تنفيذ مجهر غير خطي يستند إلى تشتت رامان المحفز

في هذه المخطوطة، يتم وصف تنفيذ مجهر رامان المحفز (SRS)، الذي تم الحصول عليه من خلال دمج مجموعة تجريبية SRS مع مجهر المسح الضوئي بالليزر. ويستند المجهر SRS على اثنين من مصادر الليزر femtosecond (FS)، وTi-الياقوت (Ti:Sa) ومتزامنة البصرية مذبذب بارامتري (OPO).

يمكن أن يساعد هذا البروتوكول العلماء المهتمين بالمجهر غير الخطي على فهم المكونات الرئيسية ، والإعداد ، وإجراء المحاذاة للمجهر على أساس تشتت Raman المحفز. المزايا الرئيسية للمجهر SRS هي قدراته على إجراء التصوير خالية من التسمية على أساس التباين الذبذبات والحصول على صورة في بضع ثوان. وقد اتخذت المجهر SRS التصوير خالية من التسمية إلى آفاق جديدة وخاصة دراسات الهياكل البيولوجية المعقدة مثل الدهون، والتي هي أساسية للخلايا والهندسة المعمارية الخلوية.

يتم الكشف عن إشارة SRS كتغيّر صغير في شدة شعاع المسبار ويمكن أن تفسد بالضوضاء. ولذلك فإن الإشارة الدقيقة أمر بالغ الأهمية. للبدء، محاذاة OPO وأشعة الليزر التيتانيوم الياقوت بحيث تصل إلى المجهر على حد سواء.

بعد ذلك، ضع أجهزة استشعار موضع شعاع الليزر في موضعين بين المرآة dichroic واحد ومرآة ستة. يقع الموقف الأول بالقرب من مرآة dichroic واحد والثاني هو على مقربة من مرآة ستة. لكل موضع، استخدم أجهزة الاستشعار للكشف عن إحداثيات X و Y لشعاع OPO.

الأهم من ذلك، التحقق من أن إحداثيات X و Y لشعاع الليزر التيتانيوم الياقوت هي من نفس OPO في كلا الموقفين من أجهزة الاستشعار. إذا ، في بعض المواقف ، والإحداثيات لا تتزامن ، وضبط ميل المرآة المجاورة للتعويض. اتبع هذا الإجراء نفسه لمحاذاة مواقف شعاع التيتانيوم الياقوت فيما يتعلق بـ OPO للمسار بين ستة وسبعة مرآة.

تثبيت مرآة إضافية على جبل الوجه بالتخبط بين المرآة ستة وسبعة والوجه جبل المرآة لتوجيه شعاع في autocorrelator. السلطة على وحدة تحكم autocorrelator، بدء تطبيق البرنامج على الكمبيوتر التحكم فيه، وتعيين المسمار ضبط المسافة شعاع من autocorrelator إلى وضعها الطبيعي في 8.35 ملليمتر. ثم، وقف شعاع التيتانيوم الياقوت والإفراج عن المشروع شعاع OPO من مرآة إضافية إلى مرآة الإدخال من autocorrelator.

حاول ضبط مرآة الإدخال لزيادة إشارة نبض الليزر إلى أقصى حد كما هو موضح هنا. بعد ذلك ، قم بإيقاف شعاع OPO وإطلاق الشعاع ومشروع شعاع التيتانيوم الياقوت من المرآة المثبتة بالتخبط إلى مرآة الإدخال وإلى autocorrelator. كرر ضبط الحزمة الأمثل حتى يتم الحصول على إشارة التصحيح التلقائي، هو موضح هنا.

الآن، تعيين المسمار ضبط مسافة شعاع إلى موقف عبر في 7.30 ملليمتر. حرر كلا الحزم ومسح الخط المتأخر لتتراكب مع الحزمتين. الحصول على إشارة الارتباط المتبادل الناتجة، كما هو موضح هنا.

ثم، الوجه الوجه الوجه بالتخبط التي شنت مرآة بحيث يمكن أن تصل إلى الحزم مرآة سبعة ورئيس المسح الضوئي للمجهر. قم بإزالة المكثف واستخدم زر الهروب لسحب العدسة الذاتية 60x مؤقتًا. ثم تدوير الأنف قطعة لتحريك 60x عدسة ذاتية قبالة المسار البصري.

المقبل، تحميل كاشف إلى الجزء العلوي من المجهر باستخدام جبل الميكانيكية الخارجية. قم بتوصيل خرج الكاشف من خلال فلتر تمرير منخفض 50 أوم بمنظار. الآن، قم بتشغيل المعالج الذي يتحكم في رأس الماسح الضوئي ومشروع شعاع OPO في رأس الماسح الضوئي من المجهر.

راقب إشارة OPO وعظّم الطاقة التي يتم قياسها بواسطة الكاشف باستخدام مترجم XY. ثم قم بتبديل الشعاع من ليزر OPO إلى ليزر التيتانيوم الياقوت وتحقق من أنه تم الحصول على إشارة بالليزر التيتانيوم-الياقوت. وهذا يشير إلى أن كلا الحزمين محاذية بشكل جيد.

