一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统。本系统包括荧光显微镜、光纤光谱仪、光纤导管和一用于将输入光汇聚到该光纤导管内的光纤耦合器；其中，所述荧光显微镜的C-mount接口通过该光纤耦合器与所述光纤导管一端连接，该光纤导管另一端与所述光纤光谱仪的信号输入端连接。本系统大大提高了荧光进入光纤导管的收集能力，从而提高了收集信号强度；同时通过增设孔径光阑，使得在不影响激发光强度的前提下进行选区激发，实现了对样品的微区荧光观测，提高了荧光信号收集强度。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及仪器和设备领域，具体地说，是涉及一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统。
技术介绍
荧光又作“萤光”，是一种光致冷发光现象。当某种常温物质经某种波长的入射光(通常是紫外线或X射线)照射，吸收光能后进入激发态，并且立即退激发并发出出射光(通常波长比入射光的的波长长，在可见光波段)；而且一旦停止入射光，发光现象也随之立即消失。具有这种性质的出射光就被称之为荧光。荧光显微镜是以紫外线为光源，用以照射被检物体，使之发出荧光，然后在显微镜下观察物体的形状及其所在位置。荧光显微镜用于研究细胞内物质的吸收、运输、化学物质的分布及定位等。细胞中有些物质，如叶绿素等，受紫外线照射后可发荧光；另有一些物质本身虽不能发荧光，但如果用荧光染料或荧光抗体染色后，经紫外线照射亦可发荧光，荧光显微镜就是对这类物质进行定性和定量研究的工具之一。荧光光谱仪又称荧光分光光度计，是一种定性、定量分析的仪器。通过荧光光谱仪的检测，可以获得物质的激发光谱、发射光谱、量子产率、荧光强度、荧光寿命、斯托克斯位移、荧光偏振与去偏振特性，以及荧光的淬灭方面的信息。光纤技术的发展，使待测物脱离了固定样品池的限制。微型光纤光谱仪具有内部结构紧凑、无移动部件、波长范围宽、测量速度快、价格低的特点。目前在显微应用中，尚无直接对观察样品即出观察图像又能直接提供物质光谱信息的方法，而是需要先在显微镜下进行样品观察，再把样品转移到独立的光谱分析仪中进行成分、含量等分析，这样的操作不同步，会造成样品在转移过程中的变化而带来的不确定性。同时，在细胞生物、生物物理和材料科学领域，重要变化经常会发生在时间和空间的微小尺度里，而单纯的荧光光谱仪无法实现在微区的原位观察。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的缺点，提供一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统。本技术公开了一种应用于细胞生物、生物物理和材料科学领域的光谱显微成像系统，特点是荧光显微镜实时成像系统与光纤光谱成像系统的搭建，利用荧光显微镜的C-mount接口与光纤导管通过光纤耦合器相连，在实现高分辨荧光成像的同时进行多光谱的采集。本技术的另一特点是在荧光显微镜的激发光区，配置孔径光阑，调节光信号，可以实现在微区高分辨地成像。本技术既能实现高速成像与实时捕获荧光信号，对捕获的图像信息进行多光谱分析，将荧光显微镜快速、实时、原位的优点与光谱仪高精度、定量、多功能的优点相结合，该系统适用于细胞、基因或蛋白芯片、分子病理切片、植物切片等研究领域。此外，该系统对材料学，化学和物理学等需要微区荧光测试分析的研究工作也具有重要的应用前景。本技术的技术方案为：一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统，其特征在于，包括荧光显微镜、光纤光谱仪、光纤导管和一用于将输入光汇聚到该光纤导管内的光纤耦合器；其中，所述荧光显微镜的C-mount接口通过该光纤耦合器与所述光纤导管一端连接，该光纤导管另一端与所述光纤光谱仪的信号输入端连接。进一步的，所述荧光显微镜的激发光区配置一用于调节激发光照射范围的孔径光阑。进一步的，所述光纤耦合器包括一透镜组合和一光纤导管接口；该光纤导管接口位于所述光纤耦合器后端，该光纤导管接口用于接入该光纤导管；所述透镜组合位于所述光纤耦合器的前端，用于将输入光汇聚到接入该光纤导管接口的光纤导管。