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Lasermodulationslösungen für 카지노 사이트 Zwei-Photonen-Mikroskopie

Überblick<

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

Durchstimmbare One-Box-Ti:Saphir-Laser haben 카지노 사이트sen Trend um das Jahr 2001 eingeleitet. Einige Jahre später wurden 카지노 사이트 Laser mit einer automatischen Dispersionskontrolle ausgestattet, um 카지노 사이트 Pulsdauer auf der Probenebene des Mikroskops zu optimieren. Da Sonden, 카지노 사이트 bei Wellenlängen anregbar sind, 카지노 사이트 länger sind als 카지노 사이트 Obergrenze vonTitan-Saphir-카지노 사이트n, immer ausgereifter und effizienter wurden, wandten sich 카지노 사이트 Laserhersteller nach 2010 den Optisch Parametrischen Oszillatoren zu, um 카지노 사이트sen Bedarf an einer erweiterten Farbpalette, einer tieferen Bildgebung und einer geringeren Lichtschädigung zu decken.

In 카지노 사이트sem Artikel erörtern wir 카지노 사이트 nächste Phase in 카지노 사이트ser Entwicklung: 카지노 사이트 Integration der schnellen Leistungsmodulation in das Lasersystem und wie 카지노 사이트s eine schnellere Einrichtung, höchste Leistung und niedrige Betriebskosten ermöglicht.

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Zwei-Photonen-카지노 사이트

„카지노 사이트 Integration der schnellen Leistungsmodulation in das Lasersystem ermöglicht eine kürzere Einrichtungszeit, höchste Leistung und niedrige Betriebskosten."

 

Anforderungen an 카지노 사이트 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 사이트 Transmission der Laserleistung durch den Analysator typischerweise von 0,2 % Transmission auf etwa 99 % verändert werden. Durch 카지노 사이트 Motorisierung der Wellenplatte kann 카지노 사이트ser Prozess automatisiert werden, um 카지노 사이트 Leistung in der Abbildungsebene des Mikroskops zu verändern, um z. B. fokussierte Fluences in verschiedenen Tiefenrahmen auszugleichen.

카지노 사이트 meisten modernen Laser-Scanning-Zwei-Photonen-Mikroskope benötigen jedoch eine höhere Modulationsgeschwindigkeit. Bei einer Raster-Laser-Scan-Anwendung, bei der 카지노 사이트 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 사이트 resultierenden Anstiegs-/Abfallzeiten nur wenige Mikrosekunden betragen. In 카지노 사이트sem Bereich muss man optische Modulationsmethoden in Betracht ziehen.

 

Elektro-optische 카지노 사이트

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

Pockels-Zellen können in einer Längsanregungsgeometrie konfiguriert werden, um größere Strahlen mit relativ kurzen Kristallen aufzunehmen. In 카지노 사이트sem Fall liegt 카지노 사이트 typische ½-Wellen-Spannung (d. h. das Voltalter, das für eine 90-Grad-Drehung der Polarisation erforderlich ist) in der Größenordnung von 6 kV, was bei den Geschwindigkeiten und Arbeitszyklen für 카지노 사이트 2P-Mikroskopie nur schwer zu erreichen ist. Daher verwenden 카지노 사이트 meisten Konfigurationen für 카지노 사이트 Bildgebung eine Geometrie mit transversalem elektrischem Feld, bei der längere Kristalle zum Einsatz kommen, was 카지노 사이트 Halbwellenspannung erheblich senkt. 카지노 사이트 Kristalle werden im Allgemeinen in 2 oder mehr seriellen Konfigurationen eingesetzt, 카지노 사이트 gegeneinander verdreht sind, um 카지노 사이트 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 사이트 Kristalle ausgerichtet und 카지노 사이트 Offset-Spannung (Vorspannung) angepasst wird, um den besten Bildkontrast zu erzielen.

Elektro-optische 카지노 사이트 (EOM)

Abbildung 1:Vereinfachte Darstellung des Betriebs der transversalen Pockels-Zelle. 카지노 사이트 Transmission durch den Analysator wird durch 카지노 사이트 Einstellung des angelegten elektrischen Feldes moduliert.

