The invention provides a super-resolution Raman spectral imaging system and method, which includes: excitation light source module to generate excitation light source; polarization modulation module to modulate the polarization direction of excitation light source; galvanometer scanning module to scan the excitation light source at different positions in the sample imaging region; microscopic system module to excite light source and excite it by focusing the sample imaging region. Raman signal is generated, in which sample imaging area includes surface enhanced Raman spectroscopy substrate and detection sample on surface enhanced Raman spectroscopy substrate; super-resolution imaging module generates super-resolution image of detection sample according to Raman signal; Raman spectroscopy analysis module is used to generate Raman spectroscopy and analyze detection sample according to Raman signal. The invention is used for label-free super-resolution imaging of biological and chemical samples and super-resolution imaging of Raman spectrum, effectively solving the problems of small application range, long imaging time and uncontrollable SERS scintillation behavior in Raman super-resolution imaging.
【技术实现步骤摘要】
超分辨拉曼光谱成像系统及方法
本专利技术涉及表面等离子激元拉曼增强(SERS)、超分辨光学成像、激光调制等
，特别是涉及一种超分辨拉曼光谱成像系统及方法。
技术介绍
对于微观细胞或细胞器的探索长久以来引起人们的兴趣。近年来脑科学和类脑智能的研究越来越引起世界各国的重视，而要对大脑细胞和复杂的神经回路相互作用进行动态的成像和研究，需要发展最前沿的微观到介观到宏观的先进成像、示踪与标记技术。对此，最新发展的突破衍射光学极限的光场调控和纳米光学成像颠覆性技术，为解决这关键的科学技术提供了强有力的方法。单分子定位超分辨技术利用了标记细胞的荧光分子自发的闪烁效应，经过定位荧光光源位置、获取多帧图像重构获得超分辨图像。该技术具有激发强度小、宽场分辨能力高、具有多色和3D成像能力等优点，但由于需要多帧重构成像，成像速度较慢。表面增强拉曼光谱(SRES)技术是一种新型的生物标记手段，具有光信号不易漂白、适用标记的生物样本广泛、对于样本损伤小等特点。同时对原本样品散射的拉曼信号有极大的增强，从而使得对于基于SERS效应的光谱检测具有极高的灵敏度。SERS技术还可以通过拉曼光谱...
【技术保护点】
1.一种超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述超分辨拉曼光谱成像系统包括：激发光源模块，用于产生激发光源；偏振调制模块，用于调制所述激发光源的偏振方向；振镜扫描模块，用于扫描完成所述激发光源于样品成像区的不同位置聚焦；显微系统模块，用于通过样品成像区聚焦所述激发光源并激发生成拉曼信号，其中，所述样品成像区包括表面增强拉曼光谱基片和位于表面增强拉曼光谱基片上的检测样品；超分辨成像模块，用于根据所述拉曼信号生成检测样品的超分辨图像；拉曼光谱分析模块，用于根据所述拉曼信号生成拉曼光谱并分析检测样品。
【技术特征摘要】
1.一种超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述超分辨拉曼光谱成像系统包括：激发光源模块，用于产生激发光源；偏振调制模块，用于调制所述激发光源的偏振方向；振镜扫描模块，用于扫描完成所述激发光源于样品成像区的不同位置聚焦；显微系统模块，用于通过样品成像区聚焦所述激发光源并激发生成拉曼信号，其中，所述样品成像区包括表面增强拉曼光谱基片和位于表面增强拉曼光谱基片上的检测样品；超分辨成像模块，用于根据所述拉曼信号生成检测样品的超分辨图像；拉曼光谱分析模块，用于根据所述拉曼信号生成拉曼光谱并分析检测样品。2.根据权利要求1所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述激发光源模块包括：激光器，产生所述激发光源；光纤准直器，通过光纤与所述激光器相连，对所述激光器输出的激发光源进行准直后输出到所述偏振调制模块。3.根据权利要求2所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述偏振调制模块包括：偏振片，接收所述光纤准直器输出的激发光源；偏振控制器，控制所述偏振片中激光偏振的旋转角度和旋转速度。4.根据权利要求3所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述振镜扫描模块包括：激光振镜，接收经所述偏振片进行偏振调制后的激发光源，扫描完成所述激发光源于样品成像区的不同位置聚焦；振镜控制器，控制所述激光振镜的扫描角度范围和角度改变速率。5.根据权利要求4所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于：对所述偏振片和所述激光振镜的控制的一种方式为：保持所述激光振镜角度不变，不断改变所述偏振片的偏振角度，当所述偏振片振旋转一周后改变所述激光振镜角度，再次旋转所述偏振片一周，重复上述过程直到完成对所述样品成像区域的扫描；对所述偏振片和所述激光振镜的控制的另一种方式为：保持所述偏振片角度不变，控制所述激光振镜完成对样品成像区域的扫描，扫描完成后旋转所述偏振片，再次控制所述激光振镜对样品成像区域的扫描，重复上述过程直到所述偏振片旋转一周后结束。6.根据权利要求4所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述超分辨拉曼光谱成像系统还包括：激发光耦合模块，位于所述激光振镜和所述显微系统模块之间，将所述激光振镜输出的激发光耦合至所述显微系统模块；所述显微系统模块包括：物镜，输入的激发光源经所述物镜聚焦于所述样品成像区，以激发生成拉曼信号；分光模块，用于将所述拉曼信号分成两路，一路进入所述超分辨成像模块，另一路进入所述拉曼光谱分析模块。7.根据权利要求6所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述激发光耦合模块包括反射镜、二向色镜、分束镜或转镜中的一个或多个组合。8.根据权利要求1所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述超分辨成像模块包括：依次设置的拉曼信号滤波片、带通滤波片、成像透镜和阵列探测器；其中，所述阵列探测器实时记录所述检测样品发光的状态，对所述检测样品同一位置进行多帧采集并利用拉曼信号产生的闪烁效果对图像进行拉曼热点定位重构，生成超分辨图像。9.根据权利要求8所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述阵列探测器为CCD阵列探测器、EMCCD阵列探测器或CMOS阵列探测器。10.根据权利要求1所述的超分辨拉曼光谱成像系统，其特征在于，所述拉曼光谱分析模块包括：拉曼信号滤波片、光...
【专利技术属性】
技术研发人员：王中阳，孙静，肖康，李文文，
申请(专利权)人：中国科学院上海高等研究院，
类型：发明
国别省市：上海,31
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