小鼠骨细胞双光子荧光与PMMA CARS快速扫描显微成像研究

发布时间：2023-01-14 15:24

　　近些年,双光子与多光子荧光显微成像、相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）显微成像、二次谐波显微成像等非线性显微成像研究取得了很大进展,也成为目前国际研究热点,其中CARS显微成像因其高分辨率、高灵敏度、无侵入性、可获取样品光谱信息等特性,成为对生物细胞、组织等进行化学组分分析,结构研究的重要途径。而同样具有高分辨率的双光子荧光显微成像也因其成像深度深、光损伤小、适合多标记复合成像等优势,在生物化学,药理学以及神经生物学等多个领域中具有重要的应用背景。本文从理论上对上述两种非线性显微成像进行分析,自行搭建了一套可以同时实现双光子荧光显微成像和CARS显微成像两种模式的飞秒激光显微成像系统,对罗丹明染色的大鼠乳鼠颅骨原代成骨细胞进行双光子荧光显微成像,对PMMA颗粒进行CARS显微成像,验证两种成像在各自领域中的优势以及应用价值。在理论方面,首先分析双光子荧光产生过程,推导了双光子荧光强度的时间平均表达式,理论验证双光子激励的局域性优势,通过推导与仿真验证系统的饱和状态。另外在CARS成像方面,推导CARS过程中信号强度的表达式并对非共振背景噪声的抑制方法加以分析。最后分析了系统中存在的噪声... 

【文章页数】：67 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
第1章 绪论
    1.1 课题背景及研究的目的和意义
        1.1.1 双光子荧光显微成像
        1.1.2 CARS显微成像
    1.2 双光子荧光显微成像与CARS成像的研究现状
        1.2.1 双光子荧光显微成像
        1.2.2 CARS显微成像
        1.2.3 多模式非线性光学显微成像研究现状
    1.3 本文的主要研究内容
第2章 双光子与CARS显微成像理论分析
    2.1 双光子荧光强度计算
    2.2 双光子荧光激励的局域性
    2.3 双光子成像中的饱和问题
    2.4 CARS过程的理论分析
    2.5 CARS显微成像的信号强度
    2.6 非共振背景噪声的抑制
    2.7 成像系统中的噪声分析
    2.8 本章小结
第3章 飞秒激光显微成像系统设计与搭建
    3.1 实验系统装置
        3.1.1 飞秒激光激励源
        3.1.2 生物显微镜
        3.1.3 二维扫描模块
        3.1.4 光电信号转换模块
        3.1.5 数据采集模块
        3.1.6 分束与合束装置
    3.2 光路模块设计
        3.2.1 扩束准直模块
        3.2.2 脉冲整形模块
        3.2.3 Relay光路
        3.2.4 光谱聚焦模块
    3.3 扫描成像程序设计
        3.3.1 控制程序的工作界面
        3.3.2 控制程序结构
    3.4 显微成像系统特点
    3.5 本章小结
第4章 双光子荧光显微成像实验研究
    4.1 罗丹明B双光子荧光显微成像研究
    4.2 生物样本双光子荧光显微成像研究
        4.2.1 生物细胞二维双光子荧光显微成像分析
        4.2.2 生物细胞三维双光子荧光显微成像分析
    4.3 本章小结
第5章 飞秒激光CARS显微成像实验研究
    5.1 PMMA的CARS显微成像实验
        5.1.1 时间重合的调节
        5.1.2 PMMA的CARS成像分析
    5.2 实验中PMT暗噪声的研究
    5.3 本章小结
结论
参考文献
攻读硕士学位期间发表的论文及其它成果
致谢



本文编号：3730682