تقنية التصوير المجهري متعدد الفوتون: الاستقطاب-يحل المجهر الثاني-الجيل التوافقي ومعالجة الصور الخاصة به
في المجاهر الضوئية غير الخطية، يُستخدم التصوير التوافقي الثاني (SHG) بشكل شائع لمراقبة الهياكل الليفية الداخلية، وتعتمد شدة SHG إلى حد كبير على الزاوية النسبية بين اتجاه الاستقطاب للحزمة الساقطة ومحور اتجاه الجزيء المستهدف. لذلك، يمكن لتصوير SHG القائم على الاستقطاب (P-SHG) الحصول على معلومات هيكلية للجزيئات المستهدفة من خلال تحليل العلاقة الوظيفية بين شدة إشارة SHG وحالة الاستقطاب للحزمة الساقطة. يتم استخدامه الآن كأداة مهمة للتحليل الطبي والبيولوجي.
يمكن الحصول على صور SHG البسيطة من خلال الفحص المجهري التقليدي لإثارة الفوتون (TPM). لا تزال معظم أنظمة TPM تستخدم طريقة مسح شعاع واحد تعتمد على مرآة متحركة، والتي تعتمد دقة وقتها على سرعة الحركة الفعلية للمرآة. من أجل تحقيق تصوير أسرع، يمكن لنظام TPM أيضًا اعتماد طريقة مسح متعددة الشعاع (الشكل 1A)، أحدها هو استخدام وحدة مسح القرص الدوار. تتكون هذه الوحدة من قرص دوار ذو عدسة صغيرة متحدة المحور وقرص دوار ذو ثقب، مع العدسات الدقيقة والثقوب الموجودة على كل قرص دوار تقابل واحدًا-إلى-واحد.
عندما يمر الليزر عبر القرص الدوار للعدسة الدقيقة، تغطي واجهة الموجة عدسات دقيقة متعددة. تقوم العدسات الدقيقة المختلفة بتركيز أجزاء مختلفة من واجهة الموجة في مواضع مختلفة وتمر عبر الثقوب المقابلة لتشكل حزمًا دقيقة متعددة. يمكن لهذه الحزم الدقيقة التي تضرب العينة أن تثير إشارات متعددة في وقت واحد. تعود هذه الإشارات على طول نظام المجهر وتمر عبر الثقب مرة أخرى، وتنعكس أخيرًا بواسطة المرآة ثنائية اللون بين القرصين الدوارين في جهاز الكشف. ومع ذلك، فإن الوضع الشائع -ليزر التيتانيوم المقفل كمصدر للضوء لا يحتوي على طاقة كافية، مما يحد من عدد حزم الإثارة وينتج عنه مجال رؤية فعال صغير (FOV) لـ TPM (TPM-SD) باستخدام وحدة مسح دوارة.
منظمة العفو الدولية غوتو وآخرون. تهدف إلى الحصول على تصوير -P-SHG عالي السرعة مع مجال رؤية كبير (FOV) باستخدام نظام TPM-SD. لذلك، تم إدخال مصدر ليزر يعتمد على Yb بقدرة ذروة أعلى في نظام TPM-SD.
هذا رسم تخطيطي لنظام TPM-SD الذي قاموا بتطويره. مصدر الضوء للنظام هو ليزر يعتمد على Yb، والذي يولد نبضات الفمتوثانية بطول موجة مركزية يبلغ 1042 نانومتر، ومتوسط قدرة 4 وات، وعرض نبضة 300 fs، ومعدل تكرار 10 ميجاهرتز. يقوم النظام أولاً بضبط قوة الليزر من خلال لوحة نصف موجة ومستقطب ليزر Glan، ثم يقوم بتوسيع الشعاع من خلال موسع الشعاع. يتم إدخال الشعاع الموسع إلى وحدة المسح القرص الدوار، ويتم تركيز الحزم الصغيرة المتعددة الخارجة من وحدة المسح على نقاط متعددة من العينة من خلال عدسة موضوعية مغمورة بالماء. من أجل ضبط حالة الاستقطاب لشعاع الضوء في العدسة الموضوعية، يتم وضع لوحة نصف موجة ولوحة ربع موجة على المسار البصري لشعاع الإثارة.
