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單光子SPAD探測(cè)器（Single Photon Avalanche Diode）是一種高靈敏度的光探測(cè)器，能夠在非常低的光照條件下工作，甚至能夠檢測(cè)單個(gè)光子。

單光子SPAD探測(cè)器

高靈敏度熒光信號(hào)檢測(cè)

- 熒光成像中，樣品發(fā)出的熒光信號(hào)往往非常微弱，傳統(tǒng)探測(cè)器可能無法有效檢測(cè)。單光子SPAD探測(cè)器具有極高的靈敏度，能夠探測(cè)到單個(gè)熒光光子，大大提高了對(duì)微弱熒光信號(hào)的檢測(cè)能力。例如，在研究細(xì)胞內(nèi)低豐度蛋白質(zhì)的分布時(shí)，SPAD探測(cè)器可以檢測(cè)到單個(gè)熒光標(biāo)記蛋白發(fā)出的微弱熒光，幫助科學(xué)家更清晰地觀察蛋白質(zhì)在細(xì)胞內(nèi)的定位和動(dòng)態(tài)變化。

實(shí)現(xiàn)超高分辨率成像?

- 根據(jù)瑞利判據(jù)，光學(xué)成像的分辨率受限于光的波長和物鏡的數(shù)值孔徑。而單光子SPAD探測(cè)器配合相關(guān)算法，可突破傳統(tǒng)光學(xué)成像的分辨率極限。如受激發(fā)射損耗（STED）熒光成像技術(shù)中，SPAD探測(cè)器結(jié)合特殊的光調(diào)制手段，通過精確探測(cè)單個(gè)熒光光子的發(fā)射位置，能夠?qū)崿F(xiàn)納米級(jí)的分辨率，讓科學(xué)家觀察到細(xì)胞內(nèi)更精細(xì)的結(jié)構(gòu)，如細(xì)胞器的亞結(jié)構(gòu)、細(xì)胞骨架的細(xì)節(jié)等。

熒光壽命成像

- 不同熒光物質(zhì)具有不同的熒光壽命，通過測(cè)量熒光壽命可以區(qū)分不同的熒光分子，以及了解分子所處的微環(huán)境。單光子SPAD探測(cè)器可以精確記錄每個(gè)熒光光子的到達(dá)時(shí)間，結(jié)合時(shí)間相關(guān)單光子計(jì)數(shù)（TCSPC）技術(shù)，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)熒光壽命的高精度測(cè)量。例如，在研究生物分子的相互作用時(shí)，通過熒光壽命成像可以監(jiān)測(cè)熒光標(biāo)記的生物分子在結(jié)合前后熒光壽命的變化，從而推斷分子間的相互作用情況。

多通道熒光成像

- 單光子SPAD探測(cè)器可以與多通道檢測(cè)技術(shù)相結(jié)合，同時(shí)檢測(cè)多個(gè)不同波長的熒光信號(hào)。這樣可以在一次成像中對(duì)多種熒光標(biāo)記的生物分子進(jìn)行同時(shí)觀察，實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜生物體系中多個(gè)目標(biāo)的同步分析。例如，在腫瘤細(xì)胞的研究中，可以用不同顏色的熒光染料標(biāo)記腫瘤細(xì)胞的不同標(biāo)志物，通過多通道熒光成像，同時(shí)觀察這些標(biāo)志物在腫瘤細(xì)胞中的分布和表達(dá)情況，有助于深入了解腫瘤細(xì)胞的生物學(xué)特性和病理機(jī)制。

實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)成像?

- SPAD探測(cè)器具有快速的響應(yīng)速度，能夠?qū)崟r(shí)捕捉熒光信號(hào)的變化。在活細(xì)胞成像中，可以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)細(xì)胞內(nèi)的動(dòng)態(tài)過程，如細(xì)胞內(nèi)鈣離子濃度的變化、信號(hào)轉(zhuǎn)導(dǎo)過程中熒光蛋白的表達(dá)和分布變化等。這對(duì)于研究細(xì)胞的生理活動(dòng)和疾病發(fā)生發(fā)展過程中的動(dòng)態(tài)變化具有重要意義，有助于揭示細(xì)胞內(nèi)各種生理過程的實(shí)時(shí)機(jī)制。

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