一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统技术方案

本实用新型专利技术涉及样品光学检测领域，具体地说是一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，其中白光光源、金刚石对顶砧、物镜、分束片和透射荧光反射镜依次呈一线排列，显微成像时，可移动反射镜移动至分束片和透射荧光反射镜之间，白光光源发出的白光依次经过金刚石对顶砧、物镜和分束片后，经可移动反射镜反射射入显微成像系统中，测量时，可移动反射镜移出，脉冲激光光源发出的激光光束射入分束片中，且反射光部分经物镜会聚于金刚石对顶砧，样品辐射的荧光经物镜后射入分束片中，且透射荧光部分经透射荧光反射镜反射后经聚焦镜射入光谱仪中。本实用新型专利技术在测量前利用显微成像实现选区对焦，并可实现对高压模块全谱段时间分辨荧光的测量。

A time-resolved fluorescence measurement system of high voltage module in whole spectrum of micro imaging

【技术实现步骤摘要】
一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统
本技术涉及样品光学检测领域，具体地说是一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统。
技术介绍
时间分辨荧光测量系统是利用激发光激发样品分子特征谱段，然后收集其辐射的荧光在不同时间延迟后的光强的过程，对时间分辨荧光的测量可以辅助分析分子的化学特性。时间分辨荧光的测量方法有光克尔门测量法、时间分辨单光子计数法等。考虑到系统的简洁性与维护性，通常采用时间分辨单光子计数法进行时间分辨荧光测量。在采用时间分辨单光子计数法的前提下，在测量时间分辨荧光的过程中，通常是将未经过聚焦处理的激发脉冲光入射到被测量样品中，物镜从与激发脉冲光入射方向呈90°的方向收集比色皿中测量样品的时间分辨荧光信息，此种方法已广泛应用于时间分辨荧光测量中，如HORIBA品牌的型号为Deltapro的超快时间分辨荧光光谱仪，以及Newport品牌的型号为TRFLS的时间分辨荧光光谱仪均采用此种方法，该方法结合单色仪或光谱仪可以实现对测量样品全谱段时间分辨荧光信息的测量。但在高压模块样品的测量过程中，尤其是金刚石对顶砧内封装的样品测量过程中，上述设备则无法实现相应功能。金刚石对顶砧相对于四面通光的比色皿，其通光口径小，只有几百个微米，未经聚焦的激发光无法对金刚石对顶砧内的样品进行激发，并且金刚石对顶砧中只有共线的进出光方向，所述90°方向收集时间分辨荧光信息的方法无法应用于金刚石对顶砧样品的时间分辨荧光测量，另外由于现有测量系统中不含对焦成像系统，经常导致无法准确地将激发脉冲光入射至金刚石对顶砧上。而在显微荧光成像领域中，同样采用时间分辨单光子计数方法，如PicoQuan品牌的型号为MicroTime200的时间分辨共聚焦荧光显微系统，其利用聚焦的脉冲激光入射至位于载玻片上的样品，物镜系统对样品的时间分辨荧光信息进行背向收集，并用光电二极管采集该荧光信息。但该方法的物镜系统工作距离短，无法满足金刚石对顶砧的测试距离要求，且较低的荧光信息采集效率也导致无法对所收集的荧光信息进行波长分光探测，使系统无法获得全谱段的时间分辨荧光信息。因此从目前现有技术来看，无论是标准的时间分辨荧光测量设备，还是显微荧光成像设备，均无法满足高压模块样品的全谱段时间分辨荧光测量的需求，尤其是金刚石对顶砧内封装的样品测量。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，在测量前利用显微成像实现选区对焦，并可实现对高压模块样品全谱段时间分辨荧光的测量。本技术的目的是通过以下技术方案来实现的：一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，包括脉冲激光光源、分束片、物镜、金刚石对顶砧、白光光源、可移动反射镜、透射荧光反射镜、聚焦镜、光谱仪和显微成像系统，其中白光光源、金刚石对顶砧、物镜、分束片和透射荧光反射镜依次呈一线排列，对金刚石对顶砧样品区进行显微成像时，可移动反射镜移动至分束片和透射荧光反射镜之间，白光光源发出的白光依次经过金刚石对顶砧、物镜和分束片后，经所述可移动反射镜反射射入显微成像系统中，对金刚石对顶砧样品区进行测量时，可移动反射镜移出，脉冲激光光源发出的激光光束射入分束片中，且激光光束的反射光部分射入物镜中，并经所述物镜会聚于金刚石对顶砧样品区，样品受激发辐射的荧光经所述物镜后变为平行荧光光束并射入分束片中，且所述平行荧光光束的透射荧光部分经过透射荧光反射镜反射后射向聚焦镜，并经所述聚焦镜聚焦后射入光谱仪中。