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bruker多光子顯微鏡多光子激發(fā)

來(lái)源: 發(fā)布時(shí)間:2025-06-10

單束掃描技術(shù)可以高速遍歷大視場(chǎng)(FOV)的神經(jīng)組織:使用MPM對(duì)神經(jīng)元進(jìn)行成像時(shí),通過(guò)隨機(jī)訪問(wèn)掃描—即激光束在整個(gè)視場(chǎng)上的任意選定點(diǎn)上進(jìn)行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經(jīng)元,這樣不僅避免掃描到任何未標(biāo)記的神經(jīng)纖維,還可以優(yōu)化激光束的掃描時(shí)間。隨機(jī)訪問(wèn)掃描(圖1)可以通過(guò)聲光偏轉(zhuǎn)器(AOD)來(lái)實(shí)現(xiàn),其原理是將具有一個(gè)射頻信號(hào)的壓電傳感器粘在合適的晶體上,所產(chǎn)生的聲波引起周期性的折射率光柵,激光束通過(guò)光柵時(shí)發(fā)生衍射。通過(guò)射頻電信號(hào)調(diào)控聲波的強(qiáng)度和頻率從而可以改變衍射光的強(qiáng)度和方向,這樣使用1個(gè)AOD就可以實(shí)現(xiàn)一維橫向的任意點(diǎn)掃描,利用1對(duì)AOD,結(jié)合其他軸向掃描技術(shù)可實(shí)現(xiàn)3D的隨機(jī)訪問(wèn)掃描。但是該技術(shù)對(duì)樣本的運(yùn)動(dòng)很敏感,易出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)偽影。目前,快速光柵掃描即在FOV中進(jìn)行逐行掃描,由于利用算法可以輕松解決運(yùn)動(dòng)偽影而被普遍的使用。多光子顯微鏡市場(chǎng)集中,由于投產(chǎn)生產(chǎn)的成本較高,技術(shù)難度大,目前涌現(xiàn)的新企業(yè)不多。bruker多光子顯微鏡多光子激發(fā)

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因斯蔻浦(上海)生物科技有限公司雙光子顯微鏡的基本原理是:在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時(shí)吸收2個(gè)長(zhǎng)波長(zhǎng)的光子,在經(jīng)過(guò)一個(gè)很短的所謂激發(fā)態(tài)壽命的時(shí)間后,發(fā)射出一個(gè)波長(zhǎng)較短的光子;其效果和使用一個(gè)波長(zhǎng)為長(zhǎng)波長(zhǎng)一半的光子去激發(fā)熒光分子是相同的。雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,為了不損傷細(xì)胞,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發(fā)出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,其脈沖寬度只有100飛秒,而其周期可以達(dá)到80至100兆赫茲。在使用高數(shù)值孔徑的物鏡將脈沖激光的光子聚焦時(shí),物鏡的焦點(diǎn)處的光子密度是比較高的,雙光子激發(fā)只發(fā)生在物鏡的焦點(diǎn)上,所以雙光子顯微鏡不需要共聚焦***,提高了熒光檢測(cè)效率。飛秒激光多光子顯微鏡原理點(diǎn)掃描多光子顯微鏡可以深入樣本并捕捉高質(zhì)量的圖像,但這個(gè)過(guò)程極其緩慢,因?yàn)閳D像是一次形成一個(gè)點(diǎn)。

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比較兩表格中的相關(guān)參數(shù)可以看出,基于分子光學(xué)標(biāo)記的成像技術(shù)已經(jīng)在生物活檢和基因表達(dá)規(guī)律方面展示了較大的優(yōu)勢(shì)。例如,正電子發(fā)射斷層成像(PET)可實(shí)現(xiàn)對(duì)分子代謝的成像,空間分辨率∶1-2mm,時(shí)間分辨率;分鐘量級(jí)。與PET比較,光學(xué)成像的應(yīng)用場(chǎng)合更廣(可測(cè)量更多的參數(shù),請(qǐng)參見(jiàn)表1-1),且具有更高的時(shí)間分辨率(秒級(jí)),空間分辨率可達(dá)到微米。因此,二者相比,雖然光學(xué)成像在測(cè)量深度方面不及PET,但在測(cè)量參數(shù)種類與時(shí)空分辨率方面有一定優(yōu)勢(shì)。對(duì)于小動(dòng)物(如小白鼠)研究來(lái)說(shuō),光學(xué)成像技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)小動(dòng)物整體成像和在體基因表達(dá)成像。例如,初步研究表明,熒光介導(dǎo)層析成像可達(dá)到近10cm的測(cè)量深度;基于多光子激發(fā)的顯微成像技術(shù)可望實(shí)現(xiàn)小鼠體內(nèi)基因表達(dá)的實(shí)時(shí)在體成像。

