[發明專利]共聚焦顯微系統中針孔軸向位置的調節方法

有效

• 申請號: 201810107661.2
• 申請日: 2018-02-02
• 公開（公告）號: CN108387562B
• 公開（公告）日: 2020-09-15
• 發明（設計）人: 丁晨良;魏勁松
• 申請（專利權）人: 中國科學院上海光學精密機械研究所
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 上海恒慧知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 31317
• 代理人: 張寧展

一種共聚焦顯微系統中針孔位置的調節方法，利用相變材料的非線性吸收效應，通過檢測透過率信號的極值點或者反射率信號的凹點來判斷系統精確的焦點位置，然后根據此焦點位置快速精確的確定共聚焦顯微系統中反射光探測模塊中的針孔位置。本發明實現快速精確的確定共聚焦顯微系統中針孔位置，可以達到納米級別精度，且只需要一片鍍膜材料，成本低廉。

技術領域

本發明涉及共聚焦顯微系統技術領域，具體是一種基于相變材料的非線性吸收特性的中針孔位置的調試方法。

背景技術

激光共聚焦顯微鏡是二十世紀80年代發展起來的一項具有劃時代的高科技產品，它在熒光顯微鏡成像基礎上加裝了激光掃描裝置，利用計算機進行圖像處理，將光學成像的分辨率提高了30％-40％，已經被廣泛運用在了醫學、生物化學、材料學等等領域。

傳統光學顯微鏡是寬場成像，即利用物像關系實時的將樣品一部分的圖像反應在成像面上。激光共聚焦技術則是建立在掃描顯微技術上的，掃描顯微技術采用的是點掃描模式，它是將一束平行光束經過物鏡聚焦到樣品上，形成一個衍射極限大小的光斑，然后逐點掃描，利用探測器逐點接收返回光路中的反射信號，最后將信號轉換成一幅圖像。激光共聚焦技術與掃描顯微技術最大的不同在于它在反射信號探測器前方設置了一個針孔，此針孔大小與物鏡聚焦的衍射極限光斑相匹配，此針孔的設置不僅能夠濾掉大部分雜散信號，而且由于位置大小與物鏡匹配，可以實現高信噪比三維成像，因為針孔可以濾除來自聚焦點空間上下反射回來的雜散信號，這個功能使其廣泛運用在了生物化學研究領域，最后，針孔的設置還能將橫向分辨率調高30％-40％。

激光共聚焦技術功能強大，運用廣泛，很多實驗室會針對不同的需要自己搭建激光共聚焦顯微系統，此時針孔軸向位置的調節成為裝置搭建的最難點，因為只有當入射光嚴格平行，且聚焦在樣品表面剛好是其衍射極限大小的時候，反射光才是嚴格的平行光，在反射光路中將反射光聚焦，然后調節針孔的軸向位置，讓在針孔后方的探測器檢測到的信號最強的時候，才是真正的共軛位置，成像效果才最好。然而實際操作時，很難保證入射光嚴格平行，更難保證入射光聚焦在樣品表面剛好是焦點位置，從而無法讓反射回來的光束嚴格平行，此時設置的針孔位置，雖然也按照探測器檢測到信號最大的位置來判斷，但實際上其不是真正理想的位置。所以調節針孔的軸向位置，首先要借助一些方法來準確判斷樣品焦點的位置。

現在比較常用的方法一是假定反射回來的光是平行光的前提下，根據針孔前方聚焦透鏡的焦距來準確定位針孔軸向位置，但此方法對系統要求太過于理想化，難以讓系統達到最優成像效果。另一種常用的方法是在針孔后方加一個光纖光源，讓光纖光源發出的光經過反射光路中的聚集透鏡后變成平行光，然后再經過光學系統聚集到焦面上，屬于基于光路可逆的一種操作，但此操作主要是調節針孔軸向位置，讓光纖光源在焦面上所成的像點最小，然后以此位置確定小孔的位置。但是檢測像點的時候因為存在噪聲，判斷其為最小時存在很大誤差，而且不能進行定量判斷。