飛秒激光顯微成像及CARS光譜探測研究.pdf

1、隨著科技的發(fā)展，人類希望觀察到一個更加微觀的世界，不僅研究生物組織或者細(xì)胞的結(jié)構(gòu)形態(tài)，還要了解生物最基本的組成成分——分子或者原子。近年來，與此相關(guān)技術(shù)取得了很大成就，如對生物組織或者細(xì)胞的顯微成像和物質(zhì)分子檢測等，其中飛秒激光雙光子熒光顯微成像技術(shù)和相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）光譜探測技術(shù)作為新興的生物組織顯微成像和分子結(jié)構(gòu)檢測的重要手段，以其獨特的優(yōu)勢吸引了很多研究著的研究。
　　飛秒激光雙光子熒光顯微成像技術(shù)作為生物組

2、織和細(xì)胞顯微成像的有效手段之一，其激發(fā)光源選用了近紅外的飛秒激光，不僅雙光子熒光波長遠(yuǎn)離了激發(fā)波長，實現(xiàn)了暗場成像大大提高了信噪比，還對生物樣品的光損傷小、穿透能力強、可以獲得較大成像深度，相對于單光子熒光共焦顯微成像這是其重要的優(yōu)點。本文理論上推導(dǎo)了雙光子的激勵過程，分析了雙光子熒光空間分布強度，繼而相比于單光子共焦顯微成像分析其優(yōu)勢。在理論研究基礎(chǔ)上，利用鎖模鈦寶石激光器搭建了一套飛秒激光雙光子熒光顯微成像系統(tǒng)，自行編寫了系統(tǒng)控制軟

3、件，設(shè)計了信號掃描采集系統(tǒng)。本文通過實驗測量了Rhodamine B溶液在不同濃度下的雙光子熒光光譜，總結(jié)了雙光子熒光光譜在Rhodamine B溶液濃度不斷增大的情況下，熒光光譜特征峰產(chǎn)生的非線性紅移規(guī)律，其中心波長隨著Rhodamine B溶液濃度增大向最大熒光發(fā)射波長610nm慢慢靠近。通過一系列實驗，研究了樣品與物鏡焦點之間距離對成像效果的影響，印證了理論推導(dǎo)結(jié)果，即只有在焦點附近才能產(chǎn)生雙光子熒光過程。本文對Rhodamine

4、 B形成的微結(jié)構(gòu)樣品進(jìn)行了顯微成像，并就其成像結(jié)果進(jìn)行了分析研究。
　　本文基于相干反斯托克斯拉曼散射(coherent Anti-stokes Raman scattering，CARS)技術(shù)對分子結(jié)構(gòu)檢查進(jìn)行了研究。在理論研究了CARS的三階非線性過程之后，采用時間分辨方法抑制 CARS光譜信號中非共振背景噪聲。為了獲取比較完整分子振動模式對應(yīng)的 CARS光譜，利用飛秒脈沖抽運光子晶體光纖（Photonic Crystal F