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磁光显微镜之激光扫描显微镜图1a说明了这种先jin显微镜的原理。准直和偏振激光束聚焦在试样表面的无限远校正物镜。通过使用精确的XY阶段,样本以类似光栅的方式移动。虽然这一阶段扫描相对较慢(图像的采集时间为数十秒),但它比光束扫描对克尔显微镜更有利,因为它确保了整个扫描过程中的偏振状态以及照射光线束的入射角是恒定的。通过扫描,图像以逐点的方式构建,其横向分辨率基本上由探测激光束的大小决定。采用数值孔径为1.3的100倍油浸物镜,得到的激光光斑尺寸为0.8µm。如果在聚焦到样品上之前,首先通过光束膨胀增大光束直径以完全填满物镜孔径,则聚焦光斑尺寸为0.16µm。图1.a激光扫描克尔显微镜原理。光的 ...
磁光显微镜之宽视场(“常规”)显微镜标准宽视场克尔显微镜是带有应变自由光学反射显微镜,为了允许偏振显微镜。通过应用Köhler照明技术获得均匀照明图像,如图1中的射线图所示。灯聚焦在光圈光圈的平面上,通过场光圈,然后被部分反射平面的玻璃镜面线偏振并向下偏转进入物镜。样品反射后的光被物镜收集,然后再次通过半反射镜。大多数光学显微镜都带有无限远校正物镜,即反射光从每个方位平行束离开物镜并投射到无限远。这些束进入管状透镜形成中间图像,对相机或目镜进行进一步处理。在无限空间中,增加了反射镜、分析仪、补偿器等配件,而不会使图像失真。偏振器和分析仪通常由二向色偏振片制成,但也可以使用栅格偏振器或格兰-汤普 ...
扫描近场光学显微镜反射模式局部磁光克尔效应成像洛伦兹模式透射电子显微镜(TEM)和带极化分析的扫描电子显微镜(SEMPA)可用于高分辨率探测磁畴和磁化。然而,这种方法需要昂贵的电子光学器件和真空条件,这限制了应用范围。在原子力显微镜(atomic force microscopy, AFM)广泛应用于纳米尺度研究的基础上,磁力显微镜(magnetic force microscopy, MFM)可用于磁成像。然而,MFM不能直接测量材料的磁化强度,只能检测表面附近的磁杂散场。此外,为了避免影响TEM和SEMPA中的电子运动,几乎没有施加外磁场。在MFM技术中,外磁场下的测量应谨慎处理,以免磁化 ...
为共聚焦激光扫描显微镜(CLSM),在生命科学领域已经应用了数十年。从眼科到神经科学,共聚焦显微镜支持拯救生命相关的诊断、治疗和研究。如今,共聚焦显微镜的生物医学应用越来越依赖于声光可调滤波器(AOTF)。AOTF技术在精确控制、灵敏性和速度方面均有提升,增强了共聚焦显微镜的多功能性,从而进一步实现了科学创新。随着对更高图像清晰度和灵活性的需求增加,AOTF解决方案可能会变得更加复杂,并需要特定的综合专业技术和功能。AOTF在共聚焦显微镜中的运用与优势声光(AO)器件在共聚焦显微镜中有很多运用。您可以在调制、功率控制、激光切换、激光耦合和分光中找到它们的身影。对于单个扫描头来说,例如徕卡显微系 ...
用于空间和时间分辨研究的克尔-法拉第显微镜的系统双色泵浦探针装置的光源是一个Ti:蓝宝石振荡器,重复频率为80 MHz,脉冲持续时间约为100 fs。中心波长为840nm(红外线)的激光束在BBO晶体中频率翻倍至420nm(蓝光)。基波光束在样品位置的功率高达350mw,作为泵浦光束激发样品。功率约为1mw的倍频波束作为探测波束。图1图1显示了在极性/法拉第(图1a)和纵向(图1b)几何结构中使用的光束路径。在静态测量的情况下,只使用蓝色(探针)光束。对于时间分辨的测量,延迟级用来在泵浦脉冲和探测脉冲之间引入时间延迟。光路50mm的变化允许泵浦和探针光束之间的总时间延迟超过300ps。在通过物 ...
