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高性價比超連續譜激光器用於光片熒光顯微鏡

發布時間:2022-06-02 16:08:00 瀏覽量:3891 作者:David

摘要

光片熒光顯微鏡(LSFM)是一種可以對活體(ti) 標本進行快速且無光毒性3D觀測的強大顯微成像技術,但從(cong) 本質上講,光片顯微鏡通常基於(yu) 熒光技術,研究中的樣品需要被正確標記才能成像。使用低時間相幹的超連續譜激光光源可以減少散射光在光片顯微鏡圖像中固有的散斑,是一種適用於(yu) 無標記結構成像的新型光片成像方式。

正文


高性價(jia) 比超連續譜激光器用於(yu) 光片熒光顯微鏡


光片熒光顯微鏡的優(you) 點


光片熒光顯微鏡(LSFM)是一種可以對活體(ti) 標本進行快速且無光毒性3D觀測的強大顯微成像技術。LSFM技術將寬場成像的速度與(yu) 適度的光學切片和低光漂白特點相結合,因此也被稱為(wei) 選擇性平麵照明顯微鏡(SPIM),或簡稱為(wei) “光片”。SPIM或LSFM共同的定義(yi) 特征是從(cong) 側(ce) 麵對焦平麵進行平麵照明,在任何給定時間,僅(jin) 對樣品的一小部分進行照明,因此與(yu) 寬場輻射熒光相比,可以較大限度地減少光損傷(shang) 並提供改善信噪比的光學切片。此外由於(yu) 圖像是以寬場(2D平行)方式收集的,因此光片成像比一次僅(jin) 檢測一個(ge) 像素的點掃描共聚焦顯微鏡快得多。


由於(yu) 三個(ge) 關(guan) 鍵特性,光片熒光顯微鏡正成為(wei) 體(ti) 積成像流行的技術之一:

1.激發點被限製在焦平麵附近,光損傷(shang) 被Z小化,生物可以存活更長的時間;

2.容易獲得良好的光學切片,通常接近共聚焦顯微鏡;

3.采集速度非常快,比傳(chuan) 統的共聚焦顯微鏡快幾個(ge) 數量級。


從(cong) 本質上講,光片顯微鏡通常基於(yu) 熒光技術,一般來說,研究中的樣品需要正確標記才能成像。使用彈性散射光可以生成未標記樣本的圖像,但目前主要的障礙是這些圖像通常受到散斑的影響。為(wei) 了解決(jue) 這個(ge) 不便,Pablo Loza-Alvarez, Omar Alarte, David Merino of ICFO-Institut de Ciencies Fotoniques with Diego Battista and Giannis Zacharakis of Foundation for Research and Technology-Hellas使用來自樣本的彈性散射光來生成圖像,以避免對樣品的標記。他們(men) 使用了低時間相幹超連續譜激光光源作為(wei) 一種候選光源,以減少散射光在光片顯微鏡圖像中固有的散斑。


在這項工作中,他們(men) 提出了一種基於(yu) 光片的新型光學裝置,該裝置采用了三種方法來處理彈性散射圖像帶來的散斑,分別是偏振濾波、降低激發光源的時間相幹性和降低光片的空間相幹性,這些策略可以在不依賴熒光標記的前提下使具有挑戰性的生物樣品結構特征的原始光片彈性散射成像成為(wei) 可能。


光片顯微鏡中的偏振和相幹控製


在該實驗中,彈性散射光片顯微鏡的主要部件是來自西班牙FYLA国产黄色在线观看的超連續譜光纖激光器,它發出從(cong) 可見光到紅外光的寬帶光譜。該光源具有非常寬的光譜帶寬,同時,它呈現出非常低的時間相幹性,這對於(yu) 減少圖像中的散斑效應都是非常重要的。對FYLA白色激光選擇500至700nm(140nm FWHM)的波段用於(yu) 光片熒光顯微鏡,可以提供較低的時間相幹性以降低散斑對比度。


