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CARS+SRS多模态显微镜技术解析
资料介绍
技术核心概念
相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）
相干反斯托克斯拉曼散射（CARS）是一种基于相干非线性光学效应的振动成像技术，通过两束相干激光（泵浦光ωp和斯托克斯光ωs）与样品相互作用，产生频率为ωas=2ωp-ωs的反斯托克斯信号。该信号强度与分子振动模式的浓度平方成正比，具有信号强、方向性好的特点，能够实现高对比度的化学特异性成像。
受激拉曼散射（SRS）
受激拉曼散射（SRS）同样基于非线性拉曼效应，通过泵浦光和探测光的相互作用，当两束光的频率差匹配分子振动频率时，会发生受激相互作用：泵浦光能量转移给探测光，产生泵浦光的强度损耗（SRL）和探测光的强度增益（SRG）。通过检测该强度变化即可得到分子振动信号，信号强度与分子浓度线性相关，背景干扰低，光谱还原度更高。
多模态结合的技术优势
CARS和SRS技术本身都属于无标记振动成像技术，不需要对样品进行荧光染色，能够保留样品的原生生理状态，避免了染色过程对样品结构和功能的影响，适合活细胞、活体组织的动态成像。而将两种技术结合形成多模态显微镜，能够充分发挥各自技术优势，弥补单一技术的缺陷：
1. 信号特性互补：CARS信号具有非共振背景干扰，在低浓度样品成像中对比度会受到影响，而SRS信号天然消除了非共振背景，能够实现低浓度分子的定量检测；反过来CARS不需要复杂的调制解调检测装置，在大浓度差异的样品成像中可以快速获得整体轮廓，辅助SRS实现更精准的定位成像。
2. 成像范围拓展：两种技术可以覆盖不同的振动波数范围，通过调整激光频率，能够同时获取样品中不同化学组分的空间分布信息，既可以检测脂质、蛋白质这类具有强拉曼峰的生物大分子，也可以对小分子药物、核酸实现精准成像。
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