一种超分辨荧光高光谱显微成像系统技术方案

本实用新型专利技术适用于显微成像技术领域，提供了一种超分辨荧光高光谱显微成像系统，包括：样本显微组件，包括样品台以及物镜组；激发光源；结构光调制模组，对激发光进行调制，形成不同相位平移的明暗相间的结构线；结构线扫描模组，对结构线进行调制，形成用于对待测样本进行扫描的扫描结构线，扫描结构线经物镜组聚焦于待测样本上；图像探测模组，接收待测样本被扫描结构线扫描激发后发射的荧光信号，并对荧光信号进行高光谱显微成像。本实用新型专利技术通过形成不同相位平移的明暗相间的结构线来对样本进行扫描，并使样本发生不同方向的旋转，利用样本结构与结构线的不同相位结构发生多方向的多次叠加实现样本平面各向同性的频域扩展和分辨率提高。和分辨率提高。和分辨率提高。

【技术实现步骤摘要】
一种超分辨荧光高光谱显微成像系统


[0001]本技术属于显微成像
，尤其涉及一种超分辨荧光高光谱显微成像系统。

技术介绍

[0002]高光谱成像作为光谱成像技术的分支，自20世纪80年代诞生以来，广泛应用于农业学、矿物学、大气学以及生命科学等领域新兴技术。它与传统的成像技术相比，在获得目标图像信息的同时，又可以获得特定波段的光谱信息，且高光谱成像的光谱分辨率能够达到10nm以下，它能够瞬时记录视场角内每个像素几十个甚至数百个连续窄波段的光谱信息。近年来，随着显微技术渗透到生物医学检测各方面，出现了许多高光谱技术与显微成像结合的报导，如：染色体识别、癌症诊断、皮肤病检查、食品、农产品等无损检测、细胞功能研究等。
[0003]现有的细胞检测技术难以同时获得样本的空间信息和组成成分信息，而显微高光谱技术能够很好地呈现细胞的外观信息和内部的化学成分信息，因而研究显微高光谱成像系统对于细胞乃至于整个生命科学领域来说都有重大的意义。在生物医学研究领域，生物组织的自体荧光检测已经被广泛地应用于疑难病症的预防和诊断研究，而高光谱显微成像技术结合显微镜技术和光谱成像技术，能够被用来进行病理学的定量分析，相对于传统的医学成像方法，它能提供更丰富的光谱成分信息和客观的诊断标准，在生物医学领域有着广阔的应用前景。
[0004]目前现有能突破光学衍射极限实现超分辨的高光谱显微成像系统采用结构线照明的拉曼显微成像技术：即在扫描拉曼显微镜中使用结构线照明，以一条精细的线形焦点照明样品，沿着平行于线的方向应用结构光图案，提高了该方向的空间分辨率；
[0005]但是，由于拉曼显微成像的固有特征，只能对自发荧光进行观察，对样本和相机的要求较高；并且结构线只有平移调制，无法实现样本平面各向同性的空间分辨率提高，只能提高某一方向的分辨率，对样本观察不利。

