[發明專利]基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置以及成像方法

在審

• 申請號: 201910958884.4
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN110646385A
• 公開（公告）日: 2020-01-03
• 發明（設計）人: 陳紅旗;夏婉瑩
• 申請（專利權）人: 安徽師范大學
• 主分類號: G01N21/63
• 分類號: G01N21/63;G01N21/01
• 代理公司: 11283 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 張苗;張海應

1.一種基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其特征在于，包括：近紅外半導體激光器(1)、三維可調準直擴束鏡(2)、激發濾光片(3)、二色鏡(4)、物鏡(5)、載物臺(6)、發射濾光片(7)、相機(8)、光路(10)；所述近紅外半導體激光器(1)與三維可調準直擴束鏡(2)相連接，所述三維可調準直擴束鏡(2)與光路(10)相連通且兩者之間設置有所述激發濾光片(3)；所述光路(10)內的通道的中部設置有二色鏡(4)，所述二色鏡(4)面向所述激發濾光片(3)；所述光路(10)的一端由內至外依次設置有物鏡(5)、載物臺(6)，所述載物臺(6)上設置有樣品器皿(9)，所述樣品器皿(9)內盛有稀土摻雜的上轉換發光納米材料；所述光路(10)的另一端內的通道中設置有發射濾光片(7)，所述相機(8)面向所述光路(10)的另一端的尾部。

2.根據權利要求1所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，所述近紅外半導體激光器(1)發射的激發光源的波長為808nm、980nm、1064nm中的至少一者。

3.根據權利要求1所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，所述激發濾光片(3)選用窄帶通濾光片；

優選地，所述二色鏡(4)選用長反短通二色鏡；

更優選地，所述物鏡(5)選用牌號N.A.＝1.49全內反射專用物鏡；

進一步優選地，所述相機(8)選用牌號Photometrics Prime95B背照式sCMOS相機。

4.根據權利要求1-3中任意一項所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，所述相機(8)與計算機相連接。

5.根據權利要求1-3中任意一項所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，所述稀土摻雜的上轉換發光納米材料選用NaYF₄:Yb,Er@NaYF₄上轉換納米粒子、NaGdF₄:Yb,Er@NaYF₄上轉換納米粒子和NaYF₄:Yb,Er@NaYGdF₄上轉換納米粒子中的至少一者。

6.根據權利要求1-3中任意一項所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，所述樣品器皿(9)為玻底培養皿或硅烷化過的玻璃片。

7.根據權利要求6所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，在所述樣品器皿(9)為玻底培養皿時，焦距為2200-2300nm；

或，在所述樣品器皿(9)為硅烷化過的玻璃片時，焦距為3700-3800nm。

8.根據權利要求6所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置，其中，所述近紅外半導體激光器(1)、三維可調準直擴束鏡(2)通過FC標準接口相連接。

9.一種基于上轉換發光全內反射單顆粒成像方法，其特征在于，所述基于上轉換發光全內反射單顆粒成像方法在如權利要求1-8中任意一項所述的基于上轉換發光全內反射單顆粒成像裝置中進行，包括：

1)將稀土摻雜的上轉換發光納米材料置于樣品器皿(9)中，接著開啟近紅外半導體激光器(1)以發射激發光源進入三維可調準直擴束鏡(2)中，所述三維可調準直擴束鏡(2)能夠準直擴束激發光；

2)所述激發光經過所述激發濾光片(3)以能夠除去雜散光，純化后的激發光經過所述二色鏡(4)反射進入物鏡(5)；通過所述三維可調準直擴束鏡(2)調節激發光的入射角度，以使得激發光形成以水平方向光束接近消失的臨界角度；

3)激發光激發稀土摻雜的上轉換發光納米材料后，所述上轉換發光納米材料產生發射光，所述發射光經過物鏡(5)收集、二色鏡(4)反射并通過發射濾光片(7)以濾掉激發光和其它雜散光，所述相機(8)采集發射濾光片(7)后的發射光以得到全內反射成像。