[發(fā)明專利]基于量子統(tǒng)計的高精度光學成像裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210364582.2
• 申請日: 2012-09-25
• 公開（公告）號: CN102902056A
• 公開（公告）日: 2013-01-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫方穩(wěn);崔金明;郭光燦
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學技術(shù)大學
• 主分類號: G02B21/36
• 分類號: G02B21/36
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 宋焰琴

1.一種基于量子統(tǒng)計的光學成像裝置，其特征在于，包括激光共聚焦顯微裝置(1)、單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)和主控裝置(3)，其中，

激光共聚焦顯微裝置(1)用于激發(fā)樣品并收集樣品發(fā)射的熒光，并將該熒光導(dǎo)入所述單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)；

單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)用于接收來自激光共聚焦顯微裝置(1)的熒光信號，產(chǎn)生多個單光子計數(shù)信號和多光子符合計數(shù)信號，并向主控裝置(3)輸出多個單光子計數(shù)信號和多光子符合計數(shù)信號，所述多個單光子計數(shù)信號和多光子符合計數(shù)信號用于重構(gòu)樣品圖像；

主控裝置(3)分別連接于所述激光共聚焦顯微裝置(1)和單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)，用于產(chǎn)生控制信號并分別輸出給激光共聚焦顯微裝置(1)和單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)，以控制激光共聚焦顯微裝置(1)的共聚焦掃描與單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)的數(shù)據(jù)采集同步。

2.如權(quán)利要求1所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像裝置，其特征在于，所述單光子計數(shù)統(tǒng)計裝置(2)包括兩個單光子探測器(D1、D2)、一個延時器(DL)、一個光子符合計數(shù)裝置(TAC)和一個多通道分析儀(MCA)，

所述兩個單光子探測器(D1、D2)根據(jù)輸入的熒光信號分別產(chǎn)生單光子計數(shù)信號；

所述光子符合計數(shù)裝置(TAC)用于根據(jù)上述兩個單光子計數(shù)信號產(chǎn)生雙光子符合計數(shù)信號和時間幅度轉(zhuǎn)換信號。

3.如權(quán)利要求2所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像裝置，其特征在于，所述光子符合計數(shù)裝置(TAC)包括兩個輸入端和兩個輸出端，兩個輸入端分別用于輸入由所述光子探測器(D1、D2)產(chǎn)生的單光子計數(shù)信號，其中一個輸入端與所述光子探測器之間具有一個延時裝置(DL)，兩個輸出端分別用于輸出時間幅度轉(zhuǎn)換信號和雙光子符合計數(shù)信號。

4.如權(quán)利要求3所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像裝置，其特征在于，所述延時裝置(DL)是加長的信號線。

5.如權(quán)利要求2所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像裝置，其特征在于，所述時間幅度信號輸出到多通道分析儀(MCA)中，所述多通道分析儀(MCA)用于對多個時間幅度轉(zhuǎn)換信號進行統(tǒng)計，得到雙光子符合計數(shù)信號的強度與所述兩個單光子計數(shù)信號之間的時間間隔的關(guān)系，以確定雙光子符合計數(shù)的零點位置。

6.一種基于量子統(tǒng)計的光學成像方法，其特征在于，包括如下步驟：

將激光照射到樣品上；

對樣品上發(fā)射的熒光進行單光子計數(shù)，產(chǎn)生多個單光子計數(shù)信號；

根據(jù)所述多個單光子計數(shù)信號產(chǎn)生多光子符合計數(shù)信號；

對多光子符合計數(shù)信號和多個單光子計數(shù)信號的強度圖像進行處理，獲得分辨率小于瑞利極限的樣品圖像。

7.如權(quán)利要求6所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像方法，其特征在于，所述多光子符合計數(shù)信號包括：N個光子的符合計數(shù)信號、N-1個光子的符合計數(shù)信號、……、2個光子的符合計數(shù)信號，其中N為發(fā)光點的個數(shù)。

8.如權(quán)利要求6所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像方法，其特征在于，

使用公式來計算所述樣品上兩個點A、B的光強I_A和I_B，其中I₁為兩個單光子計算信號強度之和，I₂為雙光子符合計數(shù)信號強度。

9.如權(quán)利要求6所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像方法，其特征在于，所述雙光子符合計數(shù)的取樣窗口寬度設(shè)置為小于熒光壽命的5倍。

10.如權(quán)利要求9所述的基于量子統(tǒng)計的光學成像方法，其特征在于，所述雙光子符合計數(shù)的取樣窗口寬度為2ns。