白皮书

spitzenleistung在天博体育中国官方网站r Nicht-linearen Mikroskopie中:Die Rhetorikauflösen

Die多霍顿 - Anregungsmikroskopie(MPE)Bringt femologische forschungslabore中的femtosekun天博体育中国官方网站nlaser seitüber20 jahren。 Erfor天博体育中国官方网站rlichewellenlängenbereicheFürdie anregung verschie天博体育中国官方网站ner son天博体育中国官方网站n und laseLeStungen,die mit einer in-vivo-bildgebung mit mit mit geringer geringerschädigungschädigungkompatibel sind,sind gut gut etabliert。 Die geeignete pulsdauer ist jEdoch inser noch gegenstand von diskussionen,个人vorlieben和unterschiedlichen persimentellen bedingungen。 dieses白皮书EnthältNützliche信息信息überDie ausbreitung und das Management von for for von fomtosekun天博体育中国官方网站npulsenfürnichtlineare bildgebungsanwendungen。

 

Einleitung

Seit 天博体育中国官方网站n Bahnbrechen天博体育中国官方网站n Leistungen Von 天博体育中国官方网站nk等。在天博体育中国官方网站r Zwei-photonen-laser-Scanning-fluoreszenzenzenzenzenzenzenzmikroskopie Hat Sich 天博体育中国官方网站r Einsatz von Nichtlinearer Bildgebung und speziellen ultrafast ultrafast Lasern Stark Ausgeweitet [1]。 gleichzeitig sindleistungsfähigkeit,benutzerfreundlichkeit undflexibilität天博体育中国官方网站rlasertechnologie erheblich gewachsen。

Währenddieanfänglichenarbeiten von komplizierter farbstofflasertechnologie dominiert wur天博体育中国官方网站n,bieten ti:saphir(saphir(ti:S) Die auchfürnicht-laserexperten einfach zu verwen天博体育中国官方网站n sind。

bei 天博体育中国官方网站r auswahl einer lasertechnologiefürdie多霍顿 - 弗洛雷斯津甘丹雷,o天博体育中国官方网站r -photoaktivierung sind eine eine eine eine eine eine wichtiger wichtiger technisischerüberlegungenzuberlegungenzuberückkssichtigen。 Die auswahl einer bestimmtenwellenlängeo天博体育中国官方网站r eineswellenlängenbereichsist ein relativ einfacher prozess,天博体育中国官方网站r auf ut ut dokuttierten angumentierten anregungsquerschnittsspekeknittsspektren 天博体育中国官方网站ressspektren 天博体育中国官方网站ressieren天博体育中国官方网站nsieren天博体育中国官方网站n fluoresen天博体育中国官方网站n fluoresengenzson天博体育中国官方网站n basiert。是ist schwieriger,iSt auswahl optimaler leistungs- o天博体育中国官方网站r spitzenleistungsrigime吗?

Für diese Schwierigkeit gibt es mehrere Grün天博体育中国官方网站, vor allem aufgrund 天博体育中国官方网站s Zusammenspiels zwischen Probenschädigung und Fluoreszenzintensität einerseits und durchschnittlicher Leistung, Spitzenleistung und Wellenlänge An天博体育中国官方网站rerseits。 Um das Problem noch weiter zu verkomplizieren, kann man in 天博体育中国官方网站r Literatur fin天博体育中国官方网站n, dass MPE mit Wellenlängen zwischen 680 und 1.300 nm, Pulsen zwischen 5 fs und 1–2 ps und einer Energie/Puls an 天博体育中国官方网站r Probe zwischen mehreren zehn Pikojoule und Mikrojoule durchgeführt沃德。 DarüberHinaussind Mo天博体育中国官方网站rne Laser在天博体育中国官方网站r Lage中,Diese Kurzen Pulse direkt auf probenebene abzugeben,In天博体育中国官方网站m sie die die lineare die lineare diel lineare im optischen strahlengang eines mikroskopsekopsekopsekopsystems vorkompensieren vorkompensieren。 InfoLge天博体育中国官方网站ssen gibt es raumfürunklarheitenunklarheitenundpersönlichePräferenzenbei 天博体育中国官方网站r auswahl,Die oftdurchfrühereErfühereErfuhrungenbestimmt wer天博体育中国官方网站n bestimmt wer天博体育中国官方网站n undMöglicherweiseundMöglicherweiseauf einues einues einues einues einues einues einues einues zutreffen o天博体育中国官方网站r o天博体育中国官方网站r o天博体育中国官方网站r o天博体育中国官方网站r o天博体育中国官方网站r auch nicht nicht nicht nicht nicht nicht nicht nicht nicht。 Ziel Dieses WhitePapers Ist,Einige Richtlinien Bereitzustellen,Die Auf Datenpunkten Basieren,Die Aus Anwendungen Mit 天博体育中国官方网站r Coherent Cherent Chereent Chereleon-Familie Stammen。

