王愛民副教授結(jié)合工作實(shí)例,，展示了雙光子顯微鏡的研發(fā)與應(yīng)用,。歷經(jīng)3年多的協(xié)同奮戰(zhàn)，成功研制新一代高速分辨微型化雙光子熒光顯微鏡,，重量只為2.2克,，這一微型顯微鏡獲取了小鼠在自由行為過程中大腦神經(jīng)元和神經(jīng)突觸活動清晰、穩(wěn)定的圖像,，該顯微鏡適于佩戴在小動物頭部,，可實(shí)時記錄數(shù)十個神經(jīng)元、上千個神經(jīng)突觸的動態(tài)信號,，在大型動物上,，還可望實(shí)現(xiàn)多探頭佩戴、多顱窗不同腦區(qū)的長時程觀測,。雙光子顯微成像的在生物醫(yī)學(xué)研究和醫(yī)療領(lǐng)域應(yīng)用有較大的應(yīng)用前景,，首先雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行細(xì)胞和組織結(jié)構(gòu)成像，在亞微米級成像,，此功能與目前市場上的共聚焦類顯微鏡性能類似,；雙光子顯微成像能夠?qū)崟r、在體,、原位,、無創(chuàng)地，根據(jù)不同物質(zhì)組份的光譜特性,，區(qū)分成像,；雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行生化指標(biāo)成像，在無造影劑的前提下,，利用自發(fā)熒光,、二次諧波、熒光獲得活細(xì)胞生化信息,。雙光子顯微鏡能夠進(jìn)行光裂解,、光轉(zhuǎn)染和光損傷等光學(xué)操縱,。熒光雙光子顯微鏡價格

在深度組織中以較長時間對活細(xì)胞成像，雙光子顯微鏡是當(dāng)前之選,。雙光子和共聚焦顯微鏡都是通過激光激發(fā)樣品中的熒光標(biāo)記,，使用探測器測量被激發(fā)的熒光。但是,，共聚焦一般使用單模光纖耦合激光器,，通過單光子激發(fā)熒光，而雙光子使用飛秒激光器,，通過幾乎同時吸收兩個長波光子激發(fā)熒光,。雙光子激發(fā)熒光的主要優(yōu)勢：雙光子比共聚焦使用的更長的波長，所以對組織的損傷更小且穿透更深,。共聚焦的成像深度一般為100微米,，雙光子則能達(dá)到250到500微米，甚至超過1毫米,。另外,，同時吸收兩個光子意味只有度聚焦點(diǎn)處能被激發(fā)，所以不會損傷焦平面之外的組織,，并且生成更清晰的圖像,。美國熒光雙光子顯微鏡成像視野一般是多少如果已經(jīng)有了飛秒光，就可以幾套雙光子顯微鏡共享一臺,，只需分光即可,。

高光子密度帶來的高能量容易損傷細(xì)胞，所以雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器,。這種激光器發(fā)出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量,，其脈沖達(dá)到最大值所持續(xù)的周期只有十萬億分之一秒，而其頻率可以達(dá)到80至100兆赫,，這樣即能達(dá)到雙光子激發(fā)的高光子密度要求,，又能不損傷細(xì)胞，使掃描能更好地進(jìn)行,。雙光子顯微鏡在各領(lǐng)域研究中已有許多成功實(shí)例生物領(lǐng)域：貝爾實(shí)驗(yàn)室的Svoboda等人研究了大腦皮層神經(jīng)元細(xì)胞內(nèi)鈣離子動力學(xué)情形,。利用雙光子顯微鏡觀察到的現(xiàn)象證明了鈣離子的增加依賴于肌體觸發(fā)的鈉離子作用電勢。信息領(lǐng)域：美國科學(xué)家Rentzepis提出了一種在現(xiàn)有二維光盤的基礎(chǔ)上將數(shù)據(jù)儲存擴(kuò)展到三維空間,。由于雙光子激發(fā)具有作用精細(xì)體積小的特點(diǎn),，避免了層與層之間的互相干擾，極大地提高了數(shù)據(jù)儲存密度,。

