[發明專利]一種基于微瓶透鏡的超分辨成像系統及成像方法

有效

• 申請號: 202210356445.8
• 申請日: 2022-04-06
• 公開（公告）號: CN114815208B
• 公開（公告）日: 2023-08-15
• 發明（設計）人: 顧國強;楊慧
• 申請（專利權）人: 深圳先進技術研究院
• 主分類號: G02B21/02
• 分類號: G02B21/02;G02B27/58;G02B21/24;G02B21/36;G02B3/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 劉建偉

本申請提供的基于微瓶透鏡的超分辨成像系統，包括微瓶透鏡模塊、位置控制模塊及光學顯微鏡，所述微瓶透鏡模塊包括微瓶透鏡，所述位置控制模塊可控制所述微瓶透鏡轉動，所述光學顯微鏡的載物臺上安裝有待成像的亞衍射極限尺度樣品，所述微瓶透鏡設置于樣品的上方，利用所述微瓶透鏡和所述光學顯微鏡可以對所述待成像的亞衍射極限尺度樣品進行超分辨成像。本申請提供的超分辨成像系統，利用電介質微瓶透鏡，結合常規的光學顯微鏡，能夠對低于衍射極限尺度的樣品實現非接觸、無損、無污染的成像。另外，本申請還提供了基于微瓶透鏡的超分辨成像方法。

技術領域

本申請涉及光學成像技術領域，特別涉及一種基于微瓶透鏡的超分辨成像系統及成像方法。

背景技術

在探索、發現和認識自然的過程中，光學成像技術發揮著重要的作用。具有突破衍射極限能力的超分辨光學成像技術，能將科學活動的觸角深入到“納”觀尺度，從而可以更加準確地認識、理解和揭示宏觀物體的微觀信息。微粒透鏡輔助的超分辨光學成像技術是近年來新興的一個研究領域，它是通過常規光學顯微鏡與微粒透鏡的結合來實現超分辨成像的，具有非標記、寬場照射、價格低廉、成像速度快、器件結構簡單和無需額外樣品制備等特點和優勢。迄今為止，微粒透鏡輔助的超分辨光學成像技術已經被物理、化學、電子、材料、生物和醫學等多個學科領域里的科學家們所研究和應用，并取得了許多可喜的成果，成為推動無標、寬場、非侵入和快速高超分辨成像乃至眾多其他學科發展的重要動力。

新加坡數據存儲研究院的Krivitsky等人利用吸附在微量移液管尖端的二氧化硅微球進行移動的超分辨成像(L.A.Krivitsky,J.J.Wang,Z.Wang,B.Luk’yanchuk,“Locomotion?of?microspheres?for?super-resolution?imaging,”Sci.Rep.2013,3,3501)；蘇州大學的陳濤教授將微球黏附于微機器人探針，在液體浸沒環境下操縱微球進行掃描成像(T.Chen,K.Meng,Z.Yang,H.Liu,S.Gao,Y.Zhang,L.Sun,“Scanning?liquid-immersed?microsphere?optical?superresolution?imaging?based?on?microroboticsmanipulation,”IEEE?Trans.Nanotechnol.2018,17(4),860-864)；中國科學院沈陽自動化研究所的劉連慶研究員運用原子力顯微鏡的原理，將微球附著在AFM尖端，獲得了特定模式下的高精度掃描成像(F.Wang,L.Liu,H.Yu,Y.Wen,P.Yu,Z.Liu,Y.Wang,W.J.Li,“Scanningsuperlens?microscopy?for?non-invasive?large?field-of-view?visible?lightnanoscale?imaging,”Nat.Commun.2016,7,13748)。

現有微粒透鏡輔助的超分辨成像技術，所使用的是球、柱類型的微粒透鏡，這類微粒透鏡在光照下形成的緊聚焦光束焦距小、工作距離短，成像時容易與樣品發生接觸或摩擦，造成掃描成像困難和對樣品的污染或損傷，操作過程也變得相對緩慢和不易控制。

發明內容

鑒于此，有必要針對現有技術中存在缺陷提供一種可實現對亞衍射極限尺度物體非接觸、無損、無污染的基于微瓶透鏡的超分辨成像系統及成像方法。

為解決上述問題，本申請采用下述技術方案：

本申請提供了一種基于微瓶透鏡的超分辨成像系統，包括：微瓶透鏡模塊、位置控制模塊及光學顯微鏡，所述微瓶透鏡模塊包括微瓶透鏡，所述微瓶透鏡包括微光纖以及包覆所述微光纖設置的聚合物液體膜，所述位置控制模塊可控制所述微瓶透鏡轉動，所述光學顯微鏡的載物臺上安裝有待成像的亞衍射極限尺度樣品，所述微瓶透鏡設置于所述待成像的亞衍射極限尺度樣品的上方，利用所述微瓶透鏡和所述光學顯微鏡可以對所述待成像的亞衍射極限尺度樣品進行超分辨成像。

在其中一些實施例中，所述微瓶透鏡模塊還包括光纖柄，所述光纖柄的兩端分別連接于所述微瓶透鏡及所述位置控制模塊。