Multimodale niet-lineaire hyperspectrale chemische beeldvorming met behulp van lijnscanning Vibrationele somfrequentiegeneratiemicroscopie

Samenvatting

Er werd een multimodaal, snel hyperspectraal beeldvormingsraamwerk ontwikkeld om breedband vibrationele somfrequentiegeneratie (VSFG)-beelden te verkrijgen, samen met helderveld-, tweede harmonische generatie (SHG)-beeldvormingsmodaliteiten. Omdat de infraroodfrequentie resoneert met moleculaire trillingen, wordt microscopische structurele en mesoscopische morfologische kennis onthuld van symmetrie-toegestane monsters.

Samenvatting

Vibrational sum-frequency generation (VSFG), een niet-lineair optisch signaal van de tweede orde, wordt van oudsher gebruikt om moleculen op grensvlakken te bestuderen als een spectroscopietechniek met een ruimtelijke resolutie van ~100 μm. De spectroscopie is echter niet gevoelig voor de heterogeniteit van een monster. Om mesoscopisch heterogene monsters te bestuderen, hebben we, samen met anderen, de resolutielimiet van VSFG-spectroscopie verlaagd tot ~1 μm-niveau en de VSFG-microscoop geconstrueerd. Deze beeldvormingstechniek kan niet alleen monstermorfologieën oplossen door middel van beeldvorming, maar ook een breedband VSFG-spectrum opnemen op elke pixel van de beelden. Omdat het een niet-lineaire optische techniek van de tweede orde is, maakt de selectieregel de visualisatie mogelijk van niet-centrosymmetrische of chirale zelfgeassembleerde structuren die vaak worden aangetroffen in onder meer biologie, materiaalkunde en bio-engineering. In dit artikel wordt het publiek door een omgekeerd transmissieontwerp geleid dat het mogelijk maakt om niet-gefixeerde monsters in beeld te brengen. Dit werk laat ook zien dat VSFG-microscopie chemisch-specifieke geometrische informatie van individuele zelfgeassembleerde vellen kan oplossen door deze te combineren met een neurale netwerkfunctie-oplosser. Ten slotte bespreken de beelden die zijn verkregen onder helderveld-, SHG- en VSFG-configuraties van verschillende monsters kort de unieke informatie die wordt onthuld door VSFG-beeldvorming.

Inleiding

Vibrationele somfrequentiegeneratie (VSFG), een niet-lineaire optische techniek van de tweede orde^1,2, is op grote schaal gebruikt als spectroscopie-instrument om symmetrie-toegestane monsters chemisch te profileren 3,4,5,6,7,8,9,10,11,12,13^, 14,15,16,17,18,19,20,21,22. Traditioneel wordt VSFG toegepast op grensvlaksystemen 8,9,10,11 (d.w.z. gas-vloeistof, vloeistof-vloeistof, gas-vaste^, vaste-vloeistof), die geen inversiesymmetrie hebben - een vereiste voor VSFG-activiteit. Deze toepassing van VSFG heeft een schat aan moleculaire details opgeleverd van begraven grensvlakken 12,13, configuraties van watermoleculen op grensvlakken 14,15,16,17,18 en chemische soorten op grensvlakken ^19,20,21,22.

Hoewel VSFG krachtig is geweest in het bepalen van moleculaire soorten en configuraties op grensvlakken, is het potentieel ervan voor het meten van moleculaire structuren van materialen zonder inversiecentra niet vervuld. Dit komt deels omdat de materialen heterogeen kunnen zijn in hun chemische omgeving, samenstellingen en geometrische rangschikking, en een traditionele VSFG-spectrometer heeft een groot verlichtingsgebied in de orde van grootte van 100 μm². Traditionele VSFG-spectroscopie rapporteert dus over ensemble-gemiddelde informatie van het monster over een typisch verlichtingsgebied van 100 μm². Dit ensemblemiddeling kan leiden tot signaalannuleringen tussen goed geordende domeinen met tegengestelde oriëntaties en verkeerde karakterisering van lokale heterogeniteiten 15,20,23,24.