多束掃描技術(shù)可以同時(shí)對(duì)神經(jīng)元組織的不同位置進(jìn)行成像對(duì)兩個(gè)遠(yuǎn)距離(相距大于1-2mm)的成像部位,通常使用兩條單獨(dú)的路徑進(jìn)行成像;對(duì)于相鄰區(qū)域,通常使用單個(gè)物鏡的多光束進(jìn)行成像。多光束掃描技術(shù)必須特別注意激發(fā)光束之間的串?dāng)_問(wèn)題,這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)事后光源分離方法或時(shí)空復(fù)用方法來(lái)解決。事后光源分離方法指的是用算法來(lái)分離光束消除串?dāng)_;時(shí)空復(fù)用方法指的是同時(shí)使用多個(gè)激發(fā)光束,每個(gè)光束的脈沖在時(shí)間上延遲,這樣就可以暫時(shí)分離被不同光束激發(fā)的單個(gè)熒光信號(hào)。引入越多路光束就可以對(duì)越多的神經(jīng)元進(jìn)行成像,但是多路光束會(huì)導(dǎo)致熒光衰減時(shí)間的重疊增加,從而限制了區(qū)分信號(hào)源的能力;并且多路復(fù)用對(duì)電子設(shè)備的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率來(lái)維持近似單光束的信噪比,這會(huì)容易導(dǎo)致組織損傷。使用雙光子顯微鏡觀察標(biāo)本的時(shí)候,只有在焦平面上才有光漂白和光毒性。

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1,光源、光路高度整合通過(guò)精密的設(shè)計(jì),將飛秒激光器、掃描振鏡、PMT、濾光片組,甚至是單光子熒光光路全套整合在一個(gè)不大的掃描頭內(nèi),無(wú)論掃描頭如何移動(dòng),掃描頭內(nèi)的光路都可以保持穩(wěn)定不變,從而實(shí)現(xiàn)了超穩(wěn)定、免維護(hù)的特點(diǎn)。2,配合多維度、高精度機(jī)械控制系統(tǒng)。掃描頭直接架設(shè)在一個(gè)多維運(yùn)動(dòng)的機(jī)械裝置上,可沿任意方向和角度移動(dòng)掃描頭,方便對(duì)動(dòng)物樣本進(jìn)行多方位的掃描觀察。而這在常規(guī)方案的多光子顯微鏡上有很大的實(shí)現(xiàn)難度,不但需要多個(gè)關(guān)節(jié)組合的光路導(dǎo)向機(jī)構(gòu),并且在這些關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的時(shí)候,都冒著極大的光路偏移的風(fēng)險(xiǎn),以至于在使用一段時(shí)間后都需要對(duì)光路進(jìn)行再次校準(zhǔn),而這樣的問(wèn)題在我司上則完全不會(huì)發(fā)生。3.一機(jī)多能。多光子激光掃描顯微鏡更能解決生物組織中深層物質(zhì)的層析成像問(wèn)題, 擴(kuò)大了應(yīng)用范圍。美國(guó)bruker多光子顯微鏡暗場(chǎng)成像

多光子顯微鏡已經(jīng)被生物學(xué)家普遍的運(yùn)用于實(shí)驗(yàn)中。bruker多光子顯微鏡多光子激發(fā)

在多光子顯微鏡(也稱為非線性或雙光子顯微鏡)中,以兩倍正常激發(fā)波長(zhǎng)照射樣品。更長(zhǎng)的波長(zhǎng)是有利的,因?yàn)樗鼈兛梢愿畹卮┩笜悠愤M(jìn)行3D成像,并且因?yàn)樗鼈儾粫?huì)損壞樣品,從而延長(zhǎng)樣品壽命。為了實(shí)現(xiàn)多光子激發(fā),照明光束在空間上聚焦(使用光學(xué)器件),同時(shí)使用高能短脈沖激發(fā)光束以提高兩個(gè)(或更多)光子同時(shí)到達(dá)同一位置(即熒光團(tuán)分子)的概率。多光子顯微技術(shù)的例子包括二次諧波產(chǎn)生(SHG)、三次諧波產(chǎn)生(THG)、相干反斯托克斯拉曼光譜(CARS)和受激發(fā)射耗盡(STED)顯微技術(shù)。由于這些技術(shù)中的每一種都使用脈沖激光器,因此選擇能夠比較大限度地減少脈沖色散的光學(xué)組件很重要,并且激光反射二向色鏡應(yīng)具有低GDD特性。bruker多光子顯微鏡多光子激發(fā)