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激光能量检测

仪器信息网激光能量检测专题为您提供2024年最新激光能量检测价格报价、厂家品牌的相关信息, 包括激光能量检测参数、型号等,不管是国产,还是进口品牌的激光能量检测您都可以在这里找到。 除此之外,仪器信息网还免费为您整合激光能量检测相关的耗材配件、试剂标物,还有激光能量检测相关的最新资讯、资料,以及激光能量检测相关的解决方案。

激光能量检测相关的论坛

  • 【原创大赛】【第八届原创】激光能量计选购时应考虑哪些因素

    激光能量计选购时应考虑哪些因素激光能量计,主要用于测试脉冲激光器激光能量。但是国内外市场上提供的能量计种类繁多,且其性能都可满足实验室使用需求,怎么来确定型号已选择到确实对自己适用的能量计呢?首先,要先从自身出发,明确自己的需求要求,这个时候需要明确所需测量的最大脉冲激光能量、脉宽以及工作频率、工作波长和光斑面积。一旦自己的需求明确了,剩下的工作就可以顺理成章的开展了,这个时候需要考虑激光能量计的参数信息了。第一个要考虑的就是探测器类型,也就是所要选择的激光能量计的损伤阈值,因为不同的探测器可以用来检测不同范围的能量,并且各探测器使用的激光器工作频率不同,选择适合自己需求的探测器这一点至关重要;第二个需要考虑探测器所能探测的波长范围,即所选的能量计要能够覆盖自己的需求波长区间;对于用户而言,第三个需要考虑的就是激光能量计的测试灵敏度,也就是能量计的分辨率,能够对多大能量的变化产生相应信号,并给出变化信息;第四点,作为分析测试人员,需要考虑的就是激光能量计的测试稳定性与重现性,由于误差的传递性,这对于分析测试结果具有十分重要的作用;最后一点,需要考虑的是激光的光斑面积,因为光斑面积的不同会同时带给能量计探头的损伤阈值和峰值能量密度的变化,进而影响到探测器类型的选择,因此在选择时需要将光斑面积和探测器类型匹配,以选择最优化组合。

  • 分析高温辐射温度计激光能量法

    激光能量法具有几下特点:    a)激光辐射源本身的温度可以很低,避免了现有黑体辐射源因本体材料的耐热性导致的温度上限不能超过3200℃的情况,因此温度上限可以很高。由于采用激光器代替了黑体炉作为辐射源,其输出的能量完全可以满足辐射温度计对高温校准的要求。    b)使用方便。从键盘输入辐射温度计光学系统的通光孔径r,辐射温度计与被测目标的距离R为1000mm时,目标能够辐射到辐射温度计面积S,光学系统光谱范围的上、下限波长λ1,λ2和温度值T0i后,激光辐射源即可直接输出对应于温度T0i的辐射能量φ0λ1,λ2(T0i)。    c)激光能量法属于绝对法校准,不需要标准温度计。同时,也不同于一般的绝对法校准,不需要定义固定点和内插方程。采用标准激光功率计作为标准器,通过激光辐射源的输出能量来获得对应于热力学温度T0的辐射能量φ0λ1,λ2(T0i)。标准激光功率计对激光辐射源的输出能量进行测量,并进行自校准。    d)节省时间。激光辐射源没有升温和恒温过程,所以可实现快速校准、检定。    e)校准时,可不考虑辐射温度计的距离系数。    f)激光能量法主要用于高温范围辐射温度计的校准、检定,所以不必考虑环境辐射的影响。    激光辐射源输出激光的波长应在辐射温度计的有效波长范围之内。由于激光辐射源不是黑体辐射源,所以输出激光的波长必须与辐射温度计相适应。也就是说,一台通常单频率的激光辐射源不能满足校准所有辐射温度计的需要。在校准装置中,工作波长不同的多台激光辐射源可共用一套控制系统。若采用频率可调的激光器可克服此问题。    校准时,应注意辐射温度计与激光束的同轴。因为激光束很窄,若瞄准不好可能使激光束打不到探测器上。    在不确定度的评定过程中,由于条件所限,没有考虑辐射温度计光学系统光谱透过波长的测量误差问题。因波长测量误差会导致辐射能量的计算误差,最终对校准结果产生影响。同时,也没有考虑辐射温度计光学系统的通光孔径r,辐射温度计与被测目标的距离R为1000mm时,目标能够辐射到辐射温度计的面积S的测量误差,这两项误差将对计算辐射能量直接产生影响。对此,将在今后的研究中加以解决。    对激光能量法与黑体辐射源法校准辐射温度计的差异还有待理论及实践的探讨与研究。

  • 我国聚变激光驱动器世界先进 5纳秒内输出16千焦耳激光能量

    最新发现与创新 中国科技网 四川绵阳7月20日电(记者盛利)记者从中国工程物理研究院激光聚变研究中心获悉,该中心19日进行的大口径高通量激光驱动器实验平台出光试验中,单束出光能量第三次超过16千焦,达到16.523千焦,这标志着我国走独立技术路线、自主设计研制的激光驱动器达到世界先进水平,成为继美国、法国之后第三个迈入“单束万焦耳出光”俱乐部的国家。 在空气洁净度为一万级的中心实验室,记者看到由放大系统、空间滤波器、光束反转器、光传输管道等组成的实验平台,约2米高、近100米长,与神光Ⅲ-原型装置等大型激光装置相比略显紧凑,如同一辆小型货运机车。“别看它麻雀虽小,但五脏俱全,能力很大,单束出光能量是神光Ⅲ原型装置的5倍。”中心三部副主任郑奎兴说,达到世界先进水平的该设备,放大器的小信号增益达到世界领先的每厘米5.28%,瞬间输出功率超出全国发电站发电功率的总和。运行中能量仅为百毫焦耳的“种子”光进入放大器后,将在管道、放大系统、反转器中往返数次,能量放大近8万倍,最终在5纳秒内输出16千焦耳的激光能量。 郑奎兴说,该实验平台研制的一项突出成就在于,通过自主研制的仿真模拟软件设计等,成功实现设备总体构型创新,有效克服了我国单元器件工艺不足的难题,走出了一条以“U型反转器”等系列创新工艺技术为代表的“中国大口径高通量激光驱动器之路”,出光能量、光束质量均达到国际先进水平。 记者了解到,参与该项目的一线科研人员平均年龄在30岁以下。80后科研人员赵普军说,能够投身这项与世界“比肩”的重大项目,感觉“很自豪”“很提气”。 郑奎兴表示,成功实现万焦耳输出,展现了我国高功率固体激光装置建设的设计研制能力,及其关键单元技术发展水平。 《科技日报》(2012-7-21 一版)

  • 如何选择传感器——激光功率计和能量计

    激光功率和能量计主要用来测量光源的输出。无论光发射是来源于弱光源(如荧光),还是来源于高能量的脉冲激光器,功率和能量计都是实验室、生产部门或是工作现场等多种应用环境中必不可少的工具。 虽然功率计和能量计是分别提供的,但随着能够适用大量不同类型的光学传感器的通用型仪表盘或显示装置的发展,它们也被合起来称作单独的一类仪器——功率和能量计,或PEM。仪器所采用的光学传感器的类型,决定了其能测量光功率还是光能量,通常单位分别瓦特(W)或焦耳(J)。具体来讲,功率计能够测量连续波(CW)或者重复脉冲光源,其所使用的传感器通常是热电堆或光电二极管。能量计则通常用于测量脉冲激光,即单脉冲或者重复脉冲光源,其所使用的传感器包括热释电、热电堆,或者带有专门为测量脉冲光源而设计的电路的光电二极管。

  • 分光光度计的光能量

    现在生产分光光度计的厂家实在太多了,所用的光源也有很大差异,有些光源能量很低,通过光能量扫描,基本没什么能量,这样的还能用吗?

