Leica HyDTM

 

A detecção híbrida combina o que há de melhor nos PMTs e APDs

 

O fotodetector tem por finalidade converter a luz em sinais elétricos. Assim, é parte essencial do processo de gravação. Ele não só deve coletar a luz de fluorescência da forma mais eficiente possível, mas também deve ter uma ampla faixa dinâmica, resposta rápida e baixo ruído para produzir imagens nítidas e quantificáveis. Os tubos fotomultiplicadores (PMTs) e seus derivados, como matrizes multianodo, têm sido o padrão em fotodetectores confocais há bastante tempo. Sua grande faixa dinâmica e o nível de ruído razoável contribuem para esse sucesso.


Nos entanto, os PMTs têm limitações para a quantificação e a aquisição de imagens em pouca luz devido à limitada sensibilidade e resposta lenta de pulso. Para esse fim, fotodiodos de avalanche (APDs) têm sido empregados para a aquisição de imagens em pouca luz. No entanto, devido ao seu pequeno alcance dinâmico e estados escuros longos, os APDs mantiveram-se como detectores para fins especiais.

Agora, alternativamente, os fotodetectores híbridos como implementados no Leica HyDTM combinam elementos de ambos, PMTs e APDs. Em vez de uma longa cascata de dinodos como nos PMTs (Figura 1 A), com potencial para perda de fótons e propagação de ruído, eles usam uma geometria simples com um passo de bombardeamento de elétrons, produzindo um ganho grande (10³) em um único passo.

Figura 1: Princípio de funcionamento de diferentes fotodetectores: fotomultiplicadores (A) e detectores híbridos (B). Ambos os detectores usam o efeito fotoelétrico no fotocatodo para converter a luz em eletricidade. A ampliação no fluxo de descida difere muito, no entanto. Os PMTs usam uma cascata de dinodos para gerar ganho, enquanto os HyDs empregam um processo em dois passos, envolvendo um passo de bombardeamento de elétrons e ganho de avalanche. Os HyDs portanto, produzem imagens com bom contraste, boa relação sinal-ruído e têm excelentes propriedades de contagem de fótons para quantificação.

Figura 2: O Leica HyDTM está disponível como HyD SP multiespectral (A) ou HyD-RLD na posição NDD (non descanning) (B)

O segundo passo se assemelha a um APD em relação aos elétrons secundários, que são ainda ampliados por um efeito avalanche em um semicondutor (Figura 1B, veja também o tutorial sobre HYD no Laboratório de Ciências da Leica). Esse arranjo torna os HyDs muito sensíveis, enquanto produzem pouco ruído escuro e quase nenhum pós-pulso. Essas propriedades fazem com que eles sejam adequados para uma ampla gama de amostras. Para obter uma comparação completa dos três tipos de detectores, consulte o artigo correspondente no Laboratório de Ciências da Leica por Rolf Borlinghaus. Como os HyDs têm um tempo de sobrevida muito curto e pulsos de resposta curtos no intervalo ao redor de 100 ps, eles podem aplicar contagens de fótons a amostras mais brilhantes do que outros detectores de contagem de fótons. Assim, a quantificação de estequiometrias em amostras vivas, por exemplo, é muito facilitada. Os HyDs vêm em diferentes variedades e estão disponíveis como HyD SP para aquisição de imagens multiespectral e HyD-RLD para a detecção de imagens multifotônicas e para imagens por tempo de vida de fluorescência (FLIM).

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