[發明專利]基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像裝置

有效

• 申請號: 201310225061.3
• 申請日: 2013-06-06
• 公開（公告）號: CN103335988A
• 公開（公告）日: 2013-10-02
• 發明（設計）人: 陳小明;白晉濤
• 申請（專利權）人: 西北大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 西安恒泰知識產權代理事務所 61216
• 代理人: 李鄭建

技術領域

本發明屬于熒光顯微成像領域，具體涉及一種基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像裝置。

背景技術

遠場熒光發光顯微術被廣泛用于研究生物樣本，但由于受阿貝衍射極限限制，遠場光學顯微成像的極限分辨率橫向大致為200nm，縱向為450nm（Science316,1153(2007)）。為進一步提高遠場顯微成像分辨率，大量新穎的超分辨成像技術被提出，其中受激發射損耗（Stimulated?Emission?Depletion，STED）顯微術（NATURE440，935（2006））是最近發展較快的一種超分辨遠場熒光成像技術。在STED顯微技術中，激發光與中空的環形消激發（STED）光同軸重疊照射在被測樣品上，因此只有激發光中心很小一部分能夠發射熒光，而激發光斑邊緣部分的熒光發射受到環形STED光的抑制。美國專利（專利號：US5731588）和中國專利（公開號：101907766A）公開了點成像STED顯微技術，該技術通過對樣品的逐點掃描成像，數據處理后得到樣品的三維超分辨成像，其耗時長且效率低，對于實時快速研究生命過程極為不利。

發明內容

針對上述現有技術中存在的缺陷或不足，本發明的目的在于，提供一種基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像裝置，可實現對被測樣品的快速掃描顯微成像。

為了實現上述任務，本發明采取如下的技術解決方案：

一種基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像裝置，其特征在于，由第一線偏振激光光源、第一矩形光闌、非連續波片、第一分光鏡、第二分光鏡、第一柱透鏡、納米平移臺、第二線偏振激光光源、第二矩形光闌、四分之一波片、第二柱透鏡和線陣CCD探測器組成；

第一線偏振激光光源產生的光束經第一矩形光闌和非連續波片后轉換成矩形TEM₀₁線偏振光；矩形TEM₀₁線偏振光經第一分光鏡反射、第二分光鏡透射，最后由第一柱透鏡線聚焦在固定在納米平移臺上的被測樣品上，作為消激發光；

第二線偏振激光光源產生的光束經第二矩形光闌和四分之一波片后轉換成矩形圓偏光；矩形圓偏光經第二分光鏡反射，接著由第一柱透鏡線聚焦在被測樣品上作為激發光；

被測樣品上激發的熒光依次經過第一柱透鏡、第二分光鏡和第一分光鏡后，最后由第二柱透鏡聚焦收集至線陣CCD探測器上。

本發明的基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像裝置，解決了傳統點掃描STED超分辨顯微成像進行三維掃描時效率低、耗時長的問題，可實現對被測樣品一維線掃描顯微成像；更重要的是可用于對大尺寸生物樣品進行高分辨、快速實時三維成像檢測。

附圖說明

圖1為本發明的基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像裝置結構示意圖；

圖2為非連續波片結構示意圖；

圖3為矩形TEM₀₁線偏振消激發光經數值孔徑NA=0.8的消球差柱透鏡聚焦后在焦點附近的光強分布圖；

圖4為矩形圓偏振激發光經數值孔徑NA=0.8的消球差柱透鏡聚焦后在焦點附近的光強分布圖；

圖5為矩形TEM₀₁線偏振消激發光和矩形圓偏振激發光經數值孔徑NA=0.8的消球差柱透鏡聚焦后在焦點處的光強分布圖；

以下結合附圖和實施例對本發明做進一步的詳細說明。

具體實施方式

如圖1所示，本實施例給出一種基于柱透鏡聚焦的線掃描受激發射損耗顯微成像方法和裝置，由第一線偏振激光光源1、第一矩形光闌3、非連續波片5、第一分光鏡7、第二分光鏡8、第一柱透鏡9、納米平移臺10、第二線偏振激光光源2、第二矩形光闌4、四分之一波片6、第二柱透鏡11和線陣CCD探測器12組成。

第一線偏振激光光源1產生的光束經第一矩形光闌3和非連續波片5后轉換成矩形TEM₀₁線偏振光；矩形TEM₀₁線偏振光經第一分光鏡7反射、第二分光鏡8透射，最后由第一柱透鏡9線聚焦在固定在納米平移臺10上的被測樣品上作為消激發光；

第二線偏振激光光源2產生的光束經第二矩形光闌4和四分之一波片6后轉換成矩形圓偏光；矩形圓偏光經第二分光鏡8反射，接著由第一柱透鏡9線聚焦在被測樣品上作為激發光；

被測樣品上激發的熒光依次經過第一柱透鏡9、第二分光鏡8和第一分光鏡7后，最后由第二柱透鏡11聚焦收集至線陣CCD探測器12上。