[发明专利]高空间分辨激光分光瞳差动共焦质谱显微成像方法与装置

说明书

技术领域

本发明属于共焦显微成像技术和质谱成像技术领域，将分光瞳共焦显微成像技术和质谱成像技术相结合，涉及一种高空间分辨激光分光瞳差动共焦质谱显微成像方法与装置，可用于生物质谱的高分辨成像。

技术背景

质谱仪(Mass Spectrometry)是将样品中的组分发生电离，使生成的不同荷质比的带电原子、分子或分子碎片在电场和磁场的作用下分别聚焦而得到按质荷比大小顺序排列的图谱仪器。质谱成像是对样品二维区域内多个微小区域分别进行质谱分析来检测特定质荷比(m/z)物质的分布。

自上世纪80年代中期基质辅助激光解吸电离这种高灵敏度和高质量检测范围生物质谱成像技术的出现，开拓了质谱学一个崭新的领域—生物质谱，促使质谱技术应用范围扩展到生命科学研究的众多领域，特别是质谱在蛋白质、核酸、糖蛋白分析等方面的应用，不仅为生命科学研究提供了新手段，而且也促进了质谱技术自身的发展。

但现有基质辅助激光解吸电离质谱仪存在以下突出问题：

1)由于利用简单的激光聚焦来解吸电离样品，因而其仍存在激光聚焦光斑大、质谱探测空间分辨力不高等问题；

2)质谱成像所需时间长，激光质谱仪聚焦光斑轴向位置相对被测样品常发生漂移问题。

而生物样品“微区”质谱信息的准确获取对于生命科学研究具有极其重要的意义。事实上，目前如何高灵敏地探测微区质谱信息是生物质谱领域亟待研究的重要技术问题。

激光共焦显微镜“点照明”和“点探测”的成像探测机制，不仅使其横向分辨力较同等参数的光学显微镜改善1.4倍，而且还使共焦显微镜极便于与超分辨光瞳滤波技术、径向偏振光紧聚焦技术等结合来压缩聚焦光斑，进一步实现高空间分辨显微成像。

基于此，本发明提出一种高空间分辨激光分光瞳差动共焦质谱显微成像方法与装置，其将激光分光瞳差动共焦显微镜聚焦光斑的探测功能与激光聚焦解吸电离功能相融合，利用经超分辨技术处理的分光瞳差动共焦显微镜的微小聚焦光斑对样品进行高空间分辨成像，利用分光瞳差动共焦显微镜同一聚焦光斑对样品进行解吸电离供质谱探测系统进行成像，继而实现被测样品微区的高空间分辨图像成像和高空间分辨质谱显微成像。

本发明提出一种高空间分辨激光分光瞳差动共焦质谱显微成像方法与装置可为生物质谱高分辨成像提供一种全新的有效技术途径。

发明内容

本发明的目的是质谱成像的空间分辨能力、抑制成像过程中聚焦光斑相对样品的漂移，提出一种高空间分辨激光分光瞳差动共焦质谱显微成像方法与装置，以期同时获得被测对象成分空间信息和功能信息。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种高空间分辨激光分光瞳差动共焦质谱显微成像方法，其利用高空间分辨分光瞳差动共焦显微系统的聚焦光斑对样品进行定焦与成像，利用高空间分辨分光瞳差动共焦显微系统的同一聚焦光斑对样品进行解吸电离来进行质谱成像，进而实现样品微区图像与组分的高空间分辨成像，包括以下步骤：

步骤一、使平行光束通过沿入射光轴方向的压缩聚焦光斑系统、D型照明收集镜中的D型照明光瞳聚焦到被测样品上解吸电离产生等离子体羽；

步骤二、使计算机控制三维工作台带动被测样品沿测量面法线方向在D型照明收集镜焦点附近上下移动，利用沿采集光轴方向的D型收集光瞳、采集透镜、中继放大透镜和位于中继放大透镜焦面并关于采集光轴对称放置的第一光强点探测器和第二光强点探测器对放大艾里斑进行分割探测，得到艾里斑第一微区和艾里斑第二微区的强度特性曲线分别为第一离轴共焦轴向强度曲线和第二离轴共焦轴向强度曲线；

步骤三、将第一离轴共焦轴向强度曲线和第二离轴共焦轴向强度曲线相减处理得到双轴差动共焦轴向强度曲线；

步骤四、计算机依据双轴差动共焦轴向强度曲线的零点位置z_A值控制三维工作台带动被测样品沿测量面法线方向运动，使D型照明收集镜的聚焦光斑聚焦到被测样品上；

步骤五、利用电离样品吸管将聚焦光斑解吸电离被测样品产生的等离子体羽中的分子、原子和离子吸入质谱探测系统中进行质谱成像，测得对应聚焦光斑区域的质谱信息；

步骤六、利用由D型照明收集镜、D型收集光瞳、采集透镜、中继放大透镜、第一光强点探测器、第二光强点探测器和三维工作台构成的激光分光瞳差动共焦探测系统对聚焦到被测样品的微区进行成像，测得对应聚焦光斑区域的形态信息；