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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,在研究細胞內低豐度蛋白質的分布時,SPAD探測器可以檢測到單個熒光標記蛋白發(fā)出的微弱熒光,幫助科學家更清晰地觀察蛋白質在細胞內的定位和動態(tài)變化。
實現超高分辨率成像?
- 根據瑞利判據,光學成像的分辨率受限于光的波長和物鏡的數值孔徑。而單光子SPAD探測器配合相關算法,可突破傳統光學成像的分辨率極限。如受激發(fā)射損耗(STED)熒光成像技術中,SPAD探測器結合特殊的光調制手段,通過精確探測單個熒光光子的發(fā)射位置,能夠實現納米級的分辨率,讓科學家觀察到細胞內更精細的結構,如細胞器的亞結構、細胞骨架的細節(jié)等。
熒光壽命成像
- 不同熒光物質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時間,結合時間相關單光子計數(TCSPC)技術,能夠實現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)測熒光標記的生物分子在結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相結合,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記的生物分子進行同時觀察,實現對復雜生物體系中多個目標的同步分析。例如,在腫瘤細胞的研究中,可以用不同顏色的熒光染料標記腫瘤細胞的不同標志物,通過多通道熒光成像,同時觀察這些標志物在腫瘤細胞中的分布和表達情況,有助于深入了解腫瘤細胞的生物學特性和病理機制。
實時動態(tài)成像?
- SPAD探測器具有快速的響應速度,能夠實時捕捉熒光信號的變化。在活細胞成像中,可以實時監(jiān)測細胞內的動態(tài)過程,如細胞內鈣離子濃度的變化、信號轉導過程中熒光蛋白的表達和分布變化等。這對于研究細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,有助于揭示細胞內各種生理過程的實時機制。
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