一种多模态非线性显微成像系统技术方案

本发明专利技术公开了一种多模态非线性显微成像系统，包括信号采集装置及成像处理终端，信号采集装置包括：激发光路模块，用于在不同时间上排列激发不同非线性模态的激光；样品承载片，用于承载样品；聚焦模块，用于将激发光路模块的激光聚焦到样品承载片上的样品；透射光处理模块，用于处理激发光路透过样品的透射光，探测受激拉曼信号；反射光处理模块，用于探测样品承载片上的样品经激发光路产生的反射光，得到探测结果。得到探测结果。得到探测结果。

【技术实现步骤摘要】
一种多模态非线性显微成像系统


[0001]本专利技术涉及光学显微成像领域，尤其涉及一种多模态非线性显微成像系统。

技术介绍

[0002]非线性光学成像技术，主要包括二次谐波、三次谐波、双光子激发荧光、三光子激发荧光和相干拉曼散射等，已经成为研究复杂生化过程的有力工具。作为一种检测生物组织微环境的成像手段，荧光寿命显微成像提供了另一维度信息用于生物医学研究。
[0003]由于各类非线性光学成像技术需要不同的激发条件，相干拉曼显微成像需采用窄线宽皮秒激光和光学参量振荡器激光源以获得好的光谱分辨率，而皮秒光源导致双光子激发荧光和谐波成像的低激发效率，导致差的成像信噪比与对比度，进一步影响成像分辨率。
[0004]对于双光子荧光寿命显微成像而言，低的激发效率使得光子累积速度较慢，从而导致严重的光漂白与光损伤，严重影响荧光寿命测量的准确度。此外，相干拉曼显微成像和荧光寿命显微成像技术都需要多幅扫描成像已获得拉曼光谱和荧光寿命衰减曲线。由于激发条件与图像采集同步问题，尚未实现相干拉曼、双光子等非线性成像与荧光寿命成像的同步采集和显微成像。

