CARS+荧光成像多模态显微镜技术综述.

更新时间：2026-07-17 11:22:49 大小：20K 上传用户：江岚查看TA发布的资源 标签：cars 显微镜 下载积分：2分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

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CARS+荧光成像多模态显微镜是将相干反斯托克斯拉曼散射（Coherent Anti-Stokes Raman Scattering, CARS）与荧光成像技术相结合的新型光学成像设备，依托两种成像模式的互补优势，能够同时获取生物样本的化学成分信息与特定分子定位信息，为生命科学、材料科学等领域的研究提供了高分辨率、无标记、多维度的成像方案。近年来，随着超快激光技术、显微光学系统与图像处理算法的不断发展，该多模态显微镜的成像分辨率、灵敏度与成像速度得到大幅提升，已经成为原位动态观测生物过程、分析材料微观结构的核心工具之一。

一、核心技术原理

1.1 CARS成像技术原理

相干反斯托克斯拉曼散射是一种三阶非线性光学效应，其成像过程依赖于两束同步的超快激光：频率为ω_p的泵浦光与频率为ω_s的斯托克斯光，当两束激光共同作用于样本时，若两束激光的频率差Δω=ω_p-ω_s与样本中特定分子的振动频率匹配，就会产生共振增强的相干反斯托克斯信号，信号频率为ω_as=2ω_p-ω_s。与传统自发拉曼散射成像相比，CARS信号具有相干性，信号强度比自发拉曼高数个量级，因此成像速度更快，能够实现动态过程的实时观测。同时，CARS成像不需要对样本进行荧光标记，避免了标记过程对样本活性的影响，也解决了大分子量分子难以标记的问题，适合对活体细胞、组织进行原位成像。

CARS成像的核心优势在于能够基于分子固有振动光谱实现化学特异性成像，不同的化学键、分子基团具有特征性的振动频率，通过调整泵浦光与斯托克斯光的频率差，即可选择性地成像特定分子（如脂质、蛋白质、核酸等）在样本中的分布，不需要外源性标记即可获得化学成分的空间分布信息。但CARS成像也存在一定局限性：对低浓度分子的检测灵敏度不足，难以区分含量较低的特定靶标分子，非共振背景噪声也会一定程度上影响图像对比度。

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