拉曼散射是一个非弹性散射过程之间交换能量的光子和分子携带的信息分子的振动。拉曼micro-spec半岛综合体育官方APP下载德甲troscopy已成为必不可少的分析工具在生物学和医学手术主要是由于它的两个“释放”:background-free label-free和水。这些好处使我们学习生活样本没有内生扰动。此外,拉曼峰窄得多光谱带宽比荧光染料的发射光谱,使各种代谢的同时研究物种在相同的环境中。
在一篇新论文中,Haonan林博士和程新从波士顿大学教授回顾了组合仪表和相干喇曼散射的计算方法(CRS)。尽管其显著的优势,一个拉曼散射的基本缺点在于其极其有限的截面。一个典型的拉曼截面是10 - 30厘米2每个分子,导致很长信号集成时间从秒到几分钟/焦斑。这种有限的速度使得它不切实际的执行像素成像的动态系统。非线性光学过程引入了增强拉曼信号前后一致地和打破基础截面的极限。有两个同步的超快激光、相干拉曼信号相干anti-Stokes了喇曼散射(汽车)和受激拉曼散射(SRS)。CRS,两个激光器字段同步交互与目标分子。跳动的频率与拉曼振动模式匹配时,前后一致地放大能量传递过程。光子湮灭掉泵,将其转换为斯托克斯光子束并生成在一个新的频率。
CRS使得高速化学成像基于内在的拉曼峰生物样本。然而,生物样品复杂的微系统,包括各种代谢物,经常有光谱重叠,尤其是在强然而拥挤碳氢(CH)地区。它阻碍了定量和鉴定的化学物质使用窄带单色CRS细胞和组织。在过去的几年中,巨大的努力已经开发生产的高光谱CRS每个像素的拉曼光谱。
高光谱影像提供了潜在的破译的信息在一个复杂的化学成分和丰富的环境。然而,由于高维度的原始图像,这些信息并不是现成的。算法识别主要纯组件和分解所需浓度地图。并行与CRS高光谱仪器的发展,各种高光谱图像分离方法的报告。取决于之前的信息是在纯粹的构成组件,我们归类成监督或无监督方法。
仪器创新推动CRS成像的速度2千赫帧速率,光谱覆盖范围高达3500厘米1,和光谱采集速度5µs /的频谱。然而,这些条件不能意识到由于物理限制同时由CRS的灵敏度极限。例如,进一步增加速度会恶化设置的信噪比(信噪比),使其不适用的生物医学应用程序。photodamage的约束下,这种权衡可以传达设计空间。这是一个超平面相交的三轴代表速度、光谱带宽和信噪比。优化的仪表使系统达到最优超平面上的状态点,但超越它仍然具有挑战性。
介绍了各种计算方法的研究小组使用将CRS化学显微镜的边界。必须注意计算算法的适用范围,以避免错误的解释测量。评估是否提出适当模型可以描述底层物理过程是至关重要的。它包括测量噪声的统计分布,图像卷积成像系统的内核和其他技术。
应采取严格的实验描述转发模型和标定模型参数。当先验模型/ regularisations,全面了解信号是必要的。Hyperparameter优化前模型产生正确的结果是至关重要的,可能需要迭代更新和验证。对于深度学习应用程序,虽然复杂的任务造型反问题的缓解,适当选择网络结构和足够大的培训和验证数据集是必要的。
展望未来,该研究小组期望仪器的进步将继续提高数据吞吐量时间,空间和光谱维度。他们应该提供更多的功能,数据结构,如稀疏和相关性。与此同时,新的计算方法可以用来打破设计空间权衡,为生物医学研究提供丰富的化学成分。计算光学显微镜技术的突飞猛进,我们期待更多的思想渗透到CRS。
因为大多数计算方法关注广角实现,翻译成CRS显微镜也是不容忽视的。广泛的建模、系统设计和算法开发需要执行确保适用性CRS成像。在未来,计算方法发挥更重要作用作为现有方法仍然可行的促进新成立的设计空间。新方法可能出现在视野等方面实现突破,成像深度和空间分辨率。