  • 发烧级光纤光谱设备:Insight激光诱导击穿光谱检测系统

    大家能想到哪些应用领域?欢迎畅所欲言。 InsightTM激光诱导击穿光谱检测系统 ——高灵敏微量分析从此变得简单! Insight激光诱导击穿光谱检测系统(LIBS)专门用于固体材料的微量分析: * 系统内部的标准分级光栅光谱仪可提供宽光谱读取范围(190-800+nm)以及高于0.1nm的全波段分辨率; * 系统能够分析主成分元素和微量元素,图谱内的30000多个像素点可在紫外范围达到小于0.02nm谱线分辨率; http://www.oceanopticschina.cn/images/insight_LIBS.jpg * 系统内的增强型CCD摄像头在低光照度下具有很强的敏感度,增强了微量元素的光谱。 http://www.oceanopticschina.cn/images/insightspectra.jpg Insight系统内置的addLIBSTM软件使等离子发射光谱分析变得简单: * 通过addLIBS软件您能够使用部分美国国家标准技术研究院(NIST)图谱库或者国内图谱库来开发光谱、对光谱进行标注、使用已知样品制定标定方法、手动标定或对未知光谱自动选择标定方法; * 一旦标定方法制定完成,可以重复使用,也可以进行修改。 用于高保真测量:◆经久耐用的钇铝石榴石晶体激光(ND:YAG laser)、高灵敏的分级光栅光谱仪; ◆内置计时控制电路同步激光和光谱仪; ◆共焦可视面和激光平面,确保了测量的可重复性; ◆气体净化的样品舱; ◆一级安全外壳。 功能强大,操作简单: ◆样品查询和分析软件工具; ◆用户可选重复率; ◆用户可通过软件选择激光光斑尺寸; ◆单点发射、脉冲和持续轰击模式; ◆彩色视频显微镜可实时显示样品图像; ◆可选电脑控制x/y平台,用于夹持样品。 可选配置:◆可调整、样品共轴照明装置; ◆可调激光能量; ◆可调光谱仪延迟; ◆软件可选光斑尺寸(小于5μm至2mm,FWHW);

  • 【求助】激光能量对质谱仪分析能力的影响

    在使用bruker的质谱仪时,使用的激光器是LTB公司的MNL100激光器,请问,该激光器的衰减情况是怎样的?使用寿命是多久?它的那些参数对实验分析的结构会有影响?激光强度,频率,以及其他参数会对实验结构产生怎样的影响?请高手指点!

  • 基质辅助激光解吸飞行时间质谱仪

    用基质辅助激光解吸电离的方式产生样品离子,用飞行时间质谱仪对样品进行分析的装置。把样品悬浮在基质中,激光打在基质上,基质吸收并传递激光能量,使基质中的样品解吸并电离,进入飞行时间质谱仪进行检测(参见基质辅助激光解吸电离和飞行时间质谱仪词条)。对不同的样品,改变基质,可以获得更满意的结果。

  • 激光烧蚀技术简介

    [align=center][b]激光烧蚀技术简介[/b][/align]激光烧蚀技术(LA),也称激光剥蚀,是一种固体进样方式。主要是利用功率很高的激光脉冲,激光打到样品表面,可以实现原位,无损检测。不需要样品消解,无需酸的消耗,绿色环保,避免污染。从脉宽分类:纳秒级别,飞秒级别。从波长分类:213nm,193nm等。1.主要联用技术,联用ICP-OES, [url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url].2.作用范围为微米级别,所以应用领域基本在微区分析。3.样品适用范围及LA特点:Ø 难消解的样品(Pt, Ph等),挥发元素(Hg)。Ø 可进行样品的原位分析,提供更多元素空间分布的特点。Ø 进样不需要稀释,提高测试灵敏度。Ø 可减少水中氧的干扰。Ø 激光对于样品会产生破坏。Ø 测定灵敏度低。Ø 有质量歧视和分馏效应。Ø 目前的标样只是玻璃,需要基体匹配才能更好地进行分析。4.可检测的样品为:金属,合金,矿产,粉末状态,熔融状态,陶瓷,生物组织,土壤沉积物,塑料,电子材料,玻璃。其中目前玻璃标样是最为常见的。5.仪器使用条件:22 ℃左右,湿度为60%以下。6.常用单位介绍:Ø mJ 能量,每个脉冲的能量。Ø J/cm2 能量密度,每个脉冲作用单位面积的能量。Ø nm 波长,激光输出波长。Ø ns 脉宽,激光输出每个脉冲的时间。7.可优化的条件:激光参数:激光能量,激光频率(剥蚀深度),激光光斑尺寸,He,Ar流速。分析需求:分析区域,分析时间,分析元素。8.联用[url=https://insevent.instrument.com.cn/t/yp][color=#3333ff]ICP-MS[/color][/url]的时候,雾化器流量,炬管位置,三位监控。9. 选取仪器波长和能量成反比。选取需要适合的波长和脉宽。

  • 【讨论】光学元件对光能量的衰减

    在网上看到一个图这个图是出现在一个讲光谱仪器概念的文章里,整段话如下LuminosityLuminosity is a measure of the 'light-collecting power' of a spectrometer. In an ideal instrument, it depends on the product of the area of the entrance slit and the solid angle subtended by the dispersing element (e.g. by the diffraction grating). It is assumed that all other elements in the spectrometer, e.g. lenses and detectors, are made large enough so as not to reduce the luminosity.In real spectrometers, the number and quality of optical components can have a dramatic effect on luminosity. The table below compares the effect on luminosity of the optical components in an Echelle grating spectrometer and a Czerny Turner monochromator in both the Visible (VIS) and ultraviolet (UV):[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902262130_135664_1786353_3.gif[/img][/center]里面的数字代表此种光学元件的数量注:这个表是基于中阶梯光栅光谱仪,光路是C-T型的,如下图[center][img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2009/02/200902262142_135666_1786353_3.gif[/img][/center]其中:Echelle 表示中阶梯光栅Czerny Turner 表示光路类型是C-T型Grating:光栅Cross Dispers,不知道是什么Mirror,反射镜Prism:棱镜,有些仪器采用双单色器,棱镜预分光Lens:透镜Filter:滤光片Energy Through put (%) :假设入射光束能量100%,这里的值就是最后出单色器的光能量。Light Loss % Factors,给出了每个光学元件对光能量的衰减

