激光扫描显微镜的世界正在迅速发展，这要归功于快速紧凑的探测器阵列的出现。这些阵列取代了传统共聚焦激光扫描显微镜的典型单晶探测器，实现了新的和独特的功能。
传统探测器仅提供收集光的强度值，而像素化探测器还允许记录入射光的空间分布，从而有效地为每个扫描点构建照明区域的小图像。
探测器阵列提供的额外空间信息使一种称为图像扫描显微镜的超分辨率技术成为可能。ISM通过计算从显微镜生成的原始多维数据集构建单个图像。与传统的共聚焦显微镜相比，最终图像具有更好的信噪比、光学切片和空间分辨率。
具体而言，ISM图像的横向分辨率可以超过阿贝极限，最高可达两倍。然而，这些优势是通过仅利用空间信息来实现的;现代荧光生物成像可以通过时间分辨采集进一步丰富，从而能够获得编码到荧光动力学中的结构和功能信息。
最近，位于热那亚的意大利理工学院的研究人员开发了一种紧凑而有效的ISM显微镜，该显微镜配备了单光子雪崩二极管阵列探测器，能够在单一架构中提供高分辨率的结构和功能成像。该研究发布在Advanced Photonics上。
所报道的SPAD阵列检测器由25个独立的二极管组成，排列在方形网格中。小尺寸和异步读出功能可快速检测撞击荧光光子。基于数字频域 (DFD) 方法的数据采集方案是一种外差采样技术，能够构建定时分辨率低至 400 ps 的荧光衰减直方图，适用于大多数荧光成像应用。
该技术非常简单，可以在用于控制显微镜和记录检测信号的同一现场可编程门阵列(FPGA)板上进行直方图计算，从而简化了显微镜架构。
由于SPAD阵列检测器提供了独特的空间和时间信息，作者展示了荧光寿命(FL)测量与ISM(FLISM)的结合。除了传统的ISM优势外，FLISM图像的SNR改进可实现更可靠的荧光寿命估计。
该报告通过使用寿命调整分离(SPLIT)技术，将ISM和时间分辨测量与受激发射耗尽(STED)显微镜相结合，突出了显微镜的多功能性。结果是在不修改采集方案的情况下获得具有增强的横向分辨率和对比度的图像。此外，时间分辨测量可使用单个检测器进行多物种成像，从而提高结构特异性。
由于荧光动力学的相量表示，该系统可以通过荧光寿命值来区分不同的染料。即使使用寿命值相似且激发光谱重叠的染料，也可以使用脉冲交错激发技术区分不同的荧光团。
事实上，通过交替使用不同颜色的激光激发脉冲，光谱信息被有效地编码到时间维度中。由于所提出的显微镜具有出色的时间分辨率，因此可以分离两种荧光染料的贡献，以避免串扰。
根据印度理工学院分子显微镜和光谱实验室的首席研究员、通讯作者Giuseppe Vicidomini的说法，“这项工作的结果表明，激光扫描显微镜的未来与SPAD阵列探测器紧密相连，能够用额外的空间和时间信息丰富显微镜数据集，而无需改变共聚焦显微镜的光学结构。
该研究表明，SPAD阵列探测器与量身定制的采集系统相结合，使光子分辨ISM易于访问和使用。
