Hyperspectrale beeldvorming als een instrument om optische anisotropie te bestuderen in op Lanthanide gebaseerde moleculaire enkele kristallen

Hyperspectrale beeldvorming maakt het mogelijk spectroscopische informatie te verkrijgen op precieze locaties in een monster. Bijvoorbeeld voor de onthulling van optische anisotropie op een enkel kristalniveau. De generatie van zowel spectrale als ruimtelijke gegevens van een monster maakt een gedetailleerder onderzoek van het monster mogelijk dan mogelijk is door spectroscopie of fluorescentiemicroscopie alleen.

Een groot aantal instelbare parameters die van invloed zijn op de resolutie kan overweldigend lijken op het eerste. Echter, het maken van een checklist kan helpen met het vertrouwd raken met het systeem. Deze techniek vereist handmatige afstemming van de imaging hardware en software manipulatie.

Het is essentieel om beide aspecten visueel te illustreren om te laten zien hoe beide methoden elkaar aanvullen. Het aantonen van de procedure met Nelson Rutajoga zal Emily Rodrigues, post-doctoraat collega in mijn laboratorium. Om de imager configuratie voor hyperspectrale imaging mapping, vanaf de microscoop fase en het volgen van de emissiestraal pad naar de detectoren, laat de positie voor een optische kubus direct naast de optische microscoop vacant en plaats de confocale microscoop optische kubus in die positie die de emissie van het monster door het zichtbare licht pad.

Als u langs het optische pad naar de detector kijkt, plaatst u de zichtbare optische kubus met de dichroic spiegel en filters om de zichtbare emissie naar het detectiepad in zijn positie te leiden. Door het pad naar de detector voort te zetten, plaatst u de confocale pinhole optische kubus in de juiste positie om het licht door het zichtbare lichtdetectiepad te leiden en dit pad te volgen, plaatst u de confocale spectrometer optische kubus in de juiste positie, zodat het uitgezonden licht de detector bereikt. Wanneer alle kubussen op hun plaats zijn, past u handmatig de slitopening van de detector aan de grootte van het geselecteerde gaatje aan.

Selecteer vervolgens in de PHySpec-software het diafragma van het gaatje. Voor hyperspectrale beeldvorming mapping van terbium europium bi-pyrimidine trifluoroacetylacetonaat enkel kristal, handmatig de positie van de 20 keer doelstelling van de optische microscoop onder het monster en druk op de witte knop aan de linkerkant van de microscoop aan te zetten het witte licht. Draai de knop onder de knop om de helderheid aan te passen.

Stel de voorste knop aan de rechterkant van de microscoop in op R om 20% van het signaal naar de camera en 80% van het signaal naar de detector te sturen. Druk op afspelen in het kleurencameravenster van de PHySpec-software om een live-scan te starten. Als het kleurencameravenster een te donker of zwart beeld toont, verhoogt u de belichtingstijd en/of de versterkingswaarde onder het tabblad kleurencamera.

Als de afbeelding te helder is, verlaagt u de belichtingstijd en/of wint u waarde. Om zich op het monster te concentreren, draait u op de knoppen van de microscoop om de afstand tussen de doelstelling in het stadium aan te passen en de breedbandlampluis te openen om UV-excitatie van het monster mogelijk te maken. Draai vervolgens de intensiteitsknop naar de gewenste positie om de intensiteit van de breedbandlampexcitatie te regelen.

Klik op Schaalbalk weergeven/verbergen om een schaalbalk toe te voegen aan het op heldere veld optische microscopiebeeld van het kristal en observeer een afbeelding van het kristal onder UV-volledige of beperkte verlichting. Als u wilt kiezen tussen de beperkte verlichting of een brede veldverlichting, gebruikt u de stick en knoppen om de grootte van het uv-lampveldopening aan te passen. Selecteer onder het tabblad SpectraPro SP 2300 een golflengte om de monsteremissie te observeren en de belichtingstijd van de detector aan te passen.

