多光子激發(fā)的特點。激發(fā)波長∶兩個或多個光子同時激發(fā),，激發(fā)波長是單光子激發(fā)波長的兩倍或多倍（i.e.紅光能激發(fā)UV探針）,。多光子激發(fā)∶依賴于多個光子同時到達的時間,。使用脈沖飛秒激光器（i.e.10-16seconds）,，且能提供更高的峰值功率,。熒光限制在焦點處,，能滿足多個光子同時達到產(chǎn)生多光子吸收,。熒光強度正比于（激光強度）n。為什么使用飛秒激光器?多光子激發(fā)需要超快的激光器,，皮秒脈沖不能實現(xiàn)三光子激發(fā)。深度成像需要更高,、更窄脈沖輸出功率,。多光子激發(fā)光源處于近紅外區(qū)，對細胞毒性和光漂白更小,。與傳統(tǒng)的熒光顯微鏡相比,，多光子顯微鏡具有更好的深度穿透能力和較低光損傷性，可以觀察更深層的組織結(jié)構(gòu),。美國Ultima 2P Plus多光子顯微鏡

通過添加FACED模塊,，可以將基于標(biāo)準(zhǔn)振鏡的現(xiàn)有2PM輕松轉(zhuǎn)換為千赫茲成像系統(tǒng)。FACED雙光子熒光顯微鏡遵循光柵掃描,，需要很少的計算處理,，在稀疏或密集的標(biāo)記樣本中均可以使用，并且不受串?dāng)_的影響,，而且對整個圖像平面采樣后可以進行運動校正,。實驗中沒有觀察到光損傷的跡象，此外,，子脈沖延遲到達相同的樣品位置,，能為熒光團提供充足的時間使其從易于破壞的暗態(tài)返回到基態(tài)，可以明顯減少光漂白,。使用現(xiàn)有的傳感器,，F(xiàn)ACED雙光子熒光顯微鏡可以提供足夠的速度和靈敏度來檢測神經(jīng)元過程中的鈣瞬變和谷氨酸瞬變，以及來自細胞體的尖峰和亞閾值電壓,。該組使用基于FACED的2PM顯微鏡,，在小鼠大腦中實現(xiàn)了千赫茲速率的神經(jīng)活動成像。在物鏡平均激光功率為10-85mW下,，他們測量了清醒小鼠中V1神經(jīng)元的自發(fā)性和感覺誘發(fā)性的超閾值和亞閾值電位活動,。多光子顯微鏡Ultima Investigator多光子顯微鏡的發(fā)展現(xiàn)狀及未來發(fā)展趨勢,。

快速光柵掃描有多種實現(xiàn)方式，使用振鏡進行快速2D掃描,，將振鏡和可調(diào)電動透鏡結(jié)合在一起進行快速3D掃描,，但可調(diào)電動透鏡由于機械慣性的限制在軸向無法快速進行焦點切換，影響成像速度,，現(xiàn)可使用空間光調(diào)制器（SLM）代替,。遠程聚焦也是一種實現(xiàn)3D成像的手段，如圖2所示,。在LSU模塊中,，掃描振鏡進行橫向掃描，ASU模塊包括物鏡L1和反射鏡M,，通過調(diào)控M的位置實現(xiàn)軸向掃描,。該技術(shù)不僅可以校正主物鏡L2引入的光學(xué)像差，還可以進行快速的軸向掃描,。想要獲得更多神經(jīng)元成像,，可以通過調(diào)整顯微鏡的物鏡設(shè)計來擴大FOV，但是具有大NA和大FOV的物鏡通常重量較大,，無法快速移動以進行快速軸向掃描,，因此大型FOV系統(tǒng)依賴于遠程聚焦、SLM和可調(diào)電動透鏡,。

