[發(fā)明專利]一種基于籠式結(jié)構(gòu)的真空腔內(nèi)共聚焦顯微成像系統(tǒng)及方法

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• 申請日: 2019-01-30
• 公開（公告）號: CN109828364A
• 公開（公告）日: 2019-05-31
• 發(fā)明（設計）人: 李強;王俊峰;閆飛飛;程則迪;許金時;李傳鋒
• 申請（專利權）人: 中國科學技術大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G01N21/64
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;顧煒

本發(fā)明公開了一種基于籠式結(jié)構(gòu)的真空腔內(nèi)共聚焦顯微成像系統(tǒng)及方法，包括：真空腔體、真空腔體密封蓋、石英窗口片、三維電動位移臺、振鏡系統(tǒng)、顯微物鏡、熒光顯微鏡筒、籠式結(jié)構(gòu)光機組件、激光器、單模光纖、光纖分束器、二向色鏡、濾光片、成像CCD、單光子探測器、脈沖計數(shù)器、符合儀、計算機等。三維電動位移臺和顯微物鏡置于真空腔體內(nèi)部，振鏡系統(tǒng)和顯微系統(tǒng)主體置于真空腔體外部，顯微系統(tǒng)主體采用穩(wěn)定的籠式結(jié)構(gòu)，由易安裝的籠式結(jié)構(gòu)光機組件組裝而成。本發(fā)明具有集成度高、占用體積小、易于安裝與調(diào)試、操作和維護簡便等優(yōu)點。本發(fā)明可以用于真空腔體內(nèi)部或低溫腔體內(nèi)部的微弱熒光信號的高精度成像、單光子源的高效率收集與信號分析。

技術領域

本發(fā)明涉及一種光學顯微成像領域，尤其涉及一種基于籠式結(jié)構(gòu)的真空腔內(nèi)共聚焦顯微成像系統(tǒng)及方法。

背景技術

共聚焦顯微鏡是一種研究熒光成像以及微弱熒光信號收集、探測和信號分析的常用科研設備。研究人員在某些特定情況下需要對真空環(huán)境或低溫環(huán)境下的樣品所輻射的熒光的性質(zhì)進行研究，但是，對真空腔內(nèi)或者低溫腔內(nèi)的樣品熒光進行成像、收集、探測以及分析通常需要用戶自行搭建顯微成像系統(tǒng)。

目前商用的真空腔或低溫腔體所配備的顯微成像系統(tǒng)一般結(jié)構(gòu)比較復雜，占用空間體積較大，光學元件過多，從而降低了熒光信號的收集效率和探測效率，成本一般較高。為避免高成本的真空腔或低溫腔兼容的顯微成像系統(tǒng)，一些用戶選擇自行搭建顯微成像系統(tǒng)，其時間成本和研發(fā)成本通常也較高，本發(fā)明旨在提供的一種基于籠式結(jié)構(gòu)的真空腔內(nèi)共聚焦顯微系統(tǒng)，在最大程度上減少如反射鏡和透鏡之類的光學元件的使用，簡化了顯微鏡的結(jié)構(gòu)設計，從而較大幅度提高熒光的收集效率和探測效率，同時減小設備的空間占用體積和成本。顯微物鏡置于真空腔體內(nèi)部，可以使用大數(shù)值孔徑和短工作距離的顯微物鏡，從而提高熒光收集效率和成像分辨率，并且可以同時兼容在真空環(huán)境和低溫環(huán)境中使用；顯微系統(tǒng)主體置于真空腔或低溫腔外部，采用穩(wěn)定的籠式結(jié)構(gòu)，由易于安裝和拆卸的籠式結(jié)構(gòu)光機組件組裝而成，可以方便快捷地針對不同波長的掃描激光和熒光做出優(yōu)化調(diào)整。本發(fā)明具有集成度高、占用體積小、易于安裝與調(diào)試、操作和維護簡便等突出優(yōu)點。本發(fā)明可以用于真空腔內(nèi)部或低溫腔內(nèi)部的微弱熒光信號的高精度成像、單光子源的高效率收集與信號分析。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的技術解決問題：克服現(xiàn)有技術的不足，提供一種基于籠式結(jié)構(gòu)的真空腔內(nèi)共聚焦顯微成像系統(tǒng)及方法，使用真空環(huán)境或低溫真空環(huán)境兼容的三維電動位移臺對樣品進行大范圍的掃描和研究區(qū)域定位，真空腔體外部有振鏡系統(tǒng)，振鏡系統(tǒng)用于對入射激光進行精密掃描，可以通過計算機精確控制振鏡的掃描范圍、步距和速率；顯微物鏡懸掛于真空腔體密封蓋下側(cè)，并置于真空腔體內(nèi)部，相比于外置顯微物鏡，本發(fā)明可以使用大數(shù)值孔徑和短工作距離的顯微物鏡，從而提高熒光收集效率和成像分辨率，可以同時兼容在真空環(huán)境和低溫環(huán)境中使用；顯微系統(tǒng)主體置于真空腔或低溫腔外部，采用穩(wěn)定的籠式結(jié)構(gòu)，由易于安裝和拆卸的籠式結(jié)構(gòu)光機組件組裝而成，可以方便快捷地針對不同波長的掃描激光和熒光做出優(yōu)化調(diào)整。本發(fā)明具有集成度高、占用體積小、易于安裝與調(diào)試、操作和維護簡便等突出優(yōu)點。本發(fā)明可以用于真空腔內(nèi)部或低溫腔內(nèi)部的微弱熒光信號的高精度成像、單光子源的高效率收集與信號分析。

本發(fā)明是通過如下方式實現(xiàn)的：

本發(fā)明的一種基于籠式結(jié)構(gòu)的真空腔內(nèi)共聚焦顯微成像系統(tǒng)，包括：真空腔體、真空腔體密封蓋板、石英窗口片、三維電動位移臺、振鏡系統(tǒng)、顯微物鏡、熒光顯微鏡筒、籠式結(jié)構(gòu)光機組件、激光器、單模光纖、光纖分束器、二向色鏡、濾光片、成像CCD、單光子探測器、脈沖計數(shù)器、符合儀和計算機；其中，

真空腔體：用于對三維電動位移臺的安裝以及對三維電動位移臺和樣品的密封；位于顯微成像系統(tǒng)的左下側(cè)，固定在光學平臺上；

真空腔體密封蓋板：用于對真空腔體的密封；位于真空腔體上側(cè)；

石英窗口片：用于對真空腔體的密封；位于真空腔體密封蓋板中心；