Wdrożenie mikroskopu nieliniowego opartego na wymuszonym rozpraszaniu Ramana

Rajeev Ranjan; Maurizio Indolfi; Maria  Antonietta Ferrara; Luigi Sirleto

doi:10.3791/59614

Subskrypcja JoVE jest wymagana do oglądania tego materiału. Zaloguj się lub rozpocznij bezpłatny okres próbny.

Artykuł metodologiczny

Wdrożenie mikroskopu nieliniowego opartego na wymuszonym rozpraszaniu Ramana

7.5K wyświetleń

⸱

DOI:

10.3791/59614

⸱

6 lipca 2019

Rajeev Ranjan¹ , Maurizio Indolfi¹ , Maria Antonietta Ferrara¹ , Luigi Sirleto¹

¹National Research Council, Institute for Microelectronics and Microsystems, Naples Unit, Italy

W tym artykule

Podsumowanie

W tym manuskrypcie opisana jest implementacja mikroskopu z wymuszonym rozpraszaniem Ramana (SRS), uzyskanego przez integrację eksperymentalnego zestawu SRS z laserowym mikroskopem skaningowym. Mikroskop SRS oparty jest na dwóch femtosekundowych (fs) źródłach laserowych, Ti-Sapphire (Ti:Sa) i zsynchronizowanym optycznym oscylatorze parametrycznym (OPO).

Streszczenie

Mikroskopia stymulowanego rozpraszania Ramana (SRS) wykorzystuje światło wzbudzające w bliskiej podczerwieni; dlatego ma wiele właściwości obrazowania mikroskopowego wielofotonowego. Metodę obrazowania SRS można uzyskać przy użyciu komercyjnych laserowych mikroskopów skaningowych, wyposażając się w detektor przednie bez deskryptacji z odpowiednimi filtrami pasmowoprzepustowymi i schematem wykrywania wzmacniacza blokującego (LIA). Schematyczny układ typowego mikroskopu SRS obejmuje: dwie impulsowe wiązki laserowe (tj. pompę i sondę skierowane w mikroskopie skaningowym), które muszą nakładać się na siebie zarówno w przestrzeni, jak i czasie na płaszczyźnie obrazu, a następnie zogniskowane przez obiektyw mikroskopu w próbce przez dwa lustra skanujące (SM), które rasterują ognisko w płaszczyźnie x-y. Po interakcji z próbką, transmitowane impulsy wyjściowe są zbierane przez górny obiektyw i mierzone przez system detekcji do przodu umieszczony w odwróconym mikroskopie. Impulsy pompy są usuwane przez stos filtrów optycznych, natomiast impulsy sondy, które są wynikiem procesu SRS zachodzącego w objętości ogniskowej próbki, są mierzone za pomocą fotodiody (PD). Odczyt wyładowań niezupełnych jest demodulowany przez LIA w celu wyodrębnienia głębokości modulacji. Obraz dwuwymiarowy (2D) uzyskuje się poprzez synchronizację jednostki detekcji do przodu z jednostką skanującą mikroskopu. W artykule opisano i z powodzeniem zademonstrowano zastosowanie mikroskopu SRS, a także raportowanie bezznacznikowych obrazów kulek polistyrenowych o średnicy 3 μm. Warto zauważyć, że mikroskopy SRS nie są dostępne na rynku, więc aby skorzystać z tych cech, jedyną opcją jest domowa konstrukcja. Ponieważ mikroskopia SRS staje się coraz bardziej popularna w wielu dziedzinach, uważa się, że ten dokładny opis wdrożenia mikroskopu SRS może być bardzo przydatny dla społeczności naukowej.

Wprowadzenie

W zastosowaniach nauk przyrodniczych, mikroskopia SRS stała się potężnym narzędziem do obrazowania bez znaczników. Podstawową ideą mikroskopii SRS jest połączenie siły kontrastu wibracyjnego i jego zdolności do pozyskiwania obrazów w ciągu kilku sekund.

SRS to proces, w którym różnica częstotliwości między dwoma częstotliwościami wiązki laserowej (sygnał pompy i sygnał Stokesa o różnych częstotliwościach) odpowiada drganiom molekularnym badanej próbki, powodując stymulowane rozpraszanie Ramana i znaczny wzrost sygnału Stokesa. W przeciwieństwie do liniowej spektroskopii Ramana, SRS wykazuje nieliniową zależność od przychodzących pól świetln....