首都医学科学创新中心-双光子显微成像系统

仪器信息

名称：双光子显微成像系统

型号：Olympus FV4000MPE

生产厂家：Olympus

产地：日本

购置日期：2025年

仪器介绍

双光子扫描显微镜基于双光子激发原理，利用高能量红外飞秒激光器，使荧光分子仅在激光聚焦的微小三维空间内，同时吸收两个长波长光子，激发出短波长荧光。这一非线性光学特性使荧光信号严格限制在焦点区域，突破传统显微镜的穿透深度限制，可在厚达数百微米的活体组织内实现高分辨光学切片和三维成像。由于红外激光穿透性强、激发区域精准且光毒性低，该技术能长时间维持活体样本的生理活性，有效减少光漂白和光损伤，成为在体实时追踪细胞迁移、神经活动、代谢循环等生命动态过程研究的成像工具。

主要技术参数

显微镜：全电动龙门架型显微镜系统

红外脉冲激光器（飞秒级）：InSight X3+ Att Dual-OL可同时输出红外双谱线，一个波长范围700-1300 nm，步长1 nm，功率高于2.5 W@900 nm，脉宽低于120 fs，一个固定输出波长1045 nm，功率3 W。

物镜：
25X双光子专用水镜，数值孔径1.05，工作距离 2.0 mm；
5×干镜，数值孔径0.1，工作距离20 mm

扫描单元及检测器：两套扫描振镜，常规扫描振镜扫描视野数20，扫描分辨率4096×4096，扫描速度15.8 fps@512×512；共振扫描振镜扫描分辨率1 K×1 K，30 fps@512×512；扫描旋转角度范围区间0°-360°，步进0.1°；制冷型检测器4个，可同时四色成像。2通道宽光谱BSD NDD检测器；2通道宽光谱RSD NDD检测器；具有光子计数成像模式，支持每秒可探测光子数2000 个/2 µs。

Z轴步进精度10 nm，移动速度3 mm/s。电动载物台移动范围110 mm×70 mm，重复定位精度0.2 µm，XY移动精度10 nm。光学变倍范围1X-50X；压电Z轴聚焦装置，行程400 µm；重复精度4 nm，精度1 nm。

组织环境控制及外触发同步模块：
用于温度及CO2浓度控制。包括显微镜外围温控大罩子及载物台专用气体浓度控制小室样品适配器；
可控小室内的温度、CO2 浓度和相对湿度，温度可调范围不小于10℃-50℃，CO2浓度可调范围不小于1%-18%，配有外触发同步设备，通过输入或输出信号触发电生理、加药等外部设备；支持TTL，I/O信号；模拟信号输入4通道，TTL数字信号输入6通道，TTL数字信号输出5通道。

图像处理软件：CELLSENS，荧光图像分析测量，反卷积处理包括近邻法、非近邻法、Wiener滤镜、2D反卷积和三维迭代反卷积盲算法模块。

功能/主要应用

双光子适合进行小型模式动物如斑马鱼、果蝇、小鼠、大鼠、树鼩、雪貂的活体成像，尤其是能实现低激发光、低热损伤、高信噪比的活体成像，以保证小鼠等活体小型动物的长时期内的多次、反复成像。配置共振扫描振镜，能够实现活体或活细胞超高速成像，满足如血流、钙信号以及离子浓度检测等快速变化的应用需求。利用双光子成像的空间定点优势，可进行精确的定点光诱导实验以及光损伤实验，如解笼锁、荧光漂白后恢复（FRAP）、光活化、光转化等。还可以进行其它线性光学研究，如二次谐波（SHG）无标记成像。