  • 如何选择激光粒度仪

    激光粒度仪是专指通过颗粒的衍射或散射光的空间分布来分析颗粒大小的仪器。现在许多用户在市场上挑选激光粒度仪的时候,都感到非常为难,因为一方面对激光粒度仪的了解不太多;另一方面市场上鱼龙混杂,各个厂家都说自己的粒度仪是最好的,不知听谁的好。 首先挑选激光粒度仪首先要十分注重仪器的准确度和重复性。分辨是否只要用亚微米的标准颗粒测试一下就可分辨;粒度范围宽,适合的应用广,最好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。激光粒度亿一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。 在挑选激光粒度仪还要要了解其分散方式是怎样的,一个样品要得到一个客观的测试结果,只有分散的好,才能测出正确的结果。最后要检查激光粒度仪的检测器,因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。

  • 【求助】光能量太低如何应对

    实验室使用的是WFX-120(使用已有10年,老化肯定是个问题),火焰法,去年才买的新灯。近日发现原子吸收自动波长后显示光能量太低,负高压最高,此时设定的灯电流是3.0。此系列参数上个月仍能正常测试。增大灯电流能使负高压降到400-500,但是仍极不稳定,无法进行实验,铁,锰,铜,锌全是这个情况,只有锌还勉强可以测,但是稳定性较差。一开始考虑是室温太低影响,但是室温调高开机预热了半天仍无法解决。请问这个情况到底是怎么回事呢

  • 【分享】激光粒度分析仪

    [size=6][b]激光粒度分析仪[/b][/size]   光在传播中,波前受到与波长尺度相当的隙孔或颗粒的限制,以受限波前处各元波为源的发射在空间干涉而产生衍射和散射,衍射和散射的光能的空间(角度)分布与光波波长和隙孔或颗粒的尺度有关。用激光做光源,光为波长一定的单色光后,衍射和散射的光能的空间(角度)分布就只与粒径有关。对颗粒群的衍射,各颗粒级的多少决定着对应各特定角处获得的光能量的大小,各特定角光能量在总光能量中的比例,应反映着各颗粒级的分布丰度。按照这一思路可建立表征粒度级丰度与各特定角处获取的光能量的数学物理模型,进而研制仪器,测量光能,由特定角度测得的光能与总光能的比较推出颗粒群相应粒径级的丰度比例量。

  • 【求助】紧急求助!关于X荧光能量散射光谱仪

    紧急求助!关于X荧光能量散射光谱仪的价格,目前我公司在考察热电,岛津EDX720,天瑞EDX3000B。请教各位老师该三个型号的成交价(最低的)大概是多少?请注明是否含税,含多少点的税。还有仪器大概的优缺点。请各位老师赐教。谢谢了!

  • 【推荐】判断和选择激光粒度分析仪注意事项

    1.粒度测量范围:粒度范围宽,适合的应用广。但不仅要看其仪器所报出的范围,而是看超出主检测器面积的小粒子散射(0.5—micro m)如何检测。   2.激光光源:一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波长短,稳定性优于固体光源。 3.检测器:因为激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏检,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。 MS2000 检测器: 专利非均匀交叉排列三维扇形检测系统, 实际分辨率最高, 无信号盲区. 相当于环形或十字星形排列的175个, 半圆形排列的93个. 使检测角达135度。 *通道数: 实际为检测器受光面积数。它有一个理论与实际的最优化值: - 偏少:接受的散射光不充分,准确度差; - 偏多:灵敏度太高, 导致重现性差。 MS 2000 每秒采样1000次, 测量时间仅2秒(2000次结果平均), 可使得准确性和重复性最优化。 4.是否使用完全的米氏理论:因为米氏光散射理论非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等问题。 5.准确性和重复性指标: 越高越好。 6.稳定性:仪器的稳定性包括光路的稳定性和分散系统的稳定性和受周围环境的影响。一般来讲选用气体激光器,使用光学平台,有助于光路的稳定。内部发热部件(如50瓦的钨灯)将影响光路周围环境。 7.扫描速度:扫描速度快可提高数据准确性和重复性,稳定性 8.可自动对中,无需更换镜头,可自动校正。 9.使用和维护的简便性: 10.是否符合国际标准。 ISO 13320 是对激光粒度分析仪的基本要求。但有些厂家基于己方利润的考虑,仍不按照该标准执行。 11.分散器: 湿法:是否具有超声和搅拌分散功能,超声功率和搅拌速度是否连续可调。 干法:是否密闭式测量,样品是否容易分散?如果不是,是否选择了喷射式分散器? 这是保证样品能够充分分散后得到真实分析结果的前提。

  • 激光粒度分析仪要注意哪些问题?

    激光粒度分析仪是一种常用的分析仪器,产品具有性能稳定、测量范围宽、可靠性高、维护简便等优点。用户在选购激光粒度仪过程中需要注意哪些问题呢?下面小编就来具体介绍一下激光粒度仪的选购要点,希望可以帮助用户更好的应用产品。激光粒度分析仪的选购要点1.粒度丈量范围:粒度范围宽,适合的应用广。不仅要看仪器所报出的范围,而是看超出主检测面积的小粒子散射(0.5μm)如何检测。最好的途径是全范围直接检测,这样才能保证本底扣除的一致性。不同方法的混合测试,再用计算机拟合成一张图谱,肯定带来误差。2.激光光源:一般选用2mW激光器,功率太小则散射光能量低,造成灵敏度低;另外,气体光源波是非,稳定性扰于固体光源。检测器:由于激光衍射光环半径越大,光强越弱,极易造成小粒子信/噪比降低而漏栓,所以对小粒子的分布检测能体现仪器的好坏。检测器的发展经历了圆形,半圆形和扇形几个阶段。3.通道数:在激光粒度分析仪中不象计数器中存在通道的概念,它实际为检测受光面积数,它有一个理念与实际的最优化值﹕偏少﹕接受的散射光不充分,正确度差﹕偏多﹕灵敏度太高,导致重现性差。4.是否使用完全的米氏理念:由于米氏光散理念非常复杂,数据处理量大,所以有些厂家忽略颗粒本身折光和吸收等光学性质,采用近似的米氏理论,造成适用范围受限制,漏检几率增大等题目。5.正确性和重复指标:越高越好。采用NIST标准粒子检测。

  • X荧光能谱仪检测限

    现在X荧光能谱仪可以检测纯物质中的微量元素吗?比如氧化钨中的微量元素(1~100ppm)?