。图1.激光扫描显微镜的光路示意图。给出了奥林巴斯系统的近似焦距(FL)。通过显微镜的光束路径显示了镜镜的两个位置。黑色镜面对应着穿过光学系统中心的红色通道。灰色镜面对应着穿过光学系统边缘的橙色路径。扫描透镜/管透镜系统有双重用途:放大输入激光束以匹配物镜后孔径,并将扫描镜位置成像到后孔径上,以避免光束夹击。尽管这张图只显示了一维扫描,但可以使用靠近第一个扫描镜的第二个扫描镜来扫描正交轴,或者可以在这里所示的配置中使用一个两轴扫描镜。虽然这里显示的是简单的单线态透镜,但一个真正的扫描光学系统是由多元件透镜组成的,以获得色差校正和一个平坦的扫描场。扫描系统由扫描镜、一对中继透镜和物镜组成。中继透 ...
定制的双光子扫描显微镜,飞秒激光作为激发源,一个传统的振镜扫描系统,一个PMT或CCD相机作为探测器(见“材料和方法”部分;我们测试了几种线性DOEs,创建了5、11、16和32个波束的线性阵列,并探索了两种通用的扫描策略,将波束水平或垂直定位,尽管我们也探索了中间位置,如下所示(图2)。实际的扫描扫描总是水平方向,每个波束都有足够的功率诱导样品的双光子激发,如果用作单个激发源,其本身将允许高质量的成像。在水平DOE模式下,在获取单个帧的过程中,用几个小波束激励每个像素,从而有效地增加每个像素的双光子激励量,随着时间的推移而集成(图2,顶部面板,“激励增强”)。这样做的一个后果是由于空间上更大 ...
中的优势激光扫描显微镜,如共聚焦或双光子荧光,通过使生物组织在生理条件下的高分辨率成像成为可能,已经彻底改变了生命科学。激光扫描通常是用一对振镜或声光调制器来完成的。在这些扫描模式中,通过以光栅方式逐点逐行移动激光束来重建图像。这种方法的缺点是时域分辨率受到扫描器有限响应时间的限制。即使有可能提高设备的扫描速度,也会出现一个更基本的限制。为了以更短的每像素停留时间(即光束停留在样品中某一点并从该点收集光信号的时间)来维持足够的荧光信号,通常需要增加激光强度。然而信号采集的速率受到存在的发色团分子的数量和它们被激发的频率的限制。因此即使在完全没有光损伤的情况下,激发强度也不能不断增加以实现更快的 ...
样多聚焦激光扫描显微镜。液晶空间光调制器(LC-SLMs)也通常用于塑造超快激光脉冲和光学系统的像差校正。图2最近的投影显示技术涉及基于微电子机械系统(MEMS)的完全不同的光调制方法。最成功的MEMS显示技术是数字微镜器件(DMD)。这些设备利用微型镜子阵列(像素单位),其反射方向可以通过电子方式单独控制。现代数字投影机利用DMD技术,通过快速切换DMD模式生成视频帧,DMD模式提供光振幅的空间调制,形成单独的彩色通道图像(按顺序生成不同的颜色)。用DMD进行振幅调制已被用于光学领域的各种应用,从单像素压缩传感相机和空间编码荧光光谱成像,到它们作为计算机控制的反射孔的使用许多光学应用集中在亮 ...
