Verwerping van Fluorescentie Achtergrond in Resonance en spontane Raman Microspectroscopie

Summary

We bespreken de bouw en exploitatie van een complex niet-lineaire optische systeem dat ultrasnelle all-optisch schakelen gebruikt om te isoleren Raman van fluorescentie-signalen. Met behulp van dit systeem zijn wij in staat om succesvol scheiden Raman en fluorescentie-signalen gebruik te maken van puls energie en de gemiddelde krachten die blijven biologisch veilig.

Abstract

Raman spectroscopie wordt vaak geplaagd door een sterke fluorescerende achtergrond, in het bijzonder voor biologische monsters. Als een monster wordt opgewekt met een trein van ultrasnelle pulsen, een systeem dat tijdelijk kan spectraal aparte overlappende signalen op een picoseconde tijdschaal kan isoleren tijdig aankomen Raman verstrooide licht van de late aankomst fluorescentie licht. Hier bespreken we de bouw en exploitatie van een complex niet-lineaire optische systeem dat alle-optisch schakelen gebruikt in de vorm van een low-power optische Kerr gate te isoleren Raman en fluorescentie-signalen. Een enkele 808 nm laser met 2,4 W van de gemiddelde vermogen en 80 MHz herhalingsfrequentie is gesplitst, met ongeveer 200 mW van 808 nm licht wordt omgezet tot <5 mW van 404 nm licht naar het monster te Raman verstrooiing te wekken. De resterende onbekeerde 808 nm licht wordt vervolgens verstuurd naar een niet-lineaire medium waar het fungeert als de pomp voor de all-optische sluiter. De sluiter opent en sluit in 800 fs met een maximale efficiëntie van ongeveer 5%. Met behulp van dit systeem zijn wij in staat om succesvol Raman en fluorescentie-signalen gescheiden op een 80 MHz herhalingsfrequentie met behulp van pulse energieën en krachten die de gemiddelde blijven biologisch veilig. Omdat het systeem geen extra capaciteit in termen van optische macht heeft, hebben we een aantal detail ontwerpen en de afstemming overwegingen die helpen bij het maximaliseren van de productiviteit van het systeem. We bespreken ook ons ​​protocol voor het verkrijgen van de ruimtelijke en temporele overlap van het signaal en de pomp balken in het Kerr medium, evenals een gedetailleerd protocol voor de spectrale acquisitie. Tot slot melden wij een enkele representatieve resultaten van Raman-spectra verkregen in de aanwezigheid van sterke fluorescentie met behulp van onze tijd-gating systeem.

Protocol

1. Enige zorg moeten worden genomen in de voorbereiding en het plaatsen van een Raman monster in dit systeem. Omdat het systeem meestal maakt gebruik van een zeer hoge numerieke apertuur doelstellingen met zeer korte werkafstanden worden de monsters die op een dekglaasje aan. Biologische monsters zijn meestal geplaatst op een nummer een dikte van dekglaasje gemonteerd in een Attofluor cel kamer (Invitrogen, Carlsbad, CA). Vloeibare monsters, met name die giftig voor de mens, worden geplaatst in een …

Discussion

Het gebied van biomedische Raman spectroscopie heeft gezien toenemende belangstelling in de afgelopen jaren als gevolg van de bewezen potentieel voor het oplossen van een aantal moeilijke uitdagingen in de biologische diagnostiek. Bijvoorbeeld, hebben Raman spectra is aangetoond dat diagnostische waarde hebben in de opsporing ^{3, 4, 5, 6.} Raman spectroscopie is ook gebruikt bij bacteriële kwantificatie ^{7, 8} en bacteriële drug reactie ^9. Het heeft ook te vinden toepassing in een breed sc…

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