DCS-120 MP 多光子 FLIM 系统

DCS-120 MP 多光子 FLIM 系统专业产品介绍

产品概述

Becker & Hickl 推出的 DCS-120 MP 多光子 FLIM 系统是一套完整的多光子激光扫描荧光寿命成像显微镜系统，采用飞秒激光脉冲多光子激发、振镜快速扫描、非扫描检测（NDD）以及 bh 的多维 TCSPC 技术进行荧光寿命成像。该系统以前所未有的时间分辨率、前所未有的重现性、高空间分辨率、高灵敏度和接近理想的光子效率记录荧光寿命图像。对荧光寿命的检测可低至 10 ps，衰变数据可解析为宽度低至 203 fs 的 4096 个时间通道，像素格式可增至 2048 × 2048。系统包含显微镜和激光器，同时也可作为现有传统显微镜的多光子 FLIM 升级方案，并支持组合式多光子/共焦系统的配置。

系统兼容性与功能特性

DCS-120 MP 系统可用于尼康、蔡司和奥林巴斯的倒置显微镜。为了利用多光子激发的高穿透深度，该系统采用了非扫描检测方式。由于其光束扫描速度快、灵敏度高，DCS-120 系统可用于活细胞成像。系统功能包括在两个完全平行的波长通道中同时记录 FLIM 或稳态荧光图像、激光波长复用、时间序列 FLIM、时间序列记录、Z-Stack FLIM、磷光寿命成像（PLIM）、荧光寿命瞬时扫描（FLITS）和 FCS 记录。应用重点是荧光团与其分子环境相互作用而产生的寿命变化，典型应用包括离子浓度测量、FRET 实验、代谢成像、快速生理效应成像和植物生理学。

激发源配置

DCS-120 MP 多光子荧光成像系统可配备钛蓝宝石激光器和飞秒光纤激光器两种版本。钛蓝宝石激光器系统具有可调谐性和高激光功率的优点，高功率允许使用 AOM（声光调制器）进行软件控制的强度调节、快速光束消隐和像素同步开/关调制，以同时进行 FLIM/PLIM 操作。光纤激光系统结构紧凑，易于使用，几乎无需维护，波长固定为 780 nm。大多数荧光团的双光子吸收带都很宽，足以在此波长下激发，且 780 nm 是激发 NADH 的最佳波长，因此光纤激光系统几乎是理想的多光子代谢-荧光成像系统。激发波长范围通常从 650 nm 到 1200 nm，激光控制集成在系统软件中。

系统原理与操作模式

系统基于快速振镜激光扫描激发、非扫描检测（NDD）和 bh 的多维 TCSPC FLIM 技术。激发采用 fs 脉冲激光，支持自由光束或光纤耦合输入，扫描速率可低至约 1 μs/pixel。系统支持的操作模式涵盖两个（多）光谱或偏振通道、时间序列、Z-堆栈、马赛克（X、Y、Z、时间）、激发波长多路复用、FLITS（荧光寿命-瞬态扫描）、与 FLIM 同时进行的 PLIM（磷光寿命成像）、光子相关（FCS、FCCS、门控 FCS），以及单点荧光和磷光衰减测量。

扫描头与光学系统

扫描头采用快速振镜激光扫描激发光学原理，配备两个独立输入，支持光纤耦合或自由光束方式。光学激光功率控制通过连续 ND 滤光片轮实现。激光输入要求为准直自由光束，或带 12 mm 直径准直器的光纤耦合光束，光束直径为 1 至 2 mm。扫描头通过适配器连接显微镜左侧端口或顶部端口。系统提供两个非扫描检测通道，通过二向色或偏振分光镜进行通道分离。

扫描控制

扫描控制由硬件执行精确激光扫描，快速回扫实现快速采集。帧尺寸范围为帧扫描 16 × 16 至 4096 × 4096 像素，行扫描 16 至 4096 像素。X 扫描支持连续扫描或逐个像素扫描，Y 扫描为逐行扫描。系统支持软件控制带有模拟调制输入的激光器或控制单独的 AOM。激光复用支持帧、行、像素和像素内级别，需要软件控制激光功率。光束消隐在飞返期间和扫描停止时执行，同样需要软件控制激光功率。帧频和扫描速度可自动选择最快速率或手动选择，并提供交互式扫描区域选择、硬件缩放与偏移、快速预览功能以及交互式测量点选择的光束驻留功能。

