一种高真空环境光镜电镜关联成像系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种高真空环境光镜电镜关联成像系统，包括显微镜主体、高真空腔室、样品传输杆和结构光照明系统。其中，显微镜主体上设置有成像系统，高真空腔室设于显微镜主体上，高真空腔室顶部盖板上设有上通光孔，底部设有下通光孔，上通光孔和下通光孔竖直对齐，相互贯通。成像系统的物镜设于高真空腔室内，并位于上通光孔和下通光孔之间。冷冻样品设于样品传输杆的置物端，置物端穿设于高真空腔室内，以使冷冻样品置于物镜上方。结构光照明系统设于显微镜主体后侧，用于向高真空腔室内发射结构光，结构光穿过下通光孔照射于冷冻样品，实现冷冻结构光照明成像，解决了现有技术中冷冻光学成像分辨率低和光镜电镜成像关联定位精度低的问题。定位精度低的问题。定位精度低的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种高真空环境光镜电镜关联成像系统


[0001]本技术涉及冷冻样品显微成像的
，尤其涉及一种高真空环境光镜电镜关联成像系统。

技术介绍

[0002]冷冻电镜三维重构技术已成为高分辨率结构生物学研究最重要的实验手段。生物样本的快速冷冻制备技术可以将样品在近生理状态下冷冻固定，避免了化学固定方法带来的样品形变、超微结构被破坏等不利影响，从而可以获得更加真实的生物样本结构信息。同时，综合荧光标记、冷冻荧光显微成像和冷冻电镜电子断层扫描成像技术，人们还可以利用荧光定位和电子显微镜对同一细胞内同一位置的分子机器进行特异识别和高分辨率超微结构解析，这项技术被称为冷冻光镜电镜关联显微成像技术(Cryo
‑
Correlative Light and Electron Microscopy，Cryo
‑
CLEM)。
[0003]冷冻光镜电镜关联显微成像技术可以将目标分子的定位与结构信息进行整合，从而解析出目标分子在细胞内原位的高分辨率三维结构，并用于准确统计分析目标分子的原位动态变化规律及其生物学功能、作用机制等。然而，现有的冷冻荧光成像系统受限于冷冻成像环境和光学物镜的数值孔径，严重制约了冷冻光学成像系统所能达到的分辨率，并且使用操作不方便，样品容易污染、损伤，并由此进一步限制了冷冻光镜电镜关联成像技术的关联定位精度、实验成功率和该技术的普及应用。

