首先,雙光子成像采用波長范圍約在700~1000nm的近紅外光激發(fā),在組織中的散射系數(shù)較小,穿透性很好,因此非常適合厚樣本的觀察。同時,由于是近紅外光激發(fā),也能避免樣品中激發(fā)波長較短的自發(fā)熒光物質(zhì)的干擾,可獲得較強的熒光信號(如下圖)。所以雙光子成像具有較深的穿透力和較小的光毒性。通常在活物腦組織中雙光子顯微鏡有效成像深度可達(dá)200~500μm,能夠較好地進(jìn)行三維成像。雙光子成像的另一大優(yōu)勢在于精確的空間點聚焦性。一般條件下,物質(zhì)只會被單光子激發(fā),只有在光子密度足夠高的情況下,物質(zhì)才會吸收兩個光子從而被激發(fā),所以,雙光子只會在光子密度蕞高的物鏡焦點附近發(fā)生,很少產(chǎn)生焦平面外的雜散光(如下圖)。這種性質(zhì)既提高了成像質(zhì)量,也降低了樣本的光漂白、光損傷區(qū)域?;谶@些優(yōu)勢,使得雙光子顯微鏡非常適合對活細(xì)胞、活組織進(jìn)行長時間在體成像。由于其非侵入性和高分辨率的特點,雙光子顯微鏡成為了研究神經(jīng)科學(xué)、ai癥研究、免疫學(xué)等領(lǐng)域的重要工具。國外bruker雙光子顯微鏡多少錢
WinfriedDenk使用的第1個光源是染料飛秒激光(脈沖寬度100fs,可見光波長630nm)。染料激光雖然實驗室演示可以接受,但是使用起來不方便,所以離商業(yè)化還很遠(yuǎn)。很快雙光子顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)光源變成了飛秒鈦寶石激光器。鈦寶石激光器除了具有固態(tài)光源的優(yōu)點外,還具有近紅外波長調(diào)諧范圍寬,而近紅外比可見光穿透更深,對生物樣品的損傷更小。下圖是Thorlabs的雙光子和三光子顯微鏡配置,鈦寶石飛秒可調(diào)諧激光器位于平臺左側(cè)。從雙光子到三光子科學(xué)家們正在從雙光子顯微鏡轉(zhuǎn)向三光子顯微鏡。1996年,ChrisXu在康奈爾大學(xué)(Denk的導(dǎo)師實驗室)讀博時發(fā)明了三光子顯微鏡。如果雙光子吸收是可行的,那么三光子似乎是自然的發(fā)展方向。三光子成像使用更長的波長,大約1.3和1.7微米,成像深度比雙光子更深。目前錄音大約2.2毫米,人的大腦皮層厚度大約4毫米。與雙光子顯微鏡相比,三光子需要使用更強、更短、重復(fù)率更低的激光脈沖,這是傳統(tǒng)的鈦寶石激光器很難滿足的,但對于摻鐿光纖飛秒光參量放大器,比如我們的Y-Fi光參量放大器(OPA)就非常容易。進(jìn)口2PPLUS雙光子顯微鏡商家雙光子顯微鏡不需要共聚焦細(xì)孔,提高了熒光檢測效率。
配合雙光子激發(fā)技術(shù),激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發(fā)揮功效。那么,什么是雙光子激發(fā)技術(shù)呢?在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收2個長波長的光子使電子躍遷到較高能級,經(jīng)過一個很短的時間后,電子再躍遷回低能級同時放出一個波長為長波長一半的光子(P=h/λ)。利用這個原理,便誕生了雙光子激發(fā)技術(shù)。雙光子顯微鏡使用長波長脈沖激光,通過物鏡匯聚,由于雙光子激發(fā)需要很高的光子密度,而物鏡焦點處的光子密度是比較高的,所以只有在焦點處才能發(fā)生雙光子激發(fā),產(chǎn)生熒光,該點產(chǎn)生的熒光再次穿過物鏡,被光探頭接收,從而達(dá)到逐點掃描的效果。
