進口激光熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

來源: 發(fā)布時間:2022-01-21

配合雙光子激發(fā)技術,激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么,什么是雙光子激發(fā)技術呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子使電子躍遷到較高能級,經(jīng)過一個很短的時間后,電子再躍遷回低能級同時放出一個波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖激光,通過物鏡匯聚,由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,而物鏡焦點處的光子密度是比較高的,所以只有在焦點處才能發(fā)生雙光子激發(fā),產(chǎn)生熒光,該點產(chǎn)生的熒光再穿過物鏡,被光探頭接收,從而達到逐點掃描的效果。雙光子顯微鏡可以在小鼠的的任何部位進行有生命體成像。進口激光熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

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雙光子顯微鏡是結合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術的一種新技術。雙光子激發(fā)的基本原理是:在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子,在經(jīng)過一個很短的所謂激發(fā)態(tài)壽命的時間后,發(fā)射出一個波長較短的光子;其效果和使用一個波長為長波長一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的。雙(多)光子成像優(yōu)勢在于,具有更深的組織穿透深度,利用紅外光,能夠在層面檢測極限達1mm的組織區(qū)域;因信號背景比高,而具有更高的對比度;因激發(fā)體積小,具有定點激發(fā)的特性,具有更少的光毒性;激發(fā)波長由紫外、可見光調(diào)整為紅外激發(fā),能夠更加安全。bruker雙光子顯微鏡供應商聯(lián)系方式雙光子顯微鏡有哪些應用呢?

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新一代微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的成功研制是國家重大科研儀器研制專項的一個碩果。它彰顯了北京大學在生物醫(yī)學成像領域先期布局的前瞻性,鍛煉了一支以年輕PI和碩博研究生為主體、具有學科交叉背景和重要技術創(chuàng)新能力的“中國智造”隊伍。目前,該研發(fā)團隊正在領銜建設“多模態(tài)跨尺度生物醫(yī)學成像”十三五國家重大科技基礎設施,積極參與即將啟動的中國腦科學計劃??梢云诖?,微型化雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)將為實現(xiàn)“分析腦、理解腦、模仿腦”的戰(zhàn)略目標發(fā)揮不可或缺的重要作用

雙光子顯微成像技術不是什么新技術,早在20多年前就有了,目前已經(jīng)在生命科學和材料科學中廣泛應用。幾年前雙光子過期后,已經(jīng)推出自己的雙光子顯微鏡的廠家估計不少于10家以上。即便如此,世界上很多實驗室都搭雙光子,自己搭的好處有很多,首先是便宜,尤其是實驗室已經(jīng)有飛秒激光器,那就更很省錢了。其次是靈活,可以選擇針對特殊用途的搭配,改動也靈活。好處就是可以鍛煉隊伍,一趟走下來可以把新手帶出來,后期維護也更加自由。當然壞處也不少,首先是操心,特別是第1次搭的時候,開始要想方案,后來要解決各種實際問題。其次是花時間,加上買配件的時間,比買一臺現(xiàn)成的商業(yè)化雙光子耗時長?,F(xiàn)在已經(jīng)有不少關于如何搭雙光子顯微鏡的文章,各種protocol,大多是老外寫的,中文的較少。其實完全自己搭一套好用的系統(tǒng)還是不容易的,尤其是沒有經(jīng)驗的時候,容易走彎路,多花錢,也多花時間,再加上雙光子的重要器件都需要從國外購買,在國內(nèi)買這些東西耗時較長。因此,我想總結一下我們的經(jīng)驗,貼出來分享,希望能幫到想自己動手的實驗室,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。

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Winfried Denk較初使用的光源是染料飛秒激光器(100 fs脈寬、630 nm可見光波長)。雖然染料激光器對于實驗室演示尚可,但是使用很不方便所以遠未實現(xiàn)商用。很快雙光子顯微鏡的標配光源就變成了飛秒鈦寶石激光器。除了固態(tài)光源優(yōu)勢,鈦寶石激光器還具有較寬的近紅外波長調(diào)諧范圍,而近紅外相比可見光穿透更深,對生物樣品損傷更小。下圖是Thorlabs的雙光子和三光子顯微鏡配置,鈦寶石飛秒可調(diào)諧激光器位于平臺較左邊??茖W家正在從雙光子轉(zhuǎn)向三光子顯微鏡。1996年,Chris Xu在康奈爾大學(Denk同導師實驗室)讀博期間發(fā)明了三光子顯微鏡,如果雙光子吸收可行,那么三光子看起來也是自然的發(fā)展方向。三光子成像使用更長的波長,大約在1.3和1.7微米,其成像深度也比雙光子更深,目前記錄約為2.2毫米,人類大腦皮層厚約4毫米。相比雙光子顯微鏡,三光子還要求以較低重頻使用更強和更短的激光脈沖,而傳統(tǒng)的鈦寶石激光器難以達到這些要求,但是對于摻鐿光纖飛秒光參量放大器則非常容易,比如我們的Y-Fi光參量放大器(OPA)。雙光子顯微鏡比單光子共聚焦顯微鏡較大的不同在于無須使用孔限制光學散射。進口激光熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

雙光子顯微鏡只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強低無法被發(fā)動,所以雙光子成像更清晰。進口激光熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么

雙光子顯微鏡的應用由于適合動態(tài)成像,雙光子顯微鏡一經(jīng)問世便很快應用于神經(jīng)科學、遺傳發(fā)育、藥物代謝等領域。雙光子顯微鏡能夠在細胞甚至是亞細胞水平上對***神經(jīng)細胞的形態(tài)結構、離子濃度、細胞運動、分子相互作用等進行直接成像監(jiān)測,而且能夠進行光裂解、光轉(zhuǎn)染和光損傷等光學操縱。同時,雙光子顯微鏡能動態(tài)監(jiān)測**在體內(nèi)的生長和轉(zhuǎn)移,并可對**治療過程中*細胞的變化進行實時觀測和評估。隨著光學技術、熒光探針技術、計算機成像技術的發(fā)展,雙光子顯微技術會得到更大提升和更廣的應用,未來不僅用于基礎研究,也將擴展到臨床應用。進口激光熒光雙光子顯微鏡成像原理是什么