近日，为加速轴向扫描速率并克服高速体积成像的局限性，美国德克萨斯大学西南医学中心（UT Southwestern）的科学家推出了一种新颖的光学设计，该设计可以使横向扫描运动进入三维扫描，使显微镜达到12 kHz的激光聚焦速率，并可以观察细胞内部和斑马鱼胚胎快速跳动的心脏。

图1  双光子显微镜下斑马鱼脑切片、胚胎、心脏等

由细胞生物学系教授Reto Fiolka和生物信息学系Lyda Hill领导的团队开发了一种采用成熟的横向扫描技术的光学设计，并着重关注三维扫描运动。研究人员采用无像差远程聚焦的概念，不是在三维空间中移动相应的远程反射镜，而是使用高速振镜在固定反射镜上横向扫描了激光点。如果固定镜和物镜之间的距离沿扫描方向非恒定，那么就需要进行散焦，这是远程重新聚焦所必需的。在返回路径上，横向扫描分量得到了完美补偿，从而能够在三维空间中实现纯扫描运动。

研究人员采用了两种实现方式来实现这一概念：一种使用阶梯镜，另一种使用倾斜的平面镜。前者允许在有限步骤上任意选择较大的轴向步长，而后者允许任意数量和大小的轴向步骤，并且即使在更有限的扫描范围内，也可以在三维中进行连续扫描。

该团队认为，此项技术将有机会应用于活体成像，尤其是在神经科学领域。

论文链接：www.doi.org/10.1038/s41377-020-00401-9

来源：https://www.photonics.com/Articles/Lateral_Scan_Technologies_Spur_Optical_Design/a66209

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