SCMOS相机 光束分析仪 DMD 光纤束 合束激光器 共焦 拉曼光谱仪 锁相放大器 无掩膜光刻机 高光谱相机
基于受激拉曼散射显微镜的高灵敏度无标记生物医学成像技术背景:因为各种化学键有其特征频率,使得基于红外吸收和拉曼散射的振动显微术可被用作为无标记对比度机制。然而使用长波长的红外显微镜的分辨率不够,使用短激发波长的自发拉曼散射显微镜尽管有高分辨率,但是其灵敏度不够,成像速度不足。相干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)显微镜的灵敏度要高于自发拉曼散射显微镜,但是因为非共振背景的存在,限制了其探测灵敏度。受激拉曼散射(stimulated raman scattering,SRS)于1968年初次观测到,随后在许多光谱研究中得到广 ...
可调谐激光光源的拉曼光谱方案拉曼系统常常利用滤光片将激光束反射到显微物镜中,阻断瑞利散射,并将拉曼信号传输到光谱仪中,长通滤光片是测量斯托克斯分量的常用滤光片。但是随着入射角度的增大,边缘截止波长会出现蓝移,且随着入射角的增加,s和p偏振的边缘移动量不一致,使得他们不适合于共振拉曼谱测量。如下图1a所示,入射角增大到30°时边缘蓝移约20 nm,且s偏振和p偏振表现出了7 nm的分裂,说明不适用于可调谐激发。图1b所示的TLP滤光片可在0-60°范围内偏转并不降低边缘陡度,且在全量程范围内提供OD>6的光密度和90%以上的传输,可调谐波长可覆盖400-1100 nm,很适合于可调谐激光光 ...
拉曼光谱在检测动物乳腺癌中的应用X光是乳腺癌筛查和监测治疗效果的有力工具,但其缺点是有害、痛苦且仅提供形态学信息,而光谱技术被认为是研究乳腺癌的重要方法之一。不过,使用拉曼光谱进行的乳腺癌研究通常仅限于肿瘤和非肿瘤细胞或组织的分类。为了扩大目前乳腺癌拉曼研究的范围,假设在乳腺癌治疗期间,肿瘤中生化成分的变化比形态学变化发生得更早。为了证实该假设,我们从肿瘤组织和正常组织纵向获取拉曼光谱,并试图发现任何可能成为乳腺癌治疗监测因素的显着变化的存在。使用患癌和正常的雌性大鼠来检验假设。为了最大限度地减少测量不同位点的自发荧光,采用了 785 nm 光纤拉曼光谱。光纤拉曼光谱仪由具有 1 根激发光纤( ...
低波数拉曼光谱快速鉴别研究易混淆矿物中药拉曼光谱是一种很有前途的材料鉴别方法,它可以反映样品的指纹特征,对各种化合物的分子内振动或旋转信息非常敏感。拉曼光谱作为传统方法的有效补充,具有快速、无标记、无创伤、无损等特点,是一种很有前途的鉴别易混淆矿物中药的技术。现在,随着技术的进步和滤波光学元件的发展,拉曼光谱的范围已经扩展到低频(200波数)甚至超低频(5波数)。低波数拉曼光谱对材料的弱分子间相互作用、骨架振动和晶格振动非常敏感。特别是这种新的拉曼指纹区更适合于分析固体结构的性质。如下为利用拉曼光谱系统对六种易混淆的矿物中药的低波数拉曼光谱进行了测量。这些矿物中药分别是Gypsum,Ophic ...
甲酮晶体低频拉曼光谱的影响获得低频拉曼光谱及其温度依赖性的信息。研究温度对4BrBP三斜晶和单斜晶在10 ~ 300 cm-1、在温度范围60-296 K下的低波数测量影响。用双单色仪(Jobin-Yvon Ramanor U 1000)记录了两种4BrBP晶型的低频拉曼光谱,并配备了标准光子耦合检测装置。光谱是用宝石532二极管泵浦固体激光器记录的。激光器发出的光在光谱的绿色区域在532 nm。激光束功率约为75兆瓦。拉曼光谱记录在封闭毛细管中的粉末晶体上。散射配置。毛细管固定在Oxford Duplex闭路循环低温恒温器中,温度范围为330e60k,精度为±1 K。图1为室温(固体曲线)到 ...