  • 基质辅助激光解吸电离

    利用对使用的激光波长范围具有吸收并能提供质子的基质(一般常用小分子液体或结晶化合物),将样品与其混合溶解并形成混合体,在真空下用激光照射该混合体,基体吸收激光能量,并传递给样品,从而使样品解吸电离。MALDI的特点是准分子离子峰很强。通常将MALDI用于飞行时间质谱,特别适合分析蛋白质和DNA。

  • 激光散射检测器测分子量

    激光散射检测器测分子量的大师请出来指点最近用安捷伦的的激光散射检测器和RI测绝对分子量,冲了两天,15度的基线波动一直降不下来啊,现在用的屈成氏的水。

  • 【原创】原子荧光能量测试的使用

    【原创】原子荧光能量测试的使用

    在原子荧光光度计使用软件中有灯能量自检一项,这个项目在使用中经常被忽略,实际这个自检项目非常有实用价值。根据我的使用经验,我觉得主要有以下几个用途。一、判断元素灯的工作状态。这个功能在说明书中都已经写过了,在实验前用该功能能够判断元素灯工作是否正常。这个就不多说了。二、判断原子化器是否过高,或者在原子化器上是否有反光物。在使用中,我们经常会遇到空白偏高的情况,大多数情况是因为受污染造成的,但是有一种情况是因为原子化器高度过高造成炉口反射造成的。从下面图可以很清楚看出这个问题,当炉高正常时,能量应该是下面这样的图。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/02/201002260933_202636_1606139_3.jpg[/img]如果炉高不合适,造成炉口反射荧光导致空白发生时的灯能量为下图情况。[img]http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2010/02/201002260935_202638_1606139_3.jpg[/img]除了炉口高度不合适会造成空白过高外,如果炉口有杂物时也会造成空白过高,不过这个可能性比较小。三、判断检测器工作情况是否正常。当挡住检测器窗口时,能量应该没有显示,如果仍有有显示,说明检测器有问题;如果在炉口放一个物体使光发生散射,能量显示仍然变高时,也说明检测器有问题。有不足之处,请各位专家网友指正。