PI提供了无扫描显微镜模式的基础,克服了共聚焦方法。量子全光相机有望提供全光成像的优势,主要是超快和免扫描的 3D 成像和重聚焦能 力,其性能是经典相机无法企及的。最先进的全光成像设备能够在单次拍摄中获取多视角 图像.它们的工作原理是基于对给定场景中光的空间分布和传播方向的同时测量。获取 的方向信息转化为快速 3D 成像所需的重聚焦能力、可增加的景深(DOF)和多视角 2D 图像的 并行获取。 在最先进的全光照相机中,方向检测是通过在标准数码相机的主镜头和传感器之间插 入微透镜阵列来实现的。传感器获取复合信息,该复合信息允许识别检测到的光来自 的物点和透镜点。然而,由于结构(使用微透镜阵列)和 ...
经典的双光子扫描显微镜中,飞秒激光束被聚焦到一个衍射有限的光点,并在样品上扫描。发出的荧光被一个光电倍增管接受,其时间信号被映射到相应的像素上,最终形成图像。由于样品被激发,信号是被逐点采集的,这种方法克服了散射组织的广域成像中像素交叉干扰。由于双光子显微镜具有更高的光收集效率、更深的穿透力和更低的光毒性,通常是共焦显微镜的良好替代方案。但双光子显微镜或任何激光扫描显微镜的致命弱点是它缓慢的速度,因为样品是按顺序逐点扫描成像的,这将是对更大的神经元回路活动进行成像的一个基本障碍。有各种扫描方法可用于改善速度,比如XY扫描振镜 (< 10 fps) 或者是共振扫描器 (> 30 fp ...
描(模拟激光扫描显微镜)。成像时,移除校准单元,二向色镜将后向散射回光纤的二次谐波生成信号反射进入光电倍增管进行成像。实验证明:(1)小鼠尾腱上两个区域Ⅰ和Ⅱ的线偏振二次谐波生成成像结果。(a)图从上到下分别是所有偏振角的强度和,成像平面内原纤维的方向箭袋图(quiver plot,以箭头形式表示矢量线的二维矢量图。从箭袋图中可以清楚地看到尾腱中胶原的强烈排列)参数图和 参数图(分别表示原纤维的组织成分和平面外倾斜)。(b)为区域Ⅰ的调制深度图和整个视场内的平均信号强度图(c)和(d)是和在区域Ⅰ和Ⅱ的直方图。刻度尺是5um。DOI:https://doi.org/10.1364/OPTICA ...
像系统的激光扫描显微镜很简单。例如,假设我们设计一个 FOV 为500微米、横向空间分辨率(d) 为 ~1 微米的 MPLSM 系统。给定条件为光源波长为1040 nm (对应于我们的 Yb:KGW 激光振荡器),我们希望选择一个满足所需空间分辨率的物镜,以及一对满足在所需 FOV 上形成图像的中继透镜。首先,让我们根据空间分辨率的要求来选择一个物镜。虽然物镜的特性将在第6节后面详细讨论,但我们注意到,在紧密聚焦激发光的双光子激发下,横向空间分辨率可以用对物体区域中强度分布的高斯拟合来很好地描述。空间分辨率为照明点扩散函数的平方的最大强度的1∕e半径,定义为:其中,λ为照明光的波长,NA为物镜 ...
体多光子激光扫描显微镜、共聚焦激光扫描显微镜和全息相位显微镜;(3)基于散斑的方法,如激光散斑对比成像和多曝光对比成像。基于散斑的方法系统简单,并且能够在临床上以高的时空分辨率进行无标记、宽场CBF成像。在测量速度上,粒子图像测速(PIV)可以利用运动粒子的连续图像来提取平均速度和方向。当前不足:多普勒法虽然可以定量测量,但在高帧率下不能做到宽视场。红细胞法中的激光扫描法是点扫描,测量的血管数量有限,而全息法只适用于薄样品。传统的激光散斑成像方法结果只能提供定性的相对流速,并将血管与其周围组织以大的对比度区分开来,不是定量的。PIV需要示踪剂,限制了其在体内的应用。文章创新点:基于此,韩国光州 ...
