在華盛頓大學, 研究人員致力於(yu) 雙色受激拉曼散射(SRS)顯微鏡技術研究開發化學成像工具，用於(yu) 早期癌症檢測和了解神經退行性疾病進展。實驗裝置通常包括多個(ge) 複雜的高性能儀(yi) 器, 用於(yu) 實時雙色 SRS 成像或兩(liang) 個(ge) 相距較遠的拉曼躍遷的同步成像。現在，他們(men) 正在使用Moku:Pro鎖相放大器和多儀(yi) 器並行模式，僅(jin) 通過Moku:Pro一台緊湊的多通道設備進行多種實驗並捕捉低強度的SRS信號。
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Moku:Pro簡化雙色受激拉曼散射顯微鏡實驗
介紹
在華盛頓大學, 研究人員致力於(yu) 雙色受激拉曼散射(SRS)顯微鏡技術研究開發化學成像工具，用於(yu) 早期癌症檢測和了解神經退行性疾病進展。實驗裝置通常包括多個(ge) 複雜的高性能儀(yi) 器, 用於(yu) 實時雙色 SRS 成像或兩(liang) 個(ge) 相距較遠的拉曼躍遷的同步成像。現在，他們(men) 正在使用Moku:Pro鎖相放大器和多儀(yi) 器並行模式，僅(jin) 通過Moku:Pro一台緊湊的多通道設備進行多種實驗並捕捉低強度的SRS信號。
麵臨(lin) 挑戰
SRS是一種相幹拉曼散射過程，可提供具有光譜和空間信息的化學成像。在典型的設置中,它使用兩(liang) 個(ge) 同步脈衝(chong) 激光器, 即泵浦和斯托克斯(圖1), 以相幹地激發分子的振動。為(wei) 了從(cong) 嘈雜的背景中捕捉到非常小的SRS信號, 高頻調製和相敏檢測方法是必要的。
圖1: 檢測到由於(yu) SRS導致的Stokes到泵浦光束的振幅調製轉移。所展示的泵浦光束的重複率為(wei) 80MHz，Stokes光束具有相同的80MHz重複率，但也在20MHz處調製。通過這個(ge) 檢測方案，Δpump被提取出來。
為(wei) 了進行實時雙色SRS成像實驗, 研究人員必須運用正交調製並檢測同相和正交信號分量。“在大多數SRS光譜實驗中, 由於(yu) 激光器總帶寬的限製, 光譜範圍被限製在300 cm-1左右,” 華盛頓大學化學助理教授Dan Fu博士說到。“避免這種情況的一種方法是使用可調諧激光器掃描波長, 但這很慢, 而且對於(yu) 活細胞成像等對時間敏感的實驗來說往往是不夠的。”
為(wei) 了克服這些限製, 華盛頓大學的科研人員使用第三束激光束來同時對兩(liang) 個(ge) 間隔很寬的光譜區域進行成像, 例如一個(ge) 在指紋區域大小(比如. ～1600 cm-1應對酰胺振動)和一個(ge) 在C-H區域大小(比如. ～2900 cm-1應對蛋白質), 但這會(hui) 增加實驗設置的占用空間和複雜性。
圖2：用Moku:Pro多儀(yi) 器並行模式設置在間隔較遠的拉曼轉換處拍攝的HeLa細胞SRS圖像。
解決(jue) 方案
在采用調製傳(chuan) 輸檢測方案的 SRS 顯微鏡實驗中，高質量的鎖相放大器是關(guan) 鍵的硬件組件。Moku:Pro 的鎖相放大器為(wei) SRS 顯微鏡實驗中的自外差信號檢測提供了一種直觀、精確且可靠的解決(jue) 方案，直觀的用戶界麵為(wei) 提取低強度 SRS 信號提供強大的操控性和靈活性。
圖3: Moku:Pro 鎖相放大器的通道配置
Moku:Pro的鎖相放大器可以配置相位偏置,低通濾波器和設定增益用於(yu) 優(you) 化實驗。內(nei) 置的探測點功能可以在調整設置時用於(yu) 實時監測。X和Y輸出均可用於(yu) 雙通道成像。
對於(yu) 三路激光器的情況下, Moku:Pro 多儀(yi) 器並行模式可以配置兩(liang) 個(ge) 鎖相放大器, 將係統簡化為(wei) 一個(ge) 設備而不需要任何妥協。這使得研究人員可以同時拍攝兩(liang) 張波數差較大的 SRS 圖像, 利用一個(ge) Moku:Pro 來處理兩(liang) 個(ge) 光電二極管檢測器信號。
圖4: Moku:Pro 多儀(yi) 器並行模式配置多通道鎖相放大器
圖 4 演示了多儀(yi) 器並行模式配置使用兩(liang) 個(ge) 鎖相放大器用於(yu) 同步 SRS 顯微鏡實驗。對於(yu) 插槽 1 中的鎖相放大器, 輸入 In 1 是第1個(ge) 光電二極管的檢測信號, In 2 是參考信號, 輸出Out 1是發送到外部數據采集卡的信號, Out 3被棄置。對於(yu) 插槽2中的鎖相放大器, In 3是第二個(ge) 光電二極管的檢測信號, In 2再次作為(wei) 參考信號, Out 2是發送到外部數據采集卡的信號, Out 4被棄置。每個(ge) 檢測到的信號(Out 1 和 Out 2)在被發送到數據采集卡之前通過調整它們(men) 各自的相位偏置來zui大化。本例中的插槽 3 和 4 配置了示波器, 但還可以配置為(wei) Moku:Pro中的任意儀(yi) 器功能。
圖5：Moku:Pro在多儀(yi) 器模式下，配置了兩(liang) 個(ge) 鎖相放大器，有三個(ge) 輸入通道和兩(liang) 個(ge) 輸出通道在使用。
結果
Moku:Pro的鎖相放大器為(wei) 眾(zhong) 多SRS顯微鏡實驗提供了出色的解決(jue) 方案。“用戶界麵可以對提取低強度SRS信號進行直觀且強大的控製,僅(jin) 需要使用Moku:Pro的多儀(yi) 器並行模式就能在緊湊的係統上進行複雜的成像實驗,” Fu博士說道。從(cong) 典型的單通道SRS成像到雙通道成像, 甚至是多儀(yi) 器成像, 華盛頓大學的科研人員可以簡化他們(men) 的實驗設置而不用作出妥協。
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