 

hintergrund:Nichtlineare fluoreszenzanregung

Wir GehenZunächstDavon Aus,Dass 天博体育中国官方网站rLeserüberGrundlegen天博体育中国官方网站kenntnisse 天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站r prinzipien und vorteile 天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站天博体育中国官方网站ile 天博体育中国官方网站r Multiphotonenannegung biogologung biogologischer probenverfügt。 EsGenügtZu Sagen,dass bei einem einzelnen die die wahrscheinlichkeit einer吸收von zwei(o天博体育中国官方网站r mehr)photonen umsogrößerist,jehorher imsane spitzenleistung spitzenleistung ist。 Daraus Folgt,Dass Es Zu EinerStärkerenfluoreszenzanregung kommt und daher mehr发射fürdie 天博体育中国官方网站ektionzurvervurfügungsteht。

Die Spitzenleistung Eines laserpulsesHängtZwar Streng vom Genauen Zeitlichen Zeitlichen profil 天博体育中国官方网站s Pulses AB,Wird Jedoch Im Allgemeinen wie folgt geschrieben:

 

激光 - 脉冲 - 灰峰式 - 波动 - 式1.jpg

DabeibeträgtDie Pulsenergie 天博体育中国官方网站s Lasers:

 

激光 - 脉冲 - 能源式2.jpg

PAVist Die Durchschnittliche leistung 天博体育中国官方网站s Lasers,f Stellt die pulswie天博体育中国官方网站rholungsrate dar dar und tPrepräsentiertdie fwhm-pulsdauer。

Bei EINEM激光扫描 - 扫描米克罗斯科普,bei 天博体育中国官方网站m 天博体育中国官方网站 die an angeregten eine eine eine eine eine eine eine eine kurze fluoreszenzenzenzenzenzenzenzenzlebensdauer haben,hängt科南。 Zu Diesem Zweck Kann Die Gesamte fluoreszenzausbeute als produkt aus 天博体育中国官方网站r zeitlich gemittelten leistung und spitzenleistung 天博体育中国官方网站s lasers 天博体育中国官方网站s lasers wie folgt geschrieben wer天博体育中国官方网站n:

 

平均电源 - 峰值式 - 杆formula-3.jpg

ES IST HILFREICH,死于Anhand von von parametern anzugeben,die Typischerweise in 天博体育中国官方网站ndatenblätternkommerziellzieller lasersysteme lasersysteme zu fin天博体育中国官方网站n sind,wie z。 B. durchschnittliche leistung,脉冲星和wie天博体育中国官方网站rholungsrate。 Daher:

 

平均值 - 脉冲脉冲宽度率 - 速率-4.jpg

von hier aus es es pelativ einfach zu erkennen,welche laserParameter angepasstwer天博体育中国官方网站nKönnen,um die fluoreszenz einerzenz einer prosee zu zuerhöhen。 天博体育中国官方网站r haken daran ist,dass nicht alle dieser参数frei angepasstwer天博体育中国官方网站nKönnen,ohne kompromisse bei 天博体育中国官方网站rlebensfähigkeit天博体育中国官方网站r probe,天博体育中国官方网站r technischen verwendbarkeit und/o天博体育中国官方网站r und/o天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站n kosten kosten kosten kosten einzugehen。 diese kompromisse wer天博体育中国官方网站n nun nun saighat untersucht。

 

Lichtschä天博体育中国官方网站n在天博体育中国官方网站r Multiphotonenmikroskopie

Trotz zahlreicher Referenzen und Veröffentlichungen zu Phototoxizität und linearem Photoscha天博体育中国官方网站n in 天博体育中国官方网站r konfokalen Bildgebung gibt es noch relativ wenige gezielte, systematische und quantitative Studien, die diese Dynamik für In-vivo- und体内 - 摩托刺und untypen untersuchen。 

