[發(fā)明專利]一種基于并行探測的三維亞十納米定位方法及裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201911060862.2
• 申請日: 2019-11-01
• 公開（公告）號: CN110907415B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發(fā)明（設計）人: 匡翠方;李傳康;李雨竹;劉旭
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64
• 代理公司: 杭州天勤知識產(chǎn)權代理有限公司 33224
• 代理人: 米志鵬

1.一種基于并行探測的三維亞十納米定位方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)激光光束分成兩束線偏振光，分別為P光和S光；

2)對所述的P光進行橫向相位調(diào)制，對S光進行軸向相位調(diào)制；

3)所述的P光和S光合束后形成三維空心光斑對樣品進行掃描，并激發(fā)信號光；

4)利用探測器分別接收焦面位置的信號光和離焦的信號光；

5)根據(jù)焦面位置的信號光計算熒光分子的橫向位置信息，根據(jù)離焦的信號光計算熒光分子的軸向位置信息；

6)根據(jù)所述的橫向位置信息和軸向位置信息，重構出熒光分子的三維空間信息。

2.如權利要求1所述的基于并行探測的三維亞十納米定位方法，其特征在于，利用0～2π渦旋位相板對P光進行橫向相位調(diào)制，利用0/π相位板對S光進行軸向相位調(diào)制。

3.如權利要求1所述的基于并行探測的三維亞十納米定位方法，其特征在于，利用包含多個單體探測器的探測器陣列收集焦面位置的信號光；

所述的離焦的信號光由兩個單探測器分別收集的正離焦的信號光和負離焦的信號光。

4.一種基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，包括光源，承載待測樣品的樣品臺，以及用于接收信號光的探測系統(tǒng)；其特征在于：

所述光源與樣品臺之間依次設有：

用于改變所述光源發(fā)出光束的偏振特性的第一1/2波片；

用于將偏振特性改變后的光束分成兩束線偏振光的第一偏振分束器，所述的兩束線偏振光分別為P光和S光；

用于對所述P光進行橫向相位調(diào)制的0～2π渦旋位相板；

用于對所述S光進行軸向相位調(diào)制的0/π相位板；

所述的P光和S光合束后形成三維空心光斑對樣品進行掃描，并激發(fā)信號光；

所述的探測系統(tǒng)包括：

第一探測器陣列，用于接收焦面位置的信號光；

第二探測器陣列，用于接收離焦的信號光。

5.如權利要求4所述的基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，其特征在于，所述光源與1/2波片之間依次設有用于對所述激光光束進行濾波的單模光纖和準直的準直透鏡。

6.如權利要求4所述的基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，其特征在于，所述0～2π渦旋位相板，其橫向相位調(diào)制原理在于調(diào)制函數(shù)其中，ρ為光束上某點與光軸的距離，為光束垂直光軸剖面內(nèi)位置極坐標矢量與x軸的夾角；

所述0/π相位板，其軸向相位調(diào)制原理在于相位階躍函數(shù)其中r為光束上某點與光軸的距離，R為0到1之間的設定值。

7.如權利要求4所述的基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，其特征在于，經(jīng)第一偏振分束器出射的P光和S光，并通過依次設置在光路上的第二1/2波片、1/4波片、掃描振鏡系統(tǒng)、掃描透鏡、場鏡和顯微物鏡對樣品進行掃描，并激發(fā)信號光。

8.如權利要求4所述的基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，其特征在于，樣品發(fā)出的信號光由第一分光鏡等分為兩束，分別由第一探測器陣列和第二探測器陣列收集。

9.如權利要求8所述的基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，其特征在于，所述的第一探測器陣列包含多個單體探測器；所述的第二探測器陣列包括兩個單探測器，兩個單探測器分別收集的正離焦的信號光和負離焦的信號光。

10.如權利要求4所述的基于并行探測的三維亞十納米定位裝置，其特征在于，還包括用于信號處理的計算機，用于根據(jù)焦面位置的信號光計算熒光分子的橫向位置信息，根據(jù)離焦的信號光計算熒光分子的軸向位置信息；并利用所述的橫向位置信息和軸向位置信息，重構出熒光分子的三維空間信息。