Diamant-Stickstoff-Leerstand (NV) Farb zentrenAls Festkörper-Quanten sensoren bieten sie eine hohe Empfindlichkeit, einen Raum temperatur betrieb, eine räumliche Auflösung im Nanometer bereich und eine Nicht invasiv ität, was sie zu einem idealen magnetischen Sensore lement fürMikroskop ische Magnetfeld bildgebung.
Die traditionelle Punkt-Scan-Bildgebung leidet unter einer geringen Effizienz. Weitfeld-Bildgebung stech niken, die auf Diamant-NV-Farb zentren basieren, können durch parallele Anregung und Erkennung schnell Vollfeld-Magnetfeld informationen erfassen. Das Fluoreszenz signal von NV-Farb zentren befindet sich jedoch nur auf Einzel photonen ebene, was strenge Anforderungen an die Quanten effizienz und das Auslese rauschen der Detektion geräte stellt. Herkömmliche CCD-und CMOS-Kameras verfügen über ein hohes Auslese rauschen und eine begrenzte Kapazität, sodass sie anfällig für die Geräusch dominanz sind und schwache Lichtsignale nicht erkennen können.
SCMOS wissenschaft liche KamerasDurch die Verwendung von hinter leuchteten Sensor prozess strukturen, Pixel array-und Auslese schaltungs optimierung verbessern Sie die Quanten effizienz (QE), das Auslese rauschen und den Dynamik bereich im Vergleich zu herkömmlichenCCD/CMOS-Kameras.
Ein Forschungs team in einem optischen Labor verwendete eineOffenbarung rin Gloria 4.2SCMOS kameraIntegriert in ein speziell angefertigtes optisches Mikroskop system, um eine Breitfeld-Magnetfeld abbildung von Diamant-NV-Farb zentren zu erreichen, erfassung von Änderungen im Fluoreszenz-Graustufen wert des NV-Farb zentrums vor und nach dem Anlegen eines Magnetfeldes.
1. Diamant NV Farb mitte Probe;
2. Mikroskop optisches Bildgebung system mit 10x, 20x und 40x Vergrößerung objektiven;
3. sCMOS wissenschaft liche Kamera, Revealer Gloria 4.2, 2048 × 2048, mit HDR-Modus;
4. Magnetfelds teuer gerät zur Erzeugung eines einstellbaren einheitlichen Magnetfeldes;
5. hochpräzise Verschiebung stufe für präzise drei dimensionale Bewegung der Diamant-NV-Farb zentrum probe.
Verwendung der ROI-Graustufen statistik funktion desEnthüllerDie RPC-Software Scientific Imaging führte eine Zeitbereich verfolgung eines einzelnen NV-Farb mittelbereichs (300 × 248 Pixel) durch und enthüllte den Modulation effekt des Magnetfelds auf die Fluoreszenz intensität:
Bei einem Magnetfeld von Null betrug der mittlere Graustufen wert 16119,716 mit einer Standard abweichung von 4194,516. Nach dem Anlegen eines schwachen Magnetfeldes von 5g induzierte das Magnetfeld Zeeman-Übergänge im NV-Farb zentrum, wodurch die Fluoreszenz sammel effizienz verringert wurde. Der mittlere Graustufen wert betrug 16079,715 mit einer Standard abweichung von 4183,536, einer Standard abweichung änderungs rate von 0,3%.
Dieses Experiment verwendete dieGloria 4.2 sCMOS wissenschaft liche KameraUm die Graustufen änderungen im Fluoreszenz signal während des Zeeman-Übergangs von Diamant-NV-Farb zentren zu erfassen. Mithilfe von 16-Bit-Bilddaten, die im hoch dynamischen Modus erfasst wurden, konnte die Kamera subtile Graustufen schwankungen analysieren, die durch schwache Magnetfelder auf GS-Ebene verursacht wurden. Darüber hinaus kann die Echtzeit-Graustufen überwachungs funktion der RPC-Software der sCMOS-wissenschaft lichen Kamera verwendet werden, um Kalibrierung kurven für Graustufen-Magnetfeld antwort zu erstellen. Ermöglich ung von Anwendungen der bio magnetischen Bildgebung wie der Erfassung des Magnetfelds neuronaler Aktions potentiale und der Detektion von Quanten geräten.
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