在图案化衬底上执行结构化照明显微术制造技术

一种结构化照明显微术(SIM)系统包括：光源；光结构化部件，该光结构化部件为来自所述光源的光提供SIM图案，用于在具有衬底图案的衬底处执行样品的照明，其中所述SIM图案的间距基于所述衬底图案的特性；以及图像传感器，该图像传感器用于检测所述样品响应于所述照明而生成的发射。明而生成的发射。明而生成的发射。

【技术实现步骤摘要】
在图案化衬底上执行结构化照明显微术
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2021年3月19日提交的题为“PERFORMING STRUCTURED ILLUMINATION MICROSCOPY ON A PATTERNED SUBSTRATE,”的美国临时申请号63/200,639的优先权，其内容通过引用并入本文。


[0003]本申请涉及在图案化衬底上执行结构化照明显微术。

技术介绍

[0004]结构化照明显微术(structured illumination microscopy(SIM))已用于增加从样品获得的图像的分辨率。SIM利用具有不同条纹图案(pattern)的样品的若干图像，使得样品上的不同位置暴露于一定范围的照明强度。在一些情况下，可以通过以单独的角度围绕光轴旋转图案取向来重复该过程。捕获的图像可以被组装成具有扩展的空间频率带宽的单个图像，其可以被重新变换到真实空间中以生成具有比由常规显微镜捕获的图像更高的分辨率的图像。现有的SIM方法可能具有增加系统的复杂性、尺寸、制造成本和/或操作成本的一个或多个特性。

