Vescent D2-125激光(guang)伺(si)服(fu)器(qi)在(zai)生物(wu)領域(yu)的應用典(dian)型案(an)例

Vescent D2-125激光(guang)伺(si)服(fu)器(qi)在(zai)生物(wu)領域(yu)的應用典(dian)型案(an)例

科(ke)羅(luo)拉多(duo)州(zhou)立(li)大(da)學(xue)(Colorado State University,CSU)，David Winters博(bo)士(shi)借(jie)助(zhu)Vescent D2-125激光(guang)伺(si)服(fu)器(qi)在(zai)單(dan)像(xiang)素(su)成像(xiang)的(de)生物(wu)領域(yu)獲得(de)了很(hen)大(da)的(de)進(jin)展(zhan)。

針對單像(xiang)素(su)成像(xiang)的(de)生物(wu)領域(yu)，David Winters博(bo)士(shi)討(tao)論了新的(de)單(dan)像(xiang)素(su)成像(xiang)方(fang)法（SPIFI方(fang)法），其(qi)根本原理(li)是(shi)通過基於(yu)激光(guang)計(ji)量和頻(pin)率(lv)的(de)合(he)成理(li)念(nian)，測(ce)量小(xiao)位(wei)移的(de)中心(xin)頻(pin)率(lv)的光(guang)脈(mai)沖(chong)，類(lei)似(si)脈(mai)沖(chong)受激拉曼散射，使(shi)得(de)脈(mai)沖(chong)在(zai)探(tan)測(ce)瞬(shun)態光(guang)學(xue)磁(ci)化率(lv)時(shi)獲得位(wei)移。通過多(duo)路(lu)復(fu)用空間頻(pin)率(lv)投(tou)影(ying)來實(shi)現這(zhe)壹點，實(shi)現在(zai)沒(mei)有成像(xiang)探(tan)測器(qi)的(de)情況(kuang)下(xia)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)二維成像(xiang)。若(ruo)不(bu)使用成像(xiang)探(tan)測器(qi)，則對散射的靈(ling)敏度大(da)大(da)降(jiang)低(di)，則使得(de)該方(fang)法可(ke)以應用於(yu)散射生物(wu)組(zu)織的(de)深層。重要的是整套系統的光(guang)學(xue)部分儀(yi)器(qi)搭(da)建(jian)，他(ta)在(zai)光(guang)學(xue)成像(xiang)的(de)兩個(ge)領域(yu)中所做(zuo)的工(gong)作是(shi)利用高(gao)靈敏度拉曼測量測量小(xiao)的(de)光(guang)學(xue)頻(pin)移，以及利用頻(pin)率(lv)復(fu)用空間信(xin)息(xi)的(de)單(dan)元(yuan)素(su)探測(ce)器(qi)進(jin)行(xing)快(kuai)速(su)的(de)壹維和二維成像(xiang)。這(zhe)種(zhong)技術都試(shi)圖將光(guang)學(xue)成像(xiang)的(de)適(shi)用性應用到(dao)更廣泛的生物(wu)領(ling)域(yu)。拉曼散射廣(guang)泛應用於(yu)化學樣(yang)品表(biao)征(zheng)技術，因為(wei)它是壹種(zhong)內(nei)源(yuan)性的對比方法，不(bu)需(xu)要使(shi)用染(ran)料或標記來(lai)實(shi)現化學特異性成像(xiang)。

在(zai)光(guang)路(lu)搭(da)建(jian)工(gong)作中，他(ta)從壹(yi)個(ge)新的(de)方(fang)向來研(yan)究拉曼測量。其根本原理(li)是(shi)通過電子響(xiang)應產(chan)生了依(yi)賴於(yu)時(shi)間的折(zhe)射率(lv)，采集光(guang)脈(mai)沖(chong)時(shi)，會導(dao)致(zhi)探針脈(mai)沖(chong)的(de)中心(xin)光(guang)頻(pin)率(lv)發生小(xiao)的(de)偏移。因(yin)此，測(ce)量拉曼活性分子的(de)小(xiao)濃(nong)度(du)的(de)問(wen)題就變(bian)成了測(ce)量小(xiao)的(de)光(guang)頻(pin)移。他(ta)把光(guang)頻(pin)移轉(zhuan)換(huan)成更容易測(ce)量的量，即(ji)很(hen)容易地把光(guang)脈(mai)沖(chong)中心(xin)頻(pin)率(lv)的變(bian)化轉(zhuan)換(huan)成光(guang)強(qiang)的(de)變(bian)化。

