一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種成像方法，具體涉及一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，屬于光學(xué)顯微成像技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]長期以來，光學(xué)顯微成像技術(shù)的分辨力受到衍射極限的限制。至今，利用非標記的方法獲得突破衍射極限分辨率的方法有兩種，一種是利用場增強效應(yīng)的相干反斯托克斯拉曼散射顯微鏡，但它要用到尖端場增強，只能對樣品表面成像，應(yīng)用受到很大的限制。另一種方法是受激拉曼顯微成像，它使用兩束斯托克斯光，一束呈高斯型，另一束呈環(huán)形，類似熒光標記的STED方法。但這種方法只能獲得分子某一化學(xué)鍵的拉曼譜，單靠此譜來判別樣品中的分子種類是困難的，要獲得分子的其它拉曼譜，就要求激光器具有寬的調(diào)諧范圍，更嚴重的問題是需要很長的測試時間才能獲得分子的完整拉曼譜，為獲得樣品的三維超衍射分辨圖像，所需成像時間太長。
[0003]相干反斯托克斯拉曼散射(CARS:Coherent Ant1-Stokes Raman Scattering)是利用四波混頻的三階非線性效應(yīng)而產(chǎn)生反斯托克斯光信號的效應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)中通過增加一與栗浦光和斯托克斯光同時共線聚焦于樣品的附加探測光，該附加探測光耗盡栗浦光和斯托克斯光在其焦斑周邊產(chǎn)生的聲子，形成無用的CARS信號，而延遲的探測光中符合相位匹配條件的光子則與焦斑中心區(qū)域的聲子碰撞形成有用的CARS信號，將無用的CARS信號分離，即可獲得超衍射極限的空間分辨率。因采用具有寬帶的超連續(xù)譜激光作為栗浦光和斯托克斯光，從而獲得分子的完整CARS譜信號，實現(xiàn)對整個分子成像。然而，該方法所需的激光波長為4種，光路復(fù)雜且對調(diào)節(jié)機構(gòu)要求很高，實現(xiàn)起來極為困難。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)顯微成像方法成像時間長，成像光路復(fù)雜，對成像結(jié)構(gòu)要求高的問題。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案是:一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，包括以下步驟:
[0006]步驟一、將栗浦光、斯托克斯光和探測光共線聚焦于樣品，調(diào)整栗浦光、斯托克斯光和探測光的聚焦光斑中心的距離使三束光斑邊緣相互重疊，形成三束光聚焦光斑的共同重疊區(qū)域；
[0007]步驟二、在步驟一的基礎(chǔ)上沿三個不同方向向外側(cè)移動栗浦光、斯托克斯光和探測光聚焦光斑中心，減小所述共同重疊區(qū)域的面積；
[0008]步驟三、獲取由共同重疊區(qū)域所產(chǎn)生的反斯托克斯光信號進行成像。
[0009]所述栗浦光、斯托克斯光和探測光均為超短激光脈沖。
[0010]所述栗浦光、斯托克斯光和探測光的聚焦光斑中心連線的距離近似相等。
[0011]所述栗浦光、斯托克斯光和探測光為空心光束。
[0012]本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下效果:而本發(fā)明只需利用三種波長不同的激光，將三束光同時打到樣品上，三束光的不需要中心對準，而是呈現(xiàn)三角形，在三束光的共同重疊區(qū)域產(chǎn)生的反斯托克斯光信號，發(fā)光區(qū)域被壓縮，實現(xiàn)超分辨成像，產(chǎn)生的CARS光強度高，相比傳統(tǒng)的成像方法，光路結(jié)構(gòu)大大簡化，實現(xiàn)難度降低，但成像效果更佳。
【附圖說明】
[0013]圖1是三束光聚焦光斑的位置不意圖
[0014]圖2是三束空心光束聚焦光斑的位置示意圖
[0015]圖中:1.栗浦光，2.斯托克斯光，3.探測光。
【具體實施方式】
[0016]結(jié)合【附圖說明】本發(fā)明的【具體實施方式】:
[0017]實施例一、一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，包括以下步驟:
