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基于微透镜阵列和振镜扫描的光谱分辨多焦点多光子显微技术
摘要：
光谱分辨多焦点多光子显微技术是一种新兴的多光子显微成像技术。该技术结合微透镜阵列和振镜扫描技术，实现了在样品平面上单次激光点瞬时聚焦，在不同焦深处获取多组二次谐波信号的同时记录样品的吸收和荧光光谱，实现了较高的空间和光谱分辨率，具有良好的成像效果和样品分析灵敏度。本文从技术原理、设备结构、成像优势和应用前景等方面综述了该技术的研究现状和未来发展方向，以期对相关领域科学研究提供一定的参考和借鉴。
关键词：多光子显微成像；微透镜阵列；振镜扫描；空间和光谱分辨率；应用前景。
一、引言
多光子显微技术是20世纪80年代初期发展起来的一种新型显微技术，这种技术是在激光双光子效应的基础上发展起来的。相比传统的荧光显微技术，多光子显微技术有许多优势，如光子能量低、样品的损伤小、信噪比高等。然而，由于该技术通常需要时间依次扫描样品不同区域，因此像素密度和空间分辨率会受到较大限制。为了克服这些问题，近年来，一种基于微透镜阵列和振镜扫描的光谱分辨多焦点多光子显微技术得到了快速发展。
二、技术原理
超连续波激光通过微透镜阵列后，成为多个光斑，在样品平面上形成多焦点，每个光斑瞬时聚焦在样品表面上，样品产生光学响应后，二次谐波信号将在各个焦点处产生。振镜扫描技术使得探测器位于样品平面上可获得多组二次谐波谱，由此可以获得空间分辨率高、光谱信息丰富的多光子显微成像。
三、设备结构
光谱分辨多焦点多光子显微技术的实验装置主要包括超连续波激光系统、微透镜阵列、振镜、样品台、探测器等组成部分。其中，微透镜阵列作为最核心的光学元件，起到了将激光光束分裂成多个光斑的作用；振镜用于扫描不同焦深，同时记录不同波长下样品的吸收和荧光光谱；样品台则是放置待检测样品的平台，可以调整样品的位置和高低程度；探测器则是记录每个焦深下各个波长的二次谐波信号的接收器。
四、成像优势
光谱分辨多焦点多光子显微技术具有空间和光谱分辨率高、成像速度快、样品分析灵敏度高等优势。由于每个焦点只需要一次激光照射，因此可以在较短的时间内，得到具有较高像素密度和空间分辨率的成像结果。此外，由于可以利用振镜扫描技术获得不同位置、不同光谱信息，因此可以同时获得样品吸收和荧光光谱，扩展了多光子显微技术的应用范围。
五、应用前景
光谱分辨多焦点多光子显微技术的应用前景广泛，尤其是在生物医学领域中，可以应用于肿瘤细胞的成像、生物分子的探测和诊断等多个方面。此外，还可以应用于纳米材料研究、光子学器件等领域的研究，对材料的表征和分析具有重要的意义。
六、结论
在多光子显微技术的发展历程中，光谱分辨多焦点多光子显微技术是一项新兴的技术，具有很多创新性和优势，其空间和光谱分辨率高、成像速度快，可以同时测量样品的吸收和荧光光谱。显然，这种技术具有很大的应用前景，可以为众多领域提供重要的参考和帮助。