הדמיה כימית מולטיפלקס מבוססת על מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה בפס רחב

הפרוטוקול שלנו מתאר כיצד לבנות מיקרוסקופיית פיזור ראמאן מגורה, המאפשרת מדידה של ספקטרום הרטט של המולקולות בתוך מיקרו-שניות. וכאשר הוא מיושם על הדמיה, הוא יכול לספק מיקרוסקופיה היפרספקטרלית כדי למקם ולכמת את המרכיבים הכימיים של החומר בצורה נטולת תוויות ולא פולשנית. ישנם מספר יישומים של פרוטוקול זה, בעיקר במדעים הביולוגיים והביו-רפואיים.

לדוגמה, כדי להדמיית תאים, או רקמות. ישנם שני אתגרים חשובים לגישה שלנו, המקור האופטי בפס רחב ושרשרת הגילוי. כדי לטפל בראשון, ניתן לרכוש OPR או לבנות אחד בעצמך.

לחלופין, ניתן להשתמש בסופר-יבשת האור הלבן שנוצר בגבישים בתפזורת או בסיבים אופטיים לא ליניאריים. ניתן להתמודד עם האתגר האחרון על ידי סריקה רציפה של כל רכיב ספקטרלי באמצעות פוטודיודה מסחרית וסורק גלבו כדי להתחיל, לחלץ שני מיקרוליטרים מתוך תרחיף מימי של פולימתיל מתקרילט, או מיקרובים PMMA, ולשפוך את התרחיף על החלקת כיסוי מיקרוסקופ. לאחר מכן, יש לחלץ שני מיקרוליטרים מתוך תרחיף מימי של חיידקי פוליסטירן ולשלב אותו עם תרחיף ה-PMMA על החלקת הכיסוי.

ערבבו בעדינות את המתלים עם קצה פיפטה ותנו לו להתייבש במשך 24 שעות. שכבה לבנה של חרוזים תופיע על גבי החלקת הכיסוי כאשר המים מתייבשים. הוסיפו 20 מיקרוליטרים של דימתיל סולפוקסיד ו-20 מיקרוליטרים של שמן זית טהור על גבי החלקת הכיסוי.

ולמרוח לק על קצות החלקת כיסוי המיקרוסקופ השנייה. מניחים את החלקת הכיסוי על התערובת, כאשר הלק פונה כלפי מטה, ומפעילים מספיק לחץ כדי לאטום אותה. תנו לו להתייבש.

כדי לייעל את יעילות המודולציה של קרן סטוקס בעלת הפס הצר. שנה את המרחק בין העדשות F1 ו- F2, ומדוד את הקרן המאופננת באמצעות פוטודיודה. לאחר מכן, הקלט את הפרופיל שלו עם אוסצילוסקופ.

התאם את אורך החלל של המתנד הפרמטרי האופטי באופן כזה שספקטרום משאבת הפס הרחב שנוצר, יחד עם סטוקס הצר ב-1040 ננומטר, יוכלו לייצר ביטול כוונון תדרים בטווח של 2, 800 עד 3, 100 סנטימטרים הופכיים. טווח ספקטרלי זה מכסה את התנודות של אזור המתיחה CH. שלח את משאבת הפס הרחב למדחס מנסרה כדי לפצות על השפעות הפיזור הכלולות במטרה של מיקרוסקופ העירור.

הזן את המשאבה לתוך מנסרה A, דרך הפסגה שלה, והנחה את המשאבה המפוזרת לעבר פסגת המנסרה B.הגדר את כמות הפיזור השלילי הדרושה וקבע את המרחק בין המנסרות בהתאם. השתמש במנסרות חתוכות של ברוסטר, וודא שהקיטוב של קרן המשאבה נמצא בתוך המישורים המשולשים של המנסרות. כדי לייעל את ערכת הגילוי המאוזנת בתוך השורה, הגדר את הציר המהיר של אנכי גביש דו-פרצופי זה, והנח את המשאבה המקוטבת לצלחת YV04 באורך של 13.3 מילימטרים.

לאחר מכן, השתמש בלוחית חצי גל כדי להגדיר את הקיטוב של קרן המשאבה ל -45 מעלות. שלבו את המשאבה ואת קורות הסטוקס עם מראה דיכרואית ויישרו אותן בזהירות עם זוג חורי סיכה פלואורסצנטיים. ודא ששתי הקורות מתפשטות באופן ליניארי.

החלישו את הקורות והכוונו אותן לפוטודיודה מהירה כדי לחפוף אותן באופן זמני. לאחר מכן, הסר את הפוטודיודה. לאחר מכן, מדוד את פרופילי הקרן באמצעות מצלמה מכוילת, והשתמש בכרטיס אינפרא אדום כדי להעריך את הקטרים לפי עיניים.

