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奥林巴斯显微镜激光系统的光学显微镜

2014-03-20  发布者:admin 

 通常用于光学显微镜的激光器是高强度的单色光源,这是因为对各种技术,包括光学捕获,寿命成像研究中,光漂白恢复和全内反射荧光的工具是有用的。 此外,激光也是最常用的光源扫描共聚焦荧光显微镜,并已动用,虽然不经常,在传统的宽场荧光调查。

激光器发出单色光的激烈包是一致和高度准直,以形成紧密的光束扩展率非常低。 相对于其他的光源,由激光器发射的极纯的波长范围内具有由钨卤或弧光放电灯无双的带宽和相位关系。 其结果是,激光束可行驶长距离和可扩展以填充孔或聚焦到与亮度的一个高层次的一个非常小的点。 除了共同所有的激光器,其中包括一个增益介质(光源),激发源(电源),以及谐振器的相似性,这些光源的大小从根本上有所不同,成本,输出功率大,光束质量好,功耗和运行寿命。

大多数激光系统产生的单色光的相干介绍了这些光源古典广角镜的应用问题。 通过干扰在每个表面在光路中的光散射和衍射图谱进行了介绍。 此外,本领域和孔径光阑,以及污垢,也产生伪影。 这些不良影响可以被最小化或通过各种技术消除。 最常用的方法包括通过在时间上快速变化的光源和显微镜之间的光路长度,或在扫描试样逐点因为是在共聚焦显微镜系统的情况下的加扰的激光。 此外,干扰和其他构件常常可以通过光圈扫描技术消除。 如果激光束的光路长度或相干性状态波动以更快的间隔比检测器的积分时间(实际上是视频帧速率),散斑和散射伪像从图像中消失。

一个成功的技术,通过一些调查来改进微分干涉对比(DIC)与氩离子激光光源产生的图像是定位一个圆形玻璃楔形,纺纱每分钟2500圈,在光路。 在光路长度的快速变化是由在楔厚度的差异引入楔形旋转扩展的激光光束的前方。 目前,路径长度的变化通常是通过采用光纤光导管,以便将光源和显微镜之间的光来实现。 振动的纤维生产中的光路长度连续变化,使光束成为在时间上不连贯在低于该水平振动的频率。 的振动可以由压电装置,扬声器,或在激光头中使用的冷却风扇产生。

如图1所示,是一种自锁模钛:蓝宝石激光脉冲,这是目前在大多数多光子荧光显微镜调查的优选激光激发源之一。 钛蓝宝石锁模激光器提供一个大的波长的调谐范围,从大约690至超过1050纳米,与脉冲宽度,长度约100飞秒。 此外,这些激光器具有足够的功率(大于100毫瓦在整个调谐范围)的双光子激发的荧光团最饱和。 以确保适当的冷却和激光晶体的湿度控制,将氮气泵入密封的激光头,这是由一个外部冷却器保持在恒定的温度。

许多激光系统所产生的光被线性偏振,与垂直取向的偏振矢量。 这个属性可以被利用于需要偏光照明光源,如微分干涉相衬,偏光测量,或荧光偏振各向异性定量调查申请。

激光束的相干性和偏振特性是由光的光束的横截面,或简档,其利用从所述激光的出射反射镜的距离的增加改变了分布测定。 的激光束的特性下面的讨论是作为可能证明在采用激光显微镜中成像,激光俘获和其他应用有用的受试者的一般概述。

