[实用新型]倒置式数字全息显微镜

说明书

技术领域

本实用新型公开了一种倒置式数字全息显微镜，属于数字全息术技术领域，可用于三维实时形貌测量，生物细胞成像。

背景技术

近年来生物医学的发展，推动了在生物细胞尺度上观测技术的发展。传统的光学显微镜，不能测量生物细胞的三维形貌；而共焦显微镜虽然分辨率较高，但由于要对生物样品做标定，会对其产生影响，不利于无损观测的需要。数字全息作为一种显微成像技术，其无损、实时、可获得定量相位分布的特点恰好是其在生物样品成像上的优势。活体生物细胞一般为透明结构，因此其相位图像方能提供更多独特的信息。不同于已有的相衬成像方法，数字全息技术不需要对活体生物样品进行标记、固定等处理就可获得观察对象定量的振幅和相位分布，从而实现对透明生物样品的成像并进行定量分析。数字全息技术还可以实现对生物样品形态的动态监测，继而可能用于获取细胞动态特性、细胞间的相互作用以及细胞对药物的反应等信息，期望为早期医学诊断和药物设计等提供一定的分析评价依据。瑞士的Lyncee Tec公司是唯一的数字全息显微镜生产厂家，但其数字全息显微镜采用正立结构，由于显微物镜有限的工作距离，特别是高倍率显微物镜的很短的工作距离，无法对在培养皿或培养液底部生长的样品做实时高分辨率观测；由于现有的显微镜系统是由空间光路构成，整体大而重，引入光纤耦合系统可以有效减小显微镜的体积和重量，并且可以减小激光器的轻微震动对测量系统精度产生的影响

实用新型内容

为了解决数字全息显微镜体积和重量大，并且采取正立结构无法观察培养皿内活体细胞的技术问题，本实用新型提出了一种倒置式数字全息显微镜。

本实用新型采用如下技术方案：激光器5的前方安置有光纤耦合器4，光纤耦合器4通过光纤与光纤分束器3相连，光纤分束器3接出两路光纤分别连接有光纤准直器1和光纤准直器6，光纤准直器1下方置有用于盛放样品13的样品台11，样品台11连接在12.二维平移台上，样品台11下方置有安装在一维平移台10上的显微物镜9，显微物镜9与光纤准直器6对准合束晶体8的两个相垂直的侧面。合束晶体8下方置有CCD相机7。CCD7与计算机14相连。

激光器5出射的光经过光纤耦合器4耦合进光纤，并被光纤分束器3分成两路：第一路是物光，通过一个光纤准直器1将光纤出射的发散球面光波准直成平行光，平行光竖直向下照射在水平放置的样品13上，穿过样品台11，显微物镜9，并通过合束棱镜8后照射在CCD相机7上；另一路是参考光，通过光纤准直器6整形成平行光，水平照射在合束棱镜8上，反射后与物光波干涉形成全息图被CCD相机7.记录；上述两路光有夹角。

上述的物光经光纤准直器1准直成的平行光的直径为5mm。

上述的参考光经过光纤准直器6准直成的平行光直径为2cm。

本实用新型可以取得如下有益效果：

该套实用新型可以对培养皿底部贴壁生长的活体细胞做长时间高分辨率观测，而不需要将活细胞脱离其培养环境放在特制容器中观察。

系统集成度高，体积小，光学部件比常用系统少，并且由于采用光纤连接使激光器可以任意安装在系统其他部位，避免了激光器轻微震动对系统精度的影响。

附图说明

图1倒置式数字全息显微镜的结构原理图；

图2CCD相机采到的全息图

图3全息图的局部放大图

图4实施例中样品经过倒置式数字全息显微镜后在电脑里所生成的三维显示图；

图5实施例中样品经过倒置式数字全息显微镜后在电脑里所生成的灰度显示图；

图中：1、6、光纤准直器，2、光纤，3、光纤分束器，4、光纤耦合器，5、激光器，7、CCD相机，8、合束晶体，9显微物镜，10、一维平移台，11样品台，12二维平移台，13、样品，14、计算机。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对于本实用新型做进一步的说明：

本实施例的布置方式如图1所示：

激光器5的前方安置有光纤耦合器4，光纤耦合器4通过光纤与光纤分束器3相连，光纤分束器3接出两路光纤分别连接有光纤准直器1和光纤准直器6，光纤准直器1下方置有用于盛放样品11的样品台10，样品台10下方置有显微物镜9，显微物镜9与光纤准直器6对准合束晶体8的两个相垂直的侧面。合束晶体8下方置有CCD相机7。