飛秒激光雙光子熒光顯微成像技術研究.pdf

1、雙光子熒光顯微成像技術是生物成像領域最重要的發(fā)明之一,利用該技術可以對生物樣品進行非侵入性研究,在三維空間內獲得亞微米的成像分辨率。熒光的產生需要同時吸收兩個入射光子,這種非線性效應使得雙光子顯微成像具有高分辨率、高對比度和光漂白只發(fā)生在焦點附近區(qū)域等優(yōu)點。另外,使用近紅外的飛秒激光作為激勵光源,雙光子熒光顯微成像技術不僅可以減少對生物樣品的光損傷,還可以獲得超過1000μm的成像深度,這也是該技術與共聚焦熒光顯微成像技術相比最主要的優(yōu)

2、勢。本文利用實驗室飛秒摻鈦藍寶石激光器作為光源,在現(xiàn)有條件下搭建了一套雙光子熒光顯微成像系統(tǒng),并利用該系統(tǒng)開展了雙光子顯微成像研究。
　　理論上分析了雙光子激勵產生熒光的過程,利用公式推導證實了飛秒激光用于雙光子激勵的優(yōu)勢,計算結果表明當平均功率相同時,超短脈沖鎖模激光器作用下雙光子熒光的產率是連續(xù)光輸出激光器的105倍;討論了雙光子顯微成像技術中的飽和功率以及成像深度問題,得到了飽和激勵功率的表達式,并指出減小激光器輸出脈寬和重

3、頻可以有效提高雙光子顯微成像技術的穿透深度;利用菲涅耳衍射理論以及Richards和Wolf提出的高數(shù)值孔徑系統(tǒng)的衍射理論計算出雙光子熒光顯微成像技術的分辨率應為亞微米量級。
　　實驗上,首先完成了雙光子顯微成像探測器PMT高壓供電電源制作,并利用該電源測量了R3896型PMT的暗噪聲,結果顯示當PMT供電電壓超過500V時,暗噪聲顯著增大;利用PIN型光電二極管研制了一套激光能量診斷裝置,該裝置可以實時監(jiān)測入射激光能量的抖動;自

4、行編寫了掃描控制軟件,并利用該軟件和現(xiàn)有硬件搭建了一套雙光子顯微成像系統(tǒng),該系統(tǒng)中針對飛秒激光器受環(huán)境影響易出現(xiàn)失鎖及功率抖動現(xiàn)象,提出利用光纖光譜儀和自制的能量診斷裝置實時監(jiān)測激光器輸出。然后測量了不同濃度RhodamineB溶液的單光子和雙光子熒光光譜,發(fā)現(xiàn)RhodamineB溶液的雙光子熒光光譜隨著濃度的增加,中心波長逐漸向其最大熒光發(fā)射波長610nm處靠近,半高寬逐漸增大;當濃度較低時,RhodamineB溶液的單光子和雙光子熒