光學(xué)顯微鏡和電子顯微鏡本質(zhì)的區(qū)別在于,光學(xué)顯微鏡:用的是可見光電子顯微鏡:用的是高頻電子射波有什么區(qū)別,在于一個基本的原理,光的衍射。。。光波是一個有趣的東西,其中有一項,如果物體的體積小于光的波長,光一般可以繞過去,不發(fā)生明顯變化。也就是說,有這個物體和沒這個物體,在這種情況下,光是不會發(fā)生明顯改變的??梢姽獾牟ㄩL(肉眼):380~780納米,也就是,如果比380納米還要小的東西,用光學(xué)顯微鏡,無論你放大多少倍,也是看不見的。因為光繞過去了。。。光的衍射為了克服這個問題,科學(xué)家用波長更短的光去照射物體,也是就被觀測物。比如10納米級的光,這樣,就能看到我們用肉眼無論如何都看不見的東西。這就是電子顯微鏡多說一句,光速是不變的。光速=頻率×波長。波長越短,頻率越大。。頻率越大,光波的能量越大。這就是為什么電子顯微鏡的功率越大,能看到的東西越小。顏色取決于物體能反射光的波長的長短當(dāng)你看到的物體小于較小可見光的波長,那它就是沒有顏色的。。。因為顏色是肉眼對于可見光頻率在大腦中的投影。。。。所以只能把他們統(tǒng)一變?yōu)楹诎?。。。沒有顏色不是透明的意思,它們不是肉眼可見顏色的定義中包含的。雙光子顯微鏡在各領(lǐng)域研究中已有許多成功實例。
TOPTICAFemtoFiberultra920超快光纖激光器是一種易于操作且無需維護的激光系統(tǒng)。其輸出波長為920nm,非常適合常規(guī)熒光基團(如GFP,eGFP,Eosin,GCaMP,CFP,Calcein或者Venus)的雙光子激發(fā)。能給熒光基團提供比較高的峰值功率,常用于神經(jīng)科學(xué)和其他與激光有關(guān)的生物光子學(xué)學(xué)科。而且其獨特設(shè)計(制造簡單且經(jīng)濟高效的光源)對雙光子熒光顯微鏡發(fā)展的革新具有潛在的可能。在雙光子顯微鏡中,峰值功率就是亮度!如果您希望獲得比較好的圖像亮度,那么你就需要短脈沖,高功率,較重要的是需要干凈的時間脈沖形狀。FemtoFiberultra920具有足夠高的輸出功率,較短的脈沖和獨特的Clean-Pulse技術(shù),以及具有相對比較高的峰值功率,使得其在雙光子顯微鏡中可以實現(xiàn)****的亮度,而不會對樣品造成不必要的加熱。FemtoFiberultra920交鑰匙,完全集成的色散補償(可確保樣品處的脈沖較短),內(nèi)置的功率控制,操作直觀以及其堅固而緊湊的設(shè)計,使該系統(tǒng)具有極為友好的用戶體驗,是非線性顯微鏡應(yīng)用的較好解決方案。例如熒光蛋白的雙光子激發(fā)和基于SHG的對比機制。雙光子顯微鏡只有焦平面處才能形成雙光子吸收,而焦平面之外由于光強低無法被發(fā)動,所以雙光子成像更清晰。國內(nèi)ultima雙光子顯微鏡授權(quán)供應(yīng)商
雙光子顯微鏡可以用于局部微蝕鐳射磨皮后的膠原重塑的檢測。國外bruker雙光子顯微鏡多少錢
雙光子的來源:飛秒激光的雙光子吸收理論早在1931年就由諾貝爾獎獲得者M(jìn)ariaGoeppertMayer提出,并在30年后因為激光而得到實驗驗證,但WinfriedDenk用了近30年才發(fā)明了雙光子顯微鏡。要理解雙光子的技術(shù)挑戰(zhàn)和飛秒激光發(fā)揮的重要作用,首先要理解非線性過程。雙光子吸收相當(dāng)于和頻產(chǎn)生的非線性過程,需要極高的電場強度,電場取決于聚焦光斑的大小和激光脈沖寬度。聚焦光斑越小,脈沖寬度越窄,雙光子吸收效率越高。對于衍射極限顯微鏡,聚焦在樣品上的光斑大小只與物鏡NA和激光波長有關(guān),所以關(guān)鍵變量只有激光脈沖寬度?;谝陨戏治?,能夠輸出高重復(fù)率(100MHz)的超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光已經(jīng)成為雙光子顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)激發(fā)光源。這再次顯示了雙光子顯微鏡的優(yōu)勢:雙光子吸收只能在焦平面形成,而在焦平面之外,由于光強較低,無法激發(fā),所以雙光子成像更清晰。國外bruker雙光子顯微鏡多少錢