滿足活體生物厚樣品成像需求的平臺——Thorlabs多光子顯微鏡系統

2020-11-24 中國教育裝備採購網

　　Thorlabs的MPM200系列多光子顯微鏡是可以滿足活體生物厚樣品成像需求的平臺。此系統能夠勝任小如生物組織、大如整個活體生物的樣品成像。Thorlabs MPM200多光子顯微鏡能夠為寬場透射光顯微、落射螢光成像和精細多光子技術提供通用的解決方案，從而最精密地還原樣品數據。Thorlabs提供從物鏡到抗振工作檯的全系列產品，使用戶可以根據成像需求和預算構建最理想的系統。

　　Thorlabs多光子顯微鏡產品線具有如下幾個特性

　　光源波長範圍為680-1400nm,掃描速度達到30幀每秒(解析度為512 x 512像素)，採用全視場非退掃描探測器(Non-Descanned Detectors)，支持低放大倍數/高NA的生理學物鏡，可供應雙通道、四通道和四通道預備系統，開發了一套直觀易操作的圖像採集軟體。

　　多光子顯微鏡的原理

　　當兩個或多個光子同時到達螢光團並且其能量總和滿足躍遷能級時就會產生多光子激發效應。當螢光團經過微小的無輻射損耗，躍遷回到基態時，就會發射出一個新的光子。二次和三次諧波產生(分別為SHG和THG)在入射光子同時湮滅並且產生一個能量等於之前光子總和的新光子時才會出現。

　　雙光子激發和二次諧波產生(SHG)都是非線性過程，其信號的產生取決於雷射光強的平方(I2)，而光子激發和三次諧波產生(THG)則與雷射光強的三次方有關(I3)。非線性特性要求聚焦在樣品上衍射極限點的雷射脈衝具有高光子密度，生成的輸出信號絕大部分被限制在物鏡的焦平面上。這樣一來，就可以獲得厚樣品中的光學切片圖像。通過物鏡沿著樣品深度方向進行移動並採集對應的切片圖像，對切片圖像進行三維重構即可得到被測試樣的三維圖象。

圖1 非線性過程圖解

　　Thorlabs多光子顯微鏡系統的組成部分如下作詳細介紹。

　　1.多光子系統

圖2 MPM200-2多光子系統

　　MPM200-2雙通道多光子系統適合生物醫學成像的應用。MPM200系列產品的快速掃描特性使它們可以在更短的時間內採集更多的數據，這樣就可以在整個實驗過程中保持樣品的活性。系統中的兩個高靈敏度非退掃描探測器可以將信號的探測效率最大化，從而具有更深的成像深度並減少對樣品的損傷。其專用的多光子光路使其可以使用多種激發光源和不同廠商生產的高數值孔徑物鏡。

　　MPM200-4在MPM200-2的基礎上增加了兩個光電倍增管來提高成像能力，它們位於透射光探測模塊(TLDM)中的聚光鏡下方。額外的兩個探測通道含有兩個帶全視場採集光學元件的高靈敏度GaAsP光電倍增管。子平臺聚光鏡作為一個對立物鏡，可以採集前向傳播的信號。除了採集螢光信號外，TLDM還可以用來採集二次和三次諧波信號。

　　2.色散補償單元

圖3 色散補償單元及其光路圖

　　Thorlabs多光子顯微鏡系統的色散補償單元基於啁啾鏡技術，用以保持樣品上的雷射脈衝寬度。它的特點是易於嵌入集成，輸入和輸出共線。

　　3.光束調節單元

圖4 光束調節單元及其光路圖

　　光束調節單元的作用是自動控制雷射功率和光束直徑，它可以完全集成於ThorImageLS™軟體中，自動功率線性變化功能用於產生Z軸圖像堆疊，並實現穩定的光學對準。

　　4.生理學平臺與ScienceDesk光學平臺

 

 


 

圖5 生理學平臺和ScienceDesk平臺

　　生理學平臺採用高度可調的U形UltraLight™系列麵包板，可以使觀察者在270°範圍內觀測樣品，它包含顯微鏡平移臺，手動平移臺，電動平移臺和編碼電動平移臺。U型麵包板帶有密封孔以防止滲漏，可容納多種樣品盒。

　　5.Burleigh®微操作控制器


圖6 Burleigh®微操作控制器

　　Burleigh®微操作控制器應用壓電技術實現精確位移，超精密定位無漂移，卓越的穩定性。

　　6.多光子顯微物鏡

圖7 多光子顯微物鏡

　　Thorlabs同時供應一系列特別適合於多光子成像的生理學物鏡。這些水浸式物鏡具有高數值孔徑(NA)和長工作距離(WD)。此外，它們具有更寬的透過範圍和色彩校正範圍。

　　7.透射光探測模塊

圖8 透射光探測模塊

　　Thorlabs多光子顯微鏡的透射光探測模塊提供雙通道的正向傳播信號採集，包括兩個高靈敏度的GaAsP光電倍增管和易於操作的濾光片立方，直接安裝到尼康FN1基座上使用背散光探測器或單獨使用多達四個探測通道，可以進行信號求和。

　　8.ThorImageLS™軟體

　　ThorImageLS™簡易的圖形界面使用戶能夠快速收集和瀏覽數據。軟體能協調外圍控制和圖像採集以獲得最佳數據。採集到的實驗數據可以回放或轉換成影片用於發表和共享。同時，Thorlabs也提供軟體工具開發包和C++、LabVIEW語言函數庫以方便二次開發。

圖9 ThorImageLS™圖像採集軟體界面

　　詳情請參見http://www.thorlabsChina.cn/NewGroupPage9.cfm?ObjectGroup_ID=5309或聯繫Thorlabs的技術部門或發郵件獲得更多信息。 

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