搜索

x

留言板

尊敬的读者、作者、审稿人, 关于本刊的投稿、审稿、编辑和出版的任何问题, 您可以本页添加留言。我们将尽快给您答复。谢谢您的支持!

姓名
邮箱
手机号码
标题
留言内容
验证码

相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究

刘双龙 刘伟 陈丹妮 屈军乐 牛憨笨

引用本文:
Citation:

相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术研究

刘双龙, 刘伟, 陈丹妮, 屈军乐, 牛憨笨

Research on coherent anti-Stokes Raman scattering microscopy

Liu Shuang-Long, Liu Wei, Chen Dan-Ni, Qu Jun-Le, Niu Han-Ben
PDF
导出引用
  • 基于全量子理论对相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)过程进行了分析, 在此基础上搭建了单频CARS显微成像系统, 获得了不同尺寸聚苯乙烯微球高对比度的CARS显微图像. 为了标定成像系统的空间分辨率, 采用逐点扫描方式对直径为110 nm聚苯乙烯微球成像, 从而重构出系统的点扩展函数. 结果表明: 该CARS显微成像系统的横向空间分辨率约为600 nm, 而由阿贝衍射极限决定的理论空间分辨率约为300 nm. 分析了导致分辨率降低的原因, 并提出了解决方案. 为实现纳米分辨的CARS显微成像打下了坚实的基础.
    In this paper, we analyze the process of coherent anti-Stokes Raman scattering (CARS) based on quantum theory and set up a traditional point-scanning CARS microscope. With this microscope, high-contrast images of polystyrene microspheres are obtained. By scanning polystyrene beads with 110 nm diameter, we reconstruct the point spread faction (PSF) of the system. And the full width at half maximum (FWHM) of the PSF shows a lateral resolution about 600 nm, which is larger than the theoretical value (~ 300 nm). Therefore, we propose several resolution-improvement approaches, which lay a strong foundation for the realization of nano-CARS microscopy.
      通信作者: 刘伟, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn ; 牛憨笨, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn
    • 基金项目: 国家重点基础研究发展计划(批准号: 2012CB825802, 2015CB352005)、国家自然科学基金(批准号: 61235012, 61178080, 11004136)、国家重大科学仪器设备开发专项(批准号: 2012YQ15009203)和深圳市科技计划项目(批准号: JCYJ20120613173049560, GJHS20120621155433884)资助的课题.
      Corresponding author: Liu Wei, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn ; Niu Han-Ben, liuwei616029@163.com;hbniu@szu.edu.cn
    • Funds: Project supported by the National Basic Research Program of China(Grant Nos. 2012CB825802, 2015CB352005), the National Natural Science Foundation of China (Grant Nos. 61235012, 61178080, 11004136), the Special Funds of the Major Scientific Instruments Equipment Development of China (Grant No. 2012YQ15009203), and the Science and Technology Planning Project of Shenzhen, China (Grant Nos. JCYJ20120613173049560, GJHS20120621155433884).
    [1]

    Courjon D, Bainier C 1994 Reports on Progress in Physics 57 989

    [2]

    Axelrod D, Burghardt T P, Thompson N L 1984 Annual Rev. Biophys. Bioengin. 13 247

    [3]

    Hell S W, Wichmann J 1994 Opt. Lett. 19 780

    [4]

    Rust M J, Bates M, Zhuang X 2006 Nature Methods 3 793

    [5]

    Betzig E, Patterson G H, Sougrat R, Lindwasser O W, Olenych S, Bonifacino J S 2006 Science 313 1642

    [6]

    Begley R F, Harvey A B, Byer R L 1974 Appl. Phys. Lett. 25 387

    [7]

    Duncan M D, Reintjes J, Manuccia T J 1982 Opt. Lett. 7 350

    [8]

    Zumbusch A, Holtom G R, Xie X S 1999 Phys. Rev. Lett. 82 4142

    [9]

    Cheng J X, Jia Y K, Zheng G F, Xie X S 2002 Biophys. J. 83 502

    [10]

    Lu F, Zheng W, Huang Z 2009 Opt. Lett. 34 1870

    [11]

    Heuke S, Legesse F B, Akimov D, Hbner U, Dellith J, Schmitt M, Popp J 2015 JOSA B 32 1773

    [12]

    Hajek K M, Littleton B, Turk D, McIntyre T J, Rubinsztein-Dunlop H 2010 Opt. Express 18 19263

    [13]

    Namboodiri M, Khan T Z, Bom S, Flachenecker G, Materny A 2013 Opt. Express 21 918

    [14]

    Lin J, Er K Z J, Zheng W, Huang Z 2013 Appl. Phys. Lett. 103 083705

    [15]

    Upputuri P K, Wu Z, Gong L, Ong C K, Wang H 2014 Opt. Express 22 12890

    [16]

    Beeker W P, Gro P, Lee C J, Cleff C, Offerhaus H L, Fallnich C, Herek J L, Boller K J 2009 Opt. Express 17 22632

    [17]

    Beeker W P, Lee C J, Boller K J, Gro P, Cleff C, Fallnich C, Offerhaus H L, Herek J L 2010 Phys. Rev. A 81 012507

