高灵敏度相机助力荧光显微技术的高速发展

发布人: 发布时间:2024-06-26 关键词:细胞生物学,神经科学,医疗病理学,分子生物学,免疫学
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荧光显微成像

荧光显微技术是一种应用荧光物理原理,通过特定波长的光照射样品,使样品中的某些分子或结构发出荧光,然后利用显微镜观察样品中荧光的分布和强度的技术。这种技术在生物医学研究、药物开发、疾病诊断等领域有着广泛的应用。

荧光显微技术主要包括以下几个方面:

荧光染色:通过使用特定的荧光染料对样品中的细胞、组织、分子等进行染色,增强其在显微镜下的可视性。不同的荧光染料可针对不同类型的分子或结构,如DNA、蛋白质、细胞器等。
荧光探针:利用具有高亲和力和特异性的荧光分子标记特定的生物分子,如受体、酶、抗体等,从而追踪这些分子在生物体内的分布和动态。
荧光成像:采用高灵敏度的摄像设备,捕捉样品发出的荧光信号,并转换成数字信号,通过计算机处理和分析,得到高质量的荧光图像。
荧光寿命测定:荧光分子在吸收光子后发出的光衰减时间不同,可通过测定荧光寿命获取有关分子结构和动力学信息。
光谱分析:通过测定荧光的波长和强度,分析样品中分子的种类和浓度。

荧光显微技术在生物医学研究中的应用举例:

细胞生物学:观察细胞内的结构、蛋白质分布、细胞周期等。
神经科学:研究神经元形态、突触传递、神经网络等。
免疫学:检测和分析免疫细胞、抗体、抗原等。
分子生物学:追踪特定的基因、蛋白质等生物大分子的表达和相互作用。
病理学:诊断和分析疾病的相关生物标志物,如癌症、炎症等。

随着科技的不断发展,荧光显微技术在灵敏度、分辨率、成像速度等方面有了显著提高,使得研究人员能够更加深入地研究生物体系的微观结构和功能。同时,新型荧光染料、探针和成像技术不断涌现,为荧光显微技术的发展提供了更多可能性。

图:细胞图

荧光显微成像对成像探测器的要求
高灵敏度:荧光显微镜获取的是被特定的荧光染料标记的细胞、组织、分子经过特定波长照射后发射的荧光信号,荧光信号非常微弱,因此对成像相机的灵敏度要求很高,以便在弱信号条件下也能获得清晰的图像。
高的信噪比:由于被激发后的荧光信号非常弱,为了信号不被噪声淹没,成像探测器需要有较低的噪声,良好的信噪比。
高动态范围:荧光成像过程中可能遇到光强变化大的情况,高动态范围的相机可以更好地处理这种强光和弱光同时存在的情况。
相机的PRNU和DSNU均匀;由于信号微弱,对本底噪声要求高。
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NM-2020e-M

NM-2020e-M是一款制冷科研级SCMOS产品;该相机采用长春长光辰芯微电子股份有限公司的SCMOS芯片;

该相机为400万分辨率,具备72%的峰值量子响应效率,采用6.5um像素尺寸六晶体管设计的SCMOS芯片,具备2.1e⁻极低的读书噪声;支持双增益HDR模式,具备高达86.6 dB的高动态范围

核心特点:

极低的读出噪声:2.1e⁻
极高的动态范围:86.6 dB
完美适配显微镜光学尺寸:1.2"光学尺寸
高的的DSNU和PRNU表现
制冷深度:零下10度;
软件功能强大:在线预览实时功能:图像拉伸显示、灰度翻转、锐化、对焦清晰度显示(对焦度)、伪彩、图像位置坐标及灰度值、自选矩形区域灰度直方图显示、自定义划线灰度统计、Bias暗场校正(背景扣除),景深扩展、HDR合成
Photopn 1K:

Photon1K相机是具备“光子级探测能力”的新型科学级成像器件。它不仅探测出在过去成像过程中被噪声淹没的信号,更代表了在新一代国产化高灵敏度探测的更高水平。较之前使用较多的光子倍增管(PMT)和单光子雪崩二极管(SPAD),均只有探测光子是否存在,而Photon1K拥有光子级探测水平的同时提供了二维探测水平,即做到在记录当前时刻下二维成像中的光子数量,实现了图像层面的“光子计数”,可媲美EMCCD相机。

核心特点:

探测能力媲美EMCCD
超高的量子效率:更高量子效率>95%
超高的动态范围:>100dB
更低读出噪声:<0.3e-
具备NIR增强版本
软件功能强大:在线预览实时功能:图像拉伸显示、灰度翻转、锐化、对焦清晰度显示(对焦度)、伪彩、图像位置坐标及灰度值、自选矩形区域灰度直方图显示、自定义划线灰度统计、Bias暗场校正(背景扣除),景深扩展、HDR合成

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