用于即时内部反射荧光/结构化照明显微术的系统和方法技术方案

公开了涉及用于即时结构化显微术的系统和方法的实施例，其中全内反射荧光技术用于改善结构化照明显微术的光学切片和信噪比。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于即时内部反射荧光/结构化照明显微术的系统和方法
本公开一般涉及即时(instant)结构化照明显微术(SIM)，并且具体涉及用于即时结构化照明显微术的系统和方法，其中全内反射荧光(TIRF)技术可被用于改善光学切片和信噪比。
技术介绍
当高度倾斜的光照射(impinge)在折射率边界(第一介质折射率为n1并且第二介质折射率为n2，其中n1>n2)上时，发生全内反射。根据斯涅尔定律，n1sin(θ1)＝n2sin(θ2)，其中θl是入射光的角度(从表面法线测量)，并且θ2是折射光的相应出射角。对于θ2＝π/2，θl＝arcsin(n2/n1)是“临界角”。任何处于或超过该临界角的光线都被“全内反射”，并且没有光通过界面传播到该边界的较低折射率侧的远场中。然而，消逝(evanescent)波存在于该边界的界面处，并且可以激发n2侧的距该边界的距离为λ(激发波长)内的荧光分子。该消逝波用于TIRF中，以生成盖玻片边界处或盖玻片边界附近的荧光标记的样本(诸如细胞膜)的非常高对比度、高信噪比的图像。设置TIRF条件的便利方法是：使用高数值孔径物镜(通常为1.4NA或更高，使得本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于结构化照明显微术的系统，包括：光源，其用于生成激发光束；第一微透镜阵列，其用于将激发光束分成激发焦点的阵列；第一透镜，其沿第一轴对准并且位于远离所述第一微透镜阵列的焦点一个焦距处，所述第一透镜对所述激发焦点的阵列聚焦；径向孔径挡块，其沿第一轴对准，位于所述第一透镜的前焦平面处，所述径向孔径挡块被配置为阻挡所述激发焦点的阵列的多个低角度中心光线，同时允许所述激发焦点的阵列的多个高角度边缘光线通过所述径向孔径挡块，其中高角度边缘光线由所述第一透镜沿高角度聚焦，并且低角度中心光线由所述第一透镜沿低角度聚焦；检流计镜，其被对准并定位以用于重定向并扫描高角度边缘光线通过物镜，所述物镜用以沿样...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.08.23 US 62/378,3071.一种用于结构化照明显微术的系统，包括：光源，其用于生成激发光束；第一微透镜阵列，其用于将激发光束分成激发焦点的阵列；第一透镜，其沿第一轴对准并且位于远离所述第一微透镜阵列的焦点一个焦距处，所述第一透镜对所述激发焦点的阵列聚焦；径向孔径挡块，其沿第一轴对准，位于所述第一透镜的前焦平面处，所述径向孔径挡块被配置为阻挡所述激发焦点的阵列的多个低角度中心光线，同时允许所述激发焦点的阵列的多个高角度边缘光线通过所述径向孔径挡块，其中高角度边缘光线由所述第一透镜沿高角度聚焦，并且低角度中心光线由所述第一透镜沿低角度聚焦；检流计镜，其被对准并定位以用于重定向并扫描高角度边缘光线通过物镜，所述物镜用以沿样本聚焦被重定向的高角度边缘光线，从而由所述样本生成激发，然后来自所述样本的激发被重扫描以在第二微透镜阵列上生成图案化荧光发射，所述第二微透镜阵列用以将所述图案化荧光发射局部收缩成荧光发射的收缩图案；以及镜布置，其用于将收缩的图案化荧光发射重定向到检测器上，所述检测器用以检测由所述样本发出的图案化荧光发射。2.