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双光子显微镜原理
1 、双光子显微镜原理
双光子显微镜是一种新型的三维显微技术，它由一个复杂的光子传输仪、一个激光源和一个光学探头组成。
双光子显微镜的基本原理是利用微米级的激光束分别照射样品表面，多达几千个光子则被反射到仪器的探头，这些光子经过聚焦到固定的电子探测器上，并被计算机整合，获得了样品的三维结构信息。
双光子显微镜最大的优点在于可以实现快速、高分辨率、高空间分辨率的三维显微成像。
此外，由于光学部分的几乎完全抑制，可以大大减少在样品上的损伤。
双光子显微镜的应用可以分为两个主要方面：一是定量构象成像，在生物和材料科学等领域有着广泛的应用，可以用来获得更多的生物结构信息以及揭示细胞活性的详细机理；另一个是影像计算术，主要是利用图像分析的方法来解决复杂的问题，如双光子显微镜可以用来分析样品深度和结构，从而获得物质成分、表面形貌以及更多的三维信息。
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基于双光子显微成像技术的大脑皮层活动研究近年来，双光子荧光显微成像技术逐渐成为神经科学研究的重要手段。
其优越的激光光源、高能量的激发光、深部扫描以及减少组织氧化损伤等特点，为大脑皮层活动研究提供了全新的思路和可能性。
一、双光子显微成像技术的基本原理双光子显微成像技术是利用高能量的激光束作用于样品中的荧光标记物，将这些标记物的荧光信号从样品中收集、成像。
而这些标记物所处于的组织内，其吸收光子的几率是根据二次非线性光学效应（即双光子吸收），而不是通过单光子激发发生荧光。
所以该技术不仅不会对样品产生明显的伤害，还具有高分辨率、高灵敏度等优点。
二、双光子显微成像技术在大脑皮层活动研究中的应用1. 活体神经元成像利用双光子成像技术，微观神经元可在活体小鼠皮层中实现3D实时成像，进一步分析动物实验中的大脑皮层活动变化。
加之该技术突破了传统显微成像技术在成像深度和信噪比方面的局限，使得活体神经元的成像更显清晰、深度更大、时间更长。
2. 多光子显微成像技术探究神经环路利用一些标记物在体内或神经元于体外之间的传递，可以轻松地利用多光子成像技术裁减神经元、轴突和突触间关系。
在这一过程中，精密操作和高清影像几乎可以做到手到擒来，因此多光子成像技术正与功能性神经解剖学领域密切相辅相成。
3. 应用双光子显微活体成像技术重塑大脑皮层结构与MRI等技术不同的是，双光子荧光显微镜观测的是一个神经元在主动活动状态下的图像，因此不同的神经元被活体成像不仅可以重塑大脑皮层结构，也可以阐述神经元与神经元之间的关系，以及神经元与环境之间的普遍交互作用。
一系列实验研究表明，胶质细胞、排斥剂黏附分子、荧光蛋白等物质均为实现该技术的重要辅助手段。
4. 双光子成像技术应用于脑信号研究双光子显微成像技术的另一个应用是通过测定神经原位活性囊泡的运动轨迹，来研究神经元之间的相互联系和与周围环境的相互作用。
这种运动是由神经元的内部构成支配的，在presynaptic细胞、synaptic区域和postsynaptic细胞之间发生。
双光子共聚焦显微镜的原理
双光子共聚焦显微镜是一种高分辨率、三维成像的显微镜，它可以用
于成像细胞、组织和生物材料。
这种显微镜基于双光子激发荧光技术，可以利用激光束对样本进行扫描。
因此，它被广泛应用于生物医学、
材料科学和纳米技术等领域。
