基本介紹
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背景,受激發射損耗顯微術的基本原理,STED系統組成,受激發射損耗顯微術的關鍵技術,損耗光斑的調製,激發光與損耗光雷射類型的選擇,激發光與損耗光波長的選擇,套用,結論,
STED顯微鏡的解析度主要是由有效螢光光斑的大小及損耗效果決定的。可以通過各種措施改善STED光在焦平面相干形成的抑制光圈的干涉對比度及中心強度分布，通過改善影響相干的條件，壓縮螢光光斑的大小，儘可能提高橫向和軸向抑制比。影響相干抑制的因素有STED光的光強、偏振態和脈寬,激發光的強度和脈寬、相位板以及系統像差和脈衝延遲，可通過相關的措施改善抑制效果，提高系統的解析度。
受激發射損耗顯微術的關鍵技術
損耗光斑的調製
在STED顯微系統之中，為了減小有效螢光的發光面積，需要使得經顯微物鏡聚焦後所得的損耗光斑的光強分布滿足以下特性：在激發光斑的邊緣部分具有較大的光強抑制自發螢光的產生，同時在激發光斑的中心部分具有趨近於零的低光強，對自發螢光不產生影響。為了實現這一效果，需要對入射的損耗光束進行相應的調製。
激發光與損耗光雷射類型的選擇
常用的雷射器有脈衝光和連續光兩種類型。 在STED顯微術剛被提出的時候，所有的STED系統都是基於脈衝光源來搭建的，其主要原因有以下兩點：(1)採用脈衝光源使得激發光和損耗光在時域上具有可分離性，使得受激發射損耗的消光過程更便於操控；(2)由於STED的顯微術的解析度隨著所用損耗光光強的增加而提高，在相同的平均功率下，脈衝光具有比連續光更高的峰值光強。
而目前可用於STED系統的雷射光源類型組合為：(1)脈衝激發光和脈衝損耗光；(2)脈衝激發光和連續損耗光；(3)連續激發光和連續損耗光。
激發光與損耗光波長的選擇
在一個典型的STED顯微系統中，激發光和損耗光波長的選擇需要滿足以下原則：激發波長應選在所用螢光粉激發譜的峰值波長附近，以保證較好的吸收；損耗光波長應選在所用螢光粉發射譜的長波拖尾處，以避免損耗光對樣品的二次激發。
因此，目前主流STED顯微系統中仍然將損耗光波長選擇在發射譜的長波拖尾處。對於損耗光波長的改進還有待後續的研究。
套用
從1994年至今，STED技術經過了近20年的發展，已經變得越來越完善，同時也在多個領域中得到了套用。
STED最為基本的套用是對螢光樣品的強度分布進行成像。目前，STED顯微術已經成功實現了對於螢光納米顆粒，螢光標記的生物細胞等樣品進行強度成像。通過將STED成像效果和常規共焦顯微術(Confocal)的成像效果進行對比可以發現，STED技術對於解析度有一個明顯的提升，更多的樣品細節可以被STED顯微術解析出來。
除了對於靜態樣品進行觀測之外，STED技術還可以套用於活體樣品的成像之中實現超衍射極限的解析度。
STED技術還可用於對螢光樣品進行螢光壽命測量(FLIM)及螢光相關譜測量(FCS)，從而使得STED系統成為了一種多功能超分辨成像系統，在生物醫學等領域中的套用也變得更加廣泛。
除了在成像領域的套用之外，STED超分辨的思想在微細結構的光刻，超高密度的存儲等領域也有廣泛的套用，為材料學等領域的發展也做出了重要的推進作用。
結論
受激發射損耗顯微術(STED)是一種有效的光學超分辨方法。通過引入一束損耗光以受激發射的方式來抑制有效螢光的發射，STED可以實現超衍射極限的解析度。自1994年被提出以來，STED技術經過各方面的改進與發展，正在變得日益的完善與成熟。同時，STED顯微術在生物醫學、材料學等領域中的多功能套用也推動了這些領域的快速發展。
