Kiến thức về hai-Kính hiển vi huỳnh quang Photon
Nguyên tắc cơ bản của việc kích thích hai{0}photon là ở mật độ photon cao, các phân tử huỳnh quang có thể hấp thụ đồng thời hai photon bước sóng dài và phát ra một photon bước sóng ngắn hơn sau một khoảng thời gian ngắn của cái gọi là-thời gian sống ở trạng thái kích thích; Hiệu ứng này giống như việc sử dụng một photon có bước sóng bằng một nửa bước sóng dài để kích thích các phân tử huỳnh quang. Sự kích thích hai photon đòi hỏi mật độ photon cao và để tránh làm hỏng tế bào, hai-kính hiển vi photon sử dụng tia laser xung khóa-chế độ năng lượng-cao. Tia laser phát ra từ tia laser này có năng lượng cực đại cao và năng lượng trung bình thấp, với độ rộng xung chỉ 100 femto giây và tần số lên tới 80 đến 100 megahertz. Khi sử dụng vật kính có khẩu độ số cao để tập trung các photon của tia laser xung, mật độ photon tại tiêu điểm của vật kính là cao nhất và sự kích thích hai{11}photon chỉ xảy ra tại tiêu điểm của vật kính. Do đó, kính hiển vi hai photon không cần lỗ kim đồng tiêu, giúp cải thiện hiệu quả phát hiện huỳnh quang.
Trong hiện tượng huỳnh quang nói chung, do mật độ photon của ánh sáng kích thích thấp, một phân tử huỳnh quang chỉ có thể hấp thụ một photon tại một thời điểm và sau đó phát ra một photon huỳnh quang khác thông qua quá trình chuyển đổi bức xạ, được gọi là huỳnh quang photon đơn lẻ. Đối với các quá trình kích thích huỳnh quang sử dụng tia laser làm nguồn sáng, có thể xảy ra hiện tượng huỳnh quang hai{1}}photon hoặc thậm chí nhiều photon. Trong trường hợp này, nguồn sáng kích thích được sử dụng có cường độ và mật độ photon cao đáp ứng yêu cầu để các phân tử huỳnh quang hấp thụ đồng thời hai photon. Trong quá trình sử dụng tia laser thông thường làm nguồn sáng kích thích, mật độ photon vẫn không đủ để tạo ra hiện tượng hấp thụ hai{4}photon. Thông thường, laser xung femto giây được sử dụng, với công suất tức thời đạt tới mức megawatt. Do đó, bước sóng của huỳnh quang hai{7}photon ngắn hơn bước sóng của ánh sáng kích thích, tương đương với hiệu ứng được tạo ra bởi sự kích thích một nửa bước sóng kích thích.