当激光器工作在最简单的横向电磁模式中 ,被称为TEM(00)模式下,所发射的光束具有平面波阵面和高斯强度(辐照度)的配置文件。 激光束直径通常被定义为在该强度已经下降到E(E-2)(13.5%),其峰值价值。 激光束的高斯分布的产生是由于衍射,从而防止一个完全准直光束的传播和诱导横向传播的光波的。 附近的激光输出孔(称为近场 )中,光束的相位方面可以变得紊乱。 作为结果,该波束的横截面形状,尺寸和辐照剖面,然后迅速用从激光距离发生变化。 在更远的距离( 远场 ),相位战线稳定到所得的高斯分布。 在一些参考文献中,在近场和远场被称为由菲涅耳区夫琅禾费区域的替代术语分别。 近场有时也被称为瑞利范围。 远场开始的距离,Z,由定义

z = A02

其中,A(0)是光束直径在出射孔径,λ是光由激光器发射的光的波长。 应用此公式来氩激光发射一个0.6毫米的腰部直径的光束在488纳米的波长,远场开始于从所述出口孔约74厘米。

示于图2是激光束的几何形状和发散的近场和远场的示意图。 如上面所讨论的,光束可以被认为基本上是波阵面的平行束即经历在近场小扩散。 超出近场,光束发散角(θ),这是从光束的中心测量到的边缘(E(E-2)),变大并成为关键的参数中,根据确定的光束直径(D)的公式

光束直径(D)= 2L • tan(θ)

其中D是可变表意激光束的直径,L表示从激光出口孔径的光束上的测量点之间的距离的长度。 在实践中,一些激光束特性,包括辐照剖面,在许多显微镜应用的关键因素,并在远场的距离的知识,可能需要在配置的摄像系统。 表1给出了计算出的该距离的值(使用上面给出的方程)为一些普遍使用的激光和发射线,和典型的束腰直径。

距离远场
波长 
(纳米)
光束直径 
(毫米)
远场距离 
(厘米)
氩离子    
488 0.6 74
514 1.0 195
氦氖    
543 0.4 30
594 0.7 83
612 0.7 80
632 0.7 78
Nd:YAG激光    
355 3.0 2535
532 1.0 188
钛:蓝宝石    
790 2.0 506
395 2.0 1012
790 0.8 81
表1

与否的光束呈现高斯字符是在大多数激光应用中很重要,因为光束通常必须集中,形状和其他由透镜和其他光学元件修改。 高斯光束具有一定的自定义转换特性,而这些假设能够将对于该光束将如何传播通过光学系统。

角半径(或光束发散角,见图2)中,θ(弧度)指定,高斯光束在远场的近似的表达式

θ = λ /πa0

其中,a(0)是光束束腰半径在激光出口孔径。 束腰直径是激光波长,谐振腔长度,并且所述腔的其它设计参数的函数。 如从激光的距离增加,(z)的光束束腰半径由下式给出

a(z) = θz

通常,激光束的特征是光束传播参数,如M的平方,或K(相当于M的平方的倒数),从近场和远场测量的组合来确定,如下所示

M2 = πA0θ/4λ

2,这被称为传播常数传播因子的较 ​​小的值,均显示出较高的光束质量,特别是在参照的较小直径和发散。 该因子描述了实际光束的该理想高斯光束的关系。

相干高斯光束有导致他们从非相干光束通过透镜和反射镜,会有不同的传输变换的特定属性。 在一个衍射极限的光束的情况下,一个高斯光束的强度分布是高斯分布本身,只要该光束不通过透镜孔径截断。 当高斯光束的直径是透镜的二分之一的开口直径时,射出光的强度分布保持高斯。 当高斯光束直径等于镜头的光圈的直径,输出光束的强度分布是高斯函数的和的混合物中,一个艾里斑。 最后,高斯光束直径比透镜孔的直径较大的显著产生的艾里斑的输出配置文件。 在后一种情况下,大部分的激光功率可以由于透镜入射孔径满溢丢失。

高斯光束光学系统的整体主题的全部内容在许多教科书中,并在此不再赘述细节可以从更全面的来源。 两种类型的操纵高斯光束是特别感兴趣的,利用激光显微镜技术的- 束浓度扩束 。