TCSPC 系统配置

系统可选配两种 TCSPC/FLIM 模块。SP### DCS-120 MP 多光子 FLIM 系统专业产品介绍

产品概述

Becker & Hickl 推出的 DCS-120 MP 多光子 FLIM 系统是一套完整的多光子激光扫描荧光寿命成像显微镜系统，采用飞秒激光脉冲多光子激发、振镜快速扫描、非扫描检测以及 bh 的多维 TCSPC 技术进行荧光寿命成像。该系统以前所未有的时间分辨率、前所未有的重现性、高空间分辨率、高灵敏度和接近理想的光子效率记录荧光寿命图像。对荧光寿命的检测可低至 10 ps，衰变数据可解析为宽度低至 203 fs 的 4096 个时间通道，像素格式可增至 2048 × 2048。系统包含显微镜和激光器，也可用于将现有的传统显微镜转换为全功能的多光子激光扫描显微镜。

系统配置与激光器选择

DCS-120 MP 多光子荧光成像系统可配备钛蓝宝石激光器和飞秒光纤激光器两种版本。钛蓝宝石激光器系统具有可调谐性和高激光功率的优点，高功率允许使用 AOM（声光调制器）进行软件控制的强度调节、快速光束消隐和像素同步开/关调制，以同时进行 FLIM / PLIM。光纤激光系统结构紧凑，易于使用，几乎无需维护，缺点是波长固定为 780 nm。不过，大多数荧光团的双光子吸收带都很宽，足以在此波长下激发它们，且 780 nm 也是激发 NADH 的最佳波长，因此光纤激光系统几乎是理想的多光子代谢-荧光成像系统。

为了利用多光子激发的高穿透深度，DCS-120 MP 采用了非扫描检测。系统可用于尼康、蔡司和奥林巴斯的倒置显微镜。由于其光束扫描速度快、灵敏度高，DCS-120 系统可用于活细胞成像。

系统功能与典型应用

DCS-120 的功能包括在两个完全平行的波长通道中同时记录 FLIM 或稳态荧光图像、激光波长复用、时间序列 FLIM、时间序列记录、Z-Stack FLIM、磷光寿命成像（PLIM）、荧光寿命瞬时扫描（FLITS）和 FCS 记录。应用重点是荧光团与其分子环境相互作用而产生的寿命变化，典型应用包括离子浓度测量、FRET 实验、代谢成像、快速生理效应成像和植物生理学。

系统原理与操作模式

系统基于快速振镜激光扫描激发、非扫描检测（NDD）和 bh 的多维 TCSPC FLIM 技术。激发采用飞秒脉冲激光器，自由光束或光纤耦合输入，扫描速率可低至约 1 μs/pixel。系统支持的操作模式涵盖两个（多）光谱或偏振通道、时间序列、Z-堆栈、马赛克（X、Y、Z、时间）、激发波长多路复用、FLITS（荧光寿命-瞬态扫描）、与 FLIM 同时进行的 PLIM（磷光寿命成像）、光子相关（FCS、FCCS、门控 FCS），以及单点荧光和磷光衰减测量。

扫描头与光学系统

扫描头采用快速振镜激光扫描激发原理，配备两个独立输入，支持光纤耦合或自由光束。光学激光功率控制通过连续 ND 滤光片轮实现。激光输入要求为准直自由光束，或带 12 mm 直径准直器的光纤耦合光束，光束直径为 1 至 2 mm。扫描头通过适配器连接显微镜左侧端口或顶部端口。

扫描控制

扫描控制由硬件执行精确激光扫描，快速回扫实现快速采集。帧尺寸范围为帧扫描 16 × 16 至 4096 × 4096 像素，行扫描 16 至 4096 像素。X 扫描支持连续扫描或逐个像素扫描，Y 扫描为逐行扫描。系统支持软件控制带有模拟调制输入的激光器或控制单独的 AOM。激光复用支持帧、行、像素和像素内级别，需要软件控制激光功率。光束消隐在飞返期间和扫描停止时执行，需要软件控制激光功率。帧频和扫描速度可自动选择最快速率或手动选择，并提供交互式扫描区域选择、硬件缩放与偏移、快速预览功能以及交互式测量点选择的光束驻留功能。

