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Facolt di Scienze Matematiche, Fisiche e Naturali Corso di Laurea in FisicaImaging Vibrazionale Coerente

SAPIENZAUNIVERSITA DI ROMA

Relatore Candidato Tullio Scopigno Vittorio CecconiAnno Accademico 2012-2013IntroduzioneSi sono confrontate tre tecniche spettroscopiche applicate alla microscopia

CARS (Coherent anti-Stokes Raman Scattering)SRS (Stimulted Raman Scattering)RIKES (Raman Inducted Kerr Effect Spectroscopy)Tutte queste tecniche nascono dall effetto Raman. La spettroscopia Raman una tecnica in cui si fa incidere una radiazione elettromagnetica iniziale nota e viene misurata la radiazione diffusa tramite rivelatoreLo scopo ricavare una impronta di molecole con la migliore risoluzione

Principi Teorici Raman Spontaneo

Vantaggi: chemical selective toolsia molecole polari che non-polari possono manifestare Raman

Svantaggi: segnale deboleincoerenzaIl Raman spontaneo non adatto nellambito della microscopiaCRSPrincipi Teorici Raman Coerente

La tecnica CRS pu essere considerata un processo a due step:set di multiple pulsazioni laser sono centrati a differenti frequenze, la cui combinazione deve coincidere con quella vibrazionale della molecola stessaunaltra pulsazione laser, chiamata di probe, interagisce con la materia-campione e modula la coerenza vibrazionale generata nel primo stepCRS un processo FWM (Four-Wave Mixing)

Coherent Anti-Stokes Raman Scattering

CARS appartiene ad un processo FWM, costituito da due fotoni, pump e Stokes, i quali portano alla generazione di un fotone alla frequenza anti-Stokes.

Descrizione Qualitativa

Non-resonant signals in CARSwswpwpumpwstokesWwpWwasFour wave mixing process: nr Input spectraCoherent Anti-Stoke Raman Scattering (CARS) Tecnica di soppressione NRB

La microscopia P-CARS soffre di una riduzione del segnale risonanteCoherent Anti-Stoke Raman Scattering (CARS) Laser-scanning CARS microscope

CARS imaging di tessuti organici ex-vivo in entrambi F-CARS E-CARSE-CARSE-CARSF-CARSOmentum majusAdipocyte-covered kidneyBovine retinaStimulated Raman Scattering (SRS)

Unaltra tecnica di spettroscopia Raman coerente lo Stimulated Raman Scattering (SRS) il quale probe la popolazione degli stati eccitati per identificare le molecole Amplificazione del fascio Stokes e simultanea attenuazione del pump (SRL) (SRG)

SRS/CARS the basic layout

Imaging SRS Scansione 3-D

stratum corneum (4 m) sebaceous gland (42 m)

Diverse scansioni strati epiderma CARS vs SRS

Risonanza vibrazionale on-offStratum corneumCARS vs SRS background issue

SRSCARSRaman Induced Kerr Effect (RIKE) Spectroscopy

In generale ci sono due polarizzazioni usate in questa tecnica spettroscopicaCircular RIKELinear RIKERaman Induced Kerr Effect (RIKE) Spectroscopy Linear RIKES

Espressione cartesiana dei fasci pump e StokesRaman Induced Kerr Effect (RIKE) Spectroscopy Circular RIKES

Nella configurazione di Circular RIKE il fascio pump circolarmente polarizzatomentre il fascio Stokes linearmente polarizzato

Rappresentazione cartesiana dei fasci input Raman Induced Kerr Effect (RIKE) Spectroscopy Crossed polarizers RIKE

Il pi semplice modo per misurare il segnale RIKE usare due crossed polarizersRIKES/SRS Imaging

Polystyrene (PS)Poly(methylmethacrylate) (PMMA) ConclusioniImaging Vibrazionale Coerente:LABEL-FREE selettivit chimicaSegnale intensoCapacit 3-DFacile cambiamento da un setup ad un altro

Future Applicazioni nellambito della CRS Endoscopia