對兩個遠距離(相距大于1-2 mm)的成像部位,通常使用兩條單獨的路徑進行成像;對于相鄰區(qū)域,通常使用單個物鏡的多光束進行成像。多光束掃描技術(shù)必須特別注意激發(fā)光束之間的串?dāng)_問題,這個問題可以通過事后光源分離方法或時空復(fù)用方法來解決。事后光源分離方法指的是用算法來分離光束消除串?dāng)_;時空復(fù)用方法指的是同時使用多個激發(fā)光束,每個光束的脈沖在時間上延遲,這樣就可以暫時分離被不同光束激發(fā)的單個熒光信號。引入越多路光束就可以對越多的神經(jīng)元進行成像,但是多路光束會導(dǎo)致熒光衰減時間的重疊增加,從而限制了區(qū)分信號源的能力;并且多路復(fù)用對電子設(shè)備的工作速率有很高的要求;大量的光束也需要更高的激光功率來維持近似單光束的信噪比,這會容易導(dǎo)致組織損傷。多光子顯微鏡的分辨率比傳統(tǒng)的單光子共聚焦要低的多。多光子顯微鏡飛秒激光
多光子激光掃描顯微鏡行業(yè)發(fā)展,世界多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)業(yè)主要布局在德國和日本,德國是以徠卡顯微系統(tǒng)和蔡司為,而日本以尼康和奧林巴斯公司為,2020年,上述企業(yè)占據(jù)著世界多光子激光掃描顯微鏡市場 64.44%的市場份額,其發(fā)展戰(zhàn)略左右著多光子激光掃描顯微鏡市場的走向。目前世界市場對多光子激光掃描顯微鏡的需求在增長,中國市場這方面的需求增長更快,未來五年多光子激光掃描顯微鏡市場的發(fā)展在中國將具有很大的發(fā)展?jié)摿?。美國模塊化多光子顯微鏡準(zhǔn)確定位多光子顯微鏡銷售/營銷策略建議。
國內(nèi)顯微鏡制造市場目前斷層嚴(yán)重。目前我國顯微鏡行業(yè)發(fā)展缺乏技術(shù)沉淀,20年以上經(jīng)營積累的企業(yè)十分稀缺,深度精密制造、光學(xué)主要部件設(shè)計及工藝嚴(yán)重制約產(chǎn)業(yè)升級。目前中國顯微鏡中如多光子顯微鏡、共聚焦掃描和電子顯微鏡等主要集中在徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司、尼康、奧林巴斯等國外企業(yè)。國內(nèi)具備生產(chǎn)顯微鏡能力的企業(yè)屈指可數(shù),若國內(nèi)顯微鏡企業(yè)能打破技術(shù)壁壘,切入顯微鏡市場,企業(yè)的生產(chǎn)經(jīng)營將騰躍至一個更高的格局。未來國產(chǎn)多光子激光掃描顯微鏡替代空間大。目前中國使用的多光子激光掃描顯微鏡幾乎被徠卡顯微系統(tǒng)、蔡司、尼康和奧林巴斯壟斷。國內(nèi)有能力開始生產(chǎn)多光子激光掃描顯微鏡的企業(yè)極少,若國內(nèi)能夠制造出高性能、高可靠性的多光子激光掃描顯微鏡,無異是會面臨極大的市場機遇。
雙光子顯微鏡工作原理是將超快的紅外激光脈沖傳輸?shù)綐悠分?,在樣品中與組織或熒光標(biāo)記相互作用,這些組織或熒光標(biāo)記發(fā)出用于創(chuàng)建圖像的信號。雙光子顯微鏡被多用于生物學(xué)研究,因為它能夠產(chǎn)生高分辨率的3-D圖像,深度達1毫米。然而,這些優(yōu)點帶來了有限的成像速度,因為微光條件需要逐點圖像采集和重建的點檢測器。為了加快成像速度,科學(xué)家之前開發(fā)了一種多焦點激光照明方法,該方法使用數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD),這是一種通常用于投影儀的低成本光掃描儀。此前人們認為這些DMD不能與超快激光一起工作。然而現(xiàn)在解決了這個問題,這使得DMD在超快激光應(yīng)用中得以應(yīng)用,這些應(yīng)用包括光束整形、脈沖整形、快速掃描和雙光子成像。DMD在樣品內(nèi)隨機選擇的位置上產(chǎn)生5到30點聚焦激光。 多光子顯微鏡的大多數(shù)補償器都采用棱鏡。
1,光源、光路高度整合通過精密的設(shè)計,將飛秒激光器、掃描振鏡、PMT、濾光片組,甚至是單光子熒光光路全套整合在一個不大的掃描頭(ScanHead)內(nèi),無論掃描頭如何移動,掃描頭內(nèi)的光路都可以保持穩(wěn)定不變,從而實現(xiàn)了超穩(wěn)定、免維護的特點。2,配合多維度、高精度機械控制系統(tǒng)。掃描頭直接架設(shè)在一個多維運動的機械裝置上,可沿任意方向和角度移動掃描頭,方便對動物樣本進行多方位的掃描觀察。而這在常規(guī)方案的多光子顯微鏡上有很大的實現(xiàn)難度,不但需要多個關(guān)節(jié)組合的光路導(dǎo)向機構(gòu),并且在這些關(guān)節(jié)旋轉(zhuǎn)的時候,都冒著極大的光路偏移的風(fēng)險,以至于在使用一段時間后都需要對光路進行再次校準(zhǔn),而這樣的問題在我司上則完全不會發(fā)生。3.一機多能。 多光子顯微鏡作為一種研究微觀結(jié)構(gòu)和功能的技術(shù),在眾多領(lǐng)域得到了普遍的應(yīng)用。嚙齒類多光子顯微鏡配置
多光子顯微鏡技術(shù)的優(yōu)勢如何?又有哪些應(yīng)用?多光子顯微鏡飛秒激光
2020年,TonmoyChakraborty等人提出了一種加快2PM軸向掃描速度的方法[2]。在光學(xué)顯微鏡中,物鏡或樣品的緩慢軸向掃描速度限制了體積成像的速度。近年來,通過使用遠程聚焦技術(shù)或電可調(diào)諧透鏡(ETL)已經(jīng)實現(xiàn)了快速軸向掃描;但是,遠程聚焦中反射鏡的機械驅(qū)動會限制軸向掃描速度,ETL會引入球面像差和更高階像差,從而無法進行高分辨率成像。為了克服這些局限性,該組引入了一種新穎的光學(xué)設(shè)計,能將橫向掃描轉(zhuǎn)換為可用于高分辨率成像的無球差的軸向掃描。該設(shè)計有兩種實現(xiàn)方式,第一種能夠執(zhí)行離散的軸向掃描,另一種能夠進行連續(xù)的軸向掃描。具體裝置如圖3a所示,由兩個垂直臂組成,每個臂中都有一個4F望遠鏡和一個物鏡。遠程聚焦臂包含一個檢流掃描鏡(GSM)和一個空氣物鏡(OBJ1),另一個臂(稱為照明臂)由一個水浸物鏡(OBJ2)構(gòu)成。將這兩個臂對齊,以使GSM與兩個物鏡的后焦平面共軛。準(zhǔn)直的激光束被偏振分束器反射到遠程聚焦臂中,GSM對其進行掃描,進而使得OBJ1產(chǎn)生的激光焦點進行橫向掃描。多光子顯微鏡飛秒激光