声光可调谐滤波器在细胞分析中的应用价值

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声光可调谐滤波器在细胞分析中的应用价值

来源：学术堂作者：周老师

发布于：2015-11-26 共5574 字

　前言

细胞生物学研究中，科研人员的常用研究方法是利用染料标记细胞或细胞内功能区，并通过荧

光显微、共聚焦成像等方法分析细胞结构形态与功能、通过探针荧光强度统计方法分类细胞

[1,2].这些方法的共性是通过检测特异性染料发出波长的种类与强度区分细胞种类和功能[3].可

检测的荧光参数通道越多，可分析的荧光探针种类越多，就越有助于实验中对细胞进行细致的

分析[4].因此衡量研究系统功能丰富与否的直观手段是其支持光源与荧光参数种类的多少。为

了实现荧光波长参数的有效区分与探测，上述系统结构中通常都包含滤光结构以实现光源波长

以及荧光探测通道的选择。常用的滤光结构包括：D由不同种类的长通、短通和带通滤光片组

合搭配构成滤光结构。2）由具备光色散能力的元件如光栅、棱镜等构成滤光结构。3）由可调

谐波长选择元件，如声光可调谐滤波器或液晶可调谐滤波器构成滤光结构。其中，声光可调谐

滤波器是近年来发展的，基于声光相互作用原理实现波长选择的新型滤光器件，具有无机械结

构、波长分辨率高、微秒级响应、孔径角较大等优点[5].为了深入了解声光可调谐滤波器特

性，充分发挥其在高光谱成像、细胞分类识别系统中微秒级波长选择与功率调制功能。本文从

应用的角度出发，归纳总结了 2 种主要应用模型，探讨了系统采用声光可调谐后在光谱分辨能

力和细胞功能识别方面的技术优势。

　 1　声光可调谐滤波器的原理结构与技术指标

声光相互作用现象于 1930 年被美国的 Debye and Sears 首次报道，直至 1975 年非共线声光滤波

器首次出现，因性能的极大提高而得到广泛应用[6].目前，声光可调谐滤波器（Acous-to-Optic

Tunable Filter , 简称 AOTF）器件的作用范围可以覆盖可见光到短波红外区域[7]. 构成 AOTF 器

件最常见的声光晶体材料是二氧化碲晶体或石英晶体。

1.1 声光可调谐滤波器原理结构

声光可调谐滤波器通常由声光晶体、换能器、吸收介质、射频源组成。其功能是从复色输入光

中分离与射频源输入信号频率高度相关的单色光。

AOTF 技术依赖于超声波与光波在声光晶体中的共同传播，其作用类型包括共线型与非共线

型。常用的声光可调谐滤波器为非共线型，即声波和光波以不同角度传播通过晶体。晶体的一

侧通常连接超声换能器将射频源的输入信号转化为超声波。当声波穿过声光晶体时导致晶格交

替压缩与放松，发生折射率调制现象，相当于晶体中形成了光栅，并随着声波的传播而在晶体

中移动。与声波交叉传播的光波通过上述折射率调制区域后发生声光衍射现象。光在声光晶体

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摘要：

声光可调谐滤波器在细胞分析中的应用价值来源：学术堂作者：周老师发布于：2015-11-26共5574字　前言细胞生物学研究中，科研人员的常用研究方法是利用染料标记细胞或细胞内功能区，并通过荧光显微、共聚焦成像等方法分析细胞结构形态与功能、通过探针荧光强度统计方法分类细胞[1,2].这些方法的共性是通过检测特异性染料发出波长的种类与强度区分细胞种类和功能[3].可检测的荧光参数通道越多，可分析的荧光探针种类越多，就越有助于实验中对细胞进行细致的分析[4].因此衡量研究系统功能丰富与否的直观手段是其支持光源与荧光参数种类的多少。为了实现荧光波长参数的有效区分与探测，上述系统结构中通常都包含滤光结构...

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