FLIM system


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There are a couple of ways to detect fluorescence lifetime.
1. multichannel detector
We can prepare several channels to detect fluorescence intensities.
Acquisition time of each channel is 1nsec or less.
From these channels, we can make decay curve.
However there are some drawback points.

But easy comparison is that in the case of multichannel scaler, this device take decay curve as fluorescence intensity. In the case of TSCPC, they take decay curve as kind of histogram of a lot of single photons.


Decay curveをきちんと描くために、大きく分けて3つのパートからなっている。
1. Photonを検出してstart signalを送るためのpart。これは、constant fraction discriminator (CFD) が大部分を占めている。これを調節するのは、limit low とZC level。Limit lowは、ノイズである暗電流(electronic noise)およびdynodesからのパルスノイズを除くためのlimiterである。よって、これをあげればあげるほど、バックグランドが減る。しかし、あげすぎるとシグナルも除いてしまう。Wolfgangは、-50-60mVが適切だといっていた。正直、ここがzeroでも、バックグランドでphotonは、観察されず、有意にシグナルと差がでているようだが、Wolfgangが強く-50mVを勧めているので、ここは、-50で固定する。次に、ZC levelについて。検出されるphotonは、amplitudeがまちまちである。だから、それに伴う、時間的なぶれ(jitter)も引き起こしてしまう。このamplitude-induced jitterを除くために、zero cross pointが導入されている。実際、このZC levelを変動させてもそれほど、decay curveには、影響がなさそうである。本を読んでも、それほど、変える必要はないとのことである。
2. Reference (laser) を検出してシンクロさせるためのpart。これも、referenceの波形を整えるために、CFDが内蔵されている。このpartから送り出されたreferenceがTACに送られて、stop signalとなる。ZC levelは、1のCFDと同じで、referenceの波形を整えるためのもの。あまり、いじらなくてよいようである。Frequency dividerは、正直まだわからない。しかし、1が一番良いようである。Holdoffは、内蔵されたD-flip-flopを調節するためのものである。基本的に、4.00nsでよいようである。Thresholdに関して。comparatorを使って、referenceを正確に検出する。そのため、いわゆるlimit lowのような働きをするのではないかと考えられる。しかし、実際にこのパラメーターを動かすとreferenceが、ダイナミックに横方向に動く。この仕組みについて、現在検討中である。
3. 1と2からくるstart signal とstop signalを使って、decay curveを検出するための範囲を作る。これがTAC ( the time to amplitude converter )のパートである。TACにstart signalが入るとramp generatorが作動する。Stop signalが入ると終了する。この間に入ってくるphotonを検出sしてdecay curveを作製する。実際に、調節するためのパラメーターとして、range, gain, offset, limit high and limit lowがある。Rangeについては、ramp の横軸を調節する役目をもっていて、これは、50 nsに設定するのがよい。Gainについては、この横軸をどれくらい引き伸ばすかについてのパラメーターである。これを小さくするとdisplay上のdecay curveの横方向が縮んでしまう。普通は5が適当であるが、自分は、4の時にもうまくdecay curveが掛ける時があった。Offsetについては、ramp を平行移動させるための役割を持っていて、display上では、decay curveを平行移動させる。Limit lowは、rampの下側を切るための役割を持っていて、display上では、decay curveの右側を切る役割をもっている。Limit highは、その反対側をきるための役割を持っている。

結局、波形をダイナミックに変えるパラメーターは、2のthrehold、3のgain, offset, limit high, limit lowである。また、Wolfgangのメールを考えると、ケーブルの長さを検討しなければいけないようである。これらを変えて、最適な波形にしようと考えている。


The system of laser:

There are two laser diodes in the power box.
These laser diodes emit 800 nm light.
800 nm light hits the vanadium crystal and 1064 nm light will be produced.
This 1064 will become half wavelength 532 nm (Green power) through LBO (SHG crystal). The efficiency is not so low (I speculated that this efficiency is very low.)
Vanadium crystal and LBO is included into millennia in the case of Tsunami.
Green power hits the titanium sapphire crystal, leading to emission from 600 nm to 1000 nm.

Why is such a complicated system prepared?
At first, we need to take much power. So we need to use laser diodes.
However, the wavelength laser diodes emit is only 800-900 nm.
If we have 532 laser diodes, more easy way would be set up.
In addition, LED and laser diodes are totally different matter.