多光子掃描通常是指基于多光子激發(fā)理論的一種掃描成像技術(shù)，常見于多光子激光掃描顯微鏡中。它利用高能量密度的脈沖激光，使樣本中的熒光分子同時(shí)吸收多個(gè)光子，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)樣本的掃描成像，以下是具體介紹：

• 原理：通常情況下，分子或原子每次只能吸收一個(gè)光子從基態(tài)躍遷到激發(fā)態(tài)。但當(dāng)光強(qiáng)足夠高時(shí)，會(huì)產(chǎn)生多光子躍遷，即一次吸收多個(gè)光子。以雙光子吸收為例，熒光分子同時(shí)吸收兩個(gè)相同頻率的光子，被激發(fā)至高能級(jí)，經(jīng)過弛豫過程后輻射出熒光光子。多光子激發(fā)所需激光波長較長，常用紅外或近紅外光，且只產(chǎn)生在焦點(diǎn)附近的極小區(qū)域，可實(shí)現(xiàn) “點(diǎn)成像”，具有三維成像能力。

• 掃描過程：多光子掃描顯微鏡使用脈沖激光，如飛秒激光，產(chǎn)生高強(qiáng)度、短暫的光脈沖。通過掃描系統(tǒng)，如高速（共振）和常規(guī)掃描振鏡，使激光束在樣本上逐點(diǎn)掃描，激發(fā)焦點(diǎn)處的熒光分子產(chǎn)生熒光，從而組成一幅完整的成像畫面。

• 技術(shù)特點(diǎn)：與熒光顯微鏡、共聚焦顯微鏡相比，多光子激光掃描顯微鏡對(duì)生物樣品的光損傷小，能減少焦點(diǎn)外的光學(xué)傷害和背景光強(qiáng)度；有效觀測(cè)時(shí)間長，可減少對(duì)非觀測(cè)區(qū)熒光染料的破壞；穿透深度深，有利于獲取深層次組織的清晰熒光圖像；熒光收集率高，不需要光學(xué)濾波器（針孔），圖像對(duì)比度高；對(duì)探測(cè)光路的要求低，光學(xué)系統(tǒng)相對(duì)簡單；還適合多標(biāo)記復(fù)合測(cè)量，可用單一波長的激發(fā)光同時(shí)激發(fā)多種染料。

• 應(yīng)用領(lǐng)域：多光子掃描技術(shù)在生物及醫(yī)學(xué)成像、單分子探測(cè)、三維信息存儲(chǔ)、微加工等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。例如在生物醫(yī)學(xué)研究中，可對(duì)活體組織、活細(xì)胞、小動(dòng)物等進(jìn)行深度高速動(dòng)態(tài)成像與分析，也可用于研究細(xì)胞內(nèi)動(dòng)力學(xué)、物質(zhì)空間分布及結(jié)構(gòu)等。