Met vooruitgang op het gebied van hoge numerieke apertuur (NA), reflecterende microscoopobjectieven (Schwarzschild- en Cassegrain-geometrieën), die bijna vrij zijn van chromatische aberraties, kan de focusgrootte van de twee bundels in VSFG-experimenten worden verkleind van 100 μm2 tot 1-2^μm2 en in sommige gevallen submicron²⁵. Met inbegrip van deze technologische vooruitgang hebben onze groep en anderen VSFG ontwikkeld tot een microscopieplatform 20,23,26,27,28,29,30,31,32,33,34,35,36. Onlangs hebben we een omgekeerde optische lay-out en breedbanddetectieschema³⁷ geïmplementeerd, dat een naadloze verzameling van multimodale beelden mogelijk maakt (VSFG, tweede harmonische generatie (SHG) en optisch helderveld). De multimodale beeldvorming maakt een snelle inspectie van monsters mogelijk met behulp van optische beeldvorming, het correleren van verschillende soorten beelden en het lokaliseren van signaalposities op de monsterbeelden. Met de achromatische verlichtingsoptiek en de keuze van de gepulseerde laserverlichtingsbron, maakt dit optische platform een toekomstige naadloze integratie mogelijk van aanvullende technieken zoals fluorescentiemicroscopie³⁸ en Raman-microscopie, onder andere.

In deze nieuwe opstelling zijn monsters zoals hiërarchische organisaties en een klasse van moleculaire zelfassemblages (MSA's) bestudeerd. Deze materialen omvatten collageen en biomimetica, waarbij zowel de chemische samenstelling als de geometrische organisatie belangrijk zijn voor de uiteindelijke functie van het materiaal. Omdat VSFG een niet-lineair optisch signaal van de tweede orde is, is het specifiek gevoelig voor intermoleculaire arrangementen^39,40, zoals intermoleculaire afstand of draaihoeken^, waardoor het een ideaal hulpmiddel is voor het onthullen van zowel chemische samenstellingen als moleculaire arrangementen. Dit werk beschrijft de VSFG-, SHG- en helderveldmodaliteiten van het kerninstrument, bestaande uit een met ytterbium gedoteerde holte solid-state laser die een optische parametrische versterker (OPA) pompt, een zelfgebouwde multimodale omgekeerde microscoop en monochromatorfrequentieanalysator gekoppeld aan een tweedimensionale detector voor geladen gekoppeld apparaat (CCD)²⁷. Er wordt een stap-voor-stap constructie- en uitlijningsprocedure en een volledige onderdelenlijst van de installatie verstrekt. Een diepgaande analyse van een MSA, waarvan de fundamentele moleculaire subeenheid bestaat uit één molecuul natrium-dodecylsulfaat (SDS), een veel voorkomende oppervlakteactieve stof, en twee moleculen β-cyclodextrine (β-CD), hierin bekend als SDS@2 β-CD, wordt ook als voorbeeld gegeven om te laten zien hoe VSFG molecuulspecifieke geometrische details van georganiseerde materie kan onthullen. Er is ook aangetoond dat chemisch-specifieke geometrische details van de MSA kunnen worden bepaald met een neurale netwerkfunctie-oplosserbenadering.

