[发明专利]用于快速光学跟踪单分子的方法及其装置

权利要求书

1.用于快速光学跟踪单分子的方法，由脉冲激光对单分子样品进行扫描，样品中的单分子被共振激发后辐射荧光，接收单分子发出的荧光光子，其特征在于：将荧光光子到达的事件通过光电转化为一个标准的逻辑电脉冲输出信号，在采样时间内对逻辑电脉冲进行计数，获得荧光的光子计数光谱，对获得的光子计数光谱结果转换成相应的模拟电压信号后进行高斯拟合得到荧光强度最大点的位置即为单分子所处的空间位置，把相应的单分子位置坐标反馈到三维纳米平移台(8)，以此点为中心在单分子移动范围内重新扫描，确定单分子新的空间位置，通过记录每次扫描获得的单分子的中心位置，实现单分子的跟踪定位。

2.根据权利要求1所述的用于快速光学跟踪单分子的方法，其特征在于：采用正弦调制电压作为激光强度调制信号，用调制后的激光照射单分子样品，将获得的荧光光子计数光谱结果转换成相应的模拟电压信号后输入锁相放大器（5），同时将正弦波形调制电压输入锁相放大器(5)，对信号进行解调，通过解调获得实际被测单分子的荧光光谱，再对实际被测单分子的荧光光谱进行高斯拟合。

3.根据权利要求1或2所述的用于快速光学跟踪单分子的方法，其特征在于：所述的脉冲激光通过对连续激光进行斩波获得。

4.根据权利要求1或2所述的用于快速光学跟踪单分子的方法，其特征在于：所述的采样时间的重复周期高于激光脉冲序列的重复周期。

5.根据权利要求4所述的用于快速光学跟踪单分子的方法，其特征在于：所述的激光脉冲序列的重复频率为采样时间的重复频率的整数倍。 

6.实现如权利要求1所述的用于快速光学跟踪单分子的方法的装置，包括脉冲激光器(1)、单光子探测器(3)，单光子计数与数模转换系统(4)，计算机控制系统(7)，三维纳米平移台(8)，显微镜物镜(9)，其特征在于：脉冲激光器(1)产生的激光由一个二向色镜反射后通过显微镜物镜(9)聚焦于样品单分子上，分子被激光激发产生的荧光由显微镜物镜(9)收集，通过二向色镜进入单光子探测器(3)转化为逻辑电脉冲信号，单光子探测器(3)与单光子计数与数模转换系统(4)连接，进行光子计数采集并将这些数字信号线性转换成模拟信号进行处理，计算机控制系统(7)连接三维纳米平移台(8)和单光子计数与数模转换系统(4)，计算机控制系统(7)对信号分析后把单分子位置反馈给三维纳米平移台(8)。

7.根据权利要求6所述的用于快速光学跟踪单分子的装置，其特征在于：还包括声光调制器(2)、锁相放大器(5)和信号发生器(6)，所述的声光调制器(2)连接脉冲激光器(1)，信号发生器(6)输出的正弦信号加载在声光调制器(2)的驱动模块上，声光调制器(2)对脉冲激光器(1)输出的激光进行强度调制，单光子计数与数模转换系统(4)和信号发生器(6)分别连接锁相放大器(5)对被调制的模拟信号进行解调，解调后的信号输入与锁相放大器(5)相连的计算机控制系统(7)。