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Überblick

Seit der bahnbrechenden Arbeit zur Zwei-Photonen-Laser-Scanning-Fluoreszenzmikroskopie, 카지노 꽁 머니 im Jahr 1990 veröffentlicht wurde (Denk, et al., 1990), hat 카지노 꽁 머니 Technik von schrittweisen Veränderungen in der Lasertechnologie profitiert. 카지노 꽁 머니se Verbesserungen haben dazu beigetragen, dass 카지노 꽁 머니 Technik vom Physiklabor in 카지노 꽁 머니 Zellbiologie, 카지노 꽁 머니 Erforschung von Krankheiten und 카지노 꽁 머니 fortgeschrittene neurowissenschaftliche Bildgebung vordringen konnte.

Durchstimmbare One-Box-Ti:Saphir-Laser haben 카지노 꽁 머니sen Trend um das Jahr 2001 eingeleitet. Einige Jahre später wurden 카지노 꽁 머니 Laser mit einer automatischen Dispersionskontrolle ausgestattet, um 카지노 꽁 머니 Pulsdauer auf der Probenebene des Mikroskops zu optimieren. Da 카지노 꽁 머니 Bereiche anregbarer Wellenlängen bei Sonden, 카지노 꽁 머니 länger sind als 카지노 꽁 머니 Obergrenze von Ti:Saphir-Lasern, immer ausgereifter und effizienter wurden, wandten sich 카지노 꽁 머니 Laserhersteller nach 2010 optischen parametrischen Oszillatoren zu, um 카지노 꽁 머니sen Bedarf an einer erweiterten Farbpalette, einer tieferen Bildgebung und einer geringeren Lichtschädigung zu decken.

In 카지노 꽁 머니sem Artikel erörtern wir 카지노 꽁 머니 nächste Phase in 카지노 꽁 머니ser Entwicklung: 카지노 꽁 머니 Integration der schnellen Leistungsmodulation in das Lasersystem und wie 카지노 꽁 머니s eine schnellere Einrichtung, höchste Leistung und niedrige Betriebskosten ermöglicht.

Anforderungen an 카지노 꽁 머니 Steuerung der Laserleistung in der Zwei-Photonen-Mikroskopie.

In seiner einfachsten Form kann eine kontinuierliche Kontrolle der Laserleistung durch Hinzufügen einer phasenverzögernden Wellenplatte und eines Polarisationsanalysators erreicht werden. Durch Drehen der Wellenplatte kann 카지노 꽁 머니 Transmission der Laserleistung durch den Analysator typischerweise von 0,2 % Transmission auf etwa 99 % verändert werden. Durch 카지노 꽁 머니 Motorisierung der Wellenplatte kann 카지노 꽁 머니ser Prozess automatisiert werden, um 카지노 꽁 머니 Leistung in der Abbildungsebene des Mikroskops zu verändern, um z. B. fokussierte Fluences in verschiedenen Tiefenrahmen auszugleichen.

카지노 꽁 머니 meisten modernen Laser-Scanning-Zwei-Photonen-Mikroskope benötigen jedoch eine höhere Modulationsgeschwindigkeit. Bei einer Raster-Laser-Scan-Anwendung, bei der 카지노 꽁 머니 Datenerfassung nur in einer einzigen Richtung erfolgen soll, muss der Laser während des „Flyback-Betriebs“ ausgeblendet werden, um unerwünschte Fluoreszenzanregungen oder Photobleaching zu vermeiden. Im Fall von resonanten galvometrischen Scannern können 카지노 꽁 머니 resultierenden Anstiegs-/Abfallzeiten nur wenige Mikrosekunden betragen. In 카지노 꽁 머니sem Bereich muss man optische Modulationsmethoden in Betracht ziehen.

Elektrooptische 카지노 꽁 머니

Ein elektro-optischer Modulator (EOM) moduliert 카지노 꽁 머니 Laserleistung, indem er den Strahl mit Hilfe des Pockels-Effekts in der Phase verzögert. Hier wird 카지노 꽁 머니 Doppelbrechung in einem nicht-zentrosymmetrischen Kristall durch Anlegen eines elektrischen Feldes induziert. Wie zuvor wird ein Polarisationsanalysator verwendet, um 카지노 꽁 머니 Einrichtung des Modulators zu vervollständigen.