技术实现思路

[0005]本专利技术的主要目的在于提供一种多模态非线性显微成像系统，旨在解决现有技术中未实现相干拉曼、双光子等非线性成像与荧光寿命成像的同步采集和显微成像的技术问题。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提供一种多模态非线性显微成像系统，包括信号采集装置及成像处理终端，所述信号采集装置包括：激发光路模块，用于在不同时间上排列激发不同非线性模态的激光；样品承载片，用于承载样品；聚焦模块，用于将所述激发光路模块激发的激光聚焦到所述样品承载片上的样品；透射光处理模块，用于处理所述激光光路透过所述样品承载片的透射光，探测受激拉曼信号；反射光处理模块，用于探测所述样品承载片上的样品经所述激发光路生成的反射光，得到探测结果。
[0007]其中，所述激发光路模块包括：飞秒激光器，用于产生至少两束飞秒级的激光；第一半波片，用于改变一束飞秒激光器产生激光的线偏振角度；第一偏振分束器，用于将穿过所述第一半波片的激光分为两束，并结合第一半波片调节激光功率；第二半波片，用于改变另一束飞秒激光器产生激光的线偏振角度；第二偏振分束器，用于结合第二半波片调节穿过所述第二半波片的激光功率；第一时间延迟单元，用于调节第一偏振分束器分出的一束激光光路的光程；第一玻璃棒，用于将所述第一偏振分束器分出的另一束激光啁啾展宽为皮秒光束；第二玻璃棒，用于将穿过所述第二偏振分束器的一束激光啁啾展宽为皮秒光束；第三偏振分束器，用于将穿过所述第一玻璃棒的激光和穿过第一时间延迟单元的激光进行偏振耦合；第二时间延迟单元，用于调节第三偏振分束器耦合的激光光路的光程，以实现拉曼频移光谱扫描；电光调制器，用于根据调制信号，对穿过第二玻璃棒的激光进行强度调
制；第一二向色镜，用于将经过所述第二时间延迟单元的激光和所述电光调制器调制的激光耦合成一束，并传输至所述聚焦模块。
[0008]其中，第一时间延迟单元包括：第一反射镜及第二反射镜，且对称放置在位移台上；第一反射镜用于将第一偏振分束器分出的一束激光反射至所述第二反射镜；第二反射镜，用于将所述第一反射镜反射的激光，反射至所述第三偏振分束器；第二时间延迟单元包括：第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜，均用于反射激光，第四反射镜和第五反射镜对称放置在位移台上，所述第三偏振分束器耦合的激光依次经过所述第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜，传输至所述第一二向色镜。
[0009]其中，所述聚焦模块包括：扫描振镜、扫描透镜、套筒透镜及物镜；所述激发光路模块激发的激光依次经过所述扫描振镜、扫描透镜、套筒透镜及物镜聚焦到所述样品承载片上的样品。
[0010]其中，所述透射光处理模块包括：聚光镜、第一透镜、第三滤光片、光电二极管及锁相放大器；所述透射光依次经过所述聚光镜、第一透镜及滤光片，被所述光电二极管探测，生成第一光电信号，所述锁相放大器用于将所述第一光电信号解调，生成受激拉曼信号。
[0011]其中，所述物镜还用于收集反射光；所述反射光处理模块包括：第二透镜、分束镜、第一滤光片、第二滤光片、多波长分光模块、多通道光电倍增管、时间相关单光子计数模块、第二二向色镜、第三二向色镜、光电倍增管；所述第二二向色镜设置于所述套筒透镜和所述物镜之间，用于反射激发光路经样品产生的非线性信号至所述第二透镜，并透射激发光避免其到达所述第二透镜；所述第二透镜用于聚焦所述第二二向色镜反射的反射光；所述分束镜用于将第二透镜聚焦的反射光进行分束，一束传输至第一滤光片，另一束传输至所述第三二向色镜；所述多波长分光模块用于将经过所述第一滤光片的反射光进行荧光光学色散，实现不同波长在空间上的分布；所述多通道光电倍增管用于探测透过所述多波长分光模块的反射光的不同波段的荧光信号；所述时间相关单光子计数模块用于对所述荧光信号进行光子计数，以实现多波长荧光寿命探测；所述光电倍增管用于将传输至第三二向色镜，且经过所述第二滤光片的反射光进行谐波信号的探测。
[0012]其中，所述系统还包括：采集卡；所述采集卡用于控制所述聚焦模块的扫描振镜与所述透射光处理模块的锁相放大器输出信号和PMT输出信号的采集，并实现扫描振镜的扫描与采集卡的采集同步，且同步输出扫描信号的像素脉冲、行脉冲与帧脉冲，并将所述像素脉冲、行脉冲与帧脉冲的三路脉冲传输至所述反射光处理模块的时间相关单光子计数模块，以实现荧光寿命信号采集与扫描的同步；且在受激拉曼成像过程中控制所述激发光路模块的第二时间延迟单元实现光谱扫描。
[0013]其中，所述多波长分光模块与所述多通道光电倍增管的通道数为1
‑
16，以实现1
‑
16个波段的荧光寿命探测。
[0014]其中，所述激发光路模块中激光器至少同时输出两束激光，脉宽均为100fs，一束激光的波长为1040nm，传输至所述第二半波片，另一束激光的波长为680
–
1300nm，传输至所述第一半波片。
[0015]其中，所述扫描振镜包括：X方向的共振镜和Y方向的检流计，或者，X方向的第一检流计和Y方向的第二检流计。
[0016]专利技术提供一种多模态非线性显微成像系统，有益效果在于：能够利用激发光路模
块，在不同时间上排列激发不同非线性模态的激光，在各种成像模态采集过程同步的情况下，能够同时实现多模态显微成像，从而准确获得样品的多维度、多参量信息，且极大的提高成像速度。
附图说明
[0017]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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专利技术的一些实施例，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。
[0018]图1为本申请实施例多模态非线性显微成像系统的结构示意框图；
[0019]图2为本申请实施例多模态非线性显微本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种多模态非线性显微成像系统，包括信号采集装置及成像处理终端，其特征在于，所述信号采集装置包括：激发光路模块，用于在不同时间上排列激发不同非线性模态的激光；样品承载片，用于承载样品；聚焦模块，用于将所述激发光路模块激发的激光聚焦到所述样品承载片上的样品；透射光处理模块，用于处理所述激发光路透过所述样品承载片的透射光，探测受激拉曼信号；反射光处理模块，用于探测所述样品承载片上的样品经所述激发光路产生的反射光，得到探测结果。2.根据权利要求1所述的多模态非线性显微成像系统，其特征在于，所述激发光路模块包括：飞秒激光器，用于产生至少两束飞秒级的激光；第一半波片，用于改变一束飞秒激光器产生激光的线偏振角度；第一偏振分束器，用于将穿过所述第一半波片的激光分为两束，并结合第一半波片调节激光功率；第二半波片，用于改变另一束飞秒激光器产生激光的线偏振角度；第二偏振分束器，用于结合第二半波片调节穿过所述第二半波片的激光功率；第一时间延迟单元，用于调节第一偏振分束器分出的一束激光光路的光程；第一玻璃棒，用于将所述第一偏振分束器分出的另一束激光啁啾展宽为皮秒光束；第二玻璃棒，用于将穿过所述第二偏振分束器的一束激光啁啾展宽为皮秒光束；第三偏振分束器，用于将穿过所述第一玻璃棒的激光和穿过第一时间延迟单元的激光进行偏振耦合；第二时间延迟单元，用于调节第三偏振分束器耦合的激光光路的光程，以实现拉曼频移光谱扫描；电光调制器，用于根据调制信号，对穿过第二玻璃棒的激光进行强度调制；第一二向色镜，用于将经过所述第二时间延迟单元的激光和所述电光调制器调制的激光耦合成一束，并传输至所述聚焦模块。3.根据权利要求2所述的多模态非线性显微成像系统，其特征在于，第一时间延迟单元包括：第一反射镜及第二反射镜，且对称放置在位移台上；第一反射镜用于将第一偏振分束器分出的一束激光反射至所述第二反射镜；第二反射镜，用于将所述第一反射镜反射的激光，反射至所述第三偏振分束器；第二时间延迟单元包括：第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜，均用于反射激光，第四反射镜和第五反射镜对称放置在位移台上，所述第三偏振分束器耦合的激光依次经过所述第三反射镜、第四反射镜、第五反射镜和第六反射镜，传输至所述第一二向色镜。4.根据权利要求1所述的多模态非线性显微成像系统，其特征在于，所述聚焦模块包括：扫描振镜、扫描透镜、套筒透镜及物镜；所述激发光路模块激发的激光依次经过所述扫描振镜、扫描透镜、套筒透镜及物镜聚焦到所述样品承载片上的样品。5.根据权利要求1所述的多模态非线性显微成像系统，其特征在于，
所述透射光处理模块包括：聚光镜、第...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘丽炜，李艳萍，屈军乐，沈炳林，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：