当激光束是由一个无像差显微镜物镜(光束浓度)聚焦成一个非常小的光点,光点的焦点处(在距离 z)的半径由下式给出的表达式

a(z) = λf/πa0

其中 f是透镜的焦距。 作为一个例子,如果使用具有1.3的数值孔径(产生约1.6毫米的焦距)一个100x物镜集中具有0.3毫米的半径,聚焦光点半径(测定的氩激光器的488纳米的光束从前面的方程)为0.8微米。 通过扩束五倍增加光束束腰(如下面讨论的)将导致约0.16微米的聚焦光斑半径。

要注意的是极高的功率密度在浓缩的激光束的焦点来实现这一点很重要。 一个10毫瓦的光束聚焦到衍射极限的光点0.22微米直径的结果在每平方厘米约30百万瓦特的功率密度。 这样高的能量水平可迅速降解或破坏透镜和滤光器的涂层,以及引入到生物标本相当大的光化学损伤。 然而,对于这样一个微小光点的大小,热能的扩散可以是非常有效的水,一个高能量,近红外线光束可以做小损伤的生物试样,除非由试样吸收的能量是足够高的。

激光器在光学显微镜的许多应用中,激光束首先通过使用开普勒伽利略扩束器,其中任何一个实际上是颠倒望远镜(典型的激光光束扩展解剖特征示于图3)的展开。 一个相干高斯光束的发散度可以减小,并且光束最佳准直在较长的距离,如果激光束被第一膨胀。 参照前面的方程组,该光束的角半径,指定θ,是成反比的光束束腰半径,A(0),在激光出射孔径。 因此,扩大束腰半径按比例减小的分歧。

它是实用的许多应用中显微镜管激光输出直接进入显微镜的光路通过柔性的光纤(如图4)。 这种技术是最好的严格对准激光和显微镜,这就需要采用一个巨大的,无振动的光学平台和众多的固定反射镜等组成的替代方法。

当激光束通过透镜聚焦到光纤,耦合效率,并且出现从纤维束的特性在很大程度上取决于纤维几何形状。 大多数用于激光输送光学纤维都与一个石英芯构成。 这些纤维包括制造具有高折射率的二氧化硅和由套筒环绕的内芯的,称为包层 ,低折射率材料构成。 防止光从沿其长度由在纤芯和包层的界面的全内反射逸出的纤维。 包层可以由二氧化硅,玻璃,硬质的氟聚合物,或柔软的硅树脂制成。

光纤按照其内芯的直径分为单模或多 。 一种单模光纤允许的只有最低阶模式的传播在一个特定的波长(图4)。 波长传播和偏振保存的波是由纤维直径来确定。 虽然其他波长可以传播,他们这样做降低效率。 典型的单模光纤直径范围从3到6微米为可见光波长的光,并且单模光纤的输出光强分布是高斯型的。

一种多模光纤允许多于一个模的传播,并且不局限于单一波长。 多模光纤的内芯比单模光纤,范围从约100微米至1.2毫米的直径。 从多模光纤的输出辐照剖面的扁平形状,称为顶帽轮廓 ,带是由核心确定和包层的折射率的数值孔径。

验收锥角纤芯,θ,是关系到数值孔径光纤的NA,如下所示

NA = sin θ/(n2core - n2cladding)1/2

其中,n表示折射率。 光纤纤芯的数值孔径,而光束浓度透镜的匹配时发生的激光到光纤芯的高效耦合。 光传输通过光纤的效率通常高达约90%,但也可以大幅降低(仅60%或70%)的由具有非常小的半径(小于3厘米)的弯曲。

在利用任何激光,至关重要的是,不仅防止任何直接或镜面反射激光光线入射到观察者的眼中,但是也避免了光束的反射从光学系统的一个组成部分回到激光器系统。 前者是一个明显的人身安全预防措施,而后者则谨慎重要的是要避免一个额外的反射器从返回一个相干光束返回到激光,从而导致可能对系统的损害。