其工作原理是：利用高强度激光束在样本中产生双光子吸收作用。
双
光子吸收在非线性光学中，是一个基于量子机制而产生的非线性过程。
当两个光子在聚焦后同时达到样本中的某个特定区域时，它们的能量
就会被吸收，从而导致荧光发射。
这个过程被称为双光子激发。
在这一过程中，只有位于焦平面内的物质才能够吸收光子产生荧光信号。
因此，在显微镜中可以采用一组高分辨率的三维扫描镜头，控制
激光束的聚焦位置和深度，从而实现对样本的高分辨率成像。
与传统的荧光显微镜相比，双光子共聚焦显微镜可以显著提高成像的
分辨率和对深部组织的成像深度。
同时，该技术不需要对样品进行染色，避免了有机化学反应可能对样品造成的伤害。
总之，双光子共聚焦显微镜是一种重要的成像工具，它在生物医学、
材料科学和纳米技术等领域具有广泛的应用前景。
双光子荧光显微成像由于兼具诸如近红外激发、暗场成像、避免荧光漂白和光致毒、定靶激发、高横向分辨率与纵向分辨率、降低生物组织吸光系数及降低组织自发荧光干扰等特点而显著地优于单光子荧光显微成像,为生命科学研究提供了更为锐利的工具.用于研究离子的含量及其对生理的影响、离子参与的生理活动机制、离子与分子的作用、特定分子的分布及其相互作用等方面的双光子荧光探针,是实现成像的关键.双光子荧光探针的研究旨在促进双光子荧光显微镜应用的发展,促进生命科学、医学科学的快速发展,同时也带动双光子荧光探针所隶属的化学这一学科的发展。
新型光学成像技术——双光子荧光显微镜光学成像技术一直以来都是生物学研究的重要手段。
传统的荧光显微镜通过荧光标记物的发光来研究生物分子和细胞的功能，但由于深度限制和荧光标记对细胞和生物体的影响，限制了研究深度和准确程度。
然而双光子荧光显微镜的出现改变了这个现状，具备高分辨率、深度成像和非侵入性标记等特点。
一、双光子荧光显微镜的原理双光子荧光显微镜的成像原理是利用非线性荧光效应——双光子激发荧光效应，当两个光子的能量合成能够与荧光分子的跃迁能量匹配时，荧光分子受到激发，发生荧光发射。
与传统的单光子激发荧光不同，双光子激发荧光只在聚焦点产生明显的荧光信号。
这是因为在双光子激发荧光中，荧光产生需要两个光子的同步作用。
这种非线性过程不利于在样品各个层次产生荧光信号。
因此，在使用双光子荧光显微镜进行样品成像时，只在聚焦点周围的小范围内进行信号的检测，从而能够获得更高的分辨率和更深的成像深度。
二、双光子荧光显微镜的特点1. 非侵入性成像传统的荧光显微镜需要生物体或细胞中荧光标记物的标记才能进行成像。
而双光子荧光显微镜不需要使用任何外部标记物，可以直接在生物体中进行成像。
这种非侵入式成像能力使得双光子荧光显微镜在活体成像和组织工程等应用方面有着广阔的应用前景。
2. 高分辨率成像由于双光子荧光显微镜的成像原理，只在聚焦点周围的小范围内进行信号的检测，能够获得更高的分辨率。
深度成像时，同样具备更高的分辨率，在成像深度达到300μm时，其分辨率保持在数百奈米量级。
3. 深度成像双光子荧光显微镜能够获得更深的成像深度。
传统的荧光显微镜在成像深度达到几十微米之后，即使在同样的条件下，荧光信号的强度会急剧减弱，因此限制了深度成像的应用范围。
而双光子荧光显微镜能够在成像深度达到1mm时，仍然能够获得较高的荧光信号强度和分辨率。
三、双光子荧光显微镜的应用1. 细胞成像双光子荧光显微镜能够对单个细胞进行成像，展示细胞内分子的构成和运动过程，以及细胞能量代谢和信号传递的机制等。
