飛秒激光雙光子熒光生物顯微成像研究.pdf

1、雙光子熒光顯微成像技術作為成像領域最重要的發(fā)明已經(jīng)廣泛應用于生物研究等各個領域。相比于共聚焦顯微成像技術，雙光子熒光產(chǎn)生的非線性本質使得雙光子顯微成像技術具有高信噪比、高分辨率、光漂白區(qū)域小等優(yōu)點。此外，雙光子顯微成像技術使用的飛秒激光光源處于近紅外波段，這一波段的光對生物樣品的光損傷小、穿透能力強，因此雙光子顯微成像技術不僅適合于長時間的生物組織研究還有較大的成像深度。本文對雙光子熒光顯微成像理論進行了分析，自行搭建了一套雙光子顯微成

2、像系統(tǒng)，設計編寫了雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的控制軟件，利用該系統(tǒng)進行了雙光子熒光顯微成像研究，并將其應用于生物領域。本文的研究工作主要從以下的幾個方面進行。
　　理論方面，對雙光子熒光產(chǎn)生的過程進行了分析，推導了任意時間間隔內(nèi)的雙光子熒光強度的時間平均公式，通過公式證明了超短脈沖激光器用于雙光子激勵的優(yōu)勢。推導了雙光子熒光的空間光強分布的公式，將其與單光子熒光效應的空間光強分布進行對比，lq分析了雙光子熒光顯微成像的優(yōu)勢。
　

3、　軟件方面，設計編寫了雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)的控制成像軟件，包括計算機控制模塊、機械掃描模塊、圖像采集和處理模塊。然后對影響機械掃描位置精度的因素進行了討論，結果表明為了保證平移臺的位置精度，設置系統(tǒng)的分辨率為1μm。最后討論了單次采集與多次采集以及不同的像素時間間隔對成像結果的影響，結果表明，當選擇多次采集并設置像素時間間隔在120-160ms之間時，成像結果不失真而且信噪比更高。
　　實驗上，首先利用飛秒激光作為光源對不同濃度

4、的Rhodamine B溶液的雙光子熒光光譜進行測量，結果表明隨著溶液濃度的增加，雙光子熒光光譜中心波長逐漸增加并向其最大熒光發(fā)射波長610nm處靠近。然后利用自行搭建的雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)對Rhodamine B樣品進行了雙光子熒光顯微成像和透射成像研究，其成像結果的對應性證明了該系統(tǒng)成像的正確性，并通過對不同層面Rhodamine B樣品的掃描得到了Rhodamine B樣品的三維圖像。最后，利用該成像系統(tǒng)對生物細胞進行了雙光子熒