多光束多光子显微成像装置制造方法及图纸

技术编号:20112455 阅读:34 留言:0更新日期:2019-01-16 11:09
本发明专利技术提供一种多光束多光子显微成像装置,包括:光源模块,用于产生能用于多光子激发的激光;分束器,用于产生分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光;共振‑振镜扫描头,共振扫描头和振镜扫描头的扫描方向相互垂直且多束激光的排列方向与振镜扫描头的扫描方向一致;聚焦模块,用于将经过共振‑振镜扫描头出射的激光转换为等间距的聚焦光斑照射至样本,以激发荧光或多光子高阶谐波信号;成像模块,用于收集荧光或多光子高阶谐波信号进行成像。本发明专利技术提供的一种多光束多光子显微成像装置,采用分布在一条直线上的多束激光,且多束激光的排列方向与振镜扫描头的扫描方向一致,从而实现多光束同时对样本扫描,提高了成像速度。

Multibeam Multiphoton Microscopic Imaging Device

The invention provides a multi-beam multi-photon microscopic imaging device, which includes: a light source module for generating a laser capable of multi-photon excitation; a beam splitter for generating multi-beam laser with equal angular spacing distributed in a straight line; a resonance galvanometer scanning head, a resonance scanning head and a galvanometer scanning head have scanning directions perpendicular to each other, and the arrangement direction of multi-beam laser and galvanometer scanning direction are perpendicular to each other. The scanning direction of the head is the same; the focusing module is used to convert the laser emitted by the resonance galvanometer scanning head into a focused spot with equal spacing to illuminate the sample to excite fluorescence or multi-photon high-order harmonic signals; and the imaging module is used to collect fluorescence or multi-photon high-order harmonic signals for imaging. The invention provides a multi-beam multi-photon microscopic imaging device, which adopts a multi-beam laser distributed in a straight line, and the direction of the multi-beam laser arrangement is consistent with the scanning direction of the galvanometer scanning head, thus realizing multi-beam scanning at the same time on the sample, and improving the imaging speed.

