Преимущества двухфотонной микроскопии с использованием волоконных фемтосекундных лазеров ALCOR от Spark Lasers

Преимущества двухфотонной микроскопии с использованием волоконных «Фемтосекундных лазеров»

Spark Lasers (Франция) разрабатывает компактные пикосекундные и фемтосекундные лазеры, предназначенные для применения в области микрообработки и биофотоники, предоставляя инновационные технологии, высокую производительность и надежность промышленного уровня.

Традиционная микроскопия - это техническая область использования микроскопов для просмотра объектов и областей (в основном клеток), которые выходят за пределы диапазона разрешения невооруженного глаза. В состав сложных микроскопов входят объективы и конденсаторы, но они также состоят из очень простых однообъективных инструментов, которые часто переносятся в ручную, таких как лупа для фотографий или обычное увеличительное стекло.

Оптическая микроскопия и электронная микроскопия включают в себя дифракцию, отражение или преломление электромагнитного излучения / электронных лучей, взаимодействующих с образцом, и сбор рассеянного излучения или другого сигнала для создания изображения. Этот процесс может осуществляться путем облучения образца в широком поле (например, стандартной световой микроскопии и просвечивающей электронной микроскопии). Этот метод, хотя и полезен, имеет несколько недостатков: он позволяет сканировать только поверхность тканей, предлагает относительно низкое разрешение и контрастность и является одномерным.

Конфокальная микроскопия или конфокальная лазерная сканирующая микроскопия (CLSM) - это метод оптической визуализации для увеличения оптического разрешения и контраста микрофотографии за счет использования пространственного точечного отверстия для блокировки расфокусированного света при формировании изображения. Этот метод широко используется в научных и промышленных кругах, а стандартное применение - в науках о живых организмах, контроле полупроводников и материаловедении. Свет проходит через образец под обычным микроскопом настолько глубоко в образец, насколько он может проникнуть, в то время как конфокальный микроскоп фокусирует только меньший луч света на одном узком уровне глубины за раз. CLSM обеспечивает контролируемую и сильно ограниченную глубину резкости. Пара преимуществ этого метода включает в себя возможность генерировать несколько двумерных изображений на разной глубине, а также позволяет реконструировать трехмерные структуры (т.е. оптические сечения) внутри объекта. Тем не менее, это может вызвать эффект фотообесцвечивания образца, на него может отрицательно повлиять фоновый свет, а из-за небольшого поля зрения (FoV) процесс может быть относительно медленным по сравнению с другими методами.

Микроскопия с двухфотонным возбуждением (TPEF или 2PEF) - это метод флуоресцентной визуализации, позволяющий получать изображения живой ткани толщиной до одного миллиметра. В отличие от традиционной флуоресцентной микроскопии, в которой длина волны возбуждения короче, чем длина волны излучения, микроскопия с двухфотонным возбуждением обычно использует свет возбуждения в ближней инфракрасной области (БИК), который также может возбуждать флуоресцентные красители. Однако при каждом возбуждении поглощаются два фотона БИК-света. Использование инфракрасного света сводит к минимуму рассеяние в тканях. Из-за многофотонного поглощения фоновый сигнал сильно подавляется.

Преимущества:

• Оба эффекта приводят к увеличению глубины проникновения в ткани.
• Эффективное обнаружение света.
• Низкое или нулевое фотообесцвечивание.
• Визуализация живых тканей на глубинах, недостижимых с помощью флуоресцентной или конфокальной микроскопии.

Оптоволоконная конструкция лазерной системы Alcor позволяет получить более компактный, прочный и надежный лазер, чем его аналоги DPSS, при этом с воздушным охлаждением. Благодаря такой упрощенной конструкции оптоволокна Alcor практически не требует обслуживания. Исторически сложилось так, что исследователи использовали лазеры Ti: Sapphire, в которых используется гораздо больше компонентов и движущихся частей, что требует значительно большего обслуживания и, в конечном итоге, приводит к более высокой совокупной стоимости владения. В Alcor единственными расходными материалами являются лазерные диоды, рассчитанные на более чем 20 000 часов.

Серия фемтосекундных лазеров Alcor отличается максимальной выходной мощностью, доступной на сегодняшний день, предлагая версии до 5 Вт на 1064 нм и до 4 Вт на 920 нм. Alcor Dual доступен с мощностью до 2 Вт с выводами 920 и 1064 нм. С импульсом <140 фс при частоте повторения 80 МГц (другие опционально), серия Alcor специально разработана для применений биофотоники, таких как многофотонная микроскопия. Благодаря энергии импульса до 50 нДж и пиковой мощности> 384 кВт, Alcor обеспечивает более высокую яркость и контрастность при двухфотонной визуализации зеленых флуорофоров (GFP) и индикаторов кальция, таких как GCaMP.

Кроме того, ALCOR может быть оснащен модулем XSight (AOM) для точного и быстрого управления мощностью, а также модулем FleX с оптоволоконным выводом.

Дополнительными преимуществами является возможность использования излучения второй и четвертой гармоник; обеспечение предварительной компенсации дисперсии групповой задержки (GDD) от 0 фс2 до -30 000 фс2 с управлением от компьютера.

Линейка уникальных лазеров ALCOR обновилась новыми моделями - ALCOR HP, ALCOR XSight и ALCOR FLeXSight. Кроме того, появилась возможность приобретения лазеров ALCOR с модулем дополнительных второй и четвертой гармоник Nano4th от FemtoEasy.

• Лазеры AlLCOR IR-4 представляет собой лазерные системы с увеличенной средней мощностью, вплоть до 4 и 5 Вт на длине волны 1 мкм.
• Лазеры ALCOR IR-1 XSight, ALCOR IR-2 XSight и ALCOR IR-4 XSight  оснащаются внешним акустооптическим модулятором, позволяющим управлять уровнем энергии в импульсе и средней мощности, а также регулировать частоту повторения.
• Лазеры ALCOR IR-1 FLeXSight и ALCOR IR-2 FLeXSight поддерживают возможности лазеров серии XSight при наличии вывода излучения в оптическое волокно.
• Nano4th - модуль для лазера ALCOR IR для получения излучения на длинах волн 1064 нм, 532 нм, 266 нм. При этом уровень мощности на длине волны 266 нм может достигать более 170 мВт, а длительность импульса менее 65 фс.
  

• ALTAIR – серия фемтосекундных лазеров с квазинепрерывным режимом работы, длительностью импульса <160 фс и высокой пиковой мощностью;
• ALCOR – серия компактных фемтосекундных лазеров с высокой частотой повторения, длительностью импульса 100 фс;
• ANTARES – квазинепрерывный пикосекундный лазер с узкой спектральной шириной линии;
• SIRIUS – пикосекундный лазер с высокой энергией, длительностью импульса <10 пс и длинами волн до третьей гармоники;
• DIADEM – высокомощный фемтосекундный лазер, предлагающий доступ к различным длинам волн, длительностью импульса <400 фс.

Применения фемтосекундных лазеров в биофотонике:

• Флуоресцентная визуализация (FLIM),
• Когерентная антистоксовая спектроскопия комбинационного рассеяния,
• Многофотонная визуализация и возбуждение молекул,
• Изучение нейронов и оптогенетика,
• Нелинейная оптика и накачка кристаллов ОПО,
• Офтальмология.

Вы можете получить любую дополнительную информацию о продукции и технологиях Spark Lasers, обратившись к специалистам нашей компании.

Возврат к списку