[發明專利]一種多色多光子及諧波多模態顯微成像系統

有效

• 申請號: 202010596534.0
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111665229B
• 公開（公告）日: 2021-04-27
• 發明（設計）人: 周梁;張文凱;趙璇
• 申請（專利權）人: 北京師范大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G02B21/00;G02B21/06
• 代理公司: 北京方圓嘉禾知識產權代理有限公司 11385
• 代理人: 馮靜

本發明涉及一種多色多光子及諧波多模態顯微成像系統。脈沖整形器將入射的寬帶脈沖激光進行脈沖整形，按照不同級次諧波成像要求或者不同熒光分子的多光子吸收波長要求，輸出傅里葉變換極限的多色脈沖；消偏器將由脈沖整形器輸出的偏振光變為無偏或者圓偏振光；然后經過顯微成像模塊對樣品進行探測；最后信號光根據測量的需要分別引入諧波檢測模塊或多光子檢測模塊進行測量。采用本發明所提供的多色多光子及諧波多模態顯微成像系統能夠在同一個光路下同時實現多光子和諧波成像測量。

技術領域

本發明涉及激光成像領域，特別是涉及一種多色多光子及諧波多模態顯微成像系統。

背景技術

多光子顯微成像技術是激光成像領域的一個重要分支。其基本原理是在高光子密度的條件下，熒光分子可以吸收兩個或兩個以上的光子，并發射熒光。相比于單光子激發熒光，多光子激發熒光具有顯著的局域激發特征，近紅外的激發波長能有效減弱組織散射和吸收的影響。因此，多光子熒光顯微成像具有光毒性小，穿透能力強等諸多優點?？梢詫铙w生物進行無損探測的潛力使得多光子顯微成像技術成為了一個研究的熱點，在生物醫學領域有著廣闊的應用前景。加入偏振信息的多光子技術還可以進一步探測熒光分子的取向及壽命等信息。目前常用的多光子成像技術一次只能進行一種熒光分子標記，對于需要多種熒光標記才能構建完整圖像的樣品來說需要進行多次熒光成像測量，這不僅使得耗時成倍的遞增，且不利于活體樣品成像。

諧波成像技術是通過非線性光學的原理，使用強激光與物質相互作用生成諧波，通過諧波成像來探測物質特性的一門技術。目前廣泛應用于凝聚態物質特性的探測。通過偏振依賴的諧波成像更可以測量晶體的晶軸取向等信息，可以完整的呈現待測物質的真實圖像。在進行偏振相關的顯微成像測量時，多光子顯微成像和諧波成像都面臨著改變光束偏振的難題，目前常用的改變偏振手段如半波片，會不可避免的導致探測光路的微小變化，這樣的變化在顯微成像時容易導致視場丟失，在高倍顯微成像時這個問題尤為嚴重。

同時，這兩種成像技術的入射光通常來自光參量放大器產生的窄帶激光，因此，在對同一個樣品進行不同熒光分子標記成像或者不同級次的諧波成像時，需要調整入射波長以適應要求，然而波長的改變通常會導致光束指向的變化，所以每次調整波長都需要重新優化光路，耗費許多額外的時間，并且在活體樣品成像中很難保證更換波長前后測量到的是同一個樣品區域或過程。

盡管兩種技術有著相似的光路設計，但由于測量信息上的差異，難以在一個光路系統中同時對多種標記分子實現多光子顯微成像和諧波顯微成像的同時測量。

發明內容

本發明的目的是提供一種多色多光子及諧波多模態顯微成像系統，以解決常用的多光子成像技術以及諧波成像技術無法同時進行多種熒光分子標記或多級諧波測量；且無法常用的多光子成像技術以及諧波成像技術在一個光路系統中實現多光子顯微成像和諧波顯微成像的同時測量的問題。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

一種多色多光子及諧波多模態顯微成像系統，包括：脈沖整形器，消偏器，顯微成像模塊，諧波檢測模塊以及多光子熒光檢測模塊；

所述脈沖整形器用于將入射的寬帶脈沖激光進行脈沖整形，按照不同級次諧波成像要求或者不同熒光分子的多光子吸收波長要求，輸出傅里葉變換極限的多色脈沖；

所述消偏器用于將所述傅里葉變換極限的多色脈沖轉變為無偏振光或者圓偏振光；

所述顯微成像模型用于利用所述無偏振光或所述圓偏振光激發待測樣品，生成待測樣品圖像；所述待測樣品為熒光蛋白或非線性晶體；

在同一光路系統下，所述諧波檢測模塊用于根據所述待測樣品圖像檢測所述非線性晶體的諧波信號；所述多光子熒光檢測模塊包括多條不同的探測光路，所述多光子熒光檢測模塊用于根據所述待測樣品圖像檢測所述熒光蛋白不同熒光的多光子信號。

可選的，所述顯微成像模塊具體包括：聚焦物鏡、三軸微驅載物臺以及收集物鏡；