基于像素内双点控制CMOS图像传感器的频域荧光寿命成像
2026-02-03 来源:本站 点击次数:52
发光寿命作为一种有益的分析参数已知多年，许多出版物都对它作了很好的描述。在过去的几年中，包括带有摄像头的二维测量系统在内的许多仪器已经被开发和应用。然而，由于目前用于执行时间域或频域寿命测量的仪器相当复杂，CMOS图像传感器技术的新发展已经实现了创建新的图像传感器，可以有效地集成到易于处理的发光寿命测量系统中。这些可调制CMOS图像传感器的原理，虽然最初是为距离测量而设计的，但与频域 FLIM 测量有明显的相似之处。基于这一原理，开发了新的CMOS图像传感器，并集成到相机系统中。
图像传感器的分辨率为1024×1024像素，间距为5.6pm，可调制高达50 MHz。第一次测量显示有效动态范围大于1:1024(对应于10位动态)。双分接模式下的最大帧率在90帧/秒范围内，因此实际测量的有效终生图像帧率约为22帧/秒。相机系统PCO.FLIM，其特征在于图像传感器，产生从5kHz到50MHz的所有所需调制信号(正弦和矩形)。它执行先进的像素校正，生成线性和高质量的图像，而基本的生命周期的图像处理是在电脑中完成的。调制频率可在规定范围内自由调节。
介绍了相机系统的特性，并讨论了使用不同数据表示形式(例如相量法)的第一种结果。其建立的目的是为按像素划分的荧光寿命数据提供更全面的视图，并比较时域和频域结果。基于这些结果和正在进行的测试的经验，可以预期，pco.flim将大大简化将发光寿命成像系统引入更广泛的应用。
自20世纪90年代初以来，文中已经描述了能够测量荧光寿命空间分布的基于照相机的系统。与此同时，缩写FLIM已成为既定术语荧光寿命成像荧光寿命成像显微镜。如何获得荧光寿命图像。从物理的角度来看，这可以在时域或频域中实现。每种方法都表现出优点和缺点，这取决于光探测器的类型和所采用的采集方法。
在时域中，可以通过多种方法获得荧光衰减。它是仿照通过适当的衰变时间。对于成像应用，采用扫描方法，由此商业“时间相关单光子计数”体系是弱发射染料的既定方法。可选择地，摄像机可用于在衰减曲线的短间隔内集成荧光发射，然后结合一个或多个此类采集器在衰减的进一步不同间隔内计算寿命的空间分布。光子计数作为一种高灵敏度的方法，最适合于弱发光染料的发光检测。它需要在获取快速变化的光发射时避免失真，并准确地测量通常较短的寿命。在荧光衰变进行集成下，相机须具有极短的曝光时间，以便能够检测纳秒范围内的寿命。对于目前的CMOS图像传感器来说，可用的最短曝光时间只有几百纳秒，这使得它们可以用干数百纳秒的寿命测量，但对于纳秒分辨率来说则不是。
使用pco.flim相机系统进行发光寿命成像的装置的结构概述。在图中，当相机为频率控制器时，示出了使用pco.flim相机系统用于发光寿命成像的设置的结构概述。pco.flim相机将调制信号和“暗”门信号发送到光源，光源应该能够接受这两个信号。调制信号定义了激励光的形状，而栅极信号决定了激励光通常是打开还是关闭，因为在读取图像时必须关闭灯。
根据操作模式和设置，相机系统pco.flim将通过USB3.0数据接口将图像传送到控制计算机。图片所示的给定组件只是演示pco.flim系统灵活性的示例。由于摄像机包括调制信号的产生和控制，总体设置比较简单。
原则上，基于衰变或寿命的测量与强度的任何变化无关。然而，在进行频域测量时，必须注意有效地阻断激发光。频域FLIM测量了等效于激发信号和发射信号之间的时移的相位角。现在，假设该信号是发射信号和例如激励信号的10%的叠加(由于低效率阻塞)，则测量叠加信号的相位角该信号的相角在很大程度上取决于发光信号的相位角，但不幸的是，也取决于未阻塞激励信号的强度和发射的强度之比。因此，在激发强度通常保持不变的情况下，发光强度的任何变化都会引入额外的相角，并可能导致错误的结果。
德国Excelitas PCO公司pco.flim CMOS相机，具备高分辨率、高感光度、弱光成像的优点，将显微研究实验过程完美记录，为实验提供强而有力的图像数据支持。
广州市元奥仪器有限公司作为德国Excelitas PCO公司摄像机在中国的代理商，为客户提供各种成像系统解决方案，如对相关产品感到兴趣，欢迎随时联系交流，公司网址：www.gzyaco.com、电话：400-860-2677。
介绍了相机系统的特性，并讨论了使用不同数据表示形式(例如相量法)的第一种结果。其建立的目的是为按像素划分的荧光寿命数据提供更全面的视图，并比较时域和频域结果。基于这些结果和正在进行的测试的经验，可以预期，pco.flim将大大简化将发光寿命成像系统引入更广泛的应用。
自20世纪90年代初以来，文中已经描述了能够测量荧光寿命空间分布的基于照相机的系统。与此同时，缩写FLIM已成为既定术语荧光寿命成像荧光寿命成像显微镜。如何获得荧光寿命图像。从物理的角度来看，这可以在时域或频域中实现。每种方法都表现出优点和缺点，这取决于光探测器的类型和所采用的采集方法。
在时域中，可以通过多种方法获得荧光衰减。它是仿照通过适当的衰变时间。对于成像应用，采用扫描方法，由此商业“时间相关单光子计数”体系是弱发射染料的既定方法。可选择地，摄像机可用于在衰减曲线的短间隔内集成荧光发射，然后结合一个或多个此类采集器在衰减的进一步不同间隔内计算寿命的空间分布。光子计数作为一种高灵敏度的方法，最适合于弱发光染料的发光检测。它需要在获取快速变化的光发射时避免失真，并准确地测量通常较短的寿命。在荧光衰变进行集成下，相机须具有极短的曝光时间，以便能够检测纳秒范围内的寿命。对于目前的CMOS图像传感器来说，可用的最短曝光时间只有几百纳秒，这使得它们可以用干数百纳秒的寿命测量，但对于纳秒分辨率来说则不是。
使用pco.flim相机系统进行发光寿命成像的装置的结构概述。在图中，当相机为频率控制器时，示出了使用pco.flim相机系统用于发光寿命成像的设置的结构概述。pco.flim相机将调制信号和“暗”门信号发送到光源，光源应该能够接受这两个信号。调制信号定义了激励光的形状，而栅极信号决定了激励光通常是打开还是关闭，因为在读取图像时必须关闭灯。
根据操作模式和设置，相机系统pco.flim将通过USB3.0数据接口将图像传送到控制计算机。图片所示的给定组件只是演示pco.flim系统灵活性的示例。由于摄像机包括调制信号的产生和控制，总体设置比较简单。
原则上，基于衰变或寿命的测量与强度的任何变化无关。然而，在进行频域测量时，必须注意有效地阻断激发光。频域FLIM测量了等效于激发信号和发射信号之间的时移的相位角。现在，假设该信号是发射信号和例如激励信号的10%的叠加(由于低效率阻塞)，则测量叠加信号的相位角该信号的相角在很大程度上取决于发光信号的相位角，但不幸的是，也取决于未阻塞激励信号的强度和发射的强度之比。因此，在激发强度通常保持不变的情况下，发光强度的任何变化都会引入额外的相角，并可能导致错误的结果。
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