[发明专利]高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法与装置

说明书

本发明涉及一种高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法与装置，属于共焦显微成像技术和质谱成像技术领域。本发明将共焦成像技术和质谱成像技术光谱探测技术相结合，利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对样品进行轴向定焦与成像，利用同一聚焦光斑对样品进行解吸电离来进行质谱成像，进而实现样品微区图像与组分的高空间分辨成像。装置包括点光源、准直透镜、产生环形光发生系统、分光镜、中孔反射镜和中孔测量物镜，还包括用于探测中孔测量物镜聚焦光斑反射光强度信号的集光透镜和位于集光透镜焦点的光强点探测器，以及用于探测中孔测量物镜聚焦光斑解析电离的离子体羽组分的电离样品吸管和质谱探测系统。本发明可用于生物质谱的高分辨成像。

技术领域

本发明属于共焦显微成像技术和质谱成像技术领域，将激光共焦显微成像技术与质谱成像技术相结合，涉及一种高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法与装置，可用于生物质谱成像领域的高分辨成像。

技术背景

质谱仪(Mass Spectrometry)是将样品中的组分发生电离，使生成的不同荷质比的带电原子、分子或分子碎片在电场和磁场的作用下分别聚焦而得到按质荷比大小顺序排列的图谱仪器。质谱成像是对样品二维区域内多个微小区域分别进行质谱分析来检测特定质荷比(m/z)物质的分布。

自上世纪80年代中期基质辅助激光解吸电离这种高灵敏度和高质量检测范围生物质谱成像技术的出现，开拓了质谱学一个崭新的领域—生物质谱，促使质谱技术应用范围扩展到生命科学研究的众多领域，特别是质谱在蛋白质、核酸、糖蛋白分析等方面的应用，不仅为生命科学研究提供了新手段，而且也促进了质谱技术自身的发展。

但现有基质辅助激光解吸电离质谱仪存在以下突出问题：

1)由于利用简单的激光聚焦来解吸电离样品，因而其仍存在激光聚焦光斑大、质谱探测空间分辨力不高等问题；

2)质谱成像所需时间长，激光质谱仪聚焦光斑轴向位置相对被测样品常发生漂移问题。

而生物样品“微区”质谱信息的准确获取对于生命科学研究具有极其重要的意义。事实上，目前如何高灵敏地探测微区质谱信息是生物质谱领域亟待研究的重要技术问题。

激光共焦显微镜“点照明”和“点探测”的成像探测机制，不仅使其横向分辨力较同等参数的光学显微镜改善1.4倍，而且还使共焦显微镜极便于与超分辨光瞳滤波技术、径向偏振光紧聚焦技术等结合来压缩聚焦光斑，进一步实现高空间分辨显微成像。

基于此，本发明提出一种高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法与装置，其将激光共焦显微镜聚焦光斑的探测功能与激光聚焦解吸电离功能相融合，利用经超分辨技术处理的共焦显微镜的微小聚焦光斑对样品进行高空间分辨成像，利用共焦显微镜同一聚焦光斑对样品进行解吸电离供质谱探测系统进行成像，继而实现被测样品微区的高空间分辨图像成像和高空间分辨质谱显微成像。

本发明提出一种高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法与装置可为生物质谱高分辨成像提供一个全新的有效技术途径。

发明内容

本发明的目的是为了提高质谱显微成像技术的空间分辨力、抑制成像过程中聚焦光斑相对样品的漂移，提出一种高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法与装置，以期同时获得被测样品成分空间信息和功能信息。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种高空间分辨激光共焦质谱显微成像方法，是利用高空间分辨共焦显微系统的聚焦光斑对样品进行轴向定焦与成像，利用高空间分辨共焦显微系统的同一聚焦光斑对样品进行解吸电离来进行质谱成像，进而实现样品微区图像与组分的高空间分辨成像，包括以下步骤：

步骤一、使平行光束通过环形光发生系统后整形为环形光束，该环形光束再经分光镜、中孔反射镜反射进入中孔测量物镜并聚焦到被测样品上解吸电离产生等离子体羽；