Chinese Optics, Volume. 15, Issue 6, 1167(2022)
In-vivo across-scales two-photon microscopic imaging technique
Fig. 1. Excitation principles of (a) single photon and (b) two-photon fluorescence
Fig. 3. Two-photon microscope with large-scale imaging field of view. (a) Multi-area real-time two-photon imaging technology[25]; (b) dual scanning system two-photon microscope[26]; (c) two-photon microscope with dual scanning area simultaneous imaging[28]; (d) two-photon microscope with multi-region follow-on scanning[31]
Table 1. Progress in performance improvement of two-photon microscopy in multiple scale directions
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提升的 尺度方向 提升方法 结果 相关文献 成像视野 1. 使用两套或多套独立扫描探测系统； 2. 自制大视野介观物镜，双焦点扫描，脉冲延时与时分复用； 3. 自制大口径介观物镜，共振镜串联大孔径振镜，随机扫描； 4. 使用多层阵列复合物镜结构，二次聚焦放大，多光轴耦合。 将传统显微镜的成像视野直径由不到1 mm提升至12 mm。 [ 25 −33 ]成像通量 1. 光珠双光子荧光显微镜，轴向多焦点扫描； 2. 微透镜阵列将光束分束，平面多焦点扫描； 3. 线扫描，通过压缩传感算法反解出二维荧光图像。 成像通量由百万量级提高至亿量级。图像帧率达到kHz量级。 [ 35 −39 ]成像深度 1. 使用更低能量（波长1300 nm）的光子，结合自适应光学，三光子激发； 2. 配合使用梯度折射率透镜，任意深度探测。 成像深度由传统双光子0.7 mm提升至2.1 mm（三光子，无外源装置侵入）或任意深度（配合植入器件）。 [ 44 −46 ]、[49 −51 ]成像分辨率 1. 受激辐射耗尽双光子荧光显微镜； 2. 结构光双光子荧光显微镜。 将双光子的成像分辨率由~500 nm提升至80 nm。 [ 54 ]、[57 −59 ]、[60 −62 ]微型化 1. 光纤传导激发光，MEMS、微型物镜等器件。 重量由数十 kg减少到 ~3 g；被观测动物在实验过程中可以自由移动。 [ 65 −68 ]
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Shuai CHEN, Lin REN, Zhen-qiao ZHOU, Min LI, Hong-bo JIA. In-vivo across-scales two-photon microscopic imaging technique[J]. Chinese Optics, 2022, 15(6): 1167
Category: Review
Received: Apr. 29, 2022
Accepted: --
Published Online: Feb. 9, 2023
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