[发明专利]基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法及系统

权利要求书

1.基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)第一连续激光器产生稳态激光束，经空间相位调制后形成空心光束，该空心光束用作受激发射损耗光；

(2)第二连续激光器产生近红外稳态激光束，该光束用作激发光；其中，第二连续激光器的波长处于近红外波段，第一连续激光器的波长短于第二连续激光器的波长，所述第一连续激光器的中心波长匹配上转换纳米颗粒的发光光谱，所述第二连续激光器的波长匹配UCNPs的激发光谱；

(3)将损耗光与激发光在空间上准直共轴耦合，并将耦合后的激光束聚焦在UCNPs本身或者被UCNPs荧光标记的样品上，使样品产生超分辨多光子荧光信号；

(4)利用光电探测器检测上述超分辨多光子荧光信号，并进行XYZ方向扫描，得到荧光成像图片。

2.根据权利要求1所述的基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法，其特征在于，所述第二连续激光器的波长波段在700nm～1800nm之间。

3.一种实现权利要求1-2任一项所述基于上转换纳米晶的受激损耗超分辨光学显微方法的显微成像系统，其特征在于，包括损耗光生成模块、激发光生成模块、高透低反二向色镜、低透高反二向色镜、多光子显微扫描模块和光电探测模块，所述损耗光生成模块用于生成用作损耗光的空心光束，所述激发光生成模块用于生成用作激发光的近红外稳态激光束，空心光束和近红外稳态激光束相互平行；所述高透低反二向色镜与空心光束成45°角放置，放置在垂直于该空心光束且穿过该高透低反二向色镜的光轴上，空心光束通过高透低反二向色镜后偏转90°；所述低透高反二向色镜与近红外稳态激光束成45°角放置，放置在垂直于近红外稳态激光束且穿过该低透高反二向色镜的光轴上，近红外稳态激光束通过低透高反二向色镜后偏转90°，低透高反二向色镜设置在高透低反二向色镜下方，且与光轴成45°；偏转后的空心光束与近红外稳态激光束在空间上准直共轴耦合为一束耦合激光束，该激光束通过多光子显微扫描模块聚焦在载物台上上转换发光材料标记的样品上，光电探测模块用于检测上述样品被激发的超分辨多光子荧光信号。

4.根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述损耗光生成模块包括第一连续激光器，以及沿该激光器所发射的激光束前进方向依次放置的第一准直扩束镜、偏振片、四分之一波片、空间相位调制板，所述第一连续激光器发出的激光束经过第一准直扩束镜后成为一束平行光束，然后经偏振片、四分之一波片、空间相位调制板调制成空心光束，该空心光束的中心光强为0。

5.根据权利要求4所述的显微成像系统，其特征在于，所述激发光生成模块包括第二连续激光器和第二准直扩束镜，所述第二连续激光器发出的激光束与第一连续激光器发出的激光束平行，所述第二连续激光器的波长匹配UCNPs的激发波长。

6.根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述多光子显微扫描模块包括沿耦合激光束前进方向依次放置的扫描振镜和物镜，耦合后的激光束经过扫描振镜后被物镜聚焦，所述载物台上的样品放置在物镜的焦面上。

7.根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述光电探测模块包括依次同轴放置的带通滤光片、聚焦透镜和光电探测器，所述带通滤光片、聚焦透镜设置在沿耦合激光束前进方向的反方向上，所述光电探测器与外部计算机连接。

8.根据权利要求6所述的显微成像系统，其特征在于，所述扫描振镜设置在一旋转装置上，旋转装置由一计算机控制，该计算机还与光电探测器连接。

9.根据权利要求8所述的显微成像系统，其特征在于，所述载物台一侧设有用于驱动载物台沿Z轴方向移动的电机。

10.根据权利要求3所述的显微成像系统，其特征在于，所述高透低反二向色镜反射波长小于损耗光的波长，透过波长大于损耗光的波长的光；

所述低透高反二向色镜反射波长大于激发光的波长，透过波长小于激发光的波长的光。