本申請(qǐng)涉及一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)，還涉及一種級(jí)聯(lián)平臺(tái)。

背景技術(shù)：

隨著顯微技術(shù)的不斷發(fā)展，超分辨熒光顯微鏡由于突破了衍射極限的限制使成像分辨率提高了一個(gè)數(shù)量級(jí)而備受用戶青睞。隨著用戶需求不斷提高，僅僅獲得超分辨圖像已無(wú)法滿足實(shí)驗(yàn)需求，若樣品成像過(guò)程中，即可獲得樣品內(nèi)部的超分辨圖像又可獲取樣品表面納米紅外形貌圖，與此同時(shí)還可研究樣品對(duì)不同波長(zhǎng)激光吸收能力成為了使用者的理想選擇。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)。其功能完整。通過(guò)該系統(tǒng)既可獲得樣品表面納米紅外形貌圖、光誘導(dǎo)力圖，又可對(duì)樣品內(nèi)部信息進(jìn)行定性分析，獲得超分辨圖，系統(tǒng)集成化的同時(shí)還可使獲取的多種圖像高度重合，使之對(duì)樣品的研究更深入更細(xì)致。該系統(tǒng)克服了長(zhǎng)期以來(lái)超分辨熒光顯微鏡僅能實(shí)現(xiàn)對(duì)樣品定性分析的缺點(diǎn)。本發(fā)明的各功能模塊擴(kuò)展了顯微系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域及使用范圍。

本申請(qǐng)之一種的用于具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)平臺(tái)包括：

級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體；

樣品室，由所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體的軸向延伸的閉合側(cè)壁和所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體的上表面圍合而成；

通氣孔，設(shè)置于所述側(cè)壁上，用于填充氣體，以保證所述樣品室恒溫；

調(diào)節(jié)旋鈕，設(shè)置于所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體上，用于在水平方向上調(diào)節(jié)所述待測(cè)樣品；

樣品夾持器，用于固定測(cè)樣樣品。

其中，樣品室在使用時(shí)，會(huì)形成密封閉合空間區(qū)域?？筛鶕?jù)需求通過(guò)通氣孔來(lái)填充氣體，為待測(cè)樣品提供恒溫環(huán)境。

另外，通氣孔一般可以設(shè)置兩個(gè)，其中一個(gè)用來(lái)進(jìn)氣，另一個(gè)用來(lái)出氣。因此，在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述側(cè)壁上至少有兩個(gè)通氣孔。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述樣品室的側(cè)壁上還設(shè)置有通光孔。激光器發(fā)射的激光可通過(guò)該通光孔照射到待測(cè)樣品目標(biāo)區(qū)域上。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)能夠通過(guò)上位機(jī)精確控制，以對(duì)所述待測(cè)樣品在水平方向上進(jìn)行納米級(jí)調(diào)節(jié)。

本申請(qǐng)之二提供了一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)，所述顯微系統(tǒng)包括如本申請(qǐng)之一的所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)，以及納米紅外成像功能模塊和超分辨熒光顯微模塊；所述納米紅外成像功能模塊和所述超分辨熒光顯微模塊分別設(shè)置于所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)的兩側(cè)。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述顯微系統(tǒng)還包括光誘導(dǎo)力模塊；所述光誘導(dǎo)力模塊與所述納米紅外成像功能模塊位于所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)的同側(cè)。不同波長(zhǎng)的激光照射待測(cè)樣品后，待測(cè)樣品會(huì)因?yàn)閷?duì)不同波長(zhǎng)激光的吸收能力不同而實(shí)時(shí)顯示曲線，最終獲得光吸收譜線和光誘導(dǎo)力圖。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，納米紅外成像功能模塊包括紅外反饋激光器、探針、壓電陶瓷掃描器和高靈敏探測(cè)器；其中紅外反饋激光器用于發(fā)射激光，所述探針用于對(duì)待測(cè)樣品表面進(jìn)行掃描，所述壓電陶瓷掃描器用于粗調(diào)和/或微調(diào)所述探針，高靈敏探測(cè)器用于接收經(jīng)由所述探針?lè)瓷浠氐募す夤馐?/p>

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述超分辨熒光顯微模塊包括激光器、擴(kuò)束鏡、光闌、聚焦鏡、二向色鏡、物鏡、匯聚單元和成像相機(jī)；

激光器，用于為超分辨成像實(shí)驗(yàn)提供所需激發(fā)光；

擴(kuò)束鏡，用于將光束擴(kuò)束為理想實(shí)驗(yàn)光斑大??；

光闌，用于濾掉雜散光，以減小像差；

聚焦鏡，用于將光束聚焦在待測(cè)樣品目標(biāo)成像焦面上；

二向色鏡，用于反射經(jīng)由此鏡片(該二向色鏡)的激光器發(fā)射的激發(fā)光，并透射經(jīng)由此鏡片(該二向色鏡)的待測(cè)樣品發(fā)射的熒光；

匯聚單元，用于將待測(cè)樣品發(fā)射的熒光會(huì)聚到成像相機(jī)上。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述光誘導(dǎo)力模塊包括：

