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單光子SPAD探測器(Single Photon Avalanche Diode)是一種高靈敏度的光探測器,能夠在非常低的光照條件下工作,甚至能夠檢測單個光子。
單光子SPAD探測器
高靈敏度熒光信號檢測
- 熒光成像中,樣品發(fā)出的熒光信號往往非常微弱,傳統(tǒng)探測器可能無法有效檢測。單光子SPAD探測器具有極高的靈敏度,能夠探測到單個熒光光子,大大提高了對微弱熒光信號的檢測能力。例如,在研究細(xì)胞內(nèi)低豐度蛋白質(zhì)的分布時,SPAD探測器可以檢測到單個熒光標(biāo)記蛋白發(fā)出的微弱熒光,幫助科學(xué)家更清晰地觀察蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的定位和動態(tài)變化。
實現(xiàn)超高分辨率成像?
- 根據(jù)瑞利判據(jù),光學(xué)成像的分辨率受限于光的波長和物鏡的數(shù)值孔徑。而單光子SPAD探測器配合相關(guān)算法,可突破傳統(tǒng)光學(xué)成像的分辨率極限。如受激發(fā)射損耗(STED)熒光成像技術(shù)中,SPAD探測器結(jié)合特殊的光調(diào)制手段,通過精確探測單個熒光光子的發(fā)射位置,能夠?qū)崿F(xiàn)納米級的分辨率,讓科學(xué)家觀察到細(xì)胞內(nèi)更精細(xì)的結(jié)構(gòu),如細(xì)胞器的亞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞骨架的細(xì)節(jié)等。
熒光壽命成像
- 不同熒光物質(zhì)具有不同的熒光壽命,通過測量熒光壽命可以區(qū)分不同的熒光分子,以及了解分子所處的微環(huán)境。單光子SPAD探測器可以精確記錄每個熒光光子的到達(dá)時間,結(jié)合時間相關(guān)單光子計數(shù)(TCSPC)技術(shù),能夠?qū)崿F(xiàn)對熒光壽命的高精度測量。例如,在研究生物分子的相互作用時,通過熒光壽命成像可以監(jiān)測熒光標(biāo)記的生物分子在結(jié)合前后熒光壽命的變化,從而推斷分子間的相互作用情況。
多通道熒光成像
- 單光子SPAD探測器可以與多通道檢測技術(shù)相結(jié)合,同時檢測多個不同波長的熒光信號。這樣可以在一次成像中對多種熒光標(biāo)記的生物分子進(jìn)行同時觀察,實現(xiàn)對復(fù)雜生物體系中多個目標(biāo)的同步分析。例如,在腫瘤細(xì)胞的研究中,可以用不同顏色的熒光染料標(biāo)記腫瘤細(xì)胞的不同標(biāo)志物,通過多通道熒光成像,同時觀察這些標(biāo)志物在腫瘤細(xì)胞中的分布和表達(dá)情況,有助于深入了解腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性和病理機(jī)制。
實時動態(tài)成像?
- SPAD探測器具有快速的響應(yīng)速度,能夠?qū)崟r捕捉熒光信號的變化。在活細(xì)胞成像中,可以實時監(jiān)測細(xì)胞內(nèi)的動態(tài)過程,如細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化、信號轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中熒光蛋白的表達(dá)和分布變化等。這對于研究細(xì)胞的生理活動和疾病發(fā)生發(fā)展過程中的動態(tài)變化具有重要意義,有助于揭示細(xì)胞內(nèi)各種生理過程的實時機(jī)制。
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