[發(fā)明專利]正倒置一體化顯微光子學(xué)系統(tǒng)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410820019.0
• 申請日: 2014-12-25
• 公開（公告）號: CN104459972B
• 公開（公告）日: 2017-11-24
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙永生;閆永麗
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院化學(xué)研究所
• 主分類號: G02B21/26
• 分類號: G02B21/26;G02B21/00
• 代理公司: 北京知元同創(chuàng)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)11535
• 代理人: 劉元霞

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及光學(xué)成像領(lǐng)域，尤其涉及一種在倒置顯微鏡上面設(shè)計、加工正置顯微鏡的方法、裝置和系統(tǒng)。

背景技術(shù)

微納米技術(shù)是近年來飛速發(fā)展的高新技術(shù)領(lǐng)域，美、日、歐等發(fā)達(dá)國家及我國都將微納米技術(shù)列入二十一世紀(jì)國家科技發(fā)展戰(zhàn)略中優(yōu)先發(fā)展的前沿技術(shù)領(lǐng)域。顯微鏡技術(shù)是微納米領(lǐng)域非常重要的研究觀測手段，它利用不同的成像原理，把人眼所不能分辨的微小物體放大成像，供人們提取微細(xì)結(jié)構(gòu)的信息。依成像原理不同，顯微鏡有光學(xué)顯微鏡、電子顯微鏡、掃描探針顯微鏡等。其中，光學(xué)顯微鏡是最常見的一種，也是其他各類顯微鏡的基礎(chǔ)，它利用光學(xué)成像原理，結(jié)構(gòu)簡單，不受微納米樣品的導(dǎo)電性(導(dǎo)體、半導(dǎo)體與絕緣體)、磁性(磁體與非磁體)等限制，在微納米技術(shù)及其分支學(xué)科中的研究及應(yīng)用極其廣泛，對科學(xué)技術(shù)特別是微納米相關(guān)技術(shù)的發(fā)展起到了重要的推動作用。

傳統(tǒng)的光學(xué)顯微鏡有倒置和正置兩種。正置顯微鏡結(jié)構(gòu)簡單，操作更方便，而且光路較短，成像質(zhì)量較好，但是由于觀察面要盡量平行于臺面，所以對樣品要求較高，制樣通常要兩面磨平；倒置顯微鏡的物鏡在載物臺下方，而照明系統(tǒng)在載物臺上方，載物臺上方有了更大的空間，方便觀察，因此一經(jīng)推出便廣受好評，并逐步向多功能性發(fā)展，集普通光學(xué)顯微鏡與消相差、熒光、暗場、偏光等功能于一體，在諸多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用。然而現(xiàn)有的商業(yè)顯微鏡市場中，無論是正置顯微鏡還是倒置顯微鏡，使用中都存在以下兩個問題：

1)大視野與高分辨不可兼得。顯微鏡的放大倍數(shù)取決于目鏡及物鏡的乘積，通常目鏡的放大倍數(shù)約為10x，物鏡的倍數(shù)從5x到100x不等。為了在顯微鏡視野中觀察到較大的范圍，只能選取具有較低放大倍數(shù)的物鏡；然而，低倍物鏡對待測樣本的放大倍數(shù)有限，無法得到樣本的精細(xì)信息。而高分辨率的獲得又只能觀察到很小的范圍。因此，大視野與高分辨是一對矛盾，兩者很難同時兼顧。

2)無法檢測光學(xué)信號的長距離傳輸。光學(xué)信號能夠在介質(zhì)中傳播一定的距離，對于低維結(jié)構(gòu)也如此。對一些特殊的結(jié)構(gòu)，例如晶體，光學(xué)信號在其中傳播的損耗率很低，因而能夠傳輸很長的距離，往往超出單個鏡頭的視野。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中的不足，提供一種具有共軸、非共軸兩種工作模式的正倒置一體化顯微光子學(xué)成像系統(tǒng)和應(yīng)用，由于具有共軸、非共軸兩種工作模式，該系統(tǒng)和方法可滿足大視野與高分辨兼?zhèn)涞男枨螅瑫r能夠測量信號的長距離傳輸，彌補現(xiàn)有光學(xué)顯微技術(shù)的不足。

本發(fā)明通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)：

一種具有共軸、非共軸兩種工作模式的正倒置一體化顯微光子學(xué)成像系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)包括倒置顯微鏡和正置顯微鏡系統(tǒng)，該正置顯微鏡系統(tǒng)設(shè)置在倒置顯微鏡的上方，該正置顯微鏡系統(tǒng)包括三維調(diào)整機(jī)構(gòu)和固定于該三維調(diào)整機(jī)構(gòu)上的正置顯微鏡。

根據(jù)本發(fā)明，該三維調(diào)整機(jī)構(gòu)包括一基座、基座頂端的平臺和安裝在平臺上方的三維移動臺。所述三維移動臺可以在前后、左右、上下三個維度上移動。

根據(jù)本發(fā)明，所述三維移動臺采用滾珠絲杠、滾珠導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)，分別實現(xiàn)前后、左右、上下三個方向的調(diào)節(jié)。

根據(jù)本發(fā)明，所述三維移動臺的側(cè)面安裝一平板，平板上面有螺孔，能夠用來固定設(shè)計、加工的正置顯微鏡。

根據(jù)本發(fā)明，該基座主要由機(jī)座和立柱構(gòu)成。優(yōu)選為四根立柱；更優(yōu)選立柱為方形立柱。優(yōu)選地，利用角塊連接立柱與機(jī)座以進(jìn)行加固。

根據(jù)本發(fā)明，所述基座頂端的平臺安裝在立柱上。所述平臺大小及形狀(如方形)可根據(jù)需要定制。

根據(jù)本發(fā)明，該機(jī)座可以固定在一支撐面上。

根據(jù)本發(fā)明，所述三維調(diào)整機(jī)構(gòu)中的機(jī)座位于倒置顯微鏡的正后方。

根據(jù)本發(fā)明，所述正置顯微鏡固定在該三維移動臺上，優(yōu)選地，所述正置顯微鏡固定在三維移動臺側(cè)面的平板上，利用三維移動臺的平移帶動正置顯微鏡的移動。

根據(jù)本發(fā)明，在該倒置顯微鏡下方還安裝有一顯微鏡托盤，用于調(diào)節(jié)倒置顯微鏡的水平位置及檢測平面的高度。檢測平面的高度主要是通過調(diào)節(jié)水平托盤來調(diào)節(jié)的。

根據(jù)本發(fā)明，所述正置顯微鏡系統(tǒng)位于倒置顯微鏡的正后方。

根據(jù)本發(fā)明，所述平臺為方形平臺。

根據(jù)本發(fā)明，在基座上可額外設(shè)置一托盤。優(yōu)選地，該托盤固定在前側(cè)的一個立柱的前方。該托盤可以放置小型外置設(shè)備及元件，如顯示器、濾光片、物鏡等。

根據(jù)本發(fā)明，檢測平臺設(shè)置在倒置顯微鏡和正置顯微鏡之間。

根據(jù)本發(fā)明，該檢測平臺固定在所述立柱上。該檢測平臺通過一可移動支架固定在所述立柱上。該檢測平臺在所述可移動支架上可前后平行移動。