用于增强生物医学成像的超导纳米线单光子探测器

意义：超导纳米线单光子探测器（SNSPD；亦称 SSPD）在低光生物医学成像方面展现巨大潜力，因其提供卓越的灵敏度、皮秒级时间分辨率和宽广的光谱覆盖范围。目标：本篇视角评估了 SNSPD 在新兴生物医学成像应用中的作用。方法：我们概述了生物光学所需超灵敏探测器的需求，总结了 SNSPD 的工作原理，并与已建立的光子计数器进行比较。我们强调了 SNSPD 能够实现新成像能力的应用，并讨论了关键未来应用的系统层面挑战和技术发展，包括临床转化。结果：SNSPD 在信噪比、时序精度和检测带宽方面具有优势，使其能够实现更深层组织成像、高精度荧光寿命测量和量子增强成像模式。可扩展阵列、冷却微型化以及改进的信号收集正在降低其大规模采用的障碍。结论：SNSPD 有望变革受限光子的生物医学成像。随着器件性能和系统集成的持续进步，其在成像平台中的采纳将加速。将 SNSPD 与激发途径的最新进展结合，如结构光激发（Bessel 光束）、像差校正和波前形成，显示出为实现前所未有的成像能力并拓展其前临床和临床实用性的前景。