Leica HyDTM

 

La detección híbrida combina lo mejor de PMT y APD

 

El objetivo del fotodetector es convertir la luz en señales eléctricas. Por lo tanto, es una parte crítica del proceso de grabación. No solo debe recoger la luz de fluorescencia de la forma más eficiente posible, sino que también debe tener un gran rango dinámico, rápida respuesta y escaso ruido para producir imágenes nítidas y cuantificables. Durante mucho tiempo, los tubos fotomultiplicadores (PMT) y sus derivados, como los conjuntos multiánodos, han sido la norma en fotodetectores confocales. Su gran rango dinámico y su nivel razonable de ruido contribuyen a este éxito.


Sin embargo, los PMT tienen limitaciones para la cuantificación y obtención de imágenes de poca luz por la sensibilidad limitada y la lenta respuesta de los impulsos. Con este fin, para la obtención de imágenes con poca luz se emplean los fotodiodos de avalancha (APD). Sin embargo, debido a su escaso rango dinámico y a los largos estados oscuros, los APD permanecen como detectores para fines especiales.

Ahora bien, los fotodetectores híbridos, tal y como se implementan en Leica HyDTM, combinan elementos de ambos: PMT y APD. En lugar de una larga cascada de dínodos, como en PMT (figura 1 A) con posibilidad de pérdida de fotones y propagación de ruido, utilizan una geometría simple con un paso de bombardeo de electrones, que produce una gran ganancia (10³) en un solo paso.

Figura 1: Principio de funcionamiento de varios fotodetectores: fotomultiplicadores (A) y detectores híbridos (B). Ambos detectores utilizan el efecto fotoeléctrico en el fotocátodo para convertir la luz en electricidad. Sin embargo, la amplificación posterior difiere en gran medida. Los PMT utilizan una cascada de dínodos para producir ganancia, mientras que los HyD usan un proceso de dos pasos que incluye un paso de bombardeo de electrones y ganancia en avalancha. Por lo tanto, los HyD producen imágenes con buen contraste, buena relación de señal-ruido y tienen excelentes propiedades de recuento de fotones para la cuantificación.

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Figura 2: Los Leica HyDTM están disponibles como HyD SP (A) multiespectrales o HyD-RLD en la posición de NDD (B)

El segundo paso se asemeja a un APD respecto a los electrones secundarios, que se amplifican más todavía con un efecto de avalancha en un semiconductor (figura 1B; consulte también el tutorial de HyD en Leica Science Lab). Esta disposición aumenta la sensibilidad de HyD con apenas ruido oscuro y casi ningún impulso secundario. Gracias a estas propiedades, son perfectos para una amplia gama de muestras. Para una comparación exhaustiva de los tres tipos de detectores, consulte el artículo correspondiente en Leica Science Lab de Rolf Borlinghaus. Como los HyD tienen un tiempo muerto muy corto y breves impulsos de respuesta en el rango de unos 100 ps, pueden aplicar el recuento de fotones a muestras más claras que otros detectores de recuento de fotones. Por ello, se facilita enormemente la cuantificación de estequiometrías en muestras vivas, por ejemplo. Los HyD vienen en distintas variedades y están disponibles como HyD SP para obtención de imágenes multiespectrales y HyD-RLD para la detección de NDD en la obtención de imágenes multifotónicas y para la captación de imágenes de tiempo de vida de fluorescencia (FLIM).