相干反斯托克斯拉曼散射 (CARS)

相干反斯托克斯拉曼散射 (CARS) 是一種非線性四波混合過(guò)程，用于增強(qiáng)弱（自發(fā)）拉曼信號(hào)。在 CARS 過(guò)程中，泵浦激光束（在泵浦頻率）和斯托克斯激光束（在斯托克斯）相互作用，產(chǎn)生一個(gè)反斯托克斯信號(hào)，頻率為CARS = 2泵浦-斯托克斯。斯托克斯光束 ( Stokes ) 通常由來(lái)自 Nd:Vanadate 激光器的 1064nm 線提供，該激光器還充當(dāng)光學(xué)參量振蕩器 (OPO) 的泵浦源，而來(lái)自 OPO (680-1010nm) 的輸出充當(dāng)泵梁（泵）。當(dāng)泵和斯托克斯光束之間的頻率差（拍頻）與（拉曼主動(dòng)）振動(dòng)模式的頻率相匹配時(shí)，例如~2800 cm -1處的 CH 2對(duì)稱拉伸模式，分子振蕩器被相干驅(qū)動(dòng)。這導(dǎo)致增強(qiáng)的反斯托克斯（較短波長(zhǎng)）拉曼信號(hào)，這是提高 CARS 顯微鏡振動(dòng)對(duì)比度的基礎(chǔ)。
 

圖 1：相干反斯托克斯散射 (CARS) 能量圖和實(shí)驗(yàn)裝置示意圖。

從 CARS 顯微鏡的發(fā)展中受益匪淺的兩個(gè)領(lǐng)域是細(xì)胞生物學(xué)和組織成像。通常，細(xì)胞詢問(wèn)是使用熒光顯微鏡進(jìn)行的。借助 CARS，可以在亞微米級(jí)進(jìn)行化學(xué)特異性、無(wú)標(biāo)記成像。迄今為止，CARS 顯微鏡已顯示其在活組織中的脂質(zhì)代謝、細(xì)胞器轉(zhuǎn)運(yùn)和藥物擴(kuò)散（藥代動(dòng)力學(xué)）研究中的潛力。CARS 顯微鏡也已用于臨床應(yīng)用，并且已經(jīng)證明了健康腦組織中腫瘤塊的快速、視頻速率成像。



圖 2：來(lái)自固定組織樣本的棕櫚酸的 CARS 顯微鏡圖像。左側(cè)的圖像是使用 CARS 顯微鏡實(shí)驗(yàn)中常用的發(fā)射濾光片獲得的。右側(cè)的圖像是使用 Semrock 產(chǎn)品 FF01-625/90 獲得的，在相同的樣本 ROI 上顯示了增強(qiáng)的圖像對(duì)比度。獲取這些圖像時(shí)使用了相同的激光強(qiáng)度和 PMT 設(shè)置
圖片提供者 Prof. E. Potma 教授（加州大學(xué)歐文分校）

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