物镜附件(10)将微球透镜(13)定位在物镜(2)和样品之间。所述附件(10)适于将所述微球透镜定位在距所述物镜(2)所期望的分离距离处,以提供最佳的超分辨率成像性能。物镜附件(10)包括盖(14),所述盖(14)具有基本上呈管状的本体(15)和顶部(16)。顶部(16)具有围绕孔(18)的接触面(17)。当将盖(14)安装到物镜壳体(3)上时,孔(18)与物镜对齐。将由光学透明材料形成的支撑板(11)固定到盖(14)上。在支撑板(11)上提供粘附层(12)。微球透镜(13)固定在粘附层(12)上,微球透镜与物镜(2)的中心对齐。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】物镜附件
本专利技术涉及一种物镜附件,特别是涉及一种包括单个微球物镜的物镜附件。该物镜附件可用于超分辨率显微镜、成像或制造。本专利技术还涉及该物镜附件的制造和使用。专利技术背景由于远场衍射极限的存在,传统的光学显微成像分辨率在可见光光谱范围内的理论极限约为200nm。因此,传统的光学显微镜成像不适合结构小于这一极限的成像对象,例如活病毒(一般为5-150nm,有的可达300nm)。为了对这种在光学衍射极限之外的结构进行成像,还使用了其他技术。透射电子显微镜(TEM)和扫描电子显微镜(SEM)经常用于在真空中以非常高的分辨率(10nm)对特别制备的死病毒结构进行成像。这些技术需要复杂的样品制备,不适合体内成像和测量(电子束影响活细胞、病毒等)。原子力显微镜(AFMs)通过接触探针对小特征样品提供了良好的成像。但是,样品很容易被AFM的尖端损坏。而且,该技术提供不是真实的图像,而是重建成像。受激发射损耗(STED)荧光显微术是最近建立的一种用于对超过光学衍射极限的细胞结构、细菌和病毒进行成像的方法,分辨率可达6nm。该技术是基于当荧光试样受到特定波长的激光激发时其发射出的光的检测并采用另一种不同波长的激光关闭荧光区的一部分。STED荧光显微镜提供了更好的分辨率,但样品需要复杂的准备(荧光标记),这可能并不总是适合活体生物成像。荧光成像技术主要对有机样品有较好的成像效果。然而,对于高分辨率,这种技术面临着照片漂白的挑战,它将曝光的最小曝光时间限制到了几十秒内。最近,使用放置在物镜和样品之间的微球阵列证实了超分辨率成像。阵列中使用的微球的直径通常为10μm量级。利用微球可以捕捉到在“远场”区域具有不同折射率的两种不同介质边界处出现的倏逝波。这些倏逝波携带着高空间频率的亚波长信息,并随距离呈指数衰减。因此,靠近表面的微球比传统的物镜更能有效地探测到这种倏逝波。CN102305776B公开了一种直径为1-9um用作透镜的微球,该微球用于成像时,与目标物接触或与目标物的距离小于100nm。成像目标物必须是金属的或镀金的(对于半导体材料)。其测量机理是基于对发生在金属与非金属之间的表面等离子体的检测。微球支撑结构有两种类型:一种是设置在硅上的锥形孔,该锥形孔顶部为8μm、底部为2.8μm,使用UV固化胶粘剂固定微球;另一种是透明的玻璃尖端,该尖端使用紫外线固化粘合剂固定微球。这样的布置方式并不是特别坚固或适合于现有的显微镜。此外,微球没有附接在物镜上,因此不能保证与物镜的光轴对齐。WO2015/025174A1公开了一种嵌入在基体材料(弹力体、玻璃或塑料)中并放置在工件上的微球阵列。这种透镜片可以重复用于成像。但是,微球阵列很难制造,而且非常脆弱,容易损坏。使用这样的小微球还会增加图像的失真和视野的限制。此外,微球没有附接在物镜上,因此不能保证与物镜的光轴对齐。超分辨率成像设备也可用于激光微加工。在这种技术中,制造分辨率受聚焦激光束光斑尺寸的限制。由于其是激光波长的一半的量级,因此加工一些亚波长的特征是困难的。先前的研究已经证明了在目标表面散布的微球可以用于超分辨率成像或亚波长激光加工。但是,对于实际的加工技术,微球不能放置在加工目标上。因此,这类技术还需要一种简单、牢固、能够精确定位并易于安装在现有显微镜上的安装装置。因此,本专利技术的目标是使超分辨率显微镜和/或微加工至少部分地克服或减轻上述一些问题。
