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新型SPAD單光子相機(jī)簡介熒光壽命顯微成像（FLIM）是生命科學(xué)的重要工具，在生物物理學(xué)和生物化學(xué)與醫(yī)學(xué)應(yīng)用十分廣泛。與傳統(tǒng)的熒光強(qiáng)度成像相比，熒光壽命成像的主要優(yōu)點(diǎn)包括對熒光團(tuán)濃度、光致漂白和深度不敏感。此外，熒光壽命對各種環(huán)境參數(shù)，如氧含量或pH的敏感性，使其成為功能成像的有效工具。且當(dāng)背景熒光壽命與目標(biāo)顯著不同時，F(xiàn)LIM允許通過門控來抑制背景熒光。時域?qū)捯晥鯢LIM常用的圖像傳感器技術(shù)包括時間門控圖像增強(qiáng)器與sCMOS或CCD相機(jī)相結(jié)合，或微通道板（MCP）和基于光電陰極的寬視場探測器結(jié)合。由于增強(qiáng)器的增益較大，時間門控圖像增強(qiáng)器的動態(tài)范圍較低，且成本昂貴。由于涉及的超高電壓，MCP在 ...
基于SPAD單光子相機(jī)的LiDAR技術(shù)革新單光子光探測和測距（激光雷達(dá)）是在復(fù)雜環(huán)境中進(jìn)行深度成像的關(guān)鍵技術(shù)。盡管zui近取得了進(jìn)展，一個開放的挑戰(zhàn)是能夠隔離激光雷達(dá)信號從其他假源，包括背景光和干擾信號。本文介紹了一種基于量子糾纏光子對的LiDAR（光探測與測距）技術(shù)，該技術(shù)通過利用時空糾纏光子對及SAPD單光子相機(jī)的特性，顯著提高了在復(fù)雜環(huán)境中的探測精度和抗干擾能力。該技術(shù)使用SPAD單光子相機(jī)作為探測端，并通過內(nèi)置的時間相關(guān)單光子步進(jìn)偏移計(jì)數(shù)技術(shù)來提高測量時間精度。光源使用了一個基于β-鋇硼酸鹽（BBO）晶體的非線性光學(xué)晶體來產(chǎn)生糾纏光子對。通過精確控制光子對的發(fā)射和接收，以及利用SPAD ...
的傳感器(如單光子雪崩 二J管(SPAD)陣列)取代商用高分辨率傳感器(如科學(xué) CMOS 和 EMCCD 相機(jī))來確定的。SPAD 基本上是一個光電二J管，其反向偏置電壓高于其擊穿電壓，因此撞擊其光敏區(qū)域的單個 光子可以產(chǎn)生電子-空穴對，從而觸發(fā)次級載流子的雪崩，并在非常短的時間尺度(皮秒) 內(nèi)產(chǎn)生大電流。這種操作方式被稱為蓋革模式。SPAD 輸出電壓由電子電路感測并直 接轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號，進(jìn)一步處理以存儲光子到達(dá)和/或光子到達(dá)時間的二進(jìn)制信息。從本 質(zhì)上來說，SPAD 可以被看作是一個具有精密時間精度的光子-數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。SPADs 也可以 選通，以便只在短至幾納秒的時間窗口內(nèi)敏感。如今，單個 ...
曼散射SRS單光子過程多光子過程極慢成像(>20分鐘/幀)快速成像，可達(dá)(30 fps)無固有z分辨率光學(xué)切片可見光/紫外光束激發(fā)增強(qiáng)散射激發(fā)與近紅外光束增強(qiáng)成像深度易受背景熒光影響對背景熒光免疫全光譜選定的光譜信息表2.CARS和SRS的比較CARSSRS參數(shù)化過程能量傳遞過程新光頻信號透射激勵光束的強(qiáng)度增益和損耗非特定的非共振背景無非共振背景扭曲的光譜與自發(fā)拉曼光譜相同相干圖像偽影信號是物體與點(diǎn)擴(kuò)散函數(shù)的卷積非線性濃度依賴性線性濃度依賴性CARS的產(chǎn)生條件與SRS相同，但檢測方法不同。在SRS中，可以檢測到激勵束的強(qiáng)度增益和強(qiáng)度損失，而在CARS，反斯托克斯頻率下的新輻射ωaS = ...