השתמש בשני טלסקופים. אחד עבור המשאבה והשני עבור קרן סטוקס, ולנסות להתאים את קוטרי הקרן לפתח האחורי של מטרת העירור. לאחר שמתקבל פיזור ראמאן מגורה, או אות SRS, השתמש בטלסקופ שעל קרן המשאבה כדי לשנות את קוטרו, תוך שינוי טווח הריילי שלו, וכתוצאה מכך, נפח האינטראקציה במוקד המיקרוסקופ.

עצור כאשר ה- SRS המרבי מושג. השתמש בפוטודיודה כדי למדוד את עוצמת קרן המשאבה, ועם תגובתיות הפוטודיודה, חישב את ההספק הממוצע הפוגע בשטח הפעיל של הגלאי. כדי למדוד את רעש העוצמה היחסית של הלייזר, נתק את המסנן בעל המעבר הנמוך וחבר את הפלט של פוטודיודה ברוחב פס גבוה לקלט של מגבר נעילה.

אחסן את פלט הנעילה בוולטים מעל שורש ריבועי של הרץ בתדרי דמודולציה שונים והשתמש באחריות לדיודות הצילום כדי להמיר וולטים לוואטים. הנח את המשאבה ואת קרני סטוקס למיקרוסקופ. מקם את הדגימה ומצא אזור ללא חרוזים כדי לעזור ליישר את קרן המשאבה.

לאחר מכן, להפוך את עירור ואיסוף מטרות confocal. שים מסנן קצר כדי להסיר את הסטוקסים המאופננים ולהנחות את קרן המשאבה לדירוג. הניחו עדשה לאחר הדירוג כדי למקד את הקרן המפוזרת על הגלאים.

לצורך זיהוי מאוזן, מדוד את ספקטרום הייחוס ואת העתקי האות המתפשטים לאורך קרן המשאבה. הניחו חריץ קטן, או קשתית, בין הדירוג למפצל קרן מקטב, כדי להבטיח את ההתאמה הספקטרלית בין שני מערכי הפוטודיודה ולסנן את המשאבה המפוזרת באופן מרחבי. צמצם את כל הרכיבים הספקטרליים מלבד אחד של המשאבה כדי למרכז את הקרניים המועברות בגלאי Nth של מערכי הפוטודיודה הייחוס והאותות.

השתמש במראות ההיגוי כדי להתאים את המתאם של ערוצי הזיהוי השונים. כדי להתחיל את המיקרוסקופיה של SRS:אפנון הסטוקס, סרקו את הדגימה, סרקו את הדגימה, ורכשו את העברת המודולציה בספקטרום המשאבה עם ספקטרום ה-DC המתאים לו כדי לקבל את ספקטרום ה-SRS המנורמל מכל פיקסל. הפק מטריצות תלת-ממדיות, ששורותיהן ועמודותיהן מכילות את המיקומים הסרוקים של המדגם.

על כל וקטור אורתוגונלי למישור XY, אחסן ספקטרום SRS. התווה את הריכוז ואת הפרופילים הספקטרליים כדי לרכוש את התמונות הכימיות ואת הספקטרום האופייני של המרכיבים הכימיים של הדגימה. התמונה הייצוגית מציגה את ספקטרום הרעש בעוצמה יחסית של המקורות האופטיים המשמשים בפרוטוקול זה.

מוצג כאן האזור הספקטרלי הטוב ביותר עבור ניסויי SRS. ויסות קרן סטוקס בכל תדר בתוך רצועה זו מבטיח כי ההשפעות של רעש הלייזר על אות ה- SRS יהיו הנמוכות ביותר האפשריות. נתונים מופתיים של הספקטרום הלא מאוזן והמאוזן מוצגים כאן.

השפעות הגילוי המאוזן משפיעות על התוצאות הסופיות של הניסויים. כלומר, המפות הכימיות. התמונות המורכבות בתנאים הלא מאוזנים והמאוזנים מוצגות כאן.

התמונות הייצוגיות מראות ניתוח כימומטרי של נתוני SRS היפרספקטרליים. מרוכב של מפות הריכוז של המרכיבים הכימיים השונים של הדגימה וספקטרום SRS האופייני להם מוצגים כאן. מנתונים אלה ניתן לזהות בקלות את המרכיבים השונים של הדגימה, למשל, שמן זית, פוליסטירן DMSO ופולימתיל מתקרילט.

נכון לעכשיו, הטכניקה שלנו יכולה רק לחקור את מתיחות רטט CH. עם זאת, על ידי אופטימיזציה של המקור האופטי, אותה שרשרת זיהוי תאפשר לנו לחקור את אזור טביעת האצבע האינפורמטיבי יותר המזהה מספר מצבים בבת אחת. שרשרת האיתור שלנו סוללת את הדרך לשילוב של SRS בפס רחב במרפאות, ומציגה טכנולוגיה שתשלים ותשפר את זרימת העבודה ההיסטופתולוגית המסורתית לאבחון רקמות.