技术实现思路
本专利技术的第一个方面,提供了用于显微镜的物镜附件,该附件包括:可相对于物镜的外壳体定位的盖;固定在所述盖上的支撑板;设置在所述支撑板上的粘附层;以及通过所述粘附层固定至所述支撑板的微球透镜,所述微球透镜与所述物镜的光轴对齐。上述物镜附件使显微镜可用于超分辨率显微镜和激光微加工。所述支撑板和粘附层允许所述微球精确定位在距离所述物镜固定距离的位置上,并在使用中与所述光轴对齐,以获得最佳性能。使用所述粘附层将所述微球固定在适当的位置,提供了一个简单而坚固的附接结构。该系统适用于金属和非金属靶材料,尤其适用于生物样品(如细胞)的成像和加工。所述微球透镜可包括微球或截断的微球。使用微球而不是截断的微球,可以提高分辨率,但也会增加失真。为消除疑问,该截断的微球包括由垂直于所述光轴的平面截断的微球。所述微球透镜的直径范围可以为30-1000μm。在一个实施例中,所述微球透镜的直径范围可以为90-106μm。特别地,所述微球透镜的直径可以在100μm左右。所述微球的折射率可在1.5-4之间。在一个实施例中,所述微球透镜的折射率可在1.55-2.4范围内。特别地,所述微球透镜的折射率可以在1.9-2.2左右。所述微球透镜可由任何合适的材料制成,包括但不限于钛酸钡(BaTiO3)、聚苯乙烯、二氧化硅(SiO2)、金刚石、蓝宝石(Al2O3)、二氧化钛、立方氧化锆、氧化锌、硅、锗、磷化镓、和砷化镓等。所述盖可包括顶部和基本上呈管状的本体。该管状体可具有与所述物镜外壳相对应的横截面。所述盖可以可释放地附接到所述物镜的壳体上。可释放的附接可通过在所述管状体内表面上设置附接结构来促成。在一个实施例中,所述附接结构可包括螺纹,该螺纹用于与所述物镜壳体的外表面上设置的相应螺纹啮合。沿光轴方向,所述盖与物镜之间的相对位移可以调整。在这些实施例中,所述盖可以通过调整装置连接到底座上。所述底座可调整以附接到位于固定位置的物镜壳体上。该底座可包括具有可靠附接装置的套环。所述调整装置可操作,以能够调整所述盖和安装环的相对位移。调整所述盖和所述安装环的相对位移,就可以调整所述盖与所述物镜沿光轴方向的相对位移。在某些实施例中,所述调整装置可包括压电驱动器。在其他实施例中,所述调整装置可包括细长螺纹元件。在这些实施例中,所述调整装置可进一步包括步进电机,该步进电机可操作成沿着所述细长螺纹元件驱动调整。在某些实施例中,可以将所述盖安装到扫描台上。在这些实施例中,可以将所述盖安装在设置在所述扫描台上的专用承窝中。所述扫描台可操作,以控制所述盖相对于所述物镜的位置。具体地说,所述扫描台可以提供沿光轴方向对所述盖相对于所述物镜的相对位移和/或在垂直于光轴的平面上对所述盖相对于所述物镜的相对位移的快速调整。在所述盖与物镜的相对位移沿光轴方向可调的实施例中,可在所述支撑板和所述物镜之间设置渐变折射率光学元件(gradedindexopticalelement)。或者,在此类实施例中,所述支撑板可包括渐变折射率光学元件的端面。所述渐变折射率光学元件可以是任何合适的元件,其中该元件的折射率随着与该元件光轴的径向距离的增加而减小。特别地,该元件可以是光纤、透镜、玻璃棒、聚合物棒、半导体棒或类似的东西。所述渐变折射率光学元件可以为所述盖和所述微球透镜之间分离距离的变化提供补偿,这是因为由于沿径向变化的折射率所有的光路(折射率乘以距离)都是相同的。在使用过程中要浸泡在液体中的物镜,所述盖可设置有密封件,以便在所述支撑板和所述物镜之间保留所述液体。在某些实施例中,所述液体可以是水。在其他实施例中,所述液体可以是油。在这些实施例中,所述盖可以配置允许在所述盖和所述物镜之间引入液体和/或在所述盖和所述物镜之间去除液体的阀门。