Confotec® CARS
Описание
Спецификация
Теория CARS спектроскопии

Многофункциональность — конфокальный микроскоп-спектрометр Confotec® CARS объединяет в единой системе:

  • CARS сканирующий микроскоп
  • Рамановский / люминесцентный сканирующий конфокальный микроскоп
  • традиционный сканирующий конфокальный лазерный микроскоп

Многоканальность – пять каналов для одновременных скоростных измерений:

  • F-CARS
  • E-CARS & Raman
  • отражённое лазерное излучение
  • прошедшее лазерное излучение
  • люминесцентное излучение

Преимущества CARS метода:

  • Высокая чувствительность: во время CARS процесса генерируются более сильные и направленные сигналы по сравнению с сигналами в спонтанной Рамановской микроскопии.
  • Анти-Стоксовый CARS сигнал имеет частоту, превышающую частоты волн накачки, и детектируется в спектральном диапазоне, свободном от мешающих засветок стоксовой люминесценции.

  • CARS сигнал генерируется только в фокусе, где интенсивность возбуждения является самой высокой. Это позволяет регистрировать изображения с высоким пространственным разрешением без использования конфокальных пинхолов, а также проводить трехмерное 3D сканирование по слоям с минимальным влиянием соседних слоёв на результаты измерений.
  • Спектральное разрешение CARS сигналов определяется только ширинами линий лазеров накачки, что позволяет упростить спектральные измерения, так как регистрация CARS сигналов может производиться без использования спектрального прибора.
  • CARS сигнал пропорционален квадрату концентрации молекул, что позволяет, наряду с селективностью и неинвазивностью метода, использовать CARS метод для количественных измерений концентрации химической субстанции в исследуемом образце.
  • Минимально инвазивная техника для биологических образцов: благодаря высокой чувствительности, с помощью CARS метода молекулы в живых клетках можно регистрировать без флуоресцентных меток.

Ключевые особенности

Высокое пространственное разрешение:
CARSXYZ < 0.7 μм
РаманXY < 300 нм
Z < 700 нм
Широкой спектральный
диапазон:
CARS985 – 5000 см-1
Раман75 – 6000 см-1
Высокое спектральное
разрешение:
CARS7 — 8 см-1
Раман0.25 см-1

Одновременный / многофункциональный анализ:

  • Построение высококонтрастных изображений с помощью CARS сигнала (не требуется предварительных добавок в исследуемые образцы).
  • Построение конфокальных Рамановских изображений.
  • Построение конфокальных флуоресцентных изображений, включая двух/мульти-фотонную эмиссию.
  • Построение конфокальных изображений в отраженном лазерном излучении.
  • Построение высококонтрастных изображений в прошедшем лазерном излучении.
  • Визуализация профиля поверхности посредством генерации сигнала второй гармоники.

Три вида CARS измерений: F-CARS, Е-CARS и P-CARS

Пять независимых скоростных каналов для регистрации до четырёх 2D и 3D изображений одновременно:

  • F-CARS: CARS сигнал в попутном (Forward) направлении.
  • E-CARS & Raman: CARS сигнал в обратном (EPI) направлении / Raman сигнал.
  • Reflected: сигнал отражённого лазерного излучения.
  • Transmitted: сигнал прошедшего через образец излучения.
  • Luminescent: люминесцентный сигнал.
  • Поляризационное управление возбуждением и детектированием.
  • Моноблочная лазерная система для возбуждения CARS сигналов.
  • Дополнительный лазер 633нм для возбуждения стандартной однофотонной флуоресценции и спонтанного Рамановского рассеяния.
  • Полностью автоматизированное управление: переключение режимов измерений путем автоматического переключения необходимых компонентов внутри системы.

Три режима сканирования:

  • сканирование лазерного луча по поверхности неподвижного образца с помощью XY сканнера;
  • перемещение образца с помощью XY автоматизированного стола относительно неподвижного лазерного луча;
  • комбинированный режим для получения панорамных изображений с высокой скоростью и высо-ким пространственным разрешением: XY сканнер + автоматизированный стол.