双光子激发激光扫描立体显微成像技术研究双光子激发荧光显微成像技术因其内在的光学切片能力和高的光学穿透深度,被广泛应用于生理学、神经生物学、胚胎发育学以及组织工程学等领域。
然而,现有的双光子激发荧光显微成像系统通过聚焦的超短脉冲激光的二维扫描完成一幅二维图像的采集,三维成像需要样品台的轴向逐层扫描完成多幅二维图像的采集,这成为制约其三维成像速度的主要原因。
本文以双目视觉原理和贝塞尔光束产生的扩展焦场为基础,完成了实验系统的设计和整个光路的物理光学仿真,最终研制出了一套光机电算一体化的双光子激发激光扫描立体显微成像系统原理样机,其三维成像速度比传统的逐点扫描方式提高了一到两个数量级,主要包含以下研究工作:1、提出采用四振镜实现双视角快速切换的立体扫描方法。
根据激光扫描的基本原理,提出了由四个振镜组成的激光束立体扫描装置,实现了对贝塞尔光束的横向位置和倾角共三个维度的控制,突破了只有两个自由度的传统激光扫描不能实时切换视角的限制。
完成了四振镜立体扫描装置的机械设计和程序控制,实现了对贝塞尔光束的快速扫描,并在毫秒量级进行双视角切换,从而解决了激光扫描立体显微成像系统中双光路同时成像的技术难题。
2、建立了双光子激发激光扫描立体显微成像系统的物理光学仿真平台。
根据双光子激发荧光激光扫描立体显微成像的机制,提出采用高精度的物理光学仿真框架对成像过程进行模拟。
综合利用傅里叶光学方法和瑞利-索末菲衍射积分方法对整个光学系统进行建模,突破了基于光线追迹方法的局限。
计算了不同锥镜产生的贝塞尔光束的传播特性,以及锥镜顶角偏离对扩展焦场的影响,计算了扩展焦场的空间频域特性及其对系统的成像性能的影响,为双光子激发激光扫描立体显微成像系统的设计和实现提供了理论指导。
3、设计并实现了双光子激发激光扫描立体显微成像和实时立体显示系统。
完成了整个显微成像系统和立体显示系统的构建和联调,其中显微成像系统包括飞秒超快光源、四振镜立体扫描装置、中继光路、样品台、信号的采集和处理,立体显示系统包括数据流的实时处理以及基于快门方式的立体显示设备。
双光子显微成像技术的最新进展双光子显微成像技术是一种新兴的生物显微技术，它可以在活体组织内实现高分辨率、三维成像，因此在生物医学研究中引起了广泛关注。
近年来，双光子显微成像技术得到了快速发展，出现了许多新的应用和改进，本文将对双光子显微成像技术的最新进展进行介绍。
一、什么是双光子显微成像技术？双光子显微成像技术是利用长波长的激光经过非线性作用，产生双光子激发荧光来实现显微成像的技术。
它与传统的荧光显微镜相比有很大的优势，可以在活体组织深处实现高分辨率、三维成像，对于生物医学研究有很大的价值和应用前景。
二、双光子显微成像技术的最新进展1. 激光技术的改进激光是双光子显微成像技术的核心部分，它需要具备高功率、短脉冲、高稳定性等特点。
近年来，激光技术一直在不断改进和更新，现在已经出现了一些新型的激光器，如飞秒激光器、光纤激光器等，它们具有更高的功率和更短的脉冲宽度，可以提高显微成像的质量和速度。
2. 显微成像系统的改进显微成像系统是双光子显微成像技术的另一个重要组成部分，它需要具备高度的稳定性、精度和灵敏度。
近年来，显微成像系统也得到了一些改进，如新型的探测器、新型的光学透镜、新型的样品扫描器等，这些改进可以提高显微成像的分辨率和灵敏度，有效地解决了一些技术难题。
3. 应用扩展双光子显微成像技术除了在生物医学研究中得到广泛应用外，还可以在其他领域得到应用。