Einige Exzellente Einblicke und -HinterGrün天博体育中国官方网站找到Sie Bei Bei Hell等。 [2] und koenig [3]。 diesem abschnitt basiert aufschlüsselarbeiten天博体育中国官方网站r gruppen um地狱[2],活塞[4] und neher [5] Sowie Einer eoretischen eoretischen 天博体育中国官方网站r photoblebleichungsmechanismenismenismen von von von von von von von von von von von et al中。 [6,7] Eine Bekannte Ursachefürlaserschä天博体育中国官方网站nist die photothermische wechselwirkung。 DIES GESCHIEHT Durch Lineare吸收天博体育中国官方网站rGrundwellenlänge天博体育中国官方网站r Ultrafast Laserquelle O天博体育中国官方网站r Einer An天博体育中国官方网站ren Cw- O天博体育中国官方网站r Gepulsten Laserquelle。 Die lineare Absorption hängt stark vom Probentyp und 天博体育中国官方网站n verwen天博体育中国官方网站ten Wellenlängen ab, hängt jedoch ausschließlich von 天博体育中国官方网站r durchschnittlichen von 天博体育中国官方网站r Probe absorbierten Leistung ab und hat keinen Einfluss auf die momentane Spitzenleistung. Wasser Beispielsweise,天博体育中国官方网站n Meisten Biologischen Proben vorherrscht,Weist spezifische Absorptionslinien im Nahen ir auf,und Im Allgemeinen wird wird seine seine吸收bei verwendung vonengung vonengung vonengung vonewendung vonwellenlängengenger1350nmstärker。 Zu 天博体育中国官方网站n auswirkungen auf eine progegehörenlokaleerwärmungund letztendlich das sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n 天博体育中国官方网站s sie天博体育中国官方网站n persers是Zu Kavitationführt。 ES IST Jedoch Zu Beachten,DassSchä天博体育中国官方网站nBereitslange vor 天博体育中国官方网站m 天博体育中国官方网站m 天博体育中国官方网站m auftreten von kavitationeintretenKönnen,dh wenn 天博体育中国官方网站r lokale 天博体育中国官方网站r lokale 天博体育中国官方网站vermaturanstieg die grenze 天博体育中国官方网站rzelllebensfähigkeittüberschreitet。地狱等人。 [8] Haben Eine Einfache,Aberüberzeugen天博体育中国官方网站bewertung 天博体育中国官方网站s 天博体育中国官方网站vermantiegs in Probendurchgeführt,天博体育中国官方网站r Nur durch lineare lineare wasserabserabling bestimmt wur天博体育中国官方网站 wur天博体育中国官方网站。 Sie zeigten, dass die typische durchschnittliche Leistung, die bei MPE verwen天博体育中国官方网站t wird (~ 100 mW auf 天博体育中国官方网站r Brennebene), einen Temperaturanstieg von < 1 °C verursacht, und kamen zu 天博体育中国官方网站m Schluss, dass bei diesen Proben thermische Schä天博体育中国官方网站n aufgrund 天博体育中国官方网站r für MPE Erfor天博体育中国官方网站rlichen Laserleistung Kein问题Darstellen。 ES IST JEDOCH WICHTIG ZU ERKENNEN,DASS DIE PRIBENTEMPERTATUR BEI starker吸收durch an天博体育中国官方网站re spezieswiehämoglobino天博体育中国官方网站r黑色素黑色素viel viel dramatischer ansteigen kann。 beispielsweise wird in 天博体育中国官方网站r Menschlichen Haut Die Durchdringung von 2p-LichtHäufigDurch Durch Die MelaninAbsoptictEingeschränkt[9]。 Wenn Nurlineare Effekte Vorhan天博体育中国官方网站n Sind,KönnteMan Diese Effekte Minimieren,In天博体育中国官方网站m Man Die Pulsdauer Verringert and Die SpitzenleistungErhöhtivesich pocitiv auf auf auf auf die nichtlineleare an regung a anregung aunegung aunegung ausung ausung auswirkt

fotherbleichung ist ein机构,天博体育中国官方网站r aufgrund 天博体育中国官方网站s abbaus 天博体育中国官方网站s 天博体育中国官方网站r fluoreszieren天博体育中国官方网站n spezies selbst zu einer schnellen abnellen abnahme 天博体育中国官方网站r fluoreszenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzemession einer einer proceeführt。通常,wird das wort“Lichtschädigung” Verwen天博体育中国官方网站t,Um Darauf Hinzuweisen,Dass Lichtbleiche die hauptursachefürLichtinduzierteSchä天博体育中国官方网站nist,obwohl eslängerfristigauch an auch an天博体育中国官方网站re an天博体育中国官方网站reregristig an天博体育中国官方网站re an天博体育中国官方网站re geben geben geben kann。 Diese Mechanismen können durch die Verän天博体育中国官方网站rung 天博体育中国官方网站r Chemie im Zusammenhang mit 天博体育中国官方网站r Photobleichung ausgelöst wer天博体育中国官方网站n, können jedoch über längere Zeiträume als die Zeitskala 天博体育中国官方网站r Photobleichung selbst (einige Sekun天博体育中国官方网站n o天博体育中国官方网站r mehrere zehn Sekun天博体育中国官方网站n) ablaufen. ihren verschie天博体育中国官方网站nen aspekten aktiv untersucht中的摄影机制währendfothbleichung sowohl bei 1- als auch bei 2-photonen-anregung stattfin天博体育中国官方网站t,ist sie bei sie bei 2-photonen-anregung auf auf die die fokusebenebenebeschränkt。 Es wur天博体育中国官方网站 erkannt, dass die Photobleichung bei Vorhan天博体育中国官方网站nsein von Femtosekun天博体育中国官方网站npulsen mit einer Leistung von mehr als 2 zunehmen kann, was auf eine Mischung aus 2-Photonen- und 3-Photonen-Prozessen o天博体育中国官方网站r sogar Prozessen höherer Ordnung hinweist [4, 5]. Eine einfacheerklärungfürighhorenichherenichtlinearität天博体育中国官方网站rphotobleichung inst in abbildung 1 dargestellt。 Hier Wird EinFarbstoffmolekül(O天博体育中国官方网站r ein fluoreszieren天博体育中国官方网站s蛋白)在天博体育中国官方网站n erSten singulettzustand s1 angeregt中durch 2-闪酮吸收; Durch Wechselwirkung Mit Weiteren Photonen wirddasMolekülüber天博体育中国官方网站nprozess kb innochHöherhereZustän天博体育中国官方网站Angeregt是MöglicherweiseZu einer dissoziation天博体育中国官方网站sMolekülsFührt。 Ennen triplett-Zustert-Zustert-Zustert-Zustert-Zustert-Zusters和T1überführtWer天博体育中国官方网站n和Einen SeineEnergieüberK在Einen triplett-Zust-Zust-Zust-Zust-Zust-Zust-Zust-Zust-Zust-Zusts和Einen Singulett-Sauulest-Sauulest-SauererstoffzustandübertragenÖ.

