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相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究

刘双龙 刘伟 陈丹妮 屈军乐 牛憨笨

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相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究

刘双龙, 刘伟, 陈丹妮, 屈军乐, 牛憨笨

Research on coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy

Liu Shuang-Long, Liu Wei, Chen Dan-Ni, Qu Jun-Le, Niu Han-Ben
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  • 基于全量子理论对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程进行了分析, 在此基础上搭建了单频CARS显微成像系统, 获得了不同尺寸聚苯乙烯微球高对比度的CARS显微图像. 为了标定成像系统的空间分辨率, 采用逐点扫描方式对直径为110 nm聚苯乙烯微球成像, 从而重构出系统的点扩展函数. 结果表明: 该CARS显微成像系统的横向空间分辨率约为600 nm, 而由阿贝衍射极限决定的理论空间分辨率约为300 nm. 分析了导致分辨率降低的原因, 并提出了解决方案. 为实现纳米分辨的CARS显微成像打下了坚实的基础.
    In this paper, we analyze the process of coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) based on quantum theory and set up a traditional point-scanning CARS microscope. With this microscope, high-contrast images of polystyrene microspheres are obtained. By scanning polystyrene beads with 110 nm diameter, we reconstruct the point spread faction (PSF) of the system. And the full width at half maximum (FWHM) of the PSF shows a lateral resolution about 600 nm, which is larger than the theoretical value (~ 300 nm). Therefore, we propose several resolution-improvement approaches, which lay a strong foundation for the realization of nano-CARS microscopy.
      通信作者: 刘伟, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn ; 牛憨笨, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB825802, 2015CB352005)、国家自然科学基金(批准号: 61235012, 61178080, 11004136)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号: 2012YQ15009203)和深圳市科技计划项目(批准号: JCYJ20120613173049560, GJHS20120621155433884)资助的课题.
      Corresponding author: Liu Wei, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn ; Niu Han-Ben, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China(Grant Nos. 2012CB825802, 2015CB352005), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61235012, 61178080, 11004136), the Special Funds of the Major Scientific Instruments Equipment Development of China (Grant No. 2012YQ15009203), and the Science and Technology Planning Project of Shenzhen, China (Grant Nos. JCYJ20120613173049560, GJHS20120621155433884).
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出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-11
  • 修回日期:  2015-11-23
  • 刊出日期:  2016-03-05

相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究

    基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB825802, 2015CB352005)、国家自然科学基金(批准号: 61235012, 61178080, 11004136)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号: 2012YQ15009203)和深圳市科技计划项目(批准号: JCYJ20120613173049560, GJHS20120621155433884)资助的课题.

摘要: 基于全量子理论对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程进行了分析, 在此基础上搭建了单频CARS显微成像系统, 获得了不同尺寸聚苯乙烯微球高对比度的CARS显微图像. 为了标定成像系统的空间分辨率, 采用逐点扫描方式对直径为110 nm聚苯乙烯微球成像, 从而重构出系统的点扩展函数. 结果表明: 该CARS显微成像系统的横向空间分辨率约为600 nm, 而由阿贝衍射极限决定的理论空间分辨率约为300 nm. 分析了导致分辨率降低的原因, 并提出了解决方案. 为实现纳米分辨的CARS显微成像打下了坚实的基础.

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