Protocol

1. Hyperspectrale lijn-aftastende VSFG-microscoop

1. Laser systeem
   1. Gebruik een gepulseerd lasersysteem (zie Materiaaltabel) gecentreerd op 1025 nm ± 5 nm. De laser is ingesteld op 40 W, 200 kHz (200 μJ/puls) met een pulsbreedte van ~290 fs.
      OPMERKING: De exacte herhalingsfrequentie kan variëren, en een laser met een hoge herhalingsfrequentie werkt over het algemeen beter voor deze VSFG-microscoop.
   2. Leid de output van de zaadlaser naar een commerciële optische parametrische versterker (OPA) om een mid-infraroodstraal (MIR) te genereren (zie Tabel met materialen). Stem de MIR af op de frequentie van de rente (Figuur 1A).
      OPMERKING: In de huidige studie is de MIR gecentreerd op 3450 nm ± 85 nm (~2900 ± 72 ^cm-1) met een pulsduur van ~290 fs en pulsenergie van ~6 μJ, die een deel van het -CH_x functionele groepsgebied omvat.
2. Opwaartse conversiestraal
   1. Leid de resterende 1025 nm-bundel van OPA door een Fabry-Perot etalon (zie Tabel met materialen) om een spectraal versmalde opwaartse conversiebundel te produceren met een FWHM van ~4,75 ^cm-1.
   2. Filter de versmalde bundel van 1025 nm ruimtelijk met een saffieren gaatje van 8 μm.
      OPMERKING: De straal van 1025 nm kan worden gevisualiseerd met behulp van een NIR-kaart.
   3. Regel de polarisatie van de 1025 nm-puls met een λ/2-golfplaat (zie Tabel met materialen).
3. MIR-straal
   1. Leid de MIR-straal door een vertragingstrap voor een nauwkeurige controle van de temporele overlapping.
   2. Regel de polarisatie van de MIR met een λ/2-golfplaat.
4. VSFG-microscoop
   1. Overlap ruimtelijk zowel opwaartse conversie als MIR-stralen op een aangepaste dichroïsche spiegel (DM, Figuur 1B) die doorlaatbaar is voor MIR en reflecterend voor NIR (zie Tabel met materialen). Gebruik twee irissen om de uitlijning te begeleiden: één direct na de DM en één aan het uiteinde. Gebruik een vermogensmeter achter de iris om te bepalen of MIR gecentreerd is en gebruik een NIR-kaart om NIR-posities te lokaliseren.
      OPMERKING: Na de overlapping kan de NIR-straal worden gebruikt om beide liggers te geleiden.
   2. Richt de overlappende bundels op een omgekeerde microscoop met een geïntegreerde 325 Hz eenassige resonantiestraalscanner (gemonteerd op een geïntegreerde scanner met twee standen (I2PS), figuur 1B) (zie materiaaltabel).
      NOTITIE: De resonantiescanner projecteert een lijn van de twee overlappende bundels op de achterste opening van het condensorobjectief. Het is gemonteerd op een schuifregelaar die de naadloze herconfiguratie tussen VSFG/SHG- en helderveldmodaliteiten mogelijk maakt.
   3. Richt de twee ruimtelijk overlappende stralen op het monster met een zuiver reflecterend Schwarzschild-objectief (SO, figuur 1B,D) (zie tabel met materialen).
   4. Verzamel het VSFG-signaal dat door het monster wordt gegenereerd met een oneindig gecorrigeerd brekingsobjectief (RO, figuur 1B,D) (zie tabel met materialen).
   5. Leid het gecollimeerde output VSFG-signaal door een lineaire polarisator en vervolgens door een telecentrisch buislenssysteem dat bestaat uit twee f = 60 mm brandpuntslenzen (TL1 en TL2, figuur 1B,C) (zie materiaaltabel).
      NOTITIE: Het vergrote beeld van de buislenzen wordt gevormd bij de ingangsspleet van de monochromator (MC, Figuur 1B,C), en de ruimtelijke/frequentieopgeloste gegevens worden gedetecteerd op een tweedimensionale CCD-detector (CCD, Figuur 1B).
5. SHG-modus
   1. Om over te schakelen naar SHG-beeldvorming, blokkeert u de IR-straal en draait u het rooster van de spectrograaf tot 501.5 nm om het SHG-signaal in beeld te brengen.
6. Helderveld-modus
   1. Om over te schakelen naar optische beeldvorming met helder veld, schakelt u de witlichtbron in (zie Materiaaltabel). Verplaats de geïntegreerde schuifregelaar (I2PS, Figuur 1B) om helderveldbeelden te verzamelen in de tegengestelde voortplantingsrichting, waarbij het beeldobjectief (RO) fungeert als condensor en het condensorobjectief (SO) als beeldobjectief.
   2. Vorm een beeld van de gecollimeerde output van het brekingsobjectief op het sensorvlak van een RGB-helderveldcamera met behulp van een in de handel verkrijgbaar buislenssysteem (zie Tabel met materialen).

