[發明專利]一種雙光子顯微鏡

有效

• 申請號: 201310507178.0
• 申請日: 2013-10-24
• 公開（公告）號: CN103558193A
• 公開（公告）日: 2014-02-05
• 發明（設計）人: 鄭煒;許強;楊守勝
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01N21/01;G02B21/18;G02B21/24
• 代理公司: 廣州三環專利代理有限公司 44202
• 代理人: 郝傳鑫;熊永強

技術領域

本發明涉及光學技術領域，具體涉及一種雙光子顯微鏡。

背景技術

在生物活體組織熒光成像領域中，雙光子顯微鏡已成為一種必不可少的成像工具。相比單光子技術而言，其最重要的一個優點是能夠對組織樣品進行高分辨成像。由于雙光子顯微鏡對散射生物樣品具有亞細胞的分辨率，使得該種顯微鏡成為目前最受歡迎的顯微成像技術之一，然而，目前該種顯微鏡的探測深度受限。隨著成像深度的增加，由于樣品組織對光的吸收和散射作用，入射激光功率會呈現指數的衰減，使得焦點處的信號減弱，非焦點處的噪聲增強，從而導致成像的信噪比（即焦點處的信號與焦點外的噪聲的比值）變差。經過某一特定深度后，焦點外的背景噪聲最終會超過焦點信號，此時無法再分辨信號與噪聲，這個深度即為該成像裝置的極限探測深度。因此，提高成像信噪比是增加探測深度的關鍵。

現有技術之一是利用寬場脈沖場在樣品中傳播時，其脈沖周期隨深度的增加而改變的特性，使脈沖在到達焦平面時具有最短的脈沖周期，從而在焦平面產生較強的信號并同時抑制了焦平面以外的背景噪聲。該技術實現了帶有光學切片(optical?section)能力的寬場雙光子顯微成像功能，提高了雙光子顯微成像的速度。但是，由于組織的散射作用，這種寬場成像（面掃描）技術相比普通點掃描的雙光子顯微鏡來說，其空間分辨隨著成像深度的惡化程度更嚴重，所以這種技術并不能真正的增加成像深度。

現有技術之二是借助雙棱鏡光柵實現入射光脈沖在X-Z平面進行時間聚焦，而在與之相垂直的Y-Z平面實現空間聚集，從而使光脈沖在成像焦平面處形成經過時間聚焦的線，該種成像方法配合掃描振鏡可以實現二維雙光子顯微成像。這種技術雖然可在一定程度上提高成像深度，但是只能將入射光脈沖聚焦成一條線，然后通過線掃描的方式來獲得圖像，這樣的設計不可避免地降低了圖像的橫向分辨率，造成圖像的模糊，所以對實際成像深度的提高非常有限。

發明內容

本發明實施例公開了一種雙光子顯微鏡，能夠對樣品進行空間和時間同時聚焦的點掃描成像，增加成像探測深度。

本發明實施例提供一種雙光子顯微鏡，所述顯微鏡包括第一分光元件、第二分光元件、反射元件、第一透鏡、第二透鏡、第三透鏡、二向色鏡、物鏡、載物臺和光電倍增管，其中：

入射脈沖光束在依次經過所述第一分光元件和第二分光元件后入射到所述反射元件上，并在由所述反射元件反射后依次經過所述第一透鏡、第二透鏡、二向色鏡和物鏡入射到所述載物臺；

所述入射脈沖光束在所述載物臺上的樣品上激發的熒光由所述物鏡收集后射向所述二向色鏡，并由所述二向色鏡反射后經過所述第三透鏡射向所述光電倍增管。

在上述雙光子顯微鏡中，所述第一分光元件和第二分光元件分別為光柵，所述第一分光元件和第二分光元件相對錯開平行設置，以使所述入射脈沖光束在依次經過所述第一分光元件和第二分光元件后產生分光，形成衍射平行脈沖光束。

在上述雙光子顯微鏡中，所述第一分光元件和第二分光元件分別為分光棱鏡，所述第一分光元件的一邊和第二分光元件的一個邊相對平行設置，以使所述入射脈沖光束在依次經過所述第一分光元件和第二分光元件后產生分光，形成衍射平行脈沖光束。

在上述雙光子顯微鏡中，所述反射元件為振鏡。

在上述雙光子顯微鏡中，所述物鏡為可沿著入射光路移動的移動物鏡。

在上述雙光子顯微鏡中，所述反射元件為固定的反射鏡。

在上述雙光子顯微鏡中，所述載物臺為三維平移臺。

在上述雙光子顯微鏡中，所述第一透鏡為掃描透鏡。

在上述雙光子顯微鏡中，所述第二物鏡為鏡筒透鏡。

在上述雙光子顯微鏡中，所述第三物鏡為收集透鏡。