【技术实现步骤摘要】
本技术涉及光学显微成像，尤其涉及的是一种任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统。
技术介绍
1、光学显微镜能在纳米尺度上对细胞进行实时、无损、非接触性的观察，是生命科学和生物医学领域最基本和最重要的研究工具之一。基于结构光照明显微的超分辨方案由于成像速度快、且对荧光探针和激发光能量密度均无特殊要求，在活细胞超分辨成像应用中具有天然优势。在结构光照明显微超分辨成像的发展历程中，最早出现的是利用余弦条纹结构光照明样品实现超分辨成像的技术，称为sim(structured illuminationmicroscopy)，它相比普通宽场成像能够实现两倍的分辨率提升。但这种照明机制下的激发光能量密度较低，无法穿透样品表面，因此成像深度差，无法对较厚的样品进行三维成像。
2、随后出现的图像扫描显微技术(image scanning microscopy，ism)结合了传统共聚焦显微技术，在保持了sim分辨率提升效果的同时提高了层析能力，能够获得更大的成像深度，但ism单点扫描的方式严重制约了成像速度。在此基础上，又出现了多焦点结构光照明显微成像技术(multifocal structured illumination microscopy，msim)，通过并行激发多焦点扫描样品很好地提高了ism的成像速度，但是msim在对厚样品成像时，样品的散射和离焦背景对成像结果有较大影响。双光子显微技术具有良好的光学层析能力和大深度成像优势，结合了双光子激发荧光的双光子多焦点结构光照明显微镜(2p-msim)成像性能得到进一步提升，减少了样
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，旨在解决现有技术中三维超分辨成像技术中存在的成像深度和三维成像速度互相制约的问题。
2、为了实现上述目的，本技术提供一种任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，包括：
3、按照光路方向依次设置的激光器、激光预处理装置、声光偏转器、扩束透镜、可调声学梯度透镜、荧光信号预处理装置和显微物镜，以及探测装置、图像探测器和数据采集卡，其中，
4、所述激光器用于发射脉冲激光；
5、所述激光预处理装置用于调节从所述激光器发射的脉冲激光的参数；
6、所述声光偏转器位于显微物镜后焦面的共轭面处，用于基于自身的声波频率，调整射出的脉冲激光扫描样本感兴趣区域的横向位置；
7、所述扩束透镜用于对射入的脉冲激光进行扩束；
8、所述可调声学梯度透镜位于显微物镜后焦面的共轭面处，用于基于加载在自身的声波频率，调整射出的脉冲激光扫描样本感兴趣区域的轴向位置；
9、所述显微物镜用于收集点激发生成的样品感兴趣区域的荧光信号；
10、所述荧光信号预处理装置用于调节所述荧光信号的参数；
11、所述探测装置用于将所述荧光信号预处理装置输出的预处理后的所述荧光信号聚焦于所述图像探测器的探测面上；
12、所述数据采集卡分别与所述声光偏转器、所述可调声学梯度透镜以及所述图像探测器连接，用于发出改变加载在所述声光偏转器上的声波频率的数字信号，发出改变加载在所述可调声学梯度透镜上的声波频率的数字信号，以及发出改变所述图像探测器的曝光频率的模拟信号。
13、可选的，所述探测装置设置于所述可调声学梯度透镜和所述图像探测器之间，且所述荧光信号预处理装置与所述探测装置之间的距离和所述荧光信号在所述图像探测器上呈现的预设的光斑大小相匹配。
14、可选的，所述荧光信号预处理装置包括：扫描透镜和管镜，其中，
15、所述管镜的后焦面与所述显微物镜的后焦面重合；
16、所述扫描透镜位于所述可调声学梯度透镜与所述管镜的前焦面之间，以使所述扫描透镜分别与所述扩束透镜和所述管镜共焦，且所述管镜与所述扫描透镜的焦距之比和所述显微物镜的通光孔径相匹配。
17、可选的，所述探测装置由二向色镜和成像透镜组成，其中，
18、所述二向色镜设置于所述扩束透镜和所述可调声学梯度透镜之间，用于将所述荧光信号反射进入所述成像透镜；
19、所述成像透镜设置于所述二向色镜与所述图像探测器之间，用于将接收到的所述荧光信号聚焦于所述图像探测器的探测面上。
20、可选的，所述扫描透镜和所述成像透镜共焦，且所述扫描透镜与所述成像透镜的焦距之比和射入所述图像探测器的预设的光斑大小相匹配。
21、可选的，所述扩束透镜包括第一扩束透镜和第二扩束透镜，所述第一扩束透镜设置于所述声光偏转器和所述第二扩束透镜之间，以使所述第一扩束透镜和所述第二扩束透镜共焦，且所述第一扩束透镜与所述第二扩束透镜的焦距之比和所述可调声学梯度透镜的通光孔径相匹配。
22、可选的，所述激光预处理装置包括：光隔离器，所述光隔离器用于将从所述激光器产生的脉冲激光沿光路方向传输。
23、可选的，所述激光预处理装置还包括：光束衰减器和扩束器，其中，
24、所述光束衰减器设置在所述光隔离器的出射方向上；
25、所述扩束器设置在所述光束衰减器的出射方向上。
26、可选的，所述激光预处理装置还包括：色散补偿棱镜与反射镜，其中，
27、所述色散补偿棱镜设置在所述扩束器的出射方向上，用于对扩束整形后的脉冲激光进行色散预补偿；
28、所述反射镜位于所述色散补偿棱镜一侧，用于将色散预补偿后的激光脉冲反射至所述声光偏转器。