Figuur 1: Multimodale hyperspectrale VSFG-microscoop. (EEN) Bovenaanzicht van de kernopstelling. Een pomplaser van 1025 nm werd naar een OPA gestuurd om een afstembare mid-IR-puls te genereren. De resterende 1025 nm werd vaak versmald door een etalon (E) en ruimtelijk gefilterd tot een Gaussiaanse bundel door een ruimtelijk filter (SFG). Mid-IR en 1025 nm bundels worden ruimtelijk overlapt op een aangepaste dichroïsche spiegel (DM) en door de omgekeerde microscoop geleid (boxed gebied in A). (B) De twee bundels worden naar een 325 Hz resonantiebundelscanner gestuurd die is gemonteerd op een geïntegreerde schuifregelaar met 2 standen (I2PS), waardoor naadloos kan worden geschakeld tussen helderveld- en niet-lineaire optische modaliteiten. Het microscoopplatform is uitgerust met een reflecterend op oneindig gecorrigeerd Schwarzschild-objectief (SO) dat als condensator fungeert en een op breking gebaseerd oneindig gecorrigeerd beeldvormingsobjectief (RO) dat op een verticale nanopositionering (VNP) z-astrap is gemonteerd. De SO focust de lijn van inkomende bundels die de resonantiestraalscanner op het monster reflecteert, terwijl de RO het VSFG-lijngedeelte van signalen verzamelt. Het is belangrijk om de positie van de z-as van de RO nauwkeurig te regelen met een nauwkeurigheid van 1 μm om ervoor te zorgen dat het monster zich in de beste brandpuntstoestand bevindt voor beeldvorming van hoge kwaliteit. De gecollimeerde lijn van het VSFG-signaal wordt vervolgens naar een buislenssysteem geleid dat bestaat uit 2 buislenzen (TL1 en TL2), die een vergroot beeld vormen bij de ingangsspleet van de monochromator (MC). De frequentie-opgeloste lijn van spectra wordt vervolgens hyperspectraal afgebeeld op een charge-coupled device (CCD). Na het verzamelen van elke hyperspectrale lijn, wordt het monster gescand in de as loodrecht op de scanas van de resonantiestraalscanner met behulp van de NP. Om helderveldbeelden van het monster te verzamelen, wordt de I2PS naar de helderveldpositie verplaatst en wordt een spiegel geïnstalleerd die de witte lichtbron (WLS) onderschept. Licht wordt vervolgens gefocusseerd door de RO en afgebeeld door de SO. Vervolgens wordt een beeld gevormd op het sensorvlak van de helderveldcamera (BC) aan de bovenkant van de omgekeerde microscoop. (C) Gedetailleerd beeld van het optische pad door het buis-lensgebied naar de MC en CCD. (D) Gedetailleerde weergave van het steekproefgebied tussen de mededeling van punten van bezwaar en de RO. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