    [18]

    Beeker W P, Lee C J, Boller K J, Gro P, Cleff C, Fallnich C, Offerhaus H L, Herek J L 2011 J. Raman Spectrosc. 42 1854

    [19]

    Liu W, Niu H B 2011 Phys. Rev. A 83 023830

    [20]

    Liu X, Liu W, Yin J, Qu J L, Lin Z Y, Niu H B 2011 Chin. Phys. Lett. 28 34202

    [21]

    Liu S L, Chen D N, Liu W, Niu H B 2013 Acta Phys. Sin. 62 184210 (in Chinese) [刘双龙, 陈丹妮, 刘伟, 牛憨笨 2013 62 184210]

    [22]

    Liu W, Chen D N, Liu S L, Niu H B 2013 Acta Phys. Sin. 62 164202 (in Chinese) [刘伟, 陈丹妮, 刘双龙, 牛憨笨 2013 62 164202]

    [23]

    Volkmer A, Book L D, Xie X S 2002 Appl. Phys. Lett. 80 1505

    [24]

    Cheng J X, Book L D, Xie X S 2001 Opt. Lett. 26 1341

    [25]

    Potma E O, Evans C L, Xie X S 2006 Opt. Lett. 31 241

    [26]

    Gachet D, Billard F, Sandeau N, Rigneault H 2007 Opt. Express 15 10408

  • [1]

    Courjon D, Bainier C 1994 Reports on Progress in Physics 57 989

    [2]

    Axelrod D, Burghardt T P, Thompson N L 1984 Annual Rev. Biophys. Bioengin. 13 247

    [3]

    Hell S W, Wichmann J 1994 Opt. Lett. 19 780

    [4]

    Rust M J, Bates M, Zhuang X 2006 Nature Methods 3 793

    [5]

    Betzig E, Patterson G H, Sougrat R, Lindwasser O W, Olenych S, Bonifacino J S 2006 Science 313 1642

    [6]

    Begley R F, Harvey A B, Byer R L 1974 Appl. Phys. Lett. 25 387

    [7]

    Duncan M D, Reintjes J, Manuccia T J 1982 Opt. Lett. 7 350

    [8]

    Zumbusch A, Holtom G R, Xie X S 1999 Phys. Rev. Lett. 82 4142

    [9]

    Cheng J X, Jia Y K, Zheng G F, Xie X S 2002 Biophys. J. 83 502

    [10]

    Lu F, Zheng W, Huang Z 2009 Opt. Lett. 34 1870

    [11]

    Heuke S, Legesse F B, Akimov D, Hbner U, Dellith J, Schmitt M, Popp J 2015 JOSA B 32 1773

    [12]

    Hajek K M, Littleton B, Turk D, McIntyre T J, Rubinsztein-Dunlop H 2010 Opt. Express 18 19263

    [13]

    Namboodiri M, Khan T Z, Bom S, Flachenecker G, Materny A 2013 Opt. Express 21 918

    [14]

    Lin J, Er K Z J, Zheng W, Huang Z 2013 Appl. Phys. Lett. 103 083705

    [15]

    Upputuri P K, Wu Z, Gong L, Ong C K, Wang H 2014 Opt. Express 22 12890

    [16]

    Beeker W P, Gro P, Lee C J, Cleff C, Offerhaus H L, Fallnich C, Herek J L, Boller K J 2009 Opt. Express 17 22632

    [17]

    Beeker W P, Lee C J, Boller K J, Gro P, Cleff C, Fallnich C, Offerhaus H L, Herek J L 2010 Phys. Rev. A 81 012507

    [18]

    Beeker W P, Lee C J, Boller K J, Gro P, Cleff C, Fallnich C, Offerhaus H L, Herek J L 2011 J. Raman Spectrosc. 42 1854

    [19]

    Liu W, Niu H B 2011 Phys. Rev. A 83 023830

    [20]

    Liu X, Liu W, Yin J, Qu J L, Lin Z Y, Niu H B 2011 Chin. Phys. Lett. 28 34202

    [21]

    Liu S L, Chen D N, Liu W, Niu H B 2013 Acta Phys. Sin. 62 184210 (in Chinese) [刘双龙, 陈丹妮, 刘伟, 牛憨笨 2013 62 184210]

    [22]

    Liu W, Chen D N, Liu S L, Niu H B 2013 Acta Phys. Sin. 62 164202 (in Chinese) [刘伟, 陈丹妮, 刘双龙, 牛憨笨 2013 62 164202]

    [23]

    Volkmer A, Book L D, Xie X S 2002 Appl. Phys. Lett. 80 1505

    [24]

    Cheng J X, Book L D, Xie X S 2001 Opt. Lett. 26 1341

    [25]

    Potma E O, Evans C L, Xie X S 2006 Opt. Lett. 31 241

    [26]

