[发明专利]实现显微镜系统超分辨成像的方法

权利要求书

1.一种实现显微镜系统超分辨成像的方法，该方法基于一包括光源、聚焦镜、物镜和图像探测器的显微镜系统，包括：

搭建所述显微镜系统；

改变所述显微镜系统中聚焦镜的数值孔径，采集样品的分别对应不同聚焦镜数值孔径的至少两张暗场像；

在所述至少两张暗场像中分别提取对应像素的散射强度值，构造以聚焦镜数值孔径为自变量，以所提取的散射强度值为因变量的实验散射强度曲线；

由所述实验散射强度曲线获得样品上瑞利分辨单元内部亚分辨尺度的微观结构信息，实现显微镜的超分辨成像。

2.根据权利要求1所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，其中，

所述搭建显微镜系统的步骤包括：使聚焦镜的数值孔径等于物镜的数值孔径，样品在图像探测器的探测平面成明场像；

所述改变显微镜系统中聚焦镜的数值孔径，采集样品的分别对应不同聚焦镜数值孔径的至少两张暗场像的步骤包括：保持所述显微镜系统中光源、物镜和图像探测器的位置和光学参数不变，样品和聚焦镜的位置不变，分次逐步增加聚焦镜的数值孔径；采集每次聚焦镜数值孔径增加后，样品在图像探测器的探测平面所成的暗场像。

3.根据权利要求2所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，其中，所述分次逐步增加聚焦镜的数值孔径的步骤中，通过以下方式来增加聚焦镜的数值孔径：

将第一聚焦镜更换为第二聚焦镜，第二聚焦镜的数值孔径大于第一聚焦镜的数值孔径。

4.根据权利要求3所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，其中，所述搭建显微镜系统的步骤还包括：在聚焦镜和样品之间设置光束遮挡器；

所述将第一聚焦镜更换为第二聚焦镜之后，该方法还包括：增大光束遮挡器的直径以保持聚焦镜的出射光瞳环宽度不变。

5.根据权利要求2所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，其中，所述搭建显微镜系统的步骤中，采用数值孔径大于3倍物镜数值孔径的聚焦镜，并在聚焦镜和样品之间设置环形光阑；

所述分次逐步增加聚焦镜的数值孔径的步骤中，通过以下方式来增加聚焦镜的数值孔径：增加所述环形光阑的半径。

6.根据权利要求2所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，其中，所述分次逐步增加聚焦镜的数值孔径的步骤包括：以等间距分次逐步增大聚焦镜的数值孔径。

7.根据权利要求1所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，

所述采集样品的分别对应不同聚焦镜数值孔径的至少两张暗场像的步骤中：采集样品的分别对应3-5个聚焦镜数值孔径的暗场像；

所述构造实验散射强度曲线的步骤中，所述实验散射强度曲线上的取样点数为所述的3-5个。

8.根据权利要求1所述的实现显微镜系统超分辨成像的方法，其中，所述由实验散射强度曲线获得样品上瑞利分辨单元内部亚分辨尺度的微观结构信息的步骤包括：

获取不同粒径的微观孔洞/微粒各自对应的参照散射强度曲线；

采用所述多条参照散射强度曲线分别对所述实验散射强度曲线进行拟合；

确定与所述实验散射强度曲线拟合最优的参照散射强度曲线，该参照散射强度曲线对应的粒径即为样品上微观孔洞/微粒的粒径。