[實用新型]一種基于干涉測量的單分子軸向定位裝置

有效

• 申請號: 202022253664.2
• 申請日: 2020-10-12
• 公開（公告）號: CN213021427U
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 谷陸生;紀偉;徐濤;付彥輝
• 申請（專利權）人: 中國科學院生物物理研究所
• 主分類號: G01B9/04
• 分類號: G01B9/04;G01N21/64;G01N21/01
• 代理公司: 成都方圓聿聯專利代理事務所(普通合伙) 51241
• 代理人: 宋紅賓

本實用新型提供了一種基于干涉測量的單分子軸向定位裝置，包括光源系統、照明及調制系統、顯微成像系統和信號控制處理系統。本實用新型的激發光分為兩路從相對位置照射樣品，在樣品處產生軸向干涉同時對樣品的熒光分子進行激發。通過照明圖案的相位和光源強度快速切換，實現不同相位的圖像同時采集，然后對單分子在不同照明圖案下的亮度計算其相對于照明條紋的相位，再通過相位對位置進行解析，從而實現更高的軸向定位精度。利用該技術可以實現對單分子的軸向位置測量，相比以往的定位方法具有精度高且不受干涉長度的影響等優點。

技術領域

本實用新型屬于熒光光信號測量技術領域，尤其涉及一種基于干涉測量的單分子軸向定位裝置。

背景技術

傳統的光學顯微鏡由于光的衍射現象導致了分辨率極限的存在，一般為側向200nm左右，軸向500nm左右。而近年來基于單分子定位的超分辨顯微成像技術能夠突破這種分辨率限制。這種成像技術依賴于對單個分子的熒光光信號的精確定位，而對單分子進行軸向定位的精度直接影響到三維成像的分辨能力。通常的軸向定位方式是在光路中加入柱面鏡引入像散，或者進行雙層面成像，通過單分子圖像的形狀判斷軸向位置。這種定位方法通常精度遠低于XY方向的定位精度，因此導致三維水平的分辨率較低。同時還有一種定位方法，使用兩個顯微物鏡對樣品同時成像，并將單分子熒光進行干涉，使用干涉測量的方式進行定位，這種方式能夠極大地提高軸向定位精度，但是光路復雜，對穩定性要求很高，而且熒光的干涉距離很短，導致每次更換樣品之后干涉的兩條光路需要精細調節光程差。因此，解決上述問題對單分子定位和超分辨熒光熒光顯微成像具有重要的意義和應用價值。

實用新型內容

鑒于現有技術的不足，本實用新型公開了一種基于干涉測量的單分子軸向定位裝置，通過使用激發光干涉測量的方式進行單分子定位，用于解決現有技術中軸向定位精度低的問題，同時也可以解決使用干涉測量存在的干涉距離過短，光路需要不斷調整的問題。

為了實現上述目的，本實用新型采用了如下技術方案：

一種基于干涉測量的單分子軸向定位裝置，包括：

光源系統，其用于提供激發光；

照明及調制系統，其與所述光源系統光路連接，所述照明及調制系統用于將激光分為兩個光路并在樣品處匯聚產生干涉圖樣，同時調制圖樣的相位；

顯微成像系統，其與所述照明及調制系統光路連接，所述顯微成像系統用于收集樣品產生的光信號并將收集的光信號匯聚到光電傳感器的不同區域；

信號控制處理系統；其分別與光源系統、照明及調制系統、顯微系成像系統連接，以對光源系統、照明及調制系統、顯微系成像系統進行同步有序控制。

作為上述技術方案的進一步描述：所述光源系統包括激光器，在激光器的光路上依次設置有強度調制器和1/2波片，通過激光器發出的激光經過強度調制器控制光強，通過1/2波片控制偏振狀態后進入到調制系統中。

作為上述技術方案的進一步描述：所述強度調制器為聲光調制器。

作為上述技術方案的進一步描述：所述照明及調制系統包括電光調制器和偏振分光鏡，由所述光源系統發出的激光經過所述電光調制器調制光束中兩個偏振態之間的相位差，之后經過所述偏振分光鏡將兩個偏振態分離形成光路a和光路b。

作為上述技術方案的進一步描述：所述光路a上依次設有第一擴束器、第一反射鏡、第二反射鏡、第一聚焦透鏡和第三反射鏡；所述光路b上依次設有第二擴束器和第二聚焦透鏡。