所述可移动反射镜具有移动和转动两个自由度。所述可移动反射镜通过一个驱动机构驱动调整，所述驱动机构包括移动驱动装置、丝杠、丝母、移动板和转动驱动装置，所述丝杠通过所述移动驱动装置驱动旋转，丝母安装于所述丝杠上，移动板与所述丝母固连，在所述移动板上设有转动驱动装置，且所述可移动反射镜通过所述转动驱动装置驱动转动。所述移动驱动装置后端和转动驱动装置后端均设有编码器。在所述分束片和透射荧光反射镜之间的光线传播路径上设有一个导光壳体，所述可移动反射镜出入所述导光壳体。所述金刚石对顶砧设于一个支撑架上，且所述支撑架设于一个三维移动机构的平板移动台上，所述平板移动台具有X、Y、Z自由度。所述支撑架呈V字型结构，金刚石对顶砧放置于支撑架的V型槽之间。所述光谱仪通过第一数据传输线与第一计算机相连。所述显微成像系统包括相机和第二计算机，所述相机通过第二数据传输线与所述第二计算机相连。在所述分束片远离脉冲激光光源一侧设有遮光板。本技术的优点与积极效果为：1、本技术设有可移动反射镜，当所述可移动反射镜移动至分束片和透射荧光反射镜之间的光线传播路径上时，白光光源射出的白光经所述可移动反射镜反射后射入显微成像系统中成像，可进行选区和对焦，测量时所述可移动反射镜移出分束片和透射荧光反射镜之间的光线传播路径，脉冲激光光源启动对金刚石对顶砧样品区进行全谱段时间分辨荧光的测量，既保证了脉冲激光准确射入，又弥补了现有技术中无法测量高压模块时间分辨荧光的技术空白。2、本技术的可移动反射镜通过一个驱动机构驱动调整，并且所述可移动反射镜具有移动和转动两个自由度，既能准确快速地实现成像和测量工序之间的转换，也能实现成像光路校正，保证显微成像准确。3、本技术的金刚石对顶砧可通过一个具有X、Y、Z三个自由度的三维移动机构调整位置，方便显微成像调整。附图说明图1为本技术的结构示意图，图2为图1中的金刚石对顶砧结构示意图，图3为图1中的可移动反射镜示意图，图4为图3中可移动反射镜的驱动机构示意图。其中，1为脉冲激光光源，2为分束片，3为物镜，4为遮光板，5为第二计算机，6为金刚石对顶砧，7为可移动反射镜，701为底座，8为透射荧光反射镜，9为聚集镜，10为光谱仪，11为第一数据传输线，12为第二数据传输线，13为支撑架，14为第一计算机，15为白光光源，16为相机镜头，17为相机，18为导光壳体，181为通光孔，182为反射镜通孔，19为移动驱动装置，20为丝杠，21为丝母，22为移动板，23为转动驱动装置。具体实施方式下面结合附图对本技术作进一步详述。如图1所示，本技术包括脉冲激光光源1、分束片2、物镜3、金刚石对顶砧6、白光光源15、可移动反射镜7、透射荧光反射镜8、聚焦镜9、光谱仪10和显微成像系统，其中白光光源15、金刚石对顶砧6、物镜3、分束片2和透射荧光反射镜8依次呈一线排列，对金刚石对顶砧6样品区进行显微成像时，可移动反射镜7移动至分束片2和透射荧光反射镜8之间，白光光源15发出的白光依次经过金刚石对顶砧6、物镜3和分束片2后，经所述可移动反射镜7反射射入显微成像系统中，对金刚石对顶砧6样品区进行测量时，可移动反射镜7移出，脉冲激光光源1发出的激光光束射入分束片2中，且激光光束的反射光部分射入物镜3中，并经所述物镜3会聚于金刚石对顶砧6样品区，样品受本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，其特征在于：包括脉冲激光光源(1)、分束片(2)、物镜(3)、金刚石对顶砧(6)、白光光源(15)、可移动反射镜(7)、透射荧光反射镜(8)、聚焦镜(9)、光谱仪(10)和显微成像系统，其中白光光源(15)、金刚石对顶砧(6)、物镜(3)、分束片(2)和透射荧光反射镜(8)依次呈一线排列，对金刚石对顶砧(6)样品区进行显微成像时，可移动反射镜(7)移动至分束片(2)和透射荧光反射镜(8)之间，白光光源(15)发出的白光依次经过金刚石对顶砧(6)、物镜(3)和分束片(2)后，经所述可移动反射镜(7)反射射入显微成像系统中，对金刚石对顶砧(6)样品区进行测量时，可移动反射镜(7)移出，脉冲激光光源(1)发出的激光光束射入分束片(2)中，且激光光束的反射光部分射入物镜(3)中，并经所述物镜(3)会聚于金刚石对顶砧(6)样品区，样品受激发辐射的荧光经所述物镜(3)后变为平行荧光光束并射入分束片(2)中，且所述平行荧光光束的透射荧光部分经过透射荧光反射镜(8)反射后射向聚焦镜(9)，并经所述聚焦镜(9)聚焦后射入光谱仪(10)中。/n

