[发明专利]产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统

说明书

公开了产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统(200)。在一个实施方式中，产生无衍射光图样化贝塞尔片(PBS)的方法包括：使输入光束透射通过傅里叶变换透镜(107、206、1006、1106)，其中，输入光束在第一平面处具有空间强度图样，并且在傅里叶变换透镜(107、206、1006、1106)之后形成有傅立叶平面用以获得第一光束；使第一光束透射通过布置在傅立叶变换透镜(107、206、1006、1106)之后的傅里叶平面处的环带掩模板(207、407、1107、1108)以获得第二光束；以及然后使第二光束透射通过激发物镜(109、208、408、1109、1308)以形成无衍射图样化光片。在一个实施方式中，产生无衍射光线性贝塞尔片(LBS)的方法包括：使输入光束在第一平面处透射通过布置在第一平面处的环带掩模板(207、407、1107、1108)以获得第一光束，其中，在第一平面处，输入光束沿着第一方向的强度分布比沿着垂直于第一方向的第二方向的强度分布窄；以及然后使第一光束透射通过激发物镜(109、208、408、1109、1308)以形成无衍射贝塞尔光片。

相关申请

本申请要求于2015年5月22日提交的美国临时申请No.62/179,928的优先权和权益，所述申请的全部内容通过参引并入到本文中。

技术领域

本申请涉及产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统。

背景技术

在光片(LS)显微镜中，激发物镜(excitation objective)和图像采集器沿着光路彼此成直角。可以使用柱面透镜或通过扫描聚焦光束来产生光片。荧光图像通过物镜聚焦在LS上，并且由快速灵敏的相机在宽视场中检测。由于其快速的宽视场检测和减少的光毒性，LS显微镜近来受到了极大的关注。

对于高轴向分辨率成像，LS必须尽可能薄，同时在视场(FOV)上保持均匀的厚度。遗憾的是，由于衍射而不能对(高斯)激光束独立地优化，并且需要在FOV的厚度与长度之间进行折衷。Betzig组引入了无衍射(ND)贝塞尔光束来解决这种折衷。最近，他们引入了“Lattice Light-Sheet Microscopy”(LLSM，晶格光片显微镜)。

晶格光片的关键是在照明物镜的前焦平面中产生期望的晶格图样。图1示出了使用空间光调制器(SLM)和固定的环带圈掩模板产生晶格光片的系统100的简化示意图。如图1中所示，来自光纤出口101的激光束通过准直透镜102和一对柱面透镜103和104。然后，光束被空间光调制器106反射，并在通过傅里叶变换透镜107之前由偏振光束分离器105分离。在通过布置在后光瞳平面处的固定的环带掩模板108和激发物镜109之后，产生期望的晶格光片110。在它们的实施中，空间晶格图样由SLM 106产生，并且固定的单圈的环带孔108被放置在晶格图样的傅里叶平面中以实现ND贝塞尔特性。他们能够获得片厚度为约300nm和FOV为15μm的优质图像。

对于多色成像，随着波长改变，优化用于该波长的不同的晶格图样必须被加载至SLM。

这种晶格图样的快速改变只能使用二元铁电SLM来完成，由于其操作要求，二元铁电SLM必须用作为主时钟。

发明内容

本申请提供了产生用于多色荧光显微镜的无衍射光片的方法和系统。

在第一方面中，本申请提供了一种产生无衍射光图样化的贝塞尔片(PBS)的方法和一种产生用于多色荧光显微镜的无衍射光PBS的系统。所述产生无衍射光PBS的方法包括：使输入光束透射通过傅里叶变换透镜，其中，所述输入光束在第一平面处具有空间强度图样，并且在所述傅里叶变换透镜之后形成傅立叶平面以获得第一光束；使所述第一光束透射通过布置在所述傅立叶变换透镜之后的所述傅里叶平面处的环带掩模板以获得第二光束；然后使所述第二光束透射通过激发物镜以形成无衍射图样化光片。