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文档简介

1、1相干反斯托克斯拉曼成像(CARS) CARS原理2CARS过程是一个四波混频的非线性光学过程，在这一过程中包含特定的拉曼活性分子的振动模式与导致分子系统中基态至激发态振动跃迁的入射光场相互作用的过程。(a)表示拉曼共振和非共振单光子增强对CARS过程的贡献，(b)表示拉曼共振和非共振双光子增强对CARS过程的贡献。CARS原理3CARS原理45CARS显微成像技术利用待测样品分子所固有的分子振动光谱信号作为显微成像的对比度，能够在无需引入外源标记的条件下快速获取分子的空间分布图像以及分子之间相互作用的功能信息。CARS信号强度高，具有强的方向性，另一方面，CARS信号的波长相对于激发光蓝移，

2、因此CARS显微成像技术能够在高荧光背景条件下工作，并具有较高的探测灵敏度。通常CARS显微成像技术使用高峰值功率、高重复频率的近红外波长的脉冲激光作为激发光，生物样品的吸收和散射小，减小了光致损伤，同时能够穿透较厚的生物样品获取其内部结构的三维层析图像。CARS原理6在生物样品中，样品所处的液体环境产生的非共振背景噪声常常淹没样品产生的较弱的CARS信号。因此，抑制来自待测样品自身的和其所处溶液环境的非共振背景噪声是提高CARS显微成像技术光谱选择性、探测灵敏度、时间和空间分辨率的关键。为实现这一目标，结合不同的CARS显微成像方法，提出了众多抑制非共振背景噪声的方案，如偏振探测、时间分辨探

3、测、相位控制和整形及外差干涉方法等。非共振背景噪声的抑制78910CARS显微成像系统利用高灵敏度探测器在远场收集CARS信号，则探测位置上的强度可以表示为：CARS显微成像技术的实现11图中P为偏振片；OL为物镜；S为样品；F为滤波片；D为双色镜。CARS显微成像技术的实现前向探测CARS显微镜，能够以较小的光功率激发待测样品，产生较强的CARS信号。但是这种方式受到来自溶剂的和样品自身较强的非共振背景噪声的干扰，因此，F-CARS适用于获取能够产生较大共振信号的特定分子振动图像。图(b)和(c)所示的背向探测CARS和相向激发CARS显微镜在光路中引入了相位失配量，因此可以有效地减少非共振背景噪声的干扰，大大改善了图像的对比度。12相干反斯托克斯拉曼散射(CARS)显微光谱仪13基于强度传输方程的相位恢复算法波传播示意图如图所示。通过试片后的平面波(plane wave)，传播方向会发生改变，也就是相位发生了改变，在成像平面上呈现出强度增强与减弱的分布。在不同的成像平面图像强度变化的关系中，包含了通过试片后平面波所改变的相位信息，而TIE就是描述强度分布与相位分布之间

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