  • 激光扫描共聚焦显微镜的检测模式及其在生物医学领域的应用

    [align=center][font='times new roman'][size=16px]激光扫描共聚焦显微镜的[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]检测[/size][/font][font='times new roman'][size=16px]模式及其在生物医学领域的应用[/size][/font][/align][align=center][font='times new roman'][size=14px]吴晶[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][font='times new roman'][size=14px],刘皎[/size][/font][font='times new roman'][sup][size=14px]1[/size][/sup][/font][font='times new roman'][sup][size=14px], *[/size][/sup][/font][/align][align=center]1. [font='times new roman']北京大学医药卫生分析中心,北京,100191[/font][/align][font='times new roman'][/font][align=center][font='times new roman'][size=13px]* [/size][/font][font='times new roman']通讯作者[/font][/align][font='times new roman']摘要[/font][font='times new roman']由于激光扫描共聚焦显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM)特有的分辨率和技术优势,使得其成为了生物学、医学及药学等领域重要的科研工具。本文结合[/font][font='times new roman']作[/font][font='times new roman']者所在的北京大学医药卫生分析中心共聚焦平台的工作经验,概述了CLSM适用的样本、[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式以及在生物医学领域的应用,以期为相关科研技术人员提供参考。[/font][font='times new roman']A[/font][font='times new roman']bstract[/font][font='times new roman']Confocal Laser Scanning Microscopy (CLSM) has become an important scientific research tool in the fields of biology, medicine and pharmacy due to its unique resolution and technical advantages. Based on the author's work experience in the confocal [/font][font='times new roman']center[/font][font='times new roman'] of Peking University Medical and Health Analysis Center, this paper summarizes the applicable samples, detection modes and applications of CLSM in the biomedical field, in order to provide reference for related scientific researchers and technicians.[/font][font='times new roman']关键词[/font][font='times new roman']激光扫描共聚焦显微镜,[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式,应用[/font][font='times new roman']1 引言[/font][font='times new roman']从17世纪世界上第一台原始的光学显微镜问世以来,光学显微镜在20世纪经历了快速发展时期[1]。但由于普通的光学显微镜受光波衍射效应的限制,分辨率已接近理论极限值。因此,为改善成像质量,提高图像清晰度,从而提高显微镜的成像分辨率,人们采用增加物象与背景的反差来实现此目的[2]。激光扫描共聚焦显微镜(Confocal Laser Scanning Microscopy, CLSM)的诞生,在一定程度上实现了这一目的。1984年,Bio-Rad公司首次推出世界第一台商品化的CLSM,从此CLSM迅速发展成为现代生物医学等领域科研的有力工具,广泛应用于细胞生物学、生理学、病理学、解剖学、胚胎学、免疫学和神经生物学等领域。[/font][font='times new roman']伴随着光学、计算机等技术的迅速发展,CLSM的分辨率甚至可以突破光学极限(0.2μm),达到0.05μm甚至0.02μm。与分辨率可以达到0.2nm的电子显微镜相比,CLSM的优势是既可以用于固定样品的拍摄,还可以用于活细胞实验,比如观察在特定刺激下细胞某个结构或者荧光强度的变化等。同时还可以通过XYZ[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYT[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYλ[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYZT[/font][font='times new roman'],[/font][font='times new roman']XYλT等多种模式实现多维成像,亦可进行更复杂实验的拍摄,比如荧光共振能量转移([/font][font='times new roman']Fluorescence Resonance Energy Transfer, [/font][font='times new roman']FRET),荧光漂白恢复([/font][font='times new roman']Fluorecence Recovery After Photobleaching, [/font][font='times new roman']FRAP),荧光寿命成像([/font][font='times new roman']Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, [/font][font='times new roman']FLIM)[/font][font='times new roman'],荧光相关光谱/荧光互相关光谱(Fluorescence Correlation/Co-Correlation Spectroscopy, [/font][font='times new roman']FCS[/font][font='times new roman']/FCCS)[/font][font='times new roman']等实验以满足对样品的定性、定量、定位、共定位等多维度多功能的研究。[/font][font='times new roman']本文拟通过按CLSM常见的[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式分别阐述其在生物医学领域的应用,以其为相关科研技术人员提供参考。[/font]2. [font='times new roman']CLSM适用的样本[/font][font='times new roman']CLSM适用的样本非常广泛,从液体、固体等形式的材料或制剂、细菌、培养的粘附细胞、悬浮细胞、细胞团、类器官、各种染色、非染色荧光标记的组织或组织切片、到各种动物(如模式动物线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠等),都可以通过搭载不同载物台进行测试。所有的样品都可以通过匹配不同的器皿(包括共聚焦专用小皿、玻片、transwell小室、孔板等等)和固定器(比如不同热台、孔板支架等)放置到载物台上进行测试。[/font]3. [font='times new roman']CLSM的[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式[/font]3.1 [font='times new roman']单一光切片模式(XY或XZ)[/font][font='times new roman']CLSM的最基本优势在于利用激光代替传统场光源,借助于激光扫描共聚焦显微镜的软件系统,CLSM可以实现点扫描、点探测,得到生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像,从而获得细胞/组织等光学切片的物理、生物化学特性及变化。也可以对所感兴趣的区域进行准确的定性、定量及定位分析。[/font][font='times new roman']CLSM特有的zoom功能,可以用来调节扫描区域的放大倍数。增加选定区域的zoom值,其图像会被放大。但zoom值会受吴晶分辨率的限制,一味的增大zoom值,不能得到相应的高清图像。因此,需根据实际情况参考piexl size进行设定。[/font]3.2 [font='times new roman']三维成像模式[/font]3.2.1 [font='times new roman']Z轴系列及三维成像模式,三维定位/图像重构[/font][font='times new roman']CLSM可对活的或固定的细胞及组织进行无损伤的系列光学切片,获得标本真正意义上的三维数据,这一功能被称为“细胞CT”:通过扫描振镜在X、Y方向的连续扫描,控制软件将扫描的像素点组成共聚焦图像,通过电动载物台沿Z轴方向的连续扫描,可获得样品不同层面连续的光切图像(xyz)。同理,通过沿Y轴方向连续扫描,可获得连续的xzy图像。再经计算机图像处理及三维重建软件,可产生生动逼真的动态效果。[/font]3.2.2 [font='times new roman']时间序列扫描模式(XYT)[/font][font='times new roman']共聚焦显微镜若按照一定的时间间隔、重复地采集样品内固定区域的荧光图像,并对其进行定位、定性及定量分析,则可实现对该样品的实时监测(XYT),此类实验可观察特异荧光探针标记的单个细胞不同部位或不同组织区域接受刺激后的整个变化过程,常用于对单个细胞内各种离子、膜电位、活性氧的比例及动态变化做实时定量分析,例如动态测定活细胞或组织内游离Ca[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]2+[/size][/sup][/font][font='times new roman']、Mg[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]2+[/size][/sup][/font][font='times new roman']、K[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]+[/size][/sup][/font][font='times new roman']、Na[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]+[/size][/sup][/font][font='times new roman']等离子的分布和浓度的变化、活细胞内H[/font][font='times new roman'][sup][size=13px]+[/size][/sup][/font][font='times new roman']浓度的变化、细胞/线粒体膜电位,自由基等。当Y方向上的扫描行数设为1时,便可进入特殊的XT模式,在这种扫描模式下得到的图像,可以用来计算血流速度等。[/font]3.2.3 [font='times new roman']光谱扫描模式(XYλ/XYΛ/XZλ)[/font][font='times new roman']通常配置有可调节接受范围的检测器[/font][font='times new roman']的CLSM[/font][font='times new roman'],可以实现从400nm-800nm的发射波谱扫描。通过配置具有连续可调波长的白激光,CLSM还可以实现激发波谱扫描。