עירור-סריקת מיקרוסקופ היפרספקטקטרלי ביעילות אותות זריחה להפלות

הדמיה ספקטרלית ניתן לבצע במגוון דרכים והוא מכונה על ידי כמה מונחים^1,2,3,4. באופן כללי, הדמיה ספקטרלית מתייחסת לנתונים הנרכשים לפחות שני ממדים מרחביים ומימד ספקטרלי אחד. הדמיה רב ספקטראלית והיפרספקטקטרלית מאופיינת לרוב במספר הלהקות של אורך הגל או אם הלהקות הספקטרליות הן רציפות¹. עבור יישום זה, נתונים היפרספקטקטרליים מוגדר נתונים ספקטרליים שנרכשו עם מסגרות גל רציפים שהושגו על ידי מרווח של אורכי גל מרכזי לא פחות ממחצית רוחב מלא על חצי מקסימום (FWHM) של כל מסנן בנדנה המשמש עירור (כלומר, 5 ננומטר מרווח אורך גל מרכזי עבור מסנני bandpass עם 14-20 ננומטר רוחב פס). הטבע הרציף של להקות הנתונים מאפשר דגימת יתר של ערכת המידע, ומבטיח שקריטריוני נייקוויסט יהיו מרוצים בעת דגימת התחום הספקטרלי.

הדמיה היפרספקטראלית פותחה על ידי נאס א בשנות ה-70 וה-1980 בשילוב עם לווין הראשון של landsat^5,6. איסוף נתונים מכמה להקות ספקטרליות רציפות מותר לדור של ספקטרום זוהר של כל פיקסל. זיהוי והגדרה של ספקטרום הזוהר של רכיבים בודדים איפשר לא רק לזהות את חומרי השטח על ידי הספקטרום האופייני שלהם, אבל זה גם מותר להסרת אותות בהתערבות, כגון וריאציות באות בשל תנאים אטמוספריים. הרעיון של זיהוי חומרים באמצעות ספקטרום האופייני שלהם הוחל על מערכות ביולוגיות ב 1996 כאשר שרדינגר et al. בשימוש שילובים של חמישה fluorophores שונים ואת הספקטרום הידוע שלהם כדי להבדיל כרומוזומים המסומנים בתהליך כינה מקלדת ספקטרלית⁷. טכניקה זו פירט על ידי Tsurui ואח 2000 ‘ עבור הדמיה פלואורסצנטית של דגימות רקמה, באמצעות שבעה צבעי פלורסנט והתפרקות ערך יחיד כדי להשיג הפרדה ספקטרלית של כל פיקסל לתוך צירופים ליניאריים של ספקטרום בהפניה . ספריה⁸ בדומה עמיתיהם חישה מרחוק שלהם, את התרומה של כל fluorophore ידוע ניתן לחשב מן התמונה היפרספקטראלית, נתון מידע של הספקטרום של כל fluorophore.

הדמיה היפרקטרלית בשימוש גם בתחומי החקלאות⁹, אסטרונומיה¹⁰, ביודינין¹¹, הדמיה כימית¹², יישומים סביבתיים¹³, טיפול עיניים¹⁴, מזון מדע¹⁵, המדע המשפטי^16,17, מדעי הרפואה¹⁸, מינרלוגיה¹⁹, ומעקבים²⁰. מגבלה מרכזית של הנוכחי מיקרוסקופ היפרספקטקטרליות מערכות הדמיה היא כי טכנולוגיית ההדמיה הסטנדרטית היפרקטרלית מבודד אותות זריחה להקות צר ידי 1) סינון ראשוני של אור עירור כדי לשלוט עירור המדגם, אז 2) מסנן את האור הנפלט כדי להפריד את פליטת הזריחה ללהקות צרות שיכולות להיות מופרדות מאוחר יותר²¹מתמטית. סינון הן התאורה העירור והזריחה הנפלטת מפחית את כמות האות הזמינה, המורידה את היחס בין האות לרעש ומחייבת זמני רכישה ארוכים. האות הנמוך וזמני הרכישה הארוכים מגבילים את הישימות של הדמיה היפרספקטראלית ככלי אבחון.

מודאליות הדמיה פותחה שעושה שימוש בהדמיה היפרקטרלית אבל מגביר את האות הזמין, ובכך לצמצם את זמן הרכישה הדרוש^21,22. זה חדש מודאליות, שנקרא עירור-סריקה היפרספקטקטרלית, רוכשת נתונים התמונה ספקטרלית על ידי שינוי אורך הגל ואיסוף מגוון רחב של אור נפלט. זה כבר הוכח כי טכניקה זו מניבה הזמנות של עליות גודל ביחס אות לרעש בהשוואה לטכניקות סריקה פליטה^21,22. הגידול ביחס אות לרעש הוא במידה רבה בשל המעבר ברוחב (~ 600 nm) של אור פליטה זוהה, בעוד הספציפיות מסופק על ידי סינון רק אור עירור במקום פליטת הזריחה. זה מאפשר את כל האור הנפלט (עבור כל גל עירור) כדי להגיע לגלאי²¹. בנוסף, ניתן להשתמש בטכניקה זו כדי להפלות את הקרינה האוטומטית מתוויות אקסוגני. יתר על כן, את היכולת להפחית את זמן הרכישה בשל האות מוגבר לגילוי מפחית את הסכנה של הלבנת, כמו גם מאפשר סריקות ספקטרליות בקצב הרכישה מקובל עבור דימות וידאו ספקטרלי.

המטרה של פרוטוקול זה היא לשמש כמדריך לרכישת נתונים עבור מיקרוסקופ הדמיה היפרספקטקטרלית סריקה. בנוסף, כלולים תיאורים המסייעים להבנת הנתיב האור והחומרה. תואר גם הוא יישום של תוכנה מקור פתוח עבור מיקרוסקופ הדמיה היפרספקטקטרלית סריקה. לבסוף, התיאורים מסופקים לאופן הכיול של המערכת לתקן הניתן למעקב נשים, להתאים הגדרות תוכנה וחומרה לקבלת תוצאות מדויקות ולבטל את הערבול של האות המזוהה לתרומות מרכיבים בודדים.