圖1 光(guang)學(xue)鎖(suo)相(xiang)環(huan)流程(cheng)圖

圖中PS為(wei)移相(xiang)器(qi)，AM為(wei)調幅器(qi)。射頻(pin)信(xin)號用藍(lan)色實(shi)線表(biao)示，控(kong)制信(xin)號用藍(lan)色虛(xu)線表(biao)示，光(guang)纖(xian)用黃(huang)色表(biao)示。待(dai)測脈(mai)沖(chong)從(cong)左下(xia)部進(jin)入光(guang)纖(xian)，然(ran)後進(jin)行(xing)對半調制，後在(zai)匹配的光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)器(qi)上(shang)檢(jian)測(ce)到(dao)，Servo為(wei)Vescent D2-125伺(si)服(fu)系統。

激光(guang)由(you)壹(yi)對InGaAs激光(guang)二極管(Thorlabs DET10C)發射，以得(de)到(dao)調制器(qi)主(zhu)動(dong)極化軸上的光(guang)源(yuan)。其(qi)產(chan)生的差分信(xin)號輸(shu)入至加(jia)法放(fang)大(da)器(qi)(SRS SIM980)，這(zhe)個(ge)差分信(xin)號即(ji)為(wei)誤差信(xin)號，進(jin)而將(jiang)差分信(xin)號耦(ou)合(he)到(dao)伺服(fu)系統的輸(shu)入(Vescent D2-125)。則Vescent伺(si)服(fu)系統的輸(shu)出參(can)考(kao)電壓，終用於(yu)驅動(dong)振幅的(de)壓(ya)控(kong)振蕩器(qi)(VCO)(微(wei)型(xing)電(dian)路(lu)ZX95-890C)調制器(qi)。其(qi)中伺(si)服(fu)參(can)數(shu)和(he)優(you)化參(can)數(shu)的(de)設(she)置通過基於(yu)該(gai)調制器(qi)驅動(dong)正(zheng)弦(xian)波(bo)在(zai)重復(fu)率(lv)與相(xiang)位(wei)的調整電子信(xin)號獲(huo)得(de)，使(shi)得(de)脈(mai)沖(chong)調制的(de)峰值及斜(xie)率(lv)進(jin)行(xing)采樣(yang)衰(shuai)減。

圖2  鎖(suo)相(xiang)噪(zao)聲分(fen)析(xi)

藍(lan)色線(xian)為(wei)用普通光(guang)學(xue)鎖(suo)相(xiang)測(ce)量的(de)拉曼信(xin)號。綠色線(xian)為(wei)使(shi)用本文算(suan)法處(chu)理得(de)到(dao)的時(shi)態數(shu)據(ju)。

圖3  SPIFI裝(zhuang)置(zhi)示意(yi)圖

SPIFI方(fang)法中Vescent伺(si)服(fu)系統的(de)根本目的是(shi)驅動(dong)振幅壓(ya)控(kong)振蕩器(qi)(VCO)，以實(shi)現在(zai)不(bu)同的(de)橫向位置對不(bu)同頻(pin)率(lv)的線(xian)聚焦進(jin)行(xing)調制，將目標空間信(xin)息(xi)編碼(ma)到(dao)線聚焦上(shang)。實(shi)現快(kuai)速動(dong)態捕(bu)獲(huo)，這(zhe)種(zhong)成像(xiang)速(su)度的提(ti)高為(wei)成像(xiang)提(ti)供(gong)了新的(de)可(ke)能(neng)性成像(xiang)，從(cong)而逐(zhu)步(bu)代替(ti)昂(ang)貴(gui)的陣(zhen)列(lie)檢(jian)波(bo)器(qi)。由(you)於(yu)SPIFI信(xin)號對其在(zai)時(shi)間信(xin)號中的(de)位置(zhi)進(jin)行(xing)編碼(ma)，通過調制，壹旦(dan)將(jiang)目標傳輸(shu)函數(shu)刻印在(zai)波(bo)束(shu)上(shang)，其對散射的敏感(gan)性就會大(da)大(da)降(jiang)低(di)。

圖4  (a)圖為(wei)熒光(guang)吸(xi)收(shou)，(b)圖為(wei)熒光(guang)發射模式(shi)下，熒光(guang)墨(mo)水(shui)在(zai)載(zai)玻片上的(de)SPIFI圖像(xiang)

