单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置，包括：飞秒激光器、皮秒激光器、第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器、第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜可切换装置、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第Ⅱ电动快门、第Ⅱ反射镜、第III反射镜、第I延时反射镜组、第IV反射镜、第I二色镜、第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜、玻璃棒、第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜、保偏光纤、第II透镜、第VIII反射镜、相位板、第IX反射镜、提升光路反射镜组和共聚焦扫描显微镜。本发明专利技术可以根据需要分时切换成单波长双光子STED成像系统与双波长单光子成像系统。

Single-wavelength two-photon STED and dual-wavelength single-photon STED coupled imaging device and method

【技术实现步骤摘要】
单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置及方法
本专利技术涉及显微成像
，具体涉及一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置及方法。
技术介绍
由于传统荧光显微镜的分辨率存在衍射极限，近十多年来发展一些突破分辨率衍射极限的超分辨成像技术，如受激辐射耗损显微术(STED)、和结构光照明显微镜(structuredilluminationmicroscopy,SIM)、光激活定位显微术(PALM)、随机光学重构显微镜（stochasticopticalreconstructionmicroscopy,STORM）等。其中STED是在激光扫描共聚焦荧光显微镜的基础上引入另外一路波长比激发光较长的环形的损耗光。一个聚焦的激光束将荧光团激发到高的能量状态（激发态），与此同时一个不同波长的环形损耗光斑聚焦叠加到前面的那束光斑上。这样两者的重叠区域激发态的荧光团会被拉低到最低能级(即基态)，只有中心区域的小区域发出荧光信号，受激点扩展函数（PSF）的有效尺寸比衍射极限PSF来的小，达到提高分辨率的目的。因此，STED超分辨成像技术通常需要两个光源。早期的STED技术只能用于单光子成像，后来研究者发展起了双光子STED技术。2011年TeodoraScheul等人提出单波长双光子STED技术，不过实验用的只是使用溶液样品，未涉及细胞实验。2012年PaoloBianchini等人发表了单波长双光子STED完成的细胞实验结果。单波长双光子STED技术简化了原来STED需要两束光（一束激发光，一束STED光）的系统，减少了滤光片的使用，同时缩减了系统的成本。然而，目前发展的STED超分辨成像平台要么执行双波长单光子的STED，要么执行双波长双光子的STED，亦或是单波长双光子的STED。没有单光子与双光子STED成像耦合的平台，供研究人员根据其研究需要选择相应的单光子或双光子STED成像。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的目的在于提供一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置及方法，可以根据研究需要分时切换成单波长双光子STED成像系统与双波长单光子成像系统。为实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置，包括：飞秒激光器、皮秒激光器、第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器、第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜可切换装置、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第Ⅱ电动快门、第Ⅱ反射镜、第III反射镜、第I延时反射镜组、第IV反射镜、第I二色镜、第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜、玻璃棒、第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜、保偏光纤、第II透镜、第VIII反射镜、相位板、第IX反射镜、提升光路反射镜组和共聚焦扫描显微镜；所述飞秒激光器发出的光依次经过第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器后分成两束光，其中一束作为双光子激发光源，另一束作为双光子及单光子的STED光源；所述双光子激发光源依次通过可切换装置中的第Ⅱ分光器、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第IX反射镜和提升光路反射镜组后，导入到共聚焦扫描显微镜内进行双光子扫描成像；所述双光子及单光子的STED光源依次通过第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜后，入射到玻璃棒进行脉冲展宽，再通过第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜后导入保偏光纤进行进一步脉冲展宽；所述保偏光纤扩展后出射的光经第II透镜将光束调整成平行光再经过第VIII反射镜，然后通过相位板，调制成面包圈状光斑；所述圈状光斑依次通过第I二色镜、可切换装置中的第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第IX反射镜和提升光路反射镜组后，导入到共聚焦扫描显微镜29内作为损耗光束。进一步的，所述共聚焦扫描显微镜内部可切换二色片选择为双光子成像适用的二色片。进一步的，所述皮秒激光器飞秒激光器触发作为单光子激发光源，皮秒激光器发出的光束依次经过第Ⅱ电动快门、第Ⅱ反射镜、第III反射镜、第I延时反射镜组、第IV反射镜、第I二色镜、可切换装置中的第Ⅰ反射镜后与双光子激发光束重合，并通过第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第IX反射镜和提升光路反射镜组后，导入到共聚焦扫描显微镜内进行单光子扫描成像进一步的，所述共聚焦扫描显微镜内部可切换二色片选择为单光子成像适用的二色片。一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置的切换方法，包括以下步骤：步骤S1:切换成单波长双光子STED成像模式时，第I电动快门打开，第Ⅱ电动快门关闭，可切换装置切换成第Ⅱ分光器，共聚焦扫描显微镜内部可切换二色片切换为双光子成像适用的二色片;步骤S2:切换成双波长单光子成像模式时，第I电动快门打开，第Ⅱ电动快门打开，可切换装置切换成第Ⅰ反射镜，共聚焦扫描显微镜内部可切换二色片切换为单光子成像适用的二色片。本专利技术与现有技术相比具有以下有益效果：本专利技术克服了现有的STED超分辨成像平台要么执行双波长单光子的STED，要么执行双波长双光子的STED，亦或是单波长双光子的STED的缺陷，研究人员可以根据研究需要分时切换成单波长双光子STED成像系统与双波长单光子成像系统。附图说明图1是本专利技术本专利技术实施例方案的原理示意图图中：1-1-飞秒激光器,2-皮秒激光器,3-第I电动快门,4-第I二分之一波片,5-第Ⅰ分光器,6-第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜可切换装置,7-第Ⅱ二分之一波片,8-第Ⅰ四分之一波片,9-第Ⅱ电动快门,10-第Ⅱ反射镜,11-第III反射镜,12-第I延时反射镜组,13-第IV反射镜,14-第I二色镜,15-第V反射镜,16-第II延时反射镜组,17-第VI反射镜,18-玻璃棒,19-第III二分之一波片,20-偏振器,21-第VII反射镜,22-第I透镜,23-保偏光纤,24-第II透镜,25-第VIII反射镜,26-相位板,27-第IX反射镜,28-提升光路反射镜组,29-共聚焦扫描显微镜,30-共聚焦扫描显微镜内部可切换二色片。具体实施方式下面结合附图及实施例对本专利技术做进一步说明。请参照图1，本专利技术提供一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置，包括：飞秒激光器1、皮秒激光器2、第I电动快门3、第I二分之一波片4、第Ⅰ分光器5、第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜可切换装置6、第Ⅱ二分之一波片7、第Ⅰ四分之一波片8、第Ⅱ电动快门9、第Ⅱ反射镜10、第III反射镜11、第I延时反射镜组12、第IV反射镜13、第I二色镜14、第V反射镜15、第II延时反射镜组16、第VI反射镜17、玻璃棒18、第III二分之一波片19、偏振器20、第VII反射镜21、第I透镜22、保偏光纤23、第II透镜24、第VIII反射镜25、相位板26、第IX反射镜27、提升光路反射镜组28，共聚焦扫描显微镜29，以及共聚焦扫描显微镜内部可切换二色片30；由飞秒激光器1发出的光依次经过第I电动快门3、第I二分之一波片4、第Ⅰ分光器5后分成两束光，其中一束作为双光子激发光源，另一束作为双光子及单光子的STED光源。作为双光子激发光源的光路再依次通过可切换装置6中的第Ⅱ分光器、第Ⅱ二分之一波片7、第本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置，其特征在于，包括：飞秒激光器、皮秒激光器、第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器、第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜可切换装置、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第Ⅱ电动快门、第Ⅱ反射镜、第III反射镜、第I延时反射镜组、第IV反射镜、第I二色镜、第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜、玻璃棒、第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜、保偏光纤、第II透镜、第VIII反射镜、相位板、第IX反射镜、提升光路反射镜组和共聚焦扫描显微镜；所述飞秒激光器发出的光依次经过第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器后分成两束光，其中一束作为双光子激发光源，另一束作为双光子及单光子的STED光源；所述双光子激发光源依次通过可切换装置中的第Ⅱ分光器、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第IX反射镜和提升光路反射镜组后，导入到共聚焦扫描显微镜内进行双光子扫描成像；所述双光子及单光子的STED光源依次通过第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜后，入射到玻璃棒进行脉冲展宽，再通过第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜后导入保偏光纤进行进一步脉冲展宽；所述保偏光纤扩展后出射的光经第II透镜将光束调整成平行光再经过第VIII反射镜，然后通过相位板，调制成面包圈状光斑；所述圈状光斑依次通过第I二色镜、可切换装置中的第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第IX反射镜和提升光路反射镜组后，导入到共聚焦扫描显微镜29内作为损耗光束。...

