Summary

共鳴と自発ラマン顕微の蛍光バックグラウンドの除去

Published: May 18, 2011
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Summary

我々は、蛍光信号からのラマン分離する超高速全光スイッチングを使用する複雑な非線形光学系の構築と運用について説明します。このシステムを用いて、我々は、正常にパルスエネルギーと生物学的に安全なままに平均電力を利用したラマン及び蛍光信号を分離することができます。

Abstract

ラマン分光法は、多くの場合、特に生体試料のために、強い蛍光背景に悩まされている。サンプルは、超高速パルスのパルス列で励起されている場合は、時間的スケールピコ秒でのスペクトル重複する信号を分離できるシステムは、後着蛍光光源からのラマン散乱光を到着速やかに分離することができます。ここでは、ラマン及び蛍光信号を分離するために低消費電力光カーゲートの形で全光スイッチングを使用する複雑な非線形光学系の構築と運用について説明します。平均電力と80 MHzの繰り返し周波数の2.4 Wを持つ単一の808nmのレーザーは、ラマン散乱を励起するためにサンプルに送られた404 nmの光の<5 mWに変換される808 nmの光の約200 mWのと、分割されます。残りの未変換の808 nmの光は、それはすべての光シャッターのためのポンプとして機能する非線形媒質に送信されます。シャッターが開き、約5%のピーク効率は、800フェムト秒後終了。このシステムを用いて、我々は、正常にパルスエネルギーと生物学的に安全なままに平均電力を使用して80 MHzの繰り返し率でラマンと蛍光信号を分離することができます。システムは、光パワーの面では容量に余裕がないので、細部のいくつかのデザインと配置​​に関する考慮そのシステムのスループットを最大化を支援する。私達はまた私達のカー媒質内信号とポンプ光の空間的および時間的重なりを得るためのプロトコルだけでなく、スペクトル取得のための詳細なプロトコルを議論する。最後に、我々は時間ゲーティングシステムを使用して強い蛍光の存在下で得られたラマンスペクトルのいくつかの代表的な結果を報告する。

Protocol

1。いくつかの注意は、このシステム内でラマンサンプルを準備して置くことに注意する必要があります。 システムは通常、非常に短い作動距離を持つ非常に高開口数の目標を使用しているため、サンプルはカバースリップ上に配置されます。生物学的サンプルは、典型的にAttofluorセル室(Invitrogen社、カールスバッド、カリフォルニア州)でマウントされている第1の厚さのカバース?…

Discussion

生物医学ラマン分光法の分野は、生物学的診断でいくつかの困難な課題を解決するため、その実証可能性の結果として、過去数年間での関心の高まりを見ている。例えば、ラマンスペクトルは、癌の検出3、4、5、6の診断的価値を有することが示されている。ラマン分光法は、細菌の定量7、8、細菌の薬剤応答9にも使用されています。また、骨の健康10からbiofl…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

この作品は、NSF賞DBI 0852891によって賄われていた。本研究の一部は、協力協定第PHY0120999の下、カリフォルニア、デービスの大学によって管理されるバイオフォトニクス科学技術、指定されたNSF科学技術センターセンターによって資金を供給された。

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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Cite This Article
Smith, Z. J., Knorr, F., Pagba, C. V., Wachsmann-Hogiu, S. Rejection of Fluorescence Background in Resonance and Spontaneous Raman Microspectroscopy. J. Vis. Exp. (51), e2592, doi:10.3791/2592 (2011).

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