[实用新型]一种基于EMCCD和AFM的检测成像系统

说明书

本实用新型涉及一种基于EMCCD和AFM的检测成像系统，包括载物台、荧光成像模块和AFM成像模块；荧光成像模块包括第一物镜、激发光源、过滤组块和第一EMCCD探测器；AFM成像模块包括第一激光器、第二激光器、相机、第二EMCCD探测器和会聚透镜、第一偏振分光棱镜、四分之一波片、低通二向色镜、高通二向色镜、第二偏振分光棱镜、第二物镜等。与现有技术相比，本实用新型改进了荧光成像模块和AFM成像模块的结构，降低了成本和系统复杂度，可以根据样品对激发光的大小和能量的要求不同，调节照射到样品上的激发光，通过第一激光的反射光确定样品的表面轮廓，通过增设第二激光和相机，可以直观观察到第一激光落在微悬臂梁上的位置，更方便进行激光的调节和探针的移动。

技术领域

本实用新型涉及光学显微成像和原子力扫描成像技术，尤其是涉及一种基于EMCCD和AFM的检测成像系统。

背景技术

随着生命科学的迅速发展，人们对生命现象的研究已深入到单细胞、单分子层次，在活细胞体系上检测单个生物分子的信号，实现其结构特征、动态行为及相互作用的定量表征，成为生命分析的前沿领域。对于复杂的活细胞体系，其内部的生物分子具有高度的非均一性(如生物大分子构象的多元性、生化反应的非同步性、所处微环境的多样性)，而传统的生化分析方法是针对大量分子或分子聚集体系的测量，得到的平均性质常掩盖了单个生物分子的特性，许多传统的分析方法与手段面临极大的挑战。

单分子检测是近十年来迅速发展起来的一种超灵敏的检测技术，为分析化学工作者打开了一扇新的大门，而这其中显微成像技术的发展推动了对生命活动及其规律在微观层次上的研究，特别是在分子水平上对细胞及细胞内生物分子的结构和功能的探究。现在，人们不仅可以在溶液中对单个分子进行检测和成像，而且可以通过对单分子的光谱性质进行测量，从而对化学反应的途径进行实时监测，特别是能对生物大分子进行探测并提供分子结构与功能之间的信息。原子力显微镜(Atomic force microscopy，AFM)是目前应用最为广泛的活细胞单分子分析检测的工具之一。 AFM作为扫描探针显微镜家族的一员，是一种重要的表面分析技术，通过检测探针与样品间的微弱相互作用力，实现对样品表面形貌的成像，具有纳米级的空间分辨率；同时AFM单分子力谱尤为适合测定单对生物分子间的非共价键相互作用力，具有皮牛(pN)级的测力灵敏度，其工作原理是将微弱力敏感的微悬臂一端固定，通过另一端的纳米级探针在样品表面进行逐点扫描，当探针接近样品并产生相互作用力时，微悬臂发生形变，使得照射在微悬臂背面激光束的反射光偏移，引起检测器电压信号的变化，反馈系统通过检测该信号调整探针和样品的距离，从而获得样品表面的相应形貌。

中国专利CN201610014189.9公开了一种超衍射极限细胞膜微结构生物物理特性获取方法与装置，将结构光照明显微术SIM和原子力显微术AFM有机融合，可以实现超衍射极限细胞膜微结构生物物理特性的信息获取，首先SIM成像，利用激光激发样品，采集样品的反射光成像，再根据获得的图像确定样品所在位置，进行AFM成像，基于探针和样品之间的作用力得到样品表面的相应形貌。但是，该装置结构较为复杂，由于不同样品对激发光斑的大小和能量的要求不同，调节激发光斑的步骤较为繁琐，而且，在AFM成像时，是通过倒置的光学显微镜从底部的方向向上观察探针的，无法直观的观察到探针和样品的位置，使用不方便。

实用新型内容

本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种基于EMCCD和AFM的检测成像系统，改进了荧光成像模块和AFM成像模块的结构，降低了成本和系统复杂度，可以根据样品对激发光的大小和能量的要求不同，调节照射到样品上的激发光，通过第一激光的反射光确定样品的表面轮廓，通过增设第二激光和相机，可以直观的观察到第一激光落在微悬臂梁上的位置，更方便进行激光的调节和探针的移动。

本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种基于EMCCD和AFM的检测成像系统，包括载物台、荧光成像模块和 AFM成像模块；

所述载物台用于放置待检测的样品，所述样品为染色样品；