pco.edge助力光刻蚀相关技术的研究一：光刻蚀设备里的SPIM成像
2026-07-08 来源:本站 点击次数:66Modified inverted selective plane illumination microscopy for sub-micrometer imaging resolution in polydimethylsiloxane soft lithography devices
用于聚二甲基硅氧烷软光刻设备中亚微米成像分辨率的改进倒置选择性平面照明显微镜
用于聚二甲基硅氧烷软光刻设备中亚微米成像分辨率的改进倒置选择性平面照明显微镜
Tienan Xu, Yean Jin Lim, Yujie Zheng, Moon Sun Jung, Katharina Gaus, Elizabeth E. Gardiner and Woei Ming Lee
DOI: https://doi.org/10.1039/D0LC00598C
Lab Chip, 2020,20, 3960-3969
Accepted: 07 Sep 2020
【摘要翻译】
可塑、透明的聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性微器件能够在体外微环境中对三维细胞网络进行广泛的复杂研究。但是，折射率变化的分布不均匀，所以PDMS设备外部和样品室内部，会产生显着的光程差（OPD），使lightsheet光束扭曲，从而限制衍射极限的性能。我们通过实验表明，120 μm的OPD导致横向点扩散函数增加超过4倍。在本文中，我们展示了调整商用倒置选择性照明平面显微镜（inverted Selective Illumination Plane Microscope, iSPIM）并去除OPD的步骤，从而实现尺寸从0.6±0.04 μm至0.91±0.03 μm的荧光生物样品悬浮在普通盐水（RI≈1.34）中的亚微米成像，这些样品封装在1.2至2毫米厚的微模制PDMS微器件中。我们已经证明，通过匹配拥有适合折射率（RI）的易得且价廉的蔗糖溶液，从外部PDMS层中去除OPD对于实现>3倍的成像分辨率改进至关重要。为了调控 RI 匹配过程，将单模光纤（SMF）照明器集成到iSPIM中。为了去除PDMS通道内的OPD，我们使用了电动可调透镜（ETL），它可以调整探测物镜来对光片光束进行同焦，从而最大限度地减少轴向畸变，以实现亚微米级别的成像分辨率。我们将这种新的成像方法称为改进式倒置选择性平面照明显微镜（modified inverted Selective Plane Illumination Microscopy, m-iSPIM）。使用m-iSPIM的高时空3D成像，我们通过实验在微流体通道内150 μm的深度处拍摄了在流动状态下血小板（≈ 2 μm）聚集到血小板聚集体（22.5 μm×22.5 μm×6 μm）的过程。m-iSPIM为将光片成像技术应用于微流体设备中的各种3D生物模型铺平了道路，而这些模型概括了生理微环境的特征并阐明了亚细胞反应。
图文节选（1）
DOI: https://doi.org/10.1039/D0LC00598C
Lab Chip, 2020,20, 3960-3969
Accepted: 07 Sep 2020
【摘要翻译】
可塑、透明的聚二甲基硅氧烷（PDMS）弹性微器件能够在体外微环境中对三维细胞网络进行广泛的复杂研究。但是，折射率变化的分布不均匀，所以PDMS设备外部和样品室内部，会产生显着的光程差（OPD），使lightsheet光束扭曲，从而限制衍射极限的性能。我们通过实验表明，120 μm的OPD导致横向点扩散函数增加超过4倍。在本文中，我们展示了调整商用倒置选择性照明平面显微镜（inverted Selective Illumination Plane Microscope, iSPIM）并去除OPD的步骤，从而实现尺寸从0.6±0.04 μm至0.91±0.03 μm的荧光生物样品悬浮在普通盐水（RI≈1.34）中的亚微米成像，这些样品封装在1.2至2毫米厚的微模制PDMS微器件中。我们已经证明，通过匹配拥有适合折射率（RI）的易得且价廉的蔗糖溶液，从外部PDMS层中去除OPD对于实现>3倍的成像分辨率改进至关重要。为了调控 RI 匹配过程，将单模光纤（SMF）照明器集成到iSPIM中。为了去除PDMS通道内的OPD，我们使用了电动可调透镜（ETL），它可以调整探测物镜来对光片光束进行同焦，从而最大限度地减少轴向畸变，以实现亚微米级别的成像分辨率。我们将这种新的成像方法称为改进式倒置选择性平面照明显微镜（modified inverted Selective Plane Illumination Microscopy, m-iSPIM）。使用m-iSPIM的高时空3D成像，我们通过实验在微流体通道内150 μm的深度处拍摄了在流动状态下血小板（≈ 2 μm）聚集到血小板聚集体（22.5 μm×22.5 μm×6 μm）的过程。m-iSPIM为将光片成像技术应用于微流体设备中的各种3D生物模型铺平了道路，而这些模型概括了生理微环境的特征并阐明了亚细胞反应。
图文节选（1）
图一：激发光束的 ETL 轴向聚焦调谐示意图。轴向偏移的光束以蓝色显示，而补偿光束以红色显示。