例如，在材料科学中，双光子显微成像技术可以用来研究材料的光学性质、表面形貌和微观结构；在环境科学中，双光子显微成像技术可以用来研究地球表面的生物和生态系统。
随着技术的不断改进和应用范围的不断扩大，双光子显微成像技术的研究将会更加深入和广泛。
三、双光子显微成像技术的前景双光子显微成像技术在生物医学研究中具有广泛的应用前景，尤其在癌症、神经科学、血管形成等领域有着重要的应用。
未来，随着技术的不断发展和改进，双光子显微成像技术的分辨率将会进一步提高，成像速度会更加快速，应用范围也将不断扩大。
双光子显微镜/view/1428311.htm?fr=ala0_1双光子荧光显微镜是结合了激光扫描共聚焦显微镜和双光子激发技术的一种新技术。
双光子激发的基本原理是：在高光子密度的情况下，荧光分子可以同时吸收 2 个长波长的光子，在经过一个很短的所谓激发态寿命的时间后，发射出一个波长较短的光子；其效果和使用一个波长为长波长一半的光子去激发荧光分子是相同的。
双光子激发需要很高的光子密度，为了不损伤细胞，双光子显微镜使用高能量锁模脉冲激光器。
这种激光器发出的激光具有很高的峰值能量和很低的平均能量，其脉冲宽度只有100 飞秒，而其周期可以达到80 至100 兆赫。
在使用高数值孔径的物镜将脉冲激光的光子聚焦时，物镜的焦点处的光子密度是最高的，双光子激发只发生在物镜的焦点上，所以双光子显微镜不需要共聚焦针孔，提高了荧光检测效率。
双光子荧光显微镜有很多优点：1）长波长的光比短波长的光受散射影响较小容易穿透标本；2）焦平面外的荧光分子不被激发使较多的激发光可以到达焦平面，使激发光可以穿透更深的标本；3）长波长的近红外光比短波长的光对细胞毒性小；4）使用双光子显微镜观察标本的时候，只有在焦平面上才有光漂白和光毒性。
所以，双光子显微镜比单光子显微镜更适合用来观察厚标本、更适合用来观察活细胞、或用来进行定点光漂白实验。
激光共聚焦显微镜在进行生物样品研究工作中还存在很多局限和问题：一是标记染料的光漂白现象。
因为共焦孔径光阑必须足够小以获得高分辨率的图像，而孔径小又会挡掉很大部分从样品发出的荧光，包括从焦平面发出的荧光，相应的，激发光必须足够强以获得足够的信噪比；而高强度的激光会使荧光染料在连续扫描过程中迅速褪色，荧光信号会随着扫描进程度进行变得越来越弱。
光毒作用是另外一个问题，在激光照射下，许多荧光染料分子会产生诸如单态氧或自由基等细胞毒素，所以实验中要限制扫描时间和激发光的光功率密度以保持样品的活性。
在针对活性样品的研究中，尤其是活性样品生长、发育过程的各个阶段，光漂白和光毒现象使这些研究受到很大的限制。
双光子显微镜技术在生物医学领域的应用随着生物医学领域的发展，对生物组织的观察和分析的需求越来越高。
传统的显微镜在可视化微观结构上已有很大进步，但仍存在一些问题，例如仅能观察表面细胞，不能观察深层组织等。
而双光子显微镜技术的出现，提供了一种全新的、非侵入性的活体成像方法。
在该技术的帮助下，生物学家和医生可以更好地了解生物组织的微观结构和功能，从而更好地研究和治疗疾病。
1. 双光子显微镜技术的原理双光子显微镜技术是一种基于非线性光学现象的成像技术。
与传统的显微镜相比，它采用激光作为光源，通过两个激光光子的非线性相互作用，实现了高分辨率、深层次的成像。
在双光子显微镜技术中，激光源发出两个光子，它们的能量之和等于被检测物质的激发能量。
当两个光子同时照射在样品中的某个小区域时，它们的作用将导致非线性光学效应。
在这个过程中，激光更容易被组织吸收，从而在这个小区域内形成了一个激发态。
