首先,雙光子成像采用波長范圍約在700~1000nm的近紅外光激發,在組織中的散射系數較小,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,也能避免樣品中激發波長較短的自發熒光物質的干擾,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200~500μm,能夠較好地進行三維成像。雙光子成像的另一大優勢在于精確的空間點聚焦性。一般條件下,物質只會被單光子激發,只有在光子密度足夠高的情況下,物質才會吸收兩個光子從而被激發,所以,雙光子只會在光子密度蕞高的物鏡焦點附近發生,很少產生焦平面外的雜散光(如下圖)。這種性質既提高了成像質量,也降低了樣本的光漂白、光損傷區域。基于這些優勢,使得雙光子顯微鏡非常適合對活細胞、活組織進行長時間在體成像。雙光子顯微鏡的探測器,該怎么選用?國外2PPLUS雙光子顯微鏡掃描深度
在傳統寬場顯微鏡中,來自標本不同縱深的光線都可投射到同一焦平面(感光元件)上,所以其成像是整個樣品的重疊像,沒有縱向分辨能力。單光子激光共聚焦顯微鏡用針空有效濾除了雜散光,分辨率有了本質上的提高,擁有了對樣品的特定焦平面精細成像的能力,可以進行三維成像、動態成像等。然而,針空在濾除雜散光的同時也將大部分來自焦平面的熒光濾除了,只有很弱的熒光到達檢測器。若要提高信號強度,需要加大激發光功率,這又會導致對活細胞的光毒性和熒光分子的光漂白增加。雙光子顯微鏡蕞大的優勢來源于其雙光子光源的非線性光學效應,與單光子共聚焦顯微鏡蕞大的不同在于無須使用針空限制光學散射,其具體優勢如下所述。國外熒光激光雙光子顯微鏡價位雙光子顯微鏡廠家就找滔博生物。
在高光子密度的情況下,熒光分子可以同時吸收兩個長波長的光子,然后發射出一個波長較短的光子,其效果和使用一個波長為長波長一半的光子去激發熒光分子是相同的(如下圖)。如煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NADH),在單光子激發時,在波長為350nm光的激發下發出450nm熒光;而在雙光子激發時,可采用750nm的激發光得到450nm熒光。由于雙光子激發需要很高的光子密度,為了不損傷細胞,雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器。這種激光器發出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,從而可以減少光漂白和光毒性帶來的不利影響。
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MariaGoeppertMayer提出,并在30年后因為激光而得到實驗驗證,但WinfriedDenk用了近30年才發明了雙光子顯微鏡。要理解雙光子的技術挑戰和飛秒激光發揮的重要作用,首先要理解非線性過程。雙光子吸收相當于和頻產生的非線性過程,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,所以關鍵變量只有激光脈沖寬度。基于以上分析,能夠輸出高重復率(100MHz)的超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光已經成為雙光子顯微鏡的標準激發光源。這再次顯示了雙光子顯微鏡的優勢: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,所以雙光子成像更清晰。雙光子顯微鏡將得到更大的發展與更廣的應用。
而配合了雙光子激發技術,激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發揮功效。那么,什么是雙光子激發技術呢?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技術。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生雙光子激發,產生熒光,該點產生的熒光再穿過物鏡,從而被光探頭接收,從而達到逐點掃描的效果。雙光子顯微鏡能夠進行光裂解、光轉染和光損傷等光學操縱。雙光子顯微鏡的原理
微型雙光子顯微鏡的優勢是。國外2PPLUS雙光子顯微鏡掃描深度
而配合了雙光子激發技術,激光共聚掃描顯微鏡則能更好得發揮功效。那么,什么是雙光子激發技術呢?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技術。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生雙光子激發,產生熒光,該點產生的熒光再穿過物鏡,被光探頭接收,從而達到逐點掃描的效果。國外2PPLUS雙光子顯微鏡掃描深度