イメージング&分光学

従来の固体結晶レーザ(例えば、チタン・サファイアレーザ)を用いてラボ実験でのこの種の応用の実証が行われてきましたが、レーザのサイズや動作条件の制約のため、一般の患者にとって有益になり得る臨床環境でこの技術を利用することが難しくなっていました。
IMRAの堅牢で信頼性の高いフェムト秒ファイバーレーザ は、実際の環境における超短パルスレーザ技術の使用を可能にします。

フェムト秒レーザが提供する極めて短いパルス幅と高い光強度は、独自のイメージングや分光法を可能にします。
IMRAの小型で堅牢なFemtolite F/H および Femtolite Ultra 製品は、臨床環境や産業環境におけるこれらの技術の使用を可能にします。

多光子蛍光顕微鏡検査  |  第2高調波発生・第3高調波発生イメージング  |  テラヘルツイメージングおよび分光法

 

多光子蛍光顕微鏡応用


生きているマウスの脳の2光子励起蛍光顕微鏡検査によって、錘体神経(緑)と血管(赤)を示しています。使用許可取得済み。

多光子蛍光法においては、2つ以上の光子が1つの分子によって同時に吸収された後、分子がその電子的基底状態に戻る際に異なる波長で単一光子を放出します。
同時吸収の確率は光の強度に大きく左右されるのでフェムト秒レーザが必要とされます。レーザ焦点のみに十分に高い強度が発生させられるため、共焦点顕微鏡検査のように、ピン穴や開口部を使用することなく3次元マッピングが可能になります。
これによって解像度がさらに上がり、単一光子共焦点イメージングよりもさらに正確に詳細な特徴を識別することができるようになります。
超短パルス持続時間は、平均出力を低く保ちながら試料において高いピーク出力レベルを達成することができることを意味します。
平均出力が低いことで試料中の細胞毒性や熱関連の影響が抑えられます。

応用ノート:フェムト秒ファイバーレーザによる非線形分光

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第2高調波発生・第3高調波発生イメージング


目の視神経の篩骨篩板コラーゲン構造の
第二高調波発生画像。使用許可取得済み。

第2高調波発生(SHG)イメージングにおいては、入射光は通過する組織構造によって周波数が二倍になります。第3高調波発生(THG)では、同様にレーザ光周波数が三倍になります。この技術は多光子励起顕微鏡検査よりも波長依存が低くなっています。さらに、第2および第3高調波発生顕微鏡検査技術は蛍光顕微鏡検査と比較して低い光毒性を示します。これらの技術は潜在的分裂性分子標識を必要としない内因性対照を提供し、電子吸収がないので細胞の光損傷の可能性が低下し、バイオメディカルイメージングにとって魅力的な選択肢になります。SHGイメージングの一般的な使用例はコラーゲン構造の研究です。

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テラヘルツイメージングおよび分光法

テラヘルツ(THz)波は、電磁スペクトルのマイクロ波と赤外線領域の間にあります。プラスチック、亜麻布、木など大部分の誘電体材料はTHz波に対して透過性があり、THz波はその経路にある障害物を透過して「見えます」。THz波は光子エネルギーが低いため、生物組織内で光イオン化を生じることがありません。THz周波数において多くの分子は強力な吸収率ならびに分散率を示し、THz波によるフィンガープリントが可能になります。空間分解能と散乱の間のバランスをとりながら、THz波イメージングは非破壊検査において高いコントラストを提供します。THz波イメージング法では、「構成要素対比」による画像が作られ、病気の診断、汚染物の検知、生物および化学薬品の検出、あるいは危険をもたらす物体の位置検出のためにTHz波を使用することが可能です。

広帯域THzパルスは、光キャリア加速、非線形光学処理(光整流)、およびプラズマ振動を含む様々な異なるメカニズムを通して、超短パルスレーザによるさまざまな材料の励起によって発生します。電気光学サンプリングおよび光スイッチなどの検出技術は、通常、THzパルス発生の逆過程です。同超短パルスレーザによる時間ゲートはTHz波の過渡電界を直接図に示し、振幅だけでなく位相情報を取得します。これによって同時に吸収および分散分光が可能になります。

IMRAのFemtolite F / Hフェムト秒ファイバーレーザによって提供されるkHz~MHz周波数域におけるナノジュールパルスエネルギー、高い信頼性、および低ノイズは、大部分のTHz用途に適しています。これらのレーザはその小型で堅牢なデザインによって、要求の厳しい分野や産業環境であっても使用することができます。

応用ノート:IMRAのFemtoliteフェムト秒ファイバーレーザによるテラヘルツ

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