2광자 형광 현미경에서 서브나노초 레이저의 응용

2022년 5월 12일

프로젝트 배경

1980년대 후반, 세계적으로 가장 앞선 생물학적 형광 이미징 기술인 레이저 공초점 현미경은 생체 물질의 형광 현미경 이미징 분야에 널리 적용되었습니다. 그러나 레이저 공초점 현미경은 공초점 조리개가 초점 영역 밖의 형광뿐만 아니라 초점 영역에서 발생하는 생체 조직의 산란 형광까지 차단한다는 단점을 가지고 있었습니다. 이로 인해 형광 수집 효율이 저하되고 이미징 깊이가 수백 마이크로미터에 그쳤습니다. 따라서 1990년대에는 레이저 공초점 현미경과 이광자 자극 기술을 결합한 이광자 형광 현미경 기술이 등장했습니다. 이광자 흡수 과정에서 자극 파장은 항상 680~1080nm의 생체 투과 파장 범위 내에 설정되므로 자외선이 세포나 생체 조직에 손상을 주지 않고 더 깊은 곳까지 침투할 수 있습니다.

현재 펨토초 Ti 사파이어 레이저는 이광자 형광 현미경에 널리 사용되고 있지만, 크기가 크고 가격이 높아 생명 과학, 화학, 의료 분야에서 이광자 형광 현미경 이미징 기술의 발전을 저해하고 있습니다. 따라서 소형화 및 합리적인 가격을 갖춘 서브나노초 고체 레이저가 의료 진단과 같은 응용 분야에서 표준 조립 레이저 소스로 적용되고 있습니다.

공초점 현미경 이미징과 이광자 형광 이미징 구조의 차이점

이론 소개

이광자 여기의 기본 이론은 다음과 같습니다. 높은 광자 밀도에서 형광 분자가 자극을 받으면, 두 개의 장파장 광자가 흡수되고, 여기 전이 및 진동 이완을 거쳐 자발적인 형광 방출 광자에서 바닥 상태로 돌아갑니다. 기존의 단일 광자 여기 형광 현미경 이미징과 비교했을 때, 이광자 여기 형광 현미경 이미징의 광 신호는 비선형적입니다. 자극광은 장파장과 높은 피크 출력을 가진 레이저 광원이며, 형광 광자의 방출 파장은 여기 파장의 절반보다 약간 깁니다.

이광자 여기 과정도 이광자 형광 현미경 이미징 이론도

기술 및 기능

이광자 형광 현미경 이미징 기술은 근적외선 레이저 광원을 사용하며, 비선형 특성으로 인해 공초점 조리개가 필요하지 않습니다. 따라서 공초점 현미경과 비교했을 때 이광자 형광 현미경 이미징 기술은 다음과 같은 장점을 가지고 있습니다.

더 깊은 이미징 심도와 광학적 손상 감소;

공초점 조리개가 필요하지 않으며 형광 수집 효율이 크게 향상됩니다.

높은 공간 해상도와 명암비;

좁은 여기 범위, 광독성 및 백색화;

방출 파장과 여기 파장 사이의 거리가 멀어 스펙트럼 중첩을 방지합니다.

제품 및 서비스

리얼라이트는 이광자 형광 현미경 분야에서 생명 과학, 분석 화학, 임상 의학 응용 분야의 다양한 고객 요구 사항을 충족하기 위해 소형, 단일 종모드, 고출력 피크 특성을 갖춘 다양한 종류의 서브나노초 마이크로칩 레이저를 제공합니다. 또한, 리얼라이트는 고객 맞춤형 레이저 소스도 제공할 수 있습니다.