[/font][font='times new roman']3.3四维成像模式(XYZT/XYλT/XYΛT)[/font][font='times new roman']基于[/font][font='times new roman']上述[/font][font='times new roman']三维成像[/font][font='times new roman']模式[/font][font='times new roman'],结合时间序列扫描,可以实现CLSM的四维成像。[/font][font='times new roman']3.4反射光/透射光/微分干涉(DIC)成像模式[3-4][/font][font='times new roman']反射光成像主要是指光源发出的光到达样品后发生反射,检测器将此反射光信号转化为电信号进而生成样品表面的图像。利用反射光成像,能够更好的获得样品的表面纹理等信息,是对荧光图像信息的进一步补充。[/font][font='times new roman']透射光成像技术是通过光源发出的光到达样品后,透过样品的光进入检测器生成光信号,再由检测器转变为电信号所形成的图像信息。透射光成像通常能够更好的呈现目标的外轮廓信息,亦是对荧光图像信息的进一步补充。[/font][font='times new roman']很多CLSM配置有DIC模式。与其他成像技术相比,DIC成像技术通过对光路中梯度变化的呈现,实现“伪立体”效果,如在梯度比较小的区域中,相对比较扁平的上皮细胞亦可以较好的实现“立体”结构,同时,由于DIC成像技术不存在相差成像等技术中出现的光晕,还可以利用这个特点检测到细胞表面分布着的细菌,这是很多成像技术所观察不到的。因此DIC成像技术的主要优势在于不需要对相差环和聚光镜遮挡等因素进行考虑,可以直接实现高数值孔径的物镜观察,即可以提高轴向分辨率,这在对分辨率要求十分高的实验中具有重要的应用价值。[/font][font='times new roman']3.6 特殊[/font][font='times new roman']检测[/font][font='times new roman']模式[/font][font='times new roman']3.6.1 荧光漂白恢复(FRAP)[/font][font='times new roman'][5][/font][font='times new roman']FRAP技术由Axelrod等于20世纪70年代研发,指对细胞内的某一区域荧光漂白后,通过测定荧光分子的恢复速率,来研究活细胞中生物分子的动力学特征。[/font][font='times new roman']通过FRAP实验可以研究生物膜脂质分子的侧向扩散、细胞间的通讯、胞浆及细胞器内小分子物质转移性的观测、以及细胞骨架、核膜结构或大分子组装等。[/font][font='times new roman']3.6.2荧光能量共振转移(FRET)[/font][font='times new roman'][6][/font][font='times new roman']FRET是指两个荧光基团间能量通过偶极-偶极耦合作用以非辐射方式从供体传递给受体的现象。目前FRET技术可广泛用于单个固定细胞、亚细胞或活细胞原位生理环境下检测生物大分子的构象变化和分子间的直接相互作用,如检测配体-受体、蛋白分子共定位、转录机制、蛋白折叠以及蛋白质二聚化等,亦可用于检测酶活性变化、细胞凋亡以及膜蛋白的研究等。[/font][font='times new roman']在FRET体系中,常用的荧光能量供体、受体对主要有:CFP/YFP、BFP/RFP、CY3/CY5等。[/font][font='times new roman']进行FRET实验时,需要满足以下几个条件:① 所检测样品包含两个荧光分子,能量的提供者叫做供体,能量的接受者叫做受体;② 供体与受体的距离在[/font][font='times new roman']10[/font][font='times new roman']nm之间;③ 供体的发射波长与受体的激发波长一致。当供体的激发波长照射样品时,若没有FRET效应产生,只会检测到供体的发射光;反之,如果有FRET效应发生,则CLSM可检出供体发射的荧光减弱,而受体的发射光增强。[/font][font='times new roman']3.6.4 荧光寿命成像([/font][font='times new roman']FLIM[/font][font='times new roman'])[7][/font][font='times new roman']FLIM技术是研究细胞内生命活动状态的一种非常可靠的方法。荧光寿命是荧光团在返回基态之前处于激发态的平均时间,是荧光团的固有性质,因此其不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,且能区分荧光光谱非常接近的不同荧光团,故具有非常好的特异性和很高的灵敏度。此外,由于荧光分子的荧光寿命能十分灵敏地反映激发态分子与周围微环境的相互作用及能量转移,因此FLIM技术常被用来实现对微环境中许多生化参数的定量测量,如细胞中折射率、黏度、温度、pH值的分布和动力学变化等,这在生物医学研究中具有非常重要的意义。目前FLIM技术在细胞生物学中一些重要科学问题的研究、临床医学上一些重大疾病的诊断与治疗研究以及纳米材料的生物医学应用研究等方面均有广泛应用,并取得了许多利用传统的研究手段无法获取的数据。[/font][font='times new roman']3.6.5 荧光共振能量转移-荧光寿命成像(FRET- [/font][font='times new roman']FLIM[/font][font='times new roman'])[8][/font][font='times new roman']FRET本身不是一种成像技术,而是一个物理过程。传统的FRET过程分析通常是基于荧光强度成像来实现,分析的结果容易受光谱串扰的影响。而将FLIM技术应用于FRET过程分析,利用FLIM技术可定量测量这一优势,可非常灵敏地反映供体荧光分子与受体荧光分子之间的能量转移过程。当受体分子与供体之间的距离10nm时,供体的能量转移到受体,受体从基态发生能量跃迁,从而影响供体的荧光寿命。与没有受体分子的时候相比,发生FRET的供体分子的荧光寿命降低。因此,FRET-FLIM联合能够实时监测生物细胞中蛋白质的动态变化,如蛋白质折叠、分子间(蛋白-蛋白,蛋白-核酸)相互作用和细胞间信号分子传递、分子运输以及病理学研究等。[/font][font='times new roman']3.6.3 荧光相关光谱/荧光互相关光谱([/font][font='times new roman']FCS[/font][font='times new roman']/FCCS)[9-12][/font][font='times new roman']FCS[/font][font='times new roman']和FCCS都是在涨落光谱技术的基础上衍生而来的,通过检测某一微小区域内荧光信号的瞬时涨落变化,分析分子的密度、扩散以及分子之间的相互作用,是一种新兴的单分子检测技术。由于FCS/FCCS的高灵敏性可以用来检测生物系统中发生的小概率时间,因此此技术主要用于分子之间相互作用、活细胞分析、核酸分析、蛋白质的寡聚化、蛋白质的动力学研究以及纳米制剂粒径测量等研究,在检测物质浓度、扩散速度、分子结合速率等方面体现出巨大的优越性,亦可用于肿瘤的早期诊断以及高通量药物筛选等。[/font][font='times new roman']FCS技术,即在CLSM焦点的微小测量区域内,通过对荧光强度随时间变化的自发性波动分析和其时间函数自相关的分析,并通过计算机统计与拟合运算,在活细胞内单分子水平给出分子的扩散系数、分子数目、分子浓度及分子之间结合与分离状态等动力学参数的检测方法。其实质是监测带有荧光基团的物质在激光作用体积内的扩散情况,可揭示异质群体中的每个个体,并对各自的亚群进行鉴定、分类、定量比较,亦可对复杂的生化反应提供详细、确定的动力学参数。[/font][font='times new roman']发明FCS的最初目的是在生物系统中研究非常稀的样本浓度的化学动力学特征。随着探测手段、自相关电子学等方面的技术进步,FCS在生物化学中的研究和应用越来越广泛,如经典的细胞膜中脂质扩散研究就是通过CLSM整合了FCS技术后所取得的巨大进展。[/font][font='times new roman']FCCS技术,确切来说是FCS技术的一种延伸应用。其既保持了FCS技术的灵敏性,又可以解决FCS对两种粒子的扩散速度要有明显不同的要求(至少相差2倍,即二者质量差相差8倍)。该技术在实验中通常将两种粒子用不同的荧光进行标记,荧光分子被激发后,产生两种互不干扰的荧光信号,分别被两个独立的检测器探测,然后将探测到的信息进行交叉函数分析。如果分子间存在相互作用,那么两种不同的荧光信号将同时经过检测通道,这时两个检测器就会产生同步的信号波动,从而产生互相关信号;而当单色荧光分子独立在微区域内运动时,则不会产生互相关信号。这样,相互作用的荧光分子和独立运动的荧光分子就被区分开来。由于FCCS技术直接反映分子间的相互作用,而不像FRET技术那样受分子扩散或聚集的影响,因此在生物分子互作、蛋白寡聚化、酶活性研究领域中有重要的应用前景。[/font][font='times new roman']4 结论和展望[/font][font='times new roman']综上,CLSM应用灵活,具备多种检测[/font][font='times new roman']模式,适用于多种样本,[/font][font='times new roman']亦可[/font][font='times new roman']实现多种实验目的,如荧光的定量、定性、定位、共定位,动态荧光的测定等[/font][font='times new roman']。一些特殊的实验模式,将CLSM在生物医学领域的应用进一步扩大。通过[/font][font='times new roman']结合其他[/font][font='times new roman']技术[/font][font='times new roman'](多手段联合拓展[/font][font='times new roman'],如膜片钳、原子力显微镜、光电联用等[/font][font='times new roman'])[/font][font='times new roman'],CLSM必将成为[/font][font='times new roman']助力生物医学领域研究[/font][font='times new roman']的有力工具[/font][font='times new roman']。[/font][font='times new roman']参考文献[/font]1. [font='times new roman']黄德娟,浅谈显微镜的发展史及其在生物学中的用途。赤峰教育学院学报,2000,2:51-52[/font]2. [font='times new roman']肖艳梅,付道林,李安生,激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及其生物学应用。激光生物学报,1999,8(4):305-311[/font]3. [font='times new roman']弓宇, 郭英玲, 张枫, 刘红旗, 基于反射光和透射光成像的图像识别方法比较。机电产品开发与创新,2013,26(3):7-9[/font]4. [font='times new roman']虞兆芳, DIC成像技术的优势。求知导刊,2016,2:53[/font]5. [font='times new roman']隋鑫,满奕,张越,林金星,荆艳萍,荧光漂白恢复技术及其在生物膜系统研究中的应用。电子显微学报,2017,36(6):601-609[/font]6. [font='times new roman']肖忠新,张进禄,荧光共振能量转移技术在激光共聚焦显微镜中的应用。中国医学装备,2014,8(11):73-75[/font]7. [font='times new roman']刘雄波,林丹樱,吴茜茜,严伟,罗腾,杨志刚,屈军乐,荧光寿命显微成像技术及应用的最新研究进展。物理学报,2018,67(17):178701-1-178701-14[/font]8. [font='times new roman']罗淋淋,牛敬敬,莫蓓莘,林丹樱,刘琳,荧光共振能量转移-荧光寿命显微成像(FRET-FLIM)技术在生命科学研究中的应用进展。光谱学与光谱分析,2021,41(4):1023-1031[/font]9. [font='times new roman']曲绍峰,林金星,李晓娟,FCS/FCCS技术及其在植物细胞生物学中的应用。电子显微学报,2014,33(5):461-468[/font]10. [font='times new roman']张普敦,任吉存,荧光相关光谱及其在单分子检测中的应用进展。分析化学,2005,33(6):875-880[/font]11. [font='times new roman']黄茹,周小明,荧光相关光谱在生物化学领域中的应用。激光生物学报,2013,22(4):289-293[/font]12. [font='times new roman']游俊,荧光相关光谱(FCS)在生物活细胞中的应用。湖北大学学报(自然科学版),2005,27(1):53-56[/font]

