Sources lasers – Caractérisation de rayonnement – Imagerie avancée

Microscopie de fluorescence à 2 photons (2PEF) et de génération de second harmonique (SHG)

Olympus FV1200mpe (source laser Coherent Chameleon Ultra)

La microscopie multiphotonique est une technique d’imagerie exploitant les fortes puissances des sources lasers à impulsions courtes pour générer des interactions à plusieurs photons dans la matière. Ainsi, la probabilité d’apparition des phénomènes et les longueurs d’ondes supérieures utilisées (en comparaison des imageries linéaires) permettent de bénéficier d’une confocalité intrinsèque et d’une meilleure pénétration dans les tissus (typ. 500 µm pour les processus à  2 photons). En outre, les fortes puissances en jeu offrent également la possibilité de détecter les réponses endogènes d’échantillons biologiques, c’est-à-dire sans nécessité de marquage au préalable.

Exemples d’échantillons biologiques, fluorescence à 2 photons en rouge (principalement de l’élastine), génération de second harmonique en vert (collagène) :

           Artère pulmonaire                                                             Artère reinale              

Microspectroscopie CARS

HORIBA LabRAM HR (source large bande pompée à 1064 nm)

La spectroscopie Raman est une technique d’identification de la composition chimique d’un échantillon. Elle consiste à éclairer l’échantillon avec un faisceau laser (visible et continu en général) et à détecter la lumière diffusée. Le spectre de cette diffusion fait apparaître des pics d’intensité qui correspondent aux résonnances des vibrations moléculaires de l’échantillon. Le décalage en longueur d’onde entre le signal laser et celui du pic considéré est alors caractéristique d’une liaison moléculaire présente dans l’échantillon.
La spectroscopie CARS (Coherent Anti-Stokes Spectroscopy) consiste à exciter l’échantillon à l’aide de deux rayonnements lasers dont l’écart en longueur d’onde permet d’exciter de manière cohérente la liaison moléculaire ciblée. Ce processus non linéaire permet d’augmenter particulièrement le niveau de sensibilité. La technique mise en oeuvre au laboratoire XLIM exploite les avantages des sources supercontinuum pour associer deux sources dont l’une possède un spectre large et ainsi de « lire » une grande partie du spectre vibrationnel de l’échantillon sans avoir besoin de scanner en longueur d’onde.

La microspectroscopie consiste alors à coupler une de ces techniques avec un balayage spatial sous un microscope afin de reconstruire une image « chimique » de l’échantillon.

Microscopie multimodale (2PEF, 3PEF, SHG, THG, Raman, CARS, analyse spectrale haute résolution)

Leica SP8  + Coherent Chameleon Ultra II 680-1080 nm et OPO Chameleon MPX 1050 – 1350 nm + Princeton Instruments BLAZE 100 HRX et Isoplane SCT-320

En partenariat avec les plateformes BISCEM et CARMALIM (pour toute demande concernant cet équipement : )

Afin de répondre au mieux au défis scientifiques et techniques présentés par des applications de plus en plus nombreuses, les sources lasers doivent désormais être en mesure de proposer une versatilité maximale, en termes de longueur d’onde, d’énergie, de taux de répétition et de durée d’impulsion. La combinaison et la synchronisation des différents rayonnements ouvrent également la voie à de nombreux champs d’exploration dans des domaines tels que la caractérisation de phénomènes non linéaires dans les matériaux ou encore le développement de nouvelles modalités d’imagerie

Sources disponibles :

Coherent Chameleon Ultra (de 760 à 1000 nm, 200 fs, 80 MHz)

Amplitude Tangerine HP2 (1030 nm, 250 fs – 100 ps, 250 µJ, monocoup à 40 MHz)

• 515 nm, 343 nm, 257 nm, 250 fs – 100 ps, 5 µJ, monocoup à 40 MHz
• 200 à 2600 nm, 250 fs, monocoup à 1 MHz

Caractérisation spectrale

Analyseurs de spectre :

• Anristu MS9710B (650 – 1750 nm)
• Yokogawa AQ6374 (350 – 1750 nm), AQ6375B (1200-2400 nm) et AQ6376 (1700 – 3400 nm)

Spectro-monochromateur Newport + source Oriel (VIS à > 20 µm)
Spectrographe ANDOR Kymera 193i (UV – NIR)

Caractérisation temporelle

Oscilloscope rapide Tektronix DPO77002SX ATI (70 GHz, 200 GS/s, photodiode 45 GHz)
Autocorrelateur APE (20 fs – 5 ps, 700 – 1100 nm)

Caractérisation spatiale

Analyseurs de profil de faisceau (400 nm – 16 µm)

Caractérisation spectro-temporelle

FROG Femtoeasy MS-FROG-SP (5 fs – 40 ps, 1500 – 2100 nm)