เทคโนโลยีการถ่ายภาพด้วยกล้องจุลทรรศน์มัลติโฟตอน: โพลาไรเซชัน-กล้องจุลทรรศน์รุ่นฮาร์โมนิกที่สองที่ได้รับการแก้ไข- และการประมวลผลภาพ
ในกล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสงแบบไม่เชิงเส้น การถ่ายภาพฮาร์มอนิกครั้งที่สอง (SHG) มักใช้เพื่อสังเกตโครงสร้างเส้นใยภายนอก และความเข้มของ SHG ส่วนใหญ่ขึ้นอยู่กับมุมสัมพัทธ์ระหว่างทิศทางโพลาไรเซชันของลำแสงตกกระทบและแกนการวางแนวของโมเลกุลเป้าหมาย ดังนั้น การถ่ายภาพ SHG ที่ใช้โพลาไรเซชัน (P-SHG) สามารถรับข้อมูลโครงสร้างของโมเลกุลเป้าหมายได้โดยการวิเคราะห์ความสัมพันธ์เชิงฟังก์ชันระหว่างความเข้มของสัญญาณ SHG และสถานะโพลาไรเซชันของลำแสงตกกระทบ ปัจจุบันใช้เป็นเครื่องมือสำคัญในการวิเคราะห์ทางการแพทย์และทางชีววิทยา
ภาพ SHG อย่างง่ายสามารถหาได้จากกล้องจุลทรรศน์ฟลูออเรสเซนซ์แบบกระตุ้นโฟตอน (TPM) สอง-แบบดั้งเดิม ระบบ TPM ส่วนใหญ่ยังคงใช้วิธีการสแกนลำแสงเดี่ยวโดยอาศัยกระจกที่กำลังเคลื่อนที่ ซึ่งความละเอียดของเวลาจะขึ้นอยู่กับความเร็วในการเคลื่อนที่ทางกายภาพของกระจก เพื่อให้ได้ภาพที่เร็วขึ้น ระบบ TPM ยังสามารถนำวิธีการสแกนแบบหลายลำแสงมาใช้ (รูปที่ 1A) ซึ่งหนึ่งในนั้นคือการใช้หน่วยสแกนดิสก์แบบหมุนได้ หน่วยนี้ประกอบด้วยจานหมุนไมโครเลนส์โคแอกเชียลและจานหมุนรูเข็ม โดยมีเลนส์ไมโครและรูเข็มบนจานหมุนแต่ละอันที่สอดคล้องกัน-ถึง-อันหนึ่ง
เมื่อเลเซอร์ผ่านจานหมุนไมโครเลนส์ หน้าคลื่นจะครอบคลุมเลนส์ไมโครหลายตัว เลนส์ไมโครที่แตกต่างกันจะโฟกัสส่วนต่างๆ ของหน้าคลื่นไปยังตำแหน่งที่แตกต่างกัน และผ่านรูเข็มที่สอดคล้องกัน ทำให้เกิดลำแสงขนาดเล็กหลายอัน ลำแสงขนาดเล็กที่กระทบกับตัวอย่างสามารถกระตุ้นสัญญาณหลายรายการพร้อมกันได้ สัญญาณเหล่านี้กลับมาตามระบบกล้องจุลทรรศน์และผ่านรูเข็มอีกครั้ง และในที่สุดจะสะท้อนด้วยกระจกไดโครอิกระหว่างแท่นหมุนทั้งสองเครื่องเข้าไปในอุปกรณ์ตรวจจับ อย่างไรก็ตาม โหมด-ล็อคเลเซอร์แซฟไฟร์ไททาเนียมที่ใช้กันทั่วไปเป็นแหล่งกำเนิดแสงมีพลังงานไม่เพียงพอ ซึ่งจำกัดจำนวนลำแสงกระตุ้น และส่งผลให้ขอบเขตการมองเห็น (FOV) ที่มีประสิทธิภาพเล็กน้อยสำหรับ TPM (TPM-SD) โดยใช้หน่วยการสแกนแบบหมุน
ไอ โกโตะ และคณะ มุ่งเป้าไปที่การถ่ายภาพ P-SHG ความเร็วสูงด้วยขอบเขตการมองเห็นขนาดใหญ่ (FOV) โดยใช้ระบบ TPM-SD ดังนั้น แหล่งกำเนิดเลเซอร์แบบ Yb ที่มีกำลังสูงสุดสูงกว่าจึงถูกนำมาใช้ในระบบ TPM-SD
นี่คือแผนผังของระบบ TPM{0}}SD ที่พวกเขาพัฒนาขึ้น แหล่งกำเนิดแสงของระบบคือเลเซอร์แบบ Yb ซึ่งสร้างพัลส์เฟมโตวินาทีที่มีความยาวคลื่นตรงกลาง 1,042 นาโนเมตร กำลังเฉลี่ย 4 W ความกว้างพัลส์ 300 fs และอัตราการเกิดซ้ำ 10 MHz ขั้นแรกระบบจะปรับกำลังเลเซอร์ผ่านแผ่นครึ่งคลื่นและโพลาไรเซอร์เลเซอร์ Glan จากนั้นจะขยายลำแสงผ่านเครื่องขยายลำแสง ลำแสงขยายถูกใส่เข้าไปในหน่วยสแกนแบบแท่นหมุน และลำแสงขนาดเล็กหลายอันที่ออกมาจากหน่วยสแกนจะถูกโฟกัสไปที่หลายจุดของตัวอย่างผ่านเลนส์ใกล้วัตถุแบบแช่น้ำ เพื่อปรับสถานะโพลาไรเซชันของลำแสงที่เลนส์ใกล้วัตถุ แผ่นคลื่นครึ่งคลื่นและแผ่นคลื่นหนึ่งในสี่จะถูกวางบนเส้นทางแสงของลำแสงกระตุ้น
