[发明专利]一种iPALM显微镜用手动超低温样品台

说明书

技术领域：

本发明涉及一种用于干涉式荧光染料光激活定位(iPALM)显微镜的低温生物样品定位装置。

背景技术：

生命科学是当前最重要的热点研究领域之一。生命奥秘的一个重要体现是纳米尺度的生物分子机器所具有的复杂结构及其神奇高效的生物学功能。研究物质的细微结构离不开显微镜，但是传统的光学成像显微镜受限于可见光波长，分辨率只有200纳米左右，只能观察到物质微米和亚微米尺度结构。电子显微镜由于电子流波长短且可变而具有很高的放大倍数，理想状态下可以观测到原子的排列组合情况，或者说分辨率可达亚纳米水平。但是电子显微镜面对未知物难以识别微纳结构的属性，而且用于分辨率稍低的几纳米至几十纳米结构观测成像质量也不尽人意，这方面扫描电子显微镜稍优于透射电子显微镜。为了填补物质纳米尺度结构观测技术的空白，近年来国际上出现了数种借助荧光探针标记待测物的超高分辨显微成像技术，如荧光染料光激活定位显微镜PALM，干涉式染料光激活定位显微镜iPALM，全内反射荧光显微镜TIRFM，随机光学重构荧光显微镜STORM等，它们所具有的高分辨率和荧光探针标记识别功能为系统和深入研究生命科学现象提供了强有力的工具。其中iPALM显微镜因为同时具有分辨率高和能够三维定位的优点，得到特别的关注，近期呈现出与电子显微成像技术整合联用的趋势。

但是iPALM显微镜与低温电子显微镜联用观测生物样品面临一个巨大技术问题，就是没有合适的商品化低温生物样品台。满足要求的样品台应具备以下功能：一是能够使样品温度维持在-150℃以下；二是能够直接使用载有生物样品的透射电镜铜网；三是能够将铜网安放在两个显微物镜中间不足4毫米的间隙且与镜头保持不小于0.5毫米距离；四是能够对样品位置进行XY方向进行微米级调节。目前，商品化的用于PALM显微镜的低温样品台和常温样品台都是单物镜的，不能用于iPALM。

发明内容：

本发明要解决的关键问题是将载有低温生物样品的电镜铜网置于两个显微物镜的间隙并使其温度保持在-150℃以下，并且可以对样品位置进行XY方向微米级调控。为解决上述技术问题，本发明采用液氮冷却铜制冷芯及其上面的样品杆和生物样品，冷芯与液氮池整合在一起，可以从外部灌入液氮，采用抽真空及隔热材料阻断外界热量的传入控制和稳定温度；采用低导热性材料制造微型XY位移台，样品杆固定其上，通过两个外部微分头实现精细调节，微分头杆与真空腔之间通过磁流体密封；为解决显微物镜伸入真空腔对真空的影响问题，也采用磁流体密封，在保证密封的同时又不影响物镜的轴向移动和转动。

附图说明：

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。

图1是手动超低温样品台纵向剖面图。

图2是手动超低温样品台横向剖面图。

图3是基板结构示意图。

图4是冷芯立体结构示意图。

图5是大磁封纵向剖面图。

图6是X导轨立体结构示意图。

图7是压条立体结构示意图。

图8是样品杆立体结构剖面图。

图9是中板结构示意图。

图10是顶板结构示意图。

图11是Y导轨立体结构示意图。

图12是位移调节器纵向剖面图。

具体实施方式：

附图1和附图2所示手动超低温样品台包括真空腔1、基板2、支架3、隔热套4、密封塞5、液氮管6、盖板7、冷芯8、大磁封9、物镜10、Y调节杆11、X导轨12、压条13、样品杆14、真空塞15、X调节杆16、中板17、顶板18、滚珠19、物镜20、大磁封21、盖板22、隔热腿23、Y滑块24、Y导轨25、小磁封罩26、压条27、压杆28、X滑块29、小磁封罩30、Y微分头31、X微分头32、压杆33、导磁圈34、磁铁35、导磁圈36、固定圈37、磁铁38、导磁圈39、螺钉40、挡圈41、导磁圈42、铜网43、磁圈44和小磁圈45组成。

真空腔1由金属或非金属制成，呈方桶状，上下沿均有螺纹孔用于盖板7和盖板22的装配。优选地，真空腔1采用硬铝加工，抛光后氧化处理。

基板2由金属制成，详细结构如附图3所示，小孔为安装孔，中央大孔物镜20穿过，右侧上表面有两道平行V形槽，以与中板17、顶板18和滚珠19共同组成XY位移台。

支架3由低导热率非金属制成，优选地，采用细孔泡沫陶瓷，圆锥形结构，与冷芯8接触面积小于1平方毫米。

隔热套4由金属或非金属制成，安装在真空腔1上，用于导出液氮管6，呈圆筒状。