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自由空间角度啁啾增强延迟(FACED)成像技术

详见2016 Light:Science&Application

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      双光子显微镜是Winfried Denk教授在1990年博士后期间发明的,今年正好是双光子显微镜面世30周年,目前Winfried Denk供职于德国海德堡马克斯-普朗克神经所。双光子显微镜通常可提供约10–30 Hz的帧采集速率,通俗一些来说每秒钟可采集10-30个图像,速度较慢,这就限制了其使用。

科研人员一直试图通过多种方式提高双光子成像速度,主要分为三类:第一类通过声光成像扫描技术开发的双光子随机扫描技术,将成像速度提高到千赫兹速率,实现毫秒级的光学记录,可对细胞膜电压进行记录,但是牺牲了分辨率。

第二种最常见的提高成像速度的方法是将视角分为若干个子区域,并使用多个光束同时扫描这些子区域。已有研究采用四个光束同时进行扫描,其扫描速率高达250 Hz

第三类就是最新出现的达到千赫兹采样速率,也是我们今天要讲的主题,千赫兹双光子显微镜成像技术。

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FACED成像是由Kevin K. Tsia 教授在2016年开发的,该技术实质上是一种脉冲展宽技术,在可见波长区域实现超快速激光扫描时间拉伸成像。简单的来说,用圆柱透镜将激光脉冲束聚焦在一维平面内并获得一定会聚角,然后再将光束发射到一对间距为S,偏心角为α,几乎平行的高反射镜中,在镜子多次反射之后,激光脉冲被分成传播方向不同的多个子脉冲 。这些子脉冲以一定的时间间隔进行回射。这些子脉冲随后通过输出设备输送到物镜上,形成一组空间上分隔且时间延迟的焦点,从而实现线扫描。


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