随着技术的发展,双光子显微镜的性能不断优化。结合其特点,大致可以分为两个方面:深入和主动改进。为了使激发激光进入更深的层次,可以从器件优化和标本改造两个方面入手。关于器件的优化,我们可以把激光束做得更细,集中能量,让激光穿透得更深。对于样品,物质的吸收和散射是影响光传播的主要因素。为了解决这个问题,我们需要将样本透明化。一种方法是用某种物质浸泡标本,使其中的物质(主要是脂质)被破坏或溶解。另一种方法是通过电泳电解脂类,从而提高标本的“透明度”。双光子显微镜不需要共聚焦细孔,提高了荧光检测效率。进口bruker双光子显微镜成像视野是多少
WinfriedDenk使用的第1个光源是染料飞秒激光(脉冲宽度100fs,可见光波长630nm)。染料激光虽然实验室演示可以接受,但是使用起来不方便,所以离商业化还很远。很快双光子显微镜的标准光源变成了飞秒钛宝石激光器。钛宝石激光器除了具有固态光源的优点外,还具有近红外波长调谐范围宽,而近红外比可见光穿透更深,对生物样品的损伤更小。下图是Thorlabs的双光子和三光子显微镜配置,钛宝石飞秒可调谐激光器位于平台左侧。从双光子到三光子科学家们正在从双光子显微镜转向三光子显微镜。1996年,ChrisXu在康奈尔大学(Denk的导师实验室)读博时发明了三光子显微镜。如果双光子吸收是可行的,那么三光子似乎是自然的发展方向。三光子成像使用更长的波长,大约1.3和1.7微米,成像深度比双光子更深。目前录音大约2.2毫米,人的大脑皮层厚度大约4毫米。与双光子显微镜相比,三光子需要使用更强、更短、重复率更低的激光脉冲,这是传统的钛宝石激光器很难满足的,但对于掺镱光纤飞秒光参量放大器,比如我们的Y-Fi光参量放大器(OPA)就非常容易。国外双光子显微镜分辨率是多少双光子显微镜在组织透明化成像中应用。
从双光子的原理和特点,我们可以清楚地得出双光子的优点:☆光损伤小:由于双光子显微镜采用可见光或近红外光作为激发光源,因此该波段的光对细胞和组织的光损伤很小,适合长期研究;☆穿透能力强:与紫外光相比,可见光和近红外光的穿透能力更强,因此受生物组织散射的影响更小,解决了生物组织深层物质的层析成像问题;☆高分辨率:由于双光子吸收的截面很小,只能在焦平面很小的区域激发荧光,双光子吸收被限制在焦点处体积约为波长三次方的范围内;☆漂白区域小:由于激发只存在于交点处,焦点外的区域不会发生光漂白;☆荧光收集率高:与共焦成像相比,双光子成像不需要滤光片(共焦),提高了荧光收集率,直接导致图像对比度的提高;☆图像对比度高:由于荧光波长小于入射波长,瑞利散射产生的背景噪声*为单光子激发产生的1/16,减少了散射的干扰;光子跃迁具有很强的选择性激发,因此可以用来对生物组织中的一些特殊物质进行成像;
其实电子显微镜相比于光学显微镜的重要优势或者存在的比较大意义,准确的来说,不在于放大倍数,而在于超高的分辨率。这两者是不同的。通俗的来说,就是进行观察的时候,除了要将物体放大,还需要能将它与相邻的其他物体分辨开来。如果两个相邻微粒的图像在光学显微镜下,即使放大到很大,看到的可能却是两个相交的亮斑(艾里斑),而没有明显的界限(更不用说细节了),这表示是分辨率不够。抛开分辨率谈放大倍数是没有意义的。光学显微镜的分辨率极限是阿贝极限,约等于光波波长的一半,通常被说成是光学显微镜放大极限,其实准确地来说,应该叫做分辨率的极限。而其产生的原因是光的衍射,根本原因是光的波粒二象性。电子衍射实验证明了电子的波动性,于是用电子代替光的电子显微镜成为可能。电子显微镜也有多种,题主说的是像REM的。电镜也存在用衍射规则观察的,比如低能电子衍射(LEED)和透射电镜(TEM)。两者主要用于观察晶体,根据其周期性的特点而生成倒易空间里的衍射图像,借助elward球或者傅里叶变换就可以转换到实空间,得到真正的晶体表面图像了。 双光子显微镜已延伸到各个领域研究中,它能对样品进行三维观察。
双光子显微镜是一种先进的成像技术,能够实现细胞或组织的深层观察。它的主要特点是使用双光子激发来产生荧光,从而实现对生物样品的高分辨率成像。双光子显微镜的工作原理是利用激光的脉冲宽度极窄的特性,将高能激光束聚焦到生物样品中,激发出荧光。这个过程需要使用一个特殊的双光子激发源,它能够将一个光子转换为两个光子,其中一个光子用于激发荧光,另一个光子则用于成像。双光子显微镜具有以下优点:高分辨率:由于双光子激发的特性,可以实现对生物样品的高分辨率成像,特别是对于深层组织的观察。穿透深度大:双光子激光的波长较长,能够更好地穿透生物组织,从而实现对深层细胞的观察。荧光寿命长:双光子激发产生的荧光寿命比单光子激发产生的荧光寿命长,这使得双光子显微镜能够更好地区分不同的荧光标记物。减少光毒性:由于双光子激发的能量较低,因此对生物样品的损伤较小,可以减少光毒性。总之,双光子显微镜是一种非常有用的成像技术,可以用于生物学、医学、材料科学等领域的研究。双光子显微镜有这么多优点,那么双光子显微镜有哪些应用呢?美国investigator双光子显微镜分辨率是多少
双光子显微镜的探测器,该怎么选用?进口bruker双光子显微镜成像视野是多少
新一代微型化双光子荧光显微镜体积小,重只2.2克,适于佩戴在小动物头部颅窗上,实时记录数十个神经元、上千个神经突触的动态信号。在大型动物上,还可望实现多探头佩戴、多颅窗不同脑区的长时程观测。相比单光子激发,双光子激发具有良好的光学断层、更深的生物组织穿透等优势,其横向分辨率达到0.65μm,成像质量与商品化大型台式双光子荧光显微镜可相媲美,远优于目前领域内主导的、美国脑科学计划重要团队所研发的微型化宽场显微镜。采用双轴对称高速微机电系统转镜扫描技术,成像帧频已达40Hz(256*256像素),同时具备多区域随机扫描和每秒1万线的线扫描能力。此外,采用自主设计可传导920nm飞秒激光的光子晶体光纤,该系统实现了微型双光子显微镜对脑科学领域较广泛应用的指示神经元活动的荧光探针(如GCaMP6)的有效利用。同时采用柔性光纤束进行荧光信号的接收,解决了动物的活动和行为由于荧光传输光缆拖拽而受到干扰的难题。未来,与光遗传学技术的结合,可望在结构与功能成像的同时,精细地操控神经元和神经回路的活动。进口bruker双光子显微镜成像视野是多少