雙光子顯微鏡工作原理是將超快的紅外激光脈沖傳輸?shù)綐悠分?，在樣品中與組織或熒光標(biāo)記相互作用，這些組織或熒光標(biāo)記發(fā)出用于創(chuàng)建圖像的信號,。雙光子顯微鏡被多用于生物學(xué)研究,，因為它能夠產(chǎn)生高分辨率的3-D圖像，深度達1毫米,。然而,，這些優(yōu)點帶來了有限的成像速度，因為微光條件需要逐點圖像采集和重建的點檢測器,。為了加快成像速度,，科學(xué)家之前開發(fā)了一種多焦點激光照明方法，該方法使用數(shù)字微鏡設(shè)備(DMD),，這是一種通常用于投影儀的低成本光掃描儀,。此前人們認為這些DMD不能與超快激光一起工作。然而現(xiàn)在解決了這個問題,，這使得DMD在超快激光應(yīng)用中得以應(yīng)用,，這些應(yīng)用包括光束整形、脈沖整形,、快速掃描和雙光子成像,。DMD在樣品內(nèi)隨機選擇的位置上產(chǎn)生5到30點聚焦激光,。實現(xiàn)細胞內(nèi)分子級觀測，多光子顯微鏡開啟生命科學(xué)新篇章,。

從應(yīng)用的行業(yè)來看,，多光子激光掃描顯微鏡主要集中于機構(gòu)、學(xué)校及醫(yī)院對生物科學(xué)的研究,。與此同時,，光學(xué)玻璃、液晶材料,、濾光片,、電子元器件等光學(xué)材料則組成了上行業(yè)。處于中游的多光子激光掃描顯微鏡行業(yè)正是受到上下**業(yè)的共同影響,，才會呈現(xiàn)出目前的市場態(tài)勢,。2020年，全球多光子激光掃描顯微鏡市場規(guī)模達到了,，預(yù)計2027年將達到,，年復(fù)合增長率（CAGR）為（2021-2027）。中國市場規(guī)模增長快速,，2020年，中國多光子激光掃描顯微鏡市場收入達到了,，預(yù)計2027年將達到,，年復(fù)合增長率（CAGR）為（2021-2027）。本報告研究“十三五”期間全球及中國市場多光子激光掃描顯微鏡的供給和需求情況,，以及“十四五”期間行業(yè)發(fā)展預(yù)測,。重點分析全球多光子激光掃描顯微鏡的產(chǎn)能、產(chǎn)量,、銷量,、收入和增長潛力，歷史數(shù)據(jù)2016-2020年,，預(yù)測數(shù)據(jù)2021-2027年,。本文同時著重分析多光子激光掃描顯微鏡行業(yè)競爭格局，包括全球市場主要廠商競爭格局和中國本土市場主要廠商競爭格局,，重點分析全球主要廠商多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)值,、價格和市場份額，全球多光子激光掃描顯微鏡產(chǎn)地分布情況等,。由于多光子激發(fā)的發(fā)生概率較低,，因此需要使用高功率的激光束來增加激發(fā)的幾率。模塊化多光子顯微鏡技術(shù)

帶寬足以覆蓋鈦藍寶石激光器的可調(diào)諧范圍和用于多光子顯微鏡的許多其它激光器的典型中心頻率,。美國Ultima 2P Plus多光子顯微鏡

使用MPM對神經(jīng)元進行成像時,，通過隨機訪問掃描—即激光束在整個視場上的任意選定點上進行快速掃描—可以只掃描感興趣的神經(jīng)元,，這樣不僅避免掃描到任何未標(biāo)記的神經(jīng)纖維，還可以優(yōu)化激光束的掃描時間,。隨機訪問掃描可以通過聲光偏轉(zhuǎn)器（AOD）來實現(xiàn),，其原理是將具有一個射頻信號的壓電傳感器粘在合適的晶體上，所產(chǎn)生的聲波引起周期性的折射率光柵,，激光束通過光柵時發(fā)生衍射,。通過射頻電信號調(diào)控聲波的強度和頻率從而可以改變衍射光的強度和方向，這樣使用1個AOD就可以實現(xiàn)一維橫向的任意點掃描,，利用1對AOD,，結(jié)合其他軸向掃描技術(shù)可實現(xiàn)3D的隨機訪問掃描。但是該技術(shù)對樣本的運動很敏感,，易出現(xiàn)運動偽影,。目前，快速光柵掃描即在FOV中進行逐行掃描,，由于利用算法可以輕松解決運動偽影而被普遍的使用,。美國Ultima 2P Plus多光子顯微鏡