Dulliau ar gyfer Ymestyn Dyfnder Ffocal Microsgopau Amlffoton
Y cyfuniad o ddau feicrosgop sganio laser ffoton a dangosydd calsiwm yw'r safon aur ar gyfer canfod signal niwronaidd in vivo. Mae'r niwronau mewn rhwydweithiau niwral yn cael eu dosbarthu mewn gofod tri dimensiwn, ac mae monitro deinameg eu gweithgaredd yn gofyn am ffordd o wella'r gyfradd delweddu cyfaint yn gyflym. Fodd bynnag, gan ddefnyddio microsgop sganio amlffoton gratio i ddelweddu nifer fawr o ddelweddau, os defnyddir amcan agorfa rifiadol uchel (NA) i gyflawni cydraniad ochrol uwch, bydd yn arwain at ddyfnder ffocws llai. Er mwyn cael delweddu cyfaint ar ddyfnder ffocws bach,
Mae angen perfformio sganio echel Z- trwy ryw fodd, gan ddelweddu llawer o awyrennau trwy sganio pob awyren ffocal, sy'n cyfyngu'n fawr ar y cyflymder delweddu. Os gellir aberthu gwybodaeth delwedd echelinol a gellir cyflawni sganio cyfaint mewn un sgan ochrol trwy ymestyn dyfnder y ffocws, hynny yw, mae'r wybodaeth gyfaint yn cael ei rhagamcanu ar un ddelwedd 2D, gellir gwella'r cyflymder delweddu yn fawr. Gelwir hyn yn ddelweddu Dyfnder Estynedig Ffocws (EDF), sy'n arbennig o ddefnyddiol ar gyfer delweddu strwythurau poblogaeth gwasgaredig sydd angen cydraniad amser uchel, megis delweddu swyddogaethol gweithgaredd niwronaidd.
Mae cydraniad echelinol ac ochrol microsgop yn cael eu pennu gan agorfa rifiadol (NA) y lens gwrthrychol. Gall NA uchel wneud y mwyaf o gydraniad echelinol ac ochrol yn ogystal â faint o olau a gesglir; Bydd NA is yn arwain at gydraniad echelinol is, hy dyfnder ffocws hirach, ond ar yr un pryd aberth datrysiad ochrol ac effeithlonrwydd casglu ysgafn. Gall y dull o ymestyn dyfnder y ffocws a gyflwynir nesaf gyflawni hyn tra'n cynnal cydraniad ochrol uchel a fflwcs golau digonol.
Gall defnyddio modulators golau gofodol i gynhyrchu trawstiau Bessel main ffocal gyflawni delweddu EDF, ond mae modulators golau gofodol yn swmpus ac yn anodd bod yn gydnaws â mannau microsgop cul; Mewn cyferbyniad, mae modiwlau Bessel sy'n seiliedig ar byramidau echelinol yn rhad ac yn gryno, ond dim ond canolbwyntiau o ddyfnder sefydlog y gallant eu cynhyrchu ac nid ydynt yn addas ar gyfer arbrofion amrywiol sy'n gofyn am newidiadau parhaus mewn dyfnder ffocws. Er mwyn mynd i'r afael â'r mater hwn, yn 2018, RONGWEN LU et al. dangosodd fodiwl Bessel yn seiliedig ar echelin, lle mae angen cyfieithu un lens yn unig ar hyd yr echelin optegol i addasu hyd echelin canolbwynt Bessel yn barhaus.
Ffigur 1 (a) Diagram dyfais modiwl Bessel; (b) Mesurwyd y swyddogaeth lledaeniad pwynt yn arbrofol pan oedd D yn -12mm, 0mm, a 12mm, yn y drefn honno; (c) Y berthynas rhwng lled llawn ochrol ar hanner uchafswm, (d) lled llawn echelinol ar hanner uchafswm, (e) signal brig, a (f) pŵer optegol y tu ôl i'r lens gwrthrychol â dadleoliad L2 D
Dangosir dyfais y modiwl ar gyfer ffurfio canolbwynt Bessel hyd amrywiol yn Ffigur 1a. Y trawst digwyddiad Gaussian yn cael ei siapio'n drawst crwn ar ôl pasio trwy echelin a lens L1. Gall y mwgwd agorfa gylchol ddilynol rwystro golau strae a achosir gan ddiffygion echelin, a thrwy hynny siapio dosbarthiad echelinol y ddau - swyddogaeth lledaeniad pwynt cyffro ffoton. Wedi hynny, mae'r pelydryn golau yn cael ei daflunio ar y galfanomedr gan lensys L2 a L3, ac yna'n cyrraedd plân ffocal cefn y lens gwrthrychol trwy lensys L4 a L5.
Mae'r dyluniadau hyn yn debyg i fodiwlau traddodiadol sy'n seiliedig ar byramid, a'r gwahaniaeth yw, trwy symud L2 neu L3 ar hyd yr echelin optegol, y gellir addasu hyd echelinol ffocws Bessel yn barhaus. Mae Ffigur 1b yn dangos y swyddogaethau lledaeniad pwynt echelinol ar gyfer gwerthoedd D o - 12mm, 0mm, a 12mm, gyda lled llawn echelinol ar hanner uchafswm o 39? m,24? M a 14? m. Fel y dangosir yn Ffigur 1c-f, gall symud y lens L2 o'r chwith i'r dde newid y lled llawn yn barhaus ar hanner uchafswm yn y cyfeiriad traws ac echelinol, sy'n golygu y gellir newid dyfnder y ffocws yn barhaus. Mae'r canlyniadau efelychiad rhifiadol sy'n seiliedig ar ddamcaniaeth diffreithiant fector yn cytuno'n dda â data arbrofol. Mae Ffigur 2 yn gwirio effaith cywiro gwahanol feintiau o fasgiau annular ar ddiffygion echelin. Canfyddir y gall masgiau annular teneuach optimeiddio dosbarthiad dwyster echelinol y trawst Bessel allbwn yn well, ond ar yr un pryd, maent hefyd yn arwain at fwy o golli pŵer.
