Project Description

DCS-120 MP多光子荧光寿命成像显微镜
荧光寿命成像显微镜系统,完整的多光子FLIM方案
- 完整的多光子FLIM系统,包括显微镜和激光器
- 现有传统显微镜的多光子FLIM升级
- 由钛蓝宝石或飞秒光纤激光器激发
- 提供组合式多光子/共聚焦系统
- 集成在系统软件中的激光控制
- 激发波长从 650 nm 到 1200 nm
- 通过快速振镜扫描
- 两个非解扫检测通道
- BH的多维TCSPC流程记录
- 两个完全并行的 TCSPC FLIM 通道
- 时间通道宽度低至 203 fs
- 超快速和超灵敏探测器
- 优异的时间分辨率
- 检测寿命 < 10 ps
- 近乎理想的光子效率
- 出色的寿命再现性
- 快速在线FLIM
- 百万像素FLIM,2048 x 2048像素
- 精密FLIM,4096个时间通道
- Mosaic FLIM
- Z Stack FLIM
- 快速时间序列的累积
- 激发波长复用
- 多波长FLIM
- 同步 FLIM/PLIM
- 集成电动载物台
- 数据分析:bh SPCImage NG
- 通过 GPU 实现超快速处理
- 时域分析与相量图的结合
- 通过相量图或 2D 直方图进行图像分割
- 衰减曲线的 MLE 拟合
- 自动IRF建模
- 无需记录 IRF
DCS-120 MP系统使用飞秒激光脉冲的多光子激发,振镜的快速扫描,共聚焦检测和BH的多维TCSPC技术的FLIM。它以优异的时间分辨率、良好的重现性、高空间分辨率、高灵敏度和近乎理想的光子效率记录荧光寿命图像。荧光寿命可检测低至 10 ps;衰减数据可以解析为宽度低至203 fs的4096个时间通道。像素分辨率可以增加到 2048 x 2048。
为了利用多光子激发的高穿透深度,DCS-120 MP使用了非解扫描检测。MP系统可配备尼康、蔡司和奥林巴斯倒置显微镜。由于其快速光束扫描和高灵敏度,DCS-120系统与活细胞成像兼容。DCS-120 功能包括在两个完全平行的波长通道中同时记录 FLIM 或稳态荧光图像、激光波长复用、时间序列 FLIM、时间序列记录、Z 切片 FLIM、磷光寿命成像 (PLIM)、荧光寿命瞬态扫描 (FLITS) 和 FCS 记录。应用侧重于荧光团与其分子环境相互作用的寿命变化。典型应用包括离子浓度测量、FRET实验、代谢成像、快速生理效应成像和植物生理学。
DCS-120 MP 多光子 FLIM 系统可提供钛蓝宝石激光器和飞秒光纤激光器。下图显示了两个版本,左图和右图。钛:蓝宝石激光系统具有可调谐性和高激光功率的优点。高功率允许使用AOM(声光调制器)进行软件控制的强度调节,快速光束消隐和像素同步开关调制,以实现同步FLIM / PLIM。另一方面,光纤激光系统结构紧凑,易于使用,几乎无需维护。在右侧,波长通常固定为780nm。然而,缺乏可调谐性的问题比通常认为的要少:大多数荧光团的双光子吸收带足够宽,可以在这个波长下激发它们。此外,780 nm 是激发 NADH 的绝佳波长。因此,光纤激光系统几乎是多光子代谢-FLIM系统近乎理想的激发光源。

多光子激发
多光子激发使用激发光的两个或多个光子来激发一个荧光光子,见下图左图。为了使该过程以显着的效率运行,需要在空间和时间上都具有极高的功率密度。两者都是通过使用飞秒脉冲并通过高数值孔径显微镜物镜聚焦来实现的,见下文右。脉冲持续时间为100 fs,重复率为80 MHz,并通过NA = 1.3的透镜聚焦,只需不超过5 mW即可获得显微镜中使用的大多数荧光染料的明亮荧光。在大多数情况下,“多光子”激发仅使用两个光子进行。为了在可见光区域获得荧光,激光波长必须在近红外(NIR)区域。Ti:Sa激光器,OPO和飞秒光纤激光器可用于产生所需的激发波长。

