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Converting lateral scanning into axial focusing to speed up three-dimensional microscopy

Light(Science & Applications) 2020年第1期9卷 429-440页

作者： Tonmoy Chakraborty Bingying Chen Stephan Daetwyler Bo-Jui Chang Oliver Vanderpoorten Etai Sapoznik Clemens F.Kaminski Tuomas P.J.Knowles Kevin M.Dean reto fiolka Department of Cell Biology UT Southwestern Medical CenterDallasTXUSA Department of Physics and Astronomy University of New MexicoAlbuquerqueNMUSA Department of Chemical Engineering and Biotechnology University of CambridgeCambridge CB30ASUK Department of Chemistry University of CambridgeLensfield RoadCambridge CB21EWUK Lyda Hill Department of Bioinformatics UT Southwestern Medical CenterDallasTXUSA

In optical microscopy,the slow axial scanning rate of the objective or the sample has traditionally limited the speed of volumetric ***,by conjugating either a movable mirror to the image plane in a remote-focusing geometry or an electrically tuneable lens(ETL)to the back focal plane,rapid axial scanning has been ***,mechanical actuation of a mirror limits the axial scanning rate(usually only 10–100 Hz for piezoelectric or voice coil-based actuators),while ETLs introduce spherical and higher-order aberrations that prevent high-resolution *** an effort to overcome these limitations,we introduce a novel optical design that transforms a lateral-scan motion into a spherical aberration-free axial scan that can be used for high-resolution *** a galvanometric mirror,we scan a laser beam laterally in a remote-focusing arm,which is then back-reflected from different heights of a mirror in the image *** characterize the optical performance of this remote-focusing technique and use it to accelerate axially swept light-sheet microscopy by an order of magnitude,allowing the quantification of rapid vesicular dynamics in three *** also demonstrate resonant remote focusing at 12 kHz with a two-photon raster-scanning microscope,which allows rapid imaging of brain tissues and zebrafish cardiac dynamics with diffraction-limited resolution.

关键词： mirror axial image

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