相干反斯托克斯拉曼散射 (CARS)

相干反斯托克斯拉曼散射 (CARS) 是一种非线性四波混合过程,用于增强弱(自发)拉曼信号。在 CARS 过程中,泵浦激光束(在泵浦频率)和斯托克斯激光束(在斯托克斯)相互作用,产生一个反斯托克斯信号,频率为CARS = 2泵浦-斯托克斯。斯托克斯光束 ( Stokes ) 通常由来自 Nd:Vanadate 激光器的 1064nm 线提供,该激光器还充当光学参量振荡器 (OPO) 的泵浦源,而来自 OPO (680-1010nm) 的输出充当泵梁(泵)。当泵和斯托克斯光束之间的频率差(拍频)与(拉曼主动)振动模式的频率相匹配时,例如~2800 cm -1处的 CH 2对称拉伸模式,分子振荡器被相干驱动。这导致增强的反斯托克斯(较短波长)拉曼信号,这是提高 CARS 显微镜振动对比度的基础。
 


图 1:相干反斯托克斯散射 (CARS) 能量图和实验装置示意图。
CARS 显微镜

从 CARS 显微镜的发展中受益匪浅的两个领域是细胞生物学和组织成像。通常,细胞询问是使用荧光显微镜进行的。借助 CARS,可以在亚微米级进行化学特异性、无标记成像。迄今为止,CARS 显微镜已显示其在活组织中的脂质代谢、细胞器转运和药物扩散(药代动力学)研究中的潜力。CARS 显微镜也已用于临床应用,并且已经证明了健康脑组织中肿瘤块的快速、视频速率成像。



图 2:来自固定组织样本的棕榈酸胆固醇的 CARS 显微镜图像。左侧的图像是使用 CARS 显微镜实验中常用的发射滤光片获得的。右侧的图像是使用 Semrock 产品 FF01-625/90 获得的,在相同的样本 ROI 上显示了增强的图像对比度。获取这些图像时使用了相同的激光强度和 PMT 设置
图片提供者 Prof. E. Potma 教授(加州大学欧文分校)

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其他资源:

癌症转移中脂质的相干反斯托克斯拉曼散射成像
Biomed Central

使用相干反斯托克斯拉曼散射显微镜进行组织成像
加州大学欧文分校
 

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