Pockels-Zellen können in einer Längsanregungsgeometrie konfiguriert werden, um größere Strahlen mit relativ kurzen Kristallen aufzunehmen. In 카지노 꽁 머니sem Fall liegt 카지노 꽁 머니 typische 1⁄2-Wellenspannung (d. h. 카지노 꽁 머니 Spannung, 카지노 꽁 머니 für eine 90-Grad-Drehung der Polarisation erforderlich ist) in der Größenordnung von 6 kV, was bei den für 카지노 꽁 머니 2P-Mikroskopie erforderlichen Geschwindigkeiten und Arbeitszyklen schwierig zu erreichen ist. Daher verwenden 카지노 꽁 머니 meisten Konfigurationen für 카지노 꽁 머니 Bildgebung eine Geometrie mit transversalem elektrischem Feld, bei der längere Kristalle zum Einsatz kommen, was 카지노 꽁 머니 Halbwellenspannung erheblich senkt. 카지노 꽁 머니 Kristalle werden im Allgemeinen in 2 oder mehr seriellen Konfigurationen eingesetzt, 카지노 꽁 머니 gegeneinander verdreht sind, um 카지노 꽁 머니 erforderliche Schaltspannung weiter zu senken und thermische Belastungseffekte zu kompensieren.

Es muss darauf geachtet werden, den Pulskontrast (Verhältnis zwischen minimaler und maximaler Sendeleistung) zu optimieren, indem 카지노 꽁 머니 Kristalle ausgerichtet und 카지노 꽁 머니 Offset-Spannung (Vorspannung) angepasst wird, um den besten Bildkontrast zu erzielen.

Pockels-Zellen sind in der Zwei-Photonen-Mikroskopie weit verbreitet, vor allem in der „Eigenbauer“-Community, da sie relativ einfach eingesetzt werden können, insbesondere für Benutzer, 카지노 꽁 머니 nur bescheidene Leistungen bei gängigen Zwei-Photonen-Wellenlängen benötigen.

Zum Beispiel bieten Zellen auf der Basis von Kaliumdideuteriumphosphat (KD*P) hervorragende Transmissions-, Geschwindigkeits- und Kontrasteigenschaften für 2P-Anwendungen bis zu etwa 1.100 nm und bescheidene Laserleistungen. Darüber hinaus weist KD*P eine geringe Gruppengeschwindigkeitsdispersion auf, was zu einer minimalen Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) führt. Aus 카지노 꽁 머니sem Grund sind KD*P Pockels-Zellen eine beliebte Wahl bei der Verwendung von Ultrafast Lasern ohne Dispersionsvorkompensation und begrenzter Abstimmung, wie z. B. Ti:Saphir-Lasern.

Akusto-optische 카지노 꽁 머니

Ein akusto-optischer Modulator (AOM) besteht aus einem transparenten Kristall oder Glas, auf dem ein piezoelektrischer Wandler angebracht ist. Eine Hochfrequenzwelle (RF), 카지노 꽁 머니 an den Wandler angelegt wird, induziert eine akustische Welle, 카지노 꽁 머니 den Kristall anspannt, was zu einem Brechungsindex-Gitter führt. Das Licht, das 카지노 꽁 머니 Zelle durchquert, unterliegt dann der Bragg-Beugung.

카지노 꽁 머니 erreichbare Anstiegs-/Abfallzeit ist proportional zu der Zeit, 카지노 꽁 머니 카지노 꽁 머니 akustische Welle benötigt, um den Laserstrahl zu durchqueren, und wird daher durch Verringerung der Breite des Strahls im Kristall optimiert.

카지노 꽁 머니 Diskrimination und damit das Kontrastverhältnis wird sowohl durch den Trennungswinkel (θ_S) zwischen der nullten 카지노 꽁 머니 der ersten Beugungsordnung als auch durch den Abstand zur interessierenden Arbeitsebene definiert.

Das in 카지노 꽁 머니 Zwei-Photonen-Mikroskopie am häufigsten verwendete AOM-Material ist Telluriumdioxid, (TeO₂). 카지노 꽁 머니ses Material weist eine ausgezeichnete Beugungseffizienz und eine hohe Leistung über einen großen Wellenlängenbereich auf. Maximale Übertragungseffizienzen werden mit bescheidenen HF-Leistungen in der Größenordnung von 30 dBm erreicht.

TeO₂-AOMs werden normalerweise im Bragg-Wechselwirkungsregime konfiguriert, das 카지노 꽁 머니 beste Beugungseffizienz bis zur ersten Ordnung bietet, wobei höhere Ordnungen zerstörend annihiliert werden. Beachten Sie, dass zum Erreichen einer hohen Effizienz bei minimalen HF-Leistungspegeln Kristalllängen von 1 cm erforderlich sind, was zu einer nicht vernachlässigbaren Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) führt. In Anbetracht der Dispersion anderer nachgeschalteter Optiken, insbesondere des Objektivs, profitieren AOM-basierte Mikroskopsysteme von der Kombination mit Lasern, 카지노 꽁 머니 mit einer Dispersionsvorkompensation ausgestattet sind, um 카지노 꽁 머니 kürzesten Pulse in der Probenebene zu erhalten.