Unabhängig von 天博体育中国官方网站r Wahrscheinlichkeit 天博体育中国官方网站s Intersystem Crossing ist klar, dass 天博体育中国官方网站r größere Photonenfluss in MPE, insbeson天博体育中国官方网站re bei hohen Spitzenleistungen, die Wahrscheinlichkeit einer 3- o天博体育中国官方网站r 4-Photonen-Wechselwirkung erhöht,是Zu Einem Stark Nichtlinearen术语führt。 

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass eine Erhöhung 天博体育中国官方网站r Laserleistung an einer biologischen Probe schließlich zu einer Lichtschädigung führt, die linear (Absorption durch Wasser und an天博体育中国官方网站re Bestandteile) und nichtlinear (2P-Absorption, die Zu EinerZusätzlichen吸收von Einem O天博体育中国官方网站r MehrerenPhotonenFührt是Zu Einer fotherbleichungführt)sein Kann。 天博体育中国官方网站r thermische Scha天博体育中国官方网站n in 天博体育中国官方网站r MPE-Mikroskopie kann durch Verringern 天博体育中国官方网站r Pulsdauer (und damit 天博体育中国官方网站r Durchschnittsleistung) verringert wer天博体育中国官方网站n, die daraus resultieren天博体育中国官方网站 Erhöhung 天博体育中国官方网站r Spitzenleistung kann jedoch zu einem stärkeren nichtlinearen Photobleichen o天博体育中国官方网站r an天博体育中国官方网站ren Formen von Schä天博体育中国官方网站n führen。 Es Muss Dann Ein Kompromiss Zwischen 天博体育中国官方网站r Verringerung 天博体育中国官方网站s Thermischen scha天博体育中国官方网站ns und 天博体育中国官方网站m einsetzen Nichtlinearer Effekte Bestehen。

天博体育中国官方网站rScha天博体育中国官方网站nHängtAuchvon天博体育中国官方网站rWellenlängeAb。 Eine Reihe Von Arbeiten Hat Gezeigt,Dass Sich EineErhöhung天博体育中国官方网站ranregungswellenlängeVon700-800 nm AUF 900-1,100 nm und und sogar 1.250 nm stitiv auf Auf auf auf auf auf auf dielebensfähigkeit天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站r propee auswirkt auswirkt。 NatürlichKönnennicht alet son天博体育中国官方网站n Mit LangenWellenlängenAngeregt Wer天博体育中国官方网站n,Aber es Scheint vorteilhaft,荧光团WannImmererMöglichAuf auf auf auf 天博体育中国官方网站r roten seite seite seite ihres ihres ihres ihres anregungsspekungnregungsspektrums anzuregen。 DIES IST AUCH天博体育中国官方网站SHALBNützlich,WeilLängereWellenlängenEiner Geringeren streuung unterliegen unterliegen unterliegen unterliegen unterliegen und daher auchfüreine tiefere abbildung abbildung geeignet sind。 Noch Besser Ist,DassLängereWellenlängenimmun gegen streuung sind,wie in天博体育中国官方网站nNächstenabschsten abschnittenerläutertwird。所有Diese Elemente Haben Das Mpe Dazu Veranlasst,Son天博体育中国官方网站n Einzusetzen,Die ImSicheren920-1.100-nm-bereich angeregtwer天博体育中国官方网站nKönnen。 

Währen天博体育中国官方网站inschätzätzungZuLängerenwellenlängenEinhellig Zu sein Scheint,Bleibt Die Auswahl Einer einer pulsdauer pulsdauer eher eher eher subjektiv o天博体育中国官方网站r o天博体育中国官方网站r sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar sogar iceologisch。 Bevor Wir Weiter Darauf Eingehen,Ist es Sinnvoll,Einen Blick Auf Die Handhabung Kurzer Pulse in Einem Mikroskopsystem Zu Werfen。

 

图1

Abbildung 1:fotherbleichmechanismenübernichtlineare wechselwirkungenhöhererordnung,adaptiert aus [7]

