一种折射率显微测量系统技术方案

本实用新型专利技术适用于光学领域，提供了一种折射率显微测量系统，包括探测光产生装置、扫描探测装置和信号采集与处理装置，其中，探测光产生装置用于提供具有紧聚焦特性的探测光，并将探测光入射至扫描探测装置，扫描探测装置将该探测光聚焦在在样品片上，用于对样品片进行扫描以产生实验光信号，并将实验光信号入射至信号采集与处理装置，该实验光信号中包含有样品片的折射率信息，信号采集与处理装置用于采集实验光信号，并对采集到的实验光信号进行包括光电转换、去噪和信息提取的处理后，得到样品片的折射率信息。本实用新型专利技术提供的折射率显微测量系统在进行折射率测量时，测量精度高。

A Refractive Index Microscopic Measurement System

【技术实现步骤摘要】
一种折射率显微测量系统
本技术涉及光学领域、尤其涉及一种折射率显微测量系统。
技术介绍
生物细胞是生命体的结构单元，也是生命活动的基本单位，细胞形态和折射率的分布与生物细胞的功能密切相关。光学显微成像技术的发展极大地促进了人们对微观生命现象及本质的探索，从早期只能观察细胞的静态图像到如今可以研究活细胞内的动态变化，科学家们为此付出了不懈的努力，多种多样的精密光学显微镜的普及使得亚细胞尺度的细胞探索变得普遍。其中，专注于细胞及亚细胞结构的折射率成像的研究具有无标记、无损于细胞等优点，受到了研究人员们的广泛关注。测量细胞的折射率不仅能够获取细胞的生化组成、活性和功能等重要信息，而且能够为医疗诊断以及药物研究提供参考数据。但是，在现有的细胞显微测量技术中，细胞折射率测量的精度不高。
技术实现思路
本技术提供了一种折射率显微测量系统，可用于解决现有技术在进行细胞检测时，细胞折射率的测量精度不高的问题。本技术提供的折射率显微测量系统包括：探测光产生装置、扫描探测装置和信号采集与处理装置；所述探测光产生装置，用于提供具有紧聚焦特性的探测光，并将所述探测光入射至所述扫描探测装置；所述扫描探测装置将所述探测光聚焦在样品片上，用于对所述样品片进行扫描以产生实验光信号，并将所述实验光信号入射至所述信号采集与处理装置，所述实验光信号中包含有所述样品片的折射率信息；所述信号采集与处理装置，用于采集所述实验光信号，并对所述实验光信号进行包括光电转换、去噪和信息提取的处理后，得到所述样品片的折射率信息。本技术与现有技术相比，有益效果在于：由于探测光具有紧聚焦特性，探测光聚焦后用于扫描样品片时，在样品片的表面形成紧聚焦光斑，由于缩小了光斑尺寸，从而提高了分辨率。并且，信号采集与处理装置可采集扫描过程中产生的微弱的实验光信号，并通过光电转换将实验光信号中的折射率信息用电信号的方式记录下来，然后滤除该电信号中的噪声以提高信噪比，从而放大了与折射率相关的被测信号，提高了折射率的测量精度。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例提供的的技术方案，下面将对本技术中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术第一实施例提供的折射率显微测量系统的结构示意图；图2为本技术第二实施例提供的折射率显微测量系统中的信号采集与处理装置的结构示意图；图3为本技术第二实施例提供的折射率显微测量系统的详细结构示意图。具体实施方式为使得本技术的目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而非全部实施例。基于本技术中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。请参阅图1，为本技术第一实施例提供的折射率显微测量系统的示意图。本技术实施例提供的折射率显微测量系统包括：探测光产生装置100、扫描探测装置200和信号采集与处理装置300。探测光产生装置100用于提供具有紧聚焦特性的探测光，并将探测光入射至扫描探测装置200。扫描探测装置200将探测光聚焦在样品片上，用于对样品片进行扫描以产生实验光信号，并将实验光信号入射至信号采集与处理装置300，该实验光信号中包含有样品片的折射率信息。信号采集与处理装置，用于采集实验光信号，并对采集到的实验光信号进行包括光电转换、去噪和信息提取的处理后，得到样品片的折射率信息。在本技术实施例中，由于探测光具有紧聚焦特性，探测光在聚焦透镜的聚焦作用下形成点光源，点光源具有方向性强、发散小和亮度高等优点，因此，该点光源投射在样品片上，形成了轮廓尺寸很小的激发光斑，该激发光斑的直径与样品单元的尺寸相当或更小，用于对样品片进行扫描。需要说明的是，在一定范围内，激发光斑越小，显微测量系统的空间分辨率越好。分辨率是显微测量系统的重要性能指标，分辨率的大小是用分辨距离的数值来表示的，该分辨距离即为能够分辨开的两个物点之间的最小距离。分辨距离越小，表示分辨率越高，测量越精确。示例性的，该探测光可以为圆偏振光、椭圆偏振光、角向偏振光或径向偏振光等。以细胞样品片为例，探测光扫描细胞样品片，并在该细胞样品片的表面发生反射，且反射光中携带有待测细胞的相关信息，该反射光即为扫描探测过程中形成的实验光信号。如结肠表皮细胞样品片中，由于癌变细胞与正常细胞在形态、大小和性质等方面都不同，导致癌变细胞的细胞膜的折射率与正常细胞的细胞膜的折射率存在差异，因此，探测光扫描结肠表皮细胞样品片所形成的实验光信号中，不同扫描点处的光功率存在差异，使得实验光信号携带有结肠表皮细胞样品片的折射率信息。在本技术实施例中，信号采集与处理装置300可用于采集探测光扫描过程中产生的微弱的实验光信号，由于该实验光信号中包含有样品片的折射率信息，因此，通过对该实验光信号进行光电转换后得到的电信号中，也包含有样品片的折射率信息。信号采集与处理装置300还用于滤除该电信号中的与样品片的折射率信息无关的噪声信号，从而放大了该电信号中的被测信号，最后通过对去噪后的电信号进行处理，从该被测信号中提取折射率信息，得到样品片的折射率分布状况。在上述过程中，由于消除了噪声信号的干扰，提高了信噪比，从而提高了折射率的测量精度，因而本实施例中提取到的折射率信息的灵敏度高。在本技术实施例中，由于探测光具有紧聚焦特性，探测光聚焦后用于扫描样品片时，在样品片的表面形成紧聚焦光斑，由于缩小了光斑尺寸，从而提高了分辨率。并且，信号采集与处理装置可采集扫描过程中产生的微弱的实验光信号，并通过光电转换将实验光信号中的折射率信息用电信号的方式记录下来，然后滤除该电信号中的噪声以提高信噪比，提高了折射率的测量精度。请参阅图2，为本技术第二实施例提供的折射率显微测量系统中的信号采集与处理装置的结构示意图。信号采集与处理装置300包括光电探测器301、锁相放大器302和计算机控制系统303。其中，锁相放大器302的输入端与光电探测器301的输出端连接，锁相放大器302的输出端与计算机控制系统303连接。光电探测器301，用于采集实验光信号，并将采集到的实验光信号转换为相应的电信号后输出给锁相放大器302。锁相放大器302，用于接收电信号，并对接收到的电信号进行去噪处理后输出给计算机控制系统303。计算机控制系统303，用于接收去噪后的电信号，并从去噪后的电信号中提取样品片的折射率信息。在本技术实施例中，光电探测器301可以为光电二极管、雪崩光电管或光电倍增管等。光电探测器301的输入端可用于采集光探测过程中产生的微弱的实验光信号，由于该实验光信号中包含有样品片的折射率信息，因此，在光电探测器301对该实验光信号进行光电转换后得到的电信号中，也包含有样品片的折射率信息，光电探测器301通过其输出端将该电信号传输至锁相放大器302。锁相放大器302的输入端用于接收该电信号，该电信号中包括噪声信号和与样品片的折射率信息相关的被测信号，在本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种折射率显微测量系统，其特征在于，包括：探测光产生装置、扫描探测装置和信号采集与处理装置；所述探测光产生装置，用于提供具有紧聚焦特性的探测光，并将所述探测光入射至所述扫描探测装置；所述扫描探测装置将所述探测光聚焦在样品片上，用于对所述样品片进行扫描以产生实验光信号，并将所述实验光信号入射至所述信号采集与处理装置，所述实验光信号中包含有所述样品片的折射率信息；所述信号采集与处理装置，用于采集所述实验光信号，并对所述实验光信号进行包括光电转换、去噪和信息提取的处理后，得到所述样品片的折射率信息。