量子級(jí)聯(lián)激光器，用于發(fā)射激光光束；

偏轉(zhuǎn)器，用于調(diào)節(jié)拋面鏡以改變激光光束的方向；

拋面鏡，用于使通過(guò)偏轉(zhuǎn)器改變方向的激光光束會(huì)聚到成像待測(cè)樣品目標(biāo)區(qū)域焦面上。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述偏轉(zhuǎn)器和所述拋面鏡由設(shè)置在所述樣品室的側(cè)壁上的固定器固定。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述樣品室的側(cè)壁上設(shè)置有固定器，用于固定所述樣品室內(nèi)部側(cè)壁上的偏轉(zhuǎn)器和拋面鏡。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，由所述納米紅外成像功能模塊成像的區(qū)域和由所述超分辨熒光顯微模塊成像的區(qū)域一致。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，所述待測(cè)樣品為熒光標(biāo)記的樣品。熒光標(biāo)記的樣品可以為用熒光染料標(biāo)記的樣品。

在一個(gè)優(yōu)選地具體實(shí)施方式中，由所述納米紅外成像功能模塊成像的區(qū)域、由所述超分辨熒光顯微模塊成像的區(qū)域和由所述光誘導(dǎo)力模塊成像的區(qū)域一致。

附圖說(shuō)明

圖1顯示了一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)的示意圖。

圖2顯示了圖1的顯微系統(tǒng)的成像路徑示意圖。

圖3顯示了用于圖1的顯微系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)平臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)圖。

圖4顯示了另一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)的示意圖。

圖5顯示了圖4的顯微系統(tǒng)的成像路徑示意圖。

圖6顯示了用于圖4的顯微系統(tǒng)的級(jí)聯(lián)平臺(tái)的三維結(jié)構(gòu)圖。

部件和附圖標(biāo)記列表：

10，紅外反饋激光器；12，高靈敏探測(cè)器；14，壓電陶瓷掃描器；16，探針；20，量子級(jí)聯(lián)激光器；22，偏轉(zhuǎn)器；24，拋面鏡；30，樣品倉(cāng)；32，級(jí)聯(lián)平臺(tái)；40，物鏡；42，二向色鏡；44，聚焦鏡；46，擴(kuò)束鏡；48，光闌；410，激光器；412，匯聚單元；414，成像相機(jī)；2-1，級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體；2-2，樣品室；2-3，通氣孔；2-4，調(diào)節(jié)旋鈕；2-5，樣品夾持器；2-6，通光孔；2-7，固定器。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例詳述本申請(qǐng)，但本申請(qǐng)并不局限于這些實(shí)施例。

實(shí)施例1

如圖1所示，示出了本申請(qǐng)的一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)示意圖，其包括納米紅外成像功能模塊、超分辨熒光顯微模塊和樣品級(jí)聯(lián)平臺(tái)。

具體而言，納米紅外成像功能模塊包括：紅外反饋激光器10、高靈敏探測(cè)器12、壓電陶瓷掃描器14、探針16。其成像路徑如圖2所示。紅外反饋激光器10發(fā)射出的激光經(jīng)由壓電陶瓷掃描器14上的探針16反射后進(jìn)入高靈敏探測(cè)器12，隨著探針16在樣品上掃描，反射光會(huì)發(fā)生改變進(jìn)而照在高靈敏探測(cè)器12的不同位置，高靈敏探測(cè)器12將反射光位置變化信息經(jīng)過(guò)處理后即可獲得樣品的納米紅外形貌圖。用于掃描樣品的探針16可通過(guò)壓電陶瓷掃描器14精密調(diào)節(jié)其位置變化，從而掃描樣品理想的目標(biāo)成像區(qū)域。

超分辨熒光顯微模塊包括：激光器410、擴(kuò)束鏡46、光闌48、聚焦鏡44、二向色鏡42、物鏡40、匯聚單元412和成像相機(jī)414。其成像路徑如圖2所示。激光器410發(fā)出的激光通過(guò)擴(kuò)束鏡46擴(kuò)束后經(jīng)由聚焦鏡44、二向色鏡42和物鏡40到達(dá)樣品表面，經(jīng)過(guò)熒光染料標(biāo)記的樣品受激光激發(fā)后發(fā)射出熒光，熒光經(jīng)由物鏡40、二向色鏡42、匯聚單元412在成像相機(jī)414處成像，圖像經(jīng)過(guò)后期處理后得到超分辨圖。

圖像經(jīng)過(guò)后期處理后可得到樣品同一目標(biāo)區(qū)域的超分辨圖和納米紅外形貌圖。

樣品級(jí)聯(lián)平臺(tái)包括：樣品倉(cāng)30和級(jí)聯(lián)平臺(tái)32。樣品倉(cāng)30用來(lái)放置實(shí)驗(yàn)樣品，避免待測(cè)樣品受到外界污染。

