[發明專利]一種光纖倏逝場照明器

無效

• 申請號: 200810237414.0
• 申請日: 2008-12-26
• 公開（公告）號: CN101446406A
• 公開（公告）日: 2009-06-03
• 發明（設計）人: 曾紹群;劉志海;周煒;駱清鉻
• 申請（專利權）人: 華中科技大學
• 主分類號: F21V8/00
• 分類號: F21V8/00
• 代理公司: 武漢開元專利代理有限責任公司
• 代理人: 唐正玉

技術領域

本發明屬于熒光顯微成像技術領域，特別涉及一種光纖倏逝場照明器。

背景技術

生命科學中大量的事實表明細胞的動力學特征源于單個蛋白質分子的聚合和相互作用，為了研究細胞動力學就需要發展超高分辨率的成像技術，從而能夠在分子尺度上探測細胞生命活動的細節。在這種需求下，20世紀30年代電子顯微鏡發展起來。它導致了細胞研究的革命，使得生物學家得以從亞顯微水平上認識細胞世界。進入80年代，非光學類掃描探針顯微術特別是原子力顯微鏡的出現更是將成像的分辨率推進到納米的精度。但是這些顯微術均在不同程度上存在系統結構復雜、成像檢測環境要求苛刻等困難，尤其是不能像光學顯微術那樣提供重要的光學信息(如偏振態、折射率、光譜等)和進行無損傷性生物活體探測，這些均大大限制了它們在高分辨率細胞成像中的應用。與此同時，新一代光學顯微技術發展起來。它們以其高的空間分辨率和時間分辨率、無損傷、以及對單分子活體探測的可行性，再次成為生物學家、物理學家和成像學家們研究的熱點。全內反射熒光顯微術是近年來新興的一種光學成像技術，它利用全內反射產生的倏逝場來照明樣品，從而致使在厚度在百納米級的光學薄層內的熒光團受到激發，熒光成像的信噪比很高。這種方法的成像裝置簡單，極易和其它成像技術、探測技術相結合。目前已成功的實現100nm甚至更低的空間分辨率。

目前，基于全內反射原理進行倏逝場照明的熒光顯微成像的實現方式大致有兩種：棱鏡式照明器和物鏡式照明器。激光透過棱鏡或物鏡后以一定角度照射到蓋玻片表面，形成全反射，倏逝波激發生物樣品的熒光分子，熒光分子所發射的光經過物鏡成像到照相機或CCD上，實現對生物樣品的熒光記錄。兩種形式的顯微鏡各有優缺點，對于棱鏡式而言，從激光器出來的光以精確選定的入射角入射到棱鏡上，在載玻片的表面發生全反射，產生的倏逝場激發位于兩玻片之間的樣品發射出熒光，實現起來相對簡單。同時它的缺點也很明顯：1.棱鏡尺寸較大，因此留給生物樣品和物鏡之間的空間較小，所以在此儀器上安裝一些諸如原子力顯微鏡、近場光學顯微鏡等其他探測儀器非常困難，2.由于光路較為復雜，使得光路調節、樣品更換等環節操作難度很大。而對物鏡式而言，則可以克服以上缺點，激光聚焦到物鏡后焦面并經過物鏡邊緣入射，物鏡出射光為平行光并斜入射至蓋玻片上，調節激光入射位置和斜入射的角度，即可達到全內反射要求，從而實現倏逝場照明。倏逝場所激發的熒光仍舊經過物鏡接收，通過雙色鏡濾掉除熒光以外的其他波長的光，成像在物鏡后方的照相機或CCD上，實現對生物樣品的熒光紀錄，目前大多數生物學家采用物鏡式照明器的全內反射熒光顯微鏡。物鏡式照明器同樣也有明顯的缺點：1.照明器與顯微鏡觀察系統共光路，增加了光路的復雜性，2.由于形式的限制，只能觀察細胞貼壁生長的下表面，而對于生物研究更有意義的細胞表面尤其是側面的觀察則無能為力，3.大數值孔徑顯微鏡物鏡的引入極大地增加了系統成本。

發明內容

本發明的目的針對與現有高分辨率熒光顯微成像技術的不足，將光纖技術與全內反射原理相結合，提出了一種適用于熒光顯微成像的光纖倏逝場照明器，將倏逝場照明器制作在直徑為125微米的單根光纖上，使得倏逝場照明器具有更簡單的結構，更小的尺寸，光路更加靈活、穩定，能夠對生物樣品的表面實現多方位照明，大大提高了倏逝場照明器的性能，并能夠方便地與顯微鏡技術結合構成新型的熒光顯微成像系統。

本發明的技術方案為：

一種光纖倏逝場照明器，其特征在于：光纖一端的一部分研磨成斜面，且斜面過光纖芯位置1-10微米，當光從光纖芯入射，在斜面處被反射至光纖端面處，并在光纖端面發生全內反射。

所述的光纖可以是單模光纖或多模光纖。

所述的光纖纖芯可以是在光纖軸心，也可以偏離軸心。

所述的斜面是通過研磨加工形成的，斜面上可以鍍全反射膜也可以不鍍膜。

所述的光纖端面可以是垂直于軸心的平面，也可以是斜平面。

本發明具有如下特點：1、將倏逝場照明器制作在直徑為125微米的單根光纖上，使得倏逝場照明器具有更簡單的結構，更小的尺寸，無需外部光學系統，光路更加穩定，操作更加靈活。2、光纖倏逝場照明器能夠對生物樣品的表面實現多方位照明，大大提高了倏逝場照明器的性能。3、光纖倏逝場照明器采用標準光纖制作，成本低廉，且與光源耦合方便。4、光纖倏逝場照明器由于物理尺寸小，所以能夠方便地與其他檢測技術相結合構成新型的熒光顯微成像系統。

附圖說明

圖1為本發明軸心光纖的倏逝場照明器的結構示意圖。

圖2為本發明斜面處鍍全發射膜的結構示意圖。

圖3為本發明倏逝場的光強I隨界面距離z圖。