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双光子成像

双光子成像

【概要描述】

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  • 发布时间:2020-03-04 13:21
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双光子成像(Two-Photon Imaging)技术以其优越特性被广泛用于活细胞动态三维成像,该技术使得在体外对生物组织进行三维亚微米尺度的研究成为可能。

   

     通常情况下,一个荧光分子或者原子每次只能吸收一个光子,当吸收的光子的能量与基态和激发态之间的能级差相匹配时,激发就发生了,这就是单光子吸收。双光子吸收/激发指的是在强光激发下,分子同时吸收两个光子,从基态跃迁到两倍光子能量的激发态的过程。两个光子可以是相同波长的,也可以是不同波长的,但必须是同时吸收(两个光子到达被激发分子的时间间隔小于1飞秒)。双光子激发分子属于三阶非线性光学(NLO)现象,在强度足以与分子内部电场强度想当的激光作用下,才能表现出来。高光密度条件下,两个长波长的光子被荧光分子吸收、激发荧光分子发射出较短波长的光子。也可以理解为分子或原子通过一个虚中间态(寿命只有激发态的约千万分之一)同时吸收两个光子达到激发态。

 

双光子技术在生物显影、生物荧光探针等方面的优势:

(1)生物内源分子的双光子吸收截面大都很小,故而能够实现暗场成像,背景干扰很小;由于激发光波长、发射光波长的波长差异大,减小了激发光对发射光检测的干扰,有效减小了检测背景、提高了信噪比。

(2)长波激发,短波发射。长波的红外光不容易被细胞散射,对样品的穿透深度更深,可以用于检测更厚的样品;而且,长波光源对生物体的光损伤也较小。被吸收的长波长光子,其波长为荧光分子单光子激发光波长的两倍。这样对于需要紫外激发光单光子激发的荧光分子,可以由近红外甚至红外光波长范围内的双光子激发。因此双光子技术可以大大减弱活体样品检测中的光毒性。

(3)双光子激发只在高光密度条件下发生,使用激光聚焦激发,可以使发生较强荧光的区域的体积大小仅为λ的3次方,吸收截面很小,从而可以达到很高的空间分辨率,光漂白区域也很小。

     双光子成像的图像质量很大程度上取决于激发光的峰值功率。峰值功率取决于脉冲宽度、重复频率以及单脉冲能量。诺派激光的Rainbow系列超快光纤激光器实现飞秒输出,具有较短的启动时间,稳定的脉冲输出特性。该系列产品基于全光纤结构,产品稳定,维护方便。每台产品出厂前都进行了万次锁模的测试,极大的保证了产品的长期可靠性

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