فناوری تصویربرداری میکروسکوپی چند فوتونی: پلاریزاسیون-تحلیل دوم-میکروسکوپ تولید هارمونیک و پردازش تصویر آن
در میکروسکوپهای نوری غیرخطی، تصویربرداری نسل دوم هارمونیک (SHG) معمولاً برای مشاهده ساختارهای فیبری درونزا استفاده میشود و شدت SHG تا حد زیادی به زاویه نسبی بین جهت قطبش پرتو فرودی و محور جهتگیری مولکول هدف بستگی دارد. بنابراین، تصویربرداری SHG مبتنی بر پلاریزاسیون (P-SHG) میتواند اطلاعات ساختاری مولکولهای هدف را با تجزیه و تحلیل رابطه عملکردی بین شدت سیگنال SHG و حالت پلاریزاسیون پرتو فرودی به دست آورد. در حال حاضر به عنوان یک ابزار مهم برای تجزیه و تحلیل پزشکی و بیولوژیکی استفاده می شود.
تصاویر ساده SHG را می توان از طریق میکروسکوپ فلورسانس برانگیختگی دو فوتونی سنتی (TPM) بدست آورد. اکثر سیستم های TPM هنوز از یک روش اسکن تک پرتو مبتنی بر یک آینه متحرک استفاده می کنند که وضوح زمانی آن به سرعت حرکت فیزیکی آینه بستگی دارد. به منظور دستیابی به تصویربرداری سریعتر، سیستم TPM می تواند یک روش اسکن چند پرتو (شکل 1A) را نیز اتخاذ کند که یکی از آنها استفاده از واحد اسکن دیسک چرخان است. این واحد از یک صفحه گردان میکرو عدسی کواکسیال و یک صفحه گردان سوراخ سوزنی تشکیل شده است که عدسیهای میکرو و سوراخهای پینهول روی هر میز گردان مربوط به یک-به-یک است.
هنگامی که لیزر از داخل صفحه گردان میکرو لنز عبور می کند، جبهه موج چندین لنز میکرو را پوشش می دهد. میکرو لنزهای مختلف قسمت های مختلف جبهه موج را در موقعیت های مختلف متمرکز می کنند و از سوراخ های مربوطه عبور می کنند و چندین پرتو میکرو را تشکیل می دهند. برخورد این پرتوهای ریز به نمونه می تواند همزمان چندین سیگنال را تحریک کند. این سیگنال ها در امتداد سیستم میکروسکوپ برمی گردند و دوباره از سوراخ سوزنی عبور می کنند و در نهایت توسط آینه دو رنگی بین دو صفحه گردان به دستگاه تشخیص منعکس می شوند. با این حال، حالت متداول استفاده شده-لیزر یاقوت کبود تیتانیوم قفل شده به عنوان منبع نور، انرژی کافی ندارد، که تعداد پرتوهای تحریک را محدود میکند و با استفاده از یک واحد اسکن چرخشی، میدان دید مؤثر کوچکی (FOV) برای TPM (TPM-SD) ایجاد میکند.
آی گوتو و همکاران با هدف دستیابی به-تصویربرداری P-SHG با سرعت بالا با میدان دید بزرگ (FOV) با استفاده از سیستم TPM{3}}SD. بنابراین، یک منبع لیزر مبتنی بر Yb با حداکثر توان بالاتر به سیستم TPM{5}}SD معرفی شد.
این یک نمودار شماتیک از سیستم TPM{0}}SD است که آنها توسعه داده اند. منبع نور این سیستم یک لیزر مبتنی بر Yb است که پالس های فمتوثانیه ای با طول موج مرکزی 1042 نانومتر، توان متوسط 4 وات، عرض پالس 300 fs و نرخ تکرار 10 مگاهرتز تولید می کند. این سیستم ابتدا قدرت لیزر را از طریق یک صفحه نیم موج و یک قطبش لیزر Glan تنظیم می کند و سپس پرتو را از طریق یک بسط دهنده پرتو منبسط می کند. پرتو منبسط شده به واحد اسکن صفحه گردان وارد می شود و پرتوهای میکرو متعددی که از واحد اسکن خارج می شوند از طریق یک عدسی هدف غوطه ور در آب بر روی نقاط مختلف نمونه متمرکز می شوند. به منظور تنظیم حالت پلاریزاسیون پرتو نور در عدسی شیئی، یک صفحه نیم موج و یک صفحه موج یک چهارم در مسیر نوری پرتو تحریک قرار می گیرد.
