
多光子成像依托非线性光学多光子激发原理,突破了传统宽场、共聚焦显微成像的技术瓶颈,凭借近红外长波长激发、深层组织穿透等独特技术优势,成为当下生命科学、生物医学、材料微观表征领域的核心高端成像技术。已广泛应用于生物医学研究、厚层材料无损表征等前沿场景,而这类高精度、动态化、大深度的成像,对设备的轴向对焦、分层扫描、动态位移补偿能力提出了更高的要求。
作为多光子显微系统的核心精密运动控制部件,压电物镜定位器可实现物镜Z轴的快速、高精度、稳定定位。芯明天P73.Z1000大行程压电物镜定位器具备大行程、纳米级定位精度与高适配性等特点,满足多光子成像纳米级稳定聚焦、高速三维扫描、长时间无损观测等全场景技术需求,是高端多光子显微设备的优选配套组件。
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多光子成像:深层组织高分辨观测的光学突破
多光子显微镜利用长波长近红外飞秒脉冲激光作为激发光源,通过双光子或三光子吸收这一非线性光学过程,将荧光激发严格限制在物镜焦点所在的微小区域内。这种激发方式避免了离焦背景信号的干扰,无需共聚焦针孔即可获得光学层切能力,同时近红外光在生物组织中散射较弱,穿透能力极强,深度可达数百微米甚至毫米量级。因此,多光子成像技术特别适合用于生物组织与材料的深层、高分辨率三维成像。其独特的低光毒性,使得其在神经科学、肿瘤免疫、生物医学、药物代谢动力学等前沿领域成为不可替代的研究工具。

(注:图片来源于网络)
在多光子成像系统中,要获得一幅完整的三维图像堆栈,需要沿光轴方向(Z轴)逐层改变物镜的聚焦位置,每改变一层即采集一帧二维图像。这一过程对Z轴定位装置提出了以下技术需求:
· 对于大体积样本,完整观察需要足够的Z轴行程覆盖;
· 随成像深度增加,焦点稳定性与定位精度要求更高,需纳米级定位能力;
· 快速生物过程需毫秒级响应速度,捕捉动态变化。

(注:图片来源于网络)
压电物镜定位器正是满足这些需求的精密Z轴运动控制设备。它利用压电陶瓷的逆压电效应,配合柔性铰链导向机构实现无摩擦、无间隙的精密微位移。将压电物镜定位器集成于多光子显微系统中用于驱动物镜,既能确保焦点定位精度从而直接决定成像质量,还能实时动态补偿生物样本的自发运动与热漂移导致的焦点偏移,并且还可以快速、高精度地进行Z轴层切扫描,构建完整的三维图像。
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芯明天压电物镜定位器
P73.Z1000大行程压电物镜定位器专为多光子成像等大行程范围显微应用设计,以1mm行程、毫秒级响应、纳米级精度等技术特性,满足多光子成像从三维重建逐层采集到活体追焦、多模态切换、快速采集扫描等主要场景的Z轴运动需求。
01 大行程
Z轴直线运动范围可达1mm,基本可覆盖从样品表面到目标深层组织的全部深度范围。
02 纳米级定位精度
闭环控制下定位精度可达纳米级,满足逐层采集的步进要求;重复定位精度高,保证实验过程中重复定位一致。
03 响应速度快
响应时间可达毫秒级,可快速捕捉生物动态过程,支持实时追焦。
04 无摩擦
采用柔性铰链设计,无机械摩擦、无回程间隙,可避免成像过程中的焦点抖动,保障图像稳定性。
05 稳定性
无磨损,长期运行稳定无漂移,支持长时间活体成像,维持焦点稳定。

技术参数
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型号 |
P73.Z1000S/K |
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运动自由度 |
Z |
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驱动控制 |
1路驱动,1路传感 |
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标称行程范围(0~120V) |
800μm |
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Max.行程范围(0~150V) |
1000μm |
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传感器类型 |
SGS/- |
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分辨率 |
36nm/8nm |
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闭环重复定位精度 |
0.3%F.S./- |
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推/拉力 |
20N/5N |
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运动方向刚度 |
0.02N/μm |
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空载谐振频率 |
110Hz |
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闭/开环空载阶跃时间 |
150ms/25ms |
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承载能力 |
0.2kg |
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静电容量 |
43.2μF |
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材质 |
钢、铝 |
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重量 |
786g |
推荐控制器
E53.D1S-H是一款小体积、单通道压电控制器,模拟与数字控制,支持上位机通信,上位机软件支持二次开发。带宽可达10kHz,供电电压24VDC1.5A。外形尺寸仅为148×27.5×80mm^3,重量约为370g,体积小巧,易于集成。机身带有散热区域,可迅速导出产生的热量。

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