2. Hyperspectrale microscoopuitlijning en verticale CCD-as ruimtelijke kalibratie

1. Optimaliseer ruwweg de positie van het monstervlak (nano-positioner z-as) met behulp van een standaardmonster van ZnO (1 μm dik) patroonsputtercoating van 15 mm x 15 mm x 0,170 mm ± 0,005 mm dekglaasje en breng het in helderveldfocus met behulp van de helderveldbeeldvormingsmodaliteit.
   NOTITIE: De z-positie van de RO en de uitlijning van het witte licht moeten mogelijk indien nodig worden aangepast. Een representatief beeld van de ZnO op het glaspatroon dat wordt gebruikt voor de kalibratie van de uitlijning is weergegeven in figuur 2.
2. Verplaats de I2PS terug naar de niet-lineaire verlichtingsarm en optimaliseer de monsterhoogte voor de maximale niet-resonante VSFG-intensiteit die wordt gegenereerd door de ZnO-regio's die op de CCD-camera worden waargenomen.
   NOTITIE: De z-positie van de RO moet worden aangepast voor maximale intensiteit. Het kan zijn dat men stap 2.1 en 2.2 een paar keer moet herhalen voordat de optimale hoogte van het monster en RO zijn bereikt.
3. Zet de resonantiestraalscanner aan en verzamel een lijn van de beelden.
4. Verzamel beelden van niet-resonante intensiteit door het monster loodrecht op de richting van de straalscanner te scannen. Neem verticale segmenten van de afbeeldingsgegevens en stel de pixel:micron-verhouding vast. (zie figuur 3 en de bijbehorende legenda).
   OPMERKING: De afgeleide van deze lijnsecties wordt geanalyseerd om de verticale CCD-as pixel:micron-verhouding te produceren die zal worden gebruikt voor toekomstige afbeeldingen.

Figuur 2: Representatieve beeldkwaliteit voor ruwe uitlijning van de helderveldbeeldvormingsmodaliteit van een ZnO-patroon. Klik hier om een grotere versie van deze afbeelding te bekijken.

Figuur 3: Workflow voor kalibratie van verticale assen. Deze figuur illustreert hoe de CCD-pixels kunnen worden geconverteerd naar verticale ruimtelijke dimensies in de eenheid μm. (A) Er wordt een afbeelding verzameld en gereconstrueerd van het dekglaasje met ZnO-patroon. Vervolgens de pixelafstand van de ene tot de andere rand van het patroon (kleine verticale balk in A). Omdat het ZnO-patroonkruis is ontworpen om een breedte van 25 μm te hebben, kan men hier de verhouding tussen fysieke breedte en pixelbreedte gebruiken om de fysieke/pixeldimensieverhouding te berekenen. Een representatief, gekalibreerd beeld op de verticale as wordt weergegeven in (B). (C) Ten slotte wordt een verticale doorsnede genomen zoals aangegeven door de rode lijn. (D) De afgeleide van de verticale schijf wordt genomen om de ruimtelijke resolutie te verkrijgen. De afgeleide van de verticale schijf wordt gebruikt om de ruimtelijke resolutie te verkrijgen. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

3. Hyperspectrale gegevensverzameling

1. Verzamel de spectra van een verticale lijn van de VSFG-signalen op de CCD, waarvan de spectra zijn verspreid langs de horizontale as en ruimtelijke posities worden geregistreerd op de verticale as van de CCD.
   OPMERKING: Dit resulteert in een tweedimensionale gegevensset voor een doorsnede met één regel.
2. Nadat de lijndoorsnede van het monster hyperspectraal is afgebeeld, scant u het monster in de as loodrecht op de lijnscanas met behulp van de driedimensionale nano-positioner (NP, Figuur 1).
   OPMERKING: De 3D-nanopositioner is belangrijk voor hoge precisie en reproduceerbaarheid bij het lokaliseren van monstergebieden (x-y-vlak) en het in focus brengen van het monster (z-as).
3. Itereer tussen stap 3.1 en stap 3.2 om een hyperspectraal beeld van VSFG te verzamelen.

