Rejet de fond de fluorescence de résonance et spontanée microspectroscopie Raman
Summary
Nous discutons de la construction et l'exploitation d'un système optique complexe non linéaire qui utilise ultrarapide tout-optiques de commutation pour isoler Raman de signaux de fluorescence. Grâce à ce système, nous sommes en mesure de séparer les signaux succès Raman et de fluorescence en utilisant des énergies d'impulsion et de puissances moyennes qui restent biologiquement sûrs.
Abstract
Spectroscopie Raman est souvent en proie à un fond fluorescent intense, surtout pour les échantillons biologiques. Si un échantillon est excité par un train d'impulsions ultra-rapides, un système qui peut séparer temporairement spectralement chevauchement des signaux sur une échelle de temps picoseconde permet d'isoler rapidement arriver Raman de la lumière diffusée à partir de fin-lumière de fluorescence qui arrivent. Ici, nous discutons de la construction et l'exploitation d'un système optique complexe non linéaire qui utilise tout-optiques de commutation sous la forme d'un portail de faible puissance Kerr optique d'isoler les signaux Raman et de fluorescence. Une seule 808 nm laser avec 2,4 W de puissance moyenne et de 80 MHz taux de répétition est divisée, avec environ 200 mW de lumière 808 nm étant converti en <5 mW de 404 nm de lumière envoyée sur l'échantillon pour exciter la diffusion Raman. Le reste de lumière inconvertis 808 nm est ensuite envoyé à un milieu non linéaire où il agit comme la pompe pour l'obturateur tout-optique. L'obturateur s'ouvre et se ferme en 800 fs avec une efficacité maximale d'environ 5%. Grâce à ce système, nous sommes en mesure de séparer les signaux succès Raman et de fluorescence à un taux de répétition de 80 MHz en utilisant des énergies d'impulsion et de puissances moyennes qui restent biologiquement sûrs. Parce que le système n'a pas de capacité de réserve en termes de puissance optique, nous détaillons quelques considérations de conception et de l'alignement que l'aide à maximiser le débit du système. Nous discutons également de notre protocole pour l'obtention du chevauchement spatial et temporel du signal et des poutres de pompe dans le milieu Kerr, ainsi que d'un protocole détaillé pour l'acquisition spectrale. Enfin, nous rapportons un des résultats représentatifs de quelques spectres Raman, obtenu en présence d'une forte fluorescence à l'aide de notre temps de déclenchement du système.
Protocol
Discussion
Le domaine de la spectroscopie Raman biomédicale a constaté un intérêt croissant au cours des dernières années en raison de son potentiel démontré pour résoudre plusieurs défis difficiles dans le diagnostic biologique. Par exemple, les spectres Raman ont été montré pour avoir une valeur diagnostique dans le cancer de détection 3, 4, 5, 6. La spectroscopie Raman a également été utilisée dans la quantification bactérienne 7, 8 et 9 réponse aux médicaments bactérienne….
Offenlegungen
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Ce travail a été financé par la NSF prix DBI 0852891. Une partie de ce travail a également été financée par le Centre pour la science et la technologie biophotonique, un désigné NSF Science et Technology Center géré par l'Université de Californie, Davis, sous l'accord de coopération n ° PHY0120999.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
|---|---|---|---|
| Lenses | ThorLabs | Various | All lenses coated to have maximum transmission losses of 1% each |
| Tunable Ti:Sapph laser | Coherent | Chameleon | 30 nJ, 200 fs, 80 MHz |
| 40X oil immersion objective | Olympus | UApo/340 | NA = 1.35 |
| Inverted microscope | Olympus | IX-71 | Modified to remove all lenses in side port |
| Half wave plate | Thorlabs | AHWP05M-600 | |
| Glan-Thompson polarizer | Thorlabs | GTH10M | ˜10% transmission loss |
| Spectrometer | PI Acton | SP2300i | |
| CCD | PI Acton | Pixis 100B | |
| Mathmatical software | The MathWorks | MATLAB | version 2008a |
| Faraday isolator | EOT | BB8-5I | |
| Piezo-electric mirror | Newport | AG-M100 | |
| BBO crystal | CASIX | custom | 1 mm thickness |
| Bandpass filter 1 | Andover | 008FC14 | 808 ± 0.4 nm |
| Dichroic mirror | Semrock | FF662-FDI01 | band edge at 662 nm |
| Long-pass filter | Semrock | BLP01-405R | band edge at 417 nm |
| Bandpass filter 2 | Semrock | FF02-447/60 | 417-447 nm |
| CS2 | Sigma-Aldrich | 335266 | 99% purity |
| Coumarin 30 | Sigma-Aldrich | 546127 | 99% purity |
| Immersion oil | Cargille | 16242 | Type DF |
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