技术实现思路

[0005]在第一方面，一种结构化照明显微术(SIM)系统包括：光源；光结构化部件，该光结构化部件用于为来自所述光源的光提供SIM图案，用于在具有衬底图案的衬底处执行样品的照明，其中所述SIM图案的间距(pitch)基于所述衬底图案的特性；以及图像传感器，该图像传感器用于检测所述样品响应于所述照明而生成的发射。
[0006]实施方式可以包括以下特征中的任何一个或全部。衬底图案包括周期性图案，并且SIM图案的间距基于周期性图案的间距。SIM图案的间距大于周期性图案的间距。SIM图案的间距在周期性图案的间距的约1.5倍和约2倍之间。光结构化部件包括用于生成SIM图案的光栅，该光栅对应于周期性图案的间距。衬底图案包括在衬底处形成的纳米阱(nanowell)。衬底图案包括纳米阱以正方形阵列布置。正方形阵列具有以线性行和线性列布置的纳米阱，其中线性行基本上垂直于线性列。第一线性行或线性列被SIM图案照明，其中第二线性行或线性列与第一线性行或线性列平行并相邻，并且其中当第一线性行或线性列被SIM图案照明时，第二线性行或线性列不被SIM图案照明。光源包括激光器或发光二极管中的至少一种。所述样品包括生物材料，并且其中所述图像传感器用于感测由所述样品响应于所述照明而发射的荧光。SIM系统被配置为围绕光轴将SIM图案旋转到调制角，其中，在SIM图案的每个调制角处执行照明中的至少一个照明。所述衬底图案是周期性图案，并且其中所述SIM系统被配置为向所述SIM图案的每个调制角提供偏移以形成偏移调制角，所述偏移调制角都不对应于所述周期性图案的对称轴的角度，其中在所述SIM图案的每个偏移调制角处执行所述照明中的至少一个照明。衬底图案包括随机图案，并且其中SIM图案的间
距基于与随机图案相关的分辨率。SIM图案的间距与涉及随机图案的分辨率大约是相同的数量级。
[0007]在第二方面，一种方法包括：配置结构化照明显微术(SIM)系统，用于在具有衬底图案的衬底处执行样品的照明；基于所述衬底图案的特性选择所述SIM系统的SIM图案的间距；利用所述SIM图案在所述衬底处执行对所述样品的照明；以及检测所述样品响应于所述照明而生成的发射。
[0008]实施方式可以包括以下特征中的任何一个或全部。衬底图案包括周期性图案。基于周期性图案的间距来选择SIM图案的间距。选择所述SIM图案的间距包括配置具有用于生成所述SIM图案的光栅的所述SIM系统，所述光栅对应于所述周期性图案的间距。所述光栅具有介于所述周期性图案的间距的约1.5倍和约2倍之间的间距。所述样品包括生物材料，并且其中检测所述发射包括检测由所述样品响应于所述照明而发射的荧光。
[0009]在第三方面，一种结构化照明显微术(SIM)系统包括：光源；光结构化部件，该光结构化部件为来自光源的光提供SIM图案，用于在具有周期性图案的衬底上执行样品的照明，所述光结构化部件被配置为用于将所述SIM图案围绕光轴旋转成调制角，并且用于提供对所述SIM系统的每个所述调制角的偏移以形成偏移调制角，所述偏移调制角都不对应于所述周期性图案的对称轴的角度；以及图像传感器，用于检测所述样品响应于所述照明而生成的发射。
[0010]实施方式可以包括以下特征中的任何一个或全部。提供偏移使得偏移调制角中的每一个小于对应的调制角。提供偏移使得偏移调制角中的每一个大于对应的调制角。该偏移约为10
‑
30度。该偏移约为20度。所述调制角中的一个调制角为约45度，并且其中对应于所述调制角中的一个调制角的偏移调制角为约25度。周期性图案包括形成在衬底处的纳米阱。周期性图案包括纳米阱以正方形阵列布置。正方形阵列具有以线性行和线性列布置的纳米阱，其中线性行基本上垂直于线性列。第一纳米阱被SIM图案照明，其中第二纳米阱与第一纳米阱相邻，并且其中当第一纳米阱被SIM图案照明时，第二纳米阱不被SIM图案照明。光源包括激光器或发光二极管中的至少一种。SIM图案的间距基于周期性图案的间距。SIM图案的间距在周期性图案的间距的约1.5倍和约2倍之间。
[0011]在第四方面，一种方法包括：配置结构化照明显微术(SIM)系统，用于将SIM图案围绕光轴旋转成调制角，所述SIM系统被配置为用于在具有周期性图案的衬底处执行样品的照明；向所述SIM系统的每个调制角提供偏移以形成偏移调制角，所述偏移调制角都不对应于所述周期性图案的对称轴的角度；以所述偏移调制角利用所述SIM图案在所述衬底处执行对所述样品的照明；以及检测所述样品响应于所述照明而产生的发射。
附图说明
[0012]本专利或申请文件包含至少一幅彩色附图。具有彩色附图的本专利或专利申请公开的副本将在请求并支付必要费用后由专利局提供。
