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MEMS在雙光子顯微鏡中的應(yīng)用

發(fā)布時(shí)間:2022-07-08 11:20:30 瀏覽量:3646 作者:Gary

摘要

光學(xué)掃描鏡是一種矢量掃描設(shè)備努酸,能使入射光束按照特定的方式與時(shí)間順序發(fā)生反射,從而在像面上實(shí)現(xiàn)掃描成像.傳統(tǒng)的光學(xué)掃描鏡體積大罩缴、成本高,且多為散裝层扶,大大限制了其應(yīng)用箫章。相較于傳統(tǒng)的掃描鏡,MEMS掃描鏡具有尺寸小镜会、成本低檬寂、掃描頻率高、響應(yīng)速度快和功耗低等優(yōu)點(diǎn)戳表,以被廣泛的應(yīng)用在光通信桶至、掃描成像、激光雷達(dá)匾旭、內(nèi)窺鏡镣屹、3D掃描成像等領(lǐng)域。


正文


MEMS在雙光子顯微鏡中的應(yīng)用



雙光子顯微鏡是一種結(jié)合了激光掃描共聚焦顯微鏡和雙光子激發(fā)技術(shù)一種新技術(shù)价涝。為了不損傷細(xì)胞女蜈,雙光子顯微鏡使用了高能量鎖模脈沖激光器,因該激光器具有很高的峰值能量和很低的平均能量色瘩,其脈沖寬度只有100飛秒伪窖,而其頻率可以達(dá)到80至100兆赫。不僅如此居兆,雙光子顯微鏡檢測(cè)效率高覆山、易穿透標(biāo)本、對(duì)細(xì)胞毒性小泥栖、只在焦平面上才有光漂白和光毒性簇宽,這也使得顯微鏡在觀察厚標(biāo)本、活細(xì)胞吧享、定點(diǎn)光漂白實(shí)驗(yàn)上起著積極的作用晦毙。


隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展和社會(huì)的進(jìn)步,人們對(duì)儀器設(shè)備的各項(xiàng)性能提出了更高的要求耙蔑,科技工作者也投入于研發(fā)新產(chǎn)品和新技術(shù)见妒。


在國(guó)家自然科學(xué)基金委重大科研儀器研制專項(xiàng)“超高時(shí)空分辨微型化雙光子在體顯微成像系統(tǒng)”的支持下,由北京大學(xué)分子醫(yī)學(xué)研究所牽頭,聯(lián)合北大信息科學(xué)技術(shù)學(xué)院電子學(xué)系须揣、工學(xué)院以及中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院等組成的跨學(xué)科團(tuán)隊(duì)盐股,推出了第二代微型化雙光子顯微鏡。2021年研發(fā)團(tuán)隊(duì)在《Nature Methods》上發(fā)表了題為《Miniature two-photon microscopy for enlarged field-of-view, multi-plane, and long-term brain imaging》的文章耻卡。


文中報(bào)道了第二代微型化雙光子熒光顯微鏡FHIRM-TPM 2.0疯汁,其成像視野是第一代微型化顯微鏡的7.8倍,同時(shí)儀器還具備了三維成像能力卵酪,能有效獲取小鼠在自由運(yùn)動(dòng)行為中大腦三維區(qū)域內(nèi)上千個(gè)神經(jīng)元清晰穩(wěn)定的動(dòng)態(tài)功能圖像幌蚊,并且實(shí)現(xiàn)了針對(duì)同一批神經(jīng)元長(zhǎng)達(dá)一個(gè)月的追蹤記錄。



FHIRM - TPM 2.0成像視野拓寬至420 x420平方微米溃卡,微透鏡工作距離延長(zhǎng)至1 mm溢豆,實(shí)現(xiàn)無(wú)創(chuàng)成像;嵌入可拆卸快速軸向掃描模塊,該掃描模塊采用了Mirrorcle推出的MEMS掃描鏡MEMS掃描鏡  瘸羡、MEMS掃描鏡開(kāi)發(fā)套件漩仙,全部由單晶硅制成,也就是說(shuō)這種設(shè)計(jì)使運(yùn)動(dòng)部件不包括任何易出故障的部件犹赖,例如队他,金屬、聚合物峻村、壓電材料等麸折。使其擁有卓越的重復(fù)性和可靠性。采用無(wú)萬(wàn)向節(jié)設(shè)計(jì)粘昨,使大鏡面尺寸和大角度偏轉(zhuǎn)MEMS微振鏡擁有更高的速度磕谅。實(shí)現(xiàn)深度180微米三維成像和多平面快速切換實(shí)時(shí)成像。該模塊由一個(gè)快速電動(dòng)變焦鏡頭和一對(duì)中繼鏡頭組成雾棺,在不同深度成像時(shí)放大倍數(shù)恒定膊夹。其中,變焦模塊重量1.8克捌浩,研究人員可根據(jù)實(shí)驗(yàn)要求自由拆卸放刨。此外,新型微型化成像探針還可以整個(gè)瞬間拔插尸饺,大大簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)操作进统,避免了在動(dòng)物身上進(jìn)行長(zhǎng)周期實(shí)驗(yàn)。采用一組神經(jīng)元在反復(fù)加載和卸載探針跟蹤浪听,場(chǎng)旋轉(zhuǎn)角度小于0.07弧度螟碎,邊界偏差小于35微米。


參考文獻(xiàn):

https://www.nature.com/articles/s41592-020-01024-z



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