如圖3所示為級(jí)聯(lián)平臺(tái)32的具體構(gòu)造，包括級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體2-1；樣品室2-2，由所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體2-1的軸向延伸的閉合側(cè)壁和所述級(jí)聯(lián)平臺(tái)本體2-1的上表面圍合而成，使用時(shí)會(huì)形成密封閉合空間區(qū)域；進(jìn)一步地，所述樣品室2-2上還設(shè)置有至少兩個(gè)通氣孔2-3，用于氣體的進(jìn)出，如此設(shè)置，可根據(jù)實(shí)驗(yàn)需求通過(guò)注入氣體進(jìn)行恒溫實(shí)驗(yàn)；調(diào)節(jié)旋鈕2-4，用于粗調(diào)樣品水平移動(dòng)；樣品夾持器2-5，可精確夾持樣品防止漂移，與此同時(shí)，選擇具有最優(yōu)彈性系數(shù)的夾持器夾持樣品，避免夾碎樣品。

實(shí)施例2

如圖4所示，示出了本申請(qǐng)的另一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)示意圖。在實(shí)施例2中，與實(shí)施例1中相同的部件被賦予相同的附圖標(biāo)記，在此不做贅述，僅說(shuō)明實(shí)施例2與實(shí)施例1的不同之處。

如圖4所示的一種具有納米紅外成像功能的超分辨熒光顯微系統(tǒng)除了包括納米紅外成像功能模塊、超分辨熒光顯微模塊和樣品級(jí)聯(lián)平臺(tái)外，還包括光誘導(dǎo)力模塊。納米紅外成像功能模塊和超分辨熒光顯微模塊功能與實(shí)施例1相同，在此不再贅述。

光誘導(dǎo)力模塊包括：量子級(jí)聯(lián)激光器20、偏轉(zhuǎn)器22、拋面鏡24。量子級(jí)聯(lián)激光器20發(fā)射出的誘導(dǎo)光通過(guò)拋面鏡24反射會(huì)聚后打到樣品上，以該激光為誘導(dǎo)光作用于樣品，樣品對(duì)不同波長(zhǎng)激光的吸收能力不同，最終形成與波長(zhǎng)相對(duì)應(yīng)的光吸收譜線和光誘導(dǎo)力圖。當(dāng)激光偏離理想目標(biāo)區(qū)域時(shí)，偏轉(zhuǎn)器22會(huì)精確調(diào)節(jié)拋面鏡24扭轉(zhuǎn)進(jìn)而改變誘導(dǎo)光傳播方向。顯微系統(tǒng)成像路徑如圖5所示。

該顯微系統(tǒng)工作流程結(jié)合圖4和圖5如下：將含有樣品的樣品倉(cāng)30放置在級(jí)聯(lián)平臺(tái)32上，調(diào)節(jié)壓電陶瓷掃描器14使探針16移動(dòng)到樣品理想成像區(qū)域；調(diào)節(jié)偏轉(zhuǎn)器22扭轉(zhuǎn)使之帶動(dòng)拋面鏡24轉(zhuǎn)動(dòng)，量子級(jí)聯(lián)激光器20發(fā)射的激光經(jīng)由拋面鏡24反射后會(huì)聚到目標(biāo)成像區(qū)域；當(dāng)探針16和誘導(dǎo)光作用于樣品同一區(qū)域時(shí)，開(kāi)始掃描目標(biāo)區(qū)域，由于不同樣品對(duì)不同波長(zhǎng)激光的吸收能力不同，樣品會(huì)根據(jù)激光波長(zhǎng)的改變產(chǎn)生不同的吸收曲線。

打開(kāi)激光器410，其發(fā)射的激光照射在樣品上與納米紅外形貌成像相同的目標(biāo)區(qū)域，經(jīng)過(guò)熒光染料標(biāo)記的樣品被激光照射后會(huì)發(fā)生出熒光，熒光最終在成像相機(jī)414處成像。在激光光束的傳播過(guò)程中，需要調(diào)節(jié)各光學(xué)元件使得激光照到所經(jīng)光學(xué)元件的中心位置，以使激光不偏出各光學(xué)元件的主光軸。

圖像經(jīng)過(guò)后期處理后可得到樣品同一目標(biāo)區(qū)域的超分辨圖、光誘導(dǎo)力圖、納米紅外形貌圖以及光吸收譜線。

其中，樣品級(jí)聯(lián)平臺(tái)中級(jí)聯(lián)平臺(tái)除了具有實(shí)施例1所有功能外，還包含專為量子級(jí)聯(lián)激光器預(yù)留的通光孔2-6，以及固定偏轉(zhuǎn)器的固定器2-7，只需將帶有拋面鏡24的偏轉(zhuǎn)器22固定在固定器2-7上即可。

以上所述，僅是本申請(qǐng)的幾個(gè)實(shí)施例，并非對(duì)本申請(qǐng)做任何形式的限制，雖然本申請(qǐng)以較佳實(shí)施例揭示如上，然而并非用以限制本申請(qǐng)，任何熟悉本專業(yè)的技術(shù)人員，在不脫離本申請(qǐng)技術(shù)方案的范圍內(nèi)，利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許的變動(dòng)或修飾均等同于等效實(shí)施案例，均屬于技術(shù)方案范圍內(nèi)。