【技术特征摘要】
1.一种单波长双光子STED与双波长单光子STED耦合成像装置，其特征在于，包括：飞秒激光器、皮秒激光器、第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器、第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜可切换装置、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第Ⅱ电动快门、第Ⅱ反射镜、第III反射镜、第I延时反射镜组、第IV反射镜、第I二色镜、第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜、玻璃棒、第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜、保偏光纤、第II透镜、第VIII反射镜、相位板、第IX反射镜、提升光路反射镜组和共聚焦扫描显微镜；所述飞秒激光器发出的光依次经过第I电动快门、第I二分之一波片、第Ⅰ分光器后分成两束光，其中一束作为双光子激发光源，另一束作为双光子及单光子的STED光源；所述双光子激发光源依次通过可切换装置中的第Ⅱ分光器、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、第IX反射镜和提升光路反射镜组后，导入到共聚焦扫描显微镜内进行双光子扫描成像；所述双光子及单光子的STED光源依次通过第V反射镜、第II延时反射镜组、第VI反射镜后，入射到玻璃棒进行脉冲展宽，再通过第III二分之一波片、偏振器、第VII反射镜、第I透镜后导入保偏光纤进行进一步脉冲展宽；所述保偏光纤扩展后出射的光经第II透镜将光束调整成平行光再经过第VIII反射镜，然后通过相位板，调制成面包圈状光斑；所述圈状光斑依次通过第I二色镜、可切换装置中的第Ⅱ分光器或第Ⅰ反射镜、第Ⅱ二分之一波片、第Ⅰ四分之一波片、...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈建玲，杨洪钦，王瑜华，桑想，王柯欣，谢树森，
申请(专利权)人：福建师范大学，
类型：发明
国别省市：福建,35