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772968930

金虫 (正式写手)

[求助] 这话怎么理解?“很高光子密度而又不损伤细胞,双光子显微用高能量超快脉冲”

今天参加奥林巴斯显微镜的培训
问了这个问题,结果工程师也没有给出一个满意的答案,于是和工程师两个就开始瞎猜了:

第一:首先假设生物分子的损伤和所使用激光辐射的波长、强度和时间都有关系。但是根据双光子照射时的那句奇怪的话“达到很高的光子密度而又不损伤到细胞,双光子显微镜使用高能量超快脉冲激光器”,波长使用了长波长,长波长对于生物的损伤小,而且对于生物组织来说有的长波长是透明的(例如红外窗口),所以这里先排除波长的伤害了(化为最不重要的因素),那么剩下强度了,强度在条件中瞬时间是很强的,那么不造成损伤的最终原因是不是就是“!!时间短!!”?

第二:双光子激发必须要有很高的光子密度,才能保证同时吸收两个光子,但是过高的光子密度对于生物组织会有伤害(虫友们,为什么伤害也没有说,我们糊涂的猜测啊,是这么回事:光会产生热效应,组织糊了;光会产生光压,组织压得扁了;光会产生化学作用,组织分子变化了失去了功能...),所以飞秒激光器所指的强度是什么,瞬时间的强度,但是瞬时间的那么高强度就不会造成损伤了,那么损伤是时间的累积函数了?那么我们用激光快速的闪烁一下眼睛(纳秒)不会造成特别大的损害了?因为没有很长的时间累积么...(我记得激光是会灼伤眼睛的,眼睛会晶状体有汇聚作用啊,难道时间没来得及?)

下面就是很矛盾的了,不是自己专业学科的无法理解的事情,所以求教:
“高能量超快脉冲”,这个高能量是指一个脉冲的能量很高么,还是激光的一个脉冲中的脉宽窄,就把原来脉宽很宽的能量压缩到很窄的脉宽,这样就有一个尖锐的平台峰显得高?

这里的能量是指的在这个脉冲所包含的光子数?

飞秒激光器是只产生一个脉冲的时间是飞秒?(是不是很傻?)

激发是飞秒级别的那么检测应该也是飞秒级别的光闸?

假设要双光子产生那么连续的照射是不是也可以的,为什么还要强调飞秒?

糊里巴涂问了一通,希望哪位高手拔刀相助解答....
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一心向着太阳
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772968930

金虫 (正式写手)

引用回帖:
4楼: Originally posted by greeneese at 2013-04-18 10:04:24
这个翻译好奇葩……

用人话来说就是,双光子显微镜用两个或多个光子来激发一次荧光发射(普通荧光则是用一个光子激发一次荧光发射的),这样每个激发光的光子的能量就不用太高;而且双光子显微镜采用短时间的光脉 ...

您说的我理解了,单位时间内光子的总流量,其实就是波长一定下的峰值功率了,你觉得这个”对于损伤“最不重要所以放到最后了,对吧?

另外请教大儒,一般飞秒激光器的脉冲频率是大多是MHz甚至GHz的重复频率,那么双光子照射的时候,我们重复几次闪烁,就可以获得想要的信号?(也就是单点的采样时间,这个时间内的次数)
一心向着太阳
8楼2013-04-18 16:57:56
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772968930

金虫 (正式写手)

你激发的深度大,但是在组织内部发出的可是可见光子啊,这样不是深度上又浅了,穿透能力又差了么?而且双光子的激发出来的荧光强度应该不是很高啊,检测器是不是也要配得很高级?
一心向着太阳
2楼2013-04-17 20:03:20
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chenzixuan

铁杆木虫 (小有名气)

【答案】应助回帖

★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
772968930: 金币+3, ★★★很有帮助, 说的有道理,昨天晚上上网上查了,激光脉冲的几个概念,应该是,但是回答还有缺陷的地方,例如在飞秒条件下,为什么峰值功率很大情况下,不会对细胞造成损伤,姑且认为是现象学观察的结果? 2013-04-18 16:40:37
双光子采用飞秒级的激光,这种激光光子密度很大,但是平均功率却又很小,这是因为照射的时间短,仅为飞秒级,这样对细胞的损伤就会很小,应该是这样
himistu
3楼2013-04-18 10:01:45
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greeneese

铁杆木虫 (正式写手)

【答案】应助回帖

★ ★ ★ ★ ★ ★
感谢参与,应助指数 +1
772968930: 金币+6, ★★★★★最佳答案, 回答还算满意,我也赞同,因为他的回答和现象相符 2013-04-18 16:42:36
这个翻译好奇葩……

用人话来说就是,双光子显微镜用两个或多个光子来激发一次荧光发射(普通荧光则是用一个光子激发一次荧光发射的),这样每个激发光的光子的能量就不用太高;而且双光子显微镜采用短时间的光脉冲来激发(脉冲时间可以低到皮秒乃至飞秒),因为光对生物组织的损伤的首要因素是单个光子的能量,其次是持续照射时间,而单位时间内光子的总流量(对外表现为光的强度,或单位时间内的能量)只是次要因素,所以通过采用双光子、短脉冲,可以在高能量的情况下减小对组织的损伤。
4楼2013-04-18 10:04:24
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