Als u de hyperspectrale kubus in de sequencer wilt verkrijgen, klikt u plus om een nieuw knooppunt toe te voegen en klikt u op Confocal Imager. Klik op Multi-Spectrum Acquisitie en voer de gewenste X- en Y-positietellingen in, evenals de gewenste stapgrootte. Selecteer de hardwareoptie voor de camerasynchronisatie en voor zichtbare emissietoewijzing en klik op oke.

Klik in de sequencer op de nieuw toegevoegde multispectrumacquisitieregel om het knooppunt te markeren en klik op Afspelen om het geselecteerde knooppunt uit te voeren. Voor analyse van de vastgelegde hyperspectrale beeldvormingsgegevens, bijvoorbeeld voor een spectrale verdeling van een afbeelding, selecteert u in het menu Verwerking Gegevens en Bijsnijden en buigen om de signaal-ruisverhouding van het beeld te verhogen. Voor een emissieintensiteitsprofiel klikt u met de rechtermuisknop op de kubusafbeelding en selecteert u X-profiel maken voor de analyse van één regel.

Sleep om het gebied te selecteren en klik met de rechtermuisknop op het interessegebied. Selecteer Toevoegen aan grafiek. Om de emissie-intensiteit weer te geven als functie van de fysieke positie van het doel.

Het intensiteitsprofiel wordt weergegeven in de nieuwe grafiek. Als u een emissiespectrum van een bepaald gebied van het voorbeeld wilt verkrijgen, houdt u de cursor boven de kubusafbeelding, klikt u met de rechtermuisknop en klikt u op Rechthoekselectie. Sleep en klik om de selectievorm over het gewenste gebied te tekenen.

Klik vervolgens met de rechtermuisknop op het interessegebied en selecteer Selectie toevoegen aan grafiek. Selecteer in het venster Toevoegen aan grafiek de optie Een nieuwe grafiek maken om de emissiespectra van het doel weer te geven en klik op oke. Sla vervolgens het verworven spectrum op voordat u een nieuwe regio selecteert.

Hier wordt een helder veldbeeld weergegeven van een kristal dat is opgenomen na het aanpassen van het monster in de juiste focus. De naaldachtige morfologie van het kristal kan duidelijk worden waargenomen. Hier kunnen beelden van hetzelfde kristal onder UV-opwinding met volledige verlichting of lokaal beperkte verlichting worden waargenomen.

De beperkte verlichting kan worden gebruikt om de effecten van energie of lichtoverdracht in het kristal te onderzoeken die golfgeleiderachtig gedrag kunnen veroorzaken. In dit beeld wordt bijvoorbeeld een sterke emissie gedetecteerd in een punt dat niet direct onder opwinding valt, wat suggereert dat efficiënte energiemigratie plaatsvindt via het kristal. Van de verworven hyperspectrale kubus is het ook mogelijk om de spectrale verdeling in de vorm van een beeld te verkrijgen, die een specifieke golflengte vertegenwoordigt.

Het intensiteitsprofiel van een specifieke emissiegolflengte en de emissiespectra op elke pixel of gebied van de verworven hyperspectrale kubus. De emissiespectra voor deze analyse toont bijvoorbeeld de meest karakteristieke emissiebanden van het europiumion. Bovendien duidt het ruimtelijke profiel langs de verschillende kristalvlakken op een helderdere emissie aan de punt- en zijvlakken en kan het worden gecorreleerd met de lanthanide/lanthanide ionenafstanden in de drie ruimtelijke richtingen.

Om een goed signaal te verkrijgen in een redelijke opnametijd van de hyperspectrale kubus, is het belangrijk om de microscoopconfiguraties, focus en de belichtingstijd van de detector aan te passen. Emissies UV-excitatie en zichtbare emissie, deze techniek kan worden uitgevoerd met behulp van nabij-infrarood excitatie en in de buurt van infrarood emissiedetectie. Hierdoor kan het van toepassing zijn op een groot scala aan lichtgevende materialen.

Correlatie van optische signalen met een scala aan afhankelijke kenmerken maakt deze techniek zeer interessant voor het onderzoek van structuur / eigendom relaties, met inbegrip van in-vitro beoordeling van nano-bio interacties.