[发明专利]一种高密度三维单分子定位超分辨显微成像系统及方法

权利要求书

1.一种高密度三维单分子定位超分辨显微成像系统，其特征在于，包括：第一激光器、荧光信号产生单元、分束单元、第一信号通道单元、第二信号通道单元、探测器以及控制终端；其中，所述第一信号通道单元包括第一柱透镜，所述第二信号通道单元包括第二柱透镜，所述第一柱透镜和所述第二柱透镜的取向相互正交；

所述荧光信号产生单元用于将所述第一激光器产生的第一激光光束投射至样品面，激发样品中的荧光分子产生荧光信号；

所述分束单元用于接收所述荧光信号，并将所述荧光信号分成传播方向互相垂直的两束荧光信号；

所述第一信号通道单元用于接收所述传播方向互相垂直的两束荧光信号中的一束荧光信号，并将所述传播方向互相垂直的两束荧光信号中的一束荧光信号投射至所述探测器的第一区域进行成像；

所述第二信号通道单元用于接收所述传播方向互相垂直的两束荧光信号中的另一束荧光信号，并将所述传播方向互相垂直的两束荧光信号中的另一束荧光信号投射至所述探测器的第二区域进行成像；

所述探测器用于采集所述传播方向互相垂直的两束荧光信号，生成正反向像散点扩散函数图像对；

所述控制终端用于根据所述正反向像散点扩散函数图像对以及预先确定的正交像散校准曲线确定所述荧光分子的三维定位信息，并根据所述三维定位信息进行图像重构，得到样品的超分辨图像；

所述荧光信号产生单元包括：第一透镜组、第一提升镜组、管镜、第一二向色镜以及显微物镜；

所述第一透镜组用于接收所述第一激光器产生的第一激光光束，并对所述第一激光光束进行扩束准直；

所述第一提升镜组用于接收扩束准直后的第一激光光束，并将所述第一激光光束的高度提升后反射至所述管镜；

所述管镜和所述第一二向色镜用于将所述第一提升镜组反射的第一激光光束投射至所述显微物镜；

所述显微物镜用于接收所述管镜和所述第一二向色镜投射的第一激光光束，并将所述第一激光光束以平行光的形式投射至样品面，激发样品中的荧光分子产生荧光信号；

所述分束单元包括：荧光滤光片、第二反射镜、第一成像透镜、可调光阑、准直透镜以及分束棱镜；

所述荧光滤光片用于接收所述荧光信号，并对所述荧光信号中的串扰信号进行滤除；

所述第二反射镜用于接收滤除串扰信号后的荧光信号，并将所述荧光信号反射至所述第一成像透镜；

所述第一成像透镜用于接收所述第二反射镜反射的荧光信号，并将所述荧光信号聚焦至可调光阑；

所述可调光阑用于接收所述第一成像透镜聚焦的荧光信号，并对所述荧光信号的视场进行调节；

所述准直透镜用于接收调节视场后的荧光信号，并将所述荧光信号准直投射至所述分束棱镜；

所述分束棱镜用于接收所述准直透镜准直投射的荧光信号，并将所述荧光信号分成传播方向互相垂直的两束荧光信号。

2.根据权利要求1所述的高密度三维单分子定位超分辨显微成像系统，其特征在于，所述荧光信号产生单元还包括第一衰减片，所述第一衰减片设置于所述第一激光器和所述第一透镜组之间；

所述第一衰减片用于接收所述第一激光器产生的第一激光光束，并对所述第一激光光束的功率进行调节。

3.根据权利要求2所述的高密度三维单分子定位超分辨显微成像系统，其特征在于，所述系统还包括：第二激光器；所述荧光信号产生单元还包括：第一反射镜和第二二向色镜；所述第二二向色镜设置于所述第一衰减片和所述第一透镜组之间；

所述第二激光器用于产生第二激光光束；

所述第一反射镜用于接收所述第二激光光束，并将所述第二激光光束反射至所述第二二向色镜；

所述第二二向色镜用于接收所述第一反射镜反射的第二激光光束，并将所述第二激光光束与所述第一激光光束合束后投射至所述样品面，以使所述样品中处于暗态的荧光分子进入闪烁状态。

4.根据权利要求3所述的高密度三维单分子定位超分辨显微成像系统，其特征在于，所述荧光信号产生单元还包括：第二衰减片；所述第二衰减片设置于所述第二激光器与所述第一反射镜之间；

所述第二衰减片用于接收所述第二激光器产生的第二激光光束，并对所述第二激光光束的功率进行调节。