概述
高帧率宽视场成像用于复杂流体与软物质体系的动态表征。
背景与研究场景
Bäumchen实验室正在研究软物质和生物物质的物理基础界面。特别是，他们希望了解这些界面如何改变软物质和生命物质的动态。为实现这一目标，我们采用了多种技术，包括微流控和纳米流控、芯片实验室技术和力谱学方法。该实验室的模型系统之一是微藻Chlamydomonas reinhardtii ，该实验室正在研究鞭毛介导的细胞粘附和运动，其界面可由光控制。
图中显示了一部电影的代表性图像，显示了使用虹膜9以32 fps的最大帧速率在溶液中自由移动的莱茵衣原体。A)显示整个视野。插入物（右上）是显示个体轨迹的最小强度投影。B ）这部电影的每10帧和C ）一系列连续的帧。请注意，显然所有个体都可以被识别出来，因此可以很容易地被跟踪。
技术挑战
为了充分了解目标标本的动态， Bäumchen实验室博士后Fragkopoulos博士使用高速显微镜研究了微藻Chlamydomonas reinhardtii的悬浮液。典型的实验包括衣藻种群和记录一段时间内的行为。使用他们之前的成像解决方案，实验室没有足够快的相机灵敏度（ > 30 fps ）在低光条件下录制，也没有合适的视野（ FOV ） ，这意味着必须产生极其耗时的成像会话。
成像方案与成果
Fragkopoulos博士现在使用IRIS 9 Scientific CMOS （ sCMOS ）相机，能够实现以前的相机解决方案无法实现的所有目标。该团队现在可以在非常低的放大倍率（ 10 ×/0.3NA ）下以全视场成像，同时将面积扩大近三倍。此外，它们现在可以在0.2 µmol光子/(m² s)的低光强下以超过30帧/秒的更高速度进行全场成像。
最终，团队需要对单个藻类进行分割，并深入了解它们随着时间和光线的移动性。为了实现这一目标， Fragkopoulos博士需要在流采集中收集大约5000个帧。IRIS 9相机与SSD （写入速度> 1GB/秒）相结合，可轻松提供。对于密集视场中的个体分割，必须解决细节问题。Iris 9的小像素为4.25 µm x 4.25 µm ，提供了比以前6.5 µm x 6.5 µm像素更详细的信息。此外， IRIS 9相机的量子效率> 73% ，即使在最低光照条件下也能保持< 20毫秒的曝光时间。
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