多光子扫描

多光子扫描通常是指基于多光子激发理论的一种扫描成像技术，常见于多光子激光扫描显微镜中。它利用高能量密度的脉冲激光，使样本中的荧光分子同时吸收多个光子，从而实现对样本的扫描成像，以下是具体介绍：

• 原理：通常情况下，分子或原子每次只能吸收一个光子从基态跃迁到激发态。但当光强足够高时，会产生多光子跃迁，即一次吸收多个光子。以双光子吸收为例，荧光分子同时吸收两个相同频率的光子，被激发至高能级，经过弛豫过程后辐射出荧光光子。多光子激发所需激光波长较长，常用红外或近红外光，且只产生在焦点附近的极小区域，可实现 “点成像”，具有三维成像能力。

• 扫描过程：多光子扫描显微镜使用脉冲激光，如飞秒激光，产生高强度、短暂的光脉冲。通过扫描系统，如高速（共振）和常规扫描振镜，使激光束在样本上逐点扫描，激发焦点处的荧光分子产生荧光，从而组成一幅完整的成像画面。

• 技术特点：与荧光显微镜、共聚焦显微镜相比，多光子激光扫描显微镜对生物样品的光损伤小，能减少焦点外的光学伤害和背景光强度；有效观测时间长，可减少对非观测区荧光染料的破坏；穿透深度深，有利于获取深层次组织的清晰荧光图像；荧光收集率高，不需要光学滤波器（针孔），图像对比度高；对探测光路的要求低，光学系统相对简单；还适合多标记复合测量，可用单一波长的激发光同时激发多种染料。

• 应用领域：多光子扫描技术在生物及医学成像、单分子探测、三维信息存储、微加工等领域得到了广泛应用。例如在生物医学研究中，可对活体组织、活细胞、小动物等进行深度高速动态成像与分析，也可用于研究细胞内动力学、物质空间分布及结构等。