[發(fā)明專利]一種用于活細胞成像的高分辨率全息顯微鏡及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910773602.3
• 申請日: 2019-08-21
• 公開（公告）號: CN110455799B
• 公開（公告）日: 2022-06-17
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 趙跇坤;王作斌;布萊斯;曹亮;董莉彤;王璐;曲英敏
• 申請（專利權(quán)）人: 長春理工大學(xué)
• 主分類號: G01N21/84
• 分類號: G01N21/84;G01N21/45;G02B21/00;G02B21/06;G02B21/36;G03H1/00
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 安麗

1.一種用于活細胞成像的高分辨全息顯微鏡，其特征在于，包括：激光器(1)，衰減片(2)，第一反射鏡(3)、第二反射鏡(4)、第三反射鏡(5)、10×顯微物鏡(6)、微米級三維位移平臺(7)、40×顯微物鏡(8)、CCD相機(9)和計算機(10)；

激光器(1)，用于提供相干光源，光源經(jīng)過活細胞樣品時發(fā)生衍射的物光和未衍射的參考光產(chǎn)生干涉，形成全息圖；所述激光器(1)的波長為532nm，相干長度為1m，可調(diào)功率范圍為400-1500mW；

衰減片(2)，用于對激光器功率進行連續(xù)調(diào)節(jié)，避免過高功率對活細胞樣品造成損傷；

第一反射鏡(3)、第二反射鏡(4)、第三反射鏡(5)，用于對光線方向進行調(diào)節(jié)，經(jīng)過三次反射令光線方向由水平轉(zhuǎn)為豎直，實現(xiàn)全息顯微鏡的光路倒置，適用于對活細胞樣品的觀察；

10×顯微物鏡(6)，NA＝0.25，用于對激光器平行光源聚焦成次級點光源，激光器經(jīng)過第一個顯微物鏡后聚焦形成的點光源稱為次級點光源，當次級點光源照射到活細胞樣品時，一部分發(fā)生衍射的光稱為物光，另一部分未發(fā)生衍射的光稱為參考光，二者發(fā)生干涉形成同軸全息圖；且光路中物光、參考光同向；

三維微米級位移平臺(7)，利用位移平臺對搭載的活細胞樣品進行三維微米級調(diào)節(jié)，通過改變記錄距離，精確調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分辨率和放大率；

40×顯微物鏡(8)，用于對全息圖放大，結(jié)合可調(diào)的記錄距離對系統(tǒng)放大率進一步調(diào)節(jié)；

CCD相機(9)，用于對全息圖進行數(shù)字記錄，并將其存儲于計算機(10)，利于計算機對其進行數(shù)值重建，得到再現(xiàn)圖像；利用CCD相機的有限空間帶寬并進一步提高系統(tǒng)分辨率，且細胞樣本與記錄面間的距離能夠調(diào)節(jié)得很近，利于充分記錄樣本的高頻信息，結(jié)合三維微米級位移平臺精確調(diào)節(jié)記錄距離，使系統(tǒng)達到低于500nm的高分辨率，然后利用CCD相機前的高倍顯微物鏡，對活細胞樣品實現(xiàn)非接觸、無損傷、快速、定量的高分辨率全息顯微成像。

2.一種用于活細胞成像的高分辨全息顯微方法，其特征在于，實現(xiàn)如下：利用激光器(1)提供相干光源，光源經(jīng)過活細胞樣品時發(fā)生衍射的部分稱為物光，未衍射的部分稱為參考光，且光路中物光、參考光同向，為避免激光器過高功率對活細胞樣品造成損傷，激光器(1)首先經(jīng)過衰減片(2)對功率進行連續(xù)衰減調(diào)節(jié)，衰減后的平行相干光源經(jīng)過三個與水平方向成45°夾角的第一反射鏡(3)、第二反射鏡(4)、第三反射鏡(5)后，光線方向由水平轉(zhuǎn)為豎直，利于對活細胞樣品的觀察；平行光源經(jīng)10×顯微物鏡(6)聚焦為此級點光源，以降低干涉條紋的密度，充分利用CCD的有限空間帶寬；次級點光源經(jīng)過三維微米級位移平臺(7)上的活細胞樣品時，物光與參考光發(fā)生干涉，將物光波前的振幅和相位信息以干涉條紋強度的形式存儲于全息圖中；利用三維微米級位移平臺(7)改變記錄距離，精確調(diào)節(jié)系統(tǒng)的分辨率和放大率，結(jié)合40×顯微物鏡(8)對全息圖實現(xiàn)進一步放大，放大后的圖像被CCD相機(9)接收并存儲于計算機(10)，利用計算機對全息圖數(shù)值重建得到再現(xiàn)的振幅圖像和解包裹的定量三維相位圖像；利用CCD相機的有限空間帶寬并進一步提高系統(tǒng)分辨率，且細胞樣本與記錄面間的距離能夠調(diào)節(jié)得很近，利于充分記錄樣本的高頻信息，結(jié)合三維微米級位移平臺精確調(diào)節(jié)記錄距離，使系統(tǒng)達到低于500nm的高分辨率，然后利用CCD相機前的高倍顯微物鏡，對活細胞樣品實現(xiàn)非接觸、無損傷、快速、定量的高分辨率全息顯微成像。