    Gachet D, Billard F, Sandeau N, Rigneault H 2007 Opt. Express 15 10408

  • [1] 杨文斌, 张华磊, 齐新华, 车庆丰, 周江宁, 白冰, 陈爽, 母金河. 非平衡等离子体流场相干反斯托克斯拉曼散射光谱计算及振转温度测量.  , 2024, 73(15): 154202. doi: 10.7498/aps.73.20240455
    [2] 韦芊屹, 倪洁蕾, 李灵, 张聿全, 袁小聪, 闵长俊. 超高时空分辨显微成像技术研究进展.  , 2023, 72(17): 178701. doi: 10.7498/aps.72.20230733
    [3] 田子阳, 赵会杰, 尉昊赟, 李岩. 基于混合飞秒/皮秒相干反斯托克斯拉曼散射的动态高温燃烧场温度测量.  , 2021, 70(21): 214203. doi: 10.7498/aps.70.20211144
    [4] 潮兴兵, 潘鲁平, 王子圣, 杨锋涛, 丁剑平. 图像传感器像素化效应对菲涅耳非相干关联全息分辨率的影响.  , 2019, 68(6): 064203. doi: 10.7498/aps.68.20181844
    [5] 侯国辉, 罗腾, 陈秉灵, 刘杰, 林子扬, 陈丹妮, 屈军乐. 双光子荧光与相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术的实验研究.  , 2017, 66(10): 104204. doi: 10.7498/aps.66.104204
    [6] 张赛文, 陈丹妮, 刘双龙, 刘伟, 牛憨笨. 纳米分辨相干反斯托克斯拉曼散射显微成像.  , 2015, 64(22): 223301. doi: 10.7498/aps.64.223301
    [7] 赵应春, 张秀英, 袁操今, 聂守平, 朱竹青, 王林, 李杨, 贡丽萍, 冯少彤. 基于涡旋光照明的暗场数字全息显微方法研究.  , 2014, 63(22): 224202. doi: 10.7498/aps.63.224202
    [8] 李亚晖, 梁闰富, 邱俊鹏, 林子扬, 屈军乐, 刘立新, 尹君, 牛憨笨. 紧聚焦条件下相干反斯托克斯拉曼散射信号场的矢量分析.  , 2014, 63(23): 233301. doi: 10.7498/aps.63.233301
    [9] 尹君, 余锋, 侯国辉, 梁闰富, 田宇亮, 林子扬, 牛憨笨. 多色宽带相干反斯托克斯拉曼散射过程的理论与实验研究.  , 2014, 63(7): 073301. doi: 10.7498/aps.63.073301
    [10] 刘双龙, 刘伟, 陈丹妮, 牛憨笨. 超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术中空心光束的形成.  , 2014, 63(21): 214601. doi: 10.7498/aps.63.214601
    [11] 王华英, 刘飞飞, 廖薇, 宋修法, 于梦杰, 刘佐强. 优化的数字全息显微成像系统.  , 2013, 62(5): 054208. doi: 10.7498/aps.62.054208
    [12] 刘诚, 潘兴臣, 朱健强. 基于光栅分光法的相干衍射成像.  , 2013, 62(18): 184204. doi: 10.7498/aps.62.184204
    [13] 王淑莹, 章海军, 张冬仙. 基于微球透镜的任选区高分辨光学显微成像新方法研究.  , 2013, 62(3): 034207. doi: 10.7498/aps.62.034207
    [14] 张文喜, 相里斌, 孔新新, 李杨, 伍洲, 周志盛. 相干场成像技术分辨率研究.  , 2013, 62(16): 164203. doi: 10.7498/aps.62.164203
    [15] 刘伟, 陈丹妮, 刘双龙, 牛憨笨. 超衍射极限相干反斯托克斯拉曼散射显微成像技术及其探测极限分析.  , 2013, 62(16): 164202. doi: 10.7498/aps.62.164202
    [16] 周光照, 王玉丹, 任玉琦, 陈灿, 叶琳琳, 肖体乔. 相干X射线衍射成像三维重建的数字模拟研究.  , 2012, 61(1): 018701. doi: 10.7498/aps.61.018701
    [17] 王芳, 赵星, 杨勇, 方志良, 袁小聪. 基于人眼视觉的集成成像三维显示分辨率的比较.  , 2012, 61(8): 084212. doi: 10.7498/aps.61.084212
    [18] 周光照, 佟亚军, 陈灿, 任玉琦, 王玉丹, 肖体乔. 相干X射线衍射成像的数字模拟研究.  , 2011, 60(2): 028701. doi: 10.7498/aps.60.028701
    [19] 吴丹, 陶超, 刘晓峻. 有限方位扫描的光声断层成像分辨率研究.  , 2010, 59(8): 5845-5850. doi: 10.7498/aps.59.5845
    [20] 于凌尧, 尹君, 万辉, 刘星, 屈军乐, 牛憨笨, 林子扬. 基于超连续光谱激发的时间分辨相干反斯托克斯拉曼散射方法与实验研究.  , 2010, 59(8): 5406-5411. doi: 10.7498/aps.59.5406
计量
  • 文章访问数:  9669
  • PDF下载量:  350
  • 被引次数: 0
出版历程
  • 收稿日期:  2015-09-11
  • 修回日期:  2015-11-23
  • 刊出日期:  2016-03-05

/

返回文章
返回
Baidu
map