技术实现思路

[0006]本技术实施例提供一种超分辨荧光高光谱显微成像系统，旨在解决现有高光谱显微成像无法实现样本平面各向同性的空间分辨率提高的技术问题。
[0007]本技术实施例是这样实现的一种超分辨荧光高光谱显微成像系统，所述系统包括：
[0008]样本显微组件，包括放置待测样本的样品台以及对所述待测样本进行显微的物镜组；
[0009]激发光源，用于提供照射待测样本的激发光；
[0010]结构光调制模组，接收所述激发光并对所述激发光进行调制，形成不同相位平移的明暗相间的结构线；
[0011]结构线扫描模组，接收所述结构线并对所述结构线进行调制，形成用于对所述待测样本进行扫描的扫描结构线，所述扫描结构线经所述物镜组聚焦于所述待测样本上；以及
[0012]图像探测模组，接收所述待测样本被所述扫描结构线扫描激发后发射的荧光信号，并对所述荧光信号进行高光谱显微成像；
[0013]其中，所述结构线扫描模组包括：
[0014]一维扫描振镜，接收所述结构线并对所述结构线进行调制，形成用于对所述待测样本进行扫描的扫描结构线；
[0015]扫描透镜和套筒透镜，所述扫描结构线先经所述扫描透镜聚焦在同一焦平面上后、再经所述套筒透镜校直后射入所述物镜组。
[0016]优选地，所述系统还包括：
[0017]第二二向色镜，设置于所述结构线扫描模组和所述结构光调制模组之间，所述结构线透过所述第二二向色镜射入所述结构线扫描模组；
[0018]所述荧光信号经所述第二二向色镜反射后射入所述图像探测模组。
[0019]优选地，所述结构光调制模组包括：
[0020]空间光调制器，接收所述激发光并对所述激发光进行平移调制，形成不同相位平移的明暗相间的结构光；
[0021]柱状透镜组件，接收所述结构光并将所述结构光压缩为所述结构线。
[0022]优选地，所述柱状透镜组件包括：
[0023]第一柱状透镜，用于对所述结构光进行一次一维聚焦；
[0024]空间滤波器，用于对一次一维聚焦后的结构光进行滤波，选取
±
1级衍射光；
[0025]第二柱状透镜，用于对滤波后的结构光进行散焦，校直并调整结构光束宽度；
[0026]第三柱状透镜，用于对所述结构光进行二次一维聚焦，形成所需结构线射入所述结构线扫描模组。
[0027]优选地，所述激发光源的数量为两个，分别为第一激发光源和第二激发光源；
[0028]所述第一激发光源和所述第二激发光源发射的激发光波长不相同。
[0029]优选地，所述系统还包括第一二向色镜，所述第一激发光源发射的激发光经所述第一二向色镜反射后射入所述结构光调制模组；所述第二激发光源发射的激发光经所述第一二向色镜透射后射入所述结构光调制模组。
[0030]优选地，扫描至样本不同位置所产生的荧光信号经所述结构线扫描模组反扫描之后射入所述图像探测模组，其中所述图像探测模组包括：
[0031]第一探测相机，用于获取所述荧光信号的荧光强度信息；
[0032]第二探测相机，用于获取所述荧光信号的光谱图像。
[0033]优选地，所述图像探测模组还包括：
[0034]翻转镜，设置于所述荧光信号的传递路径上，用于改变所述荧光信号的传递路径，以使所述荧光信号选择性射向所述第一探测相机或所述第二探测相机。
[0035]优选地，所述图像探测模组还包括：
[0036]分光镜，设置于所述荧光信号的传递路径上，所述分光镜透过的部分荧光信号进入所述第二探测相机，所述分光镜反射的部分荧光信号进入所述第一探测相机。
[0037]优选地，所述样品台布置于一由步进电机控制的旋转台上，所述旋转台带动所述样品台旋转。
[0038]本技术所达到的有益效果：通过设置结构光调制模组来对结构线进行平移调制，采用结构线扫描模组来对结构线进行扫描，并利用高精度旋转台控制样本旋转，有效实现了样本平面各向同性的频域扩展和分辨率提高。同时通过设置激发光源并搭配结构线扫描模组，实现对待测样本的扫描激发，即可以对待测样本自发的荧光信号进行探测，也可以对扫描激发的荧光信号进行探测。
附图说明
[0039]图1是本技术实施例一当中的超分辨荧光高光谱显微成像系统的结构示意图。
具体实施方式
[0040]为了使本技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
[0041]现有能突破衍射极限，实现超分辨的高光谱成像系统采用结构线照明的拉曼显微成像技术，但是由于拉曼显微成像的固有特征，只能对自发荧光进行观察，对样本和相机的要求较高；并且结构线只有平移调制，无法实现样本平面各向同性的空间分辨率提高，只能提高某一方向的分辨率，对样本观察不利；
[0042]为此，本技术的目的在于，提供一种超分辨荧光高光谱显微成像系统，通过形成不同相位本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种超分辨荧光高光谱显微成像系统，其特征在于，所述系统包括：样本显微组件，包括放置待测样本的样品台以及对所述待测样本进行显微的物镜组；激发光源，用于提供照射待测样本的激发光；结构光调制模组，接收所述激发光并对所述激发光进行调制，形成不同相位平移的明暗相间的结构线；结构线扫描模组，接收所述结构线并对所述结构线进行调制，形成用于对所述待测样本进行扫描的扫描结构线，所述扫描结构线经所述物镜组聚焦于所述待测样本上；以及图像探测模组，接收所述待测样本被所述扫描结构线扫描激发后发射的荧光信号，并对所述荧光信号进行高光谱显微成像；其中，所述结构线扫描模组包括：一维扫描振镜，接收所述结构线并对所述结构线进行调制，形成用于对所述待测样本进行扫描的扫描结构线；扫描透镜和套筒透镜，所述扫描结构线先经所述扫描透镜聚焦在同一焦平面上后、再经所述套筒透镜校直后射入所述物镜组。2.根据权利要求1所述的超分辨荧光高光谱显微成像系统，其特征在于，所述结构光调制模组包括：空间光调制器，接收所述激发光并对所述激发光进行平移调制，形成不同相位平移的明暗相间的结构光；柱状透镜组件，接收所述结构光并将所述结构光压缩为所述结构线。3.根据权利要求2所述的超分辨荧光高光谱显微成像系统，其特征在于，所述柱状透镜组件包括：第一柱状透镜，用于对所述结构光进行一次一维聚焦；空间滤波器，用于对一次一维聚焦后的结构光进行滤波，选取
±
1级衍射光；第二柱状透镜，用于对滤波后的结构光进行散焦，校直并调整结构光束宽度；第三柱状透镜，用于对所述结构光进行二次一维聚焦，形成所需结构线射入所述结...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡学娟，贺婷，陈玲玲，徐露，李贵叶，张家铭，胡凯，
申请(专利权)人：深圳技术大学，
类型：新型
国别省市：