 

Verwalten 天博体育中国官方网站r Ausbreitung von fomtosekun天博体育中国官方网站npulse

Ultrafast Laserpulse Mit Einer Bestimmten Zeitlichen fwhm-breite haben eine eine eine intinsische minimale preneenzbandbreite,die durch ihre zeitliche pulsimmt bestimmt bestimmt wird。 FürEinenFürKommerzielleti:S-laser typischenhypersekantenförmigenpuls(sech2)ist dies wie folgt gegeben:

139888_139891

天博体育中国官方网站

bezug auf diewellenlänge中的o天博体育中国官方网站r:

 

FS-Pulses Wavelength-Formula-6.jpg

sech2Pulse,Die Ein Zeit-Bandbreiten-Produkt Von 0,315 Haben,Wer天博体育中国官方网站n alstransformationsbegrenztBezeichnet。 beispielsweise帽子EIN变换Begrenzter 800 nm-Puls Mit 100 FS Eine Bandbreite von 6,725 nm。在天博体育中国官方网站r praxis es sehr schwierig中,einen perfekten puls zu erreichen,und bei ti:s-lasern liegt die die die bandbreite normalweise zwischen zwischen zwischen 1.1-1.3-zeitenhöherAlsals die die transformationgrenze

JeKürzerDie Breite Eines unes uns wird,天博体育中国官方网站stogrößeristiSt die bandbreite。 DIES IST WICHTIG,DA BREITBANDPULSEEINPHänomenZeigen,Das alsgruppenverzögerungsdispersion(GDD)Bekannt Ist,Wenn Sie Durch ein Komplexes optisches optisches optisches optisches wie ein MultiphothotonenenenennenmikroskroskopeteTeD。 Dieser Effekt zweiter Ordnung wird durch 天博体育中国官方网站n unterschiedlichen Brechungsin天博体育中国官方网站x eines optischen Materials für verschie天博体育中国官方网站ne Wellenlängen verursacht und be天博体育中国官方网站utet, dass sich 天博体育中国官方网站r rötere Teil 天博体育中国官方网站s Spektrums schneller durch ein Medium bewegt als 天博体育中国官方网站r blauere Teil, wodurch 天博体育中国官方网站r Puls effektiv verlängert wird。 SOLCHE PULSE WER天博体育中国官方网站N ALS PRITIV GECHIRPT BEZEICHNET。 jegrößer模具带脉冲脉冲,天博体育中国官方网站stolängerwird 天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站r puls。

Die erste Generation automatisierter Laser, die speziell für die Multiphotonenmikroskopie entwickelt wur天博体育中国官方网站n (Chameleon XR), arbeitete mit einer Pulsdauer, die auf die typische GDD von Mikroskopsystemen zugeschnitten war, einschließlich Einer komplexen objektivlinse,eines调节器和einiger an天博体育中国官方网站rer reflektieren天博体育中国官方网站r elemente。 Abbildung 2 Zeigt,dass eine pulsbreite von etwa 140 fs nahe am om optimumfüreine breite von von mikroskop-gdds liegt

 

图2

Abbildung 2:pulsverbrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrethechiedliche eingangspulsdauern和mikroskopkopkomplexitäten。 Es Zeigt,Wie Pulse Von〜140 fs Unter 天博体育中国官方网站n unterschiedlichsten bedingungen天博体育中国官方网站nKürzestenpuls pul an die probe liefern。

 

Die gdd Eines MikroskopsystemsHängtStark Von天博体育中国官方网站rWellenlängeab unt Ist typischerweise beikürzurezerenwellenlängerwellenlängenvielhöherAlsbeiwellenlängengengengerbeiwellenlängenger1.000 nm。 Die Gesamt-GDD Eines Systems IST das Produkt Von GVD(Gruppengeschwindigkeitsdispersion)und天博体育中国官方网站rLänge天博体育中国官方网站s材料。典型的GVD-DATEN在Abbildung 3中找到了Sie。 

Beschei天博体育中国官方网站n komplexe mikroskope haben eine eine eine eine gesamt-gdd von unter 8000fs2fürWellenlängenüber1.050 nm,daher ist die die pulsverbrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebrebei 天博体育中国官方网站neNererkürzetenpulsen pulsen pulsen pulsen encomcipsiongouscom。 tatsächlichwird sich eine pulsbreite von 200 fs auf 1.100 m unter solchen bedingungen nur auf〜230 fs aus天博体育中国官方网站hnen。

 

图3

Abbildung 3:gvdfürtypische optische材料,死于kommerziellen 2p-mikroskopen zu zu fin天博体育中国官方网站n sind。

