基于自由电子激光的扩展宽场 mid-红外光热成像用于生物医学和微塑料分析
光学
2026-03-26 v1 应用物理
生物物理
仪器与探测器
摘要
宽场 mid-红外光热 (MIP) 成像提供了快速无标签化学对比，用于生物医学和聚合物分析。然而，其场视野 (FOV) 受限于常规红外激光的脉冲能量。本文提出一种宽场 MIP 显微镜，采用高功率自由电子激光 (FEL) 而非量子级联激光 (QCL) 作为泵源，以实现显著更大的 FOV。两种实现均使用 450 nm LED 作为探测源，并采用 CMOS 相机通过虚拟锁相检测方案记录图像。QCL nanojoule 脉冲能量 enables 多聚苯鼻酯珠子、Mycolococcus tuberculosis 感染的固定组织以及喉部癌冷切片的约 45 微米 FOV 实现亚微米分辨率的宽场 MIP 成像。通过调谐 QCL 可重构 1000-1800 wavenumbers 范围内的红外光谱。FEL 脉冲能量达到微焦耳后，将 FOV 扩大了接近 20 倍，已在多聚苯鼻酯珠子、单个细胞和小鼠大脑组织的宽场 MIP 成像中实现。我们讨论了当前挑战以及进一步改进，以在生物医学研究和诊断背景下实现更大的 FOV 的宽场 MIP 成像。
引用
@article{arxiv.2603.24103,
title = {Free-electron laser-based extended wide-field mid-infrared photothermal imaging for biomedical and microplastic analysis},
author = {Anooj Thayyil Raveendran and Subham Adak and Artem Shydliukh and Natalja Redinger and Matthias Hauptmann and Ulrich E. Schaible and Anna Muehlig and J. Michael Klopf and Orlando Guntinas-Lichius and Juergen Popp and Christoph Krafft},
journal= {arXiv preprint arXiv:2603.24103},
year = {2026}
}