图文节选（2）
m-iSPIM的搭建
基本的iSPIM设施从激光束（488 nm，06-MLD，Cobolt）生成光片（lightsheet）且由MEMS 镜面扫描仪（MM-SCAN_1M，ASI）扫描，并传递到固定在手动旋转安装座上的激发物镜内（以45°倾角高于样本空间）。检测物镜安装在相同的旋转安装座和压电Z平移安装座（150 μm，PZMAG-RAO-M25，ASI）上。贯穿样品的深度（Z）扫描是通过将扫描光片与穿过样品的检测物镜像平面的轴向位置共同对准和同步来实现的。每个Z切片都是由互补金属氧化物半导体（sCMOS）科学相机（pco.edge 4.2，PCO）记录的。iSPIM系统的硬件和软件由Micro-Manager管理控制。
图二：带有ETL模块和光纤照明器的m-iSPIM示意图
修改iSPIM系统以创建m-iSPIM系统如上图所示…在m-iSPIM中，传输光通过倾斜的50:50分束器（CCM1-BS013，Thorlabs）传递并与来自另一根光纤的参考光组合，在电荷耦合器件（CCD）相机（pco.pixelfly USB，PCO）上形成干涉图。干涉图允许我们测量样品内的OPD…
图文节选（3）
图文节选（3）
图三：a） i）DiOC6标记的血小板聚集体在两个时间点T1和T2的体积扫描的正交视图，间隔为15 秒。虚线表示单个血小板被聚集到聚集体中。比例尺：5 μm。
ii）在 i）中显示的时间点T1和T2时红框区域的强度差异，比例尺：2 μm。
b）两个血小板的轨迹，用A和 B表示，揭示了它们在血小板聚集体附近的侧向流动轨迹和速度。图像是在一次体积扫描期间捕获的连续Z切片。出于可视化目的， b）中的强度增加了两倍。比例尺：5 μm。
箭头表示流动方向。
ii）在 i）中显示的时间点T1和T2时红框区域的强度差异，比例尺：2 μm。
b）两个血小板的轨迹，用A和 B表示，揭示了它们在血小板聚集体附近的侧向流动轨迹和速度。图像是在一次体积扫描期间捕获的连续Z切片。出于可视化目的， b）中的强度增加了两倍。比例尺：5 μm。
箭头表示流动方向。
【关于pco.edge 4.2】
pco.edge 4.2 具有新异的科研级CMOS（sCMOS）芯片，能提供清晰的图像质量和准确的测量结果。pco.edge 系列相机具有循环水制冷升级选项。
pco.edge 4.2 专门为需要超高量子效率、16位动态范围、高帧速率、长曝光时间和极低读出噪音的用户精心设计。
基本参数：
- 热稳定（制冷）0°C / +5°C / +7°C
- 超低中值读出噪音0.8 e-
- 高分辨率2048×2048像素
- 动态范围可达至37,500 : 1（USB / Camera Link HS）/ 33,000 : 1（CL）
- 量子效率可达至82%
- 快门曝光时间: 100微秒 to 20秒
- 最高帧速率100 fps
- 滚动快门和全域重置（USB）快门
- Lightsheet模式
- Camera Link HS接口、Camera Link全接口或者USB 3.0 接口
- 紧凑机身设计: 102×79×70 毫米（USB / CL）
- 可选项：水制冷系统
【关于埃赛力达科技Excelitas Technologies Corp.】
埃赛力达是一家技术经验丰富供应商，致力于提供先进的、改善生活的革新技术，为生命科学、先进工业、新一代半导体、航空航天等各终端市场的全世界企业提供服务。公司总部位于美国宾夕法尼亚州匹兹堡。埃赛力达是光子技术设计、开发和制造领域的重要合作伙伴，为全世界客户提供传感、检测、成像、光学和特种光源方面的前沿创新技术。
广州市元奥仪器有限公司作为埃赛力达在国内的核心代理商，根据用户的不同需求提供具备高性能、高质量的产品，为客户提供专业的方案与报价，欢迎咨询！
【关于元奥仪器】
广州市元奥仪器有限公司从事引进欧美高端光电相关领域的仪器设备与提供系统集成的服务商。
本公司是一家有一定工程技术根基的高质素专业公司，为客户提供专业的高端的仪器与产品。我们拥有充满活力的销售队伍与受过原厂培训、经验丰富的售后服务队伍，同时我们具有丰富仪器技术知识和应用经验的人员，这是我司成功和发展的基本保障，是我们的信心所在，也是客户寄以信任的基础，我们衷心感谢各位客户长期以来对我司的充分信赖和鼎力支持。我司代理众多国际上高端品牌的光学成像系统与光机系统，如德国Excelitas PCO公司、加拿大Excelitas LED光源、美国FLI公司、美国MEDIACY公司、英国Prior公司、美国BNC公司、日本GOYO OPTICAL公司等等。
我司凭借多年在成像领域的应用经验与成功案例，我们为您提供各种成像设备与系统产品，科学级CCD相机、高速摄像机、高灵敏度相机、工业相机、超高灵敏度相机、sCMOS科学相机与水下摄像机。主要应用在天文成像、工业成像、光谱成像分析、机器视觉和其他在科研对成像有高要求的测量领域。
我们以专业的知识及热忱的服务，期望为用户提供途径而达到更好的工作效率而努力，本着不断吸收新知的精神，让用户能享用信息科技所带来的便利。努力保持在物理光学、高速摄影、工业检测、分析化学，环境环保等领域的仪器设备各方面上给用户提供全新的技术产品。
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