4. Hyperspectrale data-analyse

1. Spectraal demixen van de gegevens met behulp van de MatLab imaging toolbox hyperspectrale imaging library workflow⁴¹.
   OPMERKING: Spectrale ontmenging correleert ruimtelijke locaties met unieke spectra. Matlab-code voor hyperspectrale gegevensanalyse is opgenomen in aanvullend bestand 1.
   1. Maak een 4-dimensionale hyperkubus (x = ruimtelijk, y = ruimtelijk, z = frequentie-afhankelijke intensiteit, ω = frequentie) met behulp van de hyperkubusfunctie in de hyperspectrale beeldvormingsbibliotheek⁴¹ van de Matlab Image Processing Toolbox.
   2. Identificeer het aantal unieke spectra met de functie countEndmembersHFC met een PFA-waarde (Probability of false alarm) van ^10-7.
   3. Identificeer unieke spectra met behulp van de nfindr spectrale ontmengingsfunctie.
   4. Koppel ten slotte met behulp van de sid-functie elke pixel aan een van de unieke spectra die in de vorige stap zijn geïdentificeerd.
      OPMERKING: Aanvullende spectrale ontmengings- en matchingmethoden kunnen worden gedaan met alternatieve functies/algoritmen die worden aangeboden in de MatLab Hyperspectral Imaging Library⁴¹.
2. Pas de somgegevens voor elk geïsoleerd blad aan de Voigt-functie⁴² aan (aanvullend bestand 1).
   OPMERKING: De Lorentz-functie vertegenwoordigt de zuivere homogene lijnvormlimiet, terwijl de Gauss-functie afkomstig is van inhomogene limieten. In werkelijkheid zouden de systemen zich in een combinatie van homogene en inhomogene limieten kunnen bevinden, waarvoor een Voigt-functie nodig is - een gangbare praktijk voor gecondenseerde fasespectroscopie, inclusief VSFG.

5. Geometrische analyse van het monster

1. Bepaal de geometrie van de monsters volgens de in stap 5.2-5.3 beschreven procedure. In dit onderzoek wordt SDS@2 β-CD als voorbeeld gebruikt. Leid de symmetrie-toegestane tensorelementen van χ⁽²⁾ af op basis van de C_7-symmetrie van de moleculaire subeenheid van het SDS@2 β-CD mesobladenmonster.
   OPMERKING: De toegestane symmetrie χ⁽²⁾ is afhankelijk van de symmetrie. Om de toegestane niet-lineaire gevoeligheid van een symmetrie te berekenen, zie referentie⁴³.
2. Pas de Euler-rotatie²⁷ toe om de metingen van het laboratoriumframe te relateren aan het moleculaire frame.
   OPMERKING: In het geval van SDS@2 β-CD leidt de_C7-symmetrie tot acht onafhankelijke vergelijkingen die 8 output (labframe χ(2)) relateren aan 8 input (6 onafhankelijke hyperpolariseerbaarheid β(2), en twee hoeken: Θ, de kantelhoek ten opzichte van het monstervlak van alle vellen, en φ, de rotatie in het vlak van de plaat ⁽Figuur 4⁾). Twee vellen worden gebruikt om de gemeenschappelijke moleculaire uitlijningen van de twee vellen te extraheren. De relaties tussen φ₁ en φ₂ (rotatiehoek in het vlak van de twee platen) kunnen worden geëxtraheerd uit de helderveldbeelden. In het huidige voorbeeld is φ₂ = φ₁ + 60°. Er wordt verondersteld dat alle moleculaire eenheden onder dezelfde hoek staan, dus Θ₁ = Θ₂. Dit resulteert in 11 onbekenden (9 onafhankelijke, waaronder 6 onafhankelijke hyperpolariseerbaarheid β⁽2), Θ 1 en φ₁, en de relatieve dekkingsgraad tussen vellen N, en de twee afhankelijke hoeken_, die φ 2 en Θ₂ zijn) voor 16 bekende (8 labframepolarisaties per vel en twee vellen).
3. Breng het door polarisatie opgeloste laboratoriumframe χ(2) en de hyperpolariseerbaarheid van het moleculaire frame β⁽²⁾ in verband met een neurale netwerkfunctieoplosser.
   OPMERKING: Een gedetailleerde samenvatting van deze aanpak is te vinden in referentie²⁷.
   1. Maak een gelaagd neuraal netwerkmodel in Python⁴⁴met behulp van Keras dat bestaat uit een 200-100-50 knooppuntstructuur en een hyperbolische tangensactiveringsfunctie.
   2. Maak een willekeurig gegenereerde matrix van 100000 x 11 met waarden van β(2), Θ 1, Θ 2, φ₁, φ 2 en N. Bereken het corresponderende labframe 16 χ(2), met behulp van de vergelijking die in _5.2 wordt bepaald door Euler-rotaties.
   3. Gebruik de berekende χ(2)-waarden (in totaal 100.000 bij 16 waarden) als invoer, en leer 11 waarden te voorspellen (β(2), Θ 1, Θ 2, φ₁, φ 2 en N) wanneer 16 χ^(2)-waarden worden opgegeven.
   4. Eenmaal getraind, gebruikt u nog een set van 1000 items met zowel de ingangen als de uitgangen om het getrainde model te testen. De voorspelde output en de werkelijke output moeten een lineair verband vertonen met een helling van 1.
   5. Lever ten slotte de experimenteel gemeten χ(2) van twee vellen (op elk blad wordt 8 χ⁽²⁾ gemeten), en gebruik het getrainde model om de kantelhoek Θ te voorspellen, samen met andere eigenschappen.

