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）  pump) 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 =  pump –   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  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和药物扩散（药代动力学）研究中的潜力。CARS 显微镜也已用于很多应用，并且已经证明了健康脑组织中的视频速率成像。

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。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