TCSPC 系统配置

系统可选配两种 TCSPC/FLIM 模块。SPC-180NX 模块提供典型值 2 个、最多 4 个并行 TCSPC/FLIM 通道，电气时间分辨率为 1.6 ps RMS / 3.5 ps FWHM，定时精度为 1.1 ps，最小时间通道宽度为 405 fs，饱和计数率为 12 MHz。SPC-QC-104 模块提供典型值 2 个、最多 3 个并行通道，电气时间分辨率为 16 ps RMS / 小于 39 ps FWHM，定时精度为 11 ps，最小时间通道宽度为 4 ps，饱和计数率为 40 MHz（活动通道共享）。激光复用同步最多支持 4 个激光波长，多波长数据可通过路由功能在 16 个通道中同时记录。实验触发功能采用 TTL，用于 Z-Stack FLIM 和显微镜控制的时间序列。TCSPC 系统的操作模式包括硬件预分析成像、光子事件流（FIFO）成像、相关点测量与长时标强度（MCS）、马赛克成像、时间序列成像、多探测器操作、激光多路复用操作、循环和重复功能以及自动保存功能。

软件与数据分析

数据采集软件为 bh SPCM，并配备用于集成外部设备的 bh LabVIEW，扫描仪控制软件集成在 SPCM 中。系统支持 Windows 10/11 64 位操作系统，并配备集成式电动样品台。数据分析由 bh SPCImage NG 执行，该软件是时域分析和相位分析的结合，通过在 GPU 上运行计算，几秒钟内即可得到结果。其他功能包括通过相位图或二维直方图进行图像分割，以及系统 IRF 自动建模，因此无需通过记录实际 IRF 进行重复校准。函数模型包括 IRF 卷积单、双或三分量指数衰变、可选择考虑不完全衰减以及偏移分量模型，采用 MLE（最大似然估计）拟合衰减曲线。

激发源与探测器选项

多光子 FLIM 采用自由光束或光纤耦合飞秒脉冲激光器，支持单一波长或可调波长配置。可选配置为共焦 FLIM，系统中可耦合一个额外的 BDS-SM ps 二极管激光器。

NDD 探测器直接耦合到显微镜后端口，可选共焦检测器直接耦合到扫描头。标准配置为 HPM-100-40 混合探测器，带 GaAsP 阴极，250 至 720 nm，最适合与 ns 寿命染料一起使用。可选 HPM-100-06 检测器，FWHM IRF 宽度小于 20 ps，波长 220 至 650 nm，最适合用于 ps 寿命自发荧光研究。可选 HPM-100-50 检测器，波长 400 至 900 nm，最适合长波长荧光研究。另可选配 MW-FLIM GaAsP 多波长探测器。

技术原理：多光子激发与优势

多光子激发利用两个或多个激发光的光子来激发一个荧光光子。使用飞秒脉冲并通过高数值孔径显微镜物镜聚焦，可实现极高的空间和时间功率密度——脉冲持续时间为 100 fs，重复频率为 80 MHz，通过 NA = 1.3 的镜头聚焦，不超过 5 mW 即可获得大多数荧光染料的明亮荧光。要获得可见光区域的荧光，激光波长必须在近红外区域，钛蓝宝石激光器、OPO 和飞秒光纤激光器可用于产生所需的激发波长。

与单光子激发相比，多光子激发具有多项优势。首先，样品在激发波长处的吸收率较低，散射系数也低于可见光或紫外线波长，因此双光子激发比单光子激发更深入组织。其次，激发被限制在功率密度较高的焦点体积内，在扫描系统中自动意味着激发被限制在焦平面内，无需共焦针孔来阻挡焦平面以外的光线，多光子激发本质上提供了光学切片能力。第三，来自深焦平面的可见光在流出样品的过程中会发生大量散射，但这种光无法准直，因此无法聚焦到共聚焦针孔中。多光子激发不会激发焦平面外的荧光，使得检测样品内部的散射光成为可能——光线可以直接从显微镜镜头后方转向探测器，通过投射显微镜镜头的图像，散射光子的大部分会被传送到检测器，这一原理被称为非扫描探测。

与 bh TCSPC FLIM 系统结合使用的第四项优势是极高的时间分辨率。激发脉冲具有飞秒脉冲宽度，因此 FLIM 系统的仪器响应函数不会因激发脉冲而变宽。利用快速混合探测器，IRF 宽度可低至 20 ps FWHM，直接记录超快荧光衰减现象的能力为 FLIM 应用开辟了一个全新的领域。