الانتهاء من محاذاة شعاع من خلال تناوب مرة أخرى الأنف قطعة لتقديم الذاتية 60x. ثم استخدم زر إعادة التركيز على المجهر لاستعادة التركيز النهائي على عدسة الهدف 60x المجهر. وأخيرا، وضع الهدف، مع تكبير 40x، بدلا من المكثف دون لمس أو إزعاج العينة.

تعيين قوة التيتانيوم الياقوت و OPO الليزر تقاس قبل المجهر إلى 30 مللي واط لكلا الحزم. ثم، تعيين الطول الموجي لليزر OPO إلى قيمة مختلفة، مع ما يتعلق السابقة، بحيث مضخة والتحقيق ليست في صدى مع تردد الذبذبات من الخرز. بعد ذلك، قم بتحرير كل الحزم، بحيث يدخلان المجهر.

تشغيل مترجم محوسب خط تأخير المسح وتسجيل كثافة قياس باستخدام مكبر للصوت قفل في لكل موقف من خط التأخير. انتظر حتى اكتمال المسح الضوئي لخط التأخير. الآن، تعيين الطول الموجي للـ OPO إلى 1076 نانومتر، بحيث المضخة والمسبار في صدى مع تردد الاهتزازات من الخرز.

تشغيل مترجم محوسب خط تأخير المسح وانتظر حتى اكتمال المسح الضوئي خط تأخير. وأخيرا، تعيين موقف شعاع التداخل التي تم الحصول عليها وخط التأخير للحصول على التالي من صور نثر رامان المحفزة. لتحسين التزامن المكاني للحزم ، ابدأ بإيقاف شعاع التيتانيوم الياقوت ، وتقليل قوة OPO إلى ثمانية ملليواط.

بعد ذلك، قم بتوصيل قراءات الكاشف ببطاقة الحصول على البيانات. تشغيل برنامج الحصول على البيانات جنبا إلى جنب مع وحدة التحكم في المسح الضوئي المجهر. عند الانتهاء، قم بحفظ الملف ومعالجة البيانات للحصول على صورة مثل تلك المعروضة هنا.

بعد ذلك، أوقف شعاع OPO وقلل من قوة التيتانيوم الياقوت إلى 2.5 إلى 4.5 مللي واط. قم بتوصيل الكاشف بمكبر الصوت المقفل وقراءاته مع بطاقة الحصول على البيانات. ثم، مرة أخرى تشغيل برنامج الحصول على البيانات جنبا إلى جنب مع وحدة التحكم بالمسح الضوئي المجهر.

عند الانتهاء، قم بحفظ الملف ومعالجة البيانات للحصول على صورة مثل تلك المعروضة هنا. إدخال كومة من المرشحات بين الهدف 40x وdidiode لإزالة نبضات المضخة والحصول على إشارة ستوك فقط. ثم، تعيين إشارة المضخة إلى 810 نانومتر مع تركيز قوة من ثمانية ملليواط.

تعيين إشارة المسبار إلى 1076 نانومتر مع نفس السلطة المركزة من ثمانية مللي واط للتحقيق في السندات الكربون الهيدروجين نموذجية من البوليسترين مع تحول رامان من 3054 السنتيمتر العكسي. قم بتوصيل الكاشف بمكبر الصوت المقفل وقراءة مكبر الصوت ببطاقة الحصول على البيانات. وأخيرا ، تعيين تنسيق بكسل ووقت الحصول على في برنامج المجهر وتشغيله ونظام الحصول على البيانات ، وحفظ ملف المصفوفة بمجرد اكتماله.

يتم عرض مثال القياس من نقطة واحدة من العينة هنا. عندما لا يتداخل الشعاع في الزمان أو المكان ، تكون النتيجة التي تم الحصول عليها خارج الرنين ، حيث تكون سعة الإشارة ، كما تقاس بمكبر للصوت ، صفرًا. غير أن مرحلة هذه الإشارة تقفز بين القيم السلبية والقيم الإيجابية.

إذا تداخلت الحزم في الفضاء، تزداد الإشارة وتصل إلى حدها الأقصى عندما تتداخل الحزم تمامًا في الوقت المناسب، بينما تبدأ المرحلة في تحقيق قيمة ثابتة خلال الوقت الذي تتداخل فيه الحزم. في صورة الإرسال، يتم استخدام شعاع واحد ويتم قياس شدة الحزمة المنقولة من العينة بواسطة الصمام الضوئي. على اليسار، تم الحصول على صورة الإرسال باستخدام OPO، بينما على اليمين، تم الحصول على صورة الإرسال باستخدام التيتانيوم الياقوت.

ويظهر هنا مثال نموذجي لصورة SRS، حيث يتم الإبلاغ عن صور خالية من التسميات من حبات البوليسترين بأ قطرها ثلاثة ميكرومتر. من أجل الحصول على صورة عالية الجودة ، استنادا إلى المجهر SRS ، محاذاة المجهر أمر بالغ الأهمية. ولذلك، يجب تنفيذ جميع الخطوات المشار إليها في البروتوكول بعناية.