激光光源的稳定性是在许多应用中的一个重要方面,尤其是在定量显微术,其中光照强度的波动可以实验结果产生不利影响。 一些相关的受激辐射和腔长的波动因素可以诱发的输出光束频率的噪音,但造成的波动幅度等扰动可以建立在光输出功率均为高频强度噪声和缓慢变化(漂移)。 这些强度波动的一些来源都涉及到激光头本身或电源的功能。 在输出光束的各种激光器类噪声的最常见的来源如下

  • 气体激光器 -从谐振器的振动,从光泵浦源,等离子体振荡和离子放电过程中的不稳定噪声,在电源电流的波动,从冷却水的湍流颤,而在强制空气冷却系统风扇引起的噪音镜象偏差都潜在的噪声源。
  • 固态激光器 -噪声源包括颤,为灯和二极管泵浦源,腔对准误差和随机频率相关的噪声泵浦源的波动(称为1 / f噪声),是关系到激光介质的热波动。
  • 染料激光器 -两个噪声(高频)和密度的不均匀性和气泡在染料溶液中漂移的结果,和由染料和泵激光泵源的不稳定性。
  • 半导体(二极管)激光器 -噪音可导致从驱动器中(偏差)的电流或温度,和1 / f噪声是因在结载波的捕获和由其他类型的载流子(电子-空穴)复合效果的波动。

所有的激光是比较容易受到他们的电源引入的噪声。 开关电源,这已成为因为他们的效率和小尺寸普遍,特别容易引入纹波激光系统的频率范围到几十千赫。 这样的干扰,当它影响光束在光学显微镜系统,可能是特别麻烦的诊断与排除。 主要的困难是由于具有相似的噪声由其它来源,如在实验室环境中电磁场引入到系统中。 为了实现足够的输出稳定性,半导体激光器必须具有二极管的电流供应的最高电稳定性和噪声最低可用的,并且具有精确的温度控制下操作。 其他外部噪声源必须加以控制,包括粉尘在实验室和振动当地交通和建筑设备发起。

连续波(CW)激光束强度可以通过电子控制的管电流或通过利用该调制光强度的外部元件的稳定化。 两种不同的方法被经常采用,以控制管的驱动电流。 恒定电流方式中,管电流直接通过电子反馈回路,以减少波动的控制。 因为激光输出也随温度变化,如果提供足够的温度控制这种类型的控制电路是最有效的。 恒定输出功率稳定系统,通过控制驱动电流以响应于来自该输出光束通过该样品的电路产生的信号操作一个分束器和光电二极管显示器。 该物理安排适用于气体激光器和其他一些几何形状,但更小的半导体激光器通常被装配在已经包括一个不可分割的光电二极管的封装。 从激光晶片的后方端面的监视器光电二极管的样品发射,并产生一个信号,使输出功率的反馈控制。

用于提供激光强度稳定的外部元件通常采用的快速反馈系统来控制的电 - 光调制器,最大限度地减少在光束功率的波动。 外部普克尔盒调制器(见图5)是可从许多制造商,并且可以使用,原则上,以稳定的任何连续波激光的输出功率。 大强度的波动(最多约50%)可以通过该技术得到纠正,但有一个比例减少,总的输出功率。 广泛的纠错能力是有许多系统非常重要。 氦 - 镉激光器,例如,可以表现出变异的20%左右的输出功率,部分原因是由于某些束频率之间的强等离子体振荡。 系统存在所报告的是适合于它们的输出功率的百分之几百分之调节CW锁模激光器来,并在一个频率范围从直流到几百兆赫,具有500:1噪声衰减或更大。

一普克尔盒调制器的基本组件示于图5。 用于调节激光的输出强度,类似于在图5所示的设计的外部设备,有时被归类或下一词噪声食销售。 后面利用Pockels效应电光调制器的基本概念是基于一种机制,以极快的速度,以提供一种可变光束衰减器,用于激光强度的变化控制单元的偏振特性。 激光输出的偏振状态决定了调制器的总衰减,但高达80%的传输是可能的。 以下,从激光头发射的光束的一部分由分束器转移到一个光电二极管,它的强度进行比较,以预先设定的(可选择)基准强度,并放大该差信号,以便它可以驱动电光普克尔盒调制器。 放大后的信号产生的折射率变化在旋转偏振平面的细胞,从而正比于所施加的电压差改变所述光束的衰减。 中表现出的变化的电场(普克耳斯效应)的偏振特性变化的物质是磷酸二氢钾和铌酸锂,以及这些材料的晶体在光束调制器通常被利用。