技术实现思路

[0004](一)要解决的技术问题
[0005]鉴于现有技术的上述缺点、不足，本技术提供一种高真空环境光镜电镜关联成像系统，解决了现有技术中冷冻成像环境差导致的分辨率低、实验成功率低的问题。
[0006](二)技术方案
[0007]为了达到上述目的，本技术提供了一种高真空环境光镜电镜关联成像系统，具体技术方案如下：
[0008]一种高真空环境光镜电镜关联成像系统，包括：
[0009]显微镜主体，设置有成像系统；
[0010]高真空腔室，通过固定架设于显微镜主体上，顶部盖板上设有上通光孔，底部设有下通光孔，上通光孔和下通光孔相互贯通；
[0011]成像系统的物镜设于高真空腔室内，并位于上通光孔和下通光孔之间；
[0012]样品传输杆，包括置物端和抽拉端，并在置物端和抽拉端之间延伸；
[0013]冷冻样品设于置物端，置物端穿设于高真空腔室内，以使冷冻样品置于物镜上方；
[0014]结构光照明系统，设于显微镜主体后侧，用于向高真空腔室内发射结构光，结构光穿过下通光孔照射于冷冻样品上。
[0015]进一步，高真空腔室的侧壁上还设置有位置调节装置；
[0016]样品传输杆的置物端能够穿过位置调节装置伸入高真空腔室内，抽拉端与位置调节装置连接；
[0017]位置调节装置适于位置调节，能够带动样品传输杆移动，以调节冷冻样品相对于物镜的位置。
[0018]进一步，位置调节装置包括波纹管、样品传输管和三维平移台；
[0019]三维平移台通过平移台固定架设于高真空腔室上；
[0020]波纹管一端连接于高真空腔室上，另一端与样品传输管连接，样品传输管与三维平移台连接；
[0021]样品传输杆的置物端穿设于样品传输管和波纹管内，外周与样品传输管密封连接；
[0022]抽拉端与样品传输管抵接，三维平移台工作能够带动与样品传输管连接的波纹管伸缩。
[0023]进一步，还包括抽真空系统；
[0024]抽真空系统抽真空系统包括低真空泵，真空规、第一真空阀、第一旁路和第二旁路；
[0025]第一真空阀设于波纹管与高真空腔室之间，分别与波纹管和高真空腔室密封连接，以在第一真空阀、波纹管、样品输送管和样品传输杆之间形成密封通道，第一真空阀用于控制高真空腔室与密封通道的连通和关闭；
[0026]第一旁路一端连接于样品传输管上，与密封通道连通，另一端与低真空泵连接，用于对密封通道抽低真空；
[0027]第二旁路一端连接于高真空腔室侧壁，另一端与低真空泵连接，用于对高真空腔室抽高真空；
[0028]真空规密封连接于高真空腔室侧壁，用于检测高真空腔室的真空度。
[0029]进一步，第一旁路包括通过气体管路连接的第二真空阀；
[0030]第二真空阀的一端连接于低真空泵的抽气口端，第二真空阀的另一端连接于样品传输管上；
[0031]第二旁路包括第三真空阀和分子泵；
[0032]第三真空阀连接于低真空泵的抽气口端，通过气体管路与分子泵连接，分子泵密封连接于高真空腔室侧壁上。
[0033]进一步，还包括防污染系统；
[0034]防污染系统包括杜瓦罐、真空连接管、导热棒、软连接带、连接器和冷盒；
[0035]杜瓦罐通过真空连接管连接于高真空腔室上，并置于高真空腔室外；
[0036]连接器通过支撑架设于高真空腔室内，一端通过软连接带与导热棒连接，导热棒穿过真空连接管与杜瓦罐连接，另一端与冷盒连接，冷冻样品置于冷盒内。
[0037]进一步，结构光照明系统包括沿光路依次设置的激光发射器、第一透镜组、分光棱镜、半波片、空间光调制器、第二透镜组、光阑、第三透镜组和二向色镜；
[0038]还包括光强度感应器，设于分光棱镜远离第二透镜组的一侧。
[0039]进一步，成像系统还包括沿光路依次设置的荧光滤镜、第四透镜组和探测器；
[0040]探测器与数据处理器通讯连接，数据处理器用于将探测器采集的冷冻样品图像进
行处理。
[0041]进一步，还包括物镜固定座；
[0042]物镜固定座可拆卸地密封连接于高真空腔室的底部，并位于下通光孔位置；
[0043]物镜固定座的中心处设置有圆孔，圆孔与上通光孔和下通光孔贯通。
[0044]进一步，还包括温度传感器和控制器；
[0045]温度传感器设于高真空腔室内，并与控制器通讯连接；
[0046]控制器还与位置调节装置、成像系统、结构光照明系统和抽真空系统通讯连接，控制器用于控制上述设备的启停。
[0047](三)有益效果
[0048]本技术提供的高真空环境光镜电镜关联成像系统，具有以下有益效果。
[0049]本技术中，通过设置高真空腔室，使用时将物镜和冷冻样品置于高真空腔室内，为冷冻样品提供了一个高真空环境。进一步，在显微镜主体上设置结构光照明成像系统，结构光照明系统发射的光束穿过高真空腔室的下通光孔照射于冷冻样品表面，实现了冷冻样品在真空环境中的结构光照明成像，提高了冷冻光学成像系统的光学分辨率。
[0050]本技术中，冷冻样品通过冷冻样品传输杆传送至高真空腔室内，可有效避免夹取过程中冷冻样品发生形变、冰污染以及冷冻样品位置移动，大大提高了实验成功率及光镜电镜关联定位精度。
附图说明
[0051]此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高真空环境光镜电镜关联成像系统，其特征在于，包括：显微镜主体(1)，设置有成像系统(7)；高真空腔室(2)，通过固定架(11)设于所述显微镜主体(1)上，顶部盖板(201)上设有上通光孔(202)，底部设有下通光孔(206)，所述上通光孔(202)和所述下通光孔(206)相互贯通；所述成像系统(7)的物镜(701)设于所述高真空腔室(2)内，并位于所述上通光孔(202)和所述下通光孔(206)之间；样品传输杆(3)，包括置物端(301)和抽拉端(302)，并在所述置物端(301)和所述抽拉端(302)之间延伸；冷冻样品设于所述置物端(301)，所述置物端(301)穿设于所述高真空腔室(2)内，以使所述冷冻样品置于所述物镜(701)上方；结构光照明系统(8)，设于所述显微镜主体(1)后侧，用于发射结构光，所述结构光穿过所述下通光孔(206)照射于所述冷冻样品上。2.根据权利要求1所述的高真空环境光镜电镜关联成像系统，其特征在于，所述高真空腔室(2)的侧壁上还设置有位置调节装置(4)；所述样品传输杆(3)的所述置物端(301)能够穿过所述位置调节装置(4)伸入所述高真空腔室(2)内，所述抽拉端(302)与位置调节装置(4)连接；所述位置调节装置(4)适于位置调节，能够带动所述样品传输杆(3)移动，以调节所述冷冻样品相对于所述物镜(701)的位置。3.根据权利要求2所述的高真空环境光镜电镜关联成像系统，其特征在于，所述位置调节装置(4)包括波纹管(403)、样品传输管(402)和三维平移台(401)；所述三维平移台(401)通过平移台固定架(14)设于所述高真空腔室(2)上；所述波纹管(403)一端连接于所述高真空腔室(2)上，另一端与所述样品传输管(402)连接，所述样品传输管(402)与所述三维平移台(401)连接；所述样品传输杆(3)的所述置物端(301)穿设于所述样品传输管(402)和所述波纹管(403)内，外周与所述样品传输管(402)密封连接；所述抽拉端(302)与所述样品传输管(402)抵接，所述三维平移台(401)工作能够带动与所述样品传输管(402)连接的所述波纹管(403)伸缩。4.根据权利要求3所述的高真空环境光镜电镜关联成像系统，其特征在于，还包括抽真空系统(6)；所述抽真空系统(6)包括低真空泵(606)，真空规(602)、第一真空阀(603)、第一旁路(60A)和第二旁路(60B)；所述第一真空阀(603)设于所述波纹管(403)与所述高真空腔室(2)之间，分别与所述波纹管(403)和所述高真空腔室(2)密封连接，以在所述第一真空阀(603)、所述波纹管(403)、所述样品传输管(402)和所述样品传输杆(3)之间形成密封通道，所述第一真空阀(603)用于控制所述高真空腔室(2)与所述密封通道的连通和关闭；所述第一旁路(60A)一端连接于所述样品传输管(402)上，与所述密封通道连通，另一端与所述低真空泵(606)连接，用于对所述密封通道抽低真空；所述第二旁路(60B)一端连接于所述高真空腔室(2)侧壁，另一端与所述低真空泵
...

【专利技术属性】
技术研发人员：李硕果，季刚，孙飞，
申请(专利权)人：中国科学院生物物理研究所，
类型：新型
国别省市：