コヒーレントアンチストークスラマン散乱顕微鏡の開発と生体計測への応用

相干反斯托克斯拉曼散射显微镜的研制及其在生物测量中的应用

• 批准号: 11750041
• 负责人: 橋本 守
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 2000
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11750041/
• 关键词: CARS; 多光子顕微鏡; ラマン散乱分光; 3次元イメージング; 分子構造; 非線形光学

非線形光学効果であるコヒーレントアンチストークスラマン散乱を用いた光学顕微鏡(CARS顕微鏡)の結像特性理論について詳細に検討し,結像特性を定式化した.検出器側にピンホールを配置しなくても,非線形光学効果によって3次元分解能を持つことを示し,検出器側ピンホールの効果について詳細に検討した.ピンホールを除いた場合,ピンホールを配置した時と比べてどの程度3次元分解能が悪化するのか,励起側および観測側の対物レンズの開口数を変えて3次元分解能を数値計算し比較した.この結果,観測側の対物レンズの開口数が励起側の対物レンズの開口数と同じかより小さい場合には,CARS顕微鏡の3次元分解能は,ピンホールを配置しなくてもほとんど変化しないことが分かった(一部,分光研究,40,51-61(2000)にて発表).励起光源にナノ秒YAGレーザと色素レーザを用いた装置を開発し奥行き方向の分解能で1.82ミクロンが達成された,さらに励起光源にチタンサファイアモードロックレーザと光学的パラメトリック増幅器を用いた指紋領域(Raman Shift 800-1700 cm^<-1>)で観測が可能なシステムを開発し,直径1ミクロンのポリスチレンビーズの指紋領域(約1000cm^<-1>のラマンシフト)でのCARS像を得ることに成功した(Optics Letters,25,1768-1770(2000)にて発表).また,マイクロレンズアレイを用いた多焦点CARS顕微鏡システムを開発し,観測時間の大幅な向上(従来のステージスキャンに比べて100倍)を達成し,CARSスペクトル画像により物質の選別が可能となった.

A detailed analysis and formulation of the imaging characteristics of optical micromirrors (CARS micromirrors) with nonlinear optical effects. The detector side of the detector is arranged in a non-linear optical effect, and the three-dimensional decomposition energy is maintained. The detector side of the detector is arranged in a detailed manner. In addition, the number of openings in the three-dimensional decomposition can be calculated. The results show that the number of openings in the measurement side varies from the number of openings in the excitation side to the number of openings in the excitation side. On the other hand, the three-dimensional decomposition energy of CARS micromirrors varies from the number of openings in the excitation side to the number of openings in the excitation side.(Part I, Spectroscopic Research, 40, 51 -61(2000)) The excitation light source was used for YAG laser and pigment laser detection, and the resolution energy in the direction of travel was 1.82 mm. The excitation light source was used for laser detection, and the optical wavelength was used for laser detection. The fingerprint field (Raman Shift 800-1700 cm^ ) was detected, and the CARS image was <-1>successfully obtained in the fingerprint field (about 1000 cm^ ) with a diameter of 1 <-1>mm.(Optics Letters,25,1768-1770(2000)). The multifocal CARS micro-mirror system is developed and the measurement time is greatly increased (100 times more than that of the previous micro-mirror system). The CARS micro-mirror system can be used to select substances from images.

项目成果

橋本守: "コヒーレントアンチストークスラマン散乱を用いた顕微鏡"分光研究. 40. 51-61 (2000)

Mamoru Hashimoto：“使用相干反斯托克斯拉曼散射的显微镜”光谱研究。40. 51-61 (2000)。

M.Hashimoto,T.Araki,S.Kawata: "Molecular vibrational imaging in the fingerprint region by use of coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy with a collinear configuration"Optics Letters. 25. 1768-1770 (2000)

M.Hashimoto、T.Araki、S.Kawata：“使用具有共线配置的相干反斯托克斯拉曼散射显微镜在指纹区域进行分子振动成像”《光学快报》。