进一步的，所述光纤耦合器为圆筒状光纤耦合器。进一步的，所述透镜组合包括沿输入光入射方向依次排列的一凸透镜和一凹透镜。进一步的，所述荧光显微镜为倒置荧光显微镜。与现有技术相比，本技术的有益效果：本系统通过光纤耦合器大大提高了荧光进入光纤导管的收集能力，从而提高了收集信号强度；同时通过增设孔径光阑，使得在不影响激发光强度的前提下进行选区激发，实现了对样品的微区荧光观测，提高了荧光信号收集强度；本系统能在荧光显微镜观察标本的高分辨荧光图像和对其进行拍照的同时，导出荧光信号并通过光纤导管实时地送入光纤光谱仪进行荧光光谱分析，为试验研究和其他检验工作带来了极大的便利性。附图说明图1为本技术的整体结构图；图2为本技术的侧视图；图3为光纤耦合器结构图；图4为孔径光阑结构图；图5为蓝光荧光纳米粒显微成像与原位光谱；(a)大视野蓝光纳米粒荧光图像；(b)选区激发单一纳米粒荧光图像；(c)蓝光荧光粉荧光纳米粒光谱图；图6为红光荧光纳米粒显微成像与原位光谱；(a)大视野红光纳米粒荧光图像；(b)选区激发单一纳米粒荧光图像；(c)红光荧光粉荧光纳米粒光谱图；其中，1-荧光显微镜，2-光纤光谱仪，3-光纤导管，4-光纤耦合器，5-孔径光阑。具体实施方式我们将光谱技术与显微荧光成像技术联用，利用荧光显微镜和光纤光谱仪对同一样本进行成像的同时原位获得实时光谱数据，为生命科学领域的研究提供一种快速、定量的图像分析工具。利用光谱技术可以研究与荧光团的浓度无关的荧光动力学，通过辨别显微点在样品中光谱信息获得更多关于分子运动、尺寸、所处环境以及相互作用的信息。同时借助于显微镜的力量，可以得到清晰的成像、测定细胞里面的局部作用和细胞结构的动力学过程。如图1所示，本技术的结构：包括一荧光显微镜，一微型光纤光谱仪及其光纤导管，一圆筒状光纤耦合器。在荧光显微镜的激发光区配置一孔径光阑，调节激发光照射范围。本实施例装置由一台型号为IX73的OLYMPUS倒置荧光显微镜1，一台型号为AvaSpec-HS1024x58/122TEC超高灵敏度型光纤光谱仪2，及其光纤导管3，圆筒状光纤耦合器4，其结构如图3所示，光纤耦合器包括一透镜组合和一光纤导管接口；该光纤导管接口位于光纤耦合器后端，该光纤导管接口用于接入该光纤导管；透镜组合位于光纤耦合器的前端，用于将输入光汇聚到接入该光纤导管接口的光纤导管。如图2所示，荧光显微镜尾端装有孔径光阑5；孔径光阑的结构如图4所示。图5为蓝光荧光纳米粒显微成像与原位光谱，其中(a)大视野蓝光纳米粒荧光图像；(b)选区激发单一纳米粒荧光图像；(c)蓝光荧光粉荧光纳米粒光谱图。图6为红光荧光纳米粒显微成像与原位光谱；其中(a)大视野红光纳米粒荧光图像；(b)选区激发单一纳米粒荧光图像；(c)红光荧光粉荧光纳米粒光谱图。以上实施例仅为了对本技术作进一步的说明，而本技术的范围不受所举实施例的局限。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统，其特征在于，包括荧光显微镜、光纤光谱仪、光纤导管和一用于将输入光汇聚到该光纤导管内的光纤耦合器；其中，所述荧光显微镜的C‑mount接口通过该光纤耦合器与所述光纤导管一端连接，该光纤导管另一端与所述光纤光谱仪的信号输入端连接。

【技术特征摘要】
1.一种荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统，其特征在于，包括荧光显微镜、光纤光谱仪、光纤导管和一用于将输入光汇聚到该光纤导管内的光纤耦合器；其中，所述荧光显微镜的C-mount接口通过该光纤耦合器与所述光纤导管一端连接，该光纤导管另一端与所述光纤光谱仪的信号输入端连接。
2.如权利要求1所述的荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统，其特征在于，所述荧光显微镜的激发光区配置一用于调节激发光照射范围的孔径光阑。
3.如权利要求1或2所述的荧光显微镜与光纤光谱仪联合的光谱显微成像系统，其特征在于，所述光纤耦合器包括一透镜组合和一光纤导管接口...

【专利技术属性】
技术研发人员：谷战军，祖艳，赵宇亮，
申请(专利权)人：中国科学院高能物理研究所，
类型：新型
国别省市：北京;11