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燃起共聚焦成像新潜能
最新研发的尼康空间阵列共聚焦(NSPARC: Nikon Spatial Array Confocal)探测器,可这一阵列型检测器可收集每个扫描点上的二维图像。其通过全新水准的超低噪声高灵敏度空间探测能力进一步扩展了共聚焦成像潜能,使分辨率超越1个艾里单位/~230nm*,并提高了图像信噪比。
尼康AX系列带来崭新共聚焦成像解决方案。
*横向光学分辨率使用阿贝衍射极限定义(0.61l / NA)
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/productphotos/247063/AX-NSPARC_ec7d1033075031a0254a7350f4e87eb4.jpg)
主要特性
超分辨率3D共聚焦成像
NSPARC的阵列探测具备多重采样能力可借助每一像素同步收集荧光信号,可同时提高平面及轴向分辨率。
使用者通过设定可在光学上限定NSPARC探测器所获得的信号,即使面对于厚样本(如脑神经、类器官和器官芯片)的3D观察,也能实现高信噪比的共聚焦成像。
尼康可提供各类物镜以适配不同标本,包括更能匹配折射率的硅油物镜。辅以AX/AX R的25mm超大视野,该系统支持更加广泛的物镜选择,能够获得从全视野到极致细节的丰富图像数据,并对其进行测量和分析。
全新水准的低噪声、高灵敏度检测
极低噪声和卓越的灵敏度,即使在苛刻的成像条件下(包括高速共振成像),也能获得出色的结果。
作为一个增加的优势,利用阵列探测器为每个像素获取额外的空间信息,进一步提高分辨率和亮度。
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/249194/NSPARC-noise-plot_bbe0662e14923d6cbe6d9b5ea7476488.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/249194/NSPARC-noise-plot_4230e6862bf6d61f215417d6fe0d2774.jpg 2x)
NSPARC噪声曲线
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GaAsP噪声曲线
比较NSPARC和GaAsP的偏置图像(无光照下采集,以测量噪声),发现NSPARC像素间强度的标准偏差极低,明显低于GaAsP或PMT探测器。
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/249195/NSPARC-purple-cell-with-yellow-nucleus3_dc1f69bd8370997ae5e62fc5649398b1.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/249195/NSPARC-purple-cell-with-yellow-nucleus3_a9c6d297ff9804571714b9e6afc3483d.jpg 2x)
NSPARC
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/249191/GAASP-purple-cell-with-yellow-nucleus2_dc1f69bd8370997ae5e62fc5649398b1.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/249191/GAASP-purple-cell-with-yellow-nucleus2_a9c6d297ff9804571714b9e6afc3483d.jpg 2x)
传统探测器
与标准GaAsP或PMT图像相比,NSPARC探测器极低的噪声和每个像素的额外空间数据收集可实现高信噪比、更清晰的图像。
低噪声、高灵敏度检测
通过结合 NSPARC 高灵敏度与 AX R 共振扫描器超短像素驻留时间共振成像两者的优势,能在活细胞分析中获得时间更长、光毒性更小的成像数据。作为使用探测器阵列的额外优势,其可利用每个像素获取的额外空间信息进一步提升分辨率和亮度。
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247065/AX_02_j_2_dc1f69bd8370997ae5e62fc5649398b1.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247065/AX_02_j_2_a9c6d297ff9804571714b9e6afc3483d.jpg 2x)
使用 AX R 共振扫描和 CFI Plan Apochromat Lambda 100X 物镜针对线粒体动力学进行活细胞时间序列成像( 大视野中区域放大图示, 每 10 帧显示一张快速采集的时间序列图像)
更高灵敏度高速成像
NSPARC 探测器的单光子探测能力、极低噪声和卓越的灵敏度使其成为 AX R 共聚焦共振高速成像的绝佳搭档,其中像素驻留时间短至200 ns,实现了视频帧率的图像采集。可从图像中提取更多细节用于进一步分析和计算。
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247066/AX_e_6b6f0a4952e1d87a3662759cd51b3f8b.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247066/AX_e_c8a44926baeab6a738024f4885e6d8c7.jpg 2x)
使用 AX R 显微镜搭配 NSPARC 探测器和传统探测器分别对斑马鱼血管系统进行了视频级别的时间序列成像,以比较两者的灵敏度差异。为了对血管内皮位置的长时间变化进行比较,建立了一条血管图像上的亮度波动曲线(黄线)。与传统共聚焦 GaAsP 探测器相比,在阵列探测和更高信噪比的加持下,NSPARC 波动曲线更加清晰地反映出内皮层结构随时间的脉动性。
NSPARC 空间阵列探测技术
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247071/Intestine-NSPARC_bbe0662e14923d6cbe6d9b5ea7476488.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247071/Intestine-NSPARC_4230e6862bf6d61f215417d6fe0d2774.jpg 2x)
传统单点扫描共聚焦只能对每个扫描点获取一个强度信号,NSPARC 具有 25 个检测单元,其工作时就像一台灵敏度极高的相机: 探测器会收集来自每个扫描点的二维空间信息。
NSPARC 光路中具备变倍透镜,使其可以配合各种物镜和倍率使用,同时允许用户定义探测器阵列上的荧光光斑大小。对来自共聚焦平面单个艾里斑的发射光实现了过采样。
利用该二维信息即可获得传统共聚焦探测中丢失的超精细结构。
NSPARC
进行 NSPARC 探测时,荧光经光学透镜投射至探测器阵列,投射光即可填充该阵列靶面。
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247072/NSPARC-NSPARC-diagram_e_dc1f69bd8370997ae5e62fc5649398b1.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247072/NSPARC-NSPARC-diagram_e_a9c6d297ff9804571714b9e6afc3483d.jpg 2x)
NSPARC探测器阵列
来自 NSPARC 的每个检测单元都包含着空间信息,可利用其在所获图像中的空间位置重建精微细节。
传统探测器
使用传统 PMT 或 GaAsP 探测器时,荧光穿过大小可变的针孔结构 (通常设为 1 AU)。
![](https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247073/NSPARC-PMT_GAASP-diagram_e_dc1f69bd8370997ae5e62fc5649398b1.jpg 1x, https://downloads.microscope.healthcare.nikon.com/production/imager/keyfeatures/NSPARC/247073/NSPARC-PMT_GAASP-diagram_e_a9c6d297ff9804571714b9e6afc3483d.jpg 2x)
PMT或GaAsP PMT
来自传统探测器的光信号只包含一个强度值,而没有空间信息。
大面积快速图像采集
当 NSPARC 探测器与 AX R 共振扫描器结合使用时,可以高速获取 2048 × 2048 像素的大面积超分辨率图像(比检流计扫描器快约 6 倍*)。它能够捕捉大面积超微结构的快速变化。
* 使用CFI Plan Apochromat Lambda D 60X油浸物镜和2.5X变焦时。
在像素大小相同的情况下,2K × 2K像素图像的面积是1K × 1K像素图像的四倍。
Thy1-EGFP小鼠神经元细胞(透明化)
样本由SunJin Lab Co.的Lin Daniel博士提供。
![](https://www.microscope.healthcare.nikon.com/images/comparison-overlays/NSPARC-1K-Reso-zoom2.5x-3-Deconvolved-Type-Automatic_crop2.png)
![](https://www.microscope.healthcare.nikon.com/images/comparisons/NSPARC-2K-Reso-zoom2.5x-3-Deconvolved-Type-Automatic_crop2.png)
对于相同的成像面积,2K × 2K像素的图像比1K x 1K像素的图像分辨率更高。