Высокая точность калибровки по длинам волн: лучше ±0,002нм благодаря использованию встроенной калибровочной лампы в качестве источника реперных линий для автоматической оперативной калибровки монохроматора-спектрографа.

Блочная, жесткая, стержневая конструкция обеспечивает высокую временную и температурную стабильность.

Полистереновые шарики различного диаметра
F-CARS изображение полистереновых шариков различного диаметра на частоте 3045 cm-1
3D CARS изображение структуры жидкого кристалла 8CB
3D CARS изображение структуры жидкого кристалла 8CB на резонансной частоте 2236 cм-1
Мультимодальное CARS/TPEF изображение растущих клеток рака
Мультимодальное CARS/TPEF изображение растущих клеток рака HeLa: DNA/RNA/Proteins/Lipids цветное представление
Селективный имаджинг MIA-PaCa панкриатик человеческой раковой клетки
Селективный имаджинг MIA-PaCa панкриатик человеческой раковой клетки для резонанса 2845 1/см C-H связи (C-H aliphatic stretch). Селективная визуализация липидов.
3D изображение клетки
3D изображение клетки. Информация предоставлена: Dr. A. V. Kachynski, The Institute for Lasers, Photonics, and Bio-photonics, State University of New York at Buffalo.

Интуитивно понятное программное обеспечение NanoSP®:

  • Оперативное управление параметрами системы – полная автоматизация: переключение режимов измерений путем автоматического переключения необходимых компонентов внутри системы, управление шаттерами для выбора длины волны лазера возбуждения, контроль поляризации в канале возбуждения / регистрации, размер конфокального пинхо-ла, выбор решётки, установка центральной длины волны и выбор выходного порта моно-хроматора-спектрографа, подстройка положения пинхола и т.д.
  • Получение конфокальных 2D и 3D изображений: сканирование, накопление и сохранение данных.
  • Отображение CARS, Рамановских или люминесцентных спектров.
  • Различные методы калибровки спектров, в том числе с помощью встроенной калибровоч-ной лампы в качестве источника реперных линий.
  • 2-х/ 3-х мерное представление данных.
  • Обработка изображений:

    • Коррекция изображений.
    • Метрическая и статистическая обработка изображений, произвольные сечения.
    • Цифровая фильтрация, изменение размеров и поворот изображения.
  • Обработка спектров:

    • Вычитание широкополосного фона (background correction).
    • Математические операции: сложение, вычитание, деление, произведение и т. д.
    • Сглаживание несколькими способами.
    • Поиск и определение максимумов (пиков) спектральных линий.
  • Режимы сканирования: Point, XY, XZ, YZ и XYZ.
  • Способы сканирования:

    • гальваносканер: 2D скоростные изображения;
    • гальваносканер + Piezo-Z сканер: 3D скоростные изображения;
    • автоматизированный стол: 2D изображения;
    • автоматизированный стол + Piezo-Z сканер: 3D изображения;
    • гальваносканер + автоматизированный стол: 2D панорамные изображения;
    • гальваносканер + автоматизированный стол + Piezo-Z сканер: 3D панорамные изображения.
Функциональности Fast Mapping в NanoSP
Функциональность Fast Mapping в NanoSP.
Программное обеспечение NanoSP: анализ полимеров
Анализ полимеров в NanoSP.
Подробнее о NanoSP

Области применения 3D сканирующего лазерного микроскопа-спектрометра Confotec® CARS

  • Нанобиотехнологии: неинвазивный анализ биологических образцов (клеток и компонент живых клеток) и протекающих в них процессов в реальном времени и с высоким пространственным разрешением.
  • Исследования с применением микро- и нанотехнологий для изучения свойств микро-структур небиологической природы: полупроводники, жидкие кристаллы, полимеры, фармацевтические вещества, микро- и наночастицы.