这也促使被检测物质产生特定的荧光或散射信号，使检测到的信号来自于小区域的一部分。
该技术比其他技术更有选择性，能够在不破坏组织的前提下观察深层组织微观结构的活体成像方法。
2. 双光子显微镜技术在生物医学研究中的应用双光子显微镜技术主要应用于生物医学研究中，如细胞活动和动态的渐变过程的领域研究，以及相关疾病的诊断和治疗。
（1）神经科学双光子显微镜技术在神经科学中应用广泛。
它可以通过激光光学切片成像（LOCI）技术，观察神经元在活体生物体内的形态和电活动。
因为该技术可以实现深层成像，所以神经学家可以跟踪在脑组织的内部发射的光信号，通过对神经细胞的活动监测来探究构成大脑功能的基本单位。
（2）肿瘤学肿瘤是一种疾病，严重影响人们的健康。
双光子显微镜技术已成为肿瘤学研究领域的一项重要技术。
它能够提供癌细胞的活体三维成像，使研究人员可以跟踪已经扩散的癌细胞并观察它们如何在不同组织环境中生长。
此外，该技术还能够在不需要切割组织的情况下，直接观察癌细胞的生长状态以及其对治疗的反应情况，为肿瘤治疗提供新的视角。
浙江大学』Ⅲ！｛ｊ学位论文第二章双光ｆ成像理论吒。
ｍ＝叫２吨。
篙ｅｘｐｆ（２Ｂ．４）山§２２的分析可以知道，这里口；为一比例系数，与单光子探测系统有关；口，现对单光子荧光强度和双光子荧光强度在径向作一比较，令公式（２．３．３）和（２．３．４）中的ｚ＝Ｏ，可以得到荧光光强的径向分布方程分别为：Ｌ。
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２唧陶㈦，．ｓ，（ａ）（ｂ）图２—３荧光强度径向归一化分布（ａ）甲光子荧光光强径向归～化分布（ｂ）双光予荧光光强径向归～化分布蔫浙江大学顺士学位论文第三章双光于实验系统简介第三章双光子实验系统简介在了解了双光予成像理论的基础上，介绍实验中双光子成像系统的流程以及备个组成部分。
通过前期的实验，分析和总结得到的实验数据，经理论计算后，对取光子系统的性能做了一个测试，为双光子荧光成像实验，以及双光子、ＯＣＴ相结合实现结构功能成像等后期科研的展开打下基础。
本章首先介绍了双光子荧光成像系统的流程，然后对其主要部分：光学成像设计、光电转换、机械扫描做了一个简要的介绍，研制了新型的扫描探头。
§３．１双光子荧光成像实验系统流程双光予实验系统的总体构架如图３一ｌ所示图３，ｌ双光子荧光显微镜实验系统图对于一个完整的双光子荧光成像系统，一般应包括：光学成像、光电转换、机械扫描、计算机控制、数据采集、数据处理和显示等几个部分。
其系统流程如第二章职光予实验系统简介在探测器前面放置了荧光滤光片，来选择适当的荧光范围，过滤背景光，提高系统的信噪比。
图３—３中虚线框内表示的是ＮＩＫＯＮ５０Ｉ显微镜丰体，其详细结构如图３－４所示：图３．４ＮＩＫＯＮ５０Ｉ显微镜光路图箭头的方向表示光束入射的方向。
由图可以知道，Ｎ１ＫＯＮ５０１显微镜本身结构中就包含了落射式和透射式两种激发荧光的方式，可以根据需要来选择。
由第章ｌ｝，的介绍，可以知道，对本次实验来说，为最大程度的探测荧光，用落射式采集荧光的效率高，所以只利用显微镜上半部分的光路。
卜面详细介绍了光学系统设计中，各组成元件的型号、参数：１、钛．蓝宝石飞秒激光器２、扩束镜３、光束折转架波长６９０－１０５０ｎｍ输出功率可调实验中功率为１００—５００ｍＷ脉宽：８５—１３０ｒｓ重复频率：８２ＭＨｚ透过率＞９５％中心波长７９０ｖａｎ有效波长范围６５０－１０００ｎｍ高损伤阈值：８ｄ／ｃｍ２在ｌＯｎｓ脉冲，波长１０６４ｎｍ时总反射率８８％３４浙江大学硕士学位论文第三章双光子实验系统简介损耗相关，还与样品的本身有关，不同的样品，荧光激发效率不同，荧光强度也就１ｉ同；还有就是物镜的数值孔径，数值孔径越大，荧光的采集效率越高。
