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双光子荧光显微镜的研究

作　者: 王盛满
导　师: 吴兰
学　校: 浙江大学
专　业: 光学工程
关键词: 双光子荧光显微镜成像理论扫描
分类号: TH742
类　型: 硕士论文
年　份: 2006年
下　载: 643次
引　用: 3次
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内容摘要

双光子荧光显微镜通过对样品在双光子激发后发出的荧光进行探测,实现样品的三维成像。与单光子比较,双光子荧光显微成像具有光损伤小、分辨率高等优点,可以对生物样品实时在体监测,已成为研究细胞结构和功能检测的重要工具。本文从一般的荧光和荧光显微镜理论出发,引出了双光子荧光显微镜的概念;对双光子荧光显微镜的成像理论进行研究,通过和单光子荧光成像比较,分析了双光子荧光显微镜的成像特点;然后,完成了双光子荧光显微成像系统的搭建,并对平面扫描做了研究,利用双压电晶片的一维振动实现了光纤二维的扫描;在此基础上用Rhodamine B作为荧光探针进行了双光子荧光探测实验,分析了Rhodamine B不同浓度水溶液的荧光强度特性;同时,通过对实验结果的分析,找出引起误差的原因,从而改进系统。全文共分为五章。第一章主要讲述了本课题研究工作的背景,简要介绍了荧光和荧光显微镜以及双光子荧光显微镜的应用。第二章从基本原理出发,在理论上分析了双光子荧光显微镜的成像特点,推导了双光子荧光探测公式,并得到了双光子共焦显微镜的点扩散函数。第三章介绍了双光子荧光显微镜系统的几个主要组成部分,说明了各部分的要求,研制了新型的光纤扫描探头。第四章利用搭建完成的双光子荧光显微镜进行了实验,并分析了实验结果。第五章对本论文所做的工作进行了总结,并提出了下一阶段需要完善和深入研究的工作。

全文目录

摘要  2-3
ABSTRACT  3-6
第一章绪论  6-23
  §1.1 课题的提出  6-9
    1.1.1 现代分子生物学的局限  6-7
    1.1.2 基于分子光学标记的光学成像技术  7-8
    1.1.3 本课题主要研究目标和内容  8-9
  §1.2 荧光及荧光显微镜简介  9-17
    1.2.1 荧光简介  9-12
    1.2.2 荧光显微镜简介  12-14
    1.2.3 单光子荧光共焦显微镜和双光子荧光显微镜  14-17
  §1.3 双光子荧光显微镜的应用  17-21
    1.3.1 细胞中Ca~(2+)的研究  17-18
    1.3.2 大脑皮层在体神经元功能的双光子成像  18
    1.3.3 三维高密度存储  18-19
    1.3.4 三维微细加工  19
    1.3.5 胚胎学与组织学研究  19-20
    1.3.6 代谢过程研究  20
    1.3.7 荧光关联谱学  20-21
  参考文献  21-23
第二章双光子成像理论  23-36
  §2.1 基本原理  23-25
  §2.2 双光子荧光探测的理论分析  25-27
  §2.3 双光子荧光强度的空间分布  27-29
  §2.4 双光子荧光共焦显微镜的成像理论  29-35
  参考文献  35-36
第三章双光子实验系统简介  36-55
  §3.1 双光子荧光成像实验系统流程  36-37
  §3.2 光学成像系统  37-41
  §3.3 光电转换系统  41-44
  §3.4 机械扫描系统  44-47
    3.4.1 轴向扫描系统  45
    3.4.2 平面扫描系统  45-47
  §3.5 新型扫描探头的研制  47-51
    3.5.1 扫描探头的结构  47-48
    3.5.2 一维振动实现二维扫描的理论分析  48-49
    3.5.3 实验结果  49-51
  §3.6 小结  51-55
第四章实验内容及结果分析  55-66
  §4.1 双光子荧光显微镜系统的搭建和信噪比测试  55-58
    4.1.1 双光子荧光显微系统搭建  55-56
    4.1.2 双光子荧光显微镜信噪比测试  56-58
  §4.2 不同浓度Rhodamine B溶液的荧光强度探测  58-62
  §4.3 输出电压与探测距离的曲线拟合  62-63
  §4.4 荧光采集效率与物镜数值孔径关系验证  63-66
第五章总结与展望  66-68
  §5.1 总结  66
  §5.2 展望  66-68
发表的论文  68-69
致谢  69

双光子荧光显微镜的研究

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