【技术实现步骤摘要】
本申请涉及光学显微物镜，特别涉及一种超分辨成像系统及成像方法。
技术介绍
1、光学成像技术在人们对自然界开展深入的科学研究和发现时，发挥着重要的作用。长久以来，光学显微镜是使用最多、最便捷的成像系统。然而，受光的衍射极限限制，传统光学显微镜的分辨率只能到波长的一半左右，这导致其无法识别衍射极限尺度以下的物体。随着科学技术的发展和人们在微/纳观领域研究的持续推进，研究对象的尺度从微米量级的细胞逐渐向纳米尺度的亚细胞结构和单个生物大分子内的结构演进，这对显微成像系统的分辨能力提出了更高的要求。在此背景下，能够突破衍射极限限制而实现超分辨成像的技术成为广受关注的研究热点，发展了包括受激发射损耗、结构光照明、光敏定位显微、随机光学重构、膨胀显微、超材料完美透镜、微球辅助显微等一系列的超分辨成像技术，其中微球辅助显微是非标记、易集成、低成本和简单易行的一种超分辨成像方法。
2、与本专利技术最相近似的实现方案有：(一)专利：cn109643010a，一种物镜的附件，包括物镜外壳定位盖、盖上的支撑板、支撑板上的黏附层、微球透镜，可将微球透镜定位在物镜和样品中间，用于实现超分辨成像。(二)洛桑联邦理工学院微系统实验室的gergelyhuszka等人利用固定在支架上的钛酸钡微球进行扫描的超分辨成像(g.huszka,h.yang,and m.a.m.gijs,
3、“microsphere-based super-resolution scanning optical microscope,”opt.express25,1
4、现有的基于微球的超分辨成像技术，将微球与水/油浸物镜集成一体在使用时无法避免在样品上添加水/油，会对样品产生影响；使用金属接杆与金属框集成微球与物镜，这一类方法复杂度高，不易操作，并且制作难度大；通过玻璃圆盘和聚合物直接将微球固定在物镜前端的方法，这一方法会导致组装好以后就无法再对微球与物镜之间的相对距离进行调控；另外，将沉积有微球的聚合物薄膜直接粘接到塑料套筒上，并将套筒套接到物镜上，这种方式需要微球与聚合物薄膜整体来对样品成像，不仅会因薄膜表面粗糙度造成微球-薄膜无法位于有效成像范围内，系统的分辨能力也可能受更低折射率的聚合物薄膜限制，且固定套接的套筒其可灵活调整的性能较差。
技术实现思路
1、鉴于此，有必要针对现有技术成像效果差的缺陷提供一种可实现对亚衍射极限尺度物体实时、快速、无标记的超分辨成像系统及超分辨成像方法。
2、为解决上述问题，本申请采用下述技术方案：
3、本申请目的之一，提供了一种超分辨成像系统，包括：套筒(1)、微球透镜组件(2)、载物台(3)、镜座(4)、镜臂(7)、电荷耦合元件(8)、计算机(9)、目镜(10)、观察头(11)、转换器(12)及物镜(15)；所述微球透镜组件(2)固定于所述套筒(1)上，所述微球透镜组件(2)包括玻璃片、位于所述玻璃片的中心位置的平凸透镜及位于所述平凸透镜顶端的微球，所述微球与所述平凸透镜之间为透明聚合物，所述镜座(4)与所述镜臂(7)固定连接，所述镜臂(7)上固定连接有所述观察头(11)，所述观察头(11)上固定连接有所述电荷耦合元件(8)及目镜(10)，所述电荷耦合元件(8)与所述计算机(9)电性连接，所述镜臂(7)上还连接有所述转换器(12)，所述转换器(12)固定有若干所述物镜(15)，所述物镜(15)固定有所述套筒以形成超分辨物镜，所述镜臂(7)上还固定连接有所述载物台(3)，所述载物台(3)的上方安装有样品(16)。
4、在其中一些实施例中，所述套筒(1)包括固定部分及旋转部分，所述固定部分嵌套固定于所述物镜(15)上，所述旋转部分套设于所述固定部分上且可绕所述固定部分旋转，所述旋转部分包括空心圆柱与所述空心圆柱固定连接的圆环，所述空心圆柱内壁设置有螺纹，通过旋转所述螺纹可调节所述旋转部分沿所述固定部分上下移动，所述微球透镜组件(2)的玻璃片固定到所述圆环上。
5、在其中一些实施例中，所述旋转部分还包括支撑柱，所述支撑柱固定连接所述圆环及所述空心圆柱。
6、在其中一些实施例中，所述套筒的材质可用可3d打印的铁氟龙或树脂或尼龙材料、或者是可机械加工的不锈钢或金属合金材料。
7、在其中一些实施例中，所述微球包括半球、球缺、球盖、变形微球，所述微球的尺寸为5微米到35微米。
8、在其中一些实施例中，所述微球的材料为选用高折射率的材料，所述高折射率材料包括钛酸钡玻璃、硫系玻璃或碲酸盐玻璃。
9、在其中一些实施例中，所述透明聚合物包括聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯或紫外固化胶。
10、在其中一些实施例中，所述镜臂(7)上还设置有粗调旋钮(5)及细调旋钮(6)。
11、在其中一些实施例中，所述载物台(3)的下方还设置有纵向移动手轮(13)及横向移动手轮(14)。
12、本申请目的之二，提供了一种所述的超分辨成像系统的成像方法，包括下述步骤：