【技术特征摘要】
1.一种折射率显微测量系统，其特征在于，包括：探测光产生装置、扫描探测装置和信号采集与处理装置；所述探测光产生装置，用于提供具有紧聚焦特性的探测光，并将所述探测光入射至所述扫描探测装置；所述扫描探测装置将所述探测光聚焦在样品片上，用于对所述样品片进行扫描以产生实验光信号，并将所述实验光信号入射至所述信号采集与处理装置，所述实验光信号中包含有所述样品片的折射率信息；所述信号采集与处理装置，用于采集所述实验光信号，并对所述实验光信号进行包括光电转换、去噪和信息提取的处理后，得到所述样品片的折射率信息。2.根据权利要求1所述的折射率显微测量系统，其特征在于，所述信号采集与处理装置包括光电探测器、锁相放大器和计算机控制系统；所述光电探测器，用于采集所述实验光信号，并将所述实验光信号转换为相应的电信号后输出给所述锁相放大器；所述锁相放大器，用于接收所述电信号，并对接收到的所述电信号进行去噪处理后输出给所述计算机控制系统；所述计算机控制系统，用于接收去噪后的电信号，并从所述去噪后的电信号中提取所述样品片的折射率信息。3.根据权利要求1所述的折射率显微测量系统，其特征在于，所述探测光产生装置包括光路上依次设置的激光器、斩波器、空间光调制器、起偏器、凹透镜组、二分之一波片、涡旋波片和螺旋相位板；所述激光器，用于提供预设波长的连续激光；所述斩波器，用于将所述预设波长的连续激光调制成具有固定频率的激光信号；所述空间光调制器，用于将所述具有固定频率的激光信号调制成环形光束；所述起偏器，用于将所述环形光束调制成线偏振光；所述凹透镜组，用于对所述线偏振光进行扩束；所述二分之一波片，用于改变扩束后的线偏振光的偏振方向；所述涡旋波片，用于对改变偏振方向后的线偏振光进行相位调控，得到角向偏振光；所述螺旋相位板，用于增加所述角向偏振光的拓扑荷，得到拓扑荷值为+1的角向偏振光，以所述拓扑荷值为+1的角向偏振光作为探测光。4.根据权利要求3所述的折射率显微测量系统，其特征在于，所述扫描探测装置包括高数值孔径物镜；所述高数值孔径物镜的数值孔径不小于1.49；所述高数值孔径物镜，用于接收所述探测光，并将接收到的所述探测光聚焦成点光源后扫描所述样品片；还用于收集扫描过程中，所述点光源照射在所述样品片上产生的实验光信号。5.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：万超，辛自强，张崇磊，宋伟，闵长俊，方晖，袁小聪，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：广东,44