[发明专利]用于荧光显微镜的光盘显微术

说明书

用于使用荧光显微术对样本进行成像的方法，用于使用荧光显微术对样本进行成像的系统以及用于荧光显微镜的照明系统。在一些示例中，一种方法包括定位样本，使得样本的受关注平面与显微镜的检测物镜的焦平面共面。该方法包括将抛物面镜定位在样本周围，使得抛物面镜的焦点与检测物镜的焦平面和样本的受关注平面共面。该方法包括将环形准直的激发光的光束引导到抛物面镜上，以将光盘聚焦在样本上，从而提供样本的360度横向照明。该方法包括通过检测物镜对样本进行成像。

政府利益

本发明是在美国国家科学基金会资助的授权号MCB-1652512的政府支持下完成的。政府拥有本发明的某些权利。

优先权声明

本申请要求于2018年3月12日提交的美国临时专利申请序列号62/641598的权益，其全部内容通过引用合并于此。

技术领域

本说明书总体涉及荧光显微镜，并且更具体地涉及用于荧光显微镜的光盘(lightdisc)显微术。

背景技术

光片荧光显微术(LSFM)已经成为一种强大的方法，它通过形成薄的、伪非衍射光“片”来限制荧光显微术的激发体积。这个片通常比样本薄，使得不会生成离焦荧光，并且显着减少了光漂白。借助于LSFM，细胞生物学家已经能够大大延长其活荧光生物体的成像寿命，而无需引入不必要的荧光团的光漂白或样本的光毒性。

LSFM中限制所生成的图像的质量(定性信息)以及以高精度地量化荧光信号的能力(定量信息)的一个当前障碍是“阴影”问题。该阴影问题来自激发光必须通过样本的在光学上不一致的路径。例如，如果光学密集的结构吸收、散射或折射来自光片的光，则位于第一个结构“后面”的光路径更下方的结构将比其他附近的结构受到更低强度的照明。这种阴影效应会沿样本产生条纹图案，条纹图案使得难以量化不同条纹中的荧光强度。

文献中已经呈现了几种缓解条纹伪影的解决方案，例如在单次曝光中快速抖动片以使阴影成锥形，使用具有自然锥形阴影的“自修复”贝塞尔光束(1)，或使用随机照亮彼此的阴影区域的多个共面光片(2)。后一种阴影校正技术的实际示例包括具有两个、四个甚至六个共面光片的显微镜。通过添加每个共面光片，可以减少阴影。引入更多共面光片的缺点是多个片的对准变得更加复杂。另外，由于每个光片都需要单独的透镜，因此对于可引入柱面透镜型的物镜元件的光片的数量有实际限制。

发明内容

本说明书描述了一种用于引入理论上无限数量的共面光片以将LSFM中的阴影降低到理论最小值的解决方案。可以使用单个光学元件(抛物面镜)而不是多个独立定位的柱面透镜来实现这种照明方案。在一些示例中，一种方法包括定位样本，使得样本的受关注平面与显微镜的检测物镜的焦平面共面。该方法包括将抛物面镜定位在样本周围，使得抛物面镜的焦点与检测物镜的焦平面和样本的受关注平面共面。该方法包括将环形准直的激发光的光束引导在抛物面镜上，以将光盘聚焦在样本上，并且从而提供样本的360度横向照明。该方法包括通过检测物镜对样本进行成像。

附图说明

图1是使用荧光显微术对样本进行成像的示例系统的图；

图2是其中抛物面镜反平行于检测物镜安装的示例系统的图；

图3是用于荧光显微镜的示例照明系统的图；

图4是示出通过光的薄“盘”照明的图；

图5是示出光盘照明阴影的图；以及

图6是使用荧光显微术对样本进行成像的方法的流程图。

具体实施方式

本说明书描述了用于使用荧光显微术对样本进行成像的方法、用于使用荧光显微术对样本进行成像的系统以及用于荧光显微镜的照明系统。