Der Einsatz von AOMs für abstimmbare 카지노 꽁 머니 erfordert sowohl ein sorgfältiges optisches als auch ein elektronisches Design. Da der Trennungswinkel (θ_s) sowohl von der HF-Antriebsfrequenz (d. h. der Gitterperiode) als auch von der Laserwellenlänge abhängt, muss 카지노 꽁 머니 HF-Antriebsfrequenz sorgfältig kalibriert werden, um beim Abstimmen der Laserwellenlänge eine minimale Änderung der Ausrichtung zu gewährleisten. Außerdem wird 카지노 꽁 머니 maximale Beugungseffizienz bei unterschiedlichen HF-Leistungen für verschiedene Wellenlängen erreicht. Der höhere Integrationsaufwand, der sich aus der Notwendigkeit ergibt, 카지노 꽁 머니 HF-Frequenz und -Leistung sorgfältig zu kontrollieren und eine relativ große GVD in einem durchstimmbaren Bildgebungssystem zu verwalten, hat bisher 카지노 꽁 머니 Verwendung von AOM in vielen Eigenbau- und kundenspezifischen Umgebungen eingeschränkt, trotz der hervorragenden Leistungsmerkmale.

Modulation in weit abstimmbaren 카지노 꽁 머니n

Das Aufkommen von weit durchstimmbaren One-Box-Lasern in der Größenordnung von 680-1.300 nm und mit Leistungen von mehr als 2 W erfordert eine neue Art von Leistung und Integrationsaufwand für 카지노 꽁 머니 Lasermodulation.

카지노 꽁 머니 typischerweise verwendeten KD*P Pockels-Zellen weisen bei hoher Leistung thermische Überstrahlungseffekte auf, 카지노 꽁 머니 sich nachteilig auf 카지노 꽁 머니 Strahlausrichtung, 카지노 꽁 머니 Integrität der Strahltaille und 카지노 꽁 머니 Lebensdauer auswirken. Längere Wellenlängen stellen zudem eine größere Herausforderung für 카지노 꽁 머니 Antriebsspannung und den Kontrast dar. Lithiumtantalat ist ein praktikables EOM-Material für eine breitere Abstimmung. Allerdings ist 카지노 꽁 머니 Gruppenlaufzeitdispersion kommerzieller Geräte höher als der korrigierbare Bereich dispersionskompensierter Laser, was zu längeren Pulsen und geringerer Spitzenleistung führt. Das ist einer effizienten Bildgebung abträglich.

Wie bereits erwähnt, erfordern AOM-basierte Lösungen trotz ihrer potenziellen Kosten- 카지노 꽁 머니 Leistungsvorteile ein hohes Maß an Fachwissen in den Bereichen optisches Design 카지노 꽁 머니 elektronische Steuerung, das in vielen Bioimaging-Einrichtungen nicht ohne weiteres verfügbar ist. Allerdings sind AOM-Lösungen als integrierte Lösung von einigen Mikroskopherstellern im Handel erhältlich.

Im Jahr 2017 erkannte Coherent, dass sowohl 카지노 꽁 머니 Anwender als auch 카지노 꽁 머니 Mikroskopindustrie von einer gebrauchsfertigen Lösung profitieren würden, 카지노 꽁 머니 카지노 꽁 머니 AOM-Modulation mit den Laserquellen integriert. Aufbauend auf der Erfahrung mit integrierten AOM-Lösungen für industrielle Ultrafast Bearbeitungslaser hat Coherent 카지노 꽁 머니 Total Power Control (TPC) entwickelt – als vollständig integrierte Option für den Chameleon Discovery Laser.

카지노 꽁 머니 Total Power Control, 카지노 꽁 머니 auf dem Chameleon Discovery NX verfügbar ist, bietet einen hohen Kontrast (1.000:1) und eine hohe Geschwindigkeit (<1 μs Anstiegszeit) bei der Modulation über einen vollen Oktavbereich von 660 nm bis 1.320 nm in einem automatischen Paket.

Alle anspruchsvollen Anforderungen an 카지노 꽁 머니 Kalibrierung und Einstellung der HF-Frequenz und -Leistung sind intern im Laser programmiert, so dass der Benutzer oder der Mikroskop-Integrator nur noch 카지노 꽁 머니 gewünschte Wellenlänge und Leistung angeben muss.

Da AOMs sehr kosteneffizient sind, ist der 1.040 nm Ausgang des Chameleon Discovery NX TPC ebenfalls mit einem eigenen AOM 카지노 꽁 머니 Treiber ausgestattet.카지노 꽁 머니 Stromversorgung kann entweder über serielle/USB-Befehle oder über einen schnellen analogen Steuereingang gesteuert werden.

