[发明专利]新型多角度多模式快速切换环状光学照明显微成像系统

权利要求书

1.新型多角度多模式快速切换环状光学照明显微成像系统，其特征在于包括激光器、单模光纤、准直透镜、扫描振镜、扫描透镜、第一场镜、聚焦镜、二色镜、TIRF显微物镜、样品台、滤波片、第二场镜、探测器；

单模光纤、准直透镜、扫描振镜依次位于激光器出射光束的光轴之上,扫描透镜、第一场镜、聚焦镜、二色镜依次位于经扫描振镜射出光束的光轴上；TIRF显微物镜、样品台依次位于二色镜反射光束光轴上，滤波片、第二场镜、探测器依次位于二色镜透射光束光轴上；所述样品台位于TIRF显微物镜的焦平面处，所述探测器的采集孔位于第二场镜的焦平面处；

激光器发射的准直激光光束，首先被导入单模光纤，从单模光纤射出的激光光束，经过准直透镜完成准直；经过准直后的光束入射到扫描振镜中进行光路偏折，之后入射到扫描透镜进行聚焦；由扫描透镜射出的光束经过第一场镜扩束之后，平行射出分别经聚焦镜和二色镜的聚焦和反射后，光束聚焦于TIRF显微物镜并投射于样品台上的待测样品之上；待测样品所发射的信号光被TIRF显微物镜收集，先通过二色镜透射后再依次经过滤波片滤去杂散光，其次经第二场镜聚焦，最终被探测器采集，探测器记录此时的探测到的光强信号。

2.如权利要求1所述的新型多角度多模式快速切换环状光学照明显微成像系统，其特征在于：

所述的光束聚焦于TIRF显微物镜并投射于样品台10的待测样品之上时，若入射光束的入射角θ大于临界角θ_c，则入射激光就会在样品接触面上发生全内反射，临界角θ_c计算公式如下：

θ_c＝sin^-1(n₁/n₃)

其中，n₁和n₃分别是光疏物质和光密物质的折射系数；

此时，在待测样品接触表面的另一侧会产生衰逝波，并随着离接触待测样品表面距离Z呈指数衰减；该衰逝场能够激发在表面附近的荧光基团同时也能避免更深处的荧光基团被激发；该无限宽光束的衰逝场强度的测量公式如下：

I(Z)＝I(O)e^-z/d      (2)

其中，

d=λ04π(n32sin2θ-n12)-1/2---(3)]]>

λ₀是入射光束在真空中的波长；深度d不依赖于入射光的偏振并随着入射角θ增加而减小；被衰逝场激发的荧光基团所发出的荧光经过二色镜、滤镜和透镜之后就能被探测器所检测到。

3.如权利要求1所述的新型多角度多模式快速切换环状光学照明显微成像系统，其特征在于：

所述的显微物镜为TIRF型显微物镜，其数值孔径NA＝1.45，探测器为CCD相机，能够进行信号采集。

4.如权利要求1所述的新型多角度多模式快速切换环状光学照明显微成像系统，其特征在于：

所述的用于改变光束偏折方向的扫描振镜能够通过控制器调控其上所加载电压，改变样品表面照明光束入射角的大小，从而实现多角度TIRF；也能够通过控制器的调控实现环状TIRF照明；在环状TIRF情况下控制器对扫描振镜控制使得入射光环绕一圈时间恰好等于探测器的曝光时间，从而达到探测与扫描的时间上同步。