[发明专利]激光扫描成像装置

说明书

【技术领域】

本发明涉及光学检测和成像技术领域，尤其涉及一种激光扫描成像装置。

【背景技术】

活体生物样品的快速高分辨结构和功能成像是现代生命科学研究中的重要课题。对活体生物样品进行观测需要同时满足以下条件：1.具有很高的空间和时间分辨能力，如亚细胞空间分辨能力(分子水平)和亚毫秒级时间分辨能力；2.对样品损伤小，可实现长时间观测；3.灵敏度高，特异性好。

双光子激发荧光显微成像是上世纪九十年代发展起来的一种新型高分辨光学显微成像技术。与单光子荧光显微成像技术(如宽场荧光成像、共聚焦荧光显微成像等)相比，双光子技术使用高峰值功率的近红外脉冲激光对生物样品进行高度局域化的荧光激发，具有成像深度深、分辨率高、低光漂白和光损伤等众多优点。因此，双光子激发荧光显微成像技术可以对生物样品，尤其是厚组织样品实现非侵入式的三维高分辨荧光成像，并可用于长时间动态观察活体生物样品，因而成为生命科学研究的重要工具。

二次谐波成像是近年来迅速发展起来的一种新型高分辨光学显微成像技术。与双光子激发荧光显微成像技术相同，二次谐波成像也具有非线性光学成像技术所特有的高分辨率和大成像深度，但与双光子激发过程相比，二次谐波产生过程不产生伴随的光化学过程，从而可避免双光子激发过程中产生的光漂白效应，减小对生物样品的损伤。此外，二次谐波成像还具有对微观结构对称性高度敏感的特点，这对于双光子激发荧光显微成像技术是一个强有力的补充。

但不论是双光子激发荧光显微成像还是二次谐波成像，其均不能获得全方位的检测信息，不能对生物样本进行多方位的成像。

【发明内容】

基于此，有必要提供一种检测信息丰富、可以对生物样本进行多方位成像的激光扫描成像技术。

一种激光扫描成像装置，包括激光器、激光扫描镜、显微物镜、近红外散射光检测通道、双光子激发荧光检测通道、二次谐波检测通道和数据采集成像系统；激光扫描镜接收激光器发出的激光并对激光进行二维平面上的扫描后将激光传到显微物镜并照射到待测样品上以激发出激发光，激发光包括近红外散射光信号、双光子激发荧光信号以及二次谐波信号，近红外散射光检测通道、双光子激发荧光检测通道和二次谐波检测通道分别接收待测样品发出的激发光并分别进行近红外散射光信号、双光子激发荧光信号和二次谐波信号的光电信号转换，数据采集成像系统收集光电转换后的信号并进行近红外散射成像、双光子激发荧光显微成像和二次谐波成像。

优选的，还包括设置在激光扫描镜与显微物镜之间共焦设置的透镜对，透镜对包括第一透镜和第二透镜，第一透镜的前焦点与激光扫描镜重合，第一透镜的后焦点与第二透镜的前焦点重合，第二透镜的后焦点与显微物镜的后焦点重合。

优选的，第一透镜和第二透镜的焦距与显微物镜的数值孔径和激光光束的直径匹配，激光经透镜对后光束的直径与显微物镜的数值孔径相同。

优选的，还包括设置在第二透镜的后焦点或显微物镜的后焦点处的第一滤光片，第一滤光片为长反短透型滤光片，波长大于700nm的光被反射，波长在700nm以下的光将透过；第一滤光片将经透镜对传过来的激光反射后传入显微物镜；双光子激发荧光检测通道和二次谐波检测通道分别接收透过第一滤光片的待测样品激发光。

优选的，还包括第二滤光片，第二滤光片为长反短透型滤光片，波长大于500nm的光被反射，波长在500nm以下的光将透过；双光子激发荧光检测通道接收被第二滤光片反射的待测样品激发光，二次谐波检测通道接收经第二滤光片透过的待测样品激发光。

优选的，近红外散射光检测通道包括第三滤光片和第一光电倍增管，第三滤光片为短波截止型滤光片，波长大于700nm的光将透过；第一光电倍增管接收透过第三滤光片的待测样品激发光并转换成近红外散射电信号传入数据采集成像系统。

优选的，双光子激发荧光检测通道包括第四滤光片和第二光电倍增管，第四滤光片为长波截止型滤光片，700nm以下波长的光将透过；第二光电倍增管接收透过第四滤光片的待测样品激发光，并转换成双光子激发电信号传入数据采集成像系统。

优选的，二次谐波检测通道包括第五滤光片和第三光电倍增管，第五滤光片为带通滤光片，中心波长为400nm，带宽10nm的光将透过；第三光电倍增管接收透过第五滤光片的激发光，并转换成二次谐波电信号传入数据采集成像系统。

优选的，还包括设置在激光器和激光扫描镜之间的用于实现激光功率衰减的电光调制器。

优选的，激光器为钛宝石锁模或光纤锁模的皮秒或飞秒脉冲激光器。