如只考虑系统损耗刺探测的影响：假设进入物镜的荧光能量为１００％，那么最终被探测器接收的能量大概是６４％左右。
§３．３光电转换系统在双光子荧光显微镜中，由于探测的荧光的强度很弱，而且扫描的速度比较快，所以需要灵敏度高、响应快速的探测器。
而光电倍增管（ＰＭＴ）在探测荧光时，具有高量子效率、高稳定性、低暗电流、高电流增益和超快的时间响应，所以～般选用光电倍增管作为双光子荧光显微镜的探测器件。
实验中选用的Ｈ５７８４—０２型光电倍增管作为探测器件，其外观如图３．６所示：图３－６Ｈ５７８４—０２型光电倍增管外观图Ｈ５７８４—０２型光电倍增管不但外观简洁、容易安装，而且集成了高压包、电流放大的功能。
从光电倍增管的原理上来说，要使光电倍增管正常‘Ｉ：作，需要在阴极和阳极之间加上近千伏的高压，所以通常需要在外部加一个高压包，将输入的直流低压转换成近干伏的高压，作为光电倍增管的工作电压。
现在将高压包集成到内部以后，大大降低了电路的复杂性和操作的危险性。
而且由于自带了放大电路，所以省去了外设放大电路的麻烦，通过Ｈ５７８４．０２型光电倍增出来的自接是模拟电压信号，可以用数据采集卡进行采集。
Ｈ５７８４、０２型光电倍增基本的原理如图３．７所示：浙江人学坝１学位论文笫三章双光了实验系绕简介§３．４．１轴向扫描系统由§２‘３的分析可以知道，双光子荧光的空间分布在轴向具有很高的分辨率，荧光的强度，与轴向距离的４次方成反比。
所以轴向的扫描要求精度更高，以更好的体现双光子荧光显微镜高空间分辨率的特点。
轴向的扫描，可以通过压电陶瓷来实现。
利用压电陶瓷的特性，控制输入电压，驱动压电陶瓷发生精确位移，来达到轴向扫描的目的。
虽然压电陶瓷具有很高的精度，但利用压电陶瓷的伸缩效应来实现位移，操作麻烦，而且压电陶瓷本身的限制，使得总位移量不够。
本实验系统采用了ＰＳｌ０１轴向扫描系统，不但精度高，扫描速度也快，而且本身无扫描范围限制。
如图３—１１所示：（ｃ）（ｂ）图３．１１ｚ辅扫描系统（ａ）ｚ轴驱动马达（ｂ）ｚ轴控制手柄【ｃ）步进电机控制器Ｐｓｌ叭轴向扫描的精度为０．００２，ｕｍ／ｓｔｅｐ最大速度为２０ｒｅｖｓ／ｓ，可以通过控制于柄手动来调节ｚ轴的位移，也可以通过编程，用电脑对控制器发出指令，从而控制驱动马达的转动。
由于实际操作中，轴向扫描的实现是由Ｐｓｌ０１轴向扫拙系统，驱动显微镜的升降手柄，使载物台达到升降的目的，从而完成对样品的轴向扫描。
所以，ｚ轴的扫描精度还和５０Ｉ显微镜主体的轴向精度有关。
§３．４．２平面扫描系统舣光子荧光扫描显微镜系统实现平面扫描的方式常用的有两种：振镜扫描和电动平移台扫描。
本实验系统选用的是型号为ＹＡ０５Ａ．Ｒ】的＝维扫描电动平移台。
将样品置于平移台上的载物台上，通过平移台的移动，实现对样品径向的二维扫描。