在其中随机偏振的光,由普克尔盒系统稳定的情况下,调制器必须定位,交叉的偏振器之间,以及进一步的考虑是必要的,以减少这些附加部件上的光束的稳定性的影响。 因为灰尘,振动和其它干扰,可以在光路中的任何一点改变光束的稳定性,重要的是外部的稳定剂被置于尽可能接近,以在光学显微镜系统的样品位置。 这种努力将确保最稳定的光束被输送到样品。

无论是氩离子激光和氪离子激光器产生的稀有气体的转换差别很大的功率水平,并且只有少数的线适合于显微镜应用多个发射线。 风冷氩离子激光器被广泛地用作,因为它的亮度级,尺寸小,优良的光束的几何形状,以及对于它的荧光谱线的适用性和(效率降低),若丹明激发光源,用于激光共聚焦显微镜。 在宽视场或共聚焦荧光显微镜利用最氩离子激光器发出只有两个可用的线路,488和514.5纳米,相当于约75%的总激光功率。 高功率(大于5瓦)氩离子激光器配备专用反射镜可以在334发出紫外光线,351,和364纳米,并且在从458到529纳米的延伸可见波长的其他行。

氪离子激光器已经发现在显微镜比氩激光器由于其稍微长波长输出较少的应用程序。 此外,氪在同一管使用时只产生10%到30%之多功率为氩气,而且经常需要水冷却以产生等效的功率输出空冷氩的系统。 风冷离子激光器的一个主要缺点是缺乏效率的,这会导致大的功率要求,并产生过多热量,必须从系统中排风扇被除去的强制空气。 离子激光器的寿命降低,由于气体的消耗,以截留气体被埋没在放电管的壁内,根据需要为激光操作的高电流密度的结果。

使用氩 - 氪混合物风冷激光器已经成为在共聚焦显微镜流行时所需要的双重或多重荧光研究几个照明波长。这种混合气体激光器是唯一能生产稳定的输出上都波长光谱以及分离的主要线路。 通常用于共焦显微镜三个激光线,488纳米和568纳米线具有大致相等的功率(10〜15毫瓦),而647纳米线具有大约50%以上(15〜25毫瓦)。 所有离子激光器表现出优异的光束质量,并且可以从在单线,多线,并且可调谐的配置不同的制造商处购买。

在632纳米的共同氦氖激光(称为氦氖线 )的排放已补充的具有绿色排放量(543纳米),黄色(594纳米),橙色(612纳米),红的变体发展(633纳米),和近红外(1523纳米)的光谱范围。 尽管大多数这些激光器是单线发射器和相对较低的功率(小于10毫瓦),氦 - 镉激光器是一个例外,以大于50毫瓦的功率发射在325或442纳米。

氦-镉激光器(在图6中示出)被认为是氦-氖家族的成员,并代表了一种经济来源为连续波输出中的紫外线(325纳米,在75毫瓦和353在20毫瓦)和紫(442纳米,在200毫瓦)的光谱区。这些激光器依靠镉蒸气作为激光介质,它是由被加热的镉贮存器(摄氏约250度)由气相电泳均匀地分布在整个孔中。氦泵保持恒定的氦气的压力,这是比镉蒸气的高约一千倍。氦镉激光显示更多的束噪声的金属镉蒸气浓度在孔局部的波动,主要是因为他们比氦氖同行。他们也有一个生命周期较短,一般约5000运行小时数。(本文来源:奥林巴斯显微镜激光系统的光学显微镜