所述盖的顶部可设置有孔。该盖孔的大小可以与所述物镜相同,本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种显微镜物镜附件,其特征在于,所述附件包括:可相对于所述物镜的外壳定位的盖;固定至所述盖上的支撑板;设置在所述支撑板上的粘附层;以及通过所述粘附层固定至所述支撑板上的微球透镜,所述微球透镜与所述物镜的光轴对齐。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.14 GB 1612254.11.一种显微镜物镜附件,其特征在于,所述附件包括:可相对于所述物镜的外壳定位的盖;固定至所述盖上的支撑板;设置在所述支撑板上的粘附层;以及通过所述粘附层固定至所述支撑板上的微球透镜,所述微球透镜与所述物镜的光轴对齐。2.如权利要求1所述的物镜附件,其特征在于,所述微球透镜包括微球或截断的微球。3.如权利要求1或2所述的物镜附件,其特征在于,所述盖包括顶部和基本呈管状的本体。4.如前述任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,所述盖可释放地附接到所述物镜的外壳上。5.如前述任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,所述盖与所述物镜沿所述光轴的相对位移是可调节的。6.如权利要求5所述的物镜附件,其特征在于,所述盖通过调节装置与底座相连,所述底座适于附接至位于固定位置上的所述物镜的外壳上。7.如权利要求5所述的物镜附件,其特征在于,所述盖安装在扫描台上提供的专用承窝内,所述扫描台可操作以控制所述盖相对于所述物镜的位置。8.根据权利要求5-7中任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,在所述支撑板和所述物镜之间设置有渐变折射率光学元件。9.如前述任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,所述盖具有密封件,以便在所述支撑板和所述物镜之间保留流体。10.如前述任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,所述粘附层包括应用于间隔层并旋转至所需厚度的光学粘合剂。11.如权利要求1-9中任一项所述的物镜附件,其特征在于,所述粘附层包括施加到间隔层上的已知厚度的光学透明胶带。12.如前述任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,所述附件包括施于所述粘附层和所述微球透镜上的表面涂层。13.如前述任一权利要求所述的物镜附件,其特征在于,所述盖具有密封突起,以便在所述微球透镜和所述样品之间保留流体。14.一种构造显微镜物镜附件的方法,其特征在于,包括以下步骤:将支撑板固定到盖上,所述盖可附接至所述物镜的外壳上;在所述支撑板上设置粘附层;及将微球透镜固定到所述粘附层上。15.如权利要求14所述的方法,其特征在于,将所述粘附层施加到所述支撑板上涉及将所需量的粘合剂溶液施加到所述支撑板上并旋转所述支撑板直到形成所需厚度的均匀层。16.如权利要求14或15所述的方法,其特征在于,将所述粘附层施加到所述支撑板上涉及将所需厚度的胶带层施加到所述支撑板上。17.如权利要求14-16中任一权利要求所述的方法,其特征在于,将所述微球透镜固定至所述支撑板上包括将所述微球放置在干净的显微...
【专利技术属性】
技术研发人员:索林·斯特内斯库,郭伟,李琳,
申请(专利权)人:利格纳米有限公司,
类型:发明
国别省市:英国,GB
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