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并行等离子体介导烧蚀的体内双光子激光扫描显微镜原理和硬件实现
In：脑功能活体光学成像。第二版。博卡拉顿（佛罗里达州）：CRC Press/Taylor&Francis；2009年，第3章。
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并行等离子体介导烧蚀的体内双光子激光扫描显微镜原理和硬件实现
蔡英文（Philbert S.Tsai）等。
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许多当前感兴趣的生物过程发生在可接触组织的表层以下。通常情况下，表层不能轻易移除，而不会对深层的生理和功能产生不利影响。已经开发了多种成像技术，用于使用光学、电学和磁性对比剂和记录方法对表面进行深层切片。使用超短（即100 fs量级）脉冲激光的双光子激光扫描显微镜（TPLSM）在高度散射的脑组织中从表面以下500微米或更深处提供光学切片图像[1-5]。这种方法的独特之处在于，它可以在毫秒时间尺度上提供亚微米横向分辨率和微米轴向分辨率的图像[6]，这是许多动态生物过程研究所需的[1,7–11]。
TPLSM的优势在于，该技术可以很容易地与生理参数的电测量和其他光学技术相结合。其中包括使用门控连续激光的单光子非相干、使用超短脉冲激光的双光子非相干，以及本工作特别感兴趣的是，通过放大超短激光脉冲的非线性吸收实现等离子体介导的烧蚀。
血浆介导消融是一种与脑深部亚微米体积神经元[12]和血管[13]组织消融特别相关的非线性相互作用[14-16]。这里，超短脉冲的光场导致电子的高速隧穿，从而形成电子等离子体[17]。由于自由电子和分子之间的场驱动碰撞，等离子体的密度迅速增加，而等离子体的厚度接近远小于焦距的深度。该薄层对激光的吸收导致高度局部烧蚀和材料的爆炸性去除。等离子体介导消融的一个关键特征是焦体积外的光对标本几乎没有有害影响；这限制了目标组织中的热量积累和随之而来的附带损伤。
本章概述了与TPLSM系统的设计和组装相关的技术考虑因素，该系统特别适用于单独或与血浆介导消融结合的体内成像和组织学。它扩展了早期的技术演示[18]，并补充了直立系统的其他设计[19-21]。已经描述了用于TPLSM的商用共焦显微镜的转换，而不是系统的从头构建[22-26]。TPLSM的商业系统可从Prairie（Ultima；www.prairie-technologies.com)和徕卡（TPS MP；网址：www.leica.com)商业市场很可能会继续成熟。目前还不存在包含放大超短激光脉冲的商业系统，尽管可以简单地调整现有系统以支持两束。
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