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美國bruker多光子顯微鏡多光子激發

來源: 發布時間:2024-12-17

雙光子熒光顯微成像主要有以下優點∶a.光損傷小∶雙光子熒光顯微鏡使用可見光或近紅外光作為激發光,對細胞和組織的光損傷很小,適合于長時間的研究;b.穿透能力強∶相對于紫外光,可見光或近紅外光具有很強的穿透性,可以對生物樣品進行深層次的研究;c.高分辨率∶由于雙光子吸收截面很小P,只有在焦平面很小的區域內可以激發出熒光,雙光子吸收局限于焦點處的體積約為λ范圍內;d.漂白區域很小,焦點以外不發生漂白現象。e.熒光收集率高。與共聚焦成像相比,雙光子成像不需要光學濾波器,提高了熒光收集率。收集效率提高直接導致圖像對比度提高。f.對探測光路的要求低。由于激發光與發射熒光的波長差值加大以及自發的三維濾波效果,多光子顯微鏡對光路收集系統的要求比單光子共焦顯微鏡低得多,光學系統相對簡單。g.適合多標記復合測量。許多染料熒光探針的多光子激發光譜要比單光子激發譜寬闊,這樣,可以利用單一波長的激發光同時激發多種染料,從而得到同一生命現象中的不同信息,便于相互對照、補充。多光子顯微鏡已經被生物學家普遍的運用于實驗中。美國bruker多光子顯微鏡多光子激發

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使用基因編碼的熒光探針可以在突觸和細胞分辨率下監測體內神經元信號,這是揭示動物神經活動復雜機制的關鍵。使用雙光子顯微鏡(2PM)可以以亞細胞分辨率對鈣離子傳感器和谷氨酸傳感器成像,從而測量不透明大腦深處的活動;成像膜電壓變化能直接反映神經元活動,但神經元活動的速度對于常規的2PM來說太快。目前電壓成像主要通過寬場顯微鏡實現,但它的空間分辨率較差并且于淺層深度。因此要在不透明的大腦中以高空間分辨率對膜電壓變化進行成像,需要明顯提高2PM的成像速率。美國嚙齒類多光子顯微鏡層析成像帶寬足以覆蓋鈦藍寶石激光器的可調諧范圍和用于多光子顯微鏡的許多其它激光器的典型中心頻率。

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基于多光子顯微鏡的神經成像技術原理:多光子顯微鏡可用于深度成像和三維成像,因此可用于拍攝不透明的厚樣品。目前主要使用的多光子顯微鏡包括雙光子顯微鏡和三光子顯微鏡。雙光子顯微鏡的結構與共焦類似,區別在于:1)雙光子顯微鏡的激發光波長比共焦長,能量較低,但穿透能力較強;2)雙光子顯微鏡沒有小孔,提高了檢測效率;3)雙光子顯微鏡成像深度較快提高。那么,為什么雙光子能具有共焦顯微鏡所沒有的優勢呢?原因是它采用雙光子激發方式。使用波長較長的激發光子,光子的能量較低,因此電子需要吸收兩個這樣的激發光子才能達到激發態,從而釋放出一個熒光光子。因此,熒光信號的強度與光強的平方成正比。因為焦點處的光強較大,只能在焦點處激發熒光。波長越長,穿透力越強,因此雙光子顯微鏡的成像深度大于共焦顯微鏡。由于兩個光子只在焦點激發熒光,不需要小孔,而是將所有的熒光都收集起來,提高了檢測效率。三光子顯微鏡的原理類似于雙光子顯微鏡,利用三個激發光子可以實現更深的成像深度。由于使用了更長的激發波長,穿透能力更強,成像深度更大。此外,由于較強的非線性效應,熒光信號的強度與光強的立方成正比,因此比雙光子具有更低的非聚焦激發和背景噪聲。