一组研究人员已描述了使用一个比成像的共焦显微镜耦合到氩激光器在488纳米的操作和氦-镉激光发射在442纳米。该系统使本集团能够从pH敏感的染料测量的强度比BCECF [具有IUPAC的2名',7'-二(2 -羧乙基)-5 - (和-6 - ) -羧基]在孤立肾小管。类似的测量已利用在两个宽视场和共聚焦显微镜系统的氩激光器的458纳米线。用氦-镉激光器的325纳米的输出来同时激发两种染料,并执行发射率成像另一份研究报告。

氦氖激光器是最广泛使用的激光系统的范围广泛的生物医学和工业应用,并显示任何激光的最优越的高斯光束质量。 这些激光器都是现成的成本相对较低,具有紧凑的尺寸大小,且具有工作寿命长(通常达40,000至50,000小时)。 低功耗的要求,卓越的光束质量(几乎纯高斯分布),和简单的散热要求(对流)使氦氖激光器的选择系统的许多共聚焦显微镜。

示于图7是一个典型的氦氖激光器系统,它具有大的氧化铝冷阴极作为电子发射体由玻璃构成的剖切图。 工作在异常辉光电流密度气体放电区域,氦氖激光器一般是高电压,低电流系统,与放电电流被限制在几毫安和潜力,从几百到几千伏。 在阴极上,这最终导致了铝溅射氧化物涂层的进行性恶化,是在氦氖激光器的工作寿命的限制因素。 大口径排气管通常有更长的寿命小于管(40,000小时相对于约10000小时,分别)。

激光器已经在使用了数年作为脉冲光源为光谱仪和显微镜。 输出被限制在一个单一的线,有一个337.1纳米的波长,脉冲持续时间,从皮秒到纳秒。 脉冲重复率可高达200个脉冲每秒。 氮激光器也可以采用泵的染料分子对波长较长的辐射。 此外,这些激光器已被用于作为光源使用紫外线兴奋染料Fura-2的高速钙比成像。 在此应用中,两个激光器被使用; 1作为337纳米的光的直接来源,而另一个是染料泵浦以产生380纳米的辐射。 每个脉冲激光在重复率15每秒,在同步的视频速率,产生一个比形象,每66毫秒。

二极管激光器 ,已经开发了几十年的半导体器件,现已有足够的输出功率有兴趣的显微镜。 最常见的这些装置的运行在近红外的,但半导体激光器中的红色和蓝色的区域(和最近,其他波长的光)下工作,有大量的输出功率,已经开发出来。 此外,这些二极管激光器现已显示出改进的波束形状和稳定性,使他们能够取代氦氖激光器在许多应用中。 二极管激光器通常有一个寿命10,000至50,000小时之间不等,但对静电冲击极其敏感,因此必须小心处理。

的极大兴趣光学显微镜是可调谐二极管激光器的发展,现在可以在功耗和多功能性方面具有竞争可调谐染料激光器和掺钛蓝宝石激光器(下面讨论并在图1所示)。 可调谐染料激光器具有600至1800纳米的波长范围内,并且可以提供5至功率的25毫瓦。 它们具有相对低的成本,尺寸紧凑,长寿命和低的热产生的优点,消除了对外部冷却系统的要求。

二极管泵浦固体激光器(DPSS)利用二极管激光器代替惰性气体,弧光灯,或flashlamps泵固态激光材料。的功率输出,光束质量和稳定性通过二极管泵浦激光器表现出接近于气体(氦氖)激光的,但效率和大小与二极管激光器更具有可比性。 的二极管泵浦激光器典型的操作和维护成本小于气体激光器,和大多数系统通过对流或强制空气或冷却。

