[發(fā)明專利]共聚焦掃描式暗場顯微成像方法與裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202110547197.0 | 申請日： | 2021-05-19 |
| 公開（公告）號： | CN113281891B | 公開（公告）日： | 2022-06-10 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 匡翠方;邱宇軒;張宇森;劉旭 | 申請（專利權(quán)）人： | 浙江大學(xué) |
| 主分類號： | G02B21/00 | 分類號： | G02B21/00 |
| 代理公司： | 杭州求是專利事務(wù)所有限公司 33200 | 代理人： | 劉靜 |
| 地址： | 310058 浙江*** | 國省代碼： | 浙江;33 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 聚焦 掃描 暗場 顯微 成像 方法 裝置 | ||
本發(fā)明公開了一種共聚焦掃描式暗場顯微成像方法與裝置，該方法將激光器發(fā)出的激光光束的相位調(diào)制成0?2nπ渦旋相位，其中n＞3；將調(diào)制后的光束與共聚焦掃描顯微鏡的物鏡入瞳共軛，使得物鏡的聚焦光斑為空心光斑，且空心光斑內(nèi)環(huán)半徑大于不進行相位調(diào)制時的實心光斑半徑；使共聚焦掃描顯微鏡工作，實現(xiàn)暗場顯微成像。本發(fā)明采用共聚焦設(shè)計，在探測器前放置一個小孔，小孔所在平面與物面共軛，阻擋了離焦信號進入探測器，這種設(shè)計提高了成像的信噪比和分辨率，使暗場顯微成像具有良好的層析能力。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及光學(xué)顯微成像領(lǐng)域，具體地說，涉及一種共聚焦掃描式暗場顯微成像方法與裝置。
背景技術(shù)
暗場顯微鏡是一種基于光學(xué)丁達爾效應(yīng)的顯微技術(shù)。照明光通過裝載環(huán)形光闌的聚光鏡，形成中空環(huán)形光錐。因為物鏡的數(shù)值孔徑小于聚光鏡的數(shù)值孔徑，樣品的透射光無法通過物鏡，只有小角度的散射光被物鏡收集。由此形成了暗視野下亮物體的像，提高了成像對比度。在生命科學(xué)領(lǐng)域，暗場顯微鏡用于觀察未染色的透明樣品；在化學(xué)、材料科學(xué)領(lǐng)域，使用光譜儀分析暗場顯微鏡收集的散射光研究材料的散射光譜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種共聚焦掃描式暗場顯微成像方法與裝置，本發(fā)明與傳統(tǒng)的寬場暗場顯微鏡相比，共聚焦式的設(shè)計具有低背景噪聲、優(yōu)秀的層析能力等特點。
本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：
本發(fā)明一方面提供了一種共聚焦掃描式暗場顯微成像方法，該方法包括：
通過調(diào)制器將激光器發(fā)出的激光光束的相位調(diào)制成0-2nπ渦旋相位，其中n＞3；
將調(diào)制后的光束與共聚焦掃描顯微鏡的物鏡入瞳共軛，使得物鏡的聚焦光斑為空心光斑，且空心光斑內(nèi)環(huán)半徑大于不進行相位調(diào)制時的實心光斑半徑；
使共聚焦掃描顯微鏡工作，實現(xiàn)暗場顯微成像。
進一步地，調(diào)制相位的具體方法為：
將激光器發(fā)出的激光光束準(zhǔn)直后用起偏器轉(zhuǎn)為P分量的線偏光入射到液晶空間光調(diào)制器；當(dāng)外加電場超過閾值時，液晶分子出現(xiàn)電控雙折射效應(yīng)，因此，液晶空間光調(diào)制器只調(diào)制一個方向的線偏光；
調(diào)節(jié)液晶空間光調(diào)制器出射平面與掃描顯微鏡的物鏡入瞳共軛；在液晶空間光調(diào)制器上加載0-2nπ渦旋相位。
進一步地，在起偏器后設(shè)置二分之一波片，激光光束通過起偏器后再通過一個二分之一波片轉(zhuǎn)為P分量的線偏光，使液晶空間光調(diào)制器對該偏振光作純相位調(diào)制。
進一步地，P分量的線偏光入射液晶空間光調(diào)制器前使用一個D形鏡轉(zhuǎn)折光路，以減小入射角，改善液晶空間光調(diào)制器的性能。
進一步地，液晶空間光調(diào)制器使用澤尼克多項式校正像差，從而改善空心光斑的質(zhì)量。
進一步地，在物鏡前設(shè)置四分之一波片，將光束用四分之一波片轉(zhuǎn)為圓偏光后入射到物鏡，提高用于掃描樣品的空心光斑質(zhì)量。
進一步地，共聚焦掃描顯微鏡的工作過程具體為：
控制掃描機構(gòu)使得空心光斑在樣品表面掃描；
樣品的反射光經(jīng)過透鏡聚焦在與物共軛的小孔上，反射光被探測器接收，獲得暗場照明下的光強度分布。
進一步地，共聚焦掃描顯微鏡的點擴散函數(shù)PSFc(x，y)等于由激光器和調(diào)制器構(gòu)成的照明系統(tǒng)的點擴散函數(shù)PSFe(x，y)和由掃描機構(gòu)、管鏡和物鏡構(gòu)成的成像系統(tǒng)的點擴散函數(shù)PSFf(x，y)的乘積與小孔孔闌函數(shù)p(x，y)的卷積，公式如下：
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