[發明專利]一種量子點空間示蹤測溫系統及方法

有效

• 申請號: 201910349429.4
• 申請日: 2019-04-28
• 公開（公告）號: CN110081996B
• 公開（公告）日: 2020-10-27
• 發明（設計）人: 李本強;朱紹沖;江新兵;楊歡;于偉
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01K11/00
• 分類號: G01K11/00;G01N21/64
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 高博

1.一種量子點空間示蹤測溫方法，其特征在于，在暗場環境中，使用激光器激發標記在細胞樣品中的量子點探針，通過物鏡顯微放大后再經半反半透鏡將光路一分為二，一路采用光學相位調制法獲取分散在樣品細胞內量子點的空間位置信息，由一個EMCCD在圖像模式下一定頻率的采集不同時刻下的圖像數據，實現量子點三維空間定位和示蹤；第二路采用光譜儀獲取量子點的熒光強度與波長信息，由第二個EMCCD在光譜模式下同步地采集不同時刻下的光譜數據，并根據量子點的光熱特性得到量子點的實時溫度，兩個EMCCD分別將采集的數據發送給計算機，由計算機將不同時刻下量子點的位置與溫度匹配，完成對量子點的空間示蹤測溫，包括以下步驟：

S1、將已被量子點標記的細胞樣品置于載物臺上，通過目鏡觀察成像，調整載玻片位置，調整物鏡的工作距離使成像清晰；

S2、平移載玻片，將兩個EMCCD設置為實時成像模式，觀察并尋找量子點清晰可辨的區域，并在該區域中尋找分散的可識別的單個或若干量子點，將其作為測量對象，并移至視場中心；

S3、將兩個EMCCD設置相同的采集頻率，并將與光譜儀連接的EMCCD設置為光譜模式，同時觸發，激光器采用連續激發的方式，兩個EMCCD同步采集經過相位片調制的量子點成像和經過光譜儀的光譜圖；

S4、經相位片調制后的量子點成像由單個亮點變為帶有z軸信息旋轉角的雙斑；然后計算機對不同時刻采集到的圖像進行處理，得到每個量子點的運動軌跡，以圖中心為坐標原點，對采集到的每張圖片，分別對視場內的所有單個量子點的像進行處理；雙光斑中心連線的中點確定量子點橫向位置，通過雙光斑連線的角度確定量子點的軸向位置，得到該圖像采集時刻下視場內所有單個量子點在該空間中的三維位置；依次對不同時刻采集到的圖片進行處理，得到視場內每個量子點不同時刻的位置信息，連接不同時刻位置點坐標，便可得到每個量子點的運動軌跡；

S5、經光譜儀得到的光譜圖包含不同波長下熒光強度的信息，計算機根據量子點的光熱特性得到每個量子點的環境溫度，依次對不同時刻的光譜圖處理得到量子點環境溫度與時間的關系；

S6、根據步驟S4和步驟S5所得到的結果得到量子點運動軌跡和溫度的變化信息。

2.一種根據權利要求1所述測溫方法的系統，其特征在于，包括激光器(1)，激光器(1)發出的激發光經第一半反半透鏡(2)照射至樣品(4)，然后通過物鏡(5)顯微放大后再經第二半反半透鏡(6)將光路一分為二，一路經量子點示蹤光路和第一EMCCD(11)后與計算機(15)連接，另一路經測溫光路和第二EMCCD(14)后與計算機(15)連接，量子點示蹤光路包括濾光片(7)，濾光片(7)設置在第二半反半透鏡(6)和第一EMCCD(11)之間，濾光片(7)與第一EMCCD(11)之間間隔設置有第一透鏡(8)、相位片(9)和第二透鏡(10)，第一透鏡(8)與第二透鏡(10)的焦距相等，第一透鏡(8)、相位片(9)、第二透鏡(10)和第一EMCCD(11)之間的位置不變，樣品(4)的成像在第一透鏡(8)的前焦面，相位片(9)位于第一透鏡(8)的后焦面，同時也是第二透鏡(10)的前焦面，第一EMCCD(11)位于第二透鏡(10)的后焦面。

3.根據權利要求2所述的系統，其特征在于，測溫光路包括設置在第二半反半透鏡(6)和第二EMCCD(14)之間的光譜儀(13)，光譜儀(13)與第二半反半透鏡(6)之間設置有用于改變光路的反射鏡(12)。