2020年,TonmoyChakraborty等人提出了一種加快2PM軸向掃描速度的方法[2]。在光學顯微鏡中,物鏡或樣品的緩慢軸向掃描速度限制了體積成像的速度。近年來,通過使用遠程聚焦技術或電可調諧透鏡(ETL)已經實現了快速軸向掃描;但是,遠程聚焦中反射鏡的機械驅動會限制軸向掃描速度,ETL會引入球面像差和更高階像差,從而無法進行高分辨率成像。為了克服這些局限性,該組引入了一種新穎的光學設計,能將橫向掃描轉換為可用于高分辨率成像的無球差的軸向掃描。該設計有兩種實現方式,第一種能夠執行離散的軸向掃描,另一種能夠進行連續的軸向掃描。具體裝置如圖3a所示,由兩個垂直臂組成,每個臂中都有一個4F望遠鏡和一個物鏡。遠程聚焦臂包含一個檢流掃描鏡(GSM)和一個空氣物鏡(OBJ1),另一個臂(稱為照明臂)由一個水浸物鏡(OBJ2)構成。將這兩個臂對齊,以使GSM與兩個物鏡的后焦平面共軛。準直的激光束被偏振分束器反射到遠程聚焦臂中,GSM對其進行掃描,進而使得OBJ1產生的激光焦點進行橫向掃描。從產品類型及技術方面來看,正置顯微鏡占據絕大多數市場。

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2020年,JianglaiWu等人提出提高2PM橫向掃描速率的裝置,稱為FACED(free-spaceangular-chirp-enhanceddelay)。圓柱透鏡將激光束一維聚焦,會聚角為Δθ。光束進入到一對幾乎平行的高反射鏡中,其間距為S,偏角為α。經過反射鏡多次反射后,激光脈沖被分成多個傳播方向不同的子脈沖(N=Δθ/α),脈沖間以2S/c的時間延遲(c,光速)回射。FACED模塊輸出處的子脈沖序列可以看作從虛擬光源陣列發出的光,這些子脈沖在中繼到顯微鏡物鏡后形成了一個空間上分離且時間延遲的焦點陣列。然后將該模塊并入具有高速數據采集系統的標準雙光子熒光顯微鏡中。光源是具有1MHz重復頻率的920nm的激光器,通過FACED模塊可產生80個脈沖焦點,其脈沖時間間隔為2ns。這些焦點是虛擬源的圖像,虛擬源越遠,物鏡處的光束尺寸越大,焦點越小。光束沿y軸比x軸能更好地充滿物鏡,從而導致x軸的橫向分辨率為0.82μm,y軸的橫向分辨率為0.35μm。多光子顯微鏡將生物打印結構準確定位和定向到特定的解剖部位,使其能夠在小鼠組織內制造復雜結構。美國嚙齒類多光子顯微鏡層析成像

目前主要使用的多光子顯微鏡包括雙光子顯微鏡和三光子顯微鏡。美國bruker多光子顯微鏡多光子激發

從應用的行業來看,多光子激光掃描顯微鏡主要集中于機構、學校及醫院對生物科學的研究。與此同時,光學玻璃、液晶材料、濾光片、電子元器件等光學材料則組成了上行業。處于中游的多光子激光掃描顯微鏡行業正是受到上下**業的共同影響,才會呈現出目前的市場態勢。2020年,全球多光子激光掃描顯微鏡市場規模達到了,預計2027年將達到,年復合增長率(CAGR)為(2021-2027)。中國市場規模增長快速,2020年,中國多光子激光掃描顯微鏡市場收入達到了,預計2027年將達到,年復合增長率(CAGR)為(2021-2027)。本報告研究“十三五”期間全球及中國市場多光子激光掃描顯微鏡的供給和需求情況,以及“十四五”期間行業發展預測。重點分析全球多光子激光掃描顯微鏡的產能、產量、銷量、收入和增長潛力,歷史數據2016-2020年,預測數據2021-2027年。本文同時著重分析多光子激光掃描顯微鏡行業競爭格局,包括全球市場主要廠商競爭格局和中國本土市場主要廠商競爭格局,重點分析全球主要廠商多光子激光掃描顯微鏡產值、價格和市場份額,全球多光子激光掃描顯微鏡產地分布情況等。美國bruker多光子顯微鏡多光子激發

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