【技术实现步骤摘要】
多光束多光子显微成像装置
本专利技术涉及光学
,更具体地,涉及一种多光束多光子显微成像装置。
技术介绍
随着科学技术的发展,光学显微成像技术已经成为生物学、医学及其相关交叉学科研究中重要的技术和测量手段。由于光学显微成像技术具有无损伤、非侵入性、快速获取等特点,非常适合于活细胞和生物组织以及非生物体系的成像,具有其它技术无法替代的优势。因此,近年来光学显微成像技术一直是技术发展的前沿与热点,并不断取得新的发展与突破,其发展趋势是更高的空间分辨率、更快的速度以及动态生物信息获取等。现有技术中提供了多种聚焦照明扫描成像方法,但成像时间分辨率较低,无法观察活细胞和组织中毫秒级及亚毫秒级的生物化学动力学过程,比如神经元活动、钙信号的波动与激发、神经递质分泌的分子机制等。因此,如何实现快速成像,以获取更高的时间分辨率,是目前亟待解决的问题。
技术实现思路
为了克服上述现有技术的缺陷,本专利技术提供一种多光束多光子显微成像装置。本专利技术提供一种多光束多光子显微成像装置,包括:光源模块,用于产生能用于多光子激发的激光;分束器,用于将所述激光转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光;共振-振镜扫描头,包括沿激光光路方向依次设置的共振扫描头和振镜扫描头,所述共振扫描头和振镜扫描头的扫描方向相互垂直且所述多束激光的排列方向与所述振镜扫描头的扫描方向一致;聚焦模块,用于将经过所述共振-振镜扫描头出射的激光转换为等间距的聚焦光斑并照射至样本,以激发荧光或产生多光子高阶谐波信号;成像模块,用于收集所述荧光或多光子高阶谐波信号进行成像。优选地,所述聚焦模块包括沿激光光路方向依次设置的第一扫描透镜、第一成像透镜、二向色镜、物镜。优选地,所述成像模块包括沿探测光路方向依次设置的所述物镜、反射单元、第二成像透镜和相机;其中,反射单元用于反射所述荧光或多光子高阶谐波信号。优选地,所述反射单元包括所述二向色镜。优选地,在聚焦模块中,还包括至少一个中继光路,所述中继光路用于调整激光的光束直径。优选地,所述分束器包括沿激光光路方向依次设置的透镜单元、光整形元件以及所述第二扫描透镜。优选地,所述透镜单元用于使强度呈高斯分布的激光转化为强度呈线状分布的激光。优选地,所述光整形元件和所述第二扫描透镜的组合用于将所述强度呈线状分布激光转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光。本专利技术提出的一种多光束多光子显微成像装置,通过一个共振-振镜扫描头,采用分布在一条直线上等角间距的多束激光,并且使多束激光的排列方向与所述振镜扫描头的扫描方向一致,从而实现多束激光同时对样本进行扫描,大大提高了成像速度。附图说明图1为本专利技术一实施例的多光束多光子显微成像装置结构示意图;图2为本专利技术实施例的分束器装置结构示意图;图3为本专利技术实施例的共振-振镜扫描头装置结构示意图;图4为本专利技术一实施例的多束激光扫描示意图;图5为本专利技术另一实施例的多束激光扫描示意图;图6为本专利技术另一实施例的多光束多光子显微成像装置结构示意图。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图和实施例,对本专利技术的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术,但不用来限制本专利技术的范围。应当清楚,除非另有说明,本文中使用的技术术语或科学术语为本领域技术人员所理解的通常意义。本专利技术为解决目前光学扫描显微成像技术中成像速度较慢的缺陷,通过采用分布在一条直线上的多束激光,并提出了一种共振-振镜扫描头扫描方式,即使该分布在一条直线上的多束激光的排列方向与共振-振镜扫描头中振镜扫描头的扫描方向一致,从而实现多束激光同时对样本进行扫描,大大提高了成像速度。图1为本专利技术一实施例的多光束多光子显微成像装置结构示意图,如图1所示,包括:光源模块100,用于产生能用于多光子激发的激光。需要说明的是,光源模块包括能用于多光子激发的激光器,通过能用于多光子激发的激光器产生激光。在一个具体的实施例中,可采用飞秒激光器产生激光。分束器101,用于将激光转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光。需要说明的是,本专利技术实施例的分束器101用于接收一束激光,分束器101约束该束激光只在一个维度上扩束,并通过对光的调制获得分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光。共振-振镜扫描头102,包括沿激光光路方向依次设置的共振扫描头和振镜扫描头,共振扫描头和振镜扫描头的扫描方向相互垂直且多束激光的排列方向与振镜扫描头的扫描方向一致。需要说明的是,共振-振镜扫描头中的共振扫描头以固定频率(即共振频率)扫描,振镜扫描头的扫描频率可以根据实际需求进行控制。共振-振镜扫描头102对入射的多束呈等角间距的激光进行扫描,通过控制共振-振镜扫描头102的扫描方向,改变多束呈等角间距的激光的出射方向。从而当共振-振镜扫描头102的角度偏转时,出射的多束呈等角间距的激光也随之发生偏转,进而实现对样本的各部分扫描。聚焦模块103,用于将经过共振-振镜扫描头102出射的激光转换为等间距的聚焦光斑并照射至样本,以激发荧光或多光子高阶谐波信号。需要说明的是,共振-振镜扫描头102的出射光经过聚焦模块103,实现等角间距的激光向等间距的聚焦光斑的转化,以保证照射至样本的聚焦光斑为等间距的;从而,当共振-振镜扫描头102的扫描方向改变时,多束等间距的激光能够刚好无重复地扫描完样本的待测区域。多束等间距的激光扫描样本激发出荧光或多光子高阶谐波信号。样本可以由探针、荧光蛋白、量子点、纳米荧光粒子等荧光物质进行染色或标记,包括活体样本、固定生物样本或其他非生命体系样本;以及多光子非标记高阶谐波以用于成像。成像模块104,用于收集荧光或多光子高阶谐波信号进行成像。需要说明的是,样本激发的荧光或多光子高阶谐波信号经过成像模块104,将光信号转化为电信号并进行图像复原等处理,从而完成多光子显微成像。相较于现有技术采用单束激光,本专利技术实施例提供的一种多光束多光子显微成像装置,采用了分布在一条直线上的多束激光,并且通过特定的设置方式,使多束激光的排列方向与振镜扫描头的扫描方向一致,从而实现多束激光同时对样本进行扫描,大大提高了时间分辨率。基于上述实施例的内容,作为一种可选的实施例,本专利技术实施例中的分束器101包括沿激光光路方向依次设置的透镜单元、光整形元件以及第二扫描透镜,透镜单元用于使高斯分布的激光转化为线状分布的激光,光整形元件和扫描透镜用于将一束线状分布的激光转化为多束呈等角间距的激光。具体的,透镜单元可以包括沿激光光路方向依次设置的柱面透镜和透镜。一束强度呈高斯分布的激光通过柱面透镜和透镜,转化为一束强度呈线状分布激光。该束激光通过光整形元件,可以转化为分布在一条直线上的多束呈等间距的聚焦光束。其中,光整形元件可以是微透镜阵列、空间光调制器、数字微透镜或衍射光学元件等。多束呈等间距的聚焦光束经过扫描透镜,转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光。本专利技术实施例提供的一种多光束多光子显微成像装置,通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种多光束多光子显微成像装置,其特征在于,包括:光源模块,用于产生能用于多光子激发的激光;分束器,用于将所述激光转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光;共振‑振镜扫描头,包括沿激光光路方向依次设置的共振扫描头和振镜扫描头,所述共振扫描头和振镜扫描头的扫描方向相互垂直且所述多束激光的排列方向与所述振镜扫描头的扫描方向一致;聚焦模块,用于将经过所述共振‑振镜扫描头出射的激光转换为等间距的聚焦光斑并照射至样本,以激发荧光或产生多光子高阶谐波信号;成像模块,用于收集所述荧光或多光子高阶谐波信号进行成像。

【技术特征摘要】
1.一种多光束多光子显微成像装置,其特征在于,包括:光源模块,用于产生能用于多光子激发的激光;分束器,用于将所述激光转化为分布在一条直线上的多束呈等角间距的激光;共振-振镜扫描头,包括沿激光光路方向依次设置的共振扫描头和振镜扫描头,所述共振扫描头和振镜扫描头的扫描方向相互垂直且所述多束激光的排列方向与所述振镜扫描头的扫描方向一致;聚焦模块,用于将经过所述共振-振镜扫描头出射的激光转换为等间距的聚焦光斑并照射至样本,以激发荧光或产生多光子高阶谐波信号;成像模块,用于收集所述荧光或多光子高阶谐波信号进行成像。2.根据权利要求1所述的多光束多光子显微成像装置,其特征在于,所述聚焦模块包括沿激光光路方向依次设置的第一扫描透镜、第一成像透镜、二向色镜、物镜。3.根据权利要求2所述的多光束多光子显微成像装置,其特征在于,所述成像模块包括沿探测光路方向依次...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐云青张硕戴陆如
申请(专利权)人:国家纳米科学中心
类型:发明
国别省市:北京,11

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