激光激发产生拉曼的特殊效应入射强度在常规光源或激光可获得的正常范围内的拉曼散射本质上是非相干的。但通过适当的调节(称为q开关),红宝石激光器的发射可以在一个非常短的持续时间内(10-8秒的量级)和非常高的峰值功率(高达100兆瓦或更多)的单个“巨型脉冲”中获得。当如此强烈的相干光照射到样品上时,就会观察到全新的现象。正常拉曼效应的量子力学理论变得不充分。受激拉曼效应做同调拉曼散射时,试样同时受两雷射之照射,一作激发用(ωL),一作监控用(ωS),而拉曼散射之强弱可用ωS之增益为测度。这些现象通常被称为受激拉曼效应。在频率vo的大脉冲激励下,样品在一定的Stokes频率vo - v时产生增益,其 ...
拉曼光谱简介当单色光照射到样品上时,光与样品发生某些形式的相互作用。它可以按照一定方式被反射、吸收或者散射。其中出现的散射光可以告诉拉曼光谱学家一些关于样品分子结构的信息。分析散射光的频率(波长)可以发现,其中不仅存在与入射光波长相同的成分(瑞利散射),而且还存在有少量的波长改变了的散射光(斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射),拉曼散射光强度大约是总散射光强度的10-7 。正是这些波长改变了的拉曼散射光能够给我们提供有关样品的化学成分和结构信息.来自分子的散射光有几种成分:瑞利散射、斯托克斯和反斯托克斯拉曼散射.在分子体系中,这些频率主要是位于分子转动、振动以及电子能级跃迁相关的范围内。散射光沿着所 ...
干反斯托克斯拉曼光谱(anti-Stokes Raman spectroscopy, CARS)、双光子荧光、二次谐波生成(second-harmonic generation, SHG)成像等(参见本订阅号前述多光子相关文章,传送门1,传送门2,传送门3)。这些成像方法对指示疾病状况的潜在组织结构和成分敏感。最近,由于诸如通过全息手段控制光场及控制光在复杂介质中的传输等波前整形技术的发展,使得用细的多模光纤作为激光扫描显微内窥镜的探头成为可能。当前不足:多模光纤不能够保持光的偏振态,现有的保持光纤偏振态的方法都很复杂。而使用偏振光可以观测到二阶非线性极化率张量。二阶非线性极化率张量能反映样品 ...
者皆是应用于拉曼测量系统之中的重要光学原件,并主要通过它们实现低波数拉曼测量(Raman shift <30cm-1);以下主要从物理参数方面介绍三者区别:①体布拉格光栅陷波滤光片(BNF)体布拉格光栅通过紫外全息光照射光热折射玻璃而制成的体布拉格光栅滤光片,该布拉格光栅对满足特定角度的单波长光有较高的衍射效率,而且布拉格光栅陷波滤光片为反射式滤光片,高衍射效率带来高反射率;但需要同时满足波长和角度才能实现较为理想的衍射效率;一般应用于低波数拉曼的BNF的衍射效率>99.9%(或理解为OD>3),对于某一单色光的角度相关的半峰宽FWHM≈5mrad,波长选择选择半峰宽FWHM<5 cm-1。图 ...
干反斯托克斯拉曼散射(coherent anti-Stokes Raman scattering,CARS)、二次谐波生成(second harmonic generation,SHG)、双光子激发荧光(two-photon excited fluorescence,TPEF)的多模非线性显微镜,可以实现离体生物样本的分子组成和形态信息的高灵敏和高特异性无创无标记检测(区分恶性组织和良性0组织)。当前不足:完成多模非线性显微镜有以下挑战:(1) 光纤耦合的高功率超快激光源(具有风冷、坚固、紧凑、便携特性);(2) 在长距离上的使用光纤进行超短脉冲激光传输和信号采集,要求具有低损耗;(3) 置于 ...
