Leica HyDTM

 

La détection hybride combine les meilleurs avantages des PMT et APD.

 

Le photodétecteur a pour mission de transformer la lumière en signaux électriques et devient ainsi un élément clé du processus d'enregistrement. Il doit non seulement accumuler la lumière fluorescente aussi efficacement que possible, mais doit aussi proposer une grande plage dynamique, un temps de réponse rapide et un bruit minimum pour produire des images nettes et quantifiables. Pendant longtemps, les tubes photomultiplicateurs (PMT) et leurs dérivés (matrices multianodes) ont été considérés comme la norme des photodétecteurs confocaux. Leur large plage dynamique et leur niveau de bruit acceptable ont pour leur part contribué à ce succès.


Ceci dit, les PMT ont certaines limitations en termes de quantification et d'imagerie de faible luminosité, en raison d'une sensibilité limitée et d'une durée de réponse impulsionnelle lente. C'est pourquoi les photodiodes d'avalanche (APD) ont été utilisées pour l'imagerie de faible luminosité. Mais, en raison de leur petite plage dynamique et longs états d'assombrissement, les APD restent des détecteurs à usage bien spécifique.

Les photodétecteurs hybrides présents dans les Leica HyDTM et combinant à la fois des éléments de PMT et d'APD présentent une bonne alternative. Plutôt que d'utiliser une longue cascade de dynodes comme c'est le cas des PMT (Figure 1A), avec un risque de perte de photon et de propagation du bruit, ils ont recours à une simple géométrie avec bombardement électronique, produisant ainsi un gain large (10³) en une seule étape.

Figure 1 : Principe des différents photodétecteurs : photomultiplicateurs (A) et détecteurs hybrides (B) Ces détecteurs utilisent tous deux l'effet photoélectrique au niveau de la photocathode pour transformer la lumière en électricité. L'amplification en aval, par contre, varie énormément. Les PMT utilisent une cascade de dyonodes pour créer du gain, tandis que les HyD ont recours à un processus à deux étapes impliquant un bombardement électronique et un gain d'avalanche. De ce fait, les HyD produisent des images au contraste optimal, avec un bon rapport signal-bruit, et possèdent d'excellentes propriétés de comptage de photons pour la quantification.

A

Figure 2 : Le Leica HyDTM est disponible en HyD SP multispectral (A) ou HyD-RLD en position non déscannée (B)

La seconde étape ressemble à un APD, notamment en raison des électrons secondaires amplifiés par un effet d'avalanche dans un semi-conducteur (Figure 1B, voir également le didacticiel HyD sur le Leica Science Lab). Cette disposition rend les HyD très sensibles et produit très peu de bruit d'obscurité, et presque aucune post-impulsion. Ces propriétés font de l'HyD l'équipement idéal pour de nombreux échantillons. Pour une comparaison approfondie de ces trois types de détecteurs, veuillez consulter l'article correspondant par Rolf Borlinghaus sur le Leica Science Lab. Les HyD ayant des temps morts brefs, et une durée de réponse impulsionnelle courte d'environ 100 ps, ils sont en mesure d'effectuer un comptage de photons sur des échantillons plus clairs que n'en sont capables les autres détecteurs de comptage de photons. Ainsi, la quantification stœchiométrique sur les échantillons vivants, par exemple, est nettement facilitée. Il existe différentes variétés de HyD. Les HyD SP sont disponibles pour l'imagerie multispectrale, et les HyD-RLD pour la détection non déscannée en imagerie multiphotons et pour l'imagerie de fluorescence FLIM.