13、将所述微球透镜组件(2)固定于所述套筒(1)上，所述微球透镜组件(2)包括玻璃片、位于所述玻璃片的中心位置的平凸透镜及位于所述平凸透镜顶端的微球，所述微球与所述平凸透镜之间为透明本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种超分辨成像系统，其特征在于，包括：套筒(1)、微球透镜组件(2)、载物台(3)、镜座(4)、镜臂(7)、电荷耦合元件(8)、计算机(9)、目镜(10)、观察头(11)、转换器(12)及物镜(15)；所述微球透镜组件(2)固定于所述套筒(1)上，所述微球透镜组件(2)包括玻璃片、位于所述玻璃片的中心位置的平凸透镜及位于所述平凸透镜顶端的微球，所述微球与所述平凸透镜之间为透明聚合物，所述镜座(4)与所述镜臂(7)固定连接，所述镜臂(7)上固定连接有所述观察头(11)，所述观察头(11)上固定连接有所述电荷耦合元件(8)及目镜(10)，所述电荷耦合元件(8)与所述计算机(9)电性连接，所述镜臂(7)上还连接有所述转换器(12)，所述转换器(12)固定有若干所述物镜(15)，所述物镜(15)固定有所述套筒以形成超分辨物镜，所述镜臂(7)上还固定连接有所述载物台(3)，所述载物台(3)的上方安装有样品(16)。
2.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述套筒(1)包括固定部分及旋转部分，所述固定部分嵌套固定于所述物镜(15)上，所述旋转部分套设于所述固定部分
3.如权利要求2所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述旋转部分还包括支撑柱，所述支撑柱固定连接所述圆环及所述空心圆柱。
4.如权利要求2所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述套筒的材质可用可3D打印的铁氟龙或树脂或尼龙材料、或者是可机械加工的不锈钢或金属合金材料。
5.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述微球包括半球、球缺、球盖、变形微球，所述微球的尺寸为5微米到35微米。
6.如权利要求4所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述微球的材料为选用高折射率的材料，所述高折射率材料包括钛酸钡玻璃、硫系玻璃或碲酸盐玻璃。
7.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述透明聚合物包括聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯或紫外固化胶。
8.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述镜臂(7)上还设置有粗调旋钮(5)及细调旋钮(6)。
9.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述载物台(3)的下方还设置有纵向移动手轮(13)及横向移动手轮(14)。
10.一种如权利要求1所述的超分辨成像系统的成像方法，其特征在于，包括下述步骤：
11.如权利要求10所述的超分辨成像系统的成像方法，其特征在于，所述样品为特征尺寸低于衍射极限值的物体，所述样品包括蓝光光盘或多孔氧化铝。
...【技术特征摘要】
1.一种超分辨成像系统，其特征在于，包括：套筒(1)、微球透镜组件(2)、载物台(3)、镜座(4)、镜臂(7)、电荷耦合元件(8)、计算机(9)、目镜(10)、观察头(11)、转换器(12)及物镜(15)；所述微球透镜组件(2)固定于所述套筒(1)上，所述微球透镜组件(2)包括玻璃片、位于所述玻璃片的中心位置的平凸透镜及位于所述平凸透镜顶端的微球，所述微球与所述平凸透镜之间为透明聚合物，所述镜座(4)与所述镜臂(7)固定连接，所述镜臂(7)上固定连接有所述观察头(11)，所述观察头(11)上固定连接有所述电荷耦合元件(8)及目镜(10)，所述电荷耦合元件(8)与所述计算机(9)电性连接，所述镜臂(7)上还连接有所述转换器(12)，所述转换器(12)固定有若干所述物镜(15)，所述物镜(15)固定有所述套筒以形成超分辨物镜，所述镜臂(7)上还固定连接有所述载物台(3)，所述载物台(3)的上方安装有样品(16)。
2.如权利要求1所述的超分辨成像系统，其特征在于，所述套筒(1)包括固定部分及旋转部分，所述固定部分嵌套固定于所述物镜(15)上，所述旋转部分套设于所述固定部分上且可绕所述固定部分旋转，所述旋转部分包括空心圆柱与所述空心圆柱固定连接的圆环，所述空心圆柱内壁设置有螺纹，通过旋转所述螺纹可调节所述旋转部分沿所述固定部分上下移动，所述微球透镜组件(2)的玻璃片固定到所述圆环上。
【专利技术属性】
技术研发人员：顾国强，瞿驰野，余建，张翊，杨慧，
申请(专利权)人：中国科学院深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：
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