Figuur 4: Illustratie van de Euler-transformatie. (A) Illustratie van de Euler-transformatie tussen de laboratoriumcoördinaten (XYZ), tweede-orde gevoeligheid χ(²⁾ en de moleculaire coördinaten (xyz), hyperpolariseerbaarheid β_ijk. z-y'-z'' Euler-rotatie wordt uitgevoerd op de moleculaire coördinaten, met φ als de rotatiehoek in het vlak, θ als de kantelhoek en ψ als de draaihoek. ψ is geïntegreerd voor willekeurige draaihoeken rond de moleculaire as. φ is niet geïntegreerd omdat alle moleculen onder een bepaalde hoek draaien ten opzichte van het laboratoriumframe om de zelfgeassembleerde platen te vormen. N is de relatieve oppervlaktebedekking van de twee platen. (B) Visualisatie van de gekantelde subeenheden die een blad vormen dat wordt bepaald door de resultaten van het neurale netwerk. Dit cijfer is aangepast ten opzichte van Wagner et ^al.27. Klik hier om een grotere versie van deze figuur te bekijken.

Resultaten

Figuur 5: Moleculaire structuur, morfologie en potentiële oriëntatie van SDS@β-CD. (A) Bovenaanzicht en (B) Zijaanzicht chemische structuur van SDS@β-CD. (C) Representatieve heterogene monsterverdeling van de mesoschaalbladen op het monstervlak. De moleculaire subeenheid kan verschillende oriëntatie...

