[發明專利]一種顯微分析裝置

有效

• 申請號: 201310642933.6
• 申請日: 2013-12-02
• 公開（公告）號: CN104677865B
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 吳宗斌
• 申請（專利權）人: 大連光耀輝科技有限公司
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G02B21/36
• 代理公司: 北京元周律知識產權代理有限公司11540
• 代理人: 張瑩

技術領域

本發明涉及一種隨機光學重構顯微裝置和原子力顯微裝置聯用技術，屬于顯微分析領域。

背景技術

光學顯微鏡是生物學家從事研究工作、探尋生命奧秘必不可少的利器。人們已經借助光學顯微鏡對細胞內部錯綜復雜的結構和形態進行了初步的了解。但是受到光學衍射極限的限制，常規光學顯微鏡的分辨率很難達到200nm以下。近年來，超分辨熒光顯微技術的發明突破了光學衍射極限。其中包括受激發射損耗顯微鏡STED、飽和結構照明顯微技術SSIM、隨機光學重構顯微技術STORM以及光激活定位顯微技術PALM。這些方法的三維空間分辨率相比傳統的光學顯微鏡技術具有數量級上的提高，現在可以用超分辨熒光顯微技術描述以前無法分辨的細胞器和分子水平事件。

隨機光學重構顯微技術是一種高分辨率定位技術。它是將能夠在熒光態和暗態之間轉換的熒光探針和定位函數結合而發明的超分辨熒光顯微技術。通過這項技術可以將衍射極限范圍內的分子在不同時間內激活，以便能夠使這些分子單獨成像；然后，通過寬場成像得到眾多分子的平行定位，從而重構了超分辨圖像。定位精度可以達到20nm以下。然而，超分辨光學顯微鏡尚有不能提供三維形貌信息的缺點。

原子力顯微鏡AFM于1986年由Binnig等人發明，通過檢測連接在彈性微懸臂一端的微小探針與被測樣品之間微弱的相互作用力來獲取樣品表面的各類信息。AFM突破了光和電子波長對顯微鏡分辨率的限制，在真空、大氣、以及液體環境下都能獲得物質的三維立體形貌。并且能夠獲得針尖與樣品相互作用的信息，如粘彈性，硬度，化學力，摩擦力等。因其可達原子級的高分辨觀測能力和可達皮的牛高靈敏檢測能力，AFM自發明以來已被廣泛用于生命科學、表面科學和材料科學等領域。但是，原子力顯微鏡不能給出樣品的定性信息。

為解決上述技術問題，本發明結合了隨機光學重構顯微鏡和原子力顯微鏡的各自優勢，提供了一種顯微分析裝置，在高分辨觀察樣品形貌的同時給出樣品的性質信息，從而打破了現有單一顯微鏡產品的成像局限性。

發明內容

本發明的目的在于提供一種顯微分析裝置，解決了現有原子力顯微成像不能定性分析樣品的問題，能夠在得到樣品三維形貌信息的同時獲得樣品分子組成信息，分辨率可達10-20nm，可廣泛用于生物分子樣品分析、細胞膜結構分析、細胞成像、納米結構分析及納米催化檢測等。

根據本發明的一個方案，其特征在于，包括激光光源裝置、光傳導裝置、隨機光學重構顯微裝置、原子力顯微裝置、樣品承載裝置和信息整合輸出裝置；所述激光光源裝置提供的光源束由光傳導裝置導入光學重構顯微裝置，對樣品承載裝置上所承載待測樣品的某一位置進行光學重構顯微成像；同時，原子力顯微裝置對所述待測樣品的同一位置進行原子力顯微成像；信息整合輸出裝置將隨機光學重構顯微裝置的成像信息和原子力顯微裝置的成像信息經整合輸出。

所述激光光源裝置的作用在于提供的光源束；所述光傳導裝置的作用在于，將激光光源裝置提供的光源束導入光學重構顯微裝置；所述樣品承載裝置的作用在于承載待測樣品；所述光學重構顯微裝置的作用在于，對樣品承載裝置上所承載的待測樣品某一位置進行光學重構顯微成像；原子力顯微裝置的作用在于，在光學重構顯微裝置對樣品承載裝置上所承載的待測樣品某一位置成像的同時，對同一位置進行原子力顯微成像；所述信息整合輸出裝置的作用在于，將隨機光學重構顯微裝置的成像信息和原子力顯微裝置的成像信息經電腦軟件整合輸出。

在一個優選的實施方式中，所述激光光源裝置包括激光器和激光匯聚裝置；所述激光器發出的激光，經激光匯聚裝置匯聚成光源束。所述激光器任選自氣體激光器、液體激光器、半導體激光器或固體激光器中的一種或幾種，數量大于等于2，至少有2個激光器發射的激光波長不同。進一步優選的實施方式為，每個激光器發射的激光波長均不相同。本領域技術人員可根據具體待測樣品的性質以及擬獲得的信息，擇優選取激光器的數量和每個激光器的波長。

在一個優選的實施方式中，所述激光匯聚裝置包括一組半透半反分光鏡片；半透半反分光鏡片的數量可根據需要任意選取；優選的分光鏡為二色鏡；分光鏡透過長波長、阻礙短波長，能夠透過所有波長的光并匯聚在同一軸線上。

在一個優選的實施方式中，激光匯聚裝置中半透半反分光鏡的數量與激光器的數量相等。

在一個優選的實施方式中，所述光纖傳導系統包含光路衰減系統、光纖耦合裝置和光纖。所述光纖可采用單模或多模光纖，能達到遠程光學穩定輸出，本領域技術人員可根據具體需要選擇。