多光子掃描

多光子掃描通常是指基于多光子激發(fā)理論的一種掃描成像技術，常見于多光子激光掃描顯微鏡中。它利用高能量密度的脈沖激光，使樣本中的熒光分子同時吸收多個光子，從而實現(xiàn)對樣本的掃描成像，以下是具體介紹：

• 原理：通常情況下，分子或原子每次只能吸收一個光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。但當光強足夠高時，會產(chǎn)生多光子躍遷，即一次吸收多個光子。以雙光子吸收為例，熒光分子同時吸收兩個相同頻率的光子，被激發(fā)至高能級，經(jīng)過弛豫過程后輻射出熒光光子。多光子激發(fā)所需激光波長較長，常用紅外或近紅外光，且只產(chǎn)生在焦點附近的極小區(qū)域，可實現(xiàn) “點成像”，具有三維成像能力。

• 掃描過程：多光子掃描顯微鏡使用脈沖激光，如飛秒激光，產(chǎn)生高強度、短暫的光脈沖。通過掃描系統(tǒng)，如高速（共振）和常規(guī)掃描振鏡，使激光束在樣本上逐點掃描，激發(fā)焦點處的熒光分子產(chǎn)生熒光，從而組成一幅完整的成像畫面。

• 技術特點：與熒光顯微鏡、共聚焦顯微鏡相比，多光子激光掃描顯微鏡對生物樣品的光損傷小，能減少焦點外的光學傷害和背景光強度；有效觀測時間長，可減少對非觀測區(qū)熒光染料的破壞；穿透深度深，有利于獲取深層次組織的清晰熒光圖像；熒光收集率高，不需要光學濾波器（針孔），圖像對比度高；對探測光路的要求低，光學系統(tǒng)相對簡單；還適合多標記復合測量，可用單一波長的激發(fā)光同時激發(fā)多種染料。

• 應用領域：多光子掃描技術在生物及醫(yī)學成像、單分子探測、三維信息存儲、微加工等領域得到了廣泛應用。例如在生物醫(yī)學研究中，可對活體組織、活細胞、小動物等進行深度高速動態(tài)成像與分析，也可用于研究細胞內(nèi)動力學、物質(zhì)空間分布及結構等。