多光子顕微鏡イメージング技術: 偏光-分解第二高調波発生顕微鏡-とその画像処理
非線形光学顕微鏡では、内因性繊維構造の観察に第二高調波発生 (SHG) イメージングが一般的に使用されます。SHG の強度は、入射ビームの偏光方向とターゲット分子の配向軸の間の相対角度に大きく依存します。したがって、偏光ベースの SHG イメージング (P- SHG) では、SHG 信号強度と入射ビームの偏光状態の間の関数関係を解析することで、ターゲット分子の構造情報を取得できます。現在、医学および生物学的分析の重要なツールとして使用されています。
シンプルな SHG 画像は、従来の 2 光子励起蛍光顕微鏡 (TPM) を通じて取得できます。-ほとんどの TPM システムは依然として、移動ミラーに基づくシングル ビーム スキャン方式を使用しており、その時間分解能はミラーの物理的な移動速度に依存します。より高速なイメージングを実現するために、TPM システムはマルチビーム走査方式 (図 1A) を採用することもできます。その 1 つは回転ディスク走査ユニットを使用することです。このユニットは同軸マイクロレンズ ターンテーブルとピンホール ターンテーブルで構成されており、各ターンテーブルのマイクロ レンズとピンホールは 1 対 1 に対応しています。--
レーザーがマイクロ レンズ ターンテーブルを通過すると、波面が複数のマイクロ レンズを覆います。異なるマイクロレンズは、波面の異なる部分を異なる位置に集束させ、対応するピンホールを通過して、複数のマイクロビームを形成します。サンプルに当たるこれらのマイクロビームは、複数の信号を同時に励起することができます。これらの信号は顕微鏡システムに沿って戻り、再びピンホールを通過し、最終的に 2 つのターンテーブル間のダイクロイック ミラーによって反射されて検出デバイスに入ります。しかし、光源として一般的に使用されるモード-ロックチタンサファイアレーザーはエネルギーが不十分であるため、励起ビームの数が制限され、回転走査ユニットを使用するTPM（TPM-SD）の有効視野（FOV）が小さくなります。
後藤愛 ほかTPM-SD システムを使用して、広い視野 (FOV) を備えた高速 P-SHG イメージングを実現することを目的としています。したがって、より高いピークパワーを備えた Yb ベースのレーザー光源が TPM- SD システムに導入されました。
これは、彼らが開発した TPM-SD システムの概略図です。システムの光源は Yb ベースのレーザーで、中心波長 1042 nm、平均出力 4 W、パルス幅 300 fs、繰り返し率 10 MHz のフェムト秒パルスを生成します。このシステムは、まず 1/2 波長板と Glan レーザー偏光子を介してレーザー出力を調整し、次にビームエキスパンダーを介してビームを拡大します。拡大されたビームはターンテーブルスキャニングユニットに導入され、スキャニングユニットから出た複数のマイクロビームが水浸対物レンズを通してサンプルの複数の点に焦点を合わせます。対物レンズでの光ビームの偏光状態を調整するために、励起ビームの光路上に 1/2 波長板と 1/4 波長板が配置されます。
