[發明專利]一種聚焦可調的多焦點并行顯微成像裝置

在審

• 申請號: 201910520729.4
• 申請日: 2019-06-17
• 公開（公告）號: CN112099213A
• 公開（公告）日: 2020-12-18
• 發明（設計）人: 郭璐璐;李旸暉;李雨雪
• 申請（專利權）人: 中國計量大學
• 主分類號: G02B21/00
• 分類號: G02B21/00;G02B21/24
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明公開了一種聚焦可調的多焦點并行顯微成像裝置，包括：激光器、反射鏡、半波片、上物鏡、電機、雙層微球結構、樣品臺、下物鏡、探測器。所述雙層微球結構包括上玻片和下玻片，所述上玻片下表面、下玻片上表面分別有利用聚焦離子束刻蝕的環狀排列的第一層微球和第二層微球，第一層微球和第二層微球結構完全一致；所述上玻片與一個電機相連，通過控制電機可使上玻片繞軸轉動，改變雙層微球結構之間的夾角，從而改變多焦點的焦距，多焦點并行工作，完成樣品軸向的掃描。本發明結構簡單，搭建方便，軸向焦點可調，多焦點并行掃描，提高了在樣品厚度方向的掃描速度，減弱了光漂白。

技術領域

本發明涉及光學顯微成像領域，具體涉及一種聚焦可調的多焦點并行顯微成像裝置。

背景技術

隨著信息科技的飛速發展，光學顯微鏡的應用已經延伸到各個領域,目前，實現對樣品的三維掃描，已經成為光學顯微成像領域的一個重要研究熱點?，F有的三維掃描顯微系統，多采用多次軸向定位來實現三維成像。舒攀等人發表的題為《差動共焦顯微成像高穩定三維掃描技術與系統》的文章中，通過對樣品水平二維方向逐點掃描及軸向方向逐層掃描，實現樣品的三維重構及成像。掃描之前需根據樣品的軸向位置確定軸向掃描的上限和下限，通過調整獲取軸向需掃描的層數。掃描過程中，軸向每層都對水平二維方向的點進行平面掃描成像，掃完后通過軸向掃描系統驅動物鏡向下移動一層，再進行平面掃描，如此循環，實現整個限定范圍的三維掃描。然而該技術需要多次改變物鏡的位置來得到新的焦點，且單個焦點獨自完成掃描，耗時久，具有掃描速度慢、光漂白現象較嚴重等缺點。

發明內容

本發明針對現有三維掃描裝置存在的掃描速度慢、光漂白現象較嚴重等問題，提出了一種聚焦可調的多焦點并行顯微成像裝置。該裝置具有結構簡單、易搭建、軸向焦點可調、多焦點并行掃描等功能特點。通過雙層微球結構，可以實現多焦點并行成像，利用控制電機調整雙層微球結構間的夾角來改變焦距，多焦點并行工作，完成樣品軸向的掃描，提高在樣品厚度方向的掃描速度。

一種聚焦可調的多焦點并行顯微成像裝置，包括：激光器、反射鏡、半波片、上物鏡、電機、雙層微球結構、樣品臺、下物鏡、探測器。

所述激光器發射的光束照射到反射鏡上，反射鏡將光束反射到半波片上，產生的線偏振光經過上物鏡后，照射在雙層微球結構上，在雙層微球結構下方形成多個焦點，多個焦點在軸向并行工作，并激發樣品臺上的樣品產生熒光，熒光被下物鏡收集進入到探測器；結合樣品臺在水平位置的移動，完成各焦點所在軸向位置的水平層掃描。

所述雙層微球結構包括上玻片和下玻片。

所述上玻片下表面、下玻片上表面分別有利用聚焦離子束刻蝕的環狀排列的第一層微球和第二層微球，第一層微球結構與第二層微球結構完全一致。

所述上玻片與電機相連，通過控制電機可使上玻片繞軸轉動，改變雙層微球結構間的夾角。

所述多個焦點的焦點數目由第一層微球結構和第二層微球結構中微球的數量、尺寸和材料決定，焦點的具體計算過程可由商用軟件FDTD-Solutions計算。