DCS-120 MACRO FLIM 系统

DCS-120 MACRO FLIM 系统专业产品介绍

产品概述

Becker & Hickl 推出的 DCS-120 MACRO 系统是专为宏观物体设计的共焦荧光寿命成像系统，能够直接在扫描仪焦平面内对物体进行共焦扫描成像。该系统可对直径达 15 mm 的物体进行成像，空间分辨率约为 25 μm。与 DCS-120 共焦 FLIM 系统一样，DCS-120 MACRO 使用 ps 二极管激光器激发、振镜快速扫描、共焦检测和 bh 的多维 TCSPC 技术进行 FLIM 记录，以高时间分辨率、高空间分辨率和高灵敏度记录荧光寿命图像。该系统具有快速光束扫描和高灵敏度的特点，可用于活体成像，并提供紫外线增强光学器件。

系统配置与激光器激发

DCS-120 MACRO 系统配备一个或两个 BDL-SMN 或 BDS-SM ps 二极管激光器，可用波长范围为 375 nm 至 785 nm，重复率为 20、50、80 MHz 和 CW，脉冲宽度为 40 ps 至 100 ps。此外，可通过带 AOTF 的超连续激光器实现可调激发。系统提供宽带版本，与可调谐激光器兼容。电子针孔对准功能进一步提升了系统的易用性。系统标准探测器为两个 HPM-100-40 GaAsP 混合探测器，可选配 HPM-100-06 混合探测器（IRF 宽度小于 20 ps FWHM）、HPM-100-50 混合探测器（适用于近红外 FLIM）以及 MW-FLIM GaAsP 多波长探测器。

系统功能与典型应用

DCS-120 MACRO 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（可选配外部样品移动硬件）、磷光寿命成像（PLIM）和荧光寿命瞬态扫描（FLITS）记录。系统支持百万像素 FLIM，高达 2048 × 2048 像素，256 个时间通道，以及同步 FLIM/PLIM。可选配通过电动样品台进行空间镶嵌 FLIM。应用重点是荧光团与其分子环境的相互作用引起的寿命变化，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、去扫描共焦检测（DC）和 bh 的多维 TCSPC FLIM 技术。激发采用 ps 脉冲激光器，经光纤耦合输入，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（可选配外部样品移动硬件）、马赛克（x,y,z,时间，可选配外部样品移动硬件）、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），以及单点荧光和磷光衰减测量。卓越的时间分辨率体现在电 IRF 宽度为 3.5 ps FWHM，时间通道宽度低至 405 fs。

扫描头与光学系统

扫描头采用快速振镜激光扫描原理，配备两个独立的光纤耦合激光输入。激光输入要求为光纤耦合，带直径为 12 mm 的准直器。光学激光功率控制通过连续 ND 滤光片轮实现，激光功率调节通过中性密度滤光片轮连续可变。探测器提供两个直接连接输出。主分光镜采用无需对准的可交换式分色镜，提供长通、多波段、宽波段和多光子选项。二级分光镜轮内含三个二向色分光镜、偏振分光镜，支持 100% 到通道 1 或 100% 到通道 2 的配置。每个通道设有独立的针孔轮，针孔对准通过电子方式经由压电微动平台实现，提供 11 个针孔从约 0.5 到 10 AU 的尺寸选择。每个通道串联两个滤波器滑块用于发射滤波。扫描区域直径可达 15 mm。

扫描控制

扫描控制由硬件执行精密激光扫描，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。激光多路复用支持帧、行、像素和像素内级别，需要软件控制激光功率。光束消隐在回扫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，用于根据外部信号启动实验。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、用于相关性与长时间尺度强度（MCS）的点测量、马赛克成像（可选配外部样品移动硬件）、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。数据分析由 bh SPCImage NG 软件执行，采用 MLE 拟合（GPU 辅助处理）原理。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。IRF 建模支持拟合衰变数据的合成 IRF 函数、从数据中自动提取 IRF 或测量 IRF。

技术原理

DCS-120 MACRO 系统直接在 DCS-120 共焦扫描头的主像平面上扫描宏观样品。两束不同波长的激光通过单模光纤注入扫描仪，组合激光束由两个快速移动的振镜扫描。扫描透镜将激光束聚焦到扫描仪前方的一个图像平面上，在扫描物体时该平面与样品表面重合。当振镜改变光束角度时，激光焦点在样品上扫描。样品中激发的荧光被扫描透镜准直后，由振镜去扫描，并通过主二向分光镜与激发光分离。荧光光束进一步被分成两个光谱或偏振分量，并聚焦到针孔中。通过针孔的光被送入 HPM-100-40 或 HPM-100-06 混合探测器。

在最大扫描振幅（最小变焦）下，系统扫描的图像区域约为 15 × 15 mm，空间分辨率约为 20 μm。为了充分利用扫描仪的分辨率，FLIM 数据的记录像素可达 2048 × 2048，时间通道的数量可从 64 到 4096 之间选择，推荐选择 1024。

FLIM 数据采集采用 bh 的多维 TCSPC 流程，基于单个荧光光子的检测、激光脉冲周期内光子时间的确定、光子检测时激光束在扫描区域内的位置，以及扫描坐标和激光脉冲周期内时间的三维光子分布。