[发明专利]一种超分辨荧光光谱成像显微镜

说明书

技术领域

本发明属于图像显示技术领域，尤其涉及一种超分辨荧光光谱成像显微镜。

背景技术

在细胞生物学领域中，超分辨荧光显微镜在研究细胞的结构、功能和各种生命规律中有着重要的应用。但是，由于光学系统的限制，使得传统的超分辨荧光显微镜存在衍射极限，导致其极限分辨率难以超越200nm。而超分辨荧光显微技术能突破传统光学系统中衍射极限的限制，进一步的提高分辨率。利用超分辨荧光显微镜，可以使科学家们在分子水平上对活体细胞进行研究，如观察活细胞内生物大分子与细胞器微小结构以及细胞功能如何在分子水平表达及编码，对于理解生命过程和疾病发生机理具有重要意义。

目前超分辨率荧光显微技术虽然在图像的分辨率上有所提高，但是对荧光检测至关重要的波长信息，仅仅只是用滤光片进行提取，这种做法无法在单次的检测中区别出发不同波长的荧光团。而且由于采用了面阵的CCD进行信号采集，不可避免的会引入一些激发光的杂散信号。这些杂散信号虽然经过滤光片的衰减，但有时仍然在强度上可比拟微弱的荧光信号。使得CCD在采集荧光信号时，无法区分激发光信号和荧光信号，导致样本图像受到影响，从而显微成像的信噪比较低。

发明内容

本发明要目的在于提供一种提高荧光成像信噪比的超分辨荧光光谱成像显微镜。

本发明解决上述技术问题，本发明提供一种超分辨荧光光谱成像显微镜，其中，所述超分辨荧光光谱成像显微镜包括激光发射器、双色镜、分光镜、图像控制器和光谱仪，所述激光发射器发射激发光至所述双色镜，所述双色镜将所述激发光反射至所述样品，以激发样品的荧光团发出荧光，所述荧光具有荧光信号以及杂散信号，所述双色镜透过所述样品的荧光至所述分光镜，所述分光镜将所述荧光分为第一束光路和第二束光路，所述第一束光路和所述第二束光路均具有所述荧光的荧光信号与杂散信号，所述第一束光路发射至所述图像控制器，以采集所述荧光的强度信息，所述第二束光路发射至所述光谱仪，以分析所述荧光的光谱信息，并根据所述光谱信息区分所述荧光信号和所述杂散信号。

其中，所述超分辨荧光光谱成像显微镜包括第一扫描组件和第二扫描组件，

所述第一扫描组件包括第一振镜，所述第一振镜接收所述双色镜反射的激发光，并反射激发光至所述样品，所述第一振镜还接收所述样品的荧光，并反射所述荧光至所述双色镜；

所述第二扫描组件包括第二振镜，所述第二振镜将所述第一束光路扫描至所述图像控制器。

其中，所述第一扫描组件还包括第一物镜，所述第一物镜将所述激发光聚焦于所述样品上。

其中，所述第一扫描组件还包括第一组合透镜，所述第一组合透镜位于所述第一振镜和所述第一物镜之间，以改变所述激发光的光斑半径。

其中，所述第二扫描组件还包括第二组合透镜，所述第二组合透镜透过所述第二振镜的出射光，并发射至所述图像控制器。

其中，所述超分辨荧光光谱成像显微镜还包括第二物镜、针孔和第三物镜，所述第二物镜将透过所述双色镜的荧光聚焦于所述针孔上，所述针孔透过所述荧光，并发射所述荧光至所述第三物镜，所述第三物镜将所述荧光恢复呈平行光束，并将所述平行光束发射至所述分光镜。

其中，所述超分辨荧光光谱成像显微镜还包括光学衰减片，所述光学衰减片将所述激光发射器发射的激发光衰减后，发射至所述双色镜。

其中，所述超分辨荧光光谱成像显微镜还包括滤光片，所述滤光片将透过所述双色镜的荧光过滤后，发射至所述分光镜。

其中，所述光谱仪设有采集所述第二路光束的接收端，所述超分辨荧光光谱成像显微镜还包括第四物镜，所述第四物镜将所述第二路光束聚集于所述接收端。

其中，所述光谱仪设置有光纤，所述接收端设置于所述光纤上

本发明所提供的超分辨荧光光谱成像显微镜通过所述分光镜将所述荧光分为第一束光路和第二束光路，利用所述第一束光路将样品的荧光强度信息发射至所述图像控制器，以实现样品成像，同时利用第二束光路发送至所述光谱仪，利用所述光谱仪采集的光谱信息区分所述荧光中来自不同荧光团的荧光信号，从而实现利用光谱仪对样品的图像信息中的不同荧光团加以区分，并且能将激发光与荧光信号从波长上区别开。从而降低荧光成像的信噪比，提高所述超分辨荧光光谱成像显微镜的成像效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。