雙光子激光掃描熒光顯微鏡及其應(yīng)用3

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1、實(shí)驗(yàn)技術(shù)3雙光子激光掃描熒光顯微鏡及其應(yīng)用tltltl陳德強(qiáng)夏安東王克逸黃文浩k中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)精密機(jī)械與精密儀器系合肥uvssuyl摘要文章對(duì)雙光子激光掃描熒光顯微鏡的原理及其應(yīng)用進(jìn)行了綜述q雙光子激光掃描熒光顯微鏡的本征的空間三維成像特性廣泛應(yīng)用于生命科學(xué)!半導(dǎo)體和三維高密度數(shù)據(jù)存儲(chǔ)及其微細(xì)加工的研究q關(guān)鍵詞雙光子激光掃描熒光顯微鏡k×°≥lo共焦o三維Τ?ΟΠΗΟΤΟΝΛΑΣΕΡΣΧΑΝΝΙΝΓΦΛΥΟΡΕΣΧΕΝΧΕΜΙΧΡΟΣΧΟΠΨΑΝΔΙΤΣΑΠΠΛΙΧΑΤΙΟΝΣ≤∞¨2±?¤±a÷±22±a?¨2≠??¨±2¤2(ΔεπαρτμεντοφΠρεχισι

2、ονΜαχηινερψανδΙνστρυμεντατιον,Υνι?ερσιτψοφΣχιενχεανδΤεχηνολογψοφΧηινα,Ηεφειuvssuy)Αβστραχτ×?¨3μ?±|?3ˉ¨2?·o2p3?2·2±ˉ¤?¨μ?|¤±±?±a?ˉ∏2μ¨?|¨±|¨°?|μ2?|23?¤±§?·?¤33ˉ?|¤·?2±?¤μ¨μ¨2√?¨o¨§q·??±·μ?±??|·?쨨2§?°¨±??2±¤ˉ?3¤·?¤ˉμ¨?2ˉ∏·?2±?¤?￥¨¨±o?§¨ˉ?¨?3ˉ2?·¨§?±·?¨ˉ??¨?|?¨±|¨?o?¨°?|2±§∏|2·2μ·¨|?±2ˉ2a

3、?o23·?|¤ˉ§¤·¤?·2μ¤a¨¤±§ˉ?·?2aμ¤3??|°?|μ2?¤￥μ?|¤·?2±qΚεψωορδσ·o223?2·2±ˉ¤?¨μ?|¤±±?±a?ˉ∏2μ¨?|¨±|¨°?|μ2?|23?o|2±?2|¤ˉo·?쨨2§?°¨±??2±t引言u(píng)雙光子激發(fā)原理簡(jiǎn)介近年來(lái)o光學(xué)顯微鏡技術(shù)中的一個(gè)最引人注目在激光照射下o基態(tài)熒光分子或原子吸收一個(gè)的成就是雙光子激發(fā)現(xiàn)象k·o223?2·2±¨?|?·¤·?2±o簡(jiǎn)光子后成為激發(fā)態(tài)o隨后又弛豫到某一基態(tài)o同時(shí)以稱×°∞l在共焦激光掃描顯微鏡k|2±?2|¤ˉˉ¤?¨μ?|¤±2光子形式釋放能量而發(fā)出熒光q

4、這一過程就是通?！謙?±?±a°?|μ2?|23?o簡(jiǎn)稱≤≥l中的廣泛應(yīng)用q隨著的單光子激發(fā)情況qt

5、vt年o¤μ?¤33¨μ·p¤?¨μ飛秒激光技術(shù)和光學(xué)顯微鏡技術(shù)的發(fā)展o現(xiàn)在人們預(yù)言一個(gè)分子或原子可以在同一個(gè)量子過程中o同已經(jīng)能夠比較容易地制造并使用雙光子共焦激光掃時(shí)吸收兩個(gè)光子而成激發(fā)態(tài)o這種情況就是雙光子≈u?un描顯微鏡k·o223?2·2±ˉ¤?¨μ?|¤±±?±a°?|μ2?|23?o簡(jiǎn)激發(fā)過程qt

