[發明專利]一種同時獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統

在審

• 申請號: 201410682413.2
• 申請日: 2014-11-24
• 公開（公告）號: CN104390943A
• 公開（公告）日: 2015-03-04
• 發明（設計）人: 姜琛昱;張運海
• 申請（專利權）人: 中國科學院蘇州生物醫學工程技術研究所
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/01
• 代理公司: 北京遠大卓悅知識產權代理事務所(普通合伙) 11369
• 代理人: 史霞

技術領域

本發明涉及一種顯微光學成像技術，特別涉及一種同時獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統。

背景技術

高分辨顯微光學成像技術是人們從宏觀轉向微觀，在細胞分子水平實時動態揭示生命的構成和調控機制，獲得一系列原創性科學發現，實現生命科學與物理、化學等學科的全面交叉融合的重要手段。從最早的常規顯微鏡到現在的超級顯微鏡，如超分辨顯微鏡、雙光子顯微鏡以及隧道掃描顯微鏡等，可以說每一項新成像技術的出現都具有里程碑式的意義。隨著激光技術的出現，將光與物質相互作用應用于顯微成像和材料分析，不但可以大大地提高光學顯微技術的空間分辨率，更可以實現被測物組分和結構的檢測，同時還可以進行三維成像。

目前報道的非線性光學成像技術如多光子熒光成像、二次諧波及三次諧波成像等，都出現了很好的應用實例。不過多光子熒光技術大多數情況需要注入熒光標記物，而二次諧波和三次諧波成像也由于其對被測物非線性性質的特殊要求，應用范圍受到了極大影響。

激光誘導擊穿光譜(LIBS)是目前公認的一種重要的新型分析技術。這種技術對被測樣品的前期準備要求低，適用范圍廣，損傷小等特點。但傳統LIBS需要使用相對復雜的光譜分析系統，測試數據量大，處理時間長；而且，其光譜分析系統的靈敏度一旦不足，需要依靠增加激發光的光強來提高等離子體信號強度，在增加待測物體損傷的同時，大大降低了空間分辨率。因此在顯微成像方面，LIBS的應用有很大的局限性。

正因為LIBS技術的局限性，本發明結合LIBS分析技術與激光掃描共聚焦技術，實現了一種既可以獲得外觀圖像又可以觀察待測物體的元素分布的新型顯微成像系統，該系統結構簡單，便于操作。

發明內容

本發明針對上述局限性，將LIBS分析技術與激光掃描共聚焦技術有機結合，采用光譜顯微成像技術實現對待測樣品的逐點掃描，實現了一種同時獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統。該技術適用于生物醫學分析、材料分析、土壤分析及大氣分析等各個領域。

本發明的一個目的在于，提供一種疊加在激光掃描共聚焦顯微鏡基礎上的元素分布掃描鏡，以最大限度地降低成本。

本發明的另一個目的在于，提供一種光路簡單的元素分布掃描鏡，在探測到物體內元素分布的同時，還能夠展示物體的表面影像，實現兩者的結合。

為實現上述目的以及一些其它的目的，本發明通過以下技術方案實現：

一種同時獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統，包括：

激光器1，其發射短脈沖激光信號；

照明光源12，其發射可見光信號；

折射反射光路，其中包括多個透射反射鏡，以使所述激光器1和照明光源12發出的光信號均豎直向下傳播；

物鏡5，其位于所述折射反射光路的下方，豎直向下傳播的光信號穿過所述物鏡5，照射在物鏡下方的待檢測物體上；

移動機構，其移動所述光信號或移動所述待檢測物體，使得所述光信號遍歷所述待檢測物體的所有部分；

其中，所述短脈沖激光信號激發所述待檢測物體產生等離子體，且所述照明光源12的可見光信號經過所述待檢測物體反射后返回通過物鏡，并到達圖像處理器8，得到待檢測物體的外觀圖像；且所述激光器1的短脈沖激光信號經過所述待檢測物體反射后返回通過物鏡，并穿過中階梯光柵14，生成分光光譜，通過凹面鏡6匯聚后，到達光電探測器15，其通過探測分光光譜中的電磁波強度確定待檢測物體的元素分布影像。

優選的是，一種同時獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統，所述折射反射光路包括：

第一半透半反鏡，其與水平方向呈45度角設置，所述激光器1發射的短脈沖激光信號沿水平方向入射所述第一半透半反鏡，取其反射的豎直向下的短脈沖激光信號；

第二半透半反鏡，其與水平方向呈135度角設置，第一半透半反鏡反射的短脈沖激光信號透過第二半透半反鏡繼續豎直向下傳播，且照明光源12從與所述激光器1相反的一側沿水平方向入射所述第二半透半反鏡，取其反射的豎直向下的可見光信號，照明光源12的入射點與所述短脈沖激光信號的穿透點相同；

由此，短脈沖激光信號和可見光信號均變成豎直向下傳播的光信號。

優選的是，一種同時獲得外觀圖像和元素分布影像的顯微成像系統，所述折射反射光路還包括：