  • 双光子激光扫描显微镜的检测模式及其在生物医学领域的应用

    双光子激光扫描显微镜的检测模式及其在生物医学领域的应用

    [align=center][b]双光子激光扫描显微镜的检测模式及其在生物医学领域的应用[/b][/align][align=center][font=宋体]刘皎[/font][sup]1[/sup],吴晶[sup]1[/sup][/align][align=center]1. [font=宋体]北京大学医药卫生分析中心,北京,[/font]100191[/align][b][font=黑体][[/font]摘要] [/b]双光子激光扫描显微镜(two-photon laser scan microscope, TPLSM[font=宋体])具有低光毒性、高时空分辨率、高信噪比等优点,结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术,广泛应用于脑科学、免疫学、肿瘤、胚胎发育等生物医学相关研究领域。本文结合作者所在的北京大学医药卫生分析中心共聚焦平台的工作经验,概述了[/font]TPLSM适用的样本、检测模式以及在生物医学领域的应用,以期为相关科研技术人员提供参考。[b][font=&][Abstract][/font] [/b]Two-photon laser scan microscopy (TPLSM) has the advantages of low phototoxicity, high spatial and temporal resolution, and high signal-to-noise ratio.TPLSM combines laser scanning confocal microscopy with two-photon excitationtechnology and it is widely used in brain science, immunology, tumor, embryodevelopment and other biomedical related research fields. Based on the author'swork experience in the confocal center of Peking University Medical and HealthAnalysis Center, this paper summarizes the applicable samples, detection modesand applications of TPLSM in the biomedical field, in order to provide referencefor related scientific researchers and technicians.[b][font=黑体][[/font]关键词] [/b]显微镜双光子,检测模式,应用[b]1 引言[/b]双光子激发技术的基本原理是在高光子密度情况下,荧光分子可同时吸收2个长波长光子,产生一个一半波长光子去激发荧光分子的相同效果。双光子激光扫描显微镜(two-photon laser scan microscope, TPLSM[font=宋体])在激光扫描共聚焦显微镜的基础上,以红外飞秒激光作为光源,长波长的近红外激光受散射影响小,易穿透标本,可深入组织内部非线性激发荧光,对细胞毒性小且具有高空间分辨率,适合生物样品的深层成像及活体样品的长时间观察成像[/font][1]。使用高能量锁模脉冲激光器,物镜焦点处的光子密度最高,在焦点平面上才有光漂白及光毒性,焦点外不损伤细胞。双光子效应只发生在焦点处,所以双光子显微镜无需共聚焦针孔,也能做到点激发点探测,提高了荧光检测效率[2]。[b][/b]双光子激光扫描显微镜显微镜可以通过XYZ,XYT,XYλ,XYZT,XYλT等多种模式实现多维成像,亦可进行更复杂实验的拍摄,比如二次谐波成像(Second Harmonic Generation Imaging,SHG[font=宋体])、双光子荧光寿命成像([/font]Two-photon Fluorescence Lifetime Imaging Microscopy, TP-FLIM[font=宋体])、荧光寿命[/font]-[font=宋体]荧光共振能量转移成像([/font]FluorescenceLifetime - Fluorescence Resonance Energy Transfer Imaging, FLIM-FRET[font=宋体])等实验以满足对样品的定性、定量、定位、共定位等多维度多功能的研究。[/font]TPLSM已成为生命科学各领域重要的研究工具,可在细胞及亚细胞水平对活体动物的神经细胞形态结构、离子浓度、细胞运动、分子相互作用等生理现象进行直接的长时间成像监测,还能进行光激活染及光损伤等光学操纵,广泛应用于脑科学、免疫学、肿瘤、胚胎发育等生物医学相关研究[3-5]。本文拟通过按TPLSM常见的检测模式分别阐述其在生物医学领域的应用,以其为相关科研技术人员提供参考。[b]2. TPLSM适用的样本[/b]TPLSM适用的样本非常广泛,从液体、固体等形式的材料或制剂、细菌、细胞、细胞团、类器官、组织切片、到各种模式动物(如线虫、果蝇、斑马鱼、小鼠、大鼠、兔、猴等)及其[font=宋体]脑、脊髓、肝脏、肺、皮肤等器官[/font],都可以通过搭载不同载物台进行测试。相对于传统激光扫描共聚焦显微镜200μm的成像深度极限,双光子显微镜成像深度可达800μm,如果是透明化样品可更厚。TPLSM尤其适合活体动物成像,且比小动物荧光成像有更高的分辨率和信噪比,一般TPLSM的XY轴分辨率为200 nm左右,Z轴分辨率为300 nm左右。[b]3. TPLSM的检测模式[/b]3.1 二维成像模式TPLSM可以实现点扫描、点探测,得到生物样品高反差、高分辨率、高灵敏度的二维图像,从而获得细胞/组织等光学切片的物理、生物化学特性及变化。也可以对所感兴趣的区域进行准确的定性、定量及定位分析。激光扫描显微镜的zoom功能,可以用来调节扫描区域的放大倍数。但受物镜分辨率的限制,一味的增大zoom值,不能得到相应的高清图像,需根据实际情况参考piexl size进行设定。TPLSM可以实现XY、XZ或XT的二维成像模式,XT线扫会在后文与XYT时间序列成像一起进行举例说明(图2b)。3.2 三维成像模式3.2.1 Z轴序列三维成像(XYZ)[align=left]TPLSM可沿Z轴方向通过电动载物台的连续扫描对样品进行无损伤的光学切片(XYZ),获得三维立体图像。同理,通过沿Y轴方向连续扫描,可获得连续的XZY图像。如图1所示TPLSM[font=宋体]可以顺利观察到可以观察到血管清晰形态结构:单个胚胎的胎盘微血管(图[/font]1a)、肝脏血窦微血管(图1b)和后肢微血管(图1c)[6]。[/align][align=center][img=,690,230]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212151626576232_4807_3237657_3.png!w690x230.jpg[/img][/align][align=center]图1(a)胚胎胎盘微(b)肝脏血窦和(c)后肢的微血管三维成像[/align]3.2.2 时间序列扫描模式(XYT)[align=left]按照一定的时间间隔重复采集,则可实现对该样品的实时监测(XYT)。