Line REscan 与 Kinetix

Line REscan AION 共聚焦系统与 Kinetix 相机的组合为活细胞成像提供无与伦比的能力。

现代显微镜是推动生命科学人类知识边界的重要工具，随硬件或软件每项新发展再进一步。转盘共聚焦显微镜因光学切片在单焦平面内提供更清晰图像而在生命科学中广受欢迎。然而，当前活细胞转盘共聚焦显微镜面临局限，对更温和成像、更高分辨率、更快采集率、更高光谱灵敏度、更大视场（FOV）等提出需求。

Confocal NL 的 Line REscan AION 共聚焦单元提出了颠覆性概念，以紧凑且经济的解决方案实现高分辨率成像。任何成像装置的关键部分是探测器，Teledyne Photometrics 的 Kinetix 是突破性现代背照 sCMOS 相机，在速度与灵敏度之间取得平衡，同时提供商用最大传感器之一以实现大 FOV 成像。

本文旨在突出这两项技术强大集成的独特优势。结果是一种工程化解决方案，可在最先进共聚焦系统的分辨率和轴向切片下，跨大 FOV 在最多两台探测器上同时实现高速成像。

典型 sCMOS 相机往往缺乏弱信号需高速检测应用所需的灵敏度和采集速度。使用 Kinetix 可实现超过两倍的采集速度，>95% 的高 QE 覆盖可见至近红外（NIR）波长，噪声水平极低（< 1 e- 读出噪声），缓解了以往探测器的瓶颈。Kinetix 传感器（3200 x 3200 像素，6.5 µm 像素尺寸）在选择放大设置及其他成像模式时提供灵活性。芯片物理尺寸（29.42 mm 对角线，即 FN29）每帧捕获远超典型 sCMOS 相机的数据，但需配对合适大 FOV 系统以最大化大传感器优势。

AION 已优化用于大样品成像，充分利用 Kinetix 提供的大 FOV 和分辨率，从而提供超过传统系统两倍以上的 FOV 尺寸。AION 与 Kinetix 的硬件组合因此成为众多显微应用的首选方法，利用更大 FOV 或高速成像带来的更高通量。

AION 设计为在 25 mm 对角线、FN25 的 FOV 内完全衍射极限，对应 60x 1.4 NA 及更小物镜孔径。即物镜的 NA/Mag 值必须小于或等于 1.4/60 才能在 FN25 FOV 下提供衍射极限图像。因此，使用高放大率高 NA 物镜（如 100x 1.45 NA）在支持 FN25 FOV 的系统上成像时，与更常见的 FN18 系统相比可成像双倍样品表面（图 2）。AION 还配备可切换针孔，为宽范围物镜（4x-100x）实现最佳共焦性。

与其前代相比，AION 优化光学和智能成像能力，结合 Kinetix 的速度和灵敏度，改善了共聚焦显微镜的质量和通量。AION 有三个不同版本（α、λ 和 Σ），硬件配置各异，均可适配每种常见显微镜输出。设计甚至通过纳入两台大 FOV 相机考虑不同通道同时成像。与两台 Kinetix 相机使用时，每通道可在 25 mm 对角线 FOV（40x 物镜下 450 x 450 µm²）上以超过 100 帧每秒成像。通过实时反卷积可实现 170 nm 实时分辨率，在 500 µm 以上深度产生高质量图像。针孔电动化进一步提升成像质量，其他电动化和自动化功能促进用户友好性提升。

AION 提供的照明进一步支持这种灵活性，激发线数量可达两倍，甚至延伸至 NIR（400-1100 nm）。高成像深度也是系统的重大优势，可使用更长波长减少深样品中的像差或散射来增强。尽管是共聚焦系统，照明模式已改进为相较传统系统光毒性降低数倍。这对活细胞应用高度相关——实验可更长时间进行，且因细胞在实验中受损减少而更可靠。装置安装用户友好，采用 Micro-Manager 等开源软件实现所有元素。驱动程序可用于将硬件纳入其他控制软件或创建定制解决方案。

新的 Line REscan AION 系统与最多两台 Kinetix 相机（图 1）结合达到共聚焦技术巅峰。如此大 FOV 与高时间和空间分辨率的同步采集、实时反卷积和高成像深度，提供了具有前所未有能力的成像工具。得益于对现有显微镜的简单硬件和软件实现及紧凑结构，系统非常适应性强。AION-Kinetix 组合作为尖端高质量共聚焦系统无与伦比。

图像使用 AION Line REscan 共聚焦显微镜结合 Kinetix 相机采集。作者感谢 Janine Cravo、Anna Fehér、Ahmad Farhan Bhatti 和 Spyridon Theodoros Goudelis 协助生成图像。