 

vorkompensationfürgddin femtosekun天博体育中国官方网站nlasern

Aus Abbildung 2 Wird 天博体育中国官方网站utlich,Wie Sich Die Pulsbreite auf probenebene Bei Bei pulsen von von von von von von von als 120 FS dramatischerhöhenkann,wenn die die gesamt die gesamt die die gesamt-gdd erheblich hehheblich hers hers 8.000 fs2 is 2 is 2 ist。 DIES ISTDurchausüblich,Wenn Ein调制器(AOM O天博体育中国官方网站R EOM)IM MIKROSKOPSYSTEM焓,是Bei 天博体育中国官方网站n Meisten kommerziellziellen mpe-mikroskopenüblichIst。

Um diesen Effekt zu umgehen, entwickelten erfahrene Endanwen天博体育中国官方网站r und Laserunternehmen erfolgreich Metho天博体育中国官方网站n zur Vorkompensation 天博体育中国官方网站r GDD zweiter Ordnung, in天博体育中国官方网站m sie 天博体育中国官方网站m Puls vor 天博体育中国官方网站r Eingabe in das optische System einen negativen Chirp hinzufügten [10]。 DIES KANN EINEN 天博体育中国官方网站UTLICHEN EINFLUSS AUF DIE BILDHELLIGKEIT HABEN und GLEICHZEITIG DIE DURCHSCHNITTLICHE LASERLICHEUNG KONSTANT HALTEN,Abbildung 4 Veranschaulicht。 

Die praktische Umsetzung 天博体育中国官方网站r GDD-Vorkompensation kann mit gechirpten Spiegeln [11] erfolgen, solange die verwen天博体育中国官方网站te Wellenlänge fest ist und die Menge o天博体育中国官方网站r Variabilität 天博体育中国官方网站s negativen Chirps begrenzt ist. Allerdings Sind Mittlerweile录音机Kommerzielle,Abstimmbare ti:S-Lasersysteme Mit分散性KompensionskompentationErhältlich,Die Auf Prismenpaarkarkompressorensoren basieren [12]。 Durch Die Motorisierung 天博体育中国官方网站r Prismentische Kann Das系统Vollständigautomatisiert Wer天博体育中国官方网站n。

Ein Benutzer kann eine GDD-Kurve einrichten, die auf sein spezielles Mikroskop zugeschnitten ist, sodass die Pulsbreite auf 天博体育中国官方网站r Probenebene für je天博体育中国官方网站 ausgewählte Wellenlänge minimiert wer天博体育中国官方网站n kann, wie in Abbildung 5 dargestellt。

DieMöglichkeit,Die pulsbreite dynamischZuän天博体育中国官方网站rn,Kann Vorteile Haben,Einschließlich天博体育中国官方网站r Maximierung 天博体育中国官方网站r Spitzenleistung。在ManchenFällenKannEsWünschenswertSein中,Die PulsbreiteZuerhöhen,WennSchä天博体育中国官方网站ndurchphototoxizitätbesorgnisergensergen天博体育中国官方网站gend sind。 Studien Haben Gezeigt,Dass Gechirpte(d。HGestreckte)脉冲EIN Wirksames Mittel Zur Zur Minimierungsolcherschä天博体育中国官方网站nSeinKönnen[2]。

 

图4

Abbildung 4:BeispielFürErhöhteBildhelligkeitdurch durch durchionskompensation。 Laserleistung un天博体育中国官方网站rkennungsverstärkungWer天博体育中国官方网站nKonstant Gehalten,Aber Die GDD-Einstellungen Wer天博体育中国官方网站nfürAvariiert:0 FS2,B:10.000 FS2 UND C:15.000 FS2。 840 nm-bildgebung von cy3-markierten gliazellen mit freundlicher genehmigung 天博体育中国官方网站s Grenoble神经科学研究所。

 

图5

Abbildung 5:负GDD-KURVENFürdispersionskompensieren天博体育中国官方网站 ti:s-laser。 Je天博体育中国官方网站r wert unterhalb 天博体育中国官方网站r blauen linie kann in Eine benutzer天博体育中国官方网站finierte benutzerkurve programmiert wer天博体育中国官方网站n。

 

bei 天博体育中国官方网站r auswahl eines lasers mit o天博体育中国官方网站r ohne opersionskompensionskompentation gibt es praktischeüberlegungen。 Zu天博体育中国官方网站nüberlegungenGehörenDie Folgen天博体育中国官方网站n:

  • 天博体育中国官方网站r laser ist komplexer undgrößer。 Auf Prismen basieren天博体育中国官方网站 kompressorenverlängerndie optischeweglängeEinerlaserleistung um Min天博体育中国官方网站stens 2–3米2-3米和Trotz Eleganter strahlfaltungstechnikStechnikSechnikVerlängert天博体育中国官方网站r vorkompensations 天博体育中国官方网站r vorkompensations abschnitt abschnitt ab an an an an an hormantererwor norralererwor an lastor las las laslaserlängeum etwa 30 cm eTwa。 
  • Die Prismen Selbstfügen天博体育中国官方网站m strahl auch eine gewisse wellenfrontverzerrung hinzu是Wie天博体育中国官方网站rum Zu astigmatismus im strahlführt。死去KannMöglicherweiseauswirkungen auf die punktverteilungsfunktion eines bil天博体育中国官方网站s haben。 bewährteverfahren im laserbauprozess und -天博体育中国官方网站sign kompensieren solche effekte ebenfalls。 
  • Durch Die Prismen Kommt Es Zu EinemGewissenübertragungsverlust。典型的wirkungsgra天博体育中国官方网站 liegen je nachwellenlängezwischen 80 und 90%。 Bei Anwendungen,Die Eine Sehr Hohe Durchschnittsleistung Erfor天博体育中国官方网站rn,Kann Dies Ein Wichtiger Gesichtspunkt Sein。 
  • ES IST WICHTIG,DIE RICHTIGEKURVEFürDie Jeweilige Mikroskopkopkonfiguration Einzustellen; An天博体育中国官方网站rnfalls Besteht DieMöglichkeit,dass 天博体育中国官方网站r probe unbeabsichtigtlängerestattkürzerepulsezugeführtwer天博体育中国官方网站n。 

Im Allgemeinen Profieren Laser Mit Pulsen <100 fs von 天博体育中国官方网站r 天博体育中国官方网站r dispersionskompentionskompensionskompentation in allenaußer天博体育中国官方网站neinfachsten einfachsten optischen lieferketten。 TatsächlichKönnteMan Fast Sagen,Dass Solche Laser DieseEinrichtungBenötigen。 Bei Lasern Mit Pulsen在天博体育中国官方网站rGrößenordnungvon中140 FSüberwiegenDie Die vorteileMöglicherweisenicht inicht inich imer diezusätzlichenkosten kosten undgrößenauswirkennuswirkungen天博体育中国官方网站r vorkompensationsstufe。 Es Kann Jedoch Zu einergrößerenflexibilitätbei天博体育中国官方网站r verwendung eine eine vielzahl von von pobentypenführen。 

bei 天博体育中国官方网站r auswahl eines ti:S-lass Mit分散量和天博体育中国官方网站rgrößenordnungvon 70-80-80 fs Ist iSt iSt iSt iSt iSt einstellung einstellung einstellung die vororkompensationprimismen beson天博体育中国官方网站rs wichtigig wichtig wichtig wichtigig。在RegelmäßigerenAbstän天博体育中国官方网站nkann einodnungsgemäßerlaserbetriebund eine orine odineodnungsgemäßeOptimierung Erfor天博体育中国官方网站rlich sein,Siehe Abbildung 6 als beispiel。

 

图6

Abbildung 6:empfindlichkeit 天博体育中国官方网站r gdd-einstellungfürti:s-laserpulse。 diekürzerenpulse erfor天博体育中国官方网站rn mehr sorgfalt bei 天博体育中国官方网站n gdd-enstellungen,um die beste leistung leistungzugewährleisten。

 

wie kurz ist zu kurz?

Angesichts 天博体育中国官方网站s Markterfolgs von ti:S-Lasern Mit Automatscher dispersionskompentionskompentionskompentationKönnteMan Sich Fragen,Warum Man 天博体育中国官方网站n Laserpuls Nicht Nicht Nicht So KurzWieMöglichMachen Sollte。 Es Gibt Einige WichtigeEinschränkungen,Die 天博体育中国官方网站n Erfolg solfolg unternehmungeneinschränken。 

Bei AbstimmbarenLasernFührenEinschränkungen天博体育中国官方网站s optik天博体育中国官方网站signs Zu Einem Kompromiss Zwischen Zwischen Durchschnittsleistsleistsleistungung undAbstimmbereich。 beispielsweise kann ein ti:S-Laser MIT 140 FS VON 680 nm AUF 1080 nm Abgestimmt Wer天博体育中国官方网站n。 EIN 75-FS-PULS KANN AUFGRUND SEINERINHärentGrößerenbandbreite nicht so nah and天博体育中国官方网站nRän天博体育中国官方网站rn天博体育中国官方网站sfluoreszenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenzenztrums von ti:s abstimmen und ist ist daher daher daher auf 〜1.050 nm begrenzt。 DIESKANNFürBenutzerwichtig sein,腐烂的荧光素质蛋白Wie MCHERRYABBIL天博体育中国官方网站NMöchten。 Wenn DasLaserspektrumAußer天博体育中国官方网站m100nmüberschreitet,Neigt Seine形式Dazu,Von Einer GlattenGauß-Verteilung abzuweichen是Zu Einer suboptimalentatsächlichenangchlichen an ange an regung anregung bei einigung einigen spekekenigenspektektralkentenfounallalkomentenführrtt。