干反斯托克斯拉曼测量用于确定等离子体纳米腔中少数分子的振动寿命。作者:Lukas A. Jakob, William M. Deacon, ... Jeremy J. Baumberg链接:https://doi.org/10.1364/OPTICA.44148712.标题:超薄等离子体探测器简介:等离子体材料及其使光场strong concentration的能力,为亚衍射极限光子器件的演示提供了诱人的基础。然而,用于现实世界应用的实用且可扩展的等离子体光电子学仍然难以捉摸。在这项工作中,作者设计、生长、制造和描述了单片集成和亚衍射极限厚度的长波红外(8-13um)探测器。作者:Leland ...
的挑战。相干拉曼显微镜是一种非线性显微镜,可探测生物分子的振动光谱。它可以对化学键以极高的特异性进行无标记成像(特异性远高于使用荧光等可行的特异性手段)。这为研究广泛的生物活动(包括代谢活动、神经退行(nerve degeneration)、神经元膜电位和抗生素反应)提供了新的有力手段。当前不足:光损伤严重限制了相干拉曼显微镜的灵敏度和成像速度,为强大的前瞻性应用(如无标记光谱多路复用成像(label-free spectrally multiplexed imaging))带来了障碍。最先进的相干拉曼显微镜已经受到散粒噪声的限制。因此,无法通过改进仪器来克服这个障碍。文章创新点:基于此,澳大 ...
波生成、相干拉曼反斯托克斯散射)可用作对比机制,以提供生物样品的补充信息。在相干非线性显微镜中,信号和散射方向由激发场分布和样品微观结构之间的相互作用产生,因此,定量图像解释需要建模描述。当前不足:现有的基于角谱表示(ASR)计算聚焦点附近的激发场分布,基于格林函数(Green)将非线性响应从聚焦区域传播到探测器平面的模拟策略及已建立的大多数数值模型忽略了焦点附近样品光学异质性引起的场的失真的影响。解决方案:巴黎理工学院的Josephine Morizet和Nicolas Olivier等人将有限差分时域(FDTD)方法(FDTD已被用于模拟宽场、共聚焦、相衬等多种显微镜,还用于计算光通过骨骼 ...
显微镜的白光照明方式显微镜的照明方式按照其照明光束的照射方向,可被分为透射式照明和反射式照明两大类。顾名思义,透射式照明方法可以用来照亮透明或半透明的被检物体,由于载玻片的使用,绝大数生物显微镜属于此类照明法;反射式照明方法可以用来照亮完全不透明的被检样品,光束从样品上方照射,主要应用于金相显微镜或荧光镜检法。1. 透射式照明透射式照明方法按照其光轴方向又分中心照明和斜射照明两种形式:(1) 中心照明:中心照明是最普遍的透射式照明法,其特点是照明光束的中轴与显微镜的光轴同在一条直线上,一般从待观察样品的正下方入射。它又分为临界照明和柯勒照明两种。图1.临界照明临界照明:如上图1,临界照明的光源 ...
射现象可分为拉曼-奈斯(Raman-Nath)衍射和布拉格(Bragg)衍射两种类型。1,拉曼-奈斯衍射当超声频率低,光波的入射方向垂直于超声场的传播方向且声光互作用的长度较短时,声光介质相当于平面光栅,当有光波入射到介质内,光的衍射规律遵循普通相位光栅的衍射定律,就会产生拉曼-奈斯衍射。由于声波长λs 比光波长λ大的多,当光波平行通过介质时,由于不受声波波面的影响,所以介质折射率的变化只影响光波的相位,即光波通过介质折射率大的部分时,光波波阵面将延迟,通过介质折射率小的部分时,光波波阵面将超前,由此导致光波波阵面产生了凹凸,由原来的平面变为一个折皱曲面,同时改变了光的传播方向,如下图所示。在 ...
