雙光子熒光顯微成像技術(shù)是開(kāi)展微觀生命科學(xué)研究的重要手段和工具,使用該技術(shù)既可以觀察生物體內(nèi)的精細(xì)結(jié)構(gòu),也能夠動(dòng)態(tài)追蹤生物體內(nèi)組織、細(xì)胞、細(xì)胞核、蛋白、小分子等不同尺度的生命活動(dòng)過(guò)程,研究深層組織的高空間分辨率熒光顯微成像技術(shù),是當(dāng)前顯微成像領(lǐng)域的一個(gè)前沿課題。由于生物組織通常具有非透明非均勻的結(jié)構(gòu),激發(fā)光和發(fā)射熒光在生物組織內(nèi)傳播時(shí)均會(huì)由于折射、散射、吸收等作用使得光束波前發(fā)生明顯畸變,使得成像質(zhì)量較差。借助自適應(yīng)光學(xué)技術(shù)（Adaptive optics,AO）可對(duì)經(jīng)由生物組織傳播產(chǎn)生的波前畸變進(jìn)行實(shí)時(shí)探測(cè)和精確校正,從而提升熒光成像的空間分辨率和深度。本文主要圍繞基于自適應(yīng)光學(xué)的雙光子顯微成像系統(tǒng)展開(kāi)研究,主要研究?jī)?nèi)容如下:1,對(duì)雙光子顯微成像理論進(jìn)行了分析,詳細(xì)討論了雙光子顯微成像的物理機(jī)制、雙光子顯微成像系統(tǒng)的組成、成像特點(diǎn)以及系統(tǒng)優(yōu)化的基本方法,為后續(xù)光路的設(shè)計(jì)提供理論依據(jù)。另外,通過(guò)對(duì)成像特點(diǎn)的分析,利用AO技術(shù)進(jìn)行像差校正,可提高雙光子顯微成像的分辨率。2,對(duì)自適應(yīng)光學(xué)原理進(jìn)行了分析,推導(dǎo)出了前十五個(gè)澤尼克（Zernike）多項(xiàng)式,并給出在光波波前誤差中的含義,利用Matl... 

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【部分圖文】：

共聚焦顯微鏡示意圖

圖 1-2 雙光子顯微鏡示意圖熒光顯微技術(shù)，具有以下幾個(gè)方面優(yōu)點(diǎn)：和光損傷�。涸趯�(duì)透明樣品進(jìn)行某一深度聚焦時(shí)，會(huì)發(fā)影響數(shù)據(jù)的獲取，而且還會(huì)影響對(duì)樣品研究的時(shí)間，不便。雙光子顯微成像所用的激發(fā)光是紅外光或近紅品內(nèi)穿透能力強(qiáng)，光漂白只出現(xiàn)在焦區(qū)附近很小的范像時(shí)的損傷，延長(zhǎng)樣品的觀測(cè)時(shí)間。靈敏度：產(chǎn)生多光子過(guò)程的激發(fā)光是紅外光或近紅外光遠(yuǎn)，可以最大限度的收集熒光，且光電倍增管對(duì)長(zhǎng)波光子成像的信噪比比較好，具有更高的靈敏度。度深：樣品中的小顆粒對(duì)光的散射正比于 1/λ4，λ 是被較低的散射，穿透能力強(qiáng)。光路要求低。

液晶空間光調(diào)制器對(duì)出瞳面的各個(gè)局部區(qū)域進(jìn)行校正。該方法對(duì)軸上點(diǎn)的校正效果，能夠獲得接近衍射極限的空間分辨率。但是僅能對(duì)軸上的畸變有效校正，對(duì)于軸外上的點(diǎn)沒(méi)辦法進(jìn)行相位補(bǔ)償，且補(bǔ)償過(guò)程耗時(shí)12 年，Meng 課題組介紹了一種基于波前調(diào)制的補(bǔ)償技術(shù)[27]，該技術(shù)可要點(diǎn)導(dǎo)引星的情況下形成一個(gè)衍射極限的焦點(diǎn)組織。通過(guò)運(yùn)用無(wú)波前傳式迭代的方法，利用 32×32 個(gè)單元的變形鏡（圖 1-3 中標(biāo)記“MEMS”）波前像差進(jìn)行快速相位校正，在深層組織里邊能實(shí)現(xiàn)接近 100nm 的成像在迭代過(guò)程中，首先要標(biāo)記一個(gè)感興趣的掃描點(diǎn)的位置，之后變形鏡的（512 個(gè)單元）以特定的頻率被調(diào)制，其他 512 個(gè)單元保持靜止，在并行時(shí)記錄所產(chǎn)生的非線性信號(hào)的功率。在相位調(diào)制結(jié)束時(shí)，對(duì)所記錄的非進(jìn)行傅立葉變換，并將 512 個(gè)元素的相位值從相應(yīng)的調(diào)制頻率中提取出來(lái) 512 個(gè)調(diào)制元素應(yīng)用之前進(jìn)行符號(hào)反轉(zhuǎn)。重復(fù)兩次上述二分式校正過(guò)程到波前補(bǔ)償。但該方法僅校正某一點(diǎn)的，不適用深層組織樣本。由于深折射率不均勻?qū)е码p光子點(diǎn)掃描成像的波前像差不斷變化，這幾年來(lái)，波前傳感校正方法最適合雙光子點(diǎn)掃描顯微成像[28-29]。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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