[发明专利]一种双模式的全内反射显微系统

说明书

一种双模式的全内反射显微系统，属于显微仪器技术领域。本发明包括入射光路组件、成像组件和数据采集组件，入射光组件包括激光器、准直透镜、起偏器、光栅、会聚透镜和光学掩膜；成像组件包括物镜、分光镜、二向色镜、反射镜、透镜、CCD相机和EM‑CCD相机；数据采集组件包括数据采集卡和数据采集软件。本发明能够利用计算机程序算法构建出物体超分辨率荧光图像，降低成像过程的复杂度，提高测量结果的准确性；并且在此基础上，添加一种基于物体散射场幅度测量的成像模式，与原有荧光成像模式联用，形成双模态的成像显微系统。

技术领域

本发明涉及显微仪器技术领域，尤其涉及一种双模式的全内反射显微系统。

背景技术

在生物、材料等领域，显微系统作为成像仪器被广泛使用，例如荧光显微镜、共聚焦显微镜、近场显微镜等。以全内反射荧光显微技术为例，它是通过调制照明光， 扩展了成像系统空间频率可观测区域—光学传递函数，使成像分辨率成功突破了光学显微成像极限限制。

然而目前的荧光显微技术存在以下问题：1、一般荧光显微镜只提供了生物物体荧光功能图像，缺乏物体结构信息考查能力；2、以上述全内反射荧光显微技术为例，已知照明光的具体参数是该显微镜超分辨物体荧光图像获取的必要条件，记录照明光的具体参数是必需的测量过程，因此，实验过程复杂。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，提供一种双模式的全内反射显微系统，其能够利用计算机程序算法构建出物体超分辨率荧光图像，降低成像过程的复杂度，提高测量结果的准确性；并且在此基础上，添加一种基于物体散射场幅度测量的成像模式，与原有荧光成像模式联用，形成双模态的成像显微系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种双模式的全内反射显微系统，包括入射光路组件、成像组件和数据采集组件，

所述入射光组件包括激光器、准直透镜、起偏器、光栅、会聚透镜和光学掩膜；

所述成像组件包括物镜、分光镜、二向色镜、反射镜、透镜、CCD相机和EM-CCD相机；

所述数据采集组件包括数据采集卡和数据采集软件。

本发明采用全内反射的方式进行照明，使用光栅调制入射光(波长λ=485nm)，在光路中加入光学掩膜，只允许±1级的衍射光通过，并聚焦在高倍数、高数值孔径物镜（油镜，100X TIRF，NA=1.49）的后焦面上，经过物镜后重新变为平行光。入射光波长、物镜类型不仅限于此，可根据实际需求灵活更换。在物体-基底界面处，入射光入射角大于全反射临界角，从而在界面处形成倏逝波，同时两束平行光发生干涉，在物体-基底界面处产生余弦结构倏逝驻波照明物体。基底采用通用载玻片，厚度范围为0.13mm-0.17mm。物体荧光信号与物体受激产生的散射场通过同一物镜收集，成像光路中插入二向色镜，将物体散射场与荧光信号分离，最后通过CCD、EM-CCD相机分别测量。一般来说，因生物细胞物体折射率范围在1.33-1.38。比如，对于数值孔径为NA=1.49的物镜，可利用数值孔径ΔNA范围为0.11-0.16，入射角具有18度的调节范围，光束校准比较容易，也方便改变光束强度。同时，高数值孔径也有利于尽可能多的收集物体散射场信息。因此，宜选用NA较大的物镜（限定范围）。另外，本系统采用反射式成像，即光源和采集模块CCD相机在物体对侧，利用载玻片进行载物，因此物镜需要使用油镜，介质油折射率与载玻片折射率应相匹配。