Metodi għall-Estendi l-Fond Fokali ta 'Mikroskopji Multiphoton
Il-kombinazzjoni ta' mikroskopju tal-iskannjar bil-lejżer ta' żewġ-fotoni u indikatur tal-kalċju huwa l-istandard tad-deheb għall-iskoperta tas-sinjali newronali in vivo. In-newroni fin-netwerks newrali huma mqassma fi spazju tridimensjonali, u l-monitoraġġ tad-dinamika tal-attività tagħhom jeħtieġ mod kif tittejjeb malajr ir-rata tal-immaġni tal-volum. Madankollu, bl-użu ta 'mikroskopju multifoton tal-iskannjar tal-ħakk biex jagħti immaġni ta' numru kbir ta 'immaġini, jekk jintuża għan ta' apertura numerika għolja (NA) biex tinkiseb riżoluzzjoni laterali ogħla, dan jirriżulta f'fond fokali iżgħar. Sabiex tikseb immaġini ta 'volum f'fond fokali żgħir,
Huwa meħtieġ li jsir skennjar tal-assi Z-permezz ta' xi mezzi, immaġini ħafna pjani billi tiskennja kull pjan fokali, li jillimita ħafna l-veloċità tal-immaġini. Jekk l-informazzjoni tal-immaġni axjali tista 'tiġi sagrifikata u l-iskannjar tal-volum jista' jinkiseb fi skan laterali wieħed billi jiġi estiż il-fond tal-fokus, jiġifieri, l-informazzjoni dwar il-volum hija pproġettata fuq immaġni 2D waħda, il-veloċità tal-immaġini tista 'titjieb ħafna. Din tissejjaħ immaġni tal-Fond Estiża ta 'Focus (EDF), li hija partikolarment utli għall-immaġini ta' strutturi ta 'popolazzjoni skarsa li jeħtieġu riżoluzzjoni temporali għolja, bħal immaġini funzjonali ta' attività newronali.
Ir-riżoluzzjonijiet assjali u laterali ta 'mikroskopju huma ddeterminati mill-apertura numerika (NA) tal-lenti oġġettiva. NA Għolja tista 'timmassimizza r-riżoluzzjoni axjali u laterali kif ukoll l-ammont ta' dawl miġbur; Lower NA se jirriżulta f'riżoluzzjoni assjali aktar baxxa, jiġifieri fond itwal ta 'fokus, iżda fl-istess ħin jissagrifikaw ir-riżoluzzjoni laterali u l-effiċjenza tal-ġbir tad-dawl. Il-metodu ta 'estensjoni tal-fond tal-fokus li se jiġi introdott li jmiss jista' jikseb dan filwaqt li jżomm riżoluzzjoni laterali għolja u fluss tad-dawl suffiċjenti.
L-użu ta 'modulaturi tad-dawl spazjali biex jiġġeneraw travi Bessel irqaq fokali jistgħu jiksbu immaġini EDF, iżda modulaturi tad-dawl spazjali huma goffi u diffiċli biex ikunu kompatibbli ma' spazji tal-mikroskopju dojoq; B'kuntrast, il-moduli Bessel ibbażati fuq piramidi axjali huma irħas u kompatti, iżda jistgħu jiġġeneraw biss punti fokali ta 'fond fiss u mhumiex adattati għal diversi esperimenti li jeħtieġu bidliet kontinwi fil-fond fokali. Biex tiġi indirizzata din il-kwistjoni, fl-2018, RONGWEN LU et al. wera modulu Bessel ibbażat fuq axicon, li fih lenti waħda biss trid tiġi tradotta tul l-assi ottiku biex taġġusta kontinwament it-tul assjali tal-punt fokali Bessel.
Figura 1 (a) Dijagramma tal-apparat tal-modulu Bessel; (b) Il-funzjoni tal-firxa tal-punt kienet imkejla b'mod sperimentali meta D kien -12mm, 0mm, u 12mm, rispettivament; (c) Ir-relazzjoni bejn il-wisa' sħiħ laterali f'nofs massimu, (d) il-wisa' sħiħ axjali f'nofs massimu, (e) l-ogħla sinjal, u (f) il-qawwa ottika wara l-lenti oġġettiva bi spostament L2 D
L-apparat tal-modulu biex jifforma punt fokali Bessel ta' tul varjabbli jidher fil-Figura 1a. Ir-raġġ Gaussian inċidentali huwa ffurmat f'raġġ ċirkolari wara li jgħaddi minn axicon u lenti L1. Il-maskra ta 'apertura ċirkolari sussegwenti tista' timblokka dawl mitluf ikkawżat minn difetti ta 'axicon, u b'hekk tifforma d-distribuzzjoni axjali tal-funzjoni tat-tixrid tal-punt ta' eċċitazzjoni ta 'żewġ -foton. Wara, ir-raġġ tad-dawl jiġi pproġettat fuq il-galvanometru permezz tal-lentijiet L2 u L3, u mbagħad jilħaq il-pjan fokali ta 'wara tal-lenti oġġettiva permezz tal-lentijiet L4 u L5.
Dawn id-disinji huma simili għal moduli tradizzjonali bbażati fuq il-piramida, bid-differenza tkun li billi tiċċaqlaq L2 jew L3 tul l-assi ottiku, it-tul axjali tal-fokus Bessel jista 'jiġi aġġustat kontinwament. Il-Figura 1b turi l-funzjonijiet tal-firxa tal-punt assjali għal valuri D ta' -12mm, 0mm, u 12mm, b'wisa' sħiħ assjali f'nofs massimu ta' 39? m,24? M u 14? m. Kif muri fil-Figura 1c-f, iċ-ċaqliq tal-lenti L2 mix-xellug għal-lemin jista 'jbiddel kontinwament il-wisa' sħiħa f'nofs massimu kemm fid-direzzjonijiet trasversali kif ukoll axjali, li jfisser li l-fond tal-fokus jista 'jinbidel kontinwament. Ir-riżultati ta' simulazzjoni numerika bbażati fuq it-teorija tad-diffrazzjoni tal-vettur huma fi qbil tajjeb mad-dejta sperimentali. Il-Figura 2 tivverifika l-effett ta 'korrezzjoni ta' daqsijiet differenti ta 'maskri annulari fuq difetti axicon. Jinstab li maskri annulari irqaq jistgħu jottimizzaw aħjar id-distribuzzjoni tal-intensità axjali tar-raġġ Bessel tal-ħruġ, iżda fl-istess ħin, iwasslu wkoll għal aktar telf ta 'enerġija.