的双光子激光扫描显微镜。参考文献:Li, X., Zhang, G., Wu, J.et al.Reinforcing neuron extraction and spike inference in calcium imaging using deep self-supervised denoising.Nat Methods(2021).DOI:https://doi.org/10.1038/s41592-021-01225-0文章创意来源文献:Lehtinen, J. et al. Noise2Noise: learning image restoration without clean ...
。然而,传统扫描显微镜很难应对在毫秒时间尺度上运行的神经元回路的三维结构(因为体积和毫秒采集难以协调)。体积多平面成像仅限于低采样率和低轴向采样密度,因为体素采集最终受到激光脉冲率的限制。空间激发多路复用改进了三维采样,但广泛的多路复用通过背景荧光的积累降低了信噪比(SNR),并加剧了大脑发热。虽然随机存取多光子显微镜允许在三个维度上快速光学访问神经元目标,但该方法在记录行为动物(behaving animals)时受到运动伪影的挑战。随机存取多光子(random-access multiphoton, RAMP)显微镜以不连续的三维栅格扫描中的一系列不相交的感兴趣点 (POI) 为目标,从而 ...
一天内,自动扫描显微镜也可以生成足够大的图像数据,例如包含超过 100,000 个训练图像pathes以稳健地训练模型。在显微镜中使用基于深度学习的方法的一个重要问题是幻觉(hallucination)和伪影的可能性。一般来说,显微镜专家可以识别伪影,因为它们包含看起来不真实的特征。相比之下,幻觉是指无法轻易与样本的“真实”特征区分开来的特征。DNN 可以通过各种物理驱动的约束进行正则化,通过设计它们的训练损失函数以包含物理项;因此,将物理模型和相关约束与基于学习的图像转换相结合,可以为未来的计算显微镜方法形成一种强大的混合方法。我们还相信,基于深度学习的计算显微镜逆问题解决方案将产生更好的正 ...
用自制的激光扫描显微镜向前进行的带有显微镜物镜 (Seiwa PEIR-Plan-50x, NA = 0.6) 和光电倍增管 (PMT, HamamatsuH7422-20) 无需解扫描。PMT 信号用 LIA (Zurich Instruments HF2LI) 在调制频率为 20.25 MHz。对于 FM CARS 测量,使用了如图1所示的 FOPO ,而对于标准 CARS 测量,M1 的反馈路径被机械快门阻挡。为了量化 FM CARS 与标准检测灵敏度相比所实现的增加测量了含有 dDMSO 和水的 CARS 稀释系列。对于该测量,dDMSO 的共振在2125 cm-1和大约 2145cm ...
求,比如激光扫描显微镜,远距离自由空间干涉仪以及激光雷达等。在2018年的重力回溯及气候实验卫星(GRACE)后续任务中,NASA和DLR使用两束激光,在离地球200 km的轨道上搭建了第一个空间激光干涉仪。GRACE干涉仪可以测量宇宙飞船间小于微米级的的距离变化。在建立干涉仪时,激光需要通过五个维度的扫描来捕获目标。类似的扫描在引力波试验,同源自由空间激光通讯,以及量子密钥分发时也会用到。在这个应用指南中,我们将讲述如何使用Moku:Lab任意波形发生器产生复杂的二维扫描图案。在第一部分中,我们将展示如果导入波形,并使用示波器的X-Y模式检测波形。在第二部分中,我们会使用快速控制反射镜系统来 ...
、多光子共焦扫描显微镜,应用自适应光学技术可以校正仪器的静态或激光泵浦放大引入的动态像差,从而提高稳定性、确保探测灵敏度。总之,由于光学仪器在军事、工业、医疗、通讯、测试等领域的广泛应用,而自适应光学技术在提高仪器的性能、抗干扰、稳定性等方面具有独特的作用,伴随系统集成和单元技术的不断发展改进和成熟,成本的不断下降,这门科学技术必将会在军用、民用各个行业有更广阔的发展空间,并创造出社会和经济效益。 ...
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