Discussie

De meest kritische stappen zijn van 1,42 tot 1,44. Het is van cruciaal belang om de objectieflens goed uit te lijnen voor een optische ruimtelijke resolutie. Het is ook belangrijk om het uitgezonden signaal en relais op te vangen en de scanstraal als een lijn bij de ingangsspleten te projecteren. Een goede uitlijning zou de beste resolutie en signaal-ruisverhouding garanderen. Voor een typisch voorbeeld, zoals SDS@2 β-CD 100 μm bij 100 μm vellen, zou een beeld met een goede resolutie (~1 μm resolutie) met een hoge signaa...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
1x Camera Por	Thorlabs	WFA4100	connect a camera to a microscope or optical system
25.0 mm Right-Angle Prism Mirror, Protected Gold	Thorlabs	MRA25-M01	reflect light and produce retroreflection, redirecting light back along its original path
3” Universal Post Holder-5 Pack	Thorlabs	UPH3-P5	hold and support posts of various sizes and configurations
30 mm to 60 mm Cage Plate, 4 mm Thick	Thorlabs	LCP4S	convert between a 30 mm cage system and a 60 mm cage system
500 mm Tall Cerna Body with Epi Arm	Thorlabs	CEA1500	provide the function of enabling top illumination techniques in microscopy
60 mm Cage Mounted Ø50.0 mm Iris	Thorlabs	LCP50S	control the amount of light passing through an optical system
60 mm Cage Mounting Bracket	Thorlabs	LCP01B	mount and position a 60 mm cage system in optical setups
Air spaced Etalon	SLS Optics Ltd.	Customized	generate narrow-band 1030 nm light
Cage Plate Mounting Bracket	Thorlabs	KCB2	hold and adjust mirrors at a precise angle
CCD	Andor Technologies	Newton	2D CCD for frequency and spatial resolution
Collinear Optical Parametric Amplifier	Light Conversion	Orpheus-One-HP	Tunable MID light generator
Copper Chloride	Thermo Fischer Scientific	A16064.30	Self-assembly component
Customized Dichroic Mirror	Newport	Customized	selectively reflects or transmits light based on its wavelength or polarization
Ext to M32 Int Adapter	Thorlabs	SM1A34	provide compatibility and facilitating the connection between components with different thread types
Infinity Corrected Refractive Objective	Zeiss	420150-9900-000	Refractive Objective
Infinity Corrected Schwarzschild Objective	Pike Technologies Inc.	891-0007	Reflective objective
Laser	Carbide, Light-Conversion	C18212	Laser source
M32x0.75 External to Internal RMS	Thorlabs	M32RMSS	adapt or convert the threading size or type of microscope objectives
M32x0.75 External to M27x0.75 Internal Engraving	Thorlabs	M32M27S	adapt or convert the threading size or type of microscope objectives
Manual Mid-Height Condenser Focus Module	Thorlabs	ZFM1030	adjust the focus of an optical element
Monochromator	Andor Technologies	Shamrock 500i	Provides frequency resolution for each line scan
Motorized module with 1" Travel for Edge-Mounted Arms	Thorlabs	ZFM2020	control the vertical positon of the imaging objective
Nanopositioner	Mad City Labs Inc.	MMP3	3D sample stage
Resonant Scanner	EOPC	SC-25	325Hz resonant beam scanner
RGB Color CCD Camera	Thorlabs	DCU224C	Brightfield camera, discontinued but other cameras will work just as well
RGB tube lens	Thorlabs	ITL200	white light collection
Right Angle Kinematic Breadboard	Thorlabs	OPX2400	incorporate a sliding mechanism with two fixed positions
Right Angle Kinematic Mirror Mount, 30 mm	Thorlabs	KCB1	hold and adjust mirrors at a precise angle
Right Angle Kinematic Mirror Mount, 60 mm	Thorlabs	KCB2	hold and adjust mirrors at a precise angle
SM2, 60 mm Cage Arm for Cerna Focusing Stage	Thorlabs	CSA2100	securely mount and position condensers
Snap on Cage Cover for 60 mm Cage, 24 in Long,	Thorlabs	C60L24	enclose and protect the components inside the cage
Sodium dodecyl sulfate	Thermo Fischer Scientific	J63394.AK	Self-assembly component
Three-Chnnale Controller and Knob Box for 1" Cerna Travel Stages	Thorlabs	MCM3001	control ZFM2020
Tube lens	Thorlabs	LA1380-AB - N-BK7	SFG signal collection
Visible LED Set	Thorlabs	WFA1010	provide illumination in imaging setup
Whitelight Source	Thorlabs	WFA1010	Whitelight illumination source for brightfield imaging
WPH05M-1030 - Ø1/2" Zero-Order Half-Wave Plate, Ø1" Mount, 1030 nm	Thorlabs	WPH05M-1030	alter the polarization state of light passing through it
WPLQ05M-3500 - Ø1/2" Mounted Low-Order Quarter-Wave Plate, 3.5 µm	Thorlabs	WPLQ05M-3500	alter the polarization state of light passing through it
X axis Long Travel Steel Extended Contact Slide Stages	Optosigma	TSD-65122CUU	positioning stages that offer extended travel in the horizontal (X) direction
XT95 4in Rail Carrier	Thorlabs	XT95RC4	mount and position optical components
X-Y Axis Translation Stage w/ 360 deg. Rotation	Thorlabs	XYR1	precise movement and positioning of objects in two dimensions, along with the ability to rotate the platform
XY(1/2") Linear Translator with Central SM1 Thru Hole	Thorlabs	XYT1	provide precise movement and positioning in two dimensions
Yb doped Solid State Laser	Light Conversion	CB3-40W	Seed laser
β-Cyclodextrin	Thermo Fischer Scientific	J63161.22	Self-assembly component