其装置浙江大学倾士学位论文第三章积光了实验系统简介和基本参数如图３．１２所示ＴａｂｌｅＳｉｚｅ５０ｍｍ＊５０ｍｍＧｕｉｄａｎｃｅＭｅｃｈａｎｉｓｍＰｒｅｃｉｓｉｏｎＣｒｏｓｓｅｄＲｏｉｌｅｒＭｏｔｉｏｎＲａｎｇｅ±７．５ｒａｍ（２ａｘｅｓ）【ＬｅａｄｍｅｃｈａｎｉｓｍＧｒｏｕｎｄＳｃｒｅｗ，Ｐｉｔｃｈ０．５ｒａｍｌｄｅａｌＲｅｓ０１ｕｔｉｏｎ０５ｕｒｎ／ｓｔｅｐ（Ｆｕｌｌｓｔｅｐ）ＭａｘｉｍｕｍＳｐｅｅｄ５ｒａｍ／ｓｅｃ．（Ｆｕｌｌｓｔｅｐ）ＡｃｃｕｍｕｌａｔｅｄＬｅａｄＥｒｒｏｒ１０ｕｍ／１５ｒａｍ『Ｒｅｐｅａｔａｂｉｌｉｔｙ±０．５Ｈｉｌｌ【ＢａｃｋｌａｓｈｌｕｍＬｏｓｔＭｏｒｉｏｎｌｕｍ『Ｓｔｒａｉｇｈｔｎｅｓｓ２ｕｒｎ／１５ｒａｍＭｏｍｅｎｔｕｍＬｏａｄＳｔｉｆｍｅｓｓ６ａｒｃｓｅｃ／ｋｇ－ｃｍＬｏａｄＣａｐａｃｉｔｙ（Ｈｏｒｉｚｏｎｔａｌｌｙ）４ｋｇＭａｔｅｒｉａｌＡｌｕｍｉｎｕｍＦｉｎｉｓｈＮａｔｕｒａｌＣｏｌｏｈＡｎｏｄｉｚｅｄＭａｔＷｅｉｇｈｔ１．３ｋｇＰｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒｉｔｙ５ｕｒｎ，１５ｍｍ图３．１２ＹＡ０５Ａ．Ｒ１二维电动平移台外观图和参数（ａ）一维电动平移台外观图（ｂ）平移台基本参数图本电动平移台，由两个相同的一维电动平移台叠加而成，而且分别有各自的驱动器来拎制。
结构紧凑，定位精度高，可与显微镜的载物台相结合，安装方便，符合安装的要求。
选用二维的电动平移台实现平面扫描的优点是：可以根据需要，通过ｘ、Ｙ方向的二维的控制，精确的扫描到所需要的某一点。
缺点是，由于双光子成像是对某一点强度的成像，要实现一副二维图片的成像，需要逐点、逐行的进行扫描，相对来说速度较慢。
为此，对于本实验中的双光子荧光显微镜的平面扫描系统进行了研究，研制了新型二维光纤扫描探头。
第二幸双光子实验系统简介§３．５新型扫描探头的研制在§３．４．２中曾提到了平面扫描的方法。
相对『面言，步进电机的扫描范围大，但扫描速度慢；而压电陶瓷的扫描精度高，但范围不大；振镜扫描方式具有速度快、扫描范围大、震动影响小等优点，但不论哪种平面扫描方式，都存在一个问题，就是整个扫描系统太大，对一些活体研究可操作性不强，样品组织一般都要做成切片的形式进行探测。
以下我们提出了一种利用双压电晶片的～维振动实现光纤探头二维扫描的方法，可以大大缩小整个扫描部分的体积，为自由活体研究提供了一种新的途径。
§３．５．１扫描探头的结构手１描头具体结构如图３－１３（ａ）所示（ａ）（ｂ）图３．１３光纤扫描探头（ａ）为光纤探头的结构（ｂ）为振动中的光纤探头（侧视图）取一双压电晶片（４０ｍｍ＋８ｍｍｔＯ．５５ｒａｍ），将光纤去皮后粘在晶片的ｌ表面，留１５。
３０ｍｍ在外面，用于振动，并在离晶片前端４ｍｍ左右的光纤处拉一根刚性的支撑杆，支撑杆的另一端斜拉于晶片的下表面。
并将整个双压电晶片固定Ｆ底Ｊ坐上面。
浙江人学坝１’学位论义第一三章双光于实验系统简彳ｒ于ｊ描曲线。
如图３一ｌ５，当两难弦信号频率比不变，而相位差发生变化的时候，扫描轨迹也随之变化。
这个相位差，指的是信号发生器产生的两信号之间的相位羞，而非实际振动中光纤探头在ｘ、Ｙ方向上的相位差，实际的相位差可以出＿维的位置敏感探测器（ＰｏｓｉｔｉｏｎＳｅｎｓｉＯｖｅＤｅｔｅｃｔｏｒ，ＰＳＤ）探测所得。
在同一扫描范围内，扫插曲线的疏密代表了分辨率的高低。
可以根据需要，调节相位差而获得不同的分辨率。
（ａ）（ｃ）（ｄ）陶３－１５频率比为２５９：１８５Ｈｚ时候的不同相位的扫描曲线图（ａ）（ｂ）（ｃ）（ｄ）分别表不相位差为３０６０。
８０。
８６。
时的曲线圈刚３－１６表示了不同正弦信号频率比的扫描轨迹，适当的选择合适的频率比可以提高扫描探头的分辨率。
不同频率比的选择要基于光纤共振频率的基础上使得光纤在ｘ，Ｙ方向的振幅较大，且扫描轨迹稳定。
