[發明專利]一種不同模態分子振動光譜檢測與成像裝置及方法

有效

• 申請號: 201410666547.5
• 申請日: 2014-11-20
• 公開（公告）號: CN104359892A
• 公開（公告）日: 2015-02-18
• 發明（設計）人: 楊洪欽;邱彩敏;陳建玲;彭亦如;王瑜華;鄭莉琴;謝樹森
• 申請（專利權）人: 福建師范大學
• 主分類號: G01N21/65
• 分類號: G01N21/65
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 鄭浩;蔡學俊

技術領域

本發明涉及一種不同模態分子振動光譜檢測與成像裝置及方法。

背景技術

光學顯微成像技術由于對生物樣本具有無損傷、非侵入等優點，使其在生物學領域有著重要地位。特別地，十九世紀末期新出現的激光共焦掃描顯微成像和雙光子激發熒光成像技術等，由于它們具有較高的空間分辨能力和三維光學成像能力，使得光學顯微術在生物學、醫學及其相關交叉學科的基礎研究和臨床上獲得了廣泛的應用。然而，由于生物樣本熒光顯微成像通常需要借助外源性熒光染料，而外源性染料的添加在一定程度上會干擾和影響一些小分子的特性，從而影響光學分子成像的實驗結果。因此，作為無需熒光標記的分子振動光譜技術，如自發拉曼光譜檢測與顯微成像技術應運而生。

自發拉曼信號是一種光散射信號，當入射的激光被物質中的分子散射時，其中一大部分的散射光與入射激光具有相同的波長或顏色，即發生瑞利散射。此外，還有極小一部分(大約10^-9)散射光的波長與入射光不同，產生了偏離，即發生了自發拉曼散射。入射光與散射光波長偏離量的大小取決于測試樣品的組成成分或化學鍵結構，其中波長增大的散射光稱為斯托克斯散射，它是自發拉曼散射光譜的主要組成。

雖然自發拉曼散射光譜是一種免熒光標記的分子影像技術，但由于自發拉曼散射的分子橫截面積(約10^-30cm²)遠小于熒光色團分子的橫截面積(約10^-16cm²)，因此自發拉曼散射的光信號很微弱，采集一幅拉曼光譜圖像一般需要數小時，直接制約了自發拉曼顯微成像技術在生物樣品，特別是活細胞上的分子成像。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明的目的在于提供一種不同模態分子振動光譜檢測與成像裝置及方法，該方法可以無損地在包括活細胞在內的生物樣本快速實施受激拉曼散射顯微成像和自發拉曼散射光譜檢測的原位測量，實現對靶目標特定化學鍵的分子振動進行顯微成像，爾后根據顯微圖像定位和選擇檢測位置，進行原位自發拉曼光譜檢測，進一步定性分析靶目標的物質成份。

為了實現上述目的，本發明的技術方案一是：一種不同模態分子振動光譜檢測與成像裝置，包括激光器系統，所述激光器系統的輸出方向沿第一光路依次設置有第一脈沖激光功率調節單元、光路切換器件、脈沖展寬器件和時間延遲單元，所述激光器系統的輸出方向沿第二光路依次設置有第二脈沖激光功率調節單元和聲光調制器，所述時間延遲單元和第二脈沖激光功率調節單元的輸出方向共同依次設置有第一二向色鏡、激光束掃描單元、第二二向色鏡、第一物鏡以及用于放置待測樣品的載物臺，所述第二二向色鏡的輸出端沿其反射方向依次設置有第一會聚透鏡、孔徑光欄以及第一凹面反射鏡，所述第一凹面反射鏡的輸出光通過反射型光柵輸入到第二凹面反射鏡，所述第二凹面反射鏡的輸出光輸入到CCD探測器。

進一步的，所述第一脈沖激光功率調節單元包含沿第一光路依次設置的第一半波片和第一偏振分光片，所述第二脈沖激光功率調節單元包含沿第二光路依次設置的第二半波片和第二偏振分光片。

進一步的，所述脈沖展寬器件的輸出端與時間延遲單元的輸入端之間設置有第一反射鏡。

進一步的，所述激光器系統的輸出端與第二脈沖激光功率調節單元的輸入端之間設置有光開關。

進一步的，所述激光束掃描單元的輸出端與第二二向色鏡的輸入端之間設置有第二反射鏡。

進一步的，所述載物臺下方從上往下依次設置有第二物鏡、第三反射鏡、第二會聚透鏡、光學濾光片以及光電探測器。

進一步的，所述聲光調制器和光電探測器分別通過鎖相放大器電性連接至數據處理中心。

為了實現上述目的，本發明的技術方案二是：一種不同模態分子振動光譜檢測與成像方法，采用上述的不同模態分子振動光譜檢測與成像裝置，將待測樣品放置于載物臺上，包括以下兩種模式：