二极管泵浦钕-钇铝石榴石(Nd:YAG激光器 )激光器产生毫瓦功率范围1064-纳米光。 倍频导致了紧凑的设备与在532纳米的连续波输出,并且频率的三倍,也可用于产生一个脉冲输出在355纳米。 采用二极管激光器阵列发电的几瓦1047纳米:(YLF Nd)的高功率和效率紧密折叠谐振器(TFR)泵送的钕-钇氟化锂晶体的开发。 频率提高一倍,两倍,并且在523四倍于这种类型的激光产生的功率输出高达几百相干光毫瓦,349,和262纳米(第二,第三和第四谐波)。 二极管激光器作为泵浦源的其他优点包括延长的寿命(通常为5000小时以上,相比之下,几百个小时为灯),准直的和容易集中输出的固态激光器的激射小体积匹配,并且大大激光棒,这通常需要水冷却时,卤素弧光灯作为泵的降低热负荷。

二极管泵浦固体激光器的发展,推动了需要高功率(一般为几瓦)的绿色(532或523纳米)和紫外线(355或349纳米,266纳米的四倍频)工业和商业应用波长范围。 输出在紫外光谱区是脉冲,用能量为100微焦耳至10毫焦耳,在纳秒级脉冲持续时间和重复率高达10千赫。 这些激光器是在显微镜非常有用,用于触发笼化合物的释放。 脉冲重复率,但是,仍然太慢用作照明源的大部分共聚焦显微镜的应用程序。

进一步发展导致的二极管泵浦固体激光器的组合光参量振荡器OPO的,参见图8),以产生一个可调,脉冲输出,从205纳米无级变速至2000纳米。虽然最初可用的系统已经昂贵和复杂的操作时,按比例缩小的版本更适合于显微镜的使用正在推出。

掺钛蓝宝石激光器(俗称钛蓝宝石激光器,参见图1)提供可调谐的优点为脉冲和连续光传递,以及固态可靠性。这些激光器可以在高重复频率(100MHz时)提供非常短的光脉冲(约80至100飞秒)。可调谐波长的范围从远红延伸到近红外光谱区(700〜1000纳米)。大多数这些激光器是由高功率的氩激光光泵,以及不需要水冷却操作。由于涉及操作和维护的Ti的费用和复杂性的结果:蓝宝石激光器,它们的使用受到了限制主要是为了多光子显微镜在相对 ​​较少的实验室。

最近,一个二极管泵浦的Cr:LiSAF(掺铬锂锶氟化铝)激光已经开发,提供高频率的90飞秒脉冲在860纳米的波长,和88毫瓦的平均输出功率。小尺寸和铬的低功耗要求:LiSAF激光器使其代替钛的一个有吸引力的光源多光子荧光显微镜:蓝宝石激光器。

结论

其中多光子和激光共聚焦荧光显微镜之间的主要区别是激光在这些经常是互补的技术,使用的类型。激光对多光子显微镜是相当昂贵和困难比在激光共聚焦显微镜使用的小型风冷激光器进行操作。

人性化的交钥匙​​激光源的多光子显微镜的发展是必要的,如果该技术是注定要得到广泛的接受。迄今为止,多光子调查的范围是由激发光波长的限制选择通过合适的激光照射源提供的限制。为了缓解复杂的激光日常​​维护计划,扩大有用的激发波长的光谱,在飞秒时间的光脉冲激光器的新发展是必不可少的。具体而言,新的激光源必​​须设计是波长可调的整个上部可见的(500 +纳米)和光谱的近红外部分。

在过去的十年中,许多新的短脉冲激光系统的变化是由克尔透镜锁模的掺钛蓝宝石晶体激光器的发现成为可能。其他新的系统,例如二极管泵浦固态和单模光纤飞秒激光器正在研究其潜在作为激发源为多光子显微镜。在未来,飞秒脉冲激光由光学参量振荡器(倍频OPO的)可以提供一种通用的解决方案覆盖有用波长范围内。

激光器在显微镜的目前应用是在共聚焦显微镜,光学捕获,和笼形化合物和荧光基团的释放的区域迅速扩大。的紧凑的固态激光器具有发射谱线在光谱的蓝色,绿色和紫外区域的开发应有助于进一步提高这些装置的显微镜的利用率。