[0013]图1是可以促进结构化照明显微术(SIM)的示例系统的示意图，并且其中相位(phase)选择器放置在反射部件之后；
[0014]图2示出了SIM图案的示例；
[0015]图3示出了具有周期性图案的衬底的示例；
[0016]图4示出了图2的SIM图案和图3的衬底的组合的示例；
[0017]图5示出了SIM图案和图3的衬底的组合的示例，其中已经基于衬底的周期性图案的间距来选择SIM图案的间距；
[0018]图6示出了具有SIM图案间距对测序误差的影响的示例的图；
[0019]图7示出了使用SIM图案将SIM条纹的激发照明光投射到图3的衬底上的示例，其中SIM图案的调制角已经相对于衬底的周期性图案的角度偏移；
[0020]图8A
‑
8C示出了向SIM图案的调制角提供偏移以形成偏移调制角的示例；
[0021]图9A
‑
9B示出了在没有(图9A)和具有(图9B)调制角偏移的情况下捕获的图像的示例；
[0022]图10A
‑本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种结构化照明显微术系统，包括：光源；光结构化部件，该光结构化部件为来自所述光源的光提供结构化照明显微术图案，用于在具有衬底图案的衬底处执行样品的照明，其中所述结构化照明显微术图案的间距基于所述衬底图案的特性；和图像传感器，该图像传感器检测所述样品响应于所述照明而生成的发射。2.根据权利要求1所述的结构化照明显微术系统，其中，所述衬底图案包括周期性图案，并且其中，所述结构化照明显微术图案的间距基于所述周期性图案的间距。3.根据权利要求2所述的结构化照明显微术系统，其中，所述结构化照明显微术图案的间距大于所述周期性图案的间距。4.根据权利要求3所述的结构化照明显微术系统，其中，所述结构化照明显微术图案的间距在所述周期性图案的间距的约1.5倍和约2倍之间。5.根据权利要求2
‑
4中任一项所述的结构化照明显微术系统，其中，所述光结构化部件包括用于生成所述结构化照明显微术图案的光栅，该光栅对应于所述周期性图案的间距。6.根据任一前述权利要求所述的结构化照明显微术系统，其中，所述衬底图案包括形成在所述衬底处的纳米阱。7.根据权利要求6所述的结构化照明显微术系统，其中，所述衬底图案包括所述纳米阱以正方形阵列布置。8.根据权利要求7所述的结构化照明显微术系统，其中，所述正方形阵列具有以线性行和线性列布置的纳米阱，其中所述线性行基本上垂直于所述线性列。9.根据权利要求8所述的结构化照明显微术系统，其中，第一线性行或线性列被所述结构化照明显微术图案照明，其中，第二线性行或线性列与所述第一线性行或线性列平行且相邻，并且其中，当第一线性行或线性列被所述结构化照明显微术图案照明时，第二线性行或线性列不被所述结构化照明显微术图案照明。10.根据任一前述权利要求中所述的结构化照明显微术系统，其中，所述光源包括激光器或发光二极管中的至少一个。11.根据任一前述权利要求中所述的结构化照明显微术系统，其中，所述样品包括生物材料，并且其中，图像传感器用于感测由所述样品响应于所述照明而发射的荧光。12.根据任一前述权利要求中所述的结构化照明显微术系统，其中，所述结构化照明显微术系统被配置为将所述结构化照明显微术图案围绕光轴旋转到调制角，其中，在所述结构化照明显微术图案的每个调制角处执行所述照明中的至少一个。13.根据权利要求12所述的结构化照明显微术系统，其中，所述衬底图案是周期性图案，并且其中，所述结构化照明显微术系统被配置为向所述结构化照明显微术图案的每个调制角提供偏移以形成偏移调制角，所述偏移调制角都不对应于所述周期性图案的对称轴的角度，其中，所述照明中的至少一个是在所述结构化照明显微术图案的每个偏移调制角处执行的。14.根据权利要求1、6或10
‑
12中任一项所述的结构化照明显微术系统，其中，所述衬底图案包括随机图案，并且其中，所述结构化照明显微术图案的间距基于与所述随机图案相关的分辨率。
15.根据权利要求14所述的结构化照明显微术系统，其中，所述结构化照明显微术图案的间距与和所述随机图案相关的分辨率大约是相同的数量级。16.一种方法，包括：配置一结构化照明显微术系统，用于在具有衬底图案的衬底处执行样品的照明；基于所述衬底图案的特性选择所述结构化照明显微术系统的结构化照明显微术图案的间距；利用所述结构化照明显微术图案在所述衬底处执行对所述样品的照明；和检测所述样品响应于所述照明而生成的发射。17.根据权利要求16所述的方法，其中，所述衬底图案包括周期性图案。18.根据权利要求17所述的方法，其中，所述结构化照明显微术图案的间距是基于所述周期性图案...

【专利技术属性】
技术研发人员：任洪吉，J穆恩，
申请(专利权)人：亿明达股份有限公司，
类型：发明
国别省市：