[发明专利]正倒置一体化显微光子学系统

说明书

技术领域

本发明涉及光学成像领域，尤其涉及一种在倒置显微镜上面设计、加工正置显微镜的方法、装置和系统。

背景技术

微纳米技术是近年来飞速发展的高新技术领域，美、日、欧等发达国家及我国都将微纳米技术列入二十一世纪国家科技发展战略中优先发展的前沿技术领域。显微镜技术是微纳米领域非常重要的研究观测手段，它利用不同的成像原理，把人眼所不能分辨的微小物体放大成像，供人们提取微细结构的信息。依成像原理不同，显微镜有光学显微镜、电子显微镜、扫描探针显微镜等。其中，光学显微镜是最常见的一种，也是其他各类显微镜的基础，它利用光学成像原理，结构简单，不受微纳米样品的导电性(导体、半导体与绝缘体)、磁性(磁体与非磁体)等限制，在微纳米技术及其分支学科中的研究及应用极其广泛，对科学技术特别是微纳米相关技术的发展起到了重要的推动作用。

传统的光学显微镜有倒置和正置两种。正置显微镜结构简单，操作更方便，而且光路较短，成像质量较好，但是由于观察面要尽量平行于台面，所以对样品要求较高，制样通常要两面磨平；倒置显微镜的物镜在载物台下方，而照明系统在载物台上方，载物台上方有了更大的空间，方便观察，因此一经推出便广受好评，并逐步向多功能性发展，集普通光学显微镜与消相差、荧光、暗场、偏光等功能于一体，在诸多领域有广泛的应用。然而现有的商业显微镜市场中，无论是正置显微镜还是倒置显微镜，使用中都存在以下两个问题：

1)大视野与高分辨不可兼得。显微镜的放大倍数取决于目镜及物镜的乘积，通常目镜的放大倍数约为10x，物镜的倍数从5x到100x不等。为了在显微镜视野中观察到较大的范围，只能选取具有较低放大倍数的物镜；然而，低倍物镜对待测样本的放大倍数有限，无法得到样本的精细信息。而高分辨率的获得又只能观察到很小的范围。因此，大视野与高分辨是一对矛盾，两者很难同时兼顾。

2)无法检测光学信号的长距离传输。光学信号能够在介质中传播一定的距离，对于低维结构也如此。对一些特殊的结构，例如晶体，光学信号在其中传播的损耗率很低，因而能够传输很长的距离，往往超出单个镜头的视野。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供一种具有共轴、非共轴两种工作模式的正倒置一体化显微光子学成像系统和应用，由于具有共轴、非共轴两种工作模式，该系统和方法可满足大视野与高分辨兼备的需求，同时能够测量信号的长距离传输，弥补现有光学显微技术的不足。

本发明通过如下技术方案实现：

一种具有共轴、非共轴两种工作模式的正倒置一体化显微光子学成像系统，其特征在于，所述系统包括倒置显微镜和正置显微镜系统，该正置显微镜系统设置在倒置显微镜的上方，该正置显微镜系统包括三维调整机构和固定于该三维调整机构上的正置显微镜。

根据本发明，该三维调整机构包括一基座、基座顶端的平台和安装在平台上方的三维移动台。所述三维移动台可以在前后、左右、上下三个维度上移动。

根据本发明，所述三维移动台采用滚珠丝杠、滚珠导轨结构，分别实现前后、左右、上下三个方向的调节。

根据本发明，所述三维移动台的侧面安装一平板，平板上面有螺孔，能够用来固定设计、加工的正置显微镜。

根据本发明，该基座主要由机座和立柱构成。优选为四根立柱；更优选立柱为方形立柱。优选地，利用角块连接立柱与机座以进行加固。

根据本发明，所述基座顶端的平台安装在立柱上。所述平台大小及形状(如方形)可根据需要定制。

根据本发明，该机座可以固定在一支撑面上。

根据本发明，所述三维调整机构中的机座位于倒置显微镜的正后方。

根据本发明，所述正置显微镜固定在该三维移动台上，优选地，所述正置显微镜固定在三维移动台侧面的平板上，利用三维移动台的平移带动正置显微镜的移动。

根据本发明，在该倒置显微镜下方还安装有一显微镜托盘，用于调节倒置显微镜的水平位置及检测平面的高度。检测平面的高度主要是通过调节水平托盘来调节的。

根据本发明，所述正置显微镜系统位于倒置显微镜的正后方。

根据本发明，所述平台为方形平台。

根据本发明，在基座上可额外设置一托盘。优选地，该托盘固定在前侧的一个立柱的前方。该托盘可以放置小型外置设备及元件，如显示器、滤光片、物镜等。

根据本发明，检测平台设置在倒置显微镜和正置显微镜之间。

根据本发明，该检测平台固定在所述立柱上。该检测平台通过一可移动支架固定在所述立柱上。该检测平台在所述可移动支架上可前后平行移动。