此类实验可观察组织区域内特异荧光探针标记的单个细胞或细胞内不同部位接受刺激后的整个变化过程。[font=宋体]如图[/font]2[font=宋体]([/font]a[font=宋体]),可以根据微血管[/font]XYT[font=宋体]序列扫描的成像结果中某一血细胞在前后两张图的位置移动和这两帧图的扫描时间间隔计算血流速度。若血流速度很快,[/font]XYT扫描不足以捕捉实际流速,可以使用XT线扫计算。如图2(b),微血管XT扫描图像中绿色荧光背景里的黑色线条代表单个血细胞的流动轨迹,每条线条的横坐标代表血细胞移动的距离(distance / μm[font=宋体]),纵坐标代表此段时间([/font]time/ ms[font=宋体]),根据这两个数据可以计算出单位时间内血细胞的流动速度([/font]μm / ms)[6]。[/align][align=center][img=,690,262]https://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2022/12/202212151627102569_8367_3237657_3.png!w690x262.jpg[/img] [/align][align=center]图2 微血管(a)XYT扫描结果和(b)XT一维扫描结果图像计算血流说明示意图[/align]3.2.3 光谱扫描模式(XYλ/XYΛ)通常配置有可调节接受范围的检测器的TPLSM,可以实现从400nm-800nm的发射波谱扫描。通过配置具有连续可调波长的双光子激光器,还可以实现750nm-1300nm激发波谱扫描。这对于开发研制特殊染料探针的课题来说是很方便、全面的检测功能。3.3四维成像模式(XYZT/XYλT/XYΛT)基于上述三维成像模式,结合时间序列扫描,可以实现TPLSM的四维成像。3.4二次谐波成像(SHG)SHG是一个二阶非线性过程,且一般为非共振过程,适合富含胶原纤维的样本成像,如角膜、鼠尾肌腱、皮肤等。生物组织产生的二次谐波最主要的转换源自胶原,不同生物组织中的二次谐波信号强弱与组织中的胶原含量密切相关,含胶原丰富的组织包括结缔组织和肌肉组织等二次谐波信号也比较强,另外还有一些能产生强二次谐波的生物结构是微管,如细胞分裂中纺锤体。对于具有中心对称性的生物结构,如果局部中心对称性的破坏也会产生二次谐波:在两中心对称介质的界面,不同物态分子的相互作用使局部微观场特性在交界面(如细胞膜)发生突变,从而产生界面二次谐波[7]。除了动物组织外,一些含有特殊分子结构的植物组织也能产生二次谐波。二次谐波显微成像具有高空间分辨率、深成像深度、低损伤、以及对结构对称性的高度敏感性的特点,如果能与其他成像技术结合,将成为生物样品研究的有力工具[8]。3.5双光子荧光寿命成像(TP-FLIM)[9]FLIM技术是研究细胞内生命活动状态的一种非常可靠的方法。荧光寿命是荧光团在返回基态之前处于激发态的平均时间,是荧光团的固有性质,因此其不受探针浓度、激发光强度和光漂白效应等因素影响,且能区分荧光光谱非常接近的不同荧光团,故具有非常好的特异性和很高的灵敏度。此外,由于荧光分子的荧光寿命能十分灵敏地反映激发态分子与周围微环境的相互作用及能量转移,因此FLIM技术常被用来实现对微环境中许多生化参数的定量测量,如细胞中折射率、黏度、温度、pH值的分布和动力学变化等,这在生物医学研究中具有非常重要的意义。目前FLIM技术在细胞生物学中一些重要科学问题的研究、临床医学上一些重大疾病的诊断与治疗研究以及纳米材料的生物医学应用研究等方面均有广泛应用,并取得了许多利用传统的研究手段无法获取的数据。FLIM检测需要脉冲激光,TPLSM带有的高能量锁模脉冲激光器可以满足激发要求。3.6荧光寿命-荧光共振能量转移成像(FLIM-FRET)[10]传统的FRET过程分析通常是基于荧光强度成像来实现,分析的结果容易受光谱串扰的影响。而将FLIM技术应用于FRET过程分析,利用FLIM技术可定量测量这一优势,可非常灵敏地反映供体荧光分子与受体荧光分子之间的能量转移过程。当受体分子与供体之间的距离10nm时,供体的能量转移到受体,受体从基态发生能量跃迁,从而影响供体的荧光寿命。与没有受体分子的时候相比,发生FRET的供体分子的荧光寿命降低。因此,FRET-FLIM联合能够实时监测生物细胞中蛋白质的动态变化,如蛋白质折叠、分子间(蛋白-蛋白,蛋白-核酸)相互作用和细胞间信号分子传递、分子运输以及病理学研究等。[b]4 结论和展望[/b]综上,TPLSM应用灵活,具备多种检测模式,适用于多种样本,亦可实现多种实验目的,如荧光的定量、定性、定位、共定位,动态荧光的测定等。一些特殊的实验模式,将TPLSM在生物医学领域的应用进一步扩大。通过结合其他技术(多手段联合拓展,如膜片钳、原子力显微镜、光电联用等),TPLSM必将成为助力生物医学领域研究的有力工具。双光子荧光成像由于具有天生的三维层析能力以及深穿透能力,在活体生物组织成像上广受欢迎。双光子显微镜镜下空间增大后,可广泛应用于猴、大小鼠、兔等较大的模式动物的活体成像。且可结合电生理技术、光遗传技术,广泛应用于麻醉、清醒或运行行为等生理状态下的动物脑科学神经相关研究,在单细胞、单树突精度上对神经元群体活动进行监控。如结合膜片钳技术,对活体脑组组急性切片神经元进行双光子深层成像[11];结合光遗传技术,实现视觉皮层同一神经元和神经元群体的稳定操控和长期多次重复记录[12];对在健身球上移动的头部固定小鼠小脑进行成像,探讨觉醒状态和运动行为对胶质网络中钙离子的激发的影响[13];结合多种疾病模型,探讨大脑皮层神经元及胶质细胞活性的改变及作用等[14]。随着多种双光子显微镜系统的出现,双光子显微镜成像技术将以其实时、无损地探测、诊断及检测能力,在生物医药及临床医学应用中发挥更大作用。[b]参考文献[/b][1] [font=宋体]李娟[/font],[font=宋体]张岚岚[/font],[font=宋体]吴珏珩[/font].[font=宋体]双光子显微镜的应用优势与维护要素[/font][J].[font=宋体]中国医学装备[/font],2021,18(12):158-163.[2] HendelT,Mank M, Schnell B,et al.Fluorescence changes of genetic calcium indicatorsand OGB1correlated with neural ac tivity and calcium in vivo and in vitro[J].JNeurosci, 2008,28(29):7399-7411.[3] DolginE.What leva lamps and vinaigrette can teach us about cellbiology[J].Nature,2018,555(7696):300-302.[4] Noguchi J,Nagaoka A, Watanabe S,et al.in vivo two-photon uncaging of glutamate revealingthe structure-function relatio nships of dendritic spines in the neocortex ofadult mice[J]. 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