[发明专利]偏振调制型激光共聚焦表面等离子共振装置

说明书

技术领域

本发明涉及检测生物分子反应的装置技术领域，特别涉及一种能够检测生物分子各向异性的偏振调制型激光共聚焦表面等离子共振装置。

背景技术

研究人员在许多生物有机系统和化学材料中发现了高度有序的分子组装体，如染色体、细胞壁、细胞质、蛋白质链和超分子自组装等，然而对这些高度有序的分子组装体的组织结构和生理功能一直不是很清楚。偏振光谱测量能够提供包含各向异性分子组装体的复杂体系的重要信息，并且可以通过Mueller矩阵来阐述光与分子组装体之间的相互作用信息，不同偏振态差分光谱携带了双极性吸收中各向异性的分布信息。

目前，对各向异性分子组装体的研究主要依赖于偏振光谱技术。近年来发展起来的偏振显微技术主要应用于晶体拓扑、材料科学和生物科学。差分光谱技术可以提高显微系统的分辨率，通过差分偏振显微技术能够实现对各向异性有机分子的成像。一些研究人员已经通过在激光共聚焦显微镜系统基础上加入差分可调偏振设备及相应的差分设备，通过高频调制和锁相放大检测达到对各向异性分子的高分辨率成像。也有研究人员在表面等离子共振系统中加入光弹调制和锁相放大元件获得高分辨率的各向异性材料的表面等离子共振数据。

上述两种系统都无法通过荧光图像定量区分复杂有机分子体系、生物组织和细胞内的各向异性结构的分布。分子的各向异性特性可以通过光与分子之间相互作用时光的偏振态的改变体现出来。这方面的检测一直依赖于偏振光谱技术，无法实现直观成像。目前，非常需要一种新的检测系统，以实现对极性荧光与分子之间相互作用共聚焦成像的同时得到精确的定量信息，为深层次了解生物复杂体系的分子结构和生物功能提供更有力的工具。

发明内容

本发明的目的是提供一种偏振调制型激光共聚焦表面等离子共振装置。

本发明提供的偏振调制型激光共聚焦表面等离子共振装置包括直角棱镜、一面镀有反射膜的基片、恒温流通池、第一光路机构、注射泵、第二光路机构、第一锁相放大器、处理系统和第二锁相放大器；

所述第一光路机构包括第一激光器、光束整形镜组、第一光弹调制器、斩波器、聚焦透镜、第一偏振分析器和第一探测器；所述第一激光器、所述光束整形镜组、所述第一光弹调制器和所述斩波器依次设置在沿入射光的光路上；所述聚焦透镜、所述第一偏振分析器和所述第一探测器依次设置在沿出射光的光路上；

所述第二光路机构包括第二激光器、第二光弹调制器、第一孔径光阑、分色反射镜、XY扫描镜、倒置激光扫描共聚焦显微镜、第三光弹调制器、第二孔径光阑、第二偏振分析器、第二探测器和控制器；所述第二激光器、所述第二光弹调制器、所述第一孔径光阑和所述分色反射镜依次设置在沿激发光的光路上；所述倒置激光扫描共聚焦显微镜、所述XY扫描镜、所述分色反射镜、所述第三光弹调制器、所述第二孔径光阑、所述第二偏振分析器和所述第二探测器依次设置在沿荧光的光路上；所述控制器分别与所述第二光弹调制器和所述第三光弹调制器电连接；

所述恒温流通池上端开口，所述基片设置在所述恒温流通池上使得所述恒温流通池上端封闭，所述基片镀有反射膜的一面朝向所述恒温流通池内；

所述棱镜设置在所述基片上，所述棱镜与所述基片之间有折射率匹配液；

所述恒温流通池的进液口和出液口通过管路分别与所述注射泵的出液口和进液口连接；

所述恒温流通池置于所述倒置激光扫描共聚焦显微镜的载物台位置；

所述第一探测器依次与所述第一锁相放大器和所述处理系统电连接，所述处理系统分别与所述注射泵、所述倒置激光扫描共聚焦显微镜和所述第二锁相放大器电连接，所述第二锁相放大器分别与所述第二探测器和所述控制器电连接。

优选地，所述装置还包括三维调节机构，用于调节所述恒温流通池及置于其上的所述基片和所述棱镜的空间三维位置，以使得所述基片表面的所述反射膜位于所述倒置激光扫描共聚焦显微镜的焦平面处。

优选地，所述装置还包括调角机构，用于调节所述第一光路机构的入射光和/或出射光的光路方向。

优选地，通过所述调角机构的调节能够使所述第一光路机构的入射光和/或出射光与所述反射膜之间的夹角在0-90度之间连续变化。

优选地，所述第一锁相放大器和所述第二锁相放大器分别用于将来自所述第一探测器和所述第二探测器的光信号转换成电信号并将转换后的电信号发送到所述处理系统。

优选地，所述倒置激光扫描共聚焦显微镜用于对生物样品的反应过程进行成像并将其发送到所述处理系统。