2(红色)的拉曼光谱(b)典型的MoS2纳米片和上述方法制备的MoS2量子点的紫外-可见光谱(c)上述方法制备的MoS2量子点溶液分别在300nm,320nm,340nm和360nm激发光下的PL光谱上图a 显示了 1T 和 2H MoS2 的典型拉曼振动,这表明通过 n-BuLi 处理和激光烧蚀步骤成功实现了相变。可以看出,1T 相 MoS2 有三种拉曼振动,分别对应J1、J2 和 J3 模式。由于成功相变到2H相,这些具有代表性的1T MoS2 拉曼模式在 MoS2 QDs中没有出现。因此,在 MoS2 QD 的拉曼光谱中只能观察到 E12g 和 A1g 模式(标记为红色)。此外,这两个峰 ...
干反斯托克斯拉曼散射显微镜已成为一种强大的技术,具有许多在生物医学成像、细胞生物学和医学领域的应用。如果泵浦源和斯托克斯场,分别以频率ωp和ωs与拉曼活性分子相互作用,以并且频率Ω=ωp-ωs发生共振,产生频率为ωAS=2ωp-ωs的谐振反斯托克斯信号。这个信号允许对未染色样品进行化学选择性成像。然而,这个信号也有不包含任何特定的化学信息的非共振信号的贡献。这种非共振背景强度取决于采样,非共振信号会使共振信号失真,甚至可以淹没谐振信号 。共振和非共振CARS响应起源于来自三阶磁化率。在外向方向上检测 CARS信号显着降低了非共振型号的贡献,因此提高了检测灵敏度。尽管如此,许多可以避免或消除CA ...
体光放大器和拉曼放大器等多种增益介质来产生多波长,EDFA是常用的方法。然而,为了在室温下实现稳定的多波长工作,必须抑制EDFA的均匀谱线展宽和模式竞争。DMD空间光调制器是可考虑实现功能的器件。图1 DMD微镜阵列中的两个微镜工作方式用DMD在c波段调谐多波长。DMD选择16个波长波段,然后耦合成独立的EDF环,因此波长之间不存在模式竞争。在DMD上的倾斜微镜衍射行为与二维闪耀光栅相似,因此可以通过控制DMD衍射效率来改变这些输出波长之间的功率分布。波长相关的可变光衰减器和光滤光器的DMD性能实验研究发现在没有附加器件的情况下,通过调整DMD反射模式,可以有效地抑制光纤环中的模式竞争、具有波 ...
入进程。原位拉曼测试使用XperRam Compact拉曼光谱仪,激发光波长和能量分别为532nm和0.5mW。多层石墨烯的薄层阻抗在不同的注入偏压下通过另外一个Keithley 2400源表进行测量。由于离子液体注入到了石墨烯层因此红外发射率的调制很清楚。为了进一步表征表面多层石墨烯的注入过程进行了原位拉曼的测试。图1显示了在不同的偏压下的表面石墨烯的拉曼光谱。对于一个赞新的多层石墨烯,此处有三种拉曼模式:D(1321cm-1)、G(1580cm-1)和2D(2688cm-1),和之前所报道的一致。其中D峰表明了石墨烯中的缺陷所在,这可能是由于刻蚀和迁移过程所引起的。对于一个低于2V的注入偏 ...
行大面积生长拉曼光谱的测试采用商用的显微拉曼设备(XperRam),包括一个泵浦固体激光器(波长为532nm),拉曼系统还配备一个激光扫描系统,其空间分辨率为20nm。物镜(Olympus, MPLFLN 40X, NA=0.75)被用于聚焦激光,点的尺寸大约为1um。每个光谱的曝光时间为500ms,入射激光功率为2mW。拉曼光谱已经被广泛用于研究二维材料的振动特性并且定量确定他们的厚度。图1显示了通过CVD的方法在SiO2衬底上合成了单层单畴四方三形状的MoS2薄膜一个区域的拉曼光谱成像。此三方MoS2薄膜的尺寸为~30um。MoS2薄膜的拉曼光谱通过两个主峰进行表征。一个被指认为E_2g^ ...
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