雙光子吸收理論早在1931年就由諾獎得主MariaGoeppertMayer提出,，30年后因?yàn)橛辛思す獠诺玫綄?shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但是到WinfriedDenk發(fā)明雙光子顯微鏡又用了將近30年。要理解雙光子的技術(shù)挑戰(zhàn)和飛秒激光發(fā)揮的重要作用,，首先要了解其中的非線性過程,。雙光子吸收相當(dāng)于和頻產(chǎn)生非線性過程，這要求極高的電場強(qiáng)度,，而電場取決于聚焦光斑大小和激光脈寬。聚焦光斑越小,，脈寬越窄,，雙光子吸收效率越高。對于衍射極限顯微鏡,，聚焦在樣品上的光斑大小只和物鏡NA和激光波長有關(guān),，所以關(guān)鍵變量只剩下激光脈寬?；谝陨戏治?，能夠以高重頻(100MHz)輸出超短脈沖(100fs量級)的飛秒激光器成了雙光子顯微鏡的標(biāo)準(zhǔn)激發(fā)光源。這也再次說明雙光子顯微鏡的優(yōu)勢：只有焦平面處才能形成雙光子吸收,，而焦平面之外由于光強(qiáng)低無法被激發(fā),，所以雙光子成像更清晰。雙光子顯微鏡使用高能量鎖模脈沖激光器,。

其實(shí)電子顯微鏡相比于光學(xué)顯微鏡的重要優(yōu)勢或者存在的比較大意義,，準(zhǔn)確的來說，不在于放大倍數(shù),，而在于超高的分辨率,。這兩者是不同的。通俗的來說,，就是進(jìn)行觀察的時候,，除了要將物體放大，還需要能將它與相鄰的其他物體分辨開來,。如果兩個相鄰微粒的圖像在光學(xué)顯微鏡下,，即使放大到很大，看到的可能卻是兩個相交的亮斑（艾里斑）,，而沒有明顯的界限（更不用說細(xì)節(jié)了）,，這表示是分辨率不夠。拋開分辨率談放大倍數(shù)是沒有意義的,。光學(xué)顯微鏡的分辨率極限是阿貝極限,，約等于光波波長的一半，通常被說成是光學(xué)顯微鏡放大極限,，其實(shí)準(zhǔn)確地來說,，應(yīng)該叫做分辨率的極限。而其產(chǎn)生的原因是光的衍射，根本原因是光的波粒二象性,。電子衍射實(shí)驗(yàn)證明了電子的波動性,，于是用電子代替光的電子顯微鏡成為可能。電子顯微鏡也有多種,，題主說的是像REM的,。電鏡也存在用衍射規(guī)則觀察的，比如低能電子衍射（LEED）和透射電鏡（TEM）,。兩者主要用于觀察晶體,，根據(jù)其周期性的特點(diǎn)而生成倒易空間里的衍射圖像，借助elward球或者傅里葉變換就可以轉(zhuǎn)換到實(shí)空間,，得到真正的晶體表面圖像了,。雙光子顯微鏡為什么穿透能力強(qiáng)?國內(nèi)熒光激光雙光子顯微鏡商家電話

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Denk很快就將雙光子顯微鏡用于神經(jīng)元成像,，而1997年在Svoboda測量完整老鼠大腦的錐體神經(jīng)元的感官刺激誘導(dǎo)樹突鈣離子動態(tài)后,，雙光子顯微鏡的潛能開始完全凸顯。值得一提的是,，霍華德·休斯醫(yī)學(xué)院Svoboda實(shí)驗(yàn)室和Thorlabs在2016年合作推出了一種強(qiáng)大的多光子介觀顯微鏡,，其成像視場達(dá)到5毫米，能夠跨多個腦區(qū)進(jìn)行高速功能成像,。根據(jù)清華大學(xué)單一采購來源的**指導(dǎo)意見：這種顯微鏡的視場是普通雙光子顯微鏡的10倍,。30年來，雙光子顯微鏡已成為較厚***生物組織三維成像中不可或缺的工具,。從雙光子到三光子甚至四光子,，這種非線性成像技術(shù)通常也被統(tǒng)稱為多光子顯微鏡。下圖統(tǒng)計(jì)了自1990年以來每年發(fā)表的多光子顯微鏡文章數(shù)量,，發(fā)展速度可見一斑,。熒光雙光子顯微鏡價格