を取付けるときに、回転や柔軟な取付け機構が必要な場合には、アルミニウム製ブレッドボードMSB2328/M、スライドホルダーインサートとレコーディングチャンバ用のアダプタMPSHA1、スライドホルダーインサートMPSH2(アルミニウム製)およびMPSH2SS(ステンレススチール製)をご使用いただくことができます。
ブレッドボードMSB2328/Mには、イメージングシステムLCC7201Bに取り付けるためのM5用ザグリ穴が4つ付いています。ブレッドボード中央の開口(Ø50.0 mm)は、イメージングシステムの光軸にアライメントされています。
アダプタMPSHA1は、LCC7201BにブレッドボードMSB2328/Mが取り付けられているときに、レコーディングチャンバをシステムの光軸に合わせて簡単に取り付けられるように設計されています。このアダプタは4本のM6ネジを使用してブレッドボードに取り付けます。プラットフォームの上面にはØ110 mmの開口部があり、レコーディングチャンバを光路内にしっかりと取り付けるために幅5 mmのリップ(縁)と4つのクランプが付いています。そのほか、顕微鏡スライド(大きさ26.0 mm x 76.2 mmまで)を取り付けるための、スライドホルダーインサートMPSH2およびMPSH2SSをご用意しております。スライドホルダーインサートMPSH2のベースプレートは非磁性のアルミニウム製です。一方、スライドホルダーインサートMPSH2SSはステンレススチール製で、磁性を有する面が必要な実験セットアップに適しています。
カスタム仕様のプレートインサートについては、当社までお問い合わせください。
| Breadboard Specifications | |||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Item # | Top Surface Dimensions | Breadboard Thickness | Central Aperture Diameter | Hole Threading and Spacing | Distance from Edge to First Hole | Number of Counterbored Holes | Material | Finish | Flatness |
| MSB2328 | 9.06" x 11.02" | 0.37" | 1.97" | 8-32 Taps with 1/2" Spacing and 1/4"-20 Taps with 1" Spacinga | 0.51" from the Short Edges and 0.53" from the Long Edges | Four M5b | Aluminum Plate | Matte Black Anodized | ±0.010" (0.25 mm) over Entire Surface |
| MSB2328/M | 230 mm x 280 mm | 9.5 mm | 50.0 mm | M4 Taps with 12.5 mm Spacing and M6 Taps with 25 mm Spacinga | 15 mm on All Sides | Four M5b | Aluminum Plate | Matte Black Anodized | ±0.010" (0.25 mm) over Entire Surface |
ズーム| Key Specifications | ||
|---|---|---|
| Item # | MLS203-1 | LPXY1 |
| Travel Range | 110 mm x 75 mm (4.3" x 2.95") | |
| Velocity (Max) | 250 mm/s | 25 mm/s |
| Acceleration (Max) | 2000 mm/s2 | 400 mm/s2 |
| Bidirectional Repeatability | 0.25 µm | < ±1.5 µm |
| Unidirectional Repeatability | 0.25 µm | < ±1.5 µm |
| Horizontal Load Capacity (Max)a | 1 kg (2.2 lb) | |
| Min Achievable Incremental Movement | 0.1 µm | |
| Home Location Accuracy | 0.25 µm | < ±2.5 µm |
| On-Axis Accuracy | < 3 µmc | < ±5.0 µmb |
| Dimensions (Mid Travel, Excluding Guards) | 260.0 mm x 230.0 mm x 31.3 mm (10.24" x 9.06" x 1.23") | 310.1 mm x 255.6 mm x 32.3 mm (12.21" x 10.06" x 1.27") |
XY走査ステージMLS203-1およびLPXY1は、 システムLCC7201Bの手動ステージの代替品としてご利用いただくことができ、それにより顕微鏡試料のXY位置決めを電動で行うことができるようになります。 当社では、標準的な顕微鏡スライド、マルチウェルプレート、ペトリ皿、マウント済み金属試料などの位置決め用としてご利用いただける、様々なスライドホルダもご用意しています。
ステージMLS203用のコントローラとしては、2軸ブラシレスDCモーターコントローラBBD302を推奨します。コントローラにはAPT用のGUIインターフェイスが付属します。このステージは、顕微鏡およびその周辺機器を制御するためのオープンソースソフトウェアであるµManagerや、自動画像取得、デバイス制御、および画像解析を行うためのソフトウェアであるMolecular Devices社のMetaMorphにも対応しています。 走査ステージLPXY1用コントローラとしては、2チャンネルのベンチトップ型ステッピングモーター用コントローラBSC202を推奨します。このコントローラでは、当社のKinesis®をソフトウェアによる制御およびプログラミングインターフェイスをご利用いただけます。
電動XY走査ステージの詳細やそのアクセサリについては、それぞれの製品紹介ページ(MLS203-1、LPXY1)をご覧ください。
複屈折イメージングシステム