【技术特征摘要】
1.一种显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，其特征在于：包括脉冲激光光源(1)、分束片(2)、物镜(3)、金刚石对顶砧(6)、白光光源(15)、可移动反射镜(7)、透射荧光反射镜(8)、聚焦镜(9)、光谱仪(10)和显微成像系统，其中白光光源(15)、金刚石对顶砧(6)、物镜(3)、分束片(2)和透射荧光反射镜(8)依次呈一线排列，对金刚石对顶砧(6)样品区进行显微成像时，可移动反射镜(7)移动至分束片(2)和透射荧光反射镜(8)之间，白光光源(15)发出的白光依次经过金刚石对顶砧(6)、物镜(3)和分束片(2)后，经所述可移动反射镜(7)反射射入显微成像系统中，对金刚石对顶砧(6)样品区进行测量时，可移动反射镜(7)移出，脉冲激光光源(1)发出的激光光束射入分束片(2)中，且激光光束的反射光部分射入物镜(3)中，并经所述物镜(3)会聚于金刚石对顶砧(6)样品区，样品受激发辐射的荧光经所述物镜(3)后变为平行荧光光束并射入分束片(2)中，且所述平行荧光光束的透射荧光部分经过透射荧光反射镜(8)反射后射向聚焦镜(9)，并经所述聚焦镜(9)聚焦后射入光谱仪(10)中。


2.根据权利要求1所述的显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，其特征在于：所述可移动反射镜(7)具有移动和转动两个自由度。


3.根据权利要求2所述的显微成像全谱段高压模块时间分辨荧光测量系统，其特征在于：所述可移动反射镜(7)通过一个驱动机构驱动调整，所述驱动机构包括移动驱动装置(19)、丝杠(20)、丝母(21)、移动板(22)和转动驱动装置(23)，所述丝杠(20)通过所述移动驱动装置(19)驱动旋转，丝母(21)安装于所述丝杠(20)上，移动板(22)与所述丝母(21)固连...

【专利技术属性】
技术研发人员：隋来志，袁开军，吴国荣，张雨桐，牛光明，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：新型
国别省市：辽宁;21