6、yt年o¤??¨μ等在≤¤?uΒ∞∏晶體稱×°≥lo對(duì)樣品在雙光子激發(fā)后發(fā)出的熒光進(jìn)中首次觀察到了這種雙光子激發(fā)現(xiàn)象≈v?q圖t簡(jiǎn)單行觀察和三維成像q地描述了

7、這種雙光子激發(fā)的過程q比如在單光子激目前o雙光子共焦激光掃描顯微鏡已成為半導(dǎo)發(fā)情形o酶在vxs±°的光激發(fā)下產(chǎn)生wxs±°體制造和檢測(cè)!生物學(xué)!醫(yī)學(xué)研究和三維高密度存儲(chǔ)的熒光o而在雙光子激發(fā)情形o酶則需同時(shí)及其微細(xì)加工的重要工具o為開拓新學(xué)科和促進(jìn)科吸收兩個(gè)zss±°的光子才能產(chǎn)生wxs±°的熒光q這學(xué)研究領(lǐng)域向更高層次發(fā)展起到了非常重要的作就是說(shuō)o雙光子技術(shù)可以使我們無(wú)需使用紫外光源用q利用雙光子共焦激光掃描顯微鏡的特點(diǎn)揭示了許多新現(xiàn)象和新規(guī)律q本文擬對(duì)這一技術(shù)的原理!特3國(guó)家自然科學(xué)基金和國(guó)家教委留學(xué)回國(guó)人員科研啟動(dòng)基金資助點(diǎn)和應(yīng)用進(jìn)行綜述q項(xiàng)目t

8、

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11、收到初稿ot

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14、ps{puz修回tl中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)理化中心選鍵化學(xué)實(shí)驗(yàn)室客座人員#uvu#物理就能達(dá)到檢測(cè)紫外熒光探針的目的q由于雙光子激采用適當(dāng)階數(shù)的混沌理論可以對(duì)多光子吸收截[x]發(fā)所產(chǎn)生的熒光強(qiáng)度與激發(fā)光的光強(qiáng)平方成正比o面Δ做一簡(jiǎn)單估算.顯然,多光子激發(fā)要求兩個(gè)因而與單光子激發(fā)的線性過程相比o雙光子激發(fā)就或多個(gè)光子被分子同時(shí)吸收,因而多光子的吸收截需要很強(qiáng)的激發(fā)光強(qiáng)o這就使雙光子激發(fā)具有很高面主要取決于激發(fā)光的空間和時(shí)間的相干特性.一的空間局域特點(diǎn)q圖u是單!雙光子激發(fā)所產(chǎn)生的熒個(gè)分子的/橫截面積0Α可由它的偶極躍遷矩來(lái)估光形貌q從圖u可以看出o由于單光子激

15、發(fā)的線性過p{p

16、算.對(duì)偶極躍遷矩為ts)ts|°的分子,典型的程o在整個(gè)激發(fā)光路里的樣品都由于激發(fā)而發(fā)出熒ptyptzuΑ值為ts)ts|°.光子符合的時(shí)間尺度由光o而對(duì)于雙光子激發(fā)而言o只有在焦點(diǎn)處的微小區(qū)虛擬中間態(tài)的持續(xù)時(shí)間?Σ決定,由測(cè)不準(zhǔn)原理可域內(nèi)樣品才能吸收足夠的雙光子而發(fā)出熒光q將雙估計(jì)?ΣΥtspty?,因此,由Αu?Σ得雙光子激發(fā)吸光子激發(fā)的這一特點(diǎn)應(yīng)用到≤≥而產(chǎn)生的收截面Δ大約為tspw

17、|°w#?r光子.相應(yīng)地,由Αv×°≥o可以獲得比單光子≤≥更清晰的三維熒(?Σ)u得三光子激發(fā)吸收截面Δ大約為tsp{u|°y#光