根据权利要求1所述的系统，还包括：第二透镜和第三透镜，所述第二透镜和第三透镜位于所述径向孔径挡块与二向色镜之间，其中所述第二透镜和第三透镜共同将所述高角度边缘光线成像到所述检流计镜上。3.根据权利要求1所述的系统，其中所述高角度边缘光线消逝地激发所述样本。4.根据权利要求1所述的系统，其中所述径向孔径挡块位于与所述物镜的后焦平面共轭的平面处。5.根据权利要求1所述的系统，其中所述图案化荧光发射被所述检流计镜富集扫描。6.根据权利要求1所述的系统，其中所述第二微透镜阵列具有与所述第一微透镜阵列相同的俯仰角/图案和透镜间隔。7.根据权利要求1所述的系统，还包括：二向色镜，其与所述第一微透镜阵列、所述检流计镜和所述第二微透镜阵列连通，以允许所述高角度边缘光线直接通过所述二向色镜，或者允许所述图案化荧光发射从所述检流计镜重定向到所述第二微透镜阵列。8.根据权利要求1所述的系统，其中所述镜布置包括一对镜，该对镜用于将收缩的图案化荧光发射从所述第二微透镜阵列重定向到所述检流计镜，以扫描到所述检测器上。9.根据权利要求8所述的系统，其中所述镜布置还包括位于该对镜之间的第四透镜，所述第四透镜用于执行对收缩的图案化荧光发射的傅里叶变换。10.根据权利要求9所述的系统，其中所述第四透镜位于距所述检流计镜一个焦距处。11.根据权利要求8所述的系统，其中发射滤波器位于该对镜与所述检流计镜之间，以用于在由所述检测器检测之前从收缩的图案化荧光发射中去除任何残余激发。12.根据权利要求1所述的系统，其中所述图案化荧光发射的局部收缩基于收缩因子，所述收缩因子由所述激发光束和所述图案化荧光发射的相应波长以及所述径向孔径挡块的物理特性进行设置。13.根据权利要求11所述的系统，其中所述收缩因子被设置为近似2的值。14.根据权利要求7所述的系统，其中所述二向色镜将所述图案化荧光发射从由所述样本生成的激发中分离。15.根据权利要求1所述的系统，其中所述检流计镜是双面检流计镜。16.一种用于结构照明显微术的系统，包括：光源，其用于生成激发光束；第一微透镜阵列，其用于将激发光束分成激发焦点的阵列；第一透镜，其沿第一轴对准并且位于远离所述第一微透镜阵列的焦点一个焦距处，所述第一透镜对所述激发焦点的阵列聚焦；数字微镜器件，其位于所述第一透镜的前焦平面处，所述数字微镜器件可操作为相对于由所述数字微镜器件限定的轴，将所述激发焦点的阵列的多个低角度中心光线反射出轴，使得只有由所述第一透镜沿高角度聚焦的高角度边缘光线不被所述数字微镜器件反射；检流计镜，其被定位以用于重定向并扫描高角度边缘光线通过物镜，以沿样本聚焦被重定向的高角度边缘光线，从而由所述样本生成激发，然后来自所述样本的激发被所述检流计镜重扫描，以在第二微透镜阵列上生成图案化荧光发射，所述第二微透镜阵列用以将所述图案化荧光发射局部收缩成收缩的图案化荧光发射；以及镜布置，其用于将收缩的图案化荧光发射重定向到检测器上，所述检测器用于检测由所述样本发出的图案化荧光发射。17.根据权利要求1所述的系统，其中所述数字微镜器件包括多个像素，并且其中所述数字微镜器件可操作使得所述多个像素的数量被设定，以建立将所述低角度中心光线反射出轴的反射区。18.根据权利要求17所述的系统，其中所述反射区中的多个像素的数量和位置被改变，使得所述样本处的消逝场的厚度也被改变。19.根据权利要求16所述的系统，其中所述检流计镜将所述高角度边缘光线扫描到物镜的后焦平面上，所述物镜产生消逝地激发所述样本的结构化照明...

【专利技术属性】
技术研发人员：H史罗夫，J塔拉斯卡，J吉安尼尼，A库马，M郭，Y吴，
申请(专利权)人：美利坚合众国，由健康及人类服务部部长代表，
类型：发明
国别省市：美国,US