[0018]步驟一、將栗浦光1、斯托克斯光2和探測光3共線聚焦于樣品，調(diào)整栗浦光1、斯托克斯光2和探測光3的聚焦光斑中心的距離使三束光斑邊緣相互重疊，形成三束光聚焦光斑的共同重疊區(qū)域；
[0019]步驟二、在步驟一的基礎(chǔ)上沿三個不同方向向外側(cè)移動栗浦光1、斯托克斯光2和探測光3聚焦光斑中心，減小所述共同重疊區(qū)域的面積，步驟三、獲取由共同重疊區(qū)域所產(chǎn)生的反斯托克斯光2信號進行成像。
[0020]所述栗浦光1、斯托克斯光2和探測光3均為超短激光脈沖。
[0021]所述栗浦光1、斯托克斯光2和探測光3的聚焦光斑中心連線的距離相等，即使三束光的聚焦光斑中心連線呈現(xiàn)等邊三角形。
[0022]實施例二、本實施例與實施例一的區(qū)別在于所述栗浦光1、斯托克斯光2和探測光3為空心光束。
[0023]相干反斯托克斯拉曼散射(CARS:Coherent Ant1-Stokes Raman Scattering)是利用四波混頻的三階非線性效應(yīng)而產(chǎn)生反斯托克斯光信號的效應(yīng)，現(xiàn)有技術(shù)通常采用時間分辨CARS，需要四束光是分別打到樣品上的，互相之間有一定的延遲，要有相應(yīng)的延遲裝置，增加了光路的繁瑣性；由于時間分辨，產(chǎn)生的CARS信號強度是呈數(shù)量級下降的，導(dǎo)致探測難度大；在光路上，要保證四束光的中心對的很準，實現(xiàn)難度很大。
[0024]本發(fā)明的反斯托克斯光信號是由栗浦光1、斯托克斯光2、探測光3共同作用而產(chǎn)生的，將三束光各自偏移一定的位移，三束光的重疊區(qū)域則減小，即可控制反斯托克斯光信號僅產(chǎn)生在該重疊區(qū)域，從而使得發(fā)光的區(qū)域變小，對該區(qū)域進行顯微成像即可獲得突破衍射極限的成像分辨力。
[0025]三個光斑偏移的越大，重疊的區(qū)域自然就越小，即發(fā)出CARS信號的區(qū)域越小，因此分辨力也就越高。
【主權(quán)項】
1.一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，其特征在于:包括以下步驟: 步驟一、將栗浦光、斯托克斯光和探測光共線聚焦于樣品，調(diào)整栗浦光、斯托克斯光和探測光的聚焦光斑中心的距離使三束光斑邊緣相互重疊，形成三束光聚焦光斑的共同重疊區(qū)域； 步驟二、在步驟一的基礎(chǔ)上沿三個方向向外移動栗浦光、斯托克斯光和探測光聚焦光斑中心，減小所述共同重疊區(qū)域的面積； 步驟三、獲取由共同重疊區(qū)域所產(chǎn)生的反斯托克斯光信號進行成像。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，其特征在于:所述栗浦光、斯托克斯光和探測光均為超短激光脈沖。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，其特征在于:所述栗浦光、斯托克斯光和探測光的聚焦光斑中心連線的距離近似相等。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，其特征在于:所述栗浦光、斯托克斯光和探測光為空心光束。
【專利摘要】一種基于相干反斯托克斯拉曼散射效應(yīng)的超分辨顯微成像方法，它涉及一種成像方法。本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的光學(xué)顯微成像方法成像時間長，成像光路復(fù)雜，對成像結(jié)構(gòu)要求高的問題。本發(fā)明將泵浦光、斯托克斯光和探測光共線聚焦于樣品，調(diào)整泵浦光、斯托克斯光和探測光的聚焦光斑中心的距離使三束光斑邊緣相互重疊，形成三束光聚焦光斑的共同重疊區(qū)域；向外側(cè)移動泵浦光、斯托克斯光和探測光聚焦光斑中心，減小共同重疊區(qū)域的面積。本發(fā)明光路結(jié)構(gòu)相對簡單，易于實現(xiàn)。
【IPC分類】G01N21/65
【公開號】CN105352936
【申請?zhí)枴緾N201510816948
【發(fā)明人】倪赫, 鄒麗敏, 李靖韜
【申請人】哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【公開日】2016年2月24日
【申請日】2015年11月23日