Teknologi pencitraan mikroskop multiphoton: polarisasi-menyelesaikan mikroskop generasi harmonik kedua-dan pemrosesan gambarnya
Dalam mikroskop optik nonlinier, pencitraan generasi harmonik kedua (SHG) biasanya digunakan untuk mengamati struktur berserat endogen, dan intensitas SHG sangat bergantung pada sudut relatif antara arah polarisasi berkas datang dan sumbu orientasi molekul target. Oleh karena itu, pencitraan SHG berbasis polarisasi (P-SHG) dapat memperoleh informasi struktural molekul target dengan menganalisis hubungan fungsional antara intensitas sinyal SHG dan keadaan polarisasi berkas datang. Sekarang digunakan sebagai alat penting untuk analisis medis dan biologi.
Gambar SHG sederhana dapat diperoleh melalui mikroskop fluoresensi eksitasi dua-foton (TPM) tradisional. Sebagian besar sistem TPM masih menggunakan metode pemindaian sinar tunggal berdasarkan cermin bergerak, yang resolusi waktunya bergantung pada kecepatan gerakan fisik cermin. Untuk mencapai pencitraan yang lebih cepat, sistem TPM juga dapat mengadopsi metode pemindaian multi beam (Gambar 1A), salah satunya adalah dengan menggunakan unit pemindaian disk yang berputar. Unit ini terdiri dari meja putar lensa mikro koaksial dan meja putar lubang jarum, dengan lensa mikro dan lubang kecil di setiap meja putar bersesuaian satu-ke-satu.
Ketika laser melewati meja putar lensa mikro, muka gelombang menutupi beberapa lensa mikro. Lensa mikro yang berbeda memfokuskan bagian muka gelombang yang berbeda ke posisi berbeda dan melewati lubang kecil yang sesuai, membentuk beberapa berkas mikro. Sinar mikro yang mengenai sampel dapat merangsang banyak sinyal secara bersamaan. Sinyal-sinyal ini kembali melalui sistem mikroskop dan melewati lubang jarum lagi, dan akhirnya dipantulkan oleh cermin dichroic antara dua meja putar ke dalam alat pendeteksi. Namun, laser safir titanium mode-terkunci yang umum digunakan sebagai sumber cahaya memiliki energi yang tidak mencukupi, sehingga membatasi jumlah berkas eksitasi dan menghasilkan bidang pandang efektif (FOV) yang kecil untuk TPM (TPM-SD) menggunakan unit pemindaian putar.
Ai Goto dkk. bertujuan untuk mencapai pencitraan P-SHG berkecepatan tinggi dengan bidang pandang (FOV) yang luas menggunakan sistem TPM-SD. Oleh karena itu, sumber laser berbasis Yb dengan daya puncak lebih tinggi diperkenalkan ke sistem TPM-SD.
Ini adalah diagram skema sistem TPM-SD yang mereka kembangkan. Sumber cahaya sistem ini adalah laser berbasis Yb, yang menghasilkan pulsa femtodetik dengan panjang gelombang pusat 1042 nm, daya rata-rata 4 W, lebar pulsa 300 fs, dan kecepatan pengulangan 10 MHz. Sistem pertama-tama menyesuaikan daya laser melalui pelat setengah gelombang dan polarizer laser Glan, lalu memperluas sinar melalui beam expander. Sinar yang diperluas dimasukkan ke dalam unit pemindaian meja putar, dan beberapa sinar mikro yang keluar dari unit pemindaian difokuskan pada beberapa titik sampel melalui lensa objektif perendaman air. Untuk mengatur keadaan polarisasi berkas cahaya pada lensa objektif, pelat setengah gelombang dan pelat seperempat gelombang ditempatkan pada jalur optik berkas eksitasi.