与单光子激发相比,多光子激发具有许多优点。
首先,样品在激发波长处的吸收率低。此外,散射系数低于可见光或紫外波长。因此,双光子(或,在一般情况下,多光子)激发比单光子激发更深入组织,见下图,左图和右图。因此,多光子激发可用于激发生物组织深层的荧光。

其次,激励仅限于功率密度高的焦点体积。在扫描系统中,这自动意味着激发被限制在焦平面内。这意味着不需要共聚焦针孔来抑制来自焦平面外部的光线。多光子激发本质上提供了离焦抑制,从而提供了光学切片能力。
在焦平面外没有荧光被激发的事实带来了多光子激发的第三个优点,这是检测样品内部散射的光。来自深焦平面的可见光在离开样品的过程中被大量散射,见下图,左图。这种光不能准直,因此不能聚焦到共聚焦针孔中。但是,无需通过扫描仪和针孔将光线反馈回去。相反,它可以立即转移到显微镜镜头后面并发送到检测器。通过投射显微镜镜头(而不是样品中的像平面)的图像,大部分散射光子被转移到检测器。该原理称为非解扫描检测,见下图右图。

结合 bh TCSPC FLIM 系统,第四个优势是极高的时间分辨率。激励脉冲具有飞秒脉冲宽度。因此,FLIM系统的仪器响应函数(IRF)不会因激励脉冲而展宽。使用快速混合探测器,IRF 宽度可低至 20 ps (fwhm)。直接记录超快荧光衰减现象的能力为FLIM应用开辟了一个全新的世界。请参阅有关蘑菇孢子和花粉粒中超快速衰变的应用说明,以及其在10-ps以下范围内的测量。
规格
原理:通过快速振镜扫描、共聚焦检测和 基于多维TCSPC 的FLIM 技术
激发:皮秒半导体激光器
扫描速率:每像素低至约一微秒
寿命图像的生成:光子到达时间分布和扫描坐标上的分布
荧光相关数据的生成: 绝对光子时间的相关性
一般操作模式:两个光谱或偏振通道中的FLIM,多波长FLIM,时间序列FLIM,Z切片FLIM,Mosaic FLIM,x,y,z,时间,激发波长复用FLIM,FLITS(荧光寿命瞬态扫描),PLIM(磷光寿命成像)与FLIM同时进行,FCS,FCCS,门控FCS,单点荧光寿命衰减记录,单点磷光寿命衰减记录
扫描头
光学原理:共聚焦,通过快速振镜
扫描光束 激光输入:两个独立输入,光纤耦合
光学激光功率调节:通过中性密度滤光片轮连续可变
探测器输出:两个输出,探测器直接连接
主分光镜版本:多波段二向色镜、宽带分光镜、多光子二向色镜
次级分光转盘:三个二向色镜,偏振分光镜,100%到通道1,100%到通道2
针孔:每个通道的独立针孔轮
针孔对准:电子,通过压电位移台
针孔尺寸:11 个针孔,从大约 0.5 到 10 AU
发射滤光片:每个通道两个滤光片滑块串联
与显微镜的连接:适配器到左侧端口或显微镜顶部的端口
将皮秒激光器耦合到扫描头:单模光纤,每个激光器分开
Ti:Sa或fs光纤激光器耦合到扫描头,多光子系统:自由光束,直径1至2 mm
扫描控制器:bh GVD-120
原理:数字波形生成,扫描波形由硬件生成
扫描图像分辨率:帧扫描 16 x 16 至 2048 x 2048 像素,线扫描 16 至 2048 像素
X 扫描:连续或逐像素
Y 扫描:逐行
激光功率控制: 软件,电信号到激光器
激光复用: 逐帧、逐行或在一个像素内
光束消隐:飞返期间和扫描停止时
扫描速率:自动选择最快速率或手动选择
扫描区域定义:通过缩放因子和偏移,或在预览期间通过光标进行交互
快速预览功能:每帧 1 秒,256 x 256 像素
光束驻停功能: 通过预览图像中的光标或FLIM图像中的光标
激光多路复用:帧、线或像素多路复用
TCSPC系统:bh Simple Tau或Power TauTCSPC系统
并联TCSPC/FLIM通道数量:2个
TCSPC / FLIM模块:SPC-150 NX或SPC-180 NX
电子间分辨率:1.5 ps RMS / 3.5 ps FWHM
最小时间通道宽度:405 fs
100 秒内的定时稳定性:优于 0.8 ps RMS
30 分钟内的定时稳定性:优于 5 ps RMS
饱和计数率:每通道10 MHz
来自检测器的输入:恒比鉴别器
来自激光的参考 (SYNC) 输入:恒比鉴别器
与扫描时钟同步:通过帧时钟、线时钟和像素时钟脉冲
扫描速率:适用于任何扫描速率
与激光多路复用同步: 通过TCSPC模块的路由功能
多波长数据记录:通过路由功能在 16 个通道中同时记录
实验触发功能:TTL,用于Z stack FLIM和显微镜控制的时间序列
TCSPC系统运行模式: Single f(t), oscilloscope, f(txy), f(t,T), f(t) continuous flow
FIFO (correlation / FCS / MCS) mode, Scan Sync In imaging, Scan Sync In with continuous flow
FIFO imaging, FIFO Imaging combined with MCS imaging, mosaic imaging, time-series imaging
multi-detector operation, laser multiplexing operation, cycle and repeat function, autosave function