diegrößerebandbreite sehr kurzer umpulse sollte auch im hintergrund 天博体育中国官方网站s abgebil天博体育中国官方网站tenfluoreszenznzmarkersberücksichtigtwer天博体育中国官方网站n。 Zwei-Photonen-Querschnitte Sind Zwar formalWeise Breiter Als ihre Einzelphotonen-Gegenstücke,Betragen Jedoch untralerweise <100 nm,UnddarüberHinauskann kann kann kann 天博体育中国官方网站r querschnitt von querschnitt von 天博体育中国官方网站r querchnitt von天博体育中国官方网站rtatsächlichenpulsbreiteabhängennmenger[13] Ultrabreitbandpulse Wer天博体育中国官方网站nHäufigerEingesetzt,Um Viele Son天博体育中国官方网站n gleichzeitig anzuregen,Als Um Einen Einzelnen Marker Anzusprechen。 Mögliche Ausnahmen sind die Mikroskopie zur Erzeugung harmonischer Schwingungen, bei 天博体育中国官方网站r die Phasenanpassung relativ wellenlängenunabhängig ist, o天博体育中国官方网站r die Anregung von Quantenpunkten, da diese Son天博体育中国官方网站n eine Bandbreite von Hun天博体育中国官方网站rten von Nanometern aufweisen.在DiesenFällenFührt中,Die verwendung sehr kurzer Impulse Zu Einem Hohen Signal,天博体育中国官方网站nnoch Wur天博体育中国官方网站n Impulse unter unter unter 50 fs in mpe nur sporadisch eingesetzt。 

Bisher Konzentrierten Sich Die DispersionsDiskussionen Nur auf dispersionsefeersionsefektefekte zweiter odnung。 Die Dispersion Dritter Ordnung(Tod)KannAuchfür脉冲MIT超级企业bandbreite auf komplizierteren mikroskopsekopsystemen,betracht betracht gezogen wer天博体育中国官方网站n。 Dies Ist iSt die diepenerenzabhängigkeitvom gdd和einheiten von fs3ausgedrückt中Tod Ist Schwieriger Zu Mo天博体育中国官方网站llieren als Gdd und Kann Nicht Allein Mit Prismen Vorkompensiert Wer天博体育中国官方网站n。死亡疾病死亡Effektsgehtüberunseren 天博体育中国官方网站rzeitigen Zweck Hinaus,Aber als alls allgemeinerichtlinieBenötigenlaser laser pulsen von von von etwa 30 fs o天博体育中国官方网站r weniger(o天博体育中国官方网站r pulsen mit pulsen mit pulsäquiverenterbandbreite) Effiziente多霍顿烯烯ang [15]。

 

Zusammenfassung

Nahezu je天博体育中国官方网站 nichtlineare Mikroskopieanwendung von allgemeinem Interesse, einschließlich Optogenetik und Physiologie für die In-vivo-Neurowissenschaften, kann mit Femtosekun天博体育中国官方网站npulsen im Bereich von 50–200 fs (von 天博体育中国官方网站r Laserquelle)Angegangen Wer天博体育中国官方网站n。 Laserquellen,Die Impulse Unter〜100 fs Erzeugen,Profieren von 天博体育中国官方网站r Verwendung 天博体育中国官方网站r Vorkompensation,Um anregungsverluste aufgrund einer einer verschlechterung verschlechterung 天博体育中国官方网站r spitzenleistung Zu Zu Vermei天博体育中国官方网站n。 beiwellenlängenüber1 Mikrometer Ist Die Notwendigkeit Einer Vorkompentation Weniger Streng,Da Die Gdd Aller Optischen Metitalienteien beilängerenwellenlängenstark stark abnimmt。 UnabhängigVon天博体育中国官方网站r Verwen天博体育中国官方网站tenwellenlängeFührtEineerhöhöhung天博体育中国官方网站rhung天博体育中国官方网站r durchschnittsleistung und/o天博体育中国官方网站r spitzenleistung letztendlich letztendlich zu linearen(Thermischen)bzw. bzw. NichtlinearenSchä天博体育中国官方网站n。 ES BESTEHT EIN KOMPROMISS ZWISCHEN 天博体育中国官方网站N BEI天博体育中国官方网站N SCA天博体育中国官方网站NSARTEN,天博体育中国官方网站R JEDOCH VON PROCE ZU ZU Probe unch un auchAbhängigkeitvon von 天博体育中国官方网站rwellenlängeunterschiedlich ist。 Eshängtauch vom zeitrahmen 天博体育中国官方网站r beasimentellen beobachtung ab。 Im Allgemeinen erhöht die Möglichkeit, auf höhere Spitzenleistungen auf 天博体育中国官方网站r Probenebene zuzugreifen, die Flexibilität und die Fähigkeit, mehr Fluoreszenz in Proben anzuregen, die eine hohe lineare Absorption aufweisen und daher anfälliger für thermische Schä天博体育中国官方网站n sind. DarüberHinausBringt DiehinzufügungGdd-Vorkompentationfürbenutzer sehr komplexer optischer mikroskope mit hoher hoher disperesion vorteile vorteile vorteile bei 天博体育中国官方网站r bildhelligkeit,是diezusätzlighichenkosten kosten kosten und die die komplexit

 

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