【摘要】：非線性顯微成像是利用光源與成像樣品之間的非線性作用,進(jìn)而產(chǎn)生信號(hào)光來(lái)成像,這種成像方式將信號(hào)光的激發(fā)限制在聚焦焦點(diǎn)附近,排除了其他位置雜散光的影響,能顯著提升成像分辨率。而雙光子顯微成像作為其中最廣泛的一種非線性成像方式,應(yīng)用于醫(yī)療診斷,生物研究等多個(gè)領(lǐng)域,隨著GFP熒光蛋白多種變體的出現(xiàn),適用于這些熒光標(biāo)記物的920nm波段雙光子成像研究尤為重要。傳統(tǒng)的雙光子非線性成像過(guò)程中,由于激發(fā)光路和探測(cè)光路同軸,容易受到光漂白和光毒性等不良影響,并且點(diǎn)掃描三維成像的方式導(dǎo)致其成像速度較慢,不容易捕捉快速變化的圖像。將光片照明和雙光子成像結(jié)合,能減小光漂白光毒性,且成像速度極大提升。光片成像過(guò)程中為保證高成像速度,往往軸向分辨率過(guò)低,本系統(tǒng)加入點(diǎn)探測(cè)成像以獲取軸向高分辨率圖像。除此之外,高斯光照明的光片具有視場(chǎng)不均勻的問(wèn)題,本系統(tǒng)引入貝塞爾光照明,使成像視場(chǎng)均勻。多種模態(tài)成像方式的結(jié)合使系統(tǒng)具有高分辨,高成像速度的,視場(chǎng)均勻的特點(diǎn)。系統(tǒng)方面,本文搭建了920nm多模態(tài)雙光子非線性成像系統(tǒng)。照明光路利用920nm波段的飛秒脈沖激光器作為光源,結(jié)合空間光調(diào)制器可以實(shí)現(xiàn)高斯光和貝塞爾光兩種照明方式,使用兩個(gè)方向的振鏡實(shí)現(xiàn)掃描。探測(cè)光路具有光片和點(diǎn)探測(cè)兩個(gè)模式,對(duì)于光片探測(cè)模式,x振鏡實(shí)現(xiàn)光片照明,z振鏡結(jié)合高速變焦透鏡進(jìn)行軸向掃描,最終實(shí)現(xiàn)三維掃描。對(duì)于點(diǎn)探測(cè)模式,兩振鏡實(shí)現(xiàn)x-z視場(chǎng)的二維掃描,設(shè)計(jì)了兩個(gè)振鏡與點(diǎn)探測(cè)之間的時(shí)序關(guān)系,以獲得準(zhǔn)確的二維圖像。實(shí)驗(yàn)方面,首先利用該系統(tǒng)進(jìn)行熒光微球成像,以測(cè)試系統(tǒng)的視場(chǎng)和分辨率,根據(jù)成像結(jié)果得到成像視場(chǎng)為770μm×770μm×324μm,光片模式的橫向分辨率為0.767μm,軸向分辨率為5.83μm,而點(diǎn)探測(cè)模式的分辨率為2.12μm。然后對(duì)EGFP標(biāo)記血的斑馬魚(yú)血管成像,驗(yàn)證了本系統(tǒng)高分辨成像的能力;對(duì)斑馬魚(yú)心臟成像驗(yàn)證了系統(tǒng)高速成像能力。最后驗(yàn)證使用空間光調(diào)制器擴(kuò)展光片視場(chǎng)的均勻性,結(jié)果表明貝塞爾光照明將原本集中在視場(chǎng)中心的熒光激發(fā)均勻擴(kuò)展到整個(gè)成像視場(chǎng)。
【圖文】：

微成像技術(shù)微鏡不同，共聚焦顯微成像系統(tǒng)中，將一個(gè)精，進(jìn)行空間濾波，濾除焦點(diǎn)以外的光，結(jié)合機(jī)著提升成像的分辨率。這種成像方式有效改善，非焦點(diǎn)的熒光激發(fā)帶來(lái)的分辨率下降問(wèn)題。面處的熒光激發(fā)，使用深度方向的掃描元件成像系統(tǒng)具有了三維層析能力。三維成像可以響，從而便于研究人員的研究，在生命科學(xué)以像技術(shù)的原理圖如圖 1-1，點(diǎn)光源，樣品上的于共軛位置。光源的光通過(guò)物鏡聚焦到樣品上發(fā)射出的信號(hào)光沿著不同路徑前往探測(cè)器方向平面發(fā)出的光能被探測(cè)器接受。通過(guò)掃描元件行逐點(diǎn)成像，最終得到高分辨率的圖像。

第一章 緒論成像的有效深度最大概在 200μm 左右，無(wú)法對(duì)樣品深層進(jìn)行有效成像[4]。1.1.3 非線性顯微成像技術(shù)傳統(tǒng)的單光子熒光成像過(guò)程中，一個(gè)熒光分子吸收一個(gè)激發(fā)光的光子，釋放一個(gè)波長(zhǎng)更長(zhǎng)的熒光光子，熒光的激發(fā)概率和激發(fā)光的強(qiáng)度成正比，是一個(gè)線性程。非線性顯微成像是利用光源與成像樣品之間的非線性作用，進(jìn)而產(chǎn)生信號(hào)來(lái)像，單個(gè)分子或原子基團(tuán)同時(shí)吸收多個(gè)光子激發(fā)出一個(gè)新的光子。該過(guò)程中，熒的激發(fā)概率與激發(fā)光強(qiáng)度的高次方成正比，而不是單光子成像中的線性關(guān)系。非性成像對(duì)激發(fā)光能量密度具有高需求，將成像信號(hào)光的激發(fā)限制在聚焦焦點(diǎn)附近非線性成像相較于共聚焦成像天然具有焦點(diǎn)處的“針孔”，排除了其他位置雜散的影響，顯著提升成像的分辨率。如圖 1-2(a)所示為幾種成像方式的原理圖，圖 2(b)和 1-2(c)為線性成像和非線性成像的激發(fā)效果對(duì)比，可以看到非線性成像時(shí)激發(fā)光集中在焦點(diǎn)附近，，而線性激發(fā)區(qū)域則較大。
【學(xué)位授予單位】：電子科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類(lèi)號(hào)】：TP391.41;TH742

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)博士學(xué)位論文 前1條

1 宗偉健;微型雙光子顯微鏡及自由活動(dòng)小鼠神經(jīng)成像[D];中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院;2017年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前2條

1 李茜;飛秒激光雙光子熒光生物顯微成像研究[D];哈爾濱工業(yè)大學(xué);2014年

2 王盛滿(mǎn);雙光子熒光顯微鏡的研究[D];浙江大學(xué);2006年

本文編號(hào)：2638968