, 時間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)）。目前，應(yīng)用zui為廣泛的是TCSPC法，其基本原理是在一個極短的時間窗口內(nèi)精確測量單個光子的到達(dá)時間。當(dāng)激光或其他光源激發(fā)樣品時，樣品會發(fā)射熒光光子。這些光子傳播到檢測器，其中每個光子的到達(dá)時間都被記錄下來。記錄到達(dá)時間的數(shù)據(jù)可以被用來創(chuàng)建熒光壽命的時間衰減曲線，該曲線描述了熒光光子的時間分布。通過分析這些時間分布，可以獲得關(guān)于樣品的信息，如熒光壽命、發(fā)光光譜和熒光量子產(chǎn)率。其基本原理是測量光子到達(dá)探測器的時間。當(dāng)一個光子被探測到時，會觸發(fā)一個計(jì)數(shù)器，記錄光子到達(dá)的時間。通過多次測量并記錄光子到達(dá)的時間，可以生成光子到達(dá)時間的分布曲線，如圖2所示，從而獲得有關(guān)樣品的信 ...
通向光譜儀或單光子計(jì)數(shù)器。泵浦探針時間分辨裝置b)有一個FM(翻轉(zhuǎn)鏡)，可用于在TR(光電二極管)和TRKR(平衡光電二極管)測量之間切換。S是樣本的縮寫。所有的時間分辨測量都是在Quantum Design的OptiCool的測試版中完成的(圖2)。該系統(tǒng)的溫度范圍為1.5 - 350k，磁場達(dá)到7t。對于光學(xué)訪問，有七個側(cè)窗和一個頂窗。樣品階段為半徑6厘米，而超導(dǎo)磁體內(nèi)緣之間的空間為9厘米，這為定制件提供了充足的空間(圖2c)。該系統(tǒng)的特性允許多種磁光實(shí)驗(yàn)配置。因此，泵探針測量和TRPL測量使用這個多功能系統(tǒng)進(jìn)行。可調(diào)諧的76 MHz Ti:Sapphire激光器(700 - 980 nm ...
式是真空態(tài)和單光子態(tài)的糾纏態(tài)，可見利用第1類SPDC，可制備光子數(shù)態(tài)的糾纏態(tài)。在第二類SPDC中，信號光和閑置光的偏振方向垂直。由于雙折射效應(yīng)，信號光和閑置光將沿不同心的圓錐傳播，其中一束為正常波（o波），一束為異常波（e波），如圖3所示。在圓錐截面的重疊處，信號光子和閑置光子處于偏振糾纏態(tài)，如圖4所示。圖3 第二類SPDC光束示意圖圖4 第二類SPDC光束截面示意圖我們用H和V分別表示水平偏振和垂直偏振，則在參量近似下，描述第二類SPDC的相互作用哈密頓量為：其中，與分別表示產(chǎn)生H和V偏振的k模光子的光子產(chǎn)生算符。下面討論量子態(tài)的時間演化，對第二類SPDC，式(5)和式(6)的形式仍然成立， ...
發(fā)了一種針對單光子成像優(yōu)化的GEVI和改進(jìn)的方法，應(yīng)用于小鼠長期的全腦電壓成像。并通過一個自動化高通量篩選平臺，使其具有快速的動力學(xué)、高亮度、高靈敏度和在寬常單光子照明下的高光穩(wěn)定性。在多輪定向進(jìn)化后，產(chǎn)生了在所有指標(biāo)上都有所提高的JEDI-1P，這是一種綠色的熒光指示劑，zui終研究人員成功在清醒小鼠中實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定的全腦電壓成像。為了以高通量的方式評估GEVI的性能，研究人員搭建了一個基于倒置顯微鏡（A1R-MP,Nikon Instruments）自動化多模式的96孔篩選平臺。由Lumencor的LED光引擎（SpectraX）產(chǎn)生激發(fā)光，通過液態(tài)光波導(dǎo)（LLG）引導(dǎo)至顯微鏡的熒光頂置照明器 ...
進(jìn)行數(shù)字化和單光子探測器信號的數(shù)字鑒別。這種模塊的存在增加了將延遲線長度與輸入信號上升時間匹配的靈活性，從而確保了zui佳的數(shù)字鑒別，并且僅15ps的抖動讓您無額外引入抖動的困擾。FLIM數(shù)據(jù)采集卡（TDC），這是一個USB供電的設(shè)備，專為進(jìn)行時間分辨熒光壽命成像和光譜測量而設(shè)計(jì)。FLIMLABS的這些設(shè)備可以靈活集成到現(xiàn)有的掃描式熒光壽命成像系統(tǒng)中，為用戶提供全面的解決方案，從實(shí)驗(yàn)設(shè)置到數(shù)據(jù)采集和分析，此外，F(xiàn)LIMLABS還提供了FLIM Studio軟件，這是一個靈活的軟件配置，數(shù)據(jù)處理和分析軟件的改進(jìn)使得從復(fù)雜的FLIM數(shù)據(jù)中提取有用信息變得更加高效和準(zhǔn)確。利用機(jī)器學(xué)習(xí)和人工智能算法， ...
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