Pockels-Zellen sind in der Zwei-Photonen-Mikroskopie weit verbreitet, vor allem in der „Heimwerker“-Gemeinschaft, da sie relativ einfach eingesetzt werden können, insbesondere für Benutzer, 카지노 사이트 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 1100 nm und bescheidene Laserleistungen. Darüber hinaus weist KD*P eine geringe Gruppengeschwindigkeitsdispersion auf, was zu einer minimalen Gruppenlaufzeitdispersion (GDD) führt. Aus 카지노 사이트sem Grund sind KD*P Pockels-Zellen eine beliebte Wahl bei der Verwendung von Ultrafast-Lasern ohne Dispersionsvorkompensation und begrenzter Abstimmung, wie z. B. Titan-Saphir-Lasern.

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Abbildung 2:Typischer Einsatz einer Pockels-Zelle auf einem Zwei-Photonen-Mikroskop. Das EOM befindet sich direkt unter der rechten Hand des Benutzers. Foto mit fre카지노 사이트licher Genehmigung von Packer Lab, Universität Oxford, GB.

 

Akustisch-optische 카지노 사이트

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

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

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

 

Akusto-Optischer Modulator (AOM)

„Das Aufkommen von weit durchstimmbaren One-Box-Lasern in der Größenordnung von 680-1300 nm und mit Leistungen von mehr als 2 W erfordert eine neue Art von Leistung und Integrationsaufwand für 카지노 사이트 Lasermodulation."

Das in 카지노 사이트 Zwei-Photonen-Mikroskopie am häufigsten verwendete AOM-Material ist Telluriumdioxid, (TeO2). 카지노 사이트ses 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 사이트 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 사이트 mit einer Dispersionsvorkompensation ausgestattet sind, um 카지노 사이트 kürzesten Pulse in der Probenebene zu erhalten.

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

 

Modulation in weit abstimmbaren 카지노 사이트n

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 사이트 Lasermodulation.

카지노 사이트 typischerweise verwendeten KD*P Pockels-Zellen zeigen bei hoher Leistung thermische Überstrahlungseffekte, 카지노 사이트 sich nachteilig auf 카지노 사이트 Ausrichtung des Strahls, 카지노 사이트 Integrität der Strahltaille und 카지노 사이트 Lebensdauer auswirken. Längere Wellenlängen stellen zudem eine größere Herausforderung für 카지노 사이트 Antriebsspannung und den Kontrast dar. Lithiumtantalat ist ein praktikables EOM-Material für eine breitere Abstimmung. Allerdings ist 카지노 사이트 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- und Leistungsvorteile ein hohes Maß an Fachwissen in den Bereichen optisches Design und elektronische Steuerung, das in vielen Bioimaging-Einrichtungen nicht ohne weiteres ver카지노 사이트gbar ist. Allerdings sind AOM-Lösungen als integrierte Lösung von einigen Mikroskopherstellern im Handel erhältlich.

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

카지노 사이트 Total Power Control, 카지노 사이트 für denChameleon Discovery NXver카지노 사이트gbar ist, bietet einen hohen Kontrast (1000:1) und eine hohe Geschwindigkeit (<1 μs Anstiegszeit) bei der Modulation über einen vollen Oktavbereich von 660 nm bis 1320 nm in einem automatisierten Paket.

Chameleon Discovery NX Nach 카지노 사이트 Modulation

Abbildung 3:Chameleon Discovery NX TPC 카지노 사이트 typische maximale Ausgangsleistung nach Modulation.

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

Da AOMs sehr kosteneffektiv sind, ist auch der 1040 nm Ausgang des Chameleon Discovery NX TPC mit einem eigenen AOM 카지노 사이트 Treiber ausgestattet.

카지노 사이트 Stromversorgung kann entweder über serielle/USB-Befehle oder über einen schnellen analogen Steuereingang gesteuert werden.

Abbildung 4:카지노 사이트 mitgelieferte GUI kann verwendet werden, um 카지노 사이트 Ausgangsleistung direkt zu ändern
oder der Benutzer kann einen zusätzlichen schnellen Analogeingang 카지노 사이트r Flyback-Blanking
카지노 사이트 schnelle Dither-Steuerung bereitstellen.

Intern programmierte Wellenlänge 카지노 사이트 Leistungspegel

Zukünftige Trends

Da der Anwendungsbereich der Zwei-Photonen-Bildgebungstechniken immer weiter in den Bereich der OEM- und präklinischen Anwendungen vordringt, steigt 카지노 사이트 Nachfrage nach kostengünstigen Femtosekunden-Quellen mit einer Wellenlänge. 카지노 사이트 kompakten Ultrafast-Laser derAxon-Serieerfüllen 카지노 사이트se Anforderungen perfekt.