29、可选的，所述声光偏转器包括第一声光偏转器和第二声光偏转器，所述第一声光偏转器和所述第二声光偏转器均位于显微物镜后焦面的共轭面处，且二者射出的脉冲激光偏转方向正交。
30、与现有技术相比，本方案的有益效果如下：
31、本技术的系统基于样品的宽场图像，选择一个或多个感兴趣区域，通过对声光偏转器的声波频率进行调控，能够快速改变其出射光束的偏转方向，从而改变脉冲激光会聚在样品上的横向位置，并通过改变加载在可调声学梯度透镜上的声波频率，以快速改变其焦距，从而改变激光会聚在样品中的轴向位置，从而产生相应曲面的三维点阵；并且将声光偏转器设置于显微物镜后焦面的共轭面处，以保证沿各个方向偏转的光束均能进入显微物镜到达样品面；同时，将可调声学梯度透镜设置于显微物镜后焦面的共轭面上，以保证其与显微物镜组成的复合透镜组在焦距不变的前提下主平面位置随着可调声学梯度透镜焦距的改变而改变，从而保证在轴向扫描过程中激发光斑的横向扫描间距和荧光光斑的放大倍率均保持不变，以提高样品的荧光信号在图像探测器上形成的对应于感兴趣曲面的三维点阵图像的质量。本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，包括：按照光路方向依次设置的激光器、激光预处理装置、声光偏转器、扩束透镜、可调声学梯度透镜、荧光信号预处理装置和显微物镜，以及探测装置、图像探测器和数据采集卡，其中，
2.根据权利要求1所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述探测装置设置于所述可调声学梯度透镜和所述图像探测器之间，且所述荧光信号预处理装置与所述探测装置之间的距离和所述荧光信号在所述图像探测器上呈现的预设的光斑大小相匹配。
3.根据权利要求1所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述荧光信号预处理装置包括：扫描透镜和管镜，其中，
4.根据权利要求3所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述探测装置由二向色镜和成像透镜组成，其中，
5.根据权利要求4所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述扫描透镜和所述成像透镜共焦，且所述扫描透镜与所述成像透镜的焦距之比和射入所述图像探测器的预设的光斑大小相匹配。
6.根据权利要求1
7.根据权利要求1所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述激光预处理装置包括：光隔离器，所述光隔离器用于将从所述激光器产生的脉冲激光沿光路方向传输。
8.根据权利要求7所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述激光预处理装置还包括：光束衰减器和扩束器，其中，
9.根据权利要求8所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述激光预处理装置还包括：色散补偿棱镜与反射镜，其中，
10.根据权利要求1所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述声光偏转器包括第一声光偏转器和第二声光偏转器，所述第一声光偏转器和所述第二声光偏转器均位于显微物镜后焦面的共轭面处，且二者射出的脉冲激光偏转方向正交。
...【技术特征摘要】
1.一种任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，包括：按照光路方向依次设置的激光器、激光预处理装置、声光偏转器、扩束透镜、可调声学梯度透镜、荧光信号预处理装置和显微物镜，以及探测装置、图像探测器和数据采集卡，其中，
2.根据权利要求1所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述探测装置设置于所述可调声学梯度透镜和所述图像探测器之间，且所述荧光信号预处理装置与所述探测装置之间的距离和所述荧光信号在所述图像探测器上呈现的预设的光斑大小相匹配。
3.根据权利要求1所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述荧光信号预处理装置包括：扫描透镜和管镜，其中，
4.根据权利要求3所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述探测装置由二向色镜和成像透镜组成，其中，
5.根据权利要求4所述的任意曲面三维寻址扫描超分辨显微成像系统，其特征在于，所述扫描透镜和所述成像透镜共焦，且所述扫描透镜与所述成像透镜的焦距之比和射入所述图像探测器的预设的光斑大小相匹配。
6.根据权利要求1所述的任...
【专利技术属性】
技术研发人员：林丹樱，陈铎，董祖福，于斌，屈军乐，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：新型
国别省市：
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