显示功能(在线):强度图像、门控强度图像、寿命图像、ROI中的衰减曲线、衰减曲线、FCS曲线、 强度轨迹。
同时显示的图像数量:8
最大图像格式,像素X x 像素 Y x 时间通道:2048 x 2048 x 256、1024 x 1024 x 1024、512 x 512 x 4096、256 x 256 x 4096
软件:数据采集软件:bh SPCM
扫描仪控制软件:集成在SPCM中
操作系统:Windows 10 64位
数据分析软件:bh SPCImage NG
数据分析原理:具有GPU处理的MLE 模型
模型函数: 单、双、三指数衰减、或单、双、三指数衰减的不完全衰减,移位分量模型。
IRF 建模:合成 IRF 函数拟合衰减数据
共聚焦FLIM的激发源:两个 BDS-SM ps 半导体激光器
可用波长:375 mm 至 785 nm
重复频率:20、50、80 MHz 和连续
脉冲宽度:40 ps 至 100 ps
探测器:HPM-100-40 混合探测器,带 GaAsP 阴极,300 至 710 nm
可选:HPM-100-06 探测器,频率为 <20 ps;FWHM IRF 宽度,300 至 600 nm
可选:HPM-100-50 探测器,400 至 900 nm
可选:多光谱MW-FLIM GaAsP 多波长探测器
有关完整规格,请参阅:
DCS-120 共聚焦和多光子 FLIM 系统,用户手册,第 8 版,第 381-383 页
Applications
- Metabolic Imaging by FLIM
- FLIM of Fast Physiological Effects
- Molecular Imaging by FLIM
- FRET Imaging by FLIM
- Simultaneous Metabolic Imaging and pO2 Imaging
- Personalized Chemotherapy
- Fluorescence Correlation – FCS
- Antibunching Experiments by TCSPC
- TCSPC FLIM
- Multi-Wavelength FLIM
- Simultaneous FLIM / PLIM
Application Notes
- Recording Z Scans with the DCS-120 Confocal Scanning FLIM System
- An 8-Channel Parallel Multispectral TCSPC FLIM System
- Microsecond Decay FLIM: Combined Fluorescence and Phosphorescence Lifetime Imaging
- DCS-120 Confocal FLIM System with Wideband Beamsplitter
- Spatially Resolved Recording of Fluorescence-Lifetime Transients by Line- Scanning TCSPC
- DCS-120 Confocal Scanning System: FLIM with NIR Dyes
- Mosaic FLIM: New Dimensions in Fluorescence Lifetime Imaging
- Simultaneous Phosphorescence and Fluorescence Lifetime Imaging by Multi-Dimensional TCSPC and Multi-Pulse Excitation
- DCS-120 FLIM System Records X-Y Mosaics
- Metabolic Imaging with the DCS-120 Confocal FLIM System: Simultaneous FLIM of NAD(P)H and FAD
- Lifetime-Intensity Mode Delivers Better FLIM Images
- DCS-120 FLIM System Detects FMN in Live Cells
- SPCM Software Runs Online-FLIM at 10 Images per Second
- bh FLIM Systems Record Calcium Transients in Live Neurons
- Megapixel FLIM with bh TCSPC Modules – The New SPCM 64-bit Software
- TCSPC at Wavelengths from 900 nm to 1700 nm
- New SPCImage Version Combines Time-Domain Analysis with Phasor Plot
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