[發明專利]光熱差分顯微成像裝置及單個粒子成像方法

有效

• 申請號: 201710216916.4
• 申請日: 2017-04-05
• 公開（公告）號: CN107084917B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 方哲宇;李博文;朱星;祖帥;蔣瞧
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: G01N15/10
• 分類號: G01N15/10
• 代理公司: 北京萬象新悅知識產權代理有限公司 11360
• 代理人: 李稚婷

1.一種光熱差分顯微成像裝置，包括用于光學成像的照明系統，用于提取金屬顆粒周圍熱吸收信息的泵浦-探測雙光束微弱信號探測系統，以及對樣品作二維掃描的平面掃描系統，其中：所述照明系統包括第二激光器（10）、雙色鏡（8）、油浸物鏡（16）、空氣物鏡（18）、凸透鏡（22）和CMOS傳感器（23），第二激光器（10）發出的激光經衰減、擴束后進入雙色鏡（8），再進入油浸物鏡（16），油浸物鏡（16）將激光聚焦到樣品上，透射光通過空氣物鏡（18）收集起來，經凸透鏡（22）聚焦后在CMOS傳感器（23）上成像；所述泵浦-探測雙光束微弱信號探測系統包括第一激光器（1）、所述第二激光器（10）、聲光調制器（3）、信號發生器（30）、所述雙色鏡（8）、所述油浸物鏡（16）、所述空氣物鏡（18）、半透半反鏡（20）、高速光電探測器（27）和鎖相放大器（29），第一激光器（1）發出加熱激光光束，經衰減后進入聲光調制器（3），聲光調制器（3）在信號發生器（30）所給的調制頻率下對激光光強進行調制，調制后的激光經擴束后進入雙色鏡（8），再進入油浸物鏡（16），油浸物鏡（16）將激光聚焦到樣品上，樣品受到該激光加熱后向周圍介質熱輻射；而所述泵浦-探測雙光束微弱信號探測系統的所述第二激光器（10）發出探測激光光束，其進入油浸物鏡（16）的光路與所述照明系統光路一致，區別在于探測激光光束被油浸物鏡（16）聚焦到樣品上后將出現頻移，頻移后的激光通過空氣物鏡（18）收集，在半透半反鏡（20）的分束作用下，一束激光用于CMOS成像，另外一束激光聚焦到高速光電探測器（27）上，高速光電探測器（27）收集光強信號傳遞給鎖相放大器（29），提取出振蕩頻率與聲光調制器（3）調諧頻率匹配的強度信號；所述平面掃描系統包括位于油浸物鏡（16）和空氣物鏡（18）之間的超精細三維平移臺（17），以及對超精細三維平移臺（17）進行控制的計算機控制器，樣品放置在超精細三維平移臺（17）上。

2.如權利要求1所述的光熱差分顯微成像裝置，其特征在于，所述照明系統還包括可調圓形衰減片（11）、激光擴束器（14）、半透半反鏡（20）、帶通濾波片（21）和若干反射鏡，第二激光器（10）發出的激光通過可調圓形衰減片（11）衰減后，經反射鏡（12和13）進入激光擴束器（14），擴束后的激光依次經反射鏡（15）、雙色鏡（8）和凸透鏡（9）后進入油浸物鏡（16），油浸物鏡（16）將激光聚焦到樣品上，透射光通過空氣物鏡（18）收集起來，然后經反射鏡（19）、半透半反鏡（20）進入帶通濾波片（21），最后由凸透鏡（22）聚焦后在CMOS傳感器（23）上成像。

3.如權利要求2所述的光熱差分顯微成像裝置，其特征在于，所述泵浦-探測雙光束微弱信號探測系統的第一激光器（1）發出的激光經過可調圓形衰減片（2）衰減后進入聲光調制器（3），聲光調制器（3）在信號發生器（30）所給的調制頻率下實現對激光光強的調制，調制后的激光經過光闌（4）和反射鏡（5、6）后進入激光擴束器（7），擴束后的激光經過雙色鏡（8）和凸透鏡（9）進入油浸物鏡（16），油浸物鏡（16）將激光聚焦到樣品上。

4.如權利要求2所述的光熱差分顯微成像裝置，其特征在于，所述泵浦-探測雙光束微弱信號探測系統的第二激光器（10）發出的探測激光光束的光路與照明系統的光路在半透半反鏡（20）分束之前是一致的，探測激光光束被油浸物鏡（16）聚焦到樣品后出現頻移，頻移后的激光通過空氣物鏡（18）收集，然后經反射鏡（19）后被半透半反鏡（20）分為兩束：一束激光經帶通濾波片（21）后由凸透鏡（22）聚焦于CMOS傳感器（23）上，另一束激光經反射鏡（24）和帶通濾波片（25）后，由凸透鏡（26）聚焦到高速光電探測器（27）上。

5.如權利要求2~4任一所述的光熱差分顯微成像裝置，其特征在于，所述第一激光器（1）是532nm激光器，所述第二激光器（10）是633nm激光器，所述帶通濾波片（21、25）是633nm帶通濾波片。