多光子显微镜成像技术之三十六 高速光谱时间编码多光子显微镜和荧光寿命成像

目前双光子荧光显微镜是通过振镜实现光栅式扫描成像，由于机械反射镜的惯性，采集速率被限制在每秒10–100帧。但一些活体成像需要更快的帧速率，例如神经元活动成像需要>1000 Hz的帧速率。如图1所示，本篇文章提出了一种高速的非线性显微镜，通过使用脉冲调制、快速扫频激光器和通过角色散无惯性控制光束来实现千赫兹的帧速率（每秒1000帧），作者把这种成像技术叫做衍射激发的光谱-时间激光成像(SLIDE)[1]。

图1 衍射激发的光谱-时间激光成像(SLIDE)的原理图

图2 SLIDE系统的实验装置图。(a)(b)(c) FDML-MOPA激光器；(d) 显微镜；(e) 光谱宽度12 nm，EOM消光比达到32 dB；(f) 脉宽65 ps；(g) 单脉冲谱线宽度为56 pm；(h) 测量得到的仪器响应函数 [1]

图3 SLIDE的高速双模态成像。(a) 扫描方式；(b) 测量视场；(c) 细叶藻细胞的双光子显微镜图像；(d) 信噪比；(e) 细叶藻细胞的荧光寿命成像 (FLIM)；(f) 单独像素的瞬态荧光衰减时间。比例尺：10 μm [1]

参考文献：

[1] Karpf, S., Riche, C.T., Di Carlo, D. et al. Spectro-temporal encoded multiphoton microscopy and fluorescence lifetime imaging at kilohertz frame-rates. Nat Commun 11, 2062 (2020).