[实用新型]一种基于环形光镊与暗场显微的超分辨装置

说明书

本实用新型涉及一种基于环形光镊与暗场显微的超分辨装置，属于光学显微领域。本实用新型采用锥镜产生局域空心光束，并经过透镜调整到合适的大小，之后进入暗场聚光镜对光束进行压缩汇聚，形成环形光镊把培养皿中的微粒捕获在环形光附近，被捕获微粒的散射光为提供环形光的轮廓，实现在暗场显微成像下环形光的可视化。调整被观察微粒与暗场聚光镜之间的距离，逐步改变环形光的大小以接近微粒尺寸。当环形光大小与单个微粒尺寸相接近时，微粒被稳定捕获在光强梯度最大处附近，此时对比度得到提升，分辨率达到最高。本实用新型可用于全息超分辨、光学捕获、图像增强等领域，具有很好的应用前景。

技术领域

本实用新型涉及一种基于环形光镊与暗场显微的超分辨装置，是对纳米级别微粒实现超分辨的技术，属于光学显微领域。

背景技术

光镊诞生于1986年，由于其能够无损伤、无接触地操纵和捕获微粒，因而特别适用于操控活细胞。在生物、医学、微加工等领域中占据了越来越重的份额。光镊中光子与介质微粒进行动量交换产生散射力和梯度力，散射力方向沿着光的传播方向，使粒子沿着光束传播方向运动，梯度力正比于光强梯度，指向光场强度的最大处，使粒子向光束焦点运动。当梯度力大于散射力时，微粒就被捕获在光强梯度最大附近。

传统的光镊大都釆用强会聚实心高斯光束，需要较高的激光功率才能产生足够的梯度力捕获微粒，如细胞等活体生物长时间的处于高功率的激光照射下，较容易受到损害，并且使用高斯光束作为光镊，只能对单一目标进行捕获及操作，不利于光镊技术的应用与发展。随着微纳米技术的蓬勃发展，人们对细胞、纳米乃至原子水平上对物质进行观察和研究的仪器仪表的要求越来越高。尽管近几十年发展起来的扫描电子显微镜等显微镜分辨率可以达到微纳米级，但也存在设备庞大、价格昂贵、操作复杂等缺点。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是提出了一种基于环形光镊与暗场显微的超分辨装置，通过结合暗场显微技术以实现分辨率达到最佳的目的，不仅可以实现对单一微粒或多个微粒的操作，同时还可以有效的提高对比度，本实用新型可用于全息超分辨、光学捕获、图像增强等领域，具有很好的应用前景。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于环形光镊与暗场显微的超分辨装置，包括激光器1、扩束准直镜2、锥镜3、傅里叶透镜4、暗场聚光镜5、培养皿6、显微物镜7、CCD 8、计算机9；

所述的激光器1、扩束准直镜2、锥镜3、傅里叶透镜4、暗场聚光镜5、培养皿6、显微物镜7、CCD 8自下而上间隔放置且各部件的中心位于同一垂直线上，傅里叶透镜4、培养皿6能够上下移动，CCD 8与计算机9连接，暗场聚光镜5的数值孔径大于显微物镜7的数值孔径。

优选地，调节扩束准直镜2的放大倍率，使经过扩束准直镜2扩束后的光充满整个锥镜3，上下调整傅里叶透镜4的位置，使经过傅里叶透镜4的环形光完全进入暗场聚光镜5的环缝。

优选地，还包括多孔固定板10，多孔固定板10垂直固定于防震平台上，多孔固定板10的一侧自下而上设有多个螺纹孔，激光器1、扩束准直镜2、锥镜3、暗场聚光镜5、显微物镜7、CCD 8分别通过自身连接的支杆与调节支座安装在多孔固定板10的螺纹孔内，傅里叶透镜4、培养皿6通过自身连接的支杆与调节支座分别安装在两个三维平移台上，两个三维平移台通过底部的螺丝固定在多孔固定板10的螺纹孔内。

优选地，所述的激光器1功率在10mw以上，波长为473nm。

本实用新型的有益效果是：

（1）本实用新型采用了暗场显微技术，在本身成像背景为暗背景的情况下，与由散射光形成的明亮的微粒影像，形成鲜明的对比，提高了对比度，并且所使用的照明方式为斜向照明，这种照明方式能提高对微粒的分辨能力。