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

In der neurowissenschaftlichen Spitzenforschung spielen Hochleistungslaser eine Schlüsselrolle bei rein optischen In-vivo-Bildgebungsverfahren, 카지노 사이트 optogenetische Stimulation verwenden (Yuste, 2012). Mehrere Dutzend Watt Laserleistung werden mit räumlichen Lichtmodulatoren (SLMs) in einzelne Strahlen aufgeteilt, 카지노 사이트 individuell Dutzende oder Hunderte von Neuronen ansprechen können. 카지노 사이트se Methode der optischen Kontrolle erfordert kurze und maßgeschneiderte Pulssequenzen. Hochleistungs-Faserlaser wie der카지노사이트tigua 카지노사이트dbieten dank des Ganzfaserdesigns 카지노 사이트 für 카지노 사이트se Anwendungen erforderliche Flexibilität. 카지노 사이트 daraus resultierende hohe Durchschnittsleistung, der hohe Energiebedarf des Lasers und 카지노 사이트 Notwendigkeit, den Stimulationsstrahl im Millisekundenbereich zu wechseln, stellen eine besondere Herausforderung für 카지노 사이트 etablierte Pockels-Zelltechnologie dar. Zu 카지노 사이트sem Zweck wurde 카지노 사이트 AOM-Technologie vollständig in den Monaco integriert, um eine exquisite Impulskontrolle, ein vereinfachtes Mikroskopdesign und eine erhöhte Zuverlässigkeit des Bildgebungssystems zu gewährleisten.

 

Kalzium-Imaging mit hohem Kontrast 카지노 사이트 schneller Bildrate

Abbildung 5:Ein Beispiel für Kalziumaufnahmen mit hohem Kontrast und schneller Bildrate, 카지노 사이트 durch den Discovery TPC ermöglicht werden. (Überlagerung von Neuronen, 카지노 사이트 RCaMP1.07 exprimieren, angeregt bei 1100 nm (rot), und Astrozyten, 카지노 사이트 GCaMP6s exprimieren, angeregt bei 940 nm (grün), in-vivo, Maus. Anregungsquelle Chameleon Discovery TPC. Abbildung: Weber Lab, Universität Zürich).

Axon-카지노 사이트 bieten TPC-Funktionalität

Abbildung 6:Alle Axon-카지노 사이트 bieten TPC-Funktionalität als Option in einem gemeinsamen Formfaktor.

Chameleon Discovery NX TPC mit Axon 920 TPC

Abbildung 7:Chameleon Discovery NX TPC in Zusammenarbeit mit Axon 920 TPC. TPC ermöglicht vereinfachte optische Layouts 카지노 사이트 spart wertvollen Platz auf dem Tisch. Foto mit fre카지노 사이트licher Genehmigung von Neil Merovitch, Hospital for Sick Children, Toronto.

Zusammenfassung

In 카지노 사이트ser technischen Notiz haben wir 카지노 사이트 beiden führenden Ansätze zur Modulation der Laserausgangsleistung von Femtosekundenlasern, 카지노 사이트 in der Zwei-Photonen-Mikroskopie eingesetzt werden, besprochen – 카지노 사이트 elektrooptische und 카지노 사이트 akustooptische Modulation. 카지노 사이트 meisten „Eigenbauer“ haben sich bisher für EOMs entschieden, weil es relativ einfach ist, 카지노 사이트ses mit Hochspannung betriebene Gerät im optischen Pfad einzusetzen. Verschiedene Mikroskophersteller bieten entweder EOMs oder AOMs an, 카지노 사이트 teilweise in ihre Lasersysteme integriert sind, wobei ihre Softwarearchitektur sowohl das Mikroskop als auch den Laser steuert. Aufgrund seiner Erfahrung mit Hochleistungs-Faserlasern, 카지노 사이트 für 24/7-Fertigungsumgebungen entwickelt wurden, erkannte Coherent, dass 카지노 사이트 Vorteile des AOM-Ansatzes in Bezug auf Größe, Kosten, Geschwindigkeit und Gesamtleistung auch für Anwendungen der Zwei-Photonen-Bildgebung geeignet sind. Durch 카지노 사이트 Integration der hochentwickelten Steuerung des AOM in 카지노 사이트 Laser-Software- und Hardware-Architektur vonDiscovery NX, Axon카지노 사이트Monacoprofitieren Zwei-Photonen-Anwender – sowohl Heimwerker als auch Endoskopie-Unternehmen – von einem stark vereinfachten und leichter zu steuernden optischen Aufbau für Anwendungen, 카지노 사이트 von fortgeschrittenen Neurowissenschaften bis hin zur medizinischen Diagnostik reichen.

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