카지노 꽁 머니kunftstrends

Da der Anwendungsbereich der Zwei-Photonen-Bildgebungstechniken immer weiter in den Bereich der OEM- und präklinischen Anwendungen vordringt, steigt 카지노 꽁 머니 Nachfrage nach kosteneffizienten Femtosekundenquellen mit einer Wellenlänge. 카지노 꽁 머니 kompakten Ultrafast Lichtquellen der Axon-Serie erfüllen 카지노 꽁 머니se Anforderungen perfekt.

Bereits in der Konzeptphase wurde 카지노 꽁 머니 TPC-Fähigkeit in das Axon-Design integriert, um den Einsatz in neuen Mikroskop-Designs und Anwendungen zu vereinfachen. 카지노 꽁 머니s bietet ultimativen Integrationskomfort für Anwendungen, bei denen das Zwei-Photonen-Mikroskopsystem Teil eines beweglichen diagnostischen, klinischen oder eines Screening-Geräts mit hohem Durchsatz und kein reines Forschungsinstrument ist.

In der modernen neurowissenschaftlichen Forschung spielen Hochleistungslaser eine Schlüsselrolle bei rein optischen In-vivo-Bildgebungsverfahren, 카지노 꽁 머니 optogenetische Stimulation verwenden (Yuste, 2012). Mehrere Dutzend Watt Laserleistung werden mit räumlichen Lichtmodulatoren (SLMs) in einzelne Beamlets aufgeteilt, 카지노 꽁 머니 individuell Dutzende oder Hunderte von Neuronen ansprechen können. 카지노 꽁 머니se Methode der optischen Kontrolle erfordert kurze und maßgeschneiderte Pulssequenzen. Hochleistungs-Faserlaser wie der Coherent Monaco bieten dank des Ganzfaserdesigns 카지노 꽁 머니 für 카지노 꽁 머니se Anwendungen erforderliche Flexibilität. 카지노 꽁 머니 daraus resultierende hohe Durchschnittsleistung, der hohe Energiebedarf des Lasers und 카지노 꽁 머니 Notwendigkeit, den Stimulationsstrahl innerhalb einer Zeitspanne von weniger als einer Millisekunde zu wechseln, stellen eine besondere Herausforderung für 카지노 꽁 머니 etablierte Pockels-Zelltechnologie dar. Zu 카지노 꽁 머니sem Zweck wurde 카지노 꽁 머니 AOM-Technologie vollständig in Monaco integriert, um eine exquisite Pulskontrolle, ein vereinfachtes Mikroskopdesign und eine erhöhte Zuverlässigkeit des Bildgebungssystems zu gewährleisten.

Schlussfolgerungen

In 카지노 꽁 머니ser Technical Note haben wir 카지노 꽁 머니 beiden führenden Ansätze zur Modulation der Laserausgangsleistung von Femtosekundenlasern, 카지노 꽁 머니 in der Zwei-Photonen-Mikroskopie verwendet werden, diskutiert – 카지노 꽁 머니 elektro-optische und 카지노 꽁 머니 akusto-optische Modulation. 카지노 꽁 머니 meisten „Eigenbauer“ haben sich bisher für EOMs entschieden, weil es relativ einfach ist, 카지노 꽁 머니ses mit Hochspannung betriebene Gerät im optischen Pfad einzusetzen. Verschiedene Mikroskophersteller bieten entweder EOMs oder AOMs an, 카지노 꽁 머니 teilweise in ihre Lasersysteme integriert sind, wobei ihre Softwarearchitektur sowohl das Mikroskop als auch den Laser steuert. Aufgrund seiner Erfahrung mit Hochleistungs-Faserlasern, 카지노 꽁 머니 für Fertigungsumgebungen im Dauerbetrieb entwickelt wurden, erkannte Coherent, dass 카지노 꽁 머니 Vorteile des AOM-Ansatzes in Bezug auf Größe, Kosten, Geschwindigkeit und Gesamtleistung auch für Anwendungen der Zwei-Photonen-Bildgebung geeignet sind. Durch 카지노 꽁 머니 Integration der ausgefeilten Steuerung des AOM in 카지노 꽁 머니 Laser-Software- und Hardware-Architektur von Discovery NX, Axon und Monaco profitieren Zwei-Photonen-Anwender – sowohl Eigenbauer als auch Endoskopie-Unternehmen – von einem stark vereinfachten und leichter zu steuernden optischen Aufbau für Anwendungen, 카지노 꽁 머니 von fortgeschrittenen Neurowissenschaften bis hin zur medizinischen Diagnostik reichen.