【概述】

為了從生物或化學(xué)樣品中獲得高質(zhì)量的分子結(jié)構(gòu)，一般在光學(xué)顯微鏡下采用造影劑染料涂敷樣品以提高對比度，但是造影劑可能破壞樣品，并且受限于已知成像的分子結(jié)構(gòu)。隨著光譜成像技術(shù)的發(fā)展，使用紅外吸收技術(shù)，能夠?qū)ξ⒚缀穸鹊臉悠愤M(jìn)行無干擾的分子研究。分子在特定光譜范圍內(nèi)有特征峰，使得紅外光譜成像系統(tǒng)在不需要染料涂敷樣品的情況下解析分子結(jié)構(gòu)，準(zhǔn)確識別樣品的化學(xué)成分?；趯挿秶烧{(diào)諧量子級聯(lián)激光器（QCL）和碲化汞鎘（MCT）探測器搭建離散頻率紅外（DFIR）光譜成像系統(tǒng)，可以實(shí)時記錄光譜數(shù)據(jù)。

【實(shí)驗(yàn)/操作方法】

客戶將圖1的Block LaserTune QCL激光器和MCT探測器組合使用。激光器內(nèi)部搭載4個寬范圍調(diào)諧的QCL模塊合束光路，光譜范圍覆蓋MCT探測器和DFIR顯微鏡的探測區(qū)域（776.9-1904.4 cm-1）。

圖2（A）中的可調(diào)諧QCL激光器來自Block Engineering公司的LaserTune 4000，它包含4個獨(dú)立的QCL芯片，可調(diào)范圍為776.9至1904.4 cm-1，平均光功率在0.5至10 mW之間。

基于QCL激光器和MCT探測器搭建的離散頻率紅外（DFIR）光譜成像系統(tǒng)，使得顯微鏡能夠?qū)崿F(xiàn)寬光譜覆蓋、寬視場檢測和衍射光譜成像。圖2（B）是各儀器接線圖，顯示系統(tǒng)的主要控制組件。圖2（C）是通訊協(xié)議，從QCL輸出的激光實(shí)時在外部示波器檢測，該示波器根據(jù)指定的頻譜分辨率和掃描速度觸發(fā)MCT探測器和顯微鏡。

客戶將QCL激光器設(shè)置為31 ns的脈沖，2 MHz的脈沖寬度，6.2％的占空比。掃頻時激光間隔輸出TTL同步脈沖，使用150 mm F1和反射鏡（F2）將A1光束聚焦到汞碲化鎘（MCT）探測器中，MCT探測器具備微秒級的掃描速度響應(yīng)。圖3中QCL芯片之間的交叉頻率產(chǎn)生的頻譜噪聲，經(jīng)過采集后的降噪處理，得到高質(zhì)量的單光束光譜(藍(lán)色)。

圖5中藍(lán)色線為離散頻率紅外（DFIR）光譜成像系統(tǒng)的測量光譜，黑色線為傅里葉變換紅外(FT-IR)成像光譜儀系統(tǒng)的參考光譜。通過咖啡yin的測量光譜和參考光譜的比較，客戶證明了該系統(tǒng)的光譜和空間保真度至少與傅里葉變換紅外(FT-IR)成像光譜儀系統(tǒng)一樣好。同時與10倍像素的高性能線性陣列系統(tǒng)的好的光譜質(zhì)量相比，DFIR優(yōu)化了等效光譜信噪比（SNR），在光譜頻率上以更快的時間掃描更多的組織微陣列（TMA）。這些進(jìn)展為高通量紅外生物化學(xué)成像，特別是細(xì)胞、組織和化學(xué)污染物的檢測提供了新的機(jī)會。