圖1:彈性散射光片顯微鏡中偏振和相幹控製的實驗裝置示意圖。圖(a):光片照明光路由一對發射波長分別為(wei) 515nm和638nm的二極管激光器和一個(ge) 超連續譜激光器(SCL)組成。激光束在進入顯微鏡之前被放大10倍。P1是一個(ge) 半波片(HWP),它在通過柱麵透鏡(CL)、振鏡(GM)和照明物鏡(OBJill)之前控製三束光束的偏振。GM掃描OBJill瞳孔處的光束,在樣品平麵上產(chan) 生一個(ge) 旋轉的光片。樣品保存在裝滿水的定製浸沒室(C)中。檢測係統由一個(ge) 0.5N.A.物鏡(OBJdet)、一個(ge) 200mm管透鏡(總放大倍率為(wei) 20X)和一個(ge) 偏振器(P2)組成。圖(b):FYLA激光器在500-700nm(140nmFWHM)波段的發射光譜,紅色垂直波段為(wei) 紅色二極管激光器的帶寬(1.2nm)。圖(c):靠近照明物鏡(OBJill)的光學設置的細節,說明了旋轉光片方法。FYLA激光片圍繞位於(yu) OBJill工作距離(WD)的軸旋轉,即位於(yu) 樣品平麵的中心


FYLA超連續譜激光是否在LSFM中實現了無標記的結構成像?


以上實驗結果表明,與(yu) 其他光譜帶寬較窄的光源相比,Iceblink超連續譜光源對LSM圖像的散斑貢獻較低,從(cong) 而可以總結出彈性散射光片顯微鏡是一種適用於(yu) 無標記結構成像的新型光片成像方式。為(wei) 了提高此配置中的成像質量,他們(men) 還建議實施:1、偏振控製,可實現對比度選擇性並消除基板背。2、時間和空間相幹性降低,可以從(cong) 散斑噪聲中提取內(nei) 源性內(nei) 在對比度。


以這種方式實施,彈性散射光片成像為(wei) 標準LSFM實驗提供了有用的補充結構信息,如MCTS樣品所示。此外,它有可能類似於(yu) 組織切片但以非破壞性方式提供樣品的相關(guan) 形態學細節。Z後,彈性散射光片顯微鏡是一種很有前途的技術,可以進行新的有趣的實驗,例如,在受低信噪比限製的国产成人在线观看免费网站中替代LSFM,例如功能成像或快速體(ti) 積結構成像。


圖2:使用彈性散射光片顯微鏡係統獲得的線蟲頭部圖像。a)使用FYLA光源的蠕蟲頭部3D圖像堆棧的Z大強度投影(圖像尺寸為(wei) 230×110μm)。b)是使用FYLA Iceblink光源獲得的(a)平麵之一的細節(圖像為(wei) 80×40μm)。c)是使用488nmCW二極管激光器獲得的與(yu) (b)相同的圖像(圖像為(wei) 80×40μm)


來源文獻:

Enhanced Light Sheet elastic scattering Microscopy by Using a Supercontinuum Laser.

Diego Di Battista, David Merino, Giannis Zacharakis, Pablo Loza-Alvarez and Omar E. Olarte.


關(guan) 於(yu) 超連續激光器


超連續譜激光器(Supercontinuum Sources)又稱白光激光器。2000年,RANKA等報道了在光子晶體(ti) 光纖中產(chan) 生2倍頻程的超連續譜,超連續譜的產(chan) 生為(wei) 非線性光纖光學領域的研究注入了新的活力。利用光子晶體(ti) 光纖產(chan) 生超連續譜是一種新型的光源,它具有高的輸出功率、平坦的寬帶光譜、高度的空間相幹性(聚焦)等特性,能大提高信噪比、減小測量時問以及加寬光譜測量範圍。光纖超連續譜光源可国产成人在线观看免费网站在光纖衰減測量、幹涉測量儀(yi) 、光相十攝影術、光譜學分析、生物成像、光學頻率梳等領域。


關(guan) 於(yu) Iceblink超連續激光器


Iceblink是一款覆蓋450- 2300nm光譜範圍的超連續光纖激光器,具有超過1W的平均功率和較佳的穩定性(0.5%標準偏差)。它是一種用途廣泛的白光光源,在科學和工業(ye) 領域有著廣泛的国产成人在线观看免费网站,典型国产成人在线观看免费网站包括材料表征、VIS、NIR和IR光譜、單分子光譜和熒光激發的吸收/透射測量。 Iceblink的空間相幹性和寬光譜範圍使其成為(wei) 傳(chuan) 統燈源、單波長激光器、LED和ASE光源的不錯替代品。


圖3:Iceblink超連續激光器實物圖


規格指標:




圖4:Iceblink超連續激光器典型光譜



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