FLIMera实时视频动态FLIM研究成像

FLIMera

实时视频动态FLIM研究成像

FLIM成像-成像新概念

HORIBA FLIMera相机是FLIM技术的一个新概念。它是一个宽场成像相机,而不是一个共焦点扫描系统,其优点是可以用简单的摄像技术在视频速率下研究FLIM动态。

FLIMera 视频 (1:43)

事业部: 科学仪器
产品分类: 荧光光谱仪
  • 每个像素的TCSPC架构可同时提供24,576衰减曲线
  • 复杂的多组份寿命研究
  • 直接获取衰减动力学
  • 可实现多达5个指数的衰减曲线分析
  • EzTime Image --- 简单而高效的软件界面
  • 适用于复杂和精密的分子分析,如活细胞动力学研究和疾病诊断的生物标志物检测

 

CMOS技术的进步促进了基于像素阵列的成像传感器的发展,每个像素基于一个时间数字转换器(TDC),包含一个单光子雪崩光电二极管(SPAD)及其相关的电子计时装置。

这使得基于时间相关单光子计数技术(TCSPC)的快速(视频速率)荧光寿命测定在每个像素中得以独立实现(图1)。

图1:SPAD和TDC对

一个192 x 128像素的图像传感器,采用40nm CMOS技术,被整合到一个宽视场外延荧光显微镜装置中。该传感器具有13%的填充因子,每个18.4 x 9.2 μm的像素包含一个分辨率<40 ps的TDC。从而可同时进行24,576次荧光寿命测量,每次测量包含4,096个时间段。通过专用固件和HORIBA EzTime Image软件,荧光强度和平均寿命以及TCSPC成像测量产生的相位图可以同时以视频(>30 fps)速率实时显示(图2)。

 图2:同时呈现的四个数据集

 

操作模式

FLIMera是为配合HORIBA高度直观的EzTime Image软件使用而设计的。该软件用于FLIMera的控制、数据采集和分析。FLIMera提供4种操作模式。

  • 手动  – 用户开始和停止采集,提供TCSPC强度图像和用于寿命分析的FLIM数据。
  • 定时– 用户定义采集的运行时间,提供TCSPC强度图像和用于寿命分析的FLIM数据。
  • 流向HDF5文件 – TCSPC数据可以在用户确定的时间段内流向一个HDF5文件,包含了每个像素中每个光子的完整记录,无数据丢失,并可用于重建帧以进行完全衰减分析。
  • 相位图 – 对直方图的补充,能够以相位图的形式实时显示和选择寿命数据,如图3所示。相位图需要使用标准样品寿命进行初始校准。

 

图3:相位图 

 

使用标准样品和FUN-1标记的酵母细胞展示其视频速率(图4)。


 图4:从FUN-1标记的酵母细胞寿命视频中提取的一系列图像 https://youtu.be/1Fu7VOCsHuA

 

 图5 a: DeltaFLEX液体样品的衰减

 

图5 b:来自24,578个SPAD像素中的一个的衰减,显示了FLIMera非常高的分辨率和TCSPC的真实性。

FLIM 和 HORIBA

新颖的像素内检测和计时技术实现了宽视场成像方法,这大大减少了数据采集时间,使动态事件的研究成为可能。FlIMera为HORIBA在荧光测量领域做出了贡献;它获得了著名的物理学会商业创新奖。

FLIMera 相机的技术参数
程序W广域时域 TCSPC
传感器带像素内TDC的SPAD CMOS
传感器波长范围400 至750 nm
最大总计数率理论值:95 Mcps
最大像素计数率12 kcps
图像阵列192 x 128 pixels
帧速率(最大)30 FPS
填充系数13%
寿命测试范围200 ps to 20 ns
分辨率4096个50ps的通道
连接类型C型接口
电子接口HORIBA FLIMera 基本单元(包括激光同步输入TTL)
Software IncludedHORIBA EzTime Image
所需组件
光源选项DeltaDiode 脉冲激光器

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