04.03.2022Abstrakt
Wir schlagen ein CARS-Mikroskop mit großem Sichtfeld vor, das auf dem Mehrkanal-CARS-Anregungsschema (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering) basiert. Mithilfe einer hochenergetischen Superkontinuumsquelle, die von einer großflächigen photonischen Kristallfaser (LMA PCF) erzeugt wird, lässt sich ein breites Spektrum an Raman-Streubanden über einen großen räumlichen Bereich anregen. Die CARS-Bildgebung spezifischer Raman-Streuschwingungen wird durch Anwendung des entsprechenden Bandpassfilters realisiert. Die experimentellen Ergebnisse zeigen, dass schnelle CARS-Bildgebung an Standardproben durch Anregung mit hochenergetischen Pikosekunden-Superkontinuumspulsen und den entsprechenden Filter zur Abbildung verschiedener Raman-Streubanden möglich ist. Dieses Verfahren eignet sich für die Zellzählung, die Gassensorik und andere biomedizinische Anwendungen, die eine hohe Bildrate erfordern, und ist in Kombination mit Compressed Sensing vielversprechend für die Hochgeschwindigkeits-Hyperspektralbildgebung.
Abb. 1 (a) Schematische Darstellung der Weitfeld-CARS-Bildgebung (Coherent Anti-Stokes Raman Scattering). (Kamera: DHYANA 95, Tucson)
Abb. 2 CARS-Bildgebung in Videorate der PS- und PMMA-Kügelchenmischung.
Analyse der Bildgebungstechnologie
Da das Raman-Streusignal sehr schwach ist,Dhyana 95Die in dieser Studie verwendete Kamera nutzt eine Dünnschicht-sCMOS-Hintergrundbeleuchtungstechnologie. Dadurch werden Lichtinterferenzen durch die Verdrahtungsschicht vermieden, die Beleuchtungsfläche vergrößert und die photoelektrische Umwandlungsrate verbessert. Die Quanteneffizienz beträgt bis zu 95 %, und das Ausleserauschen liegt bei lediglich 1,45 Elektronen (Spitzenwert). Mit einem breiten Spektralbereich von 200–1100 nm und einer großen Pixelgröße von 11 μm eignet sich diese Technologie hervorragend für solche Anwendungen. Darüber hinaus bietet dieses Verfahren vielversprechende Möglichkeiten für die Kombination mit Compressed Sensing, um zukünftig hyperspektrale Hochgeschwindigkeitsbildgebung zu realisieren.
Referenzquelle
1. Shen, Y.; Wang, J.; Wang, K.; Sokolov, A. V.; Scully, M. O. Weitfeld-Kohärente-Anti-Stokes-Raman-Streuungsmikroskopie basierend auf einer Pikosekunden-Superkontinuumsquelle. APL Photonics 2018, 3, 116104, DOI: 10.1063/1.5045575