應用該(gai)壹維SPIFI成像(xiang)系統可(ke)以替(ti)代(dai)光(guang)柵(zha)或階段掃(sao)描(miao)，提(ti)高了成像(xiang)速(su)度。在(zai)簡(jian)單的(de)SPIFI成像(xiang)系統中，使(shi)用光(guang)柵(zha)對輸(shu)入光(guang)的(de)光(guang)譜(pu)進(jin)行(xing)空間分散，然(ran)後應用位(wei)置相(xiang)關的時(shi)間調制，將光(guang)束(shu)簡(jian)單地收(shou)集在(zai)光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)器(qi)上(shang)。然(ran)後可(ke)以從(cong)光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)器(qi)信(xin)號的電子光(guang)譜(pu)中恢(hui)復(fu)光(guang)譜(pu)線(xian)。利用這(zhe)種(zhong)*的(de)調制器(qi)結(jie)構(gou)，還可(ke)以通過用這(zhe)種(zhong)光(guang)譜(pu)調制光(guang)束(shu)照(zhao)射樣(yang)品來進(jin)行(xing)高(gao)光(guang)譜(pu)成像(xiang)。實(shi)驗論(lun)證在(zai)采集之(zhi)前，采集到(dao)的光(guang)的(de)頻(pin)譜會被樣(yang)本的(de)響(xiang)應調制，然後將該(gai)光(guang)譜(pu)響(xiang)應編碼(ma)到(dao)信(xin)號的RF頻(pin)譜中。實(shi)驗證(zheng)明了對各種(zhong)樣(yang)品類型的都(dou)具備(bei)較好的成像(xiang)能(neng)力，無(wu)論是(shi)熒光(guang)樣(yang)品還是生物(wu)標本。

更多(duo)產(chan)品信(xin)息(xi)，請(qing)聯(lian)系我(wo)們。

森(sen)泉(quan)為(wei)您的科研(yan)事(shi)業添磚(zhuan)加(jia)瓦：

1）  激光(guang)控(kong)制：激光(guang)電(dian)流源(yuan)、激光(guang)器(qi)溫(wen)控(kong)器(qi)、激光(guang)器(qi)控(kong)制、伺(si)服設(she)備(bei)與系統等(deng)等(deng)

2）  探(tan)測(ce)器(qi)：光(guang)電(dian)探(tan)測(ce)器(qi)、單(dan)光(guang)子計(ji)數(shu)器(qi)、單(dan)光(guang)子探(tan)測器(qi)、CCD、光(guang)譜(pu)分(fen)析(xi)系統等(deng)等(deng)

3）  定(ding)位(wei)與加(jia)工(gong)：納米(mi)定位(wei)系統、微納運(yun)動(dong)系統、多(duo)維位移臺(tai)、旋(xuan)轉(zhuan)臺(tai)、微(wei)型(xing)操(cao)作器(qi)等(deng)等(deng)

4）  光(guang)源(yuan)：半(ban)導(dao)體(ti)激光(guang)器(qi)、固(gu)體激光(guang)器(qi)、單(dan)頻(pin)激光(guang)器(qi)、單(dan)縱模激光(guang)器(qi)、窄(zhai)線(xian)寬(kuan)激光(guang)器(qi)、光(guang)通訊(xun)波(bo)段(duan)激光(guang)器(qi)、CO2激光(guang)器(qi)、中紅外激光(guang)器(qi)、染(ran)料激光(guang)器(qi)、飛秒(miao)超快(kuai)激光(guang)器(qi)等(deng)等(deng)

5）  光(guang)機械件(jian)：用於(yu)光(guang)路(lu)系統搭(da)建(jian)的(de)高(gao)品質無應力光(guang)機械件(jian)，如(ru)光(guang)學(xue)調整架、鏡(jing)架、支(zhi)撐桿(gan)、固(gu)定底(di)座等(deng)等(deng)

6）  光(guang)學(xue)平臺(tai)：主(zhu)動(dong)隔(ge)振(zhen)平臺(tai)、氣(qi)浮(fu)隔(ge)振(zhen)臺(tai)、實(shi)驗桌(zhuo)、剛(gang)性工(gong)作臺(tai)、面包(bao)板(ban)、隔(ge)振(zhen)、隔(ge)磁(ci)、隔(ge)聲(sheng)綜合解決方(fang)案(an)等(deng)等(deng)

7）  光(guang)學(xue)元(yuan)件：各類晶(jing)體、光(guang)纖(xian)、偏轉(zhuan)鏡(jing)、反(fan)射鏡(jing)、透射鏡(jing)、半透(tou)半反(fan)鏡(jing)、濾(lv)光(guang)片、衰(shuai)減片、玻片等(deng)等(deng)

8） 染(ran)料：激光(guang)染(ran)料、熒光(guang)染(ran)料、光(guang)致(zhi)變(bian)色染(ran)料、光(guang)致(zhi)發光(guang)染(ran)料、吸(xi)收(shou)染(ran)料等(deng)等(deng)