[實用新型]倒置式數字全息顯微鏡

無效

• 申請號: 201120061212.2
• 申請日: 2011-03-09
• 公開（公告）號: CN201974574U
• 公開（公告）日: 2011-09-14
• 發明（設計）人: 張亦卓;王大勇;王云新;江竹青;萬玉紅
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/36;G03H1/08;G01B9/04;G01N21/84
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 魏聿珠

技術領域

本實用新型公開了一種倒置式數字全息顯微鏡，屬于數字全息術技術領域，可用于三維實時形貌測量，生物細胞成像。

背景技術

近年來生物醫學的發展，推動了在生物細胞尺度上觀測技術的發展。傳統的光學顯微鏡，不能測量生物細胞的三維形貌；而共焦顯微鏡雖然分辨率較高，但由于要對生物樣品做標定，會對其產生影響，不利于無損觀測的需要。數字全息作為一種顯微成像技術，其無損、實時、可獲得定量相位分布的特點恰好是其在生物樣品成像上的優勢。活體生物細胞一般為透明結構，因此其相位圖像方能提供更多獨特的信息。不同于已有的相襯成像方法，數字全息技術不需要對活體生物樣品進行標記、固定等處理就可獲得觀察對象定量的振幅和相位分布，從而實現對透明生物樣品的成像并進行定量分析。數字全息技術還可以實現對生物樣品形態的動態監測，繼而可能用于獲取細胞動態特性、細胞間的相互作用以及細胞對藥物的反應等信息，期望為早期醫學診斷和藥物設計等提供一定的分析評價依據。瑞士的Lyncee?Tec公司是唯一的數字全息顯微鏡生產廠家，但其數字全息顯微鏡采用正立結構，由于顯微物鏡有限的工作距離，特別是高倍率顯微物鏡的很短的工作距離，無法對在培養皿或培養液底部生長的樣品做實時高分辨率觀測；由于現有的顯微鏡系統是由空間光路構成，整體大而重，引入光纖耦合系統可以有效減小顯微鏡的體積和重量，并且可以減小激光器的輕微震動對測量系統精度產生的影響

實用新型內容

為了解決數字全息顯微鏡體積和重量大，并且采取正立結構無法觀察培養皿內活體細胞的技術問題，本實用新型提出了一種倒置式數字全息顯微鏡。

本實用新型采用如下技術方案：激光器5的前方安置有光纖耦合器4，光纖耦合器4通過光纖與光纖分束器3相連，光纖分束器3接出兩路光纖分別連接有光纖準直器1和光纖準直器6，光纖準直器1下方置有用于盛放樣品13的樣品臺11，樣品臺11連接在12.二維平移臺上，樣品臺11下方置有安裝在一維平移臺10上的顯微物鏡9，顯微物鏡9與光纖準直器6對準合束晶體8的兩個相垂直的側面。合束晶體8下方置有CCD相機7。CCD7與計算機14相連。

激光器5出射的光經過光纖耦合器4耦合進光纖，并被光纖分束器3分成兩路：第一路是物光，通過一個光纖準直器1將光纖出射的發散球面光波準直成平行光，平行光豎直向下照射在水平放置的樣品13上，穿過樣品臺11，顯微物鏡9，并通過合束棱鏡8后照射在CCD相機7上；另一路是參考光，通過光纖準直器6整形成平行光，水平照射在合束棱鏡8上，反射后與物光波干涉形成全息圖被CCD相機7.記錄；上述兩路光有夾角。

上述的物光經光纖準直器1準直成的平行光的直徑為5mm。

上述的參考光經過光纖準直器6準直成的平行光直徑為2cm。

本實用新型可以取得如下有益效果：

該套實用新型可以對培養皿底部貼壁生長的活體細胞做長時間高分辨率觀測，而不需要將活細胞脫離其培養環境放在特制容器中觀察。

系統集成度高，體積小，光學部件比常用系統少，并且由于采用光纖連接使激光器可以任意安裝在系統其他部位，避免了激光器輕微震動對系統精度的影響。

附圖說明

圖1倒置式數字全息顯微鏡的結構原理圖；

圖2CCD相機采到的全息圖

圖3全息圖的局部放大圖

圖4實施例中樣品經過倒置式數字全息顯微鏡后在電腦里所生成的三維顯示圖；

圖5實施例中樣品經過倒置式數字全息顯微鏡后在電腦里所生成的灰度顯示圖；

圖中：1、6、光纖準直器，2、光纖，3、光纖分束器，4、光纖耦合器，5、激光器，7、CCD相機，8、合束晶體，9顯微物鏡，10、一維平移臺，11樣品臺，12二維平移臺，13、樣品，14、計算機。

具體實施方式

下面結合附圖和具體實施方式對于本實用新型做進一步的說明：

本實施例的布置方式如圖1所示：

激光器5的前方安置有光纖耦合器4，光纖耦合器4通過光纖與光纖分束器3相連，光纖分束器3接出兩路光纖分別連接有光纖準直器1和光纖準直器6，光纖準直器1下方置有用于盛放樣品11的樣品臺10，樣品臺10下方置有顯微物鏡